DE69717175T2

DE69717175T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69717175T2
Application number: DE69717175T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Hashizumi; Tetsushi Takahashi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: US20040085409A1; US6402971B2; JP3503386B2; US20070013748A1; EP0786345B8; US7827659B2; EP0786345B1; US7673975B2; US20010001458A1; US20080001502A1; EP0786345A3; US20020071008A1; JPH09286104A; EP0786345A2; US7850288B2; US20070103517A1; USRE45057E1; US7354140B2; DE69717175D1; US6609785B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 10. Des Weiteren betrifft sie eine Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung, bei der der Aufzeichnungskopf eingesetzt wird.
Es gibt einen piezoelektrischen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, bei dem PZT-Elemente eingesetzt werden, die PZT piezoelektrischer Elemente als elektromechanische Wandlerelemente einer Flüssigkeits- oder Tintenstrahl-Ansteuerquelle umfassen. Dieser Typ piezoelektrischer Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wird beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Hei 5-286131 vorgeschlagen.
Dieser herkömmliche Kopf wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 als ein Beispiel zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Aufzeichnungskopf weist separate Tintenkanäle (Tintendruckkammern) 9 an einem Kopfträger 1 und eine Membran 8 auf, die die separaten Tintenkanäle 9 abdeckt. Eine gemeinsame Elektrode (untere Elektrode) 3 ist so ausgebildet, dass sie an der Membran 8 angebracht ist, und PZT- Elemente 4 sind so angeordnet, dass sie bis zu den oberen Enden der separaten Tintenkanäle 9 reichen, wobei eine separate Elektrode (obere Elektrode) 5 an einer Fläche des PZT-Elementes angeordnet ist.
Bei dem Aufzeichnungskopf wird ein elektrisches Feld an das PZT-Element angelegt, um dieses zu verformen, so dass Tinte in dem separaten Tintenkanal über eine Düse des separaten Tintenkanals ausgestoßen wird.
Die Abfolge der Schritte des Erfinders bei der sorgfältigen Untersuchung herkömmlicher Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe bis zur Erfindung wird erläutert.
Bei dem herkömmlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, wie er oben beschrieben ist, kommt es zu einer Strukturverschiebung zwischen dem PZT-Element und der oberen Elektrode, und selbst wenn sie mit der gleichen Struktur strukturiert werden, ist zu befürchten, dass es zu einer Streuung zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode aufgrund einer Strukturverschiebung zwischen dem PZT-Element und der oberen Elektrode kommt.
Dadurch wird es, um dieses Problem zu vermeiden, erforderlich, die Struktur der oberen Elektrode kleiner auszuführen als die Struktur des PZT-Elementes. Das heißt, die in Fig. 10 dargestellte Form wird zu der in Fig. 11 dargestellten verändert. Dabei ist zu befürchten, dass das elektrische Feld an der Seite der oberen Elektrode 5 nicht an dem piezoelektrischen Teil angelegt wird, an dem die obere Elektrode nicht vorhanden ist, wodurch sich die Wirksamkeit zum Ausstoßen von Tinte verschlechtert.
Das heißt, der Teil des piezoelektrischen Körpers, an den kein elektrisches Feld angelegt wird, wird nicht verformt, und hält den verformten Teil, wodurch die Verformung des gesamten piezoelektrischen Körpers verringert wird. Wenn die obere Elektrode nicht in der Mitte des piezoelektrischen Films in der Breitenrichtung angeordnet ist, d. h., sich die Breiten der nichtverformten Teile des piezoelektrischen Films auf der linken Seite ΔX1 und der rechten Seite ΔX2, die in Fig. 43 dargestellt sind, unterscheiden (beispielsweise ΔX1 > ΔX2), wird die Verformung des piezoelektrischen Films gestört, so dass die Eigenschaften und die Stabilität des Strahls verschlechtert werden.
Daher bildet der Erfinder, um das Problem zu lösen, den piezoelektrischen Körper als einen Dünnfilm aus und ätzt den piezoelektrischen Dünnfilm und separate Elektroden zur gleichen Zeit, so beispielsweise unter Verwendung eines fotolithografischen Verfahrens, so dass ein neuer Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen wird, bei dem der piezoelektrische Dünnfilm und Elektroden in gleicher Form strukturiert sind.
