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Das Gebiet
der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf den Hersteller von Druckköpfen, die
bei Tintenstrahldruckern verwendet werden, und insbesondere auf
einen Tintenstrahldruckkopf, der bei einer Tintenstrahldruckkassette
verwendet wird, die eine verbesserte Abmessungssteuerung und eine
verbesserte Stufenüberdeckung
aufweist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Typ von Tintenstrahldrucksystem verwendet einen piezoelektrischen
Wandler, um einen Druckpuls zu erzeugen, der ein Tintentröpfchen aus einer
Düse ausstößt. Ein
zweiter Typ von Tintenstrahldrucksystem verwendet thermische Energie, um
eine Dampfblase in einer tintengefüllten Kammer zu erzeugen, die
ein Tintentröpfchen
ausstößt. Der zweite
Typ wird als thermische Tintenstrahl- oder Blasenstrahldrucksysteme
bezeichnet.
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Herkömmliche
thermische Tintenstrahldrucker umfassen eine Druckkassette, in der
kleine Tintentröpfchen
gebildet und zu einem Druckmedium ausgestoßen werden. Derartige Druckkassetten
umfassen Tintenstrahldruckköpfe
mit Öffnungsplatten, die
sehr kleine Düsen
aufweisen, durch die die Tintentröpfchen ausgestoßen werden.
Benachbart zu den Düsen
in dem Tintenstrahldruckkopf sind Tintenkammern, in denen Tinte
vor dem Ausstoß gespeichert
wird. Tinte wird an die Tintenkammern durch Tintenkanäle geliefert,
die sich in Fluidkommunikation mit einem Tintenvorrat befinden.
Der Tintenvorrat kann z. B. in einem Reservoirteil der Druckkassette enthalten
sein.
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Ein
Ausstoß eines
Tintentröpfchens
durch eine Düse
kann durch ein rasches Erhitzen eines Tintenvolumens in der benachbarten
Tintenkammer erreicht werden. Die rasche Ausdehnung von Tintendampf
treibt einen Tintentropfen durch die Düse. Dieser Prozess ist allgemein
als „Abfeuern" bekannt. Die Tinte
in der Kammer kann mit einem Wandler, wie z. B. einem Widerstand,
erhitzt werden, der benachbart zu der Düse ausgerichtet ist.
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Bei
herkömmlichen
thermischen Tintenstrahldruckkopfvorrichtungen werden Dünnfilmwiderstände als
Heizelemente verwendet. Bei derartigen Dünnfilmvorrichtungen ist das
Widerstandsheizmaterial normalerweise auf ein thermisch und elektrisch isolierendes
Substrat aufgebracht. Eine leitfähige Schicht
wird dann über
das resistive bzw. Widerstandsmaterial aufgebracht. Das einzelne
Heizelement (d. h. der Widerstand) wird abmessungsmäßig durch
Leiterbahnmuster definiert, die lithographisch durch zahlreiche
Schritte gebildet werden, die ein herkömmliches Maskieren, eine Ultraviolettaussetzung
und Ätztechniken
an der leitfähigen
und der resistiven Schicht umfassen. Insbesondere wird die kritische
Breitenabmessung eines einzelnen Widerstands durch einen Trockenätzprozess
gesteuert. Zum Beispiel wird ein reaktiver Ionenätzprozess verwendet, um Abschnitte
der leitfähigen
Schicht zu ätzen,
die nicht durch eine Photoresistmaske geschützt sind. Die leitfähige Schicht
wird entfernt und ein Abschnitt der resistiven Schicht wird freigelegt.
Die resistive Breite ist als die Breite der freiliegenden resistiven
Schicht zwischen den vertikalen Wänden der leitfähigen Schicht
definiert. Umgekehrt wird die kritische Längenabmessung eines einzelnen
Widerstands durch einen nachfolgenden Nassätzprozess gesteuert. Ein Nassätzprozess
wird verwendet, um einen Widerstand zu erzeugen, der geneigte Wände aufweist,
die die Widerstandslänge
definieren. Geneigte Wände
eines Widerstands ermöglichen
eine Stufenüberdeckung
von später
erzeugten Schichten.
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Wie
es im Vorhergehenden erörtert
ist, erfordern herkömmliche
thermische Tintenstrahldruckkopfvorrichtungen sowohl Trockenätz- als
auch Nassätzprozesse.
Der Trockenätzprozess
bestimmt die Breitenabmessung eines einzelnen Widerstands, während der
Nassätzprozess
sowohl die Längenabmessung
als auch die notwendigen geneigten Wände des einzelnen Widerstands
definiert. Wie es in der Technik bekannt ist, erfordert jeder Prozess
zahlreiche Schritte, wodurch sowohl die Zeit zum Herstellen einer
Druckkopfvorrichtung als auch die Kosten der Herstellung einer Druckkopfvorrichtung
zunehmen.
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Eine
oder mehr Passivierungs- und Kavitationsschichten werden über der
leitfähigen
und der resistiven Schicht hergestellt und dann selektiv entfernt,
um ein Durchgangsloch für
eine elektrische Verbindung einer zweiten leitfähigen Schicht mit den Leiterbahnen
zu erzeugen. Die zweite leitfähige Schicht
wird strukturiert, um einen diskreten leitfähigen Weg von jeder Bahn zu
einer freiliegenden Verbindungsanschlussfläche zu definieren, die von
dem Widerstand entfernt ist. Die Verbindungsanschlussfläche erleichtert
eine Verbindung mit elektrischen Kontakten an der Druckkassette.
Aktivierungssignale werden von dem Drucker über die elektrischen Kontakte
an den Widerstand geliefert.
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Die
Druckkopfunterstruktur ist mit einer Tintensperrschicht überlagert.
Die Tintensperrschicht wird geätzt,
um die Form der gewünschten
Abfeuerkammer in der Tintensperrschicht zu definieren. Die Abfeuerkammer
befindet sich über
dem Widerstand und ist mit demselben ausgerichtet. Die Tintensperrschicht
umfasst eine Düsendruckkassette
benachbart zu jeder Abfeuerkammer.
