DE60208250T2

DE60208250T2 - Verfahren zur Bildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats und Tintenstrahldruckkopfsubstrat, und Tintenstrahldruckkopfherstellungsverfahren und Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE60208250T2
Application number: DE60208250T
Authority: DE
Inventors: Ryoji Kanri
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2002326361A; EP1236574A3; JP4054583B2; US20020118255A1; EP1236574B1; US6953530B2; EP1236574A2; DE60208250D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats und auf ein Tintenstrahldruckkopfsubstrat und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs und auf einen Tintenstrahldruckkopf.
Zugehöriger Stand der Technik
Herkömmlich ist ein Verfahren zur Tintenstrahlaufzeichnung bekannt, wie in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 54-51837 gezeigt ist, bei dem eine Aufzeichnung durch Aufbringen von thermischer Energie auf eine Flüssigkeit ausgeführt wird, um eine Kraft zu erzeugen, um ein Flüssigkeitströpfchen auszustoßen. Bei diesem Verfahren zur Aufzeichnung mit einem Tintenstrahl wird eigens eine Flüssigkeit unter Aufbringung von thermischer Energie überhitzt, um Blasen zu erzeugen, wobei die Kraft aufgrund der Blasenerzeugung ein Flüssigkeitströpfchen durch eine Öffnung an einer Düse eines Bereichs des Aufzeichnungskopfs erzeugt, und danach haftet dieses Tröpfchen an einem Aufzeichnungsmedium, wodurch eine Aufzeichnung von Informationen erreicht wird.
Ein Tintenstrahldruckkopf, der bei diesem Aufzeichnungsverfahren verwendet wird, weist im Allgemeinen auf: eine Öffnung, die vorbereitet ist, um eine Flüssigkeit auszustoßen; einen Bereich zum Ausstoßen von Flüssigkeit mit einer Flüssigkeitsdurchflussbahn, die einen Heizbereich aufweist, wobei sie mit der Öffnung kommuniziert, wobei thermische Energie zum Ausstoßen eines Flüssigkeitströpfchens auf die Flüssigkeit in dem Heizbereich aufgebracht wird; eine Wärme erzeugende Widerstandsschicht als ein thermischer Wandler, der eine Einrichtung ist, um thermische Energie zu erzeugen; eine obere Schutzschicht zum Schützen der Wärme erzeugenden Widerstandsschicht vor Tinte; und eine untere Schicht zum Zurückhalten von Wärme.
Verfahren zum Ausbilden von Düsen und Öffnungen mit hoher Dichte und hoher Genauigkeit für einen derartigen Tintenstrahldruckkopf sind zum Beispiel in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 5-330066 vorgeschlagen, und sind in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 6-286149 vorgeschlagen.
In den letzten Jahren ist, da Tintenstrahldrucker mit Leistungen auf höherem Niveau vorhanden sind, ein Druckkopf erforderlich, der höhere Geschwindigkeiten von Druckvorgängen ermöglicht. Aus diesem Grund ist es vorgeschlagen, die Breite für einen Druckvorgang zu vergrößern, um die Druckgeschwindigkeit zu vergrößern.
Jedoch müssen bei dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Beispiel, das in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 6-286149 gezeigt ist, die Tintenöffnungen über eine längere Distanz (Strecke) angeordnet sein, um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu erreichen. Und aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Haftung zwischen einem Substrat mit einem darauf ausgebildeten Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks und einem Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn höher ist.
Daher ist zum Beispiel in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 11-348290 ein Verfahren vorgeschlagen, eine Haftschicht (eng kontaktierende Schicht) zu verwenden, die ein Polyetheramidharz aufweist, um die Haftung zwischen einem Substrat mit einem darauf ausgebildeten Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks und einem Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn zu vergrößern. Jedoch gibt es nach wie vor eine Möglichkeit von Schwierigkeiten, wie zum Beispiel ein Aufbeugen und Ablösen des Elements zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn wegen der vergrößerten Länge der Düsenreihe, selbst wenn eine Haftschicht verwendet wird, die ein derartiges Polyetheramidharz aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die vorstehend beschriebenen Dinge zu lösen, und ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats und ein Tintenstrahldruckkopfsubstrat sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs und einen Tintenstrahldruckkopf vorzusehen, bei dem eine Haftung zwischen einem Substrat zum Ausbilden eines Elements zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks und einem Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn vergrößert wird, um eine hohe Zuverlässigkeit vorzusehen, selbst wenn das Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn über eine lange Strecke ausgebildet ist.
Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahldruckkopfsubstrat und ein Verfahren zur Ausbildung desgleichen und einen Tintenstrahldruckkopf und ein Verfahren zur Herstellung desgleichen vorzusehen, die durch die folgenden Punkte (1) bis (7) definiert sind, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen.

(1) Ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats, in dem ein Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn auf einem Substrat zum Ausbilden eines Elements zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks angebracht ist, wobei eine winzige Vertiefung auf einem Anbringungsbereich des Substrats zum Anbringen des Elements zur Ausbildung der Flüssigkeitsdurchflussbahn ausgebildet ist.
(2) Das Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats gemäß Punkt (1), wobei die winzige Vertiefung durch anisotropes Ätzen ausgebildet ist.
(3) Das Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats gemäß Punkt (2), wobei zumindest ein Teil einer Ätzmaske für das anisotrope Ätzen aus Polyetheramidharz gemacht ist.
(4) Das Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats gemäß Punkt (3), wobei die Schicht aus Polyetheramidharz auch als eine Haftschicht zwischen dem Substrat und dem Element zur Ausbildung der Flüssigkeitsdurchflussbahn dient.
(5) Ein Tintenstrahldruckkopfsubstrat ausgebildet durch ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats gemäß der Punkte (1) bis (4).
(6) Ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs, das ein durch ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats ausgebildetes Tintenstrahldruckkopfsubstrat gemäß einem der Punkte (1) bis (4) verwendet, wobei eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte, eine Flüssigkeitsbahn, die mit der Ausstoßöffnung kommuniziert und auch das Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks umfasst, ein Element zur Ausbildung einer Flüssigkeitsdurchflussbahn, das an dem Substrat angebracht ist, um die Flüssigkeitsbahn auszubilden, auf dem Substrat ausgebildet sind.
(7) Ein Tintenstrahldruckkopf, der durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs gemäß Punkt (6) hergestellt ist.

Gemäß des vorstehend beschriebenen Aufbaus ist es möglich, ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats und ein Tintenstrahldruckkopfsubstrat sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats und eines Tintenstrahldruckkopfs und einen Tintenstrahldruckkopf zu erreichen, die eine gute Haftung und hohe Zuverlässigkeit vorsehen, wenn eine lange Tintendurchflussbahn vorgesehen ist.
Ferner kann bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß des vorstehend beschriebenen Aufbaus anisotropes Kristallätzen von Silizium verwendet werden, um zum Beispiel eine winzige Vertiefung auf dem Anbringungsbereich auf dem Substrat zum Anbringen an dem Element zur Ausbildung einer Flüssigkeitsdurchflussbahn auszubilden, das die Flüssigkeitsbahn des Substrats ausbildet. Da bei diesem anisotropen Ätzen ein Merkmal ausgebildet wird, das durch eine (111) Kristallebene abgegrenzt ist, die eine extrem geringe Ätzrate für eine alkalische Ätzflüssigkeit hat, nachdem eine winzige Vertiefung ausgebildet wird, wird das Ätzen praktisch gestoppt. Aus diesem Grund ist eine strenge Steuerung der Ätzzeit nicht erforderlich und nur eine ausreichende Ätzzeit zum Ausbilden einer winzigen Vertiefung wird benötigt. Und daher können eine tiefe und große Vertiefung und eine sehr winzige Vertiefung auch gleichzeitig ausgebildet werden.
Und anisotropes Ätzen ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung von vielen Wafern und hat auch einen Vorteil, dass die Prozesslast reduziert werden kann.
