DE19861287B4 - Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse - Google Patents

Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse Download PDF

Info

Publication number
DE19861287B4
DE19861287B4 DE19861287A DE19861287A DE19861287B4 DE 19861287 B4 DE19861287 B4 DE 19861287B4 DE 19861287 A DE19861287 A DE 19861287A DE 19861287 A DE19861287 A DE 19861287A DE 19861287 B4 DE19861287 B4 DE 19861287B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
oxide
over
increase
oxide layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19861287A
Other languages
English (en)
Inventor
Shawming Sunnyvale Ma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Application granted granted Critical
Publication of DE19861287B4 publication Critical patent/DE19861287B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433—Structure of nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1601—Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1603—Production of bubble jet print heads of the front shooter type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/162—Manufacturing of the nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628—Manufacturing processes etching dry etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1632—Manufacturing processes machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1637—Manufacturing processes molding
    • B41J2/1639—Manufacturing processes molding sacrificial molding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14475—Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/03—Specific materials used

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse über einem Tintenabfeuerelement (26) auf einer oberen Oberfläche eines Substrats (50), mit folgenden Schritten:
Erzeugen einer Opferoxiderhöhung (66) auf der Oberfläche des Substrats (50) durch
Aufbringen einer Oxid-Schicht (56) über der oberen Oberfläche des Substrats (50),
Aufbringen einer Hartmaskenschicht (58) über der Oxid-Schicht (56),
Strukturieren der Hartmaskenschicht (58), so dass eine Insel der Hartmaskenschicht (58) über dem Tintenabfeuerelement (26) angeordnet ist,
isotropes Nass-Oxid-Ätzen der Oxid-Schicht (56), wobei dort Öffnungen (64) in der Oxid-Schicht (56) gebildet werden, wo die Hartmaskenschicht (58) entfernt worden ist, und
Entfernen der verbleibenden Hartmaskenschicht (58);
Aufbringen einer Ätzbegrenzungsschicht (70) und einer weiteren Oxid-Schicht (72) über der Oberfläche und der Opferoxiderhöhung (66);
Polieren der weiteren Oxid-Schicht (72) bis zu der Ätzbegrenzungsschicht (70), wobei eine Öffnungsschicht (74) gebildet wird, die die Oxid-Schicht (56), die Ätzbegrenzungsschicht (70) und Abschnitte der weiteren Oxid-Schicht (72) benachbart zu der...

