DE19859498C2 - Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators für einen Tintenstrahlkopf - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators für einen Tintenstrahlkopf

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen ei­ nes Mikroaktuators für einen Tintenstrahlkopf.
Im allgemeinen umfassen Mikroaktuatoren, die für Tintenstrahl­ köpfe von Tintenstrahldruckern verwendet werden, zum Aussprit­ zen oder Ausstoßen von Tinte durch eine Düsenplatte einen Mikroaktuator. Für solche Mikroaktuatoren werden hauptsächlich Heizeinrichtungen und piezoelektrische Elemente verwendet.
Im Falle von Mikroaktuatoren mit piezoelektrischen Elementen wird hauptsächlich PZT (Bleizirkoniumtitanat), das ein. Oxid- Piezomaterial mit starken piezoelektrischen Eigenschaften ist, für diese piezoelektrischen Elemente eingesetzt.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 786 345 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Mikroaktuators bekannt, bei dem ein auf eine obere Elektrodenschicht aufgebrachter Photore­ sistfilm und ein Piezo-Dünnfilm nach Photo-Lithographie gleich­ zeitig durch einen auf beide Schichten wirkenden Ätzprozess zu gleicher Form gemustert werden. Auch wenn unterschiedliche Ma­ terialien eingesetzt werden, können die obere Elektrode und das Oxid-Piezoelement gleichzeitig oder nacheinander in einem Tro­ ckenätzprozeß geätzt werden. Die Trockenätzung begrenzt die Leistungsfähigkeit bzw. die Produktionsrate, was sich insbeson­ dere bei der Massenfertigung ungünstig auf die Herstellungskos­ ten auswirkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstel­ len eines Mikroaktuators zu schaffen, das für die Massenproduk­ tion geeigneter ist und dabei die Reduzierung der Herstellungs­ kosten gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1A bis 1I Schnittdarstellungen, die jeweils sequen­ zielle Prozeßschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Mikroaktuators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 2A und 2B jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 3A bis 3D jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahren: zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 4A bis 4E jeweils Schnittdarstellungen, die sequen­ zielle Prozeßschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Mikroaktuators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 5A und 5B jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 6A bis 6D jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung veranschaulichen,
Fig. 7A bis 7I jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung veranschaulichen,
Fig. 8A und 8B jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 9A bis 9D jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 10A bis 10F jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 11A bis 11C jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
Fig. 12A bis 12D jeweils Schnittdarstellungen, die wesentli­ che Prozeßschritte eines Verfahrens zum Her­ stellen eines Mikroaktuators gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung veranschaulichen,
Fig. 13 eine Schnittdarstellung, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt, in welchem Oxid-Piezoelemente mit einem Muster, das von denjenigen in den obigen Ausführungsbeispielen verschieden ist, erzeugt werden,
Fig. 14 einen Graph, der die Beziehung zwischen ei­ ner Ätzzeit und einer Ätztiefe abhängig von einem Ätzbereich angibt, und
Fig. 15 eine Schnittdarstellung, die eine Mehrschichtstruktur veranschaulicht, die über die untere Oberfläche einer Kammer­ platte in einem Mikroaktuator geschichtet ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
In Fig. 1 sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 gezeigt, die sequenziell über einer Schwingplat­ te 2 laminiert sind, welche integral mit einer Kammerplatte 1 ausgebildet ist. Die Kammerplatte 1 hat eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern 1a.
Gemäß diesem Verfahren wird ein Fotoresistfilm 6 auf die obere Oberfläche der Oxid-Piezoschicht 4 aufgetragen, wie dies in Fig. 1B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem wei­ chen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß dieses weichen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske mit einem vorbestimmten Muster belichtet und sodann entwickelt, um unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach teilweisem Entfernen des Fotore­ sistfilms 6 erhalten ist, ist in Fig. 10 gezeigt.
Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem harten Ausheizprozeß un­ terworfen. Danach wird eine Elektrodenschicht 5 mit einer ge­ genüber der Dicke des ersten Fotoresistfilms 6 geringeren Dicke auf die gesamte freiliegende obere Oberfläche der sich ergeben­ den Struktur einschließlich der oberen Oberfläche der Oxid- Piezoschicht 4, die nicht mit dem verbliebenen Fotoresistfilm 6 und dem oberen Teil des verbliebenen Fotoresistfilms 6 belegt ist, aufgetragen, wie dies in Fig. 1D gezeigt ist.
Zu dieser Zeit ist die Elektrodenschicht 5 nicht auf gegenüber­ liegenden Seitenflächen von jeweiligen Gräben geschichtet, die aufgrund der teilweisen Entfernung des Fotoresistfilms 6 gebil­ det sind. Dies beruht darauf, daß die obere Oberfläche der Struktur, über die die Elektrodenschicht 5 zu schichten ist, eine bestimmte Topologie hat, die auf der Bildung der Gräben beruht. Als ein Ergebnis hat der Fotoresistfilm 6 freiliegende Teile, die nicht mit der Elektrodenschicht 5 bei deren Seiten­ flächen entsprechend gegenüberliegenden Seitenflächen jedes Grabens bedeckt sind.
Wenn eine Spüllösung nach unten zu der Elektrodenschicht 5 injiziert wird, dringt sie durch die freiliegenden Teile des Fotoresistfilms 6, um dadurch vollständig den verbleibenden Fo­ toresistfilm 6 zu entfernen.
Zu dieser Zeit wird der Teil der Elektrodenschicht 5, der über den Fotoresistfilm 6 aufgetragen ist, auch entfernt. Als ein Ergebnis wird die Elektrodenschicht 5 lediglich an gewünschten Teilen der Oxid-Piezoschicht 4 belassen, um dadurch obere E­ lektroden zu bilden, wie dies in Fig. 1E gezeigt ist.
Ein anderer Fotoresistfilm 6 wird sodann über die gesamte obere Oberfläche der sich ergebenden Struktur einschließlich der obe­ ren Oberfläche der Oxid-Piezoschicht 4, die nicht mit den obe­ ren Elektroden 5 bedeckt ist, und der oberen Oberflächen der oberen Elektroden 5 geschichtet, wie dies in Fig. 1F gezeigt ist.
Dieser Fotoresistfilm 6 wird sequenziell einem weichen Aufhei­ zen, einer Belichtung, Entwicklung und Spülprozessen unterwor­ fen, um dadurch Teile hiervon außer den die oberen Elektroden 5 bedeckenden Teilen zu entfernen, wie dies in Fig. 1G gezeigt ist. Jeder verbleibende Teil des Fotoresistfilms 6 hat einen größeren Oberflächenbereich als denjenigen eines zugeordneten Teiles der oberen Elektroden 5, da er vollständig die oberen Elektroden 5 bedeckt.