Da ein Polyetheramidharz sehr beständig gegen eine starke wässrige alkalische Lösung ist, die als Ätzflüssigkeit bei anisotropen Ätzen verwendet wird, kann es als eine anisotrope Ätzmaske verwendet werden. Aus diesem Grund kann die als eine anisotrope Ätzmaske verwendete Schicht aus Polyetheramidharz auch als eine Haftschicht dienen, und daher kann die Prozesslast reduziert werden.
Und auf diese Weise kann ein Tintenstrahldruckkopf, der eine gute Haftung und hohe Zuverlässigkeit hat, durch Anwenden des vorstehend beschriebenen Aufbaus vorgesehen werden, selbst wenn eine lange Tintendurchflussbahn verwendet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Perspektivansicht eines Tintenstrahldruckkopfs als Beispiel der vorliegenden Erfindung und 1B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie 1B-1B von 1A;
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F und 2G stellen ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung dar; und
3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F und 3G stellen ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung dar.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Eine ausführliche Beschreibung von Beispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt nachstehend.
Bei Beispielen der vorliegenden Erfindung ist eine winzige Vertiefung auf einem Substrat ausgebildet und eine Haftung eines Elements zur Ausbildung einer Tintenflussbahn an alkalischer Tinte wurde durch einen Beschleunigungstest abgeschätzt.
Zuerst wurde ein fünf Zoll Silizium-Wafer als ein Substrat vorbereitet und ein Siliziumnitridfilm von 3000 Å (Angström) wurde auf ihm mit LP-CVD ausgebildet.
Anschließend wurde eine Musterbildung ausgeführt, um ein Muster von winzigen Vertiefungen auf dem Siliziumnitridfilm unter Verwendung eines Positiv-Resists OFPR-800 auszubilden, der von TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD. hergestellt wird. Des Weiteren bedeutet eine „Vertiefung" hierin im Allgemeinen ein Loch, ein Grübchen oder dergleichen, wie bei den folgenden Beispielen gezeigt ist.
Danach wurde das Substrat in eine wässrige Tetramethyl-Ammoniumhydroxid Lösung (22 Gew.-%, 83.0°C) für 10 Minuten eingetaucht, um anisotropem Ätzen zu unterliegen, so dass die geätzten Vertiefungen mit einer Tiefe von ungefähr 3 μm ausgebildet werden.
Bei dem nachfolgenden Schritt wurden Muster einer Tintendurchflussbahn eines positiven Resists ODUR, der von TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD. hergestellt wird, auf dem Substrat ausgebildet, danach wurde weiter eine Schicht aus Epoxidharz auf dem Substrat ausgebildet und Muster wurden gebildet, um Ausstoßöffnungen auszubilden.
Danach wurde das Muster von ODUR einer Tintendurchflussbahn entfernt und des Weiteren wurde ein Ofenprozess unter einer Bedingung von 200°C/60 Minuten so ausgeführt, dass das Epoxidharz als ein Düsenaufbauelement vollständig ausgehärtet ist.
Eine Probe ohne der geätzten Vertiefung zum Verbessern einer Haftung wurde gleichzeitig als ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Nachdem diese Proben anschließend in Tinte eingetaucht wurden, die jeweils zu folgenden Teilen Ethylenglykol/Harnstoff/Isopropylalkohol/schwarzen Farbstoff/Wasser = 5/3/2/3/87 beinhaltet, unterlagen die Proben einem Druck-Kochversuch (PCT) (120°C, zwei Luftdrücke, 50 Stunden), und die Veränderung des Musters der Durchflussbahn wurde überprüft.
Dazu wird Harnstoff zu der vorstehend beschriebenen Tinte als eine befeuchtende Komponente (eine Komponente zur Abnahme einer Verdampfung von Tinte und zur Verhinderung einer Düsenverstopfung) zugegeben, und wenn Harnstoff hydrolisiert wird, zeigt es Alkalität.