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren zum Bilden eine Tintenstrahldruckdüse. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldruckdüse, bei der die Innenwände der Tintenstrahldruckdüse aus einer Oxid-Nitrid- oder Oxid-Karbid-Zusammensetzung gebildet sind.
  • Tintenstrahldruckmechanismen verwenden Stifte, die Tintentröpfchen auf eine bedruckbare Oberfläche schießen, um ein Bild zu erzeugen. Tintenstrahldruckmechanismen können bei einer großen Vielzahl von Anwendungen, einschließlich bei Computerdruckern, Plottern, Kopierern und Faxgeräten, verwendet werden. Aus Zweckmäßigkeitsgründen werden die Konzepte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang eines Druckers erörtert.
  • Ein Tintenstrahldruckkopf umfasst typischerweise einen Druckkopf mit einer Vielzahl von unabhängig adressierbaren Abfeuereinheiten. Jede Abfeuereinheit umfasst eine Tintenkammer, die mit einer gemeinsamen Tintenquelle und mit einer Tintenstrahldruckdüse verbunden ist. Ein Wandler in jeder Tintenkammer liefert den Impuls zum Auswerfen von Tintentröpfchen durch die zugeordnete Tintenstrahldruckdüse. Typischerweise ist der Wandler ein Abfeuerwiderstand, der die Tinte erhitzt, bis die Tintentröpfchen durch die Tintenstrahldruckdüse ausgeworfen werden.
  • Im allgemeinen trägt ein Substrat die Abfeuerwiderstände. Eine Öffnungsschicht, die die Tintenstrahldüsen aufweist, ist an dem Substrat befestigt, so dass jede Tintenstrahldüse einem zugeordneten Abfeuerwiderstand entspricht und eine Tintenkammer bildet.
  • Um eine Druckausgabe mit hoher Auflösung zu erhalten, ist es erwünscht, die Dichte der Abfeuereinheiten zu maximieren, wofür eine Miniaturisierung der Druckkopfkomponenten erforderlich ist. Das Substrat, das die Abfeuerwiderstände trägt, und die Öffnungsschicht, die die Tintenstrahldüse über jedem Widerstand bereitstellt, sind geringfügigen Abmessungsvariationen ausgesetzt, die sich aufsummieren können und eine Miniaturisierung begrenzen können.
  • Monolithische Druckköpfe sind mittels Druckkopfherstellungsprozessen entwickelt worden, die Photoabbildungstechniken verwenden, die denjenigen entsprechen, die bei einer Halbleiterherstellung verwendet werden. Die Komponenten werden auf einem flachen Wafer aufgebaut, indem Schichten aus verschiedenen Materialien selektiv hinzugefügt und entfernt werden. Wenn Photoabbildungstechniken verwendet werden, sind die Abmessungsvariationen begrenzt. Weitere Änderungen sammeln sich nicht an, da jede Schicht bezüglich einer Originalbezugsanordnung auf dem Wafer ausgerichtet ist.
  • Existierende monolithische Druckköpfe sind komplex herzustellen. Außerdem werden die Tintenstrahldüsen entweder aus einem Polymer- oder Metallmaterial gebildet. Polymer- und Metallmaterialien bieten ein eingeschränktes Verhalten, da die Oberflächen dieser Materialien rau sein können, und da diese Materialien mit der Tinte korrodierend reagieren. Es ist wichtig, dass die Oberfläche der Tintenstrahldüse glatt ist, um den Tintenfluss durch die Tintenstrahldüsen nicht zu unterbrechen. Ferner bewirken korrodierende Reaktionen mit der Tinte, dass sich die Tintenstrahldüsen auflösen und das Verhalten der Tintenstrahldüsen beeinträchtigt wird.
  • Es ist erwünscht, eine Tintenstrahldüse zu besitzen, bei der die Oberfläche der Tintenstrahldüse aus einem Material gebildet ist, das glatter als gegenwärtig vorhandene Materialien ist. Ferner sollte das Material nicht mit der durch die Tintenstrahldüse fließenden Tinte reagieren, wodurch die Lebensdauer der Tintenstrahldüse erhöht wird.
  • Die EP 0 783 970 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlschreibkopfes, gemäß dem ein Substrat bereitgestellt wird, auf dem Widerstände zur Wärmeerzeugung gebildet sind. Eine thermoplastische Harzschicht ist auf dem Substrat angeordnet und wird strukturiert, um ein Tintendurchgangswegmuster auf den entsprechenden Widerständen zu erzeugen, wobei die strukturierten Abschnitte behandelt werden, um eine abgerundete Oberfläche aufzuweisen. Eine Harzschicht wird über diese Anordnung abgeschieden, und die Harzschicht wird mit Öffnungen versehen, um die strukturierten Abschnitte aus thermoplastischem Harz freizulegen, so dass diese nachfolgend entfernt werden können.