Der Fotoresistfilm 6 wird sodann hart ausgeheizt. Danach wird die Oxid-Piezoschicht 4 an freiliegenden Teilen hiervon in ei­ ner Richtung naßgeätzt, die durch die Pfeile in Fig. 1H ange­ zeigt ist, wobei ein Ätzmittel verwendet wird, um dadurch Oxid- Piezoelemente mit einem gewünschten Muster zu erzeugen. Das Ät­ zen der Oxid-Piezoschicht 4 schreitet nach unten und seitlich fort, wie dies durch Strichlinien in Fig. 1H gezeigt ist, und wird auf der unteren Elektrode 3 in der Abwärtsrichtung und bei Stellen jeweils nahe entgegengesetzten lateralen Enden von je­ der oberen Elektrode 5 in seitlicher Richtung beendet.
In diesem Fall besteht die untere Elektrode 3 aus einer Ätz­ stoppschicht, die keine oder eine sehr langsame Reaktion mit de Ätzlösung ausführt, die zum Ätzen der Oxid-Piezoschicht 4 ver­ wendet wird.
Wenn die Oxid-Piezoschicht 4 gemustert wird, um ein gewünschtes Muster zu haben, wobei ein Naßätzen eingesetzt wird, wie dies oben erläutert ist, hat das sich ergebende Muster hiervon eine trapezförmige Querschnittgestalt, die in einem sich nach unten erstreckenden Bereich zunimmt, während eine scharfe bogenförmi­ ge Gestalt an gegenüberliegenden Seitenflächen hiervon vor­ liegt.
Nach Bilden der Oxid-Piezoelemente 4 mit einem gewünschten Mus­ ter mittels des Ätzprozesses wird der verbliebene Fotore­ sistfilm 6, der die oberen Elektroden 5 bedeckt, vollständig mittels einer Spüllösung entfernt. Somit wird ein Mikroaktuator mit einer in Fig. 1I gezeigten Struktur erzeugt.
In den Fig. 2A und 2B sind jeweils Elemente, die denjenigen der Fig. 1A bis 1I entsprechen, mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.
In Fig. 2A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 gezeigt, die sequenziell über eine flache Schwingplatte 2 geschichtet sind.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Prozeßschritte des Musterns einer Elektrodenschicht 5, die auf der Oxid-Piezoschicht 4 gebildet ist, und des Musterns der O­ xid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätzprozeß die gleichen wie die­ jenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ers­ ten Ausführungsbeispiel dadurch, daß eine Kammerplatte 1, die mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern 1a versehen ist, an der unteren Oberfläche der Schwingplatte 2 gerade nach der Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 ange­ bracht ist, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist.
Vorzugsweise ist die Kammerplatte 1 derart angeordnet, daß O­ xid-Piezoelemente, die nach Musterbildung der Oxid-Piezoschicht erhalten sind, vertikal jeweils über den Lösungskammern 1a an­ geordnet sind.
In den Fig. 3A bis 3D sind Elemente, die jeweils denjenigen der Fig. 1A bis 1I entsprechen, mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.
In Fig. 3A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 veranschaulicht, die sequenziell über eine Schwingplatte 2 geschichtet sind, welche integral mit einer Kammerplatte 1 ausgebildet ist. Die Kammerplatte 1 ist in einem Zustand, in welchem keine Lösungskammer gebildet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Prozeßschritte der Musterbildung einer Elektrodenschicht 5, die auf der Oxid-Piezoschicht 4 erzeugt ist, und der Musterbil­ dung der Oxid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätzprozeß die gleichen wie diejenigen in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den ers­ ten und zweiten Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Kammer­ platte 1 verarbeitet wird, um eine Vielzahl von gleichförmig beabstandeten Lösungskammern 1a nach der Musterbildung der O­ xid-Piezoschicht 4 aufzuweisen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fotoresistfilm 6 auf die untere Oberfläche der Kammerplatte 1 aufgebracht, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird dann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 4 mit Licht mittels einer Maske, die ein gewünschtes Muster aufweist, belichtet, entwickelt und sodann gespült, um dadurch unnötige Teile hier­ von zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach einem teilweisen Entfernen des Fotoresistfilmes 6 erhalten ist, ist in Fig. 3C gezeigt, die umgekehrt zu der Fig. 3B ist.
Die Kammerplatte 1 wird sodann durch ein Ätzmittel geätzt, wäh­ rend der gemusterte Fotoresistfilm 6 als Maske verwendet wird, um dadurch eine Vielzahl von gleichförmig beabstandeten Lösungskammern 1a in der Kammerplatte 1 zu bilden, wie dies in Fig. 3D gezeigt ist.
Somit zeichnet sich das dritte Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung dadurch aus, daß die Erzeugung der Lösungskam­ mer 1a schließlich durch Mustern bzw. Musterbildung der Kammer­ platte 1a durchgeführt wird. Gemäß einem derartigen Pro­ zeßschritt wird ein gewünschter Mikroaktuator hergestellt.
In den Fig. 4A bis 4E sind jeweils Elemente entsprechend zu denjenigen der Fig. 1A bis 1I mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 4A sind eine untere Elektrode 3, eine Oxid- Piezoschicht 4 und eine Elektrodenschicht 5 veranschaulicht, die sequenziell über eine Schwingplatte 2 geschichtet sind, welche integral mit einer Kammerplatte 1 gestaltet ist. Die Kammerplatte 1 hat eine Vielzahl von gleichförmig beabstandeten Lösungskammern 1a.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Fotoresistfilm 6 auf die obere Oberfläche der Elektrodenschicht 5 aufgetragen, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird dann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des wei­ chen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht be­ lichtet, entwickelt und sodann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach teilweisem Entfernen des Fotoresistfilms 6 erhalten ist, ist in Fig. 4C gezeigt.
Es wird bevorzugt, daß die verbleibenden Teile des Fotore­ sistfilms 6, die jeweils zu erzeugenden oberen Elektroden ent­ sprechen, eine größere Abmessung haben als diejenigen der obe­ ren Elektroden.
Nach dem teilweisen Entfernen des Fotoresistfilms 6 wird die Elektrodenschicht 5 teilweise belichtet. Die Elektrodeanschicht 5 wird sodann an freiliegenden Teilen hiervon in einer durch Pfeile in Fig. 4D gezeigten Richtung mittels eines Ätzmittels geätzt, um dadurch obere Elektroden mit einem gewünschten Mus­ ter zu erzeugen.
Danach wird der verbliebene Fotoresistfilm 6, der auf den ge­ musterten oberen Elektroden 5 belassen ist, vollständig mittels einer Spüllösung entfernt. Somit werden lediglich die oberen Elektroden von einem gewünschten Muster auf der Oxid- Piezoschicht 4 belassen, wie dies in Fig. 4E gezeigt ist.