Bei den Proben, die mit der winzigen Vertiefung gemäß einem Aufbau des Beispiels vorgesehen sind, wurde kein Veränderung in einer Musterform nach der PCT Prüfung erkannt. Im Gegensatz dazu wurden einige Störungsmuster und Streifen in einem Teil der Muster auf den Proben ohne winzige Vertiefung festgestellt. Es ist vorstellbar, dass diese Fehler (Defekte) erzeugt wurden, weil eine Haftung zwischen einer Siliziumnitridschicht und einem Material zur Ausbildung einer Durchflussbahn nicht ausreichend war.
(Beispiel 1)
Ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs wird bei dem Beispiel unter Verwendung von 2A bis 2G dargestellt.
Bei Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahldruckkopf durch ein Verfahren hergestellt, das in 2A bis 2G gezeigt ist, und das Ergebnis der Haftungsauswertung ist nachstehend gezeigt.
Zuerst wurde ein Element 2 zur elektrothermischen Umwandlung als ein Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks auf einer Fläche eines Siliziumsubstrats 1 (Kristallorientierung: <100>, Stärke: 625 μm) angeordnet, und eine Schicht 4 aus Siliziumnitrid und eine Ta-Schicht 5 wurden weiter als eine Schutzschicht ausgebildet, wie in 2A gezeigt ist. Ein Transistorschaltkreis und Leitungen zum Antreiben jedes Elements wurden mit dem Element 2 zur elektrothermischen Umwandlung verbunden (nicht gezeigt).
Anschließend wurde eine aus Polyetheramid hergestellte Schicht 6 mit einer Stärke von 2,0 μm durch folgende Verfahren auf dem Substrat 1 als eine Ätzmaske zur Ausbildung einer geätzten Vertiefung (nachstehend als eine Vertiefung" und eine „winzige Vertiefung" bezeichnet) durch anisotropes Ätzen ausgebildet. Bei diesen Beispiel wurde als eine Schicht aus Polyetheramid HIMAL 1200 verwendet, das bei Hitchai Chemical Co. Ltd. hergestellt wird, und wurde auf das Substrat 1 unter Verwendung einer Schleuder (Spinner) aufgebracht, und ein Ofenprozess unter Bedingungen von 100°C/30 Minuten + 250°C/60 Minuten ausgeführt wurde. Anschließend wird ein Muster unter Verwendung eines Photoresists auf dem vorstehend beschriebenen HIMAL (Schicht aus Polyetheramid) ausgebildet. Eine Musterbildung der HIMAL Schicht wurde durch eine Veraschung im Sauerstoff-Plasma unter Verwendung von dem Resistmuster als eine Maske ausgeführt, und auch eine Musterbildung der Schicht aus Siliziumnitrid wurde durch ein Trockenätzen unter Verwendung von O₂ + CF₄ ausgebildet. Danach wurde das Resistmuster abgestreift, das als eine Maske verwendet wird, und ein Ätzmaske wurde ausgebildet (2), die in der Figur gezeigt ist. Dazu wurde ein Positiv-Resist FH-SP, der von FUJIFILM OLIN Co., Ltd., hergestellt wird, als ein Silizium beinhaltender Resist verwendet, der eine gute Sauerstoff-Plasma-feste Eigenschaft hat. Da eine Resistmaske unter Verwendung von einem Resist dünner gemacht werden kann, der eine gute Sauerstoff-Plasmafeste Eigenschaft hat, kann ein weitaus feineres Vertiefungsmuster ausgebildet werden.
Anschließend wurde das Substrat 1 in eine wässrige Tetramethyl-Ammoniumhydroxid Lösung (22 Gew.-%, 83.0°C) für 10 Minuten eingetaucht, um anisotropen Ätzen zu unterliegen, um eine winzige Vertiefung 7 mit einer Tiefe von ungefähr 3 μm direkt auf dem Substrat 1 aus Silizium auszubilden (2C). In diesem Fall ist die Verwendung der HIMAL Schicht 6 wünschenswert, da die Schicht als ein Schutzfilm dient, der ein elektrothermisches Umwandlungselement, Antriebstransistoren und Leitungen auf dem Substrat vor Korrosion durch die TMAH Lösung schützt, und auch als eine Ätzmaske zur Ausbildung einer geätzten Vertiefung dient. Darüber hinaus ist ein Schutzfilm einer Schicht 3 aus Siliziumoxid auf der Rückseite des Substrats zuvor ausgebildet worden.