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Bei
thermischen Direkttreibertintenstrahldruckerentwürfen wird die Dünnfilmvorrichtung
selektiv durch das im Vorhergehenden beschriebene thermische elektrische
Integrierte-Schaltung-Teil
der Druckkopfunterstruktur getrieben. Die integrierte Schaltung leitet
elektrische Signale über
die zwei leitfähigen Schichten
direkt von dem Druckermikroprozessor zu dem Widerstand. Bei dem
Widerstand erhöht
sich die Temperatur und derselbe erzeugt supererhitzte Tintenblasen
zum Ausstoß aus
der Kammer durch die Düse.
Herkömmliche
thermische Tintenstrahldruckkopfvorrichtungen weisen jedoch ungleichmäßige und
unzuverlässige
Tintentropfengrößen und
eine ungleichmäßige Anschaltenergie
auf, die benötigt wird,
um ein Tintentröpfchen
abzufeuern. Beispiele für
herkömmliche
Tintenstrahldruckköpfe
und Verfahren zum Herstellen derselben sind z. B. in der US-A-6079811,
der EP-A-0674995 und der EP-A-0603821 gezeigt.
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Es
ist erwünscht,
einen Tintenstrahldruckkopf herzustellen, der in der Lage ist, Tintentröpfchen zu
erzeugen, die gleichmäßige und
zuverlässige
Tintentropfengrößen aufweisen.
Außerdem
ist es erwünscht,
einen Tintenstrahldruckkopf herzustellen, der eine gleichmäßige niedrige
Anschaltenergie (TOE) aufweist, die benötigt wird, um ein Tintentröpfchen abzufeuern,
wodurch eine bessere Steuerung der Größe der Tintentropfen geliefert
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst einen Tintenstrahldruckkopf und ein
Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahldruckkopfs. Ein Verfahren
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Herstellen eines ersten und
eines zweiten Leiters, die einen Zwischenraum dazwischen aufweisen.
Ein dielektrisches Material wird auf dem ersten und dem zweiten Leiter
und in dem Zwischenraum zwischen den Leitern hergestellt. Ein erstes
und ein zweites Durchgangsloch werden in dem dielektrischen Material
benachbart zu dem ersten bzw. dem zweiten Leiter gebildet. Eine
Widerstandsmaterialschicht wird auf dem dielektrischen Material
derart hergestellt, dass eine erste elektrische Verbindung mit dem
ersten Leiter gebildet wird und eine zweite elektrische Verbindung mit
dem zweiten Leiter gebildet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung sind der erste und der zweite Leiter elektrisch mit einer
Schaltungsanordnung verbunden, die in der Lage ist, Energie an die
Widerstandsmaterialschicht zu liefern, derart, dass ein Tintentröpfchen in
einer Richtung abgefeuert werden kann, die im Wesentlichen senkrecht zu
der Widerstandsmaterialschicht ist.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Tintenstrahldruckkopf einen
ersten und einen zweiten Leiter, zwischen denen ein Zwischenraum
gebildet ist. Ein dielektrisches Material wird zwischen dem ersten
und dem zweiten Leiter und einer Widerstandsmaterialschicht hergestellt.
Ein erstes Durchgangsloch wird in dem dielektrischen Material zwischen
dem ersten Leiter und der Widerstandsmaterialschicht gebildet, derart,
dass eine erste elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiter
und der Widerstandsmaterialschicht gebildet wird. Ein zweites Durchgangsloch wird
in dem dielektrischen Material zwischen dem zweiten Leiter und der
Widerstandsmaterialschicht gebildet, derart, dass eine zweite elektrische
Verbindung zwischen dem zweiten Leiter und der Widerstandsmaterialschicht
gebildet wird.
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Ein
weiteres Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aufbringen
einer Leitmaterialschicht auf ein isolierendes Dielektrikum. Ein
Abschnitt der Leitmaterialschicht wird entfernt, wodurch eine Kammer
zwischen einem ersten und einem zweiten Leiter entwickelt wird.
Ein dielektrisches Material wird auf den ersten und den zweiten
Leiter und auf das isolierende Dielektrikum in der Kammer aufgebracht.
Eine obere Oberfläche
des dielektrischen Materials wird planarisiert. Ein erstes und ein
zweites Durchgangsloch werden durch das dielektrische Material geätzt, um
einen Abschnitt des ersten bzw. des zweiten Leiters freizulegen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden das erste und das zweite Durchgangsloch gleichzeitig durch
einen Nass- oder einen Trockenätzprozess
geätzt.
Die Sei tenwände
des ersten und des zweiten Durchgangslochs in dem dielektrischen
Material werden derart geätzt, dass
dieselben in einem Winkel in dem Bereich von etwa 10–60 Grad
geneigt sind. Eine Widerstandsmaterialschicht wird in dem ersten
und dem zweiten Durchgangsloch und auf dem planarisierten dielektrischen
Material zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgangsloch hergestellt.
Eine Passivierungsmaterialschicht wird auf das dielektrische Material und
die Widerstandsmaterialschicht aufgebracht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfassen die Schritte des Ätzens des
ersten und des zweiten Durchgangslochs durch das dielektrische Material
ferner ein Aufbringen und ein Definieren einer Photoresistmaske
durch Standardphotolithographietechniken. Die Photoresistmaske wird
einem Hochtemperaturbackprozess unterzogen, wodurch geneigte oder
konkave Abschnitte der Photoresistmaske erzeugt werden, derart,
dass Abschnitte des dielektrischen Materials freigelegt werden.
Die freiliegenden Abschnitte des dielektrischen Materials werden
durch einen Trockenätzprozess
geätzt,
wodurch das erste und das zweite Durchgangsloch in dem dielektrischen
Material erzeugt werden, die Wände
aufweisen, die in dem Bereich von 10–60 Grad geneigt sind. Der
verbleibende Abschnitt der Photoresistmaske wird dann entfernt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel werden
die Durchgangslöcher,
die geneigte Wände aufweisen,
durch eine Photoresistmaske, die aufgebracht und definiert wird,
und einen Trockenätzprozess
gebildet, der die Selektivität
einer Ätzrate
zwischen der Photoresistmaske und dem dielektrischen Material verändert, was
zu einem geneigten Profil führt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
werden die Durchgangslöcher,
die geneigte Wände
aufweisen, durch eine Photoresistmaske und einen Nassätzprozess
gebildet.
