JP6348586B2 - アイランドでエッチングされたフィルタ通路 - Google Patents

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Description

背景
フィルタ機構は時々、汚染物質その他の粒子を除去するために使用されている。小規模フィルタ機構は、製造が難しく、製造に高い費用を要することがある。
フィルタの一例を示す断面図である。 図１のフィルタを形成する方法の一例を示すフロー図である。 図２の方法による図１のフィルタの形成を示す斜視図である。 図２の方法の他の実施形態による図１のフィルタの形成を示す斜視図である。 図４の基板、及び堆積されたエッチング・アイランドを示す底面図である。 図４に示した実施形態の方法による図１のフィルタのエッチングの一工程を示す断面図である。 図４に示した実施形態の方法による図１のフィルタのエッチングの一工程を示す断面図である。 図４に示した実施形態の方法による図１のフィルタのエッチングの一工程を示す断面図である。 図１１のフィルタを形成するために、エッチング溶液にさらされている基板及びエッチング・アイランドを示す断面図である。 図１１のフィルタを形成するための、図８の基板のエッチングの一工程を示す斜視図である。 図１１のフィルタを形成するための、図８の基板のエッチングの一工程を示す斜視図である。 図１１のフィルタを形成するための、図８の基板のエッチングの一工程を示す斜視図である。 図１５に示した他の例によるフィルタを形成するための、基板のエッチングの一工程を示す斜視図である。 図１５に示した他の例によるフィルタを形成するための、基板のエッチングの一工程を示す斜視図である。 図１５に示した他の例によるフィルタを形成するための、基板のエッチングの一工程を示す斜視図である。 図１２〜図１４のエッチングより形成されたフィルタを、トレンチ・カバーを追加した状態で示す断面図である。 フィルタをエッチングするときの、フィルタリング特性を調整するための方法の一例を示すフロー図である。 エッチング・アイランド、及び、エッチング後のフィルタのフィルタリング特性を調整するためのエッチング遅延層を備えた基板を示す断面図である。 基板を内部までエッチングした金属アイランドの成分の検出に基づいて、フィルタを識別するための方法を示すフロー図である。
例示的実施形態の詳細な説明
図１は、一例によるフィルタ２０を示す断面図である。後で説明されるように、フィルタ２０は、小規模フィルタ機構として役目を果たすのによく適している。フィルタ２０は、基板２２、フィルタ通路２４、２６、及び金属アイランド３４、３６を含む。
基板２２は、金属アイランド３４、３６と反応するような特性を有する材料の層またはブロックを含み、それによって、基板２２の上に金属アイランド３４、３６が堆積されたものが溶液にさらされたときに、金属アイランド３４、３６が、基板２２を内部までエッチングするように構成される。一実施形態において、基板２２は、金属アシスト化学エッチングのために構成された金属アイランド３４、３６と反応するような特性を有している。一実施形態において、基板２２は、シリコン、ポリシリコン、シリコンゲルマニウム、窒化物、及び酸化物、ポリマー、セラミック、金属、（元素の周期表における）III-V族の物質、またはそれらの組み合わせを含む。
ブロックで示されているが、基板２２は、層、又は任意の他の構造を含み得る。基板２２は、微小電気機械（ＭＥＭｓ）デバイス、プリントヘッド、又は他のデバイスに使用される基板を含み得る。基板２２は、単一のブロックまたは層で示されているが、基板２２は、相互に位置決めされ、又は結合された１以上の層またはブロックを含み得る。例えば、基板２２は、相互に接合された複数の基板を含む場合があり、複数の基板は、同じ結晶配向を有する場合もあれば、異なる結晶配向を有する場合もある。
フィルタ通路２４、２６は、基板２２の中にまで延び、かつ基板２２を貫通して延びる多孔性通路を含む。フィルタ通路２４、２６は、液体や気体のような流体をフィルタリングし、二相フローろ過を提供することができる。フィルタ通路２４、２６の各々は、入口２８及び出口３０を備えている。フィルタ通路２４、２６は、第1の側から基板２２を貫通して基板２２の反対側である第２の側まで延び、第２の側から出てゆくように示されているが、他の実施形態では、フィルタ通路２４、２６は、第1の側、すなわち面から基板２２に入る場合があり、第1の側、すなわち面に対して非平行な第２の側、すなわち面から基板２２を出てゆく場合がある。例えば、フィルタ通路２４、２６の一方または両方は、基板２２の上面または底面を通って基板２２に入り、基板２２の側面を通って基板２２から出てゆく場合がある。
フィルタ通路２４、２６の各々は、相互接続された細孔を含む場合があり、それらの細孔３８は、金属アイランド３４、３６及び基板２２がさらされる相手方となる溶液と、金属アイランド３４、３６との反応の結果としてエッチングされる場合がある。一実施形態において、フィルタ通路３４、３６、及び細孔３８は、１０ｎｍから１０００ｎｍまでの間の最大寸法、すなわち直径を有し、公称値としては、１００ｎｍの最大寸法、すなわち直径を有している。そのため、フィルタ通路２４、２６は、ＭＥＭｓデバイスにおける使用のような、小規模フィルタ機構での使用によく適している。他の実施形態において、フィルタ通路３４、３６、及び細孔３８は、他のフィルタリング特性を有する場合がある。
金属アイランド３４、３６は、フィルタ通路２４、２６に沿ってそれらの中に、アイランド、すなわち金属のポケットを含む。金属アイランド３４、３６は、金属アシスト化学エッチング溶液にさらされたときに、基板２２と反応し、基板２２をエッチングするような特性を有する金属または他の材料から構成されている。一実施形態において、金属アイランド３４、３６は、フッ化水素酸及び過酸化水素の溶液と反応し、基板２２をエッチングする金属触媒または他の金属を含む。使用可能な金属の例には、限定はしないが、銀、プラチナ、ルテニウム、プラチナ、パラジウム、モリブデン、クロム、銅、タンタル、チタン、金、イリジウム、及び、それらの混合物又は合金が含まれ得る。