Bei dem nachfolgenden Schritt wurde die HIMAL Schicht, die als eine Ätzmaske verwendet wird, durch Veraschung im Sauerstoff-Plasma abgestreift (nicht gezeigt), und anschließend, nachdem HIMAL wieder aufgebracht wurde und ein Ofenprozess ausgeführt wurde, wurde bei der HIMAL Schicht unter Verwendung von OFPR800 durch Veraschung im Sauerstoff-Plasma ein Muster gebildet, und eine (nicht gezeigte) Haftschicht 8 von Polyetheramid 6 wurde ausgebildet (2D). Hier stellen das Polyetheramid 6 und die Haftschicht 8 das gleiche Objekt dar.
Anschließend wurde ein Muster 9 einer Flüssigkeitsbahn eines positiven Resists ODUR, der bei TOKYO OHKA KOGYO CO., Ltd. hergestellt wird, auf dem Substrat 1 (2E) ausgebildet, und des Weiteren, nachdem eine Schicht 10 aus Epoxidharz auf dem Substrat ausgebildet wurde, wurden Ausstoßöffnungen 11 durch Musterbildung (2F) ausgebildet.
Als nächstens wurde ein Siliziumoxid, das zuvor auf der Rückseite ausgebildet wird, als ein Muster ausgebildet (2F) und wurde in wässrige Tetramethyl-Ammoniumhydroxid Lösung (22 Gew.-%, 83C°) für 16 Stunden eingetaucht. Auf diese Weise wurde anisotropes Ätzen ausgeführt, um eine Tintenzufuhröffnung 12 unter Verwendung des durch Musterbildung gebildeten Oxids als eine Maske auszubilden (2G). In diesem Fall wurde aus Zyklokautschuk erhaltener Resist als ein Schutzfilm auf einer Waferfläche aufgebracht, auf der die Tintenausstoßöffnung 11 so ausgebildet wurde, dass eine wässrige TMAH Lösung nicht in Kontakt mit der Waferfläche tritt. Anschließend wurden die Schicht aus Siliziumnitrid an einer Tintenzufuhröffnung und dem Muster 9 von ODUR der Tintendurchflussbahn entfernt, und des Weiteren, um ein Epoxidharz 10 als eine Düsenkomponente komplett auszuhärten, wurde das Substrat unter einer Bedingung von 200°C/60 Minuten einem Ofenprozess ausgesetzt, um einen Tintenstrahldruckkopfbaustein zu erhalten (2G).
Des Weiteren wurde auch ein Tintenstrahldruckkopfbaustein ohne geätzte Vertiefung als ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Diese Tintenstrahldruckköpfe wurden mit einer in Beispiel 1 angegebenen Tinte gefüllt und ein Haltbarkeitstest wurde unter einer Bedingung von 60°C/drei Monate ausgeführt. Bei dem Tintenstrahldruckkopf, der eine geätzte Vertiefung hat, wurde überhaupt keine Veränderung in dem Haftbereich zwischen der Düsenkomponente (die die Haftschicht umfasst) und dem Substrat festgestellt. Im Gegensatz dazu wurde bei dem Vergleichsbeispiel (das keine geätzte Vertiefung hat) ein Abschnitt festgestellt, wo einige Störungsmuster in dem Haftbereich zwischen der Düsenkomponente (einschließlich der Haftschicht) und dem Substrat erzeugt wurden.
Darüber hinaus füllt in 2G dieses Beispiels der untere Abschnitt der Schicht 6 aus Polyetheramid (Haftschicht 8) die winzige Vertiefung und die obere Fläche ist flach, wobei aber eine andere winzige Vertiefung auch in der oberen Fläche der Schicht 6 aus Polyamid entsprechend zu den Positionen der winzigen Vertiefung abhängig von den Prozessbedingungen ausgebildet werden kann. Im Übrigen sind auch winzige Vertiefungen zwischen der Haftschicht 8 und dem Element 10 zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn ausgebildet, und daher ist das im Hinblick auf die Haftung mehr vorzuziehen.