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Bezüglich der
Widerstandsschicht wird eine Photoresistmaske auf einen Abschnitt
der Widerstandsmaterialschicht, der einem Widerstandselement entspricht,
aufgebracht und definiert. Der freiliegende Abschnitt der Widerstandsmaterialschicht
wird geätzt.
Die Photoresistmaske wird entfernt, wodurch das Widerstandselement
freigelegt wird, das eine Länge
aufweist, die zumindest so groß wie
der Abstand zwischen den äußersten
Abschnitten des ersten und des zweiten Durchgangslochs in dem dielektrischen
Material ist.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Tintenstrahldruckkopf ein
isolierendes Dielektrikum. Ein erster und ein zweiter Leiter werden
auf dem isolierenden Dielektrikum hergestellt, wobei eine Kammer
dazwischen gebildet wird, wobei der erste und der zweite Leiter
jeder eine Breite aufweisen. Der Tintenstrahldruckkopf umfasst auch
ein dielektrisches Material, das auf dem ersten und dem zweiten
Leiter und auf dem isolierenden Dielektrikum in der Kammer hergestellt
wird. Des weiteren werden ein erstes und ein zweites Durchgangsloch
in dem dielektrischen Material gebildet, wodurch ein Abschnitt des
ersten bzw. des zweiten Leiters freigelegt wird. Das erste und das zweite
Durchgangsloch, die in dem dielektrischen Material gebildet werden,
weisen Seitenwände
auf, die in einem Winkel in dem Bereich von etwa 10–60 Grad
geneigt sind. Ferner wird eine Widerstandsmaterialschicht in dem
ersten und dem zweiten Durchgangsloch und auf dem dielektrischen
Material zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgangsloch gebildet.
Die Widerstandsmaterialschicht weist eine Länge auf, die größer ist
als ein Abstand zwischen den äußersten
Abschnitten des ersten und des zweiten Durchgangslochs in dem dielektrischen
Material, und weist eine maximale Breite auf, die gleich der Breite
des ersten und des zweiten Leiters ist. Ferner wird eine Passivierungsmaterialschicht
auf dem dielektrischen Material und auf der Widerstandsmaterialschicht
gebildet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
des Tintenstrahldruckkopfs umfasst die Leitmaterialschicht bis zu
2,0 Prozent Kupfer in Aluminium, während bei anderen Ausführungsbeispielen
die Leitmaterialschicht aus Titan oder Wolfram gebildet ist. Ferner
wird das dielektrische Material aus Tetraethylorthosilikat- (TEOS-)
Oxid hergestellt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Passivierungsmaterialschicht eine
Silizium enthaltende Schicht. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die Passivierungsmaterialschicht eine dielektrische Schicht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist das isolierende Dielektrikum in der Lage, Wärme abzuführen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
umfasst die Tintenstrahldruckkopfvorrichtung eine Tintensperrschicht,
in der eine Kammer gebildet ist, wobei die Kammer über der
Widerstandsschicht und zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgangsloch
angeordnet ist. Ferner umfasst bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
die Tintenstrahldruckkopfvorrichtung eine Füllschicht, wie z. B. eine Leitmaterialschicht
oder eine dielektrische Schicht, die vor dem Bilden der Widerstandsmaterialschicht
in dem ersten und dem zweiten Durchgangsloch gebildet wird.
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Die
vorliegende Erfindung liefert zahlreiche Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik. Erstens liefert die vorliegende Erfindung einen
Entwurf, der in der Lage ist, ein Tintentröpfchen in einer Richtung abzufeuern,
die im Wesentlichen senkrecht zu dem Widerstandselement ist. Zweitens
werden die Abmessungen und die Planarität der Widerstandsmaterialschicht
exakt gesteuert, was die Anschaltenergie, die benötigt wird,
um ein Tintentröpfchen
abzufeuern, sowohl normt als auch minimiert. Drittens kann die Größe eines
Tintentröpfchens
für eine
optimale Qualität und
Gleichmäßigkeit
genormt werden.
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Die
vorliegende Erfindung erreicht die im Vorhergehenden erörterten
Vorteile durch ein Bilden von Durchgangslöchern in einem dielektrischen
Material, um eine elektrische Verbindung zwischen einem ersten und
einem zweiten Leiter und einer Widerstandsmaterialschicht zu liefern.
Die vor liegende Erfindung verwendet ferner eine einzige Maske und ein
einziges Ätzen,
um die Widerstandsmaterialschicht herzustellen, anstatt sowohl einen
Trocken- als auch einen Nassätzprozess
zu verwenden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Die Durchgangslöcher der
vorliegenden Erfindung werden so gebildet, dass dieselben gewünschte geneigte
Wände aufweisen,
was eine verbesserte Stufenüberdeckung
von nachfolgenden Schichten erleichtert. Die Widerstandsmaterialschicht
wird präzise
auf dem dielektrischen Material entworfen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahldruckerdruckkassette.
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die eine Dünnfilmdruckkopfunterstruktur
veranschaulicht.
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die eine Dünnfilmdruckkopfunterstruktur
veranschaulicht.
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4 und 5A sind
vergrößerte Querschnittsteilansichten,
die verschiedene Herstellungsschritte der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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5B ist
eine vergrößerte Grundrissansicht,
die einen Teil der Querschnittsansicht veranschaulicht, die in 5A gezeigt
ist.
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6 bis 9A sind
vergrößerte Querschnittsteilansichtem,
die verschiedene Herstellungsschritte der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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9B ist
eine vergrößerte Ebenenansicht, die
einen Abschnitt der Querschnittsansicht veranschaulicht, die in 9A gezeigt
ist.
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9C ist
eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die einen Abschnitt der Querschnittsansicht veranschaulicht, die
in 9A gezeigt ist.
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10A ist eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die einen Herstellungsschritt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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10B ist eine vergrößerte Ebenenansicht, die einen
Abschnitt der Querschnittsansicht veranschaulicht, die in 10A gezeigt ist.