基板２２内における金属アイランド３４、３６のサイズ及び間隔は、金属アイランド３４、３６の特性、フィルタ２０の形成の際の、溶液とそれらの反応速度、並びに、金属アイランド３４、３６が溶液にさらされる前の、基板２２の外側表面上の金属アイランド３４、３６のサイズ及び分布に基づいて決定される。一実施形態において、他の金属アイランド３４、３６と合併していない基板２２内の金属アイランド３４、３６は、（流体通路２４、２６の中心線に対して垂直方向に測定したときに）約１０ｎｍから２００ｎｍまでの間のサイズ／直径分布を有している。一実施形態において、金属アイランド３４、３６は、基板体積の２５％から７５％までの基板内密度を有している。一実施形態において、金属エッチング・アイランド３４、３６は、表面４２上の金粒子のようなエッチング材料を含み、エッチング材料は、エッチング前に、５０μｍ未満のサイズ／直径を有し、隣り合うアイランド間に１０ｎｍから２０００ｎｍまでの間の間隔を有している。一実施形態において、金属エッチング・アイランド３４、３６は、表面４２上に種々の大きなグループを成して形成され、アイランド３４、３６のそれらのグループは、２０μｍから５０μｍまでの間の距離だけ、互いに間隔を空けて形成される。そのようなサイズ及び密度によれば、フィルタリング特性を向上させるためのフィルタ通路２４、２６の形成が容易になる。他の実施形態において、金属アイランド３４、３６は、他のサイズ及び密度を有する場合がある。
一実施形態において、フィルタ通路２４、２６は、異なる金属アイランドサイズ、異なる金属アイランド密度、又は、金属アイランド２４、２６のための異なる材料を使用して、流体通路２４、２６のフィルタリング性質、及び、細孔３８のサイズまたは相互接続が、流体通路２４、２６の間で異なるものとなるように形成される。その結果、フィルタ通路２４、２６によれば、種々のフィルタリング機能が得られる。さらに別の実施形態において、フィルタ通路２４、２６は、同一または実質的に類似の金属アイランドサイズ、金属アイランド密度、及び／又は材料を使用して、流体通路２４、２６のフィルタリング性質、及び細孔３８のサイズ又は相互接続が、実質的に同じになるように形成される。
一実施形態において、多孔性フィルタ通路２４、２６内に入り込んだ金属アイランド３４、３６は、フィルタ２０の内部に留まる場合がある。そのような金属アイランド３４、３６は、フィルタ２０のサプライヤまたは出所を識別し、種々のフィルタ通路２４、２６のフィルタリング特性を識別し、及び／又は、特定のフィルタ２０についてのバッチ番号若しくは製造日を識別するシグネチャー（痕跡）として機能する場合がある。入り込んだ金属アイランド３４、３６の成分をその後分析することにより、上記シグネチャーを読み取ることができる。
図２は、フィルタ２０を形成するための一例による方法１００を示すフロー図である。図３は、フィルタ２０の形成を示す斜視図である。図２にステップ１０２で示され、図３にも示されているように、エッチング・アイランドを形成する金属アイランド３４、３６は、基板２２の外側表面４２上に形成されている。図示の例において、それらのエッチング・アイランド３４、３６は、その後その下にフィルタ通路２４、２６（破線で示されている）を形成するような位置に、パターンを成して、すなわち、基板２２の表面４２の選択された種々の部分の上に堆積される。一実施形態において、表面４２上のエッチング・アイランド３４、３６は、（表面４２に平行な方向で測定したときに）約１０ｎｍから２００ｎｍまでの間のサイズ／直径分布を有している。一実施形態において、金属エッチング・アイランド３４、３６は、表面４２上の金粒子のようなエッチング材料を含み、エッチング材料は、エッチング前に、５０μｍ未満のサイズ／直径を有し、隣り合うアイランド間に１０ｎｍから２０００ｎｍまでの間の間隔を有している。一実施形態において、金属エッチング・アイランド３４、３６は、表面４２上に種々の大きなグループを成すように形成され、アイランド３４、３６のそのようなグループは、２０μｍから５０μｍまでの間の距離だけ、互いに間隔を空けて形成されている。そのようなサイズ及び密度によれば、フィルタリング特性を向上させるためのフィルタ通路２４、２６の形成が容易になる。他の実施形態において、金属アイランド３４、３６は、他のサイズ及び密度を有する場合がある。上記のように、一実施形態において、エッチング・アイランド３４、３６は、エッチング・アイランド３４、３６が金属アシストエッチング溶液と異なる形で反応するような特性を有し、それによって、南寄りに形成されたフィルタ通路２４、２６が異なるフィルタリング特性を有するものとなるように、異なる速度でエッチングを行い、かつ異なる態様でエッチングを行う。
一実施形態において、エッチング・アイランド３４、３６は、数秒から５分までの範囲の時間にわたって、１００Ｗから２００Ｗまでの範囲の電力投与量でスパッタリングされることによって表面４２上に形成される。そのようなスパッタリングの際の温度は、周囲温度から２５０℃までの範囲内である。スパッタリング中の圧力は、１Ｅ−０７トルから１Ｅ２トルまでの範囲内である。さらに別の実施形態では、そのようなスパッタリングのためのパラメタは、変わる場合がある。さらに別の実施形態では、エッチング・アイランド３４、３６は、インクジェット・プリンティング等のような他の堆積技術を使用して、表面４２上に堆積され、あるいは形成される場合がある。一部の実施形態において、表面４２に対するエッチング・アイランド３４、３６のパターニングは、マスキングを使用して達成される。さらに別の実施形態において、表面４２上に対するエッチング３４、３６のパターニングは、制御されたインクジェット・プリンティングにより達成される。