(Beispiel 2)
Bei Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung wurde ein Tintenstrahldruckkopf, wie in 1A und 1B gezeigt ist, unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, das in 3A bis 3G gezeigt ist. 1A ist eine Perspektivansicht eines Tintenstrahldruckkopfs und 1B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie 1B-1B von 1A.
Zuerst wurde ein Element 2 zur elektrothermischen Umwandlung auf einer Fläche des Siliziumssubstrats 1 (Kristallorientierung: <100>, Stärke: 625 μm) als ein Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks angeordnet, und des Weiteren wurden eine Schicht 4 aus Siliziumnitrid und eine Ta-Schicht 5 als Schutzschichten ausgebildet (3A). Zusätzlich wurden ein Transistorschaltkreis und Leitungen zum Antreiben jedes Elements mit dem Element 2 zur elektrothermischen Umwandlung verbunden (nicht gezeigt).
Anschließend wurde eine Schicht 6 mit einer Stärke von 2,0 μm aus Polyetheramid auf dem Substrat 1 als eine Ätzmaske zur Ausbildung der winzigen Vertiefung 7 durch anisotropes Ätzen (3B) durch die folgenden Verfahren ausgebildet. Als eine Schicht aus Polyetheramid wurde HIMAL 1200 verwendet, das bei Hitachi Chemical Co., Ltd., hergestellt wird, und wurde auf das vorstehend beschriebene Substrat 1 unter Verwendung einer Schleuder (Spinner) aufgebracht, wobei ein Ofenprozess unter Bedingungen von 100°C/30 Minuten + 250°C/60 Minuten ausgeführt wurde.
Anschließend wurde ein Muster unter Verwendung von FH-SP, das von FUJIFILM OLIN Co., Ltd. hergestellt wird, auf dem HIMAL (Schicht 6 aus Polyetheramid) ausgebildet. Eine Musterbildung der HIMAL Schicht wurde durch eine Veraschung im Sauerstoff-Plasma unter Verwendung des FH-SP Musters als eine Maske ausgeführt, und auch eine Musterbildung der Schicht aus Siliziumnitrid wurde durch ein Trockenätzen unter Verwendung von CF₄ ausgebildet. Schließlich wurde das FH-SP Muster abgestreift, das als eine Maske verwendet wird, um eine Ätzmaske auszubilden, wie in der Figur (3B) gezeigt ist.
Anschließend wurde das Substrat 1 in eine wässrige Tetramethyl-Ammoniumhydroxid Lösung (22 Gew.-%, 83.0°C) für 10 Minuten eingetaucht, um anisotropem Ätzen zu unterliegen, so dass winzige Vertiefungen 7 mit einer Tiefe von ungefähr 3 μm ausgebildet wurden (2C). In diesem Fall diente die HIMAL Schicht als ein Schutzfilm, der ein elektrothermisches Umwandlungselement, Transistoren zum Antreiben und Leitungen auf dem Substrat vor Korrosion durch die TMAH Lösung schützt, und diente auch als eine Ätzmaske zur Ausbildung einer winzigen Vertiefung. Darüber hinaus ist zuvor ein Schutzfilm einer Schicht 3 aus Siliziumoxid auf der Rückseite des Substrats ausgebildet worden.
Anschließend wurde bei der HIMAL Schicht wieder unter Verwendung von OFPR800 durch Veraschung im Sauerstoff-Plasma ein Muster gebildet, und eine Haftschicht 8 (als eine Schicht 6 aus Polyetheramid gezeigt) wurde ausgebildet (3D). Bei diesem Beispiel diente die als eine Ätzmaske zur Ausbildung einer winzigen Vertiefung verwendete HIMAL Schicht auch als die Haftschicht 8. Dies ist wünschenswert, weil es eine Vereinfachung und Kostenreduktion des Herstellungsprozesses erlaubt.