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11 ist
eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die ein alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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12 und 13 sind
vergrößerte Querschnittsteilansichten,
die verschiedene Herstellungsschritte der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
wird Bezug genommen auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen
Teil hiervon bilden, und in denen zur Veranschaulichung spezifische
Ausführungsbeispiele
gezeigt sind, bei denen die Erfindung praktiziert werden kann. Es
sei darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden
können
und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden
können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die folgende detaillierte Beschreibung soll deshalb nicht in einem
beschränkenden
Sinn verstanden werden, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
ist durch Druckkassettenansprüche
definiert.
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Bei
der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Tintenstrahldruckkopf
und ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahldruckkopfs. Die vorliegende
Erfindung liefert zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
Erstens liefert die vorliegende Erfindung einen Entwurf, der in
der Lage ist, ein Tintentröpfchen
in einer Richtung abzufeuern, die im Wesentlichen senkrecht zu dem
Widerstandselement ist. Zweitens werden die Abmessungen und die
Planarität
der Widerstandsmaterialschicht genau gesteuert, was die Anschaltenergie,
die benötigt
wird, um ein Tintentröpfchen
abzufeuern, sowohl normt als auch minimiert. Drittens kann die Größe eines
Tintentröpfchens
für eine
optimale Qualität
und Gleichmäßigkeit
genormt werden.
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Eine
exemplarische thermische Tintenstrahldruckkassette 50 ist
in 1 veranschaulicht. Die Tintenstrahldruckkopfvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist ein Abschnitt der thermischen Tintenstrahldruckkassette 50.
Die thermische Tintenstrahldruckkassette 50 umfasst einen
Körper 52,
eine flexible Schaltung 56, die Schaltungsanschlussflächen 58 aufweist,
einen Druckkopf 60, der eine Öffnungsplatte 62 aufweist,
und kleinste Düsen 64.
Tinte wird der Tintenstrahldruckkassette 50 über ein
Gehäuse 54,
das in Fluidverbindung mit der Tintenstrahldruckkassette 50 konfiguriert
ist, oder über
eine entfernte Speicherquelle in Fluidverbindung mit der Tintenstrahldruckkassette 50 geliefert.
Obwohl in 1 eine flexible Schaltung 56 gezeigt
ist, sei darauf hingewiesen, dass andere elektrische Schaltungen,
die in der Technik bekannt sind, anstelle der flexiblen Schaltung 56 verwendet
werden können,
ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist nur notwendig,
dass sich elektrische Kontakte in elektrischer Verbindung mit einer
Schaltungsanordnung der Tintenstrahldruckkassette 50 befinden.
Der Druckkopf 60, der die Öffnungsplatte 62 aufweist,
ist in das untere Ende des Körpers 52 eingepasst
und wird für
einen Ausstoß von
Tintentröpfchen
gesteuert. Die thermische Tintenstrahldruckkassette 50 umfasst
kleinste Düsen 64,
durch die Tinte in einem gesteuerten Muster während des Druckens ausgestoßen wird.
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Jede
Düse 64 befindet
sich in Fluidkommunikation mit einer Abfeuerkammer 66 (in 2 vergrößert gezeigt),
die in dem Druckkopf 60 benachbart zu der Düse definiert
ist. Jede Abfeuerkammer 66 ist benachbart zu einem Teil
einer Dünnfilmdruckkopfunterstruktur 68 hergestellt,
die einen Transistor, bevorzugt eine Widerstandskomponente, umfasst.
Die resistive Komponente wird selektiv mit einem ausreichenden elektrischen
Strom getrieben (erhitzt), um augenblicklich einen Teil der Tinte
in der Abfeuerkammer 66 zu verdampfen, wodurch ein Tintentröpfchen durch
die Düse 64 getrieben
wird. Leitfähige Treiberleitungen
für jede
Widerstandskomponente werden auf der flexiblen Schaltung 56 getragen,
die an der Außenseite
des Druckkassettenkörpers 52 befestigt
ist. Schaltungskontaktanschlussflächen 58 (zur Veranschaulichung
in 1 vergrößert gezeigt) an
den Enden der Widerstandstreiberleitungen nehmen ähnliche
Anschlussflächen
in Eingriff, die an einer zusammenpassenden Schaltung getragen werden,
die an einer Druckerkassette (nicht gezeigt) angebracht ist. Ein
Signal zum Abfeuern des Transistors wird durch einen Mikroprozessor
und zugeordnete Treiber erzeugt, die das Signal an die Treiberleitungen
anlegen.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist an der Dünnfilmdruckkopfunterstruktur 68 der
vorliegenden Erfindung eine Tintensperrschicht 70 befestigt,
die geformt ist, um die Abfeuerkammer 66 zu definieren. Ein
Tintentröpfchen 72 wird
rasch erhitzt und durch die Düse 64 abgefeuert.
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die eine Dünnfilmdruckkopfunterstruktur 100 veranschaulicht.
Die Dünnfilmdruckkopfunterstruktur 100 ist
ein Beispiel für
die Dünnfilmdruckkopfunterstruktur 68.
Die Dünnfilmdruck kopfunterstruktur 100 umfasst
ein Substrat 102, eine isolierende Schicht 104,
eine Widerstandsschicht 106, eine leitfähige Schicht 108,
eine Passivierungsschicht 110, eine Kavitationsschicht 112 und
eine Tintensperrstruktur 114, die eine Abfeuerkammer 116 definiert.
Wie es in 3 gezeigt ist, wird eine relativ
dicke Isolierschicht 104 (auch als ein isolierendes Dielektrikum
bezeichnet) auf das Substrat 102 aufgebracht. Siliziumdioxide
sind Beispiele für
Materialien, die verwendet werden, um die Isolierschicht 14 herzustellen.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten,
die Isolierschicht 104 herzustellen, wie z. B. durch eine
plasmaverstärkte
chemische Aufdampfung (PECVD) oder einen Thermisches-Oxid-Prozess.
Die Isolierschicht 104 dient sowohl als ein thermischer
als auch als ein elektrischer Isolator für die Schaltung, die auf ihrer
Oberfläche hergestellt
wird.
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Dann
wird die Widerstandsschicht 106 aufgebracht, um die Oberfläche der
Isolierschicht 104 gleichmäßig zu bedecken. Anschließend wird
die leitfähige
Schicht 108 über
der Oberfläche
der Widerstandsschicht 106 aufgebracht. Bei Strukturen
gemäß dem Stand
der Technik sind die Widerstandsschicht 106 und die leitfähige Schicht 108 aus
Tantalaluminium bzw. Aluminiumgold gebildet. Ein Metall, das verwendet
wird, um die leitfähige
Schicht 108 zu bilden, kann auch mit Materialien wie z.