Des Weiteren ist es, um Tinte gleichmäßig oder mehr Tinte als mit einem Tintenstrahl unter Verwendung eines massiven piezoelektrischen Körpers für den piezoelektrischen Dünnfilm des dünnen PZT-Elementes auszustoßen, vorteilhaft, einen PZT-Dünnfilm mit einer außerordentlichen hohen piezoelektrischen Konstante, die größer ist als die von massiven PZT auszubilden, um eine Membran zu verformen.
Im Allgemeinen beträgt die piezoelektrische Konstante des PZT-Dünnfilms nur die Hälfte oder ein Drittel der piezoelektrischen Konstante von massivem PZT, und wenn sich lediglich die PZT-Elemente unterscheiden, und die anderen Nennwerte die gleichen sind, ist es schwierig, den PZT-Dünnfilm einzusetzen, um mehr Tinte als mit massivem PZT auszustoßen.
Ein Verfahren zum Vergrößern der PZT-Dünnfilm-Bildungsfläche steht zur Verfügung, das den Einsatz eines PZT-Dünnfilms mit einer geringen piezoelektrischen Konstante ermöglicht. Bei diesem Verfahren kann eine Menge an Tinte, die zum Drucken erforderlich ist, ausgestoßen werden, wenn jedoch die Fläche des PZT-Dünnfilms zunimmt, kann der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nicht in hoher Dichte ausgebildet werden, und hochauflösende Druckqualität kann nicht gewährleistet werden.
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 10 sind aus EP-A-0 666 605 bekannt.
Des Weiteren lehrt EP-A-0 373 055 die Schaffung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes mit einem piezoelektrischen Schwingungserzeuger, der auf einer Schwingplatte ausgebildet ist, die aus Metall, Silizium oder Glas oder dergleichen bestehen kann, wobei die Schwingplatte aus dünnen Abschnitten, die nicht in direktem Kontakt mit dem piezoelektrischen Schwingungserzeuger sind, und einer Insel zwischen diesen zwei dünnen Abschnitten besteht, wobei die Insel in direktem Kontakt mit einem Ende eines piezoelektrischen Schwingungserzeugers ist.
Des Weiteren betrifft EP-A-0 408 306 auch den Gegenstand einer Tintenstrahl-Ausstoßeinrichtung und lehrt, dass es vorteilhaft ist, gleichzeitig das Substrat maschinell zu bearbeiten und zunächst einen ersten Elektrodenfilm, einen piezoelektrischen Dünnfilm und einen Elektrodenfilm aufzutragen, der auf dem Substrat in gewünschten Formen ausgebildet ist, so beispielsweise durch Laser- oder mechanische Bearbeitungsverfahren.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zu schaffen, der in der Lage ist, effektiv ein elektrisches Feld an einen piezoelektrischen Dünnfilm anzulegen und stabil ausreichende Strahleigenschaften zu gewährleisten, und zwar ohne Strukturverschiebung zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm und einer Elektrode.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung zu schaffen, die den Aufzeichnungskopf umfasst.
Diese Aufgaben werden mit dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit den Merkmalen von Anspruch 1, der Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 9, sowie dem Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungen werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Gemäß der Erfindung werden der piezoelektrische Dünnfilm und die Elektrode in der gleichen Form strukturiert, so dass es zu keiner Strukturverschiebung zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm und der Elektrode kommt und ein elektrisches Feld effektiv an den piezoelektrischen Dünnfilm angelegt werden kann, so dass stabil eine ausreichende Strahleigenschaft gewährleistet ist.
Die Strukturierung des piezoelektrischen Dünnfilms und der Elektrode in der gleichen Form kann vorzugsweise ausgeführt werden, indem sie gleichzeitig geätzt werden.
In einer bevorzugten Form handelt es sich bei dem piezoelektrischen Dünnfilm um einen Dünnfilm, der 0,3-5 um dick ist und mit einem Sol-Gel-Verfahren oder einem Sputter- bzw. Zerstäubungsverfahren hergestellt wird.