  • Die US 4 623 906 A beschreibt eine Tintenstrahldüse, die auf einer inneren Oberfläche eine dreischichtige Beschichtung aufweist, um die mechanischen und chemischen Eigenschaften zu verbessern. Die Beschichtung umfasst eine erste Siliziumnitridschicht, eine Zwischenschicht und eine Aluminiumnitridschicht.
  • Die US 5 016 024 A beschreibt einen Tintenstrahldruckkopf mit einer Öffnungsplatte mit trichterförmigen Öffnungen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Tintenstrahldruckdüse mit erhöhter Lebensdauer durch verbesserte mechanische und chemische Oberflächeneigenschaften des Tintenstrahldüsenmaterials zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldruckdüse gemäß Anspruch 1 und 4 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung erzeugt eine monolithische Tintenstrahldüse, die aus einer Oxid-Nitrid- oder Oxid-Karbid-Zusammensetzung gebildet ist. Diese Zusammensetzungen liefern eine Tintenstrahldüse, die eine glättere Wiedereintrittsoberfläche als gegenwärtig vorhandene Tintenstrahldüsen umfasst.
  • Ferner reagieren die Zusammensetzungen nicht korrodierend mit der Tinte, die durch die Tintenstrahldüse hindurchtritt. Folglich ist die Tintenstrahldüse für eine längere Lebensdauer als gegenwärtig vorhandene Tintenstrahldüsen geeignet.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse über einem Tintenabfeuerelement auf einer oberen Oberfläche eines Substrats die folgenden Schritte. Als erstes wird auf der Oberfläche eine positiv geneigte Opferoxiderhöhung erzeugt. Als nächstes werden eine Nitrid- oder Karbid-Zusammmensetzung aufweisende Schicht und eine Oxid-Schicht über der Oberfläche und der Opferoxiderhöhung aufgebracht. Die Oxid-Schicht und die zusammengesetzte Schicht werden poliert, wobei eine Öffnungsschicht gebildet wird. Über der Opferoxiderhöhung wird eine Öffnung in der Öffnungsschicht erzeugt. Schließlich wird die Opferoxiderhöhung entfernt, wobei man eine Tintenstrahldüse erhält.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlstiftes mit einem Druckkopf, der Tintenstrahldüsen gemäß der Erfindung aufweist.
  • 2 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 3 eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 4A–4H eine Reihe von Schritten bei der Bildung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • 5A, 5B alternative Prozessschritte bezüglich der in
  • 4A–4C gezeigten Prozessschritte.
  • Wie es in den Zeichnungen zu Darstellungszwecken gezeigt ist, ist die Erfindung als monolithische Tintenstrahldüse ausgeführt. Die Tintenstrahldüse ist aus einer Oxid-Nitrid- oder Oxid-Karbid-Zusammensetzung gebildet. Die Zusammensetzung liefert eine Tintenstrahldüse, die glatter als gegenwärtig verwendete Polymertintenstrahldüsen ist. Außerdem reagiert die Zusammensetzung nicht mit der durch die Tintenstrahldüse hindurchtretende Tinte. Folglich weist die Tintenstrahldüse eine längere Lebensdauer als gegenwärtig vorhandene Tintenstrahldüsen auf.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlstiftes 10 mit einem Druckkopf 12, der Tintenstrahldüsen 18 gemäss der Erfindung umfasst. Der Tintenstrahlstift umfasst ferner einen unteren Abschnitt 14, der ein Tintenreservoir enthält, das den Druckkopf 12 mit Tinte versorgt.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst eine Tintenstrahldüse 18. Die Tintenstrahldüse 18 ist mittels einer kegelstumpfförmigen Abfeuerkammer 36 in einer Öffnungsschicht 30 gebildet, die an einem Silizium-Substrat 20 befestigt ist. Das Substrat 20 umfasst eine obere Oberfläche 22, die typischerweise mit einer Passivierungsschicht 24 überzogen ist. Über der oberen Oberfläche 22 ist typischerweise ein Dünnfilmwiderstand 26 gebildet. Die obere Oberfläche 22 des Substrats bildet einen unteren Abschnitt der Tintenstrahldüse 18, der Tinte aufnimmt. Die Öffnungsschicht 30 weist ferner eine untere Oberfläche 32 auf, die über der oberen Oberfläche 22 konform aufliegt.