B. Kupfer oder Silizium dotiert oder kombiniert sein. Die Widerstandsschicht 106 und
die leitfähige
Schicht 108 können
durch verschiedene Techniken hergestellt werden, wie z. B. durch
eine physikalische Aufdampfung (PVD).
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Die
leitfähige
Schicht 108 wird geätzt,
um Leiter 108A und 108B zu definieren. Die Leiter 108A und 108B definieren
die kritischen Längen-
und Breitenabmessungen der aktiven Region der Widerstandsschicht 106.
Insbesondere wird die kritische Breitenabmessung der aktiven Region
der Widerstandsschicht 106 durch einen Trockenätzprozess gesteuert.
Zum Beispiel wird ein reaktiver Ionenätzprozess verwendet, um Abschnitte
der leitfähigen Schicht 108,
die nicht durch eine Photoresistmaske geschützt sind, vertikal zu ätzen, wodurch
eine maximale Widerstandsbreite so definiert wird, dass dieselbe
gleich der Breite der Leiter 108A und 108B ist. Umgekehrt
wird die kritische Längenabmessung
der aktiven Region der Widerstandsschicht 106 durch einen
Nassätzprozess
gesteuert. Ein Nassätzprozess wird
verwendet, da es erwünscht
ist, Leiter 108A und 108B zu erzeugen, die geneigte
Wände aufweisen, wodurch
die Widerstandslänge
definiert wird. Geneigte Wände
der leitfähigen
Schicht 108A ermöglichen
eine Stufenüberdeckung
von schichterzeugten Schichten.
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Die
Leiter 108A und 108B dienen als die Leiterbahnen,
die ein Signal zu der aktiven Region der Widerstandsschicht 106 zum
Abfeuern eines Tintentröpfchens
liefern. Somit ist die Leiterbahn oder der leitfähige Weg für den elektrischen Signalimpuls,
der die aktive Region der Widerstandsschicht 106 erhitzt, von
dem Leiter 108A durch die aktive Region der Widerstandsschicht 106 zu
dem Leiter 108B.
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Eine
Passivierungsschicht 110 wird dann gleichmäßig über die
Vorrichtung aufgebracht. Es gibt zahlreiche Passivierungsschichtentwürfe, die verschiedene
Zusammensetzungen umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß dem Stand
der Technik werden zwei Passivierungsschichten anstatt einer einzigen
Passivierungsschicht aufgebracht. Bei dem Beispiel gemäß dem Stand
der Technik weisen die zwei Passivierungsschichten eine Schicht
aus Siliziumnitrid gefolgt von einer Schicht aus Siliziumkarbid
auf. Insbesondere wird die Siliziumnitridschicht auf die leitfähige Schicht 108 und
die Widerstandsschicht 106 aufgebracht, und dann wird ein
Siliziumkarbid aufgebracht.
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Nachdem
die Passivierungsschicht 110 aufgebracht worden ist, wird
die Kavitationssperre 112 aufgebracht. Bei dem Beispiel
gemäß dem Stand
der Technik weist die Kavitationssperre Tantal auf. Tantal kann
durch einen Sputterprozess, wie z. B. eine physikalische Aufdampfung
(PVD), oder andere Techniken, die in der Technik bekannt sind, aufgebracht werden.
Eine Tintensperrschicht 114 und eine Öffnungsschicht 115 werden
dann auf die Struktur aufgebracht, wodurch eine Abfeuerkammer 116 definiert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel
wird die Tintensperrschicht 114 aus einem photoempfindlichen
Polymer hergestellt, und die Öffnungsschicht 115 wird aus
plattiertem Metall oder organischen Polymeren hergestellt. Die Abfeuerkammer 116 ist
in 3 als eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Konfiguration
gezeigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Abfeuerkammer 116 andere
Konfigurationen umfassen kann, ohne von der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Die
Dünnfilmdruckkopfunterstruktur 100,
die in 3 gezeigt ist, veranschaulicht ein Beispiel eines
typischen Druckkopfs gemäß dem Stand
der Technik. Die Druckkopfunterstruktur 100 benötigt jedoch
sowohl einen Nass- als auch einen Trockenätzprozess, um die Funktionslänge und
-breite der aktiven Region der Widerstandsschicht 106 sowie
die geneigten Wände
der leitfähigen
Schicht 108, die für eine
angemessene Stufenüberdeckung
von später hergestellten
Schichten nötig
sind, zu definieren.
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Die 4 und 5A sind
vergrößerte Querschnittsteilansichten,
die die Anfangsschichten und Herstellungsschritte für einen
Tintenstrahldruckkopf 150, der die vorliegende Erfindung
umfasst, veranschaulichen. 5B ist
eine vergrößerte Grundrissansicht,
die einen Abschnitt des Tintenstrahldruckkopfs 150 veranschaulicht,
der die vorliegende Erfindung umfasst. Wie es in 4 gezeigt
ist, wird ein isolierendes Dielektrikum 152 durch ein beliebiges
bekanntes Mittel hergestellt, wie z. B. eine plasmaverstärkte chemische
Aufdampfung (PECVD) oder einen Thermisches-Oxid-Prozess. Eine Leitmaterialschicht 154 wird
auf dem isolierenden Dielektrikum 152 hergestellt. Bei
einem Ausführungsbeispiel ist
die Leitmaterialschicht 154 eine Widerstands schicht, die
durch eine physikalische Aufdampfung (PVD) aus Aluminium und Kupfer
gebildet ist. Insbesondere umfasst die Leitmaterialschicht 154 bei
einem Ausführungsbeispiel
bis zu etwa 10 Prozent Kupfer in Aluminium, bevorzugt bis zu etwa
2 Prozent Kupfer in Aluminium. Ein Verwenden eines kleinen Prozentsatzes
von Kupfer in Aluminium beschränkt eine
Elektromigration zwischen benachbarten Dünnfilmschichten. Bei einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Leitmaterialschicht 154 aus Titan oder Wolfram
gebildet. Ein lichtabbildbares Maskierungsmaterial, wie z. B. eine
Photoresistmaske, wird auf Abschnitte der Leitmaterialschicht 154 aufgebracht,
wodurch andere Abschnitte der leitfähigen Schicht 154 freigelegt
werden. Die freiliegenden Abschnitte der leitfähigen Schicht 154 werden
durch einen Trockenätzprozess,
der in der Technik bekannt ist, entfernt. Die Photoresistmaske wird
dann entfernt, wodurch im Wesentlichen rechteckig geformte Leiter 154A und 154B freigelegt
werden.