図２にステップ１０４で示され、図３にも示されているように、金属アイランド３４、３６が表面４２上に形成され、あるいは堆積された後、相互接続された細孔３８（図１に示されている）からなるフィルタ通路２４、２６を形成するために、エッチング・アイランド３４、３６は、溶液４８にさらされる。図示の例では、表面４２上に堆積された金属アイランド３４、３６を有する基板２２は、溶液４８の槽の中に沈められ、それによって、エッチング・アイランド３４、３６による細孔３８の金属アシスト化学エッチングが開始される。図示の例では、溶液４８は、塩酸−フッ化水素酸（ＨＦ）、及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含み、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）は、エッチング・アイランド３４、３６と反応する。他の実施形態において、溶液４８は、塩酸（ＨＣＬ）及び過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）のような、金属アシスト化学エッチングを促進させる他の流体または液体を含む。他の実施形態において、エッチング・アイランド３４、３６は、他の形で、溶液４８にさらされる場合がある。アイランド３４、３６によって基板２２が内部まで十分にエッチングされた後、基板２２は、溶液４８から取り除かれる。一実施形態において、基板２２は、エッチング・ストップ、又は抑止用クエンチにさらされる。例えば、基板２２は、脱イオン水のクエンチにさらされる場合がある。
一実施形態において、そのようなエッチングは、周囲温度で実施される。一部の実施形態では、エッチング速度またはエッチング性質を向上させ、あるいはそれらに影響を与えるために、エッチングは、周囲温度よりも高い温度の溶液４８を用いて行われる場合がある。一実施形態において、基板２２のエッチングは、攪拌しながら実施される場合がある。他の実施形態において、そのようなエッチングは、静止した槽の中で実施される場合がある。特定のエッチング速度を得るために、溶液４８の構成は、変更される場合がある。例えば、過酸化水素と、フッ化水素酸と、水との割合は、特定のエッチング速度に従って変更される場合がある。この割合は、アイランド３４、３６によるエッチングの間に調節されてもよい。
図４〜図７は、図２に示した方法１００の他の例による実施形態を示している。図３に示した実施形態とは違い、図４及び図４Ａに示される実施形態は、表面４２の反対側であって、かつ表面４２に対して平行である、基板２２の底面１４２上に、エッチング・アイランド１３４、１３６をさらに形成することを必要とする。図示の例において、エッチング・アイランド１３４、１３６は、面４２上のエッチング・アイランド３４及び３６と実質的に類似し、かつ、それらの反対側にある。他の実施形態では、細孔３８の形成を向上させ、または容易にするために、エッチング・アイランド１３４、１３６は、エッチング・アイランド３４、３６に対してそれぞれ、ｘ方向及びｙ方向のうちの一方または両方に、僅かにオフセットされている。図４及び図４Ａは、表面４２及び１４２のそれぞれの上に、同数の対応するアイランド３４、１３４、及び３６、１３６を示しているが、他の実施形態では、アイランド３４の数及び位置は、アイランド１３４の数及び位置とは異なる場合がある。同様に、アイランド３６の数及び位置は、アイランド１３６の数及び位置とは異なる場合がある。図４に示されるように、表面４２、１４２の上に、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６がそれぞれ形成され、あるいは、堆積された後、それらのアイランドは、溶液４８にさらされる。図示の例では、基板２２は槽４８に浸漬され、それによって、エッチングが開始される。
図５〜図７に示されるように、金属アシストエッチング溶液（図示の例では、水、フッ化水素酸、及び過酸化水素の組み合わせ）にさらされると、表面４２上のアイランド３４、３６と表面１４２上のアイランド１３４、１３６とが同時に、基板２２を両側、すなわち表面４２、１４２から内部までエッチングする。図７に示されているように、図示の例では、アイランド３４、３６及びアイランド１３４、１３６が基板２２の中まで十分に沈降し、すなわち、基板２２を内部までエッチングし、それらが基板２２内で互いに合流し、又は連通するまで、そのような同時エッチングを続けることが可能である。一実施形態では、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６が合流し、フィルタ通路２４、２６を形成するまで、そのようなエッチングを続けることができる。
さらに別の実施形態では、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６が基板２２内で所定の量だけ互いに通り過ぎるまで、そのようなエッチングを続けることができる。エッチング・アイランド３４、３６、１３４、３６が互いに通り過ぎる量を調整し、通り過ぎたエッチング・アイランドによって既にエッチングされた領域を通してエッチングを続けることによって、基板２２の少なくとも選択された部分が２回エッチングされ、一回目は、エッチング・アイランド３４、３６の一方によりエッチングされ、二回目は、エッチング・アイランド１３４、１３６の一方によりエッチングされる。逆もまた同様である。その結果、フィルタ通路２４及び２６の多孔性及びフィルタリング性質を調整及び調節することが可能となる。上に記載したように、一実施形態において、そのようなエッチングは、金属アシストエッチング溶液４８から基板２２を取り除き、基板２２を脱イオン水又は他のクエンチ液でクエンチすることによって停止される。