Des Weiteren kann bei der vorliegenden Erfindung der piezoelektrische Dünnfilm dadurch ausgebildet werden, dass die Membran an der Tintenkammer nicht bis zur Außenseite der Tintenkammer reicht und dass der Abschnitt der Membran in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, dünner ist als der Abschnitt der Membran in dem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist.
Daher biegt sich der Membranabschnitt in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, leicht, so dass ein hochauflösender, hochgenauer Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen werden kann, wobei gleichzeitig eine ausreichende Tintenstrahlmenge in einem kleinen Membranbereich ohne Vergrößerung der Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms gewährleistet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine erste Prozesszeichnung eines Verfahrens zum Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in einer ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 eine zweite Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 3 eine dritte Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 4 eine vierte Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 5 eine fünfte Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 6 eine sechste Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 7 eine siebte Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 8 eine achte Prozesszeichnung des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 9 eine Schnittansicht, die schematisch das Prinzip beim Einsatz des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführung der Erfindung für eine Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung darstellt;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß einem Beispiel zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Schnittansicht des eigentlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes;
Fig. 12 eine Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 13 eine Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 14 eine Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 15 eine Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 16 eine Schnittansicht eines Schrittes eines Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 17 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 18 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 19 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 20 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 21 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 22 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 23 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 24 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 25 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 26 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 27 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 28 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 29 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 30 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 31 eine Schnittansicht eines Schrittes eines Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 32 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 33 eine Schnittansicht eines Schrittes eines Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 34 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 35 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 36 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 37 eine Schnittansicht eines Schrittes eines Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 38 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 39 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 40 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 41 eine Schnittansicht eines Schrittes des Verfahrens zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der Erfindung;
Fig. 42 eine Schnittansicht, die ein herkömmliches Beispiel zeigt;
Fig. 43 eine Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zur Erläuterung unzureichender Funktion.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung dargestellt. Zunächst wird eine erste Ausführung der Erfindung anhand von Fig. 1 bis 8 erläutert.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird ein Silizium-Substrat als ein Kopf-Träger 1 zum Ausbilden einer Tintenkammer eingesetzt, und 1 um messende Silizium-Thermooxidfilme 2 werden als Membranen ausgebildet. Des Weiteren kann eine gemeinsame Elektrode sowie Siliziumnitrid, Zirkon, Zirkonoxid usw. als Membranen der gemeinsamen Elektrode eingesetzt werden.
Dann wird ein Platin-Film, der 0,8 um dick ist, auf den Silizium-Thermooxidfilm 2 als eine gemeinsame Elektrode 3 aufgestäubt, und ein piezoelektrischer Dünnfilm 4 wird auf der gemeinsamen Elektrode 3 ausgebildet, wobei ein Platin-Film, der 0,1 um dick ist, als eine obere Elektrode 5 auf den piezoelektrischen Dünnfilm 4 aufgestäubt wird, wie dies in Fig. 2 bis 4 dargestellt ist. Bei der Ausführung wirken der Silizium-Thermooxidfilm 2 und die gemeinsame Elektrode 3 als eine Membran. Darüber hinaus kann die obere Elektrode aus jedem beliebigen Material bestehen, wenn das Material gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, so können beispielsweise Aluminium, Gold, Nickel, Indium usw. eingesetzt werden.
Der piezoelektrische Dünnfilm 4 wird mit einem Sol-Gel-Herstellungsverfahren ausgebildet, um einen Dünnfilm mit einem einfachen System herzustellen. Das Optimum zum Einsatz des piezoelektrischen Dünnfilms für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf unter den Materialien, die piezoelektrischen Eigenschaften aufweisen, ist eine Bleizirkonat- Titanat (lead zirconate titanate-(PZT))-Verbindung. Eine Beschichtung aus vorbereitetem PZT-Verbindungs-Sol wird mit einer Schleuderbeschichtungseinrichtung auf die gemeinsame Elektrode 3 aufgetragen und vorübergehend bei 400ºC kalziniert, so dass ein amorpher, poröser Gel-Dünnfilm entsteht. Darüber hinaus werden das Auftragen des Sols und das vorübergehende Kalzinieren zweimal wiederholt, um einen porösen Gel- Dünnfilm auszubilden.