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Die
Leiter 154A und 154B liefern eine elektrische
Verbindung/einen elektrischen Weg zwischen einer externen Schaltungsanordnung
und einem später
gebildeten Widerstandselement. Deshalb können die Leiter 154A und 154B Energie
in Form von Wärme
erzeugen, die in der Lage ist, ein Tintentröpfchen, das auf einer oberen
Oberfläche
des später
gebildeten Widerstandselements positioniert ist, in einer Richtung
abzufeuern, die zu der oberen Oberfläche des Widerstandselements
senkrecht ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das isolierende Dielektrikum 152 aus
Siliziumdioxid hergestellt.
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Wie
es in 5B gezeigt ist, definieren die Leiter 154A und 154B einen
Kammerbereich 156 zwischen den Leitern 154A und 154B.
Der Kammerbereich 156 weist eine maximale Breite auf, die gleich
dem Abstand zwischen den Leitern 154A und 154B ist.
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Die 6–9A sind
vergrößerte Querschnittsteilansichten,
die verschiedene Schichten und Herstellungsschritte für den Tintenstrahldruckkopf 150 veranschaulichen.
Wie es in 6 gezeigt ist, wird ein dielektrisches
Material 158 auf das isolierende Dielektrikum 152 in
der Kammer 156 und auf die Leiter 154A und 154B aufgebracht.
Wie es in 6 gezeigt ist, füllt das
dielektrische Material 158 den Kammerbereich 156.
Die obere Oberfläche
des dielektrischen Materials 158 wird dann derart planarisiert,
dass die obere Oberfläche
des dielektrischen Materials 158 eben ist (in 7 gezeigt).
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die obere Oberfläche
des dielektrischen Materials 158 durch die Verwendung eines
Resistivrückätz- (REB-)
Prozesses planarisiert. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die obere
Oberfläche
der dielektrischen Materialschicht 158 durch die Verwendung
eines chemischen/mechanischen Polier- (CMP-) Prozesses planarisiert.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
das dielektrische Material 158 aus einem Oxid gebildet.
Insbesondere ist das dielektrische Material 158 aus Tetraetyhlorthosilikat-
(TEOS-) Oxid gebildet. TEOS-Oxid liefert eine angemessene Stufenüberdeckung,
wodurch der Kammerbereich 156 ohne Leerräume oder
Lücken
gefüllt
wird. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das dielektrische
Material 158 aus einem Silizium enthaltenden Material oder
Glas gebildet. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist das dielektrische Material 158 eine Dicke in dem
Bereich von etwa 2.000–10.000
Angström über den
Leitern 154A und 154B auf, und weist eine Dicke
in dem Bereich von 5.000–15.000
Angström über dem
isolierenden Dielektrikum 152 in dem Kammerbereich 156 auf.
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Wie
es in den 9A und 9B gezeigt ist,
werden Durchgangslöcher 160A und 160B durch das
dielektrische Material 158 gebildet, wodurch ein Abschnitt
der Leiter 154A und 154B freigelegt wird. Wie
es in 9A gezeigt ist, teilen die Durchgangslöcher 160A und 160B das
dielektrische Material 158 im Wesentlichen in drei gesonderte
Abschnitte 158A, 158B und 158C. Während die
Abschnitte 158A und 158C des dielektrischen Materials 158 über den
Leitern 154A bzw. 154B angeordnet sind, ist der
Abschnitt 158B des dielektrischen Materials 158 über dem
Kammerbereich 156 positioniert.
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Bevorzugt
verwendet die vorliegende Erfindung eine Trockenätzprozedur, um die Durchgangslöcher 160A und 160B zu
definieren, wie es im Folgenden beschrieben ist. Ein Nassätzprozess
kann jedoch ebenfalls verwendet werden, um die Durchgangslöcher 160A und 160B zu
definieren. Wie es in 9B gezeigt ist, ist die Länge der
Durchgangslöcher 160A und 160B mit
L etikettiert, und die Breite der Durchgangslöcher 160A und 160B ist
mit W etikettiert. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Durchgangslöcher 160A und 160B jedes
eine Länge L
in dem Bereich von etwa 10–20 μm und eine
Breite W in dem Bereich von etwa 2–10 μm auf.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel können die
Durchgangslöcher 160A und 160B in mehrere
Durchgangslöcher
unterteilt sein, die verschiedene dielektrische Sperrwände aufweisen,
die die Struktur liefern. Falls somit eine Korrosion in einem unterteilten
Abschnitt der Durchgangslöcher 160A und 160B auftritt,
ermöglichen
andere Unterabschnitte der Durchgangslöcher 160A und 160B eine elektrische
Verbindung zwischen den Leitern 154A und 154B und
der Widerstandsmaterialschicht 164 (im Folgenden erörtert).