基板２２の両側からフィルタ通路２４、２６をエッチングすることによって、コストを低減しつつ、フィルタ通路２４、２６を形成するための時間が短縮される。さらに、フィルタ２０の形成中に、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６が、より高い信頼性で基板２２内に保持される。その結果、フィルタ２０の出所、フィルタ２０のフィルタリング性質、及び／又は、フィルタ２０についての製造バッチ若しくは製造場所等を識別するため等のシグネチャーとしての使用のために、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６の成分を、より高い信頼性で突き止めることが可能となる。
図１１は、フィルタ２０の別の実施形態であるフィルタ２２０を示している。図１１に示されるように、フィルタ２２０は、（上で説明した）基板２２、フィルタ通路２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃ（まとめて、フィルタ通路２２４と呼ばれる）、及び２２６、並びに、エッチング・アイランド２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ（まとめて、エッチング・アイランド２３４と呼ばれる）、及び２３６を備えている。
フィルタ通路２２４は、基板２２の表面４２からフィルタ通路２２６まで延びている、間隔を空けて設けられた個別のフィルタ通路を含む。フィルタ通路２４及び２６と同様に、フィルタ通路２２４は、相互接続された細孔３８を含み、細孔３８は、金属アイランド２３４と、金属アイランド２３４及び基板がさらされる相手方の溶液との間の反応の結果としてエッチングされている。一実施形態において、フィルタ通路２２４及びその細孔３８は、１０ｎｍから１０００ｎｍまでの間の最大寸法、すなわち直径を有し、公称値としては１００ｎｍの最大寸法、すなわち直径を有している。その結果、フィルタ通路２２４は、ＭＥＭｓデバイスにおける使用のような小規模フィルタ機構によく適している。他の実施形態において、フィルタ通路２２４、及びそ細孔３８は、他のフィルタリング特性を有している場合がある。
一実施形態において、フィルタ通路２２４の各々は、異なるフィルタリング性質を有しており、及び／又は、フィルタリングされるべき流体の異なる供給源に接続される。例えば、一実施形態において、フィルタ通路２２４Ａは、第１の密度の細孔３８又は第１の平均サイズを有する細孔３８を有し、フィルタ通路２２４Ｂは、第２の異なる密度の細孔３８及び／又は第２の異なる平均サイズを有する細孔３８を有し、フィルタ通路２２４Ｃは、さらに別の第３の異なる密度の細孔３８及び／又は第３の異なる平均サイズを有する細孔３８を有している。さらに別の実施形態では、フィルタ通路２２４の各々が、類似のフィルタ特性を有している場合がある。
フィルタ通路２２６は、フィルタ通路２２４の各々からフィルタリングされた流体を受け取り、追加的に第２段階のフィルタリングを行う。フィルタ通路２２６は、相互接続された細孔３８を含み、細孔３８は、金属アイランド２３６と、金属アイランド２３６及び基板２２がさらされる相手方の溶液との間の反応の結果としてエッチングされている。一実施形態において、フィルタ通路２２６及びその細孔３８は、１０ｎｍから１０００ｎｍまでの間のサイズ、最大寸法、またはサイズを有し、公称値としては、１００ｎｍのサイズ、最大寸法、またはサイズを有している。その結果、フィルタ通路２２６は、ＭＥＭｓデバイスにおける使用のような小規模フィルタ機構によく適している。
一実施形態において、フィルタ通路２２６は、フィルタ通路２２４のうちの１以上のものとは異なるフィルタリング特性を有している。例えば、一実施形態において、フィルタ通路２２６は、フィルタ通路２２４のうちの１以上のものとは異なる密度またはサイズを有する細孔３８を含む場合がある。他の実施形態において、フィルタ通路２２６及びその細孔３８は、他のフィルタリング特性を有している場合がある。
図１１に詳しく示されているように、図示の例では、フィルタ通路２２４の各々が、長さＬ１を有しているのに対し、フィルタ通路２２６は、Ｌ１よりも短い長さＬ２を有している。そのため、流体がフィルタ通路２２４の中を通過するための時間または空間は、同じ流体がフィルタ通路２２６の中を通過するための時間または空間よりも大きくなっている。フィルタ通路２２４の追加分の長さは、フィルタ２２０のフィルタリング特性に影響を与えるパラメタである。後で説明されるように、一実施形態では、図８に左正面に示されているエッチング溶液４８にさらされたときに、エッチング・アイランド２３６と比較して異なるエッチング性質、又は特性を有するエッチング・アイランド２３４を使用することによって、異なる長さＬ１及びＬ２が達成される。その結果、基板２２の両方の表面４２、１４２からの同時エッチングを使用しながらも、異なる長さＬ１、Ｌ２を達成することができる。さらに別の実施形態では、クエンチ、又は他のエッチング・ストップが使用されるまでに、異なるエッチング時間を使用して流体通路２２４及び２２６を順番にエッチングすることによって、異なる長さＬ１、Ｌ２が達成される。
フィルタ通路２２４はそれぞれ、実質的に同じ長さを有しているように示されており、また、フィルタ通路２２６は、基板２２内の実質的に同じ深さにおいてフィルタ通路２２４の各々に接続されるように示されているが、他の実施形態では、フィルタ通路２２４のうちの１以上は、相互に比較して異なる長さを有している場合がある。例えば、一実施形態において、フィルタ通路２２４Ａは、フィルタ通路２２４Ｂ及び２２４Ｃに比べて、短い長さを有している場合がある。そのような実施形態では、フィルタ２２０は、フィルタ通路２２６に類似するフィルタリング特性を有する追加的な下側フィルタ通路を含むが、その比較的短い長さの追加的な下側フィルタ通路と接続するように、より長い長さを有している。さらに別の実施形態では、代替的に、フィルタ通路２４４のうちの１以上が、基板２２を完全に貫通して延びているが、フィルタ通路２６には接続されない場合がある。