  • Die Tintenstrahldüse 18 weist Wände 41 auf, die von einer kleineren kreisförmigen äußeren Öffnung 16 zu einer größeren kreisförmigen Basisbegrenzungsfläche 40 negativ geneigt sind. Die größere kreisförmige Basisbegrenzungsfläche 40 ist um den Dünnfilmwiderstand 26 zentrisch angeordnet. Die Tintenstrahldüse 18 ist auf einer Achse des Dünnfilmwiderstands 26 ausgerichtet.
  • Die Passivierungsschicht 24 definiert mehrere Tintenzuführungsdurchführungen 42, die der Tintenstrahldüse 18 zugeordnet sind. Die Durchführungen 42 sind vollständig von der unteren Begrenzungsfläche 40 der Tintenstrahldüse 18 umgeben.
  • Die Wände 41 der Tintenstrahldüse 18 sind aus einem Oxid-Nitrid- oder Oxid-Karbid-Material gebildet. Das Oxid-Nitrid- oder Oxid-Karbid-Material ermöglicht es, dass die Wände 41 glatter sind, als es früher möglich war. Polymerwände sind beispielsweise rauer. Raue Wände behindern den Fluss der Tinte, die durch die Tintenstrahldüse 18 fließt. Die glatten Wände 41 der Tintenstrahldüse 18 der Erfindung behindern dagegen den Fluss der durch die kegelstumpfförmige Abfeuerkammer 36 fließenden Tinte viel weniger, als es bei Wänden aus einem rauen Polymermaterial oder aus einem rauen Metall der Fall ist.
  • Die Oxid-Nitrid- oder Oxid-Karbid-Wände 41 der Tintenstrahldüse der Erfindung reagieren nicht mit der Tinte, die durch die kegelstumpfförmige Abfeuerkammer 36 hindurchtritt. Im Stand der Technik bekannte Tintenstrahldüsen werden im allgemeinen aus Materialien gebildet, die mit Tinte reagieren, wodurch ein physischer Kontakt mit der Oberfläche der Düsen hergestellt wird. Die Reaktionen reduzieren die Lebensdauer der Tintenstrahldüse. Das heißt, das Material der Tintenstrahldüse beginnt sich aufzulösen, wodurch das Verhalten der Tintenstrahldüse beeinträchtigt wird.
  • Das Substrat 20 umfasst einen sich verjüngenden Graben 44, der einen Weg für die Tinte bereitstellt, um zwischen dem Reservoir 14 und der Tintenstrahldüse 18 zu fließen.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ein Leiter 46 liefert einen leitfähigen Weg für einen Strom, der durch den Dünnfilmwiderstand 26 fließt. Der Dünnfilmwiderstand 26 ist ein Abfeuerwiderstand, der die Tinte erwärmt, bis die Tintentröpfchen durch die Tintenstrahldüse 18 ausgeworfen werden.
  • Die 4A–4H zeigen eine Reihe von Prozessschritten bei der Bildung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Als erstes wird eine Struktur, wie sie in 4A gezeigt ist, gebildet, die ein Substrat 50, eine erste Silizium-Oxid-Schicht (SiO2-Schicht) 52 und eine Tantal-Schicht (Ta-Schicht) 54 aufweist. Eine zweite Silizium-Oxid-Schicht 56 wird über der Ta-Schicht 54 aufgebracht. Eine Poly-Silizium-Schicht 58 wird über der zweiten Silizium-Oxid-Schicht 56 aufgebracht. Schließlich wird eine Photoresistschicht 60 über der Poly-Silizium-Schicht 58 aufgebracht. Die Photoresistschicht 60 ist derart strukturiert, dass eine Insel 62 aus Photoresist dort angeordnet ist, wo eine Tintenstrahldüse über dem Substrat 50 gebildet werden soll. Die Struktur der Photoresistschicht 60 kann durch einen Standardlithographieprozess gebildet werden.
  • 4B zeigt die Struktur von 4A, bei der Abschnitte der Poly-Silizium-Schicht 58 und die Photoresistschicht 60 durch Trockenätzen entfernt worden sind. Das Trockenätzen der Poly-Silizium-Schicht 60 bildet eine Struktur in der Poly-Silizium-Schicht 58, wie es durch die Struktur festgelegt ist, die ursprünglich in der Photoresistschicht 60 gebildet war.
  • 4C zeigt die Struktur von 4B, bei der die zweite Silizium-Oxid-Schicht 56 isotrop Nass-Oxid-geätzt worden ist. In der zweiten Silizium-Oxid-Schicht 56 wird eine Öffnung 64 gebildet, die durch die Struktur der Poly-Silizium-Schicht 58 festgelegt ist. Die Öffnung 64 umgibt eine Opferoxiderhöhung 66. Die Opferoxiderhöhung 66 ist dort angeordnet, wo die Tintenstrahldüse gebildet werden soll. Die Opferoxiderhöhung 66 umfasst positiv geneigte Ränder 68, die die negativ geneigten Ränder der zu bildenden Tintenstrahldüse definieren.