Im übrigen sind die nach der Bildung der oberen Elektroden 5a durchgeführten Prozeßschritte die gleichen wie diejenigen, die ausgehend von dem Prozeßschritt von Fig. 1F bei der Musterung der Oxid-Piezoschicht 4 in dem Fall des ersten Ausführungsbei­ spiels vorgenommen werden.
Danach wird ein weiterer Fotoresistfilm 6 auf die gesamte obere Oberfläche der Struktur aufgetragen, die nach Bildung der obe­ ren Elektroden vorliegt, insbesondere auf die freiliegenden o­ beren Oberflächenteile der Oxid-Piezoschicht 4 und die oberen Oberflächen der oberen Elektroden 5. Dieser Fotoresistfilm 6 wird sequenziell weichen Ausheiz-, Licht-Belichtungs-, Ent­ wicklungs- und Spülprozessen unterworfen, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Der verbliebene Fotoresistfilm 6 wird sodann hart ausgeheizt. Danach wird die Oxid-Piezoschicht 4 an freiliegenden Teilen hiervon mittels einer Ätzlösung ent­ fernt, um Oxid-Piezoelemente eines gewünschten Musters dadurch zu erzeugen. Somit wird ein Mikroaktuator mit einer gewünschten Struktur hergestellt.
In den Fig. 5A und 5B sind jeweils Elemente, die denjenigen der Fig. 1A bis 1I entsprechen, mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.
In Fig. 5A sind eine untere Elektrode 3, eine Oxid- Piezoschicht 4 und eine Elektrodenschicht 5 veranschaulicht, welche sequenziell über einer flachen Schwingplatte 2 aufge­ schichtet sind.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Pro­ zeßschritt der Musterbildung der Elektrodenschicht 5 in der gleichen Weise wie derjenige in dem vierten Ausführungsbeispiel vorgenommen. Danach wird ein Fotoresistfilm 6 auf die obere O­ berfläche der Elektrodenschicht 5 aufgetragen. Der Fotore­ sistfilm 6 wird sodann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotore­ sistfilm mit Licht belichtet, entwickelt und sodann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Der verbleibende Fotoresistfilm 6 wird sodann hart ausgeheizt. Die Elekaroden­ schicht 5 wird sodann an freiliegenden Teilen hiervon geätzt, wobei ein Ätzmittel verwendet wird, um dadurch obere Elektroden eines gewünschten Musters zu erzeugen.
Sodann wird der verbliebene Fotoresistfilm 6, der auf den ge­ musterten oberen Elektroden 5 belassen ist, mittels einer Spül­ lösung gespült, so daß er vollständig entfernt wird. Somit wer­ den lediglich die oberen Elektroden mit einem gewünschten Mus­ ter auf der Oxid-Piezoschicht 4 belassen.
Ein weiterer Fotoresistfilm 6 wird sodann auf die gesamte obere Oberfläche der sich ergebenden Struktur einschließlich der freiliegenden oberen Oberflächenteile der Oxid-Piezoschicht 4 und der oberen Oberflächen der oberen Elektroden 5 aufgetragen. Dieser Fotoresistfilm 6 wird sequenziell weichen Ausheiz-, Licht-Belichtungs-, Entwicklungs- und Spülprozessen unterwor­ fen, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen.
Der verbleibende Fotoresistfilm 6 wird sodann hart ausgeheizt. Danach wird die Oxid-Piezoschicht 4 an freiliegenden Teilen hiervon mittels eines Ätzmittels geätzt, um dadurch Oxid- Piezoelemente eines gewünschten Musters zu erzeugen.
Eine Kammerplatte 1, die zuvor so vorbereitet wurde, daß sie eine Vielzahl von gleich beabstandeten Lösungskammern 1a hat, wird sodann an der unteren Oberfläche der Schwingplatte 2 ange­ bracht, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist. Obwohl dies nicht ge­ zeigt ist, ist die Kammerplatte 1 derart vorgesehen, daß die Oxid-Piezoelemente jeweils vertikal über den Lösungskammern 1a angeordnet sind. Somit wird ein Mikroaktuator mit einer ge­ wünschten Struktur hergestellt.
In den Fig. 6A bis 6D sind jeweils Elemente, die denjenigen der Fig. 1A bis 1I entsprechen, mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.
In der Fig. 6A sind eine untere Elektrode 3, eine Oxid- Piezoschicht 4 und eine Elektrodenschicht 5 veranschaulicht, welche sequenziell über eine Schwingplatte 2 geschichtet sind, die integral mit einer Kammerplatte 1 ausgebildet ist. Die Kam­ merplatte 1 ist in einem Zustand, in welchem keine Lösungskam­ mer gebildet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Prozeßschritte der Musterbildung der Elektrodenschicht 5 und der Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätz­ prozeß die gleichen wie diejenigen in dem vierten und dem fünf­ ten Ausführungsbeispiel.
Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Kam­ merplatte 1 so verarbeitet wird, daß sie eine Vielzahl von gleich beabstandeten Lösungskammern 1a nach Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 aufweist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Piezoresistfilm 6 auf die untere Oberfläche der Kammerplatte 1 gerade nach der Mus­ terbildung der Oxid-Piezoschicht 4 aufgebracht, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem wei­ chen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Aus­ heizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske belichtet, die ein gewünschtes Muster hat, entwickelt und sodann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach teilweisem Entfernen des Fotoresistfilms 6 erhalten ist, ist in Fig. 6C gezeigt, die umgekehrt zu der Fig. 6B ist.
Danach wird die Kammerplatte 1 durch eine Ätzlösung geätzt, während der gemusterte Fotoresistfilm 6 als eine Maske verwen­ det wird, um dadurch eine Vielzahl von gleich beabstandeten Lö­ sungskammern 1a in der Kammerplatte 1 zu bilden, wie dies in Fig. 6D gezeigt ist. Somit wird ein Mikroaktuator mit einer gewünschten Struktur hergestellt.
In der Fig. 7A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 veranschaulicht, welche sequenziell über eine Schwingplatte 2 geschichtet sind, die integral mit einer Kam­ merplatte 1 ausgebildet ist. Die Kammerplatte 1 hat eine Viel­ zahl von gleich beabstandeten Lösungskammern 1a.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fotoresistfilm 6 mit einer gewünschten Dicke auf die obere Oberfläche der Oxid- Piezoschicht 4 aufgetragen, wie dies in Fig. 7B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske mit einem gewünschten Muster belichtet, entwickelt und sodann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach einem teilweisen Entfernen des Fotore­ sistfilms 6 erhalten wird, ist in Fig. 7C gezeigt.
Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem harten Ausheizprozeß un­ terworfen. In diesem Fall haben die verbleibenden Teile des Fo­ toresistfilms 6, die jeweils zu erzeugenden Oxid-Piezoelementen entsprechen, eine größere Abmessung als diejenigen der Oxid- Piezoelemente.