エッチング・アイランド２３４、２３６は、上で説明したアイランド３４、３６、１３４、１３６に類似している。エッチング・アイランド２３４、２３６は、フィルタ通路２２４、２２６に沿ってそれらの中に、アイランド、すなわち金属のポケットを含む。エッチング・アイランド２３４、２３６は、金属アシストエッチング溶液にさらされたときに、基板２２と反応し、基板２２をエッチングするような特性を有する金属または他の材料から構成されている。一実施形態において、エッチング・アイランド２３４、２３６は、フッ化水素酸及び過酸化水素の溶液と反応し、基板２２をエッチングする金属触媒または他の金属を含む。使用可能な金属の例には、限定はしないが、銀、プラチナ、ルテニウム、プラチナ、パラジウム、モリブデン、クロム、銅、タンタル、チタン、金、イリジウム、及び、それらの混合物又は合金が含まれ得る。
基板２２内におけるエッチング・アイランド２３４、２３６のサイズ及び間隔は、エッチング・アイランド２３４、２３６の特性、フィルタ２０の形成の際の、溶液とそれらの反応速度、並びに、金属アイランド３４、３６が溶液にさらされる前の、基板２２の外側表面上の金属アイランド３４、３６のサイズ及び分布に基づいて決定される。一実施形態において、他のエッチング・アイランド２３４、２３６と合併していない基板２２内のエッチング・アイランド２３４、２３６は、（流体通路２２４、２２６の中心線に対して垂直方向に測定したときに）約１０ｎｍから２００ｎｍまでの間のサイズ／直径分布を有している。一実施形態において、エッチング・アイランド２３４、２３６は、基板体積の２５％から７５％までの基板内密度を有している。一実施形態において、金属エッチング・アイランド３４、３６は、表面４２上の金粒子のようなエッチング材料を含み、エッチング材料は、エッチング前に、５０μｍ未満のサイズ／直径を有し、隣り合うアイランド間に１０ｎｍから２０００ｎｍまでの間の間隔を有している。一実施形態において、金属エッチング・アイランド３４、３６は、表面４２上に種々の大きなグループを成して形成され、アイランド３４、３６のそれらのグループは、２０μｍから５０μｍまでの間の距離だけ、互いに間隔を空けて形成される。そのようなサイズ及び密度によれば、フィルタリング特性を向上させるためのフィルタ通路２２４、２２６の形成が容易になる。他の実施形態において、エッチング・アイランド２３４、２３６は、他のサイズ及び密度を有する場合がある。
一実施形態において、フィルタ通路２２４、２２６は、異なる金属アイランドサイズ、異なる金属アイランド密度、又は、エッチング・アイランド２２４、２２６のための異なる材料を使用して、流体通路２２４、２２６のフィルタリング性質、及び細孔３８のサイズまたは相互接続が、流体通路２２４、２２６の間で異なるものとなるように形成される。その結果、フィルタ通路２２４、２２６によれば、種々のフィルタリング機能が得られる。さらに別の実施形態において、フィルタ通路２２４、２２６は、同一または実質的に類似の金属アイランドサイズ又はエッチング・アイランドサイズ、エッチング・アイランド密度、及び／又は材料を使用して、流体通路２２４、２２６のフィルタリング性質、及び細孔３８のサイズ又は相互接続が、実質的に同じになるように形成される。
一実施形態において、多孔性フィルタ通路２２４、２２６内に入り込んだエッチング・アイランド２３４、２３６は、フィルタ２２０の内部に留まる場合がある。そのようなエッチング・アイランド２３４、２３６は、フィルタ２２０のサプライヤまたは出所を識別し、種々のフィルタ通路２２４、２２６のフィルタリング特性を識別し、及び／又は、特定のフィルタ２２０についてのバッチ番号若しくは製造日を識別するシグネチャー（痕跡）として機能する場合がある。入り込んだ金属アイランド２３４、２３６の成分をその後分析することにより、上記シグネチャーを読み取ることができる。
図８〜図１１は、図２に概要を示し、図４〜図７に関係して説明された方法の他の実施形態を示している。図８〜図１１は、フィルタ２２０の形成を示している（図１１に完全な状態で示されている）。図８は、エッチングの開始前に、エッチング溶液４８の中で基板２２を位置決めする際に行われる、基板２２上へのエッチング・アイランド２３４、２３６の堆積を示している。図９及び図１０は、エッチング・アイランド２３４、２３６によるエッチングの処理中の基板２２を示している。図１１は、完成したフィルタ２２０を示している。
図８〜図１１に示したフィルタ２２０を形成する方法は、表面４２上に堆積されたエッチング・アイランド２３４と、表面１４２上に堆積されたエッチング・アイランド２３６（図８に示されている）とが、エッチング溶液４８にさらされたときに、異なるエッチング特性及びエッチング速度を有している点を除き、図４〜図７に関して上で図示説明した方法に類似している。そのため、フィルタ通路２２４、２２６は、対向する表面４２、１４２から同時にエッチングされるものの、（上で説明した）異なる長さＬ１、Ｌ２を有している。一実施形態において、エッチング・アイランド２３４は、エッチング・アイランド２３６と比べて速い速度でエッチングするように、エッチング・アイランド２３６の材料とは異なる材料から構成されている。さらに別の実施形態において、エッチング・アイランド２３４は、エッチング・アイランド２３６と比べて速い速度でエッチングするように、エッチング・アイランド２３６に比べて高い密度または大きいサイズを有している。
図１５は、フィルタ２０の他の実施形態であるフィルタ３２０を示している。フィルタ３２０によれば、比較的薄い基板３２２を使用して、長期にわたる流体のフィルタリングが可能となる。特に、フィルタ３２０によれば、基板３２２を貫通して逆向きに流れる流体をフィルタリングすることで、相対的に薄い基板３２２を用いて、事実上、比較的長いフィルタが得られる。