  • 4D zeigt die Struktur von 4C, bei der die Poly-Silizium-Schicht 58 weg geätzt worden ist, wobei eine Silizium-Nitrid- oder Silizium-Karbid-Schicht (Si3N4- oder SiC- Schicht) 70 über der zweiten Silizium-Oxid-Schicht 56 aufgebracht worden ist.
  • 4E zeigt die Struktur von 4D, bei der eine dritte Silizium-Oxid-Schicht 72 über der Silizium-Nitrid-Schicht 70 aufgebracht worden ist.
  • 4F zeigt die Struktur von 4E, bei der die dritte Silizium-Oxid-Schicht 72 chemisch-mechanisch poliert worden ist (CMP). Die dritte Silizium-Oxid-Schicht 72 wird nach unten bis zu der Silizium-Nitrid- oder Silizium-Karbid-Schicht 70 chemisch-mechanisch poliert, um eine Öffnungsschicht 74 zu bilden. Die Öffnungsschicht 74 umfasst die zweite Silizium-Oxid-Schicht 56, die Silizium-Nitrid- oder Silizium-Karbid-Schicht 70 und Abschnitte der dritten Silizium-Oxid-Schicht 72.
  • 4G zeigt die Struktur von 4F, bei der eine Schutzschicht 75 und eine zweite Photoresistschicht 76 über der Öffnungsschicht 74 aufgebracht worden sind. Die Schutzschicht 75 und die zweite Photoresistschicht 76 umfassen eine Öffnung 78, die mit der Opferoxiderhöhung 66 ausgerichtet ist. Ein Abschnitt der Silizium-Nitrid-Schicht 70, die mit der Öffnung 78 ausgerichtet ist, wird mittels Nitrid bis zu der Silizium-Oxid-Schicht 56 nach unten trockengeätzt, wobei die Opferoxiderhöhung 66 freigelegt bleibt. Das Schutzschichtmaterial ist entweder Silizium-Karbid oder Silizium-Nitrid. Silizium-Karbid kann das bevorzugte Material für die Schutzschicht 75 sein, da Silizium-Karbid eine sehr harte Oberfläche liefert.
  • 4H zeigt die Struktur von 4G, bei der die freigelegte Opferoxiderhöhung 66 und die zweite Photoresistschicht 76 mittels Nass-Oxid-Ätzen entfernt worden sind. Das Entfernen der Opferoxiderhöhung 66 ergibt die Bildung einer Tintenstrahldüse 80 in der Öffnungsschicht 74.
  • Die 5A, 5B zeigen alternative Prozessschritte für die in den 4A, 4B, 4C gezeigten Prozessschritte. Als erstes wird eine Struktur, die in 5A gezeigt ist, gebildet, die ein Substrat 50, eine erste Silizium-Oxid-Schicht (SiO2-Schicht) 52 und eine Tantal-Schicht (Ta-Schicht) 54 aufweist. Über der Ta-Schicht 54 wird eine zweite Silizium-Oxid-Schicht 56 aufgebracht. Schließlich wird über der zweiten Silizium-Oxid-Schicht 56 eine Photoresistschicht 60 aufgebracht. Die Photoresistschicht 60 ist derart strukturiert, dass eine Insel 62 aus Photoresist dort angeordnet ist, wo eine Tintenstrahldüse über dem Substrat 50 gebildet werden soll. Die Struktur der Photoresistschicht 60 kann durch einen Standardlithographieprozess gebildet werden.
  • 5B zeigt die Struktur von 5A, bei der die zweite Silizium-Oxid-Schicht 56 trocken-geätzt worden ist. In der zweiten Silizium-Oxid-Schicht 56 ist eine Öffnung 64 gebildet, die durch die Struktur der Photoresistschicht 60 festgelegt ist. Die Öffnung 64 umgibt eine Opferoxiderhöhung 66. Die Opferoxiderhöhung 66 ist dort angeordnet, wo die Tintenstrahldüse gebildet werden soll. Die Opferoxiderhöhung 66 umfasst positiv geneigte Ränder 68, die die negativ geneigten Ränder der zu bildenden Tintenstrahldüse definieren.
  • Die nachfolgenden Prozessschritte für die in 5B gezeigte Struktur entsprechen denjenigen Schritten, die in den 4D–4H gezeigt sind.