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Um
für die
Durchgangslöcher 160A und 160B (in 9C einzeln
als Durchgangsloch 160 gezeigt) das erwünschte Profil zu erzeugen,
das in 9C gezeigt ist, sind mehrere
Schritte erforderlich. Zuerst wird die obere Oberfläche des
dielektrischen Materials 158 derart planarisiert, dass
dasselbe eine ebene obere Oberfläche
aufweist, wie es in 7 gezeigt ist. Dann wird eine
Photoresistmaske 162 aufgebracht und durch Standardphotolithographietechniken
definiert, wie es in 8 gezeigt ist. Die Photoresistmaske 162 wird
einem Hochtemperaturbackprozess unterzogen, wodurch geneigte oder konkave
Abschnitte 162A und 162B der Photoresistmaske 162 erzeugt
werden, derart, dass Abschnitte des dielektrischen Materials 158 freigelegt
werden. Die freiliegenden Abschnitte des dielektrischen Materials 158 werden
dann durch einen Trockenätzprozess
geätzt,
wodurch die Durchgangslöcher 160A und 160B erzeugt
werden, die in 9 gezeigt sind, die
Wände aufweisen,
die in dem Bereich von 10°–60° geneigt
sind, wobei eine vertikale Ebene als Bezug verwendet wird. Bevorzugt
weisen die Durchgangslöcher 160A und 160B geneigte
Wände in
dem Bereich von etwa 30°–45° auf. Die
geneigten Wände der
Durchgangslöcher 160A und 160B liefern
eine ordnungsgemäße Stufenüberdeckung
von später hergestellten
Schichten. Schließlich
werden die verbleibenden Abschnitte der Photoresistmaske 162 entfernt.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die Photoresistmaske 162 bei einer relativ hohen Temperatur,
wie z. B. mehr als 110°C,
gebacken, um geneigte oder konkave Abschnitte von 162A und 162B der
Photoresistmaske 162 zu erzeugen. Bevorzugt wird die Photoresistmaske 162 bei
einer Temperatur von 130°C
gebacken. Da es sich bei der Photoresistmaske 162 um ein
Polymer handelt, fließt
das Polymer und erzeugt ein gekrümmtes
oder geneigtes Profil oder einen konkaven Abschnitt unmittelbar über dem
gewünschten
Ort der Durchgangslöcher 160A und 160B,
wie es in 9 gezeigt ist. Der Winkel
der geneigten Wände
der Photoresistschicht 162 kann durch den Backprozess (d.
h. Zeitlänge
und Temperatur) gesteuert werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel werden
die Durchgangslöcher 160A und 160B,
die geneigte Wände
aufweisen, durch eine Photoresistmaske, die aufgebracht und definiert
wird, und einen Trockenätzprozess
gebildet, der die Selektivität
einer Ätzrate
zwischen der Photoresistmaske 162 und dem dielektrischen
Material 158 verändert,
was zu einem geneigten Profil führt,
wie es in der Technik bekannt ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
können die
Durchgangslöcher,
die geneigte Wände
aufweisen, durch eine Photoresistmaske und einen Nassätzprozess
gebildet werden, wie es in der Technik bekannt ist.
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Die 10A und 10B veranschaulichen ein
Widerstandselement 164, das in den Durchgangslöchern 160A und 160B und über dem
Kammerbereich 156 zwischen den Durchgangslöchern 160A und 160B hergestellt
ist. Wie es in 10A gezeigt ist, kommt das Widerstandselement 164 in
den Durchgangslöchern 160A bzw. 160B in
direkten Kontakt mit den Leitern 154A und 154B.
Deshalb liefern die Leiter 154A und 154B eine
elektrische Verbindung zwischen dem Widerstandselement 164 und
einer Schaltungsanordnung außerhalb
des Tintenstrahldruckkopfs 150. Das Widerstandselement 164 wird,
wie es in 10 gezeigt ist, über herkömmliche Mittel,
wie z. B. eine physikalische Aufdampfung, hergestellt. Eine Photoresistmaske
bedeckt Abschnitte einer Widerstandsmaterialschicht, um die Form
des Widerstandselements 164 zu definieren. Das Definieren
des Widerstandselements 164 durch eine einzige Photoresistmaske
und ein einziges Ätzen
ist ein Vorteil gegenüber
dem Stand der Technik, da es eine gesteigerte Abmessungssteuerung über das
Widerstandselement 164 liefert. Wie es in 10A gezeigt ist, wird das Widerstandselement 164 in
den Durchgangslöchern 160A und 160B sowie
auf dem dielektrischen Material 158 zwischen den Durchgangslöchern 160A und 160B hergestellt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
weist das Widerstandselement 164 eine Dicke in dem Bereich
von etwa 250–1.000
Angström
auf. Die geneigten Wände
des dielektrischen Materials 158A ermöglichen eine angemessene Stufenüberdeckung.
Falls die Durchgangslöcher 160A und 160B vertikale
Wände umfassen
würden,
ist eine angemessene Stufenüberdeckung
schwierig zu erreichen und Leerräume
oder Lücken
liefern Verbindungsprobleme.
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Wie
es in 10B gezeigt ist, weist das Widerstandselement 164 eine
Breite W auf. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das Widerstandselement 164 so
hergestellt werden kann, dass dasselbe eine beliebige einer Vielzahl
von Konfigurationen, Formen oder Größen aufweist, wie z. B. eine
dünne Bahn
oder eine breite Bahn zwischen den Durchgangslöchern 160A und 160B.
Die einzige Anforderung an das Widerstandselement 164 besteht
darin, dass dasselbe die Durchgangslöcher 160A und 160B umschließt, um eine
ordnungsgemäße elektrische
Verbindung mit den Leitern 154A und 154B sicherzustellen.
Während
die tatsächliche
Länge L
des Widerstandselements 164 größer oder gleich dem Abstand
zwischen den äußersten
Kanten der Durchgangslöcher 160A und 160B ist,
entspricht der aktive Abschnitt des Widerstandselements 164,
der Wärme zu
einem Tintentröpfchen
leitet, das über
dem Widerstandselement 164 positioniert ist, dem Abstand
zwischen den äußersten
Kanten der Durchgangslöcher 160A und 160B.
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11 ist
eine vergrößerte Querschnittsteilansicht,
die ein alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie es in 11 gezeigt
ist, wird ein Füll-
oder Planarisierungselement 166 in beiden Durchgangslöchern 160A und 160B auf
dem Widerstandselement 164 hergestellt und planarisiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist das Füllelement 166 aus
einem leitfähigen Material,
wie z. B. Wolfram, gebildet. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das Füllelement 166 aus
einem dielektrischen Material gebildet. Das Hinzufügen des
Füllelements 166 minimiert
das Problem einer Stufenüberdeckung
für die
Passivierungsschicht 168 (in den 12 und 13 gezeigt).