図１５に示されているように、フィルタ３２０は、基板３２２、フィルタ通路３２４、３２６、（上で説明した）エッチング・アイランド２４、２６、１２４、１２６、及びトレンチ・カバー３５０を含む。基板３２２は、トレンチ３５２、３５４を明確に含むものとして示されている点を除き、上で説明した基板２２に類似している。トレンチ３５２、３５４は、面４２、１４２から内部まで延びるトラフ、流路、溝、凹部、窪み等を含む。トレンチ３５２、３５４はそれぞれ、床面３５６を含み、そこからフィルタ通路３２４、３２６が延びている。
トレンチ３５２は、フィルタリングすべき流体の供給源とフィルタ通路３２６との接続を容易にする（流体が液体であるか、気体であるか、それとも多相物質であるかに関わらず）とともに、フィルタリング後の流体の受取側とフィルタ通路３２４との接続を容易にする。他の実施形態において、トレンチ３５２は省略される場合がある。トレンチ３５４は、フィルタ通路３２４、３２６間の流体フロー通路を提供し、矢印３６０で示されているように、フィルタ通路３２６によってフィルタリングされた流体が、トレンチ３５４の中を通って、フィルタ通路３２４の中に流れ込むことを可能にする。トレンチ３５２、及び３５４は、矩形または台形であるものとして示されているが、他のサイズ、形、及び構成を有していてもよい。
フィルタ通路３２４、３２６は、トレンチ３５２の床面３５６とトレンチ３５４の床面３５６との間に延びている点を除き、上で説明したフィルタ通路２４、２６に類似している。一実施形態において、フィルタ通路３２４とフィルタ通路３２６は、類似のフィルタリング特性を有している。他の実施形態において、フィルタ通路３２４とフィルタ通路３２６は、異なるエッチング特性を有するエッチング・アイランド２４、２６、１２４、１２６によりエッチングされた結果として、異なるフィルタリング特性を有している。図示の例では、フィルタ通路３２６は、表面４２に隣接するトレンチ３５２の床面３５６上に入口を有し、表面１４２に隣接するトレンチ３５４の床面３５６上に出口を有している。フィルタ通路３２４は、表面１４２に隣接するトレンチ３５４の床面３５６上に入口を有し、表面４２に隣接するトレンチ３５６の床面３５６上に出口を有している。
トレンチ・カバー３５０は、トレンチ３５４の内部を封鎖するようにトレンチ３５４を横切って延びるキャップ、屋根、またはカバーを含む。トレンチ・カバー３５０は、フィルタ通路３２６の出口とフィルタ通路３２４の入口との間に延びる流通路３６２を形成している。その結果、フィルタリングされる流体は、フィルタ通路３２６に流れ込み、流通路３６２を通り、フィルタ通路３２４を通って出てゆくというＵターン経路上を流れることになり、フィルタリング経路として基板３２２の厚みを２回利用して、延長されたフィルタリング経路を得ることができる。他の実施形態では、基板３２２を貫通して行き来する蛇行経路を全体として形成し、より長いフィルタリング経路を得るために、フィルタ３２０は、間隔を空けて設けられた複数のトレンチ、３以上のフィルタ通路、及び２以上のトレンチ・カバーを含む場合がある。
図１２〜図１５は、フィルタ３２０を形成するための方法の一例を示している。図１２は、基板３２２の面４２、１４２におけるトレンチ３５２、３５４の形成を示している。図１２は、基板３２２がエッチング溶液４８にさらされる前における、エッチング・アイランド３４、１３４、３６、１３６の堆積または形成も、さらに示している。図１３は、エッチング・アイランド３４、１３４、３６、１３６による基板３２２のエッチングを示している。図１４は、そのエッチングの完了を示し、図１５は、フィルタリング通路３２６、３２４を通る流れの方面におけるトレンチ・カバーの追加を示している。図１２〜図１５に示したフィルタ２２０を形成する方法は、図４〜図７に関して上で図示説明した方法に類似している。したがって、フィルタ通路２２４、２２６は、対向する表面４２、１４２から同時にエッチングされる。
図１７は、方法１００により形成されたフィルタのフィルタリング特性を調整、及び／又は調節するための、図２に示した方法１００の例示的な一実施形態である、方法４００を示している。ステップ４０２に示されるように、異なるエッチング特性を有するエッチング・アイランドが、基板２２の対向する表面上に形成される。ステップ４０４に示されるように、それらの対向する表面の間に、エッチング遅延層が形成される。図１７は、ステップ４０２、４０４の実施を示している。図１７は、表面４２及び１４２上へのエッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６の堆積、並びに基板２２内への遅延層４７４、４７６の形成後であって、基板２２及びエッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６がエッチング溶液４８（図４に示されている）にさらされる前、かつ、フィルタ通路２４、２６（破線で示されている）の如何なるエッチングも行われる前における、基板２２を示している。
エッチング遅延層４７４、４７６は、エッチング・アイランド３４、１３４及び／又はエッチング・アイランド３６、１３６によるエッチングを妨げ、それらのエッチングに抵抗し、またはそれらのエッチングを遅らせる材料の層を含む。エッチング遅延層４７４は、エッチング・アイランド３４、１３４の間に形成される。エッチング遅延層４７６は、エッチング・アイランド３６、１３６の間に形成される。その結果、エッチング遅延層４７４は、エッチング・アイランド３４によりエッチングされるフィルタ通路２４の部分の深さまたは長さ、及びエッチング・アイランド１３４によりエッチングされるフィルタ通路２４の部分の深さまたは長さを制限、及び調整するものとなる。同様に、エッチング遅延層４２４は、エッチング・アイランド３６によりエッチングされるフィルタ通路２６の部分の深さまたは長さ、及びエッチング・アイランド１３６によりエッチングされるフィルタ通路２６の部分の深さまたは長さを制限、及び調整するものとなる。エッチング遅延層４７４、４７６によれば、フィルタ通路２４及び２６のフィルタリング性質を調節することが可能となる。