Anschließend wurde ein Muster 9 einer Tintendurchflussbahn eines Positiv-Resists ODUR, der bei TOKYO OHKA KOGYO CO., Ltd., hergestellt wird, auf dem Substrat 1 ausgebildet (3E), und des Weiteren, nachdem eine Schicht 10 aus Epoxidharz auf dem Substrat ausgebildet wurde, wurden die Ausstoßöffnungen 11 durch Musterbildung ausgebildet (3F).
Als nächstes wurde bei einem Siliziumoxid, das zuvor auf der Rückseite ausgebildet wird, ein Muster gebildet (3F) und wurde in eine wässrige Tetramethyl-Ammoniumhydroxid Lösung (22 Gew.-%, 83°C) für 16 Stunden eingetaucht. Auf diese Weise wurde anisotropes Ätzen ausgeführt, um eine Tintenzufuhröffnung 12 unter Verwendung des durch Musterbildung gebildeten Siliziumoxids 1 als eine Maske auszubilden (3G). In diesem Fall wurde aus Zyklokautschuk erhaltener Resist als ein Schutzfilm auf eine Waferfläche aufgebracht, auf der die Tintenausstoßöffnung 11 so ausgebildet wurde, so dass eine wässrige TMAH Lösung nicht in Kontakt mit der Waferfläche tritt. Anschließend wurden die Schicht aus Siliziumnitrid an einer Tintenzufuhröffnung und das Muster 9 von ODUR der Tintendurchflussbahn entfernt, und des Weiteren, um ein Epoxidharz 10 eines Düsenaufbauelements komplett auszuhärten, wurde das Substrat unter einer Bedingung von 200°C/60 Minuten einem Ofenprozess ausgesetzt, um einen Tintenstrahldruckkopfbauteil zu erhalten (3G).
Außerdem wurde auch ein Tintenstrahldruckkopfbaustein, der keine geätzte Vertiefung hat, als ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Diese Tintenstrahldruckköpfe wurden mit der vorstehend beschriebenen Tinte gefüllt und ein Haltbarkeitstest wurde unter einer Bedingung von 60°C/drei Monate ausgeführt. Bei dem Tintenstrahldruckkopf, der eine geätzte Vertiefung hat, wurde wie in Fall von Beispiel 1 überhaupt keine Veränderung in dem Haftbereich zwischen dem Düsenbauteilelement (das die Haftschicht umfasst) und dem Substrat festgestellt. Im Gegensatz dazu wurde bei dem Vergleichsbeispiel (das keine geätzte Vertiefung hat) ein Abschnitt festgestellt, wo einige Störungsmuster in dem Haftbereich zwischen dem Düsenbauteilelement (einschließlich der Haftschicht) und dem Substrat erzeugt wurden.
Wie vorstehend erwähnt ist, versteht es sich, dass die winzige Vertiefung, wenn sie für einen gegenwärtigen Tintenstrahldruckkopf ausgebildet wird, eine außerordentliche Haftwirkung mit einem Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn vorsieht.
Obwohl die winzige Vertiefung und die Tintenzufuhröffnung bei dem vorstehenden Beispiel 1 und Beispiel 2 gesondert ausgebildet wurden, können sie zuvor zu der gleichen Zeit ausgebildet werden, und anschließend können eine Tintendurchflussbahn und eine Ausstoßöffnung ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Herstellungsprozess weiter verkürzt werden.
Während dieses Beispiel dargestellt wurde, dass eine Haftschicht 8 einer Schicht 6 aus Polyetheramid verwendet wird, ist eine Haftschicht 8 bei der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt notwendig. Der Grund ist, weil eine Haftung zwischen dem Element 10 zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn und dem Siliziumsubstrat 1 viel höher sein kann als bei herkömmlichen Verfahren, weil die winzige Vertiefung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird durch Vorbereiten der winzigen Vertiefung direkt auf einem Siliziumsubstrat eine Haftung zwischen dem Element 10 zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn und dem Siliziumsubstrat 1 verbessert. Daher, selbst wenn eine Düsenlänge (Kopflänge) vergrößert wird, wird ein Verhindern des Abstreifens sichergestellt. Darüber hinaus, wie in 1A und 1B gezeigt ist, wirkt die Vertiefung, die in naher Umgebung zu einem Ende in der Längsrichtung des Kopfs ausgebildet ist, wirksam gegen die Beanspruchung aufgrund der vergrößerten Kopflänge, die ein Abstreifen verursacht. Außerdem ist es wünschenswert, dass ein Reihenaufbau angewendet wird, der zwei oder mehr Reihen aufweist, wie in 1A und 1B gezeigt ist.