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse über einem Tintenabfeuerelement (26) auf einer oberen Oberfläche eines Substrats (50), mit folgenden Schritten: Erzeugen einer Opferoxiderhöhung (66) auf der Oberfläche des Substrats (50) durch Aufbringen einer Oxid-Schicht (56) über der oberen Oberfläche des Substrats (50), Aufbringen einer Hartmaskenschicht (58) über der Oxid-Schicht (56), Strukturieren der Hartmaskenschicht (58), so dass eine Insel der Hartmaskenschicht (58) über dem Tintenabfeuerelement (26) angeordnet ist, isotropes Nass-Oxid-Ätzen der Oxid-Schicht (56), wobei dort Öffnungen (64) in der Oxid-Schicht (56) gebildet werden, wo die Hartmaskenschicht (58) entfernt worden ist, und Entfernen der verbleibenden Hartmaskenschicht (58); Aufbringen einer Ätzbegrenzungsschicht (70) und einer weiteren Oxid-Schicht (72) über der Oberfläche und der Opferoxiderhöhung (66); Polieren der weiteren Oxid-Schicht (72) bis zu der Ätzbegrenzungsschicht (70), wobei eine Öffnungsschicht (74) gebildet wird, die die Oxid-Schicht (56), die Ätzbegrenzungsschicht (70) und Abschnitte der weiteren Oxid-Schicht (72) benachbart zu der Opferoxiderhöhung (66) umfasst; Erzeugen einer Öffnung (78) in der Öffnungsschicht (74) über der Opferoxiderhöhung (66), um die Opferoxiderhöhung (66) freizulegen; und Entfernen der Opferoxiderhöhung (66), wodurch die Tintenstrahldüse gebildet wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Strukturierens der Hartmaskenschicht (58) folgende Schritte aufweist: Aufbringen einer Resistschicht (60) über der Hartmaskenschicht (58), so dass eine Insel (62) aus Resistmaterial über dem Tintenabfeuerelement (26) angeordnet ist; und Trockenätzen der Hartmaskenschicht (58), so dass die Hartmaskenschicht (58) dort entfernt wird, wo die Resistschicht (60) nicht vorhanden ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem als Hartmaskenschicht (58) eine Poly-Siliziumschicht verwendet wird.
  4. Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse über einem Tintenabfeuerelement (26) auf einer oberen Oberfläche eines Substrats (50), mit folgenden Schritten: Erzeugen einer Opferoxiderhöhung (66) über der Oberfläche des Substrats (50) durch Aufbringen einer Oxid-Schicht (56) über der oberen Oberfläche des Substrats (50), Aufbringen einer Resistschicht (60) über der Oxid-Schicht (56), Strukturieren der Resistschicht (60), so dass eine Insel (62) der Resistschicht (60) über dem Tintenabfeuerelement (26) angeordnet ist, isotropes Trockenätzen der Oxid-Schicht (56), wobei dort Öffnungen (64) in der Oxid-Schicht (56) gebildet werden, wo die Resistschicht (60) entfernt worden ist, und Entfernen der verbleibenden Resistschicht (60); Aufbringen einer Ätzbegrenzungsschicht (70) und einer weiteren Oxid-Schicht (72) über der Oberfläche und der Opferoxiderhöhung (66); Polieren der weiteren Oxid-Schicht (72) bis zu der Ätzbegrenzungsschicht (70), wobei eine Öffnungsschicht (74) gebildet wird, die die Oxid-Schicht (56), die Ätzbegrenzungsschicht (70) und Abschnitte der weiteren Oxid-Schicht (72) benachbart zu der Opferoxiderhöhung (66) umfasst; Erzeugen einer Öffnung (78) in der Öffnungsschicht (74) über der Opferoxiderhöhung (66), um die Opferoxiderhöhung (66) freizulegen; und Entfernen der Opferoxiderhöhung (66), wodurch die Tintenstrahldüse gebildet wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem als Ätzbegrenzungsschicht (70) eine Nitrid-Schicht verwendet wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem als Ätzbegrenzungsschicht (70) eine Karbid-Schicht verwendet wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem der Schritt des Polierens der weiteren Oxid-Schicht (72) bis zu der Ätzbegrenzungsschicht (70) den Schritt des chemisch mechanischen Polierens der weiteren Oxid-Schicht (72) bis zu der Ätzbegrenzungsschicht (70) aufweist.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem der Schritt des Entfernens der Opferoxiderhöhung (66) ein Nassätzen der Opferoxiderhöhung (66) umfasst.
DE19861287A 1998-01-09 1998-08-05 Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse Expired - Fee Related DE19861287B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/005,319 US6154234A (en) 1998-01-09 1998-01-09 Monolithic ink jet nozzle formed from an oxide and nitride composition
US09/005,319 1998-01-09
DE19835444A DE19835444A1 (de) 1998-01-09 1998-08-05 Aus einer Oxid- und Nitrid-Zusammensetzung gebildete, monolithische Tintenstrahldüse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19861287B4 true DE19861287B4 (de) 2009-09-17