例えば、一実施形態において、エッチング・アイランド３４、３６は、エッチング・アイランド１３４、１３６に比べて異なるエッチング特性を有している。エッチング・アイランド３４、３６によりエッチングされたそれらの部分は、エッチング・アイランド１３４、１３６によりエッチングされたそれらの部分と比べて、異なるフィルタリング性質を有するものとなる。エッチング・アイランド１３４により形成された種々の部分と比較したときの、エッチング・アイランド３４により形成された種々の部分からなるフィルタ通路２４の割合を異ならせることによって、フィルタ通路２４の全体的フィルタリング特性を調節または制御することができる。同様のフィルタリング特性調節は、同様の形で、エッチング・アイランド３６、１３６間にエッチング遅延層４７６を選択的に位置決めし、又は形成することによって行うことができる。
図示の例において、エッチング遅延層４７４、４７６はそれぞれ、埋め込み酸化物のようなエッチング遅延材料の種々の層を含む。一実施形態において、エッチング遅延層４７４、４７６は、基板２２のドーピングにより形成された種々の層を含む。一実施形態において、層４７４、４７６は、それらの層を貫通する開口部４７８を有するようにパターニングされ、エッチング遅延層４７４、４７６を横切って流体が流れることが可能となるように構成される。他の実施形態では、エッチング・アイランド３４、１３４が、層４７４、４７６を横切り、層４７４、４７６を貫通して延びる相互接続流通路、または相互接続された細孔を形成するように、層４７４、４７６は、薄いものとされ、あるいは他の構成を有している。さらに別の実施形態において、エッチング遅延層４７４、４７６は、他の材料から形成される場合があり、また、他の形で形成され、配置される場合がある。
ステップ４０６に示されるように、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６は、同時かつ一斉に、エッチング溶液４８（図４に示されている）にさらされ、フィルタ通路２４、２６を形成する。２つの似たようなサイズのフィルタ通路２４、２６を基板２２に形成するように示されているが、方法４００は、他にも、異なるサイズ及び配置のフィルタ通路を形成するために使用される場合がある。例えば、他の実施形態において、方法４００は、フィルタ２２０（図１１に示されている）及びフィルタ３２０（図１５に示されている）の形成に使用される。
上記のように、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６は、フィルタ２０のサプライヤまたは出所の識別情報、種々のフィルタ通路２４、２６のフィルタリング特性の識別情報、及び／又は、特定のフィルタ２０についてのバッチ番号若しくは製造日の識別情報といった、特定のフィルタに関する種々の情報のその後の決定を可能にするバーコードやシリアル番号に類似するシグネチャーとして機能する特定の成分を有している。図１８は、エッチング・アイランド３４、３６、１３４、１３６のシグネチャー特性を利用するための例示的方法５００を示すフロー図である。ステップ５０２に示されるように、１以上のセンサーを使用して、フィルタの基板内にある金属アイランド３４、３６、１３４及び／又は３６の成分を攻撃する。一実施形態において、種々の製造サイトは、それらのエッチング・アイランドに対し特定の様々な成分を採用する場合がある。一実施形態では、様々なバッチのフィルタが、エッチング・アイランドのための様々な成分を有するように提供される場合がある。一実施形態において、製造は、非機能性（特定の目的を持たない）成分や、フィルタの形成後に基板内に残るエッチング・アイランドのための材料の比率を利用して行われる場合がある。
ステップ５０４に示されるように、基板を内部までエッチングした金属エッチング・アイランドの検出された成分を使用して、特定のフィルタの識別が行われる。一実施形態では、プロセッサが、非一時的コンピュータ読取可能媒体に格納された種々の命令に従って、基板においてエッチングを行った金属エッチング・アイランドの検出された成分をルックアップテーブル又は他のデータベースと対比し、フィルタを識別し、フィルタの識別情報を出力または表示する。開示の目的上、フィルタを識別するとは、フィルタの真正性、特定のフィルタについてのバッチ番号または製造時刻、特定のフィルタについてのフィルタリング特性、特定のフィルタについての製造場所等のうちの１以上を決定することを意味する。
本開示は、例示的実施形態に関して記載されているが、当業者は、特許請求の範囲に記載した事項の思想及び範囲から外れることなく、形態や詳細に変更を施してもよいことを理解するであろう。例えば、種々の異なる例示的実施形態は、１以上の利益が得られる１以上の特徴を有しているものとして記載されているが、記載した例示的実施形態、または他の代替実施形態において、記載した特徴を相互に交換したり、あるいは、互いに結合したりすることは予期されることである。なぜなら、本開示の技術は比較的複雑であって、当該技術における全ての変更を予期することはできないからである。例示的実施形態を参照して記載された本開示、及び、下記の特許請求の範囲の記載は、明らかに、可能な限り広いものであることを意図している。例えば、特に断りがない限り、単一の特定の要素を記載している特許請求の範囲は、複数のそのような特定の要素をも包含している。

Claims (15)

  1. フィルタを形成するための方法であって、
    基板上にエッチング・アイランドを形成し、
    エッチング・アイランドを有する前記基板を、前記エッチング・アイランドと反応する溶液にさらし、前記基板の対向する第１及び第２の面から前記基板を同時にエッチングすることにより、前記基板を貫通して延びている相互接続された細孔からなるフィルタ通路を形成すること
    を含み、前記フィルタ通路が、前記基板への入口、及び前記基板からの出口を有し、