Danach wird die Oxid-Piezoschicht 4 an freiliegenden Teilen hiervon in einer Richtung, die durch Pfeile in Fig. 7D ange­ zeigt ist, mittels einer Ätzlösung geätzt, um dadurch Oxid- Piezoelemente eines gewünschten Musters zu erzeugen. Das Ätzen der Oxid-Piezoschicht 4 schreitet nach unten und seitlich fort, wie dies durch die Strichlinien in Fig. 7D angedeutet ist.
Insbesondere haben die Oxid-Piezoelemente, die nach Musterung der Oxid-Piezoschicht 4 erhalten sind, eine trapezförmige Quer­ schnittsgestalt, die in der Fläche nach unten zunimmt, während eine scharfe Bogenform an gegenüberliegenden Seitenflächen hiervon vorliegt.
Nach Bildung der Oxid-Piezoelemente 4 eines gewünschten Musters gemäß dem Ätzprozeß wird der verbleibende Fotoresistfilm 6, der die Oxid-Piezoelemente 4 bedeckt, vollständig mittels einer Spüllösung entfernt. Die sich ergebende Struktur, die die Oxid- Piezoelemente 4 eines gewünschten Musters hat, ist in Fig. 7E veranschaulicht.
Anschließend wird ein weiterer Fotoresistfilm 6 sodann über die gesamte obere Oberfläche der Struktur von Fig. 7E einschließ­ lich der freiliegenden oberen Oberflächenteile der unteren E­ lektrode 3 und der oberen Oberflächen der Oxid-Piezoelemente 4 aufgetragen, wie dies in Fig. 7F gezeigt ist.
Vorzugsweise hat dieser Fotoresistfilm 6 eine Dicke, die größer als diejenige der auf jeweiligen Oxid-Piezoelementen 4 zu er­ zeugenden oberen Elektroden ist.
Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske belichtet, die in der Lage ist, ein gewünschtes Muster für obere Elektro­ den zu liefern. Der sich ergebende Fotoresistfilm 6 wird sodann entwickelt und gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die sich ergebende Struktur ist in Fig. 7G gezeigt.
Der Fotoresistfilm 6 wird sodann hart ausgeheizt. Danach wird eine Elektrodenschicht 5 bis zu einer gleichmäßigen Dicke über der sich ergebenden Struktur einschließlich der oberen Oberflä­ che des verbleibenden Fotoresistfilms 6 und der oberen Oberflä­ chen der Oxid-Piezoelemente 4 aufgetragen, wie dies in Fig. 7H gezeigt ist.
In diesem Fall wird die Elektrodenschicht 5 so aufgetragen, daß sie eine kleinere Dicke als diejenige des Fotoresistfilms 6 hat.
Da die obere Oberfläche der Struktur, über die die Elektroden­ schicht 5 zu schichten ist, eine gewisse Topologie aufweist, wird die Elektrodenschicht 5 unvollständig auf gegenüberliegen­ den Seitenflächen der jeweiligen Gräben geschichtet, welche aufgrund der teilweisen Entfernung des Fotoresistfilms 6 gebil­ det sind. Als ein Ergebnis hat der Fotoresistfilm 6 freiliegen­ de Teile, die nicht mit der Elektrodenschicht 5 an Seitenflä­ chen hiervon entsprechend gegenüberliegenden Seitenflächen je­ des Grabens bedeckt sind.
Wenn die obige Struktur ausgehend von der oberen Oberfläche der Elektrodenschicht 5 mittels einer Spüllösung gespült wird, wird der verbleibende Fotoresistfilm 6 vollständig längs des Teiles der Elektrodenschicht 5 entfernt, die über dem Fotoresistfilm 6 angeordnet ist.
Als ein Ergebnis wird die Elektrodenschicht 5 lediglich auf den Oxid-Piezoelementen 4 belassen, um dadurch obere Elektroden zu bilden, wie dies in Fig. 7I gezeigt ist. Somit wird ein Mikro­ aktuator mit einer gewünschten Struktur hergestellt.
In den Fig. 8A und 8B sind jeweils Elemente entsprechend zu denjenigen der Fig. 1A bis 1I mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 8A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 gezeigt, welche sequenziell auf eine flache Schwingplatte 2 aufgebracht sind.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Prozeßschritte der Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätzprozeß und der Erzeugung von oberen Elektroden 5 auf Oxid-Piezoelementen, die durch die Musterung der Oxid- Piezoschicht 4 erhalten sind, die gleichen wie diejenigen in dem siebenten Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ist eine Kammerplatte 1, die mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungs­ kammern 1a versehen ist, an der unteren Oberfläche der Schwing­ platte 2 nach der Erzeugung der Oxid-Piezoelemente 4 und der oberen Elektroden 5 angebracht, wie dies in Fig. 8B gezeigt ist. Die Kammerplatte 1 ist derart vorgesehen, daß Lösungskam­ mern 1a hiervon vertikal jeweils unter den Oxid-Piezoelementen 4 angeordnet sind.
In den Fig. 9A bis 9D sind jeweils Elemente, die denjenigen der Fig. 1A bis 1I entsprechen, mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.
In Fig. 9A sind eine untere Elektrode 3, eine Oxid-Piezo­ schicht 4 und eine Elektrodenschicht 5 gezeigt, welche sequen­ ziell auf eine Schwingplatte 2 aufgebracht sind, die einheitlich bzw. integral mit einer Kammerplatte 1 gebildet ist. Die Kammerplatte 1 ist in einem Zustand, in welchem keine Lösungs­ kammer gebildet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Prozeßschritte der Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätzprozeß und der Erzeugung der oberen Elektroden 5 auf Oxid-Piezoelementen, die durch die Musterung der Oxid- Piezoschicht 4 gebildet sind, die gleichen wie diejenigen in dem siebenten und achten Ausführungsbeispiel.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fotoresistfilm 6 auf die untere Oberfläche der Kammerplatte 1 nach Erzeugung der o­ beren Elektroden 5 aufgebracht, wie dies in Fig. 9B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem weichen Ausheizpro­ zeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske belich­ tet, entwickelt und dann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach teilweisem Entfernen des Fotoresistfilmes 4 erhalten ist, ist in Fig. 9C gezeigt, die umgekehrt zu Fig. 9B ist.
Danach wird die Kammerplatte 1 durch ein Ätzmittel geätzt, wäh­ rend der gemusterte Fotoresistfilm 6 als eine Maske verwendet wird, um dadurch eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern 1a in der Kammerplatte 1 zu erzeugen, wie dies in Fig. 9D gezeigt ist. Somit wird ein Mikroaktuator mit einer gewünschten Struktur hergestellt.