Family

ID=21715280

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19861287A Expired - Fee Related DE19861287B4 (de) 1998-01-09 1998-08-05 Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse
DE19835444A Withdrawn DE19835444A1 (de) 1998-01-09 1998-08-05 Aus einer Oxid- und Nitrid-Zusammensetzung gebildete, monolithische Tintenstrahldüse

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19835444A Withdrawn DE19835444A1 (de) 1998-01-09 1998-08-05 Aus einer Oxid- und Nitrid-Zusammensetzung gebildete, monolithische Tintenstrahldüse

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6154234A (de)
JP (1) JP3468707B2 (de)
DE (2) DE19861287B4 (de)
GB (1) GB2333065B (de)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6336714B1 (en) * 1996-02-07 2002-01-08 Hewlett-Packard Company Fully integrated thermal inkjet printhead having thin film layer shelf
AUPP653498A0 (en) 1998-10-16 1998-11-05 Silverbrook Research Pty Ltd Micromechanical device and method (ij46a)
AUPP654398A0 (en) 1998-10-16 1998-11-05 Silverbrook Research Pty Ltd Micromechanical device and method (ij46g)
AUPP653998A0 (en) 1998-10-16 1998-11-05 Silverbrook Research Pty Ltd Micromechanical device and method (ij46B)
AUPP654598A0 (en) 1998-10-16 1998-11-05 Silverbrook Research Pty Ltd Micromechanical device and method (ij46h)
US6742873B1 (en) 2001-04-16 2004-06-01 Silverbrook Research Pty Ltd Inkjet printhead construction
US7384131B2 (en) 1998-10-16 2008-06-10 Silverbrook Research Pty Ltd Pagewidth printhead having small print zone
WO2000023279A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-27 Silverbrook Research Pty. Limited Improvements relating to inkjet printers
US6918655B2 (en) 1998-10-16 2005-07-19 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet printhead with nozzles
US7028474B2 (en) 1998-10-16 2006-04-18 Silverbook Research Pty Ltd Micro-electromechanical actuator with control logic circuitry
US7001007B2 (en) 1998-10-16 2006-02-21 Silverbrook Research Pty Ltd Method of ejecting liquid from a micro-electromechanical device
US7815291B2 (en) 1998-10-16 2010-10-19 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead integrated circuit with low drive transistor to nozzle area ratio
US7216956B2 (en) 1998-10-16 2007-05-15 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead assembly with power and ground connections along single edge
US7419250B2 (en) 1999-10-15 2008-09-02 Silverbrook Research Pty Ltd Micro-electromechanical liquid ejection device
US20040263551A1 (en) 1998-10-16 2004-12-30 Kia Silverbrook Method and apparatus for firing ink from a plurality of nozzles on a printhead
US6863378B2 (en) 1998-10-16 2005-03-08 Silverbrook Research Pty Ltd Inkjet printer having enclosed actuators
US7677686B2 (en) 1998-10-16 2010-03-16 Silverbrook Research Pty Ltd High nozzle density printhead ejecting low drop volumes
US7182431B2 (en) 1999-10-19 2007-02-27 Silverbrook Research Pty Ltd Nozzle arrangement
US6994424B2 (en) 1998-10-16 2006-02-07 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead assembly incorporating an array of printhead chips on an ink distribution structure
AU1139100A (en) 1998-10-16 2000-05-08 Silverbrook Research Pty Limited Improvements relating to inkjet printers
US7111924B2 (en) 1998-10-16 2006-09-26 Silverbrook Research Pty Ltd Inkjet printhead having thermal bend actuator heating element electrically isolated from nozzle chamber ink
AUPP702198A0 (en) 1998-11-09 1998-12-03 Silverbrook Research Pty Ltd Image creation method and apparatus (ART79)
DE10000691A1 (de) * 2000-01-10 2001-07-26 Fraunhofer Ges Forschung Mikro-Düsen-System
JP3501083B2 (ja) * 2000-03-21 2004-02-23 富士ゼロックス株式会社 インクジェット記録ヘッド用ノズルおよびその製造方法
US6676250B1 (en) 2000-06-30 2004-01-13 Silverbrook Research Pty Ltd Ink supply assembly for a print engine
US6517735B2 (en) * 2001-03-15 2003-02-11 Hewlett-Packard Company Ink feed trench etch technique for a fully integrated thermal inkjet printhead
US20030116552A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Stmicroelectronics Inc. Heating element for microfluidic and micromechanical applications
KR100438733B1 (ko) * 2002-08-09 2004-07-05 삼성전자주식회사 잉크 젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법
KR100438842B1 (ko) * 2002-10-12 2004-07-05 삼성전자주식회사 금속 노즐 플레이트를 가진 일체형 잉크젯 프린트헤드 및그 제조방법
KR100468160B1 (ko) * 2002-12-02 2005-01-26 삼성전자주식회사 모노리식 버블 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법
KR100570822B1 (ko) * 2004-05-11 2006-04-12 삼성전자주식회사 잉크젯 헤드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 잉크젯 헤드
CN100389960C (zh) * 2005-06-01 2008-05-28 明基电通股份有限公司 流体喷射装置的制造方法
US7857422B2 (en) * 2007-01-25 2010-12-28 Eastman Kodak Company Dual feed liquid drop ejector
US8531952B2 (en) 2009-11-30 2013-09-10 The Hong Kong Polytechnic University Method for measurement of network path capacity with minimum delay difference

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623906A (en) * 1985-10-31 1986-11-18 International Business Machines Corporation Stable surface coating for ink jet nozzles
US5016024A (en) * 1990-01-09 1991-05-14 Hewlett-Packard Company Integral ink jet print head
EP0783970A2 (de) * 1996-01-12 1997-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitstrahlaufzeichnungskopfes

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5833472A (ja) * 1981-08-24 1983-02-26 Canon Inc 液体噴射記録ヘツド
US4678680A (en) * 1986-02-20 1987-07-07 Xerox Corporation Corrosion resistant aperture plate for ink jet printers
US5255017A (en) * 1990-12-03 1993-10-19 Hewlett-Packard Company Three dimensional nozzle orifice plates
JP3264971B2 (ja) * 1991-03-28 2002-03-11 セイコーエプソン株式会社 インクジェット記録ヘッドの製造方法
JP3196796B2 (ja) * 1992-06-24 2001-08-06 セイコーエプソン株式会社 インクジェット記録ヘッドのノズル形成方法
DE69322025T2 (de) * 1992-08-31 1999-06-10 Canon Kk Tintenstrahlkopfherstellungsverfahren mittels Bearbeitung durch Ionen und Tintenstrahlkopf
US5426458A (en) * 1993-08-09 1995-06-20 Hewlett-Packard Corporation Poly-p-xylylene films as an orifice plate coating
US5493320A (en) * 1994-09-26 1996-02-20 Lexmark International, Inc. Ink jet printing nozzle array bonded to a polymer ink barrier layer
US5812158A (en) * 1996-01-18 1998-09-22 Lexmark International, Inc. Coated nozzle plate for ink jet printing
US5790151A (en) * 1996-03-27 1998-08-04 Imaging Technology International Corp. Ink jet printhead and method of making
US5859654A (en) * 1996-10-31 1999-01-12 Hewlett-Packard Company Print head for ink-jet printing a method for making print heads