    前記エッチング・アイランドは、前記フィルタ通路に沿って、前記基板内に留まっており、
    前記エッチング・アイランドは、前記フィルタに関する情報を提供するためのシグネチャーとして機能する特定の成分を有している、方法。
  2. 前記入口は、前記基板の前記第１及び第２の面のうちの一方上にあり、前記出口は、前記基板の前記第１及び第２の面のうちの他方上にある、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の面と前記第２の面は平行である、請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 前記エッチング・アイランドを形成することは、第１のエッチング・アイランドを前記第１の面上に形成し、第２のエッチング・アイランドを前記第２の面上に形成することを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記第１のエッチング・アイランドは、前記第２のエッチング・アイランドに対して、前記第１の面に平行な方向にオフセットされている、請求項４に記載の方法。
  6. 前記溶液にさらされることに応答して、前記第１の面上の前記第１のエッチング・アイランド、及び前記第２の面上のエッチング・アイランドが同時に反応し、前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれから前記基板を内部まで同時にエッチングする、請求項４または請求項５に記載の方法。
  7. 前記エッチングは、前記第１のエッチング・アイランド、及び前記第２のエッチング・アイランドが前記基板の中にまで沈降し、前記基板内で互いに合流するまで、または、前記第１のエッチング・アイランド、及び前記第２のエッチング・アイランドが、前記基板内で所定の量だけ互いに通り過ぎるまで続けられる、請求項４〜６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記フィルタ通路を形成することは、第１のフィルタ通路、及び第２のフィルタ通路を形成することを含み、前記方法は、前記基板にトレンチを形成し、延長されたフィルタリング経路が得られるように、前記第１のフィルタ通路の前記出口と前記第２のフィルタ通路の前記入口を相互接続することをさらに含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記エッチング・アイランドは、前記溶液中で第１のエッチング性質を有する第１の金属の第１のエッチング・アイランドと、前記溶液中で前記第１のエッチング性質とは異なる第２のエッチング性質を有する第２の金属の第２のエッチング・アイランドとを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  10. 前記基板内にエッチング・コントローラを形成することをさらに含み、前記エッチング・コントローラは、前記基板内の前記エッチング・アイランドと相互作用するときに、前記エッチング・アイランドのエッチング速度を調節する、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  11. 前記エッチング・コントローラは、エッチング遅延手段を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 基板と、
    前記基板の第１の面から前記基板の中にまで延びている相互接続された細孔からなる第１のフィルタ通路と、
    前記第１の面とは反対側の前記基板の第２の面から前記基板の中にまで延びており、かつ、前記基板内において、前記第１の面と前記第２の面の間において前記第１のフィルタ通路に接続されている、相互接続された細孔からなる第２のフィルタ通路と、
    前記基板内において、前記第１のフィルタ通路及び前記第２のフィルタ通路のうちの少なくとも一方に沿って保持された金属アイランドと
    を含むフィルタであって、
    前記金属アイランドは、前記フィルタに関する情報を提供するためのシグネチャーとして機能する特定の成分を有している、フィルタ。
  13. 前記第２の面から前記基板の中にまで延びており、かつ、前記第１のフィルタ通路に接続されている、相互接続された細孔からなる第３のフィルタ通路であって、前記第２のフィルタ通路から別個に間隔を空けて設けられた第３のフィルタ通路をさらに含む、請求項１２に記載のフィルタ。
  14. 基板と、
    前記基板の対向する面から前記基板を貫通して延びている相互接続された細孔からなるフィルタ通路と、
    前記基板内において、前記フィルタ通路に沿って保持された金属アイランドと
    を含むフィルタであって、
    前記金属アイランドは、前記フィルタに関する情報を提供するためのシグネチャーとして機能する特定の成分を有している、フィルタ。
  15. 基板と、
    前記基板の対向する面から前記基板を貫通して延びている相互接続された細孔からなる第１のフィルタ通路と、
    前記基板内において、前記第１のフィルタ通路に沿って保持された第１の金属アイランドと、
    前記基板の対向する面から前記基板を貫通して延びている相互接続された細孔からなる第２のフィルタ通路と、
    前記基板内において、前記第２のフィルタ通路に沿って保持された第２の金属アイランドと、
    延長されたフィルタリング経路が得られるように、前記第１のフィルタ通路の出口と前記第２のフィルタ通路の入口を相互接続する、前記基板に設けられたトレンチと
    を含むフィルタであって、
    前記第１及び第２の金属アイランドは、前記フィルタに関する情報を提供するためのシグネチャーとして機能する特定の成分を有している、フィルタ。
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