In der Fig. 10A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 gezeigt, welche sequenziell über eine Schwing­ platte 2 geschichtet sind, die einheitlich bzw. integral mit einer Kammerplatte 1 gebildet ist. Die Kammerplatte 1 hat eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern 1a.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Prozeßschritt der Musterung bzw. der Musterbildung der O­ xid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätzprozeß der gleiche wie dieje­ nigen in den siebenten, achten und neunten Ausführungsbeispie­ len.
Gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel wird eine Elektroden­ schicht 5 bis zu einer gewünschten Dicke auf die gesamte obere Oberfläche der Struktur aufgetragen, die nach der Erzeugung der Oxid-Piezoelemente 4 erhalten ist, insbesondere auf die oberen Oberflächen der Oxid-Piezoelemente 4 und der freiliegeanden O­ berflächenteile der unteren Elektrode 3, wie dies in Fig. 10B gezeigt ist.
Danach wird ein Fotoresistfilm 6 über die Elektrodenschicht 5 geschichtet, wie dies in Fig. 10C gezeigt ist. Der Fotore­ sistfilm 6 wird sodann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotore­ sistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske belichtet, entwickelt und dann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfer­ nen. Die sich ergebende Struktur ist in Fig. 10D gezeigt.
Nach dem teilweisen Entfernen des Fotoresistfilmes 6 wird die Elektrodenschicht 5 teilweise belichtet. In diesem Zustand wird die Elektrodenschicht 5 an freiliegenden Teilen hiervon in ei­ ner Richtung, die durch Pfeile in Fig. 10E angedeutet ist, mittels eines Ätzmittels geätzt.
Als ein Ergebnis wird die Elektrodenschicht 5 lediglich auf den Oxid-Piezoelementen 4 belassen.
Somit werden obere Elektroden 5 erzeugt. Danach wird der auf den oberen Elektroden 5 belassene Fotoresistfilm 6 vollständig entfernt. Als ein Ergebnis wird ein Mikroaktuator mit einer ge­ wünschten Struktur hergestellt, wie diese in Fig. 10F gezeigt ist.
In Fig. 11A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 gezeigt, welche sequenziell über eine flache Schwingplatte 2 geschichtet sind.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Prozeßschritt der Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 mittels eines Ätzprozesses der gleiche wie diejenigen in den siebenten, achten und neunten Ausführungsbeispielen.
Gemäß dem elften Ausführungsbeispiel wird eine Elektroden­ schicht 5 bis zu einer gewünschten Dicke über die gesamte obere Oberfläche der Struktur aufgetragen, die nach der Erzeugung der Oxid-Piezoelemente 4 erhalten ist, insbesondere auf die oberen Oberflächen der Oxid-Piezoelemente 4 und die freiliegenden obe­ ren Oberflächenteile der unteren Elektrode 3, wie dies in dem zehnten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Anschließend wird ein Fotoresistfilm 6 über die Elektrodenschicht 5 geschichtet.
Danach wird der Fotoresistfilm 6 weich ausgeheizt, mit Licht mittels einer Maske belichtet, entwickelt und dann gespült, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Die Elektroden­ schicht 5 wird sodann an freiliegenden Teilen hiervon mittels einer Ätzlösung geätzt, um dadurch obere Elektroden eines ge­ wünschten Musters auf den Oxid-Piezoelementen 4 zu erzeugen, wie dies in Fig. 11B gezeigt ist.
Nach der Erzeugung der oberen Elektroden 5 wird eine Kammer­ platte 1, die zuvor so vorbereitet wurde, daß sie eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern 1a hat, an der un­ teren Oberfläche der Schwingplatte 2 angebracht, wie dies in Fig. 11C gezeigt ist. Die Kammerplatte 1 ist derart angeord­ net, daß die Lösungskammern 1a hiervon jeweils vertikal unter den Oxid-Piezoelementen 4 angeordnet sind.
In den Fig. 12A bis 12D sind jeweils Elemente entsprechend zu demjenigen der Fig. 1A bis 1I mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.
In Fig. 12A sind eine untere Elektrode 3 und eine Oxid- Piezoschicht 4 gezeigt, welche sequenziell auf eine Schwing­ platte 2 aufgetragen sind, die einheitlich bzw. integral mit der Kammerplatte 1 ausgebildet ist. Die Kammerplatte 1 ist in einem Zustand, in welchem keine Lösungskammer gebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Oxid-Piezoschicht 4 zuerst in der gleichen Weise wie in dem siebenten, achten und neunten Ausführungsbeispiel gemustert. Danach werden eine Elektrodenschicht 5 und ein (nicht gezeig­ ter) Fotoresistfilm sequenziell auf die gesamte obere Oberflä­ che der Struktur aufgetragen, die nach der Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 erhalten ist, insbesondere auf die oberen Oberflächen der Oxid-Piezoelemente, die durch die Musterbildung der Oxid-Piezoschicht 4 erhalten sind, und die freiliegenden oberen Oberflächenteile der unteren Elektrode 3 in der gleichen Weise wie in dem zehnten und elften Ausführungsbeispiel.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Fotoresistfilm sodann gemustert, um dadurch unnötige Teile hiervon zu entfernen. Mit­ tels des gemusterten Fotoresistfilms als Maske wird sodann die Elektrodenschicht 5 an freiliegenden Teilen hiervon mittels ei­ nes Ätzmittels geätzt, um dadurch obere Elektroden eines ge­ wünschten Musters auf den Oxid-Piezoelementen 4 zu erzeugen. In diesem Zustand wird das verbleibende Fotoresist 6 vollständig durch einen Spülprozeß entfernt.
Ein Fotoresistfilm 6 wird sodann auf die untere Oberfläche der Kammerplatte 1 aufgetragen, wie dies in Fig. 12B gezeigt ist. Der Fotoresistfilm 6 wird sodann einem weichen Ausheizprozeß unterworfen. Nach Abschluß des weichen Ausheizprozesses wird der Fotoresistfilm 6 mit Licht mittels einer Maske belichtet, entwickelt und sodann gespült, um dadurch unnötige Teile hier­ von zu entfernen. Die sich ergebende Struktur, die nach teil­ weisem Entfernen des Fotoresistfilms 6 erhalten ist, ist in Fig. 12C gezeigt, welche zu Fig. 12B umgekehrt ist.
Sodann wird die Kammerplatte 1 durch ein Ätzmittel geätzt, wäh­ rend der gemusterte Fotoresistfilm 6 als Maske verwendet wird, um dadurch eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungs­ kammern 1a in der Kammerplatte 1 zu bilden, wie dies in Fig. 12D gezeigt ist. Somit wird ein Mikroaktuator mit einer ge­ wünschten Struktur hergestellt.
Wie aus den obigen Ausführungsbeispielen folgt, zeichnet sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich dadurch aus, daß die Herstellung eines Mikroaktuators für einen Tintenstrahlkopf, der eine Mehrschichtstruktur hat, die Verwendung eines Ätzpro­ zesses nach einer Musterbildung eines Teiles von grundlegenden Schichten der Mehrschichtstruktur, insbesondere wenigstens ei­ ner Oxid-Piezoschicht, einschließt.