Dann wird, um einen Perovskit-Kristall herzustellen, ein RTA (Rapid Thermal Annealing - Schnell-Wärmebehandlung)-Verfahren ausgeführt, bei dem in 5 Sekunden in einer Sauerstoffatmosphäre auf 650ºC erhitzt wird und dieser Zustand zur Vorwärmebehandlung 1 Minute aufrechterhalten wird, so dass ein fester PZT-Dünnfilm entsteht. Ein Vorgang des Auftragens einer Beschichtung des Sols mit der Schleuderbeschichtungseinrichtung und des vorübergehenden Kalzinierens auf 400ºC wird dreimal wiederholt, um amorphe, poröse Gel-Dünnfilme übereinander zu schichten.
Danach wird ein RTA-Verfahren ausgeführt, bei dem Vorwärmebehandlung bei 650ºC ausgeführt und 1 Minute gehalten wird, so dass ein fester kristalliner Dünnfilm entsteht. Weiterhin wird ein RTA-Verfahren ausgeführt, bei dem in einer Sauerstoffatmosphäre auf 900ºC erhitzt wird und diese Temperatur zur Wärmebehandlung 1 Minute aufrechterhalten wird, so dass der piezoelektrische Dünnfilm 4 entsteht, der 1,0 um dick ist. Der piezoelektrische Dünnfilm kann auch mit einem Sputter- bzw. Zerstäubungsverfahren hergestellt werden.
Dann wird, wie in Fig. 5 dargestellt, ein Überzug aus einem Negativresist 6 (HR-100: Fuji hunt) mit der Schleuderbeschichtungseinrichtung auf die obere Elektrode 5 aufgetragen. Das Negativresist 6 wird belichtet, entwickelt und an gewünschten Positionen des piezoelektrischen Dünnfilms durch Maskieren wärmebehandelt, um ausgehärtete Negativresist-Bereiche 7 herzustellen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Statt der Negativresist-Bereiche können auch Positivresist-Bereiche hergestellt werden.
In diesem Zustand wird ein Trockenätzsystem, wie beispielsweise ein Ionenfrässystem, eingesetzt, um sowohl die obere Elektrode 5 als auch den piezoelektrischen Dünnfilm 4 in diesem Schritt chargenweise zu ätzen, bis die gemeinsame Elektrode 3 frei liegt, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, und sowohl die oberen Elektroden 5 als auch die piezoelektrischen Dünnfilme werden in der gleichen Struktur strukturiert, die der gewünschten Form entspricht, die durch das Negativresist 6 gebildet wird.
Schließlich werden die gehärteten Negativresist-Bereiche 7 mit einem Schwabbelsystem (ashing system) entfernt. Die Strukturierung ist nun abgeschlossen, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Da das Ionenfrässystem die Negativresist-Bereiche 7 und die obere Elektrode sowie den piezoelektrischen Dünnfilm ätzt, ist es vorteilhaft, die Dicke des Negativresistfilms unter Berücksichtigung jeder Ätzrate in Abhängigkeit von der Ätztiefe einzustellen. Bei der Ausführung sind die Ätzraten nahezu dieselben, so das die Dicke des Negativresists auf 2 um eingestellt wird.
Um die obere Elektrode und den piezoelektrischen Dünnfilm chargenweise zu ätzen, ist der piezoelektrische Dünnfilm vorzugsweise dünner, d. h. im Bereich von 0,3-5 um. Wenn der piezoelektrische Dünnfilm dick ist, muss das Resists ebenfalls dick sein. Daher wird es, wenn der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von mehr als 5 um hat, schwierig, Mikrobearbeitung auszuführen, und ein Kopf mit hoher Dichte kann nicht geschaffen werden, da die Form der Resiststruktur instabil wird usw. Wenn der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von weniger als 0,3 um hat, ist die Beständigkeit gegenüber Zerstörungsdruck möglicherweise nicht ausreichend.