In den vorstehend beschriebenen Bespielen, in denen ein Aufbau beschrieben wurde, in dem ein Wärme erzeugendes Element als ein Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Aufbau beschränkt und kann auch bei einem Kopf angewendet werden, bei dem ein piezoelektrisches Element verwendet wird.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats und ein Tintenstrahldruckkopfsubstrat sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs und einen Tintenstrahldruckkopf vor, bei denen eine Haftung zwischen einem Substrat zum Ausbilden eines Elements zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks und einem Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn vergrößert wird, um die Zuverlässigkeit zu vergrößern, selbst wenn ein Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn ausgebildet ist, das eine lange Strecke bedeckt.
Bei einem Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats oder desgleichen, bei dem ein Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn auf einem Substrat angebracht wird, auf dem ein Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks ausgebildet wird, wird eine winzige Vertiefung auf einem Anbringungsbereich des Substrats zum Anbringen des Elements zur Ausbildung einer Flüssigkeitsdurchflussbahn ausgebildet.

Claims

Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats (1) bei dem ein Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn (10) auf einem Substrat angebracht ist, das ein Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet dass, eine winzige Vertiefung (7) durch Verwendung anisotropen Ätzens auf einem Anbringungsbereich des Substrats (1) zum Anbringen des Elements zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn (10) ausgebildet ist, wobei zumindest ein Teil einer Ätzmaske für die winzige Vertiefung (7) aus einem Polyetheramidharz gemacht ist, wobei die Schicht aus Polyetheramidharz (6) auch als eine Haftschicht (8) zwischen dem Substrat (1) und dem Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn (10) dient.
Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats (1) gemäß Anspruch 1, wobei eine Vertiefung (7) auf einem Anbringungsbereich der Schicht aus Polyetheramidharz (6) zum Anbringen des Elements zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn (10) ausgebildet ist.
Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vertiefung (7) durch anisotropes Ätzen ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs, das ein durch ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats (1) ausgebildetes Tintenstrahldruckkopfsubstrat (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet, wobei eine Ausstoßöffnung (11) zum Ausstoßen von Tinte, eine Flüssigkeitsbahn (9), die mit der Ausstoßöffnung (11) kommuniziert und auch das Element zur Erzeugung eines Tintenausstoßdrucks (2) umfasst, ein Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn (10), das an dem Substrat (1) angebracht ist, um die Flüssigkeitsbahn (9) aus zu bilden, auf dem Substrat (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) in naher Umgebung zu beiden Enden einer Längsrichtung in dem Tintenstrahldruckkopf ausgebildet ist.
Tintenstrahldruckkopfsubstrat ausgebildet durch ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs, das ein durch ein Verfahren zur Ausbildung eines Tintenstrahldruckkopfsubstrats ausgebildetes Tintenstrahldruckkopfsubstrat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet, wobei eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte, eine Flüssigkeitsbahn, die mit der Ausstoßöffnung kommuniziert und auch das Element zur Erzeugung eines Tintenabgabedrucks umfasst, ein Element zur Ausbildung einer Tintendurchflussbahn, das an dem Substrat angebracht ist, um die Flüssigkeitsbahn aus zu bilden, auf dem Substrat ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs gemäß Anspruch 6, wobei die winzige Vertiefung in naher Umgebung zu beiden Enden einer Längsrichtung bei dem Tintenstrahldruckkopf ausgebildet ist.
Tintenstrahldruckkopf, der durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs gemäß Anspruch 6 hergestellt ist.