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623906A (en) * 1985-10-31 1986-11-18 International Business Machines Corporation Stable surface coating for ink jet nozzles
US5016024A (en) * 1990-01-09 1991-05-14 Hewlett-Packard Company Integral ink jet print head
EP0783970A2 (de) * 1996-01-12 1997-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitstrahlaufzeichnungskopfes

Also Published As

Publication number Publication date
US6270192B1 (en) 2001-08-07
GB2333065B (en) 2002-03-06
JP3468707B2 (ja) 2003-11-17
GB2333065A (en) 1999-07-14
US6154234A (en) 2000-11-28
DE19835444A1 (de) 1999-07-15
GB9900441D0 (en) 1999-02-24
JPH11245423A (ja) 1999-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19861287B4 (de) Verfahren zum Bilden einer Tintenstrahldüse
DE19836357B4 (de) Einseitiges Herstellungsverfahren zum Bilden eines monolithischen Tintenstrahldruckelementarrays auf einem Substrat
DE60010638T2 (de) Kontinuierlich arbeitender tintenstrahldrucker mit mikroventil-umlenkmechanismus und verfahren zur herstellung desselben
DE69928978T2 (de) Herstellen von Düsen aus Polymer mittels direkter Bilderzeugung
DE60113322T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Ausstosskammern für unterschiedliche Tropfengewichte auf einem einzigen Druckkopf
DE69837466T2 (de) Filter zum Beseitigen von Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit und Verfahren zum Herstellen desselben
DE60028308T2 (de) Vollintegrierter thermischer Tintenstrahldruckkopf mit einer rückgeätzten Phosphosilikatglasschicht
DE60208088T2 (de) Zweistufiges Ätzen eines Grabens für einen vollständig integrierten Tintenstrahldruckkopf
DE60003767T2 (de) Tintenstrahldruckkopf mit verbesserter Zuverlässigkeit
DE60006198T2 (de) Tintenstrahltropfenerzeuger mit geteilten Widerständen zum Verringern der Stromverdichtung
DE60115714T2 (de) Widerstandselement für Flüssigkeitsstrahldruckkopf und Verfahren für dessen Herstellung
DE4223707A1 (de) Tintenstrahl-aufzeichnungseinrichtung, verfahren zum herstellen eines aufzeichnungskopfes und verfahren zum ausstossen von tintentroepfchen von einem aufzeichnungskopf
DE60317970T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes
DE10345962B4 (de) Substrat und Verfahren zum Bilden eines Substrats für eine Fluidausstoßvorrichtung
KR100776108B1 (ko) 잉크젯 펜용 오리피스 판의 제조 방법 및 잉크젯프린트헤드용 오리피스 판
DE60208617T2 (de) Druckkopf mit einer Dünnfilmmembran mit einem schwebenden Teil
DE60034742T2 (de) Vollintegrierter thermischer Tintenstrahldruckkopf mit Halterung welche eine dünne Filmschicht beinhaltet
DE69733972T2 (de) Struktur zum Bewirken einer Haftung zwischen dem Substrat und der Tintensperre in einem Tintenstrahldruckkopf
DE60131062T2 (de) Struktur eines Tintenzuführkanals für vollintegrierten Tintenstrahldruckkopf
DE60113926T2 (de) Tintenstrahldrucker und dazugehöriges Herstellungsverfahren
DE69825000T2 (de) Tintenstrahlkopf, sein Herstellungsverfahren, und Tintenstrahlgerät damit versehen
DE60204251T2 (de) Tintenzuführkanal-Ätzverfahren für einen vollintegrierten Thermotintenstrahldruckkopf
DE602004010031T2 (de) Lochplatte und Verfahren zur Herstellung einer Lochplatte für Flüssigkeitsausstossgerät
DE60203083T2 (de) Tintenstrahldruckkopf mit mittels einer Dünnschichtstruktur und einer Düsenschicht definierten Tintenzufuhrkanäle
DE60027050T2 (de) Druckkopf mit mehreren tintenzufuhrkanälen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
Q172 Divided out of (supplement):

Ref document number: 19835444

Country of ref document: DE

Kind code of ref document: P

8110 Request for examination paragraph 44
AC Divided out of

Ref document number: 19835444

Country of ref document: DE

Kind code of ref document: P

8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20150303