Obwohl die Oxid-Piezoelemente 4 auf der Schwingplatte 2 derart angeordnet sind, daß sie vertikal und zentral mit den Lösungs­ kammern 1a in den oben erwähnten Ausführungsbeispielen der vor­ liegenden Erfindung ausgerichtet sind, können zusätzliche Oxid- Piezoelemente 4 auch auf Teilen der Schwingplatte 2 vertikal und zentral mit Teilen der Kammerplatte 1 angeordnet sein, wel­ che jeweils zwischen benachbarten Lösungskammern 1a vorgesehen sind, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist.
Die Struktur von Fig. 13 kann durch Ätzen der Oxid- Piezoschicht 4 mit einer schmalen Ätzbreite hergestellt werden. Unter dieser Bedingung werden Oxid-Piezoelemente mit der glei­ chen Gestalt an Stellen gebildet, die jeweils zwischen benach­ barten Lösungskammern 1a festgelegt sind, sowie an Teilen, die jeweils über den Lösungskammern 1a ausgebildet sind. Wenn ein derartiger Ätzprozeß mit einer schmalen Ätzbreite eingesetzt wird, werden verschiedene Vorteile gemäß Ätzeigenschaften er­ halten, welche in Fig. 14 veranschaulicht sind.
D. h., wenn die Oxid-Piezoschicht 4 gemäß einem Ätzprozeß ge­ mustert wird, wobei eine schmale Ätzbreite verwendet wird, kann die Musterung wirtschaftlich innerhalb einer reduzierten Ätz­ zeit erzielt werden, da die zu ätzende Fläche reduziert ist, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Darüber hinaus besteht kein oder ein kleiner Belastungs- bzw. Ladeeffekt. Dies führt zu ei­ ner überlegenen Wiederholbarkeit bzw. Reproduzierbarkeit.
In diesem Fall wird die Ätztiefe auch automatisch eingestellt, d. h., es ist ein Selbstbeschränkungseffekt vorgesehen. In der Struktur von Fig. 13 tritt kein Übersprechen zwischen benach­ barten Kammern 1a auf. Demgemäß ist es möglich, die Eigen- und Entladefrequenzen von jeder Kammer 1a zu steigern. Dies führt zu einer Verbesserung im Betriebsverhalten.
In dem gemäß einem der obigen Ausführungsbeispiele hergestell­ ten Mikroaktuator können eine Einschränkungsplatte 7, eine Ka­ nalplatte 8, eine Reservoirplatte 9 und eine Düsenplatte 10 ganz oder teilweise auf die untere Oberfläche der Kammerplatte 1 in dieser Reihenfolge aufgetragen sein, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist.
Vorzugsweise besteht die Schwingplatte 1 aus einer Metall- Dünnplatte mit einer Dicke von 3 bis 200 µm oder einer Keramik- Dünnplatte mit einer Dicke von 5 bis 300 µm. Die Kammerplatte 1, die an der Schwingplatte 2 angebracht ist, hat insbesondere eine Dicke von 50 bis 1000 µm.
Wenn eine Metall-Dünnplatte für die Schwingplatte 2 verwendet wird, kann sie eine Dünnplatte aus rostfreiem Stahl, der Chrom in einer Menge von 10 bis 30% und Eisen in einer Menge von 70 bis 90% enthält, oder eine Dünnplatte, die Nickel, Chrom und Titan in einer Gesamtmenge von 90% oder mehr enthält, umfassen. Insbesondere ist die Metall-Dünnplatte teilweise nachge­ ätzt, um eine gewünschte Abmessung zu besitzen. Alternativ kann die Metall-Dünnplatte mittels eines Preßprozesses hergestellt werden, um eine gewünschte Abmessung aufzuweisen. Die Metall- Dünnplatte kann auch auf einem getrennten Substrat mittels ei­ nes galvanoplastischen Prozesses erzeugt werden.
Wenn eine Keramik-Dünnplatte für die Schwingplatte 2 verwendet wird, kann sie eine Dünnplatte umfassen, welche ein ZirkonOxid (ZrO2), AluminiumOxid (Al2O3) und ein Siliziumdioxid (SiO2) in einer Gesamtmenge von 80% oder mehr enthält. Die Keramik- Dünnplatte kann auch hergestellt werden, indem ein Oxidpulver enthaltender Schlamm in die Form einer Grünschicht gebracht und die Grünschicht sodann gesintered wird. Alternativ kann die Ke­ ramik-Dünnplatte durch Formen des Schlammes in eine gewünschte Gestalt und anschließendes Sintern des geformten Schlammes her­ gestellt werden.
Vorzugsweise besteht die untere Elektrode 3 aus einem leitenden Metall oder Edelmetall. Die untere Elektrode 3 wird auf der Schwingplatte 2 mittels eines Siebdruckprozesses oder eines Dampfabscheidungsprozesses, wie beispielsweise eines Zerstäu­ bungs- bzw. Sputter- oder eines Verdampfungsprozesses gebildet.
Die Oxid-Piezoschicht 4, die getrennt vorbereitet wird, wird mit der unteren Elektrode 3 mittels eines Leitfähigkeit aufwei­ senden Haft- bzw. Klebstoffes verbunden. Somit kann die untere Elektrode 3 extern in einfacher Weise angeschlossen werden.
Wenn die Schwingplatte 2 aus einem leitenden Metallmaterial hergestellt ist, ist es möglich, die untere Elektrode 3 zu eli­ minieren. In diesem Fall ist die Oxid-Piezoschicht 4, die ge­ trennt gebildet wird, direkt mit der Schwingplatte 2 verbunden. Alternativ kann die Oxid-Piezoschicht 4 direkt auf der Schwing­ platte 2 mittels eines Siebdruckprozesses gebildet werden.
Es wird bevorzugt, daß die Schwingplatte und der verwendete Haftstoff einen hohen Säurewiderstand haben, so daß sie nicht während der Musterung der Oxid-Piezoschicht mittels einer Ätz­ lösung, die hauptsächlich Säure enthält, geätzt werden.
Das Ätzmittel, das beim Ätzen verwendet wird, kann eine flüssi­ ge oder gasförmige Phase aufweisen. Der Ätzprozeß, der ein flüssiges Ätzmittel verwendet, wird "Nassätzprozeß" genannt, während der Ätzprozeß, der ein Ätzmittel einer Gasphase, insbe­ sondere einer Plasmagasphase, verwendet, als "Trockenätzprozeß" bezeichnet wird.