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12 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die zusätzliche
Schichten und Schritte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie es in 12 gezeigt ist, wird eine Passivierungsschicht 168 auf
der Widerstandsmaterialschicht 164 und dem dielektrischen
Material 158 hergestellt. Die Passivierungsschicht 168 kann
so gebildet werden, dass dieselbe verschiedene Zusammensetzungen
umfasst, solange dieselbe als eine Isolierschicht und/oder eine
Schutzschicht wirksam ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann es sich
bei der Passivierungsschicht 168 um ein Intermetalldielektrikum
handeln. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die Passivierungsschicht 168 eine Silizium enthaltende Schicht,
während
die Passivierungsschicht 168 bei einem anderen Ausführungsbeispiel
eine dielektrische Schicht ist. Es ist erwünscht, eine dünne Passivierungsschicht 168 zu
verwenden, um einen Wirkungsgrad des Tintenstrahldruckkopfs 150 zu
fördern.
Deshalb weist die Passivierungsschicht 168 bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
eine Dicke von weniger als etwa 5.000 Angström über der Widerstandsmaterialschicht 164 zwischen
den Durchgangslöchern 160A und 160B auf.
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Eine
Kavitationsschicht 169 wird auf der Passivierungsschicht 168 hergestellt.
Die Kavitationsschicht 169, die die Passivierungsschicht 168 und
die Widerstandsmaterialschicht 164 bedeckt, beseitigt oder
minimiert eine mechanische Beschädigung
verschiedener Elemente der Gesamtstruktur aufgrund des Impulses
des Zusammenfallens einer Tintenblase. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
die Kavitationsschicht 169 Tantal auf, obwohl andere Materialien,
wie z. B. Wolfram, verwendet werden können.
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13 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die einen fertiggestellten Tintenstrahldruckkopf 150 veranschaulicht.
Wie es in 13 gezeigt ist, wird eine Tintensperrschicht 170 auf
der Kavitationsschicht 169 hergestellt, wie es in der Technik
bekannt ist. Die Tintensperrschicht 170 wird derart hergestellt, dass
eine Abfeuerkammer 172 direkt über und in Ausrichtung mit
dem Widerstandselement 164 zwischen den Durchgangslöchern 160A und 160B entwickelt
wird.
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In
Betrieb wird ein Tintentröpfchen
in der Kammer 172 positioniert. Ein elektrischer Strom
wird über
die Leiter 154A und 154B an das Widerstandselement 164 geliefert, derart,
dass das Widerstandselement 164 rasch Energie in Form von
Wärme erzeugt.
Die Wärme
von dem Widerstandselement 164 wird auf ein Tintentröpfchen in
der Kammer 172 übertragen,
bis das Tintentröpfchen
durch eine Düse 174 „abgefeuert" wird. Der Prozess
wird mehrmals wiederholt, um ein erwünschtes Ergebnis zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung liefert zahlreiche Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik. Erstens wird die Widerstandslänge der vorliegenden Erfindung
durch die Platzierung der Durchgangslöcher 160A und 160B definiert,
die während
eines kombinierten Photoprozesses und Trockenätzprozesses hergestellt werden.
Die Genauigkeit des vorliegenden Prozesses ist erheblich steuerbarer
als Nassätzprozesse
gemäß dem Stand
der Technik. Insbesondere ist der vorliegende Prozess in dem Bereich
von 10–25
mal steuerbarer als ein Prozess gemäß dem Stand der Technik. Bei
der derzeitigen Generation von Druckköpfen niedrigen Tropfengewichts
und hoher Auflösung
sind Widerstandslängen
von etwa 35 μm
auf weniger als etwa 10 μm
gesunken. Somit können
Resistorgrößenschwankungen
die Leistung eines Druckkopfs erheblich beeinflussen. Resistorgrößenschwankungen übersetzen
sich aufgrund der Schwankung des Widerstandwiderstandswerts in Schwankungen
des Tropfengewichts und der Anschaltenergie über den Druckkopf. Somit ergibt
die verbesserte Längensteuerung
der Widerstandsmaterialschicht eine gleichmäßigere Widerstandsgröße und einen
gleichmäßigeren
-widerstandswert, was dadurch die Gleichmäßigkeit des Tropfengewichts
eines Tintentröpfchens
und der Anschaltenergie, die benötigt
wird, um ein Tintentröpfchen
abzufeuern, verbessert.
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Zweitens
umfasst die Widerstandsstruktur der vorliegenden Erfindung eine
völlig
flache obere Oberfläche
und weist nicht die Stufenkontur auf, die Herstellungsentwürfen gemäß dem Stand
der Technik zugeordnet ist. Eine flache Struktur liefert eine gleichmäßige Blasenkeimbildung,
ein besseres Reinigen der Abfeuerkammer und eine flachere Topologie, wodurch
die Haftung und Laminierung der Sperrstruktur an dem Dünnfilm verbessert
wird. Drittens ist es aufgrund der flachen Topologie der vorliegenden Struktur
möglich,
dass die Sperrstruktur die Kante des Widerstands bedeckt. Durch
ein Einführen
von Wärme
in den Boden der gesamten Abfeuerkammer wird ein Tintentröpfchenausstoßwirkungsgrad
verbessert.
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Viertens
verwendet die vorliegende Erfindung eine einzige Maske und ein einziges Ätzen, um ein
Widerstandselement herzustellen, anstatt sowohl einen Trocken- als
auch einen Nassätzprozess
zu verwenden, wie es in der Technik bekannt ist. Die Durchgangslöcher 160A und 160B der
vorliegenden Erfindung werden so gebildet, dass dieselben gewünschte geneigte
Wände aufweisen,
die eine verbesserte Stufenüberdeckung
von später
hergestellten Schichten, wie z. B. dem Widerstandselement 164 und
der Passivierungsschicht 168, erleichtern.
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Obwohl
hier zu Zwecken der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
spezifische Ausführungsbeispiele
veranschaulicht und beschrieben worden sind, ist es für Fachleute
ersichtlich, dass eine große
Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen,
bei denen davon ausgegangen wird, dass dieselben die gleichen Zwecke
erreichen, die spezifischen gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
ersetzen können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Fachleute in der chemischen, mechanischen, elektromechanischen,
elektrischen und Computertechnik werden ohne weiteres erkennen, dass
die vorliegende Erfindung bei einer sehr großen Vielzahl von Ausführungsbeispielen
implementiert werden kann. Es ist ausdrücklich beabsichtigt, dass diese
Erfindung nur durch die angehängten
Ansprüche
beschränkt
sein soll.