Der Trockenätzprozesse wird zum Ätzen der Elektrodenschicht zum Bilden von oberen Elektroden und der Naßätzprozeß zum Ätzen der Oxid-Piezoschicht zum Bilden von Oxid-Piezoelementen verwendet. Dies deshalb, weil der Trockenätzprozeß hauptsäch­ lich auf Dünnfilme mit einer kleineren Dicke angewandt wird.
Die Oxid-Piezoschicht 4, die mit der Schwingplatte 2 oder der unteren Elektrode 3 verbunden ist, hat die Form einer Dünnplat­ te mit einer Dicke von etwa 5 bis 300 µm. Die Oxid-Piezoschicht 4 kann durch Erzeugen einer Grünschicht mit einer dünnen Plat­ tengestalt und anschließendes Sintern der Grünschicht herge­ stellt werden. Alternativ kann die Oxid-Piezoschicht 4 aus ei­ ner dünnen Platte bestehen, die aus einem Körper geschnitten und dann an oberen und unteren Oberflächen hiervon einem Läpp­ prozeß unterworfen ist.
Die Oxid-Piezoschicht 4 hat eine Perovskit-Kristallstruktur, welche Sauerstoff und Metallelemente einschließlich Blei und Barium in einer Menge von 40 bis 60%, bezogen auf die Gesamt­ menge der Metallelemente, enthält. Insbesondere enthält das in diesem Fall verwendete piezoelektrische Material PZT (Pb(ZrTi)O3), PLZT(Pb1-xLax(ZrTi)O3), PZT-PMN(Pb(Mnb)O3), PbTiO3 oder BaTiO3 in einer Menge von 95% oder mehr. Das piezoelektrische Material kann zusätzlich Strontium (Sr), Mangan (Mn) und Niob (nb) in einer Menge von etwa 5% oder weniger enthalten.
Der Fotoresistfilm 6, der über die untere Elektrode 3 oder die Oxid-Piezoschicht 4 geschichtet ist, wird durch Spin- bzw. Schleuder-Beschichten eines Fotoresistmaterials einer flüssigen Phase auf das Target bei einer Drehzahl von etwa 4000 U/min o­ der durch Laminieren eines Fotoresistmaterials in der Form ei­ nes Trockenfilmes über dem Target laminiert.
Der Fotoresistfilm 6, der aufgetragen ist, wird bei einer Tem­ peratur von etwa 70 bis 100°C weich ausgeheizt, mit Licht mit­ tels einer Maske mit einem gewünschten Muster belichtet und so­ dann entwickelt.
Der Fotoresistfilm 6 kann selektiv mittels eines negativen Fo­ toresistmaterials oder eines positiven Fotoresistmaterials her­ gestellt werden. Für das gewählte Fotoresistmaterial werden die Entwicklungslösung und die Spüllösung, die zu verwenden sind, in geeigneter Weise bestimmt.
Vorzugsweise wird ein negatives Fotoresistmaterial verwendet, da ein derartiges negatives Fotoresistmaterial einen hohen Säu­ rewiderstand aufweist, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, daß die Oxid-Piezoschicht mittels eines Ätzprozesses gemustert wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines für einen Tintenstrahlkopf verwendbaren Mikroaktuators, umfassend die folgenden Schritte:
Sequentielles Laminieren einer unteren Elektrode (3) und einer Oxid-Piezoschicht (4) auf eine Schwingplatte (2) für eine Kammerplatte (1) mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern (1a),
Aufbringen eines ersten Fotoresistfilms (6) auf die obere Oberfläche der Oxid-Piezoschicht (4) und Entfernen von nicht benötigten Teilen des ersten Fotoresistfilms (6),
Aufbringen einer Elektrodenschicht (5) mit einer gegenüber der Dicke des ersten Fotoresistfilms (6) geringeren Dicke auf die gesamte freiliegende obere Oberfläche der sich ergebenden Struktur, die nach dem teilweisen Entfernen des ersten Fotore­ sistfilms (6) erhalten ist, einschließlich einer oberen Ober­ fläche des ersten Fotoresistfilms (6), der auf der Oxid- Piezoschicht (4) zurückbleibt, und freiliegender oberer Ober­ flächenteile der Oxid-Piezoschicht (4),
Entfernen der verbliebenen Teile des ersten Fotore­ sistfilms (6) mittels einer Spüllösung mitsamt der auf ihnen befindlichen Teile der Elektrodenschicht (5), um dadurch obere Elektroden(5) zu bilden,
Aufbringen eines zweiten Fotoresistfilms (6) auf die ge­ samte freiliegende obere Oberfläche der sich ergebenden Struk­ tur, die nach Bildung der oberen Elektroden erhalten ist, ein­ schließlich der oberen Oberflächen der oberen Elektroden und der freiliegenden oberen Oberflächenteile der Oxid-Piezoschicht (4),
Entfernen nicht benötigter Teile des zweiten Fotoresist­ films (6), die nicht die oberen Elektroden bedecken, derart, daß verbleibende Teile des zweiten Fotoresistfilms (6) eine größere Fläche als die jeweils zugeordneten oberen Elektroden haben,
Mustern der Oxid-Piezoschicht (4) mittels einer Ätzlösung, während der zweite Fotoresistfilm (6), der auf den oberen E­ lektroden zurückbleibt, als Maske verwendet wird, um dadurch Oxid-Piezoelemente zu bilden, und
Entfernen der verbleibenden Teile des zweiten Fotoresist­ films (6).
2. Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators, der für ei­ nen Tintenstrahlkopf verwendbar ist, umfassend die folgenden Schritte:
Sequentielles Laminieren einer unteren Elektrode (3), ei­ ner Oxid-Piezoschicht (4) und einer Elektrodenschicht (5) auf eine Schwingplatte (2) für eine Kammerplatte (1) mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern (1a),
Aufbringen eines ersten Fotoresistfilms (6) auf die obere Oberfläche der Elektrodenschicht (5) und Entfernen von nicht benötigten Teilen des ersten Fotoresistfilms (6),
Mustern der Elektrodenschicht (5) mittels eines Ätzmit­ tels, während der auf der Elektrodenschicht (5) zurückbleibende Fotoresistfilm (6) als eine Maske verwendet wird, um dadurch obere Elektroden zu erzeugen,
Entfernen der verbleibenden Teile des ersten Fotoresist­ films (6)von den oberen Elektroden,
Aufbringen eines zweiten Fotoresistfilms (6) auf die ge­ samte freiliegende obere Oberfläche der sich ergebenden Struktur, die nach der Erzeugung der oberen Elektroden erhalten ist, einschließlich oberen Oberflächen der oberen Elektroden und freiliegenden oberen Oberflächenteilen der Oxid-Piezo­ schicht (4), und Entfernen von nicht benötigten Teilen des zweiten Fotoresistfilms (6), der nicht die oberen Elektroden bedeckt, in einer solchen Weise, daß verbleibende Teile des zweiten Fotoresistfilms eine größere Fläche als die jeweils hiermit zugeordneten oberen Elektroden haben,
Mustern der Oxid-Piezoschicht (4) mittels einer Ätzlösung, während der zweite Fotoresistfilm (6), der auf den oberen E­ lektroden zurückbleibt, als Maske verwendet wird, um dadurch Oxid-Piezoelemente zu erzeugen, und
Entfernen der verbleibenden Teile des zweiten Fotore­ sistfilms (6).
3. Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators, der für ei­ nen Tintenstrahlkopf verwendbar ist, umfassend die folgenden Schritte:
Sequenzielles Laminieren einer unteren Elektrode (3) und einer Oxid-Piezoschicht (4) auf eine Schwingplatte (2) für eine Kammerplatte (1) mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstande­ ten Lösungskammern (1a),
Aufbringen eines ersten Fotoresistfilms (6) auf die obere Oberfläche der Oxid-Piezoschicht (4) und Entfernen von nicht benötigten Teilen des ersten Fotoresistfilms (6),
Mustern der Oxid-Piezoschicht (4) mittels einer Ätzlösung, während der auf der Oxid-Piezoschicht (4) zurückbleibende erste Fotoresistfilm (6) als Maske verwendet wird, um dadurch Oxid- Piezoelemente eines gewünschten Musters zu erzeugen,
Entfernen der verbleibenden Teile des ersten Fotoresist­ films (6),
Aufbringen eines zweiten Fotoresistfilms (6) auf die ge­ samte freiliegende obere Oberfläche der sich ergebenden Struk­ tur, die nach der Bildung der Oxid-Piezoelemente erhalten ist, einschließlich oberen Oberflächen der Oxid-Piezoelemente und freiliegenden oberen Oberflächenteilen der unteren Elektrode, und Entfernen der nicht benötigten Teile des zweiten Fotore­ sistfilms (6), die die Oxid-Piezoelemente bedecken,
Auftragen einer Elektrodenschicht (5) mit einer gegenüber der Dicke des zweiten Fotoresistfilms (6) geringeren Dicke auf die gesamte freiliegende obere Oberfläche der sich ergebenden Struktur, die nach dem teilweisen Entfernen des zweiten Fotore­ sistfilms (6) erhalten ist, und
Entfernen des verbleibenden zweiten Fotoresistfilms (6) mittels einer Spüllösung mitsamt der auf ihnen befindlichen Teile der Elektrodenschicht (5), um dadurch obere Elektroden zu erzeugen.
4. Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators, der für ei­ nen Tintenstrahlkopf verwendbar ist, umfassend die folgenden Schritte:
Sequentielles Laminieren einer unteren Elektrode und einer Oxid-Piezoschicht (4) auf eine Schwingplatte (2) für eine Kam­ merplatte (1) mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern (1a),
Aufbringen eines ersten Fotoresistfilms (6) auf eine obere Oberfläche der Oxid-Piezoschicht (4) und Entfernen von nicht benötigten Teilen des ersten Fotoresistfilms (6),
Mustern der Oxid-Piezoschicht (4) mittels einer Ätzlösung, während der auf der Oxid-Piezoschicht (4) zurückbleibende erste Fotoresistfilm (6) als Maske verwendet wird, um dadurch Oxid- Piezoelemente eines gewünschten Musters zu bilden,
Entfernen des verbleibenden ersten Fotoresistfilms (6),
Auftragen einer Elektrodenschicht (5) auf die gesamte freiliegende obere Oberfläche der sich ergebenden Struktur, die nach der Bildung der Oxid-Piezoelemente erhalten ist, ein­ schließlich oberen Oberflächen der Oxid-Piezoelemente und frei­ liegenden oberen Oberflächenteilen der unteren Elektrode,
Aufbringen eines zweiten Fotoresistfilms (6) auf eine obe­ re Oberfläche der Elektrodenschicht (5) und Entfernen von nicht benötigten Teilen des zweiten Fotoresistfilms (6), die nicht die Oxid-Piezoelemente bedecken,
Entfernen von nicht benötigten Teilen der Elektroden­ schicht (5) durch Verwendung eines Ätzmittels, während der zweite Fotoresistfilm (6), der auf der Elektrodenschicht (5) zurückbleibt, als eine Maske verwendet wird, um dadurch obere Elektroden zu bilden, und
Entfernen der verbleibenden Teile des zweiten Fotore­ sistfilms (6).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwingplatte (2) integral mit der Kam­ merplatte (1) ausgebildet ist, welche die Vielzahl von gleich­ mäßig beabstandeten Lösungskammern (2a) hat.
6. Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des verbleibenden zweiten Fotoresistfilms (6) ein La­ minieren der Kammerplatte (1) mit einer Vielzahl von gleichmä­ ßig beabstandeten Lösungskammern (1a) auf die untere Oberfläche der Schwingplatte (2) erfolgt.
7. Verfahren zum Herstellen eines Mikroaktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das sequen­ tielle Laminieren der unteren Elektrode (3) und der Oxid-Piezo­ schicht (4) auf die Schwingplatte (2), die integral mit der keine Lösungskammern aufweisenden Kammerplatte (1) ausgebildet ist, erfolgt, und
daß nach dem Entfernen der verbleibenden Teile des zweiten Fotoresistfilms (6) ein Aufbringen eines dritten Fotoresist­ films auf die untere Oberfläche der Kammerplatte (1) und das Entfernen von nicht benötigten Teilen des dritten Fotoresist­ films sowie ein Mustern der Kammerplatte (1) mittels einer Ätzlösung erfolgt, um dadurch eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Lösungskammern (1a) zu erzeugen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwingplatte (2) aus einer Metall-Dünnplatte mit einer Dicke von 3 bis 200 µm gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwingplatte (2) aus einer Keramik- Dünnplatte mit einer Dicke von 5 bis 300 µm gebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Keramik-Dünnplatte durch Bilden eines ein Oxid-Pulver enthaltenden Schlammes in eine Grünschicht und an­ schließendes Sintern dieser Grünschicht gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oxid-Piezoschicht (4) durch Bilden eines Oxid-Piezomaterials in eine Dünnplatte mit einer Dicke von 10 bis 300 µm und anschließendes Sintern dieser Dünnplatte gebil­ det wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oxid-Piezoschicht (4) bei deren Muste­ rungsschritt mit einer schmalen Ätzbreite in einer solchen Wei­ se gebildet wird, daß die Oxid-Piezoelemente auf Teilen der Schwingplatte (2), um vertikal und zentral mit den Lösungskam­ mern (1a) ausgerichtet zu sein, und Teilen der Schwingplatte (2), um vertikal und zentral mit Teilen der Kammerplatte (1) ausgerichtet zu sein, deren jeder einem Bereich entspricht, der jeweils zwischen benachbarten Lösungskammern (1a) angeordnet ist, vorgesehen werden.
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