Zusätzlich zu dem Ionenätzverfahren kann reaktives Ionenätzen als das Trockenätzverfahren eingesetzt werden. Es kann auch ein Nassätzverfahren verwendet werden. So kann beispielsweise eine erhitzte Säurelösung, wie beispielsweise Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure oder Flusssäure als ein Ätzmittel eingesetzt werden. In diesem Fall sollte jedoch das Elektrodenmaterial der oberen Elektrode mit Ätzmittel geätzt werden. Da die Nassbearbeitung dem Trockenätzen bezüglich der Strukturierungsgenauigkeit und Einschränkungen auf dem Elektrodenmaterial unterlegen ist, wird das Trockenätzen bevorzugt.
Um den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf fertig zu stellen, werden, wie in Fig. 9 dargestellt, Tintenkammern 9, die jeweils 0,1 mm breit sind, Tintenzufuhrkanäle zur Zufuhr von Tinte zu den Tintenkammern 9 und ein Tintenbehälter, der mit den Tintenzufuhrkanälen in Verbindung steht, durch anisotropes Ätzen von der Unterseite des Kopf-Trägers 1 (der der Fläche zum Ausbilden des piezoelektrischen Dünnfilms gegenüberliegenden Fläche) ausgebildet, und Düsenplatten 10 zum Ausbilden einer Düsenöffnung zum Ausstoßen von Tinte werden an den den Tintenkammern 9 entsprechenden Positionen angebracht. Die gemeinsame Elektrode 3 reicht bis an die Struktur der piezoelektrischen Dünnfilme 4 und wird auf dem Oxid-Film 2 ausgebildet.
Fig. 10 zeigt den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der durch das Ausführen der Schritte ausgebildet wird. Da bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der piezoelektrische Dünnfilm 4 und die obere Elektrode 5 jeweils in dem gleichen Trockenätzverfahren geätzt werden, liegt keine Strukturverschiebung zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 und der oberen Elektrode 5 vor, d. h. beide umfassen die gleiche Struktur. Daher wird bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ein wirksames elektrisches Feld an den gesamten piezoelektrischen Dünnfilm angelegt, und die Leistung des piezoelektrischen Dünnfils reicht aus, wodurch sich die Strahleigenschaften im Vergleich zu dem Aufzeichnungskopf in Fig. 4 verbessern, bei dem die Projektionsfläche der oberen Elektroden an den Tintenkammern 9 gegenüber der Fläche der gemeinsamen Elektrode nicht die gleiche ist wie die Fläche der Grundebenen der Oberseiten der piezoelektrischen Dünnfilme. Des Weiteren enthält der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf keine unverformten Abschnitte und weist keine Verringerung und Instabilität der Strahleigenschaften auf, die durch die Verschiebung der oberen Elektrode gegenüber der Mitte der piezoelektrischen Dünnfilme in der Breitenrichtung verursacht wird.
Im Folgenden wird eine weitere Ausführung der Erfindung erläutert. Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes. Membranen VP und BE sind ausgebildet und so angebracht, dass sie eine rinnenartige Tintenkammer IT abdecken, die durch Wände eines Substrats SI abgetrennt wird. BE dient auch als eine gemeinsame Elektrode eines piezoelektrischen Dünnfilms.
Der Abschnitt der Membran-Elektrode BE in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist und die Tintenkammer IT überlappt, ist dünner als der Abschnitt der Membran-Elektrode BE in dem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist. Der piezoelektrische Dünnfilm PZ, der in einer gewünschten Struktur strukturiert ist, ist an der Membran-Elektrode BE angebracht, und eine obere Elektrode UE ist an einer der Elektrode BE gegenüberliegenden Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms ausgebildet. Eine Düsenplatte NB ist an der Wandfläche des Substrats SI an der der Membran VP gegenüberliegenden Seite angeklebt, so dass der Tintenbehälter IT entsteht. Die Düsenplatte NB ist mit einer Düsenöffnung NH versehen.
Wenn eine Spannung an den piezoelektrischen Dünnfilm der Struktur angelegt wird, werden die Membranen VP und BE unmittelbar über der Tintenkammer auf der Seite der Tintenkammer konvex verformt. Tinte, die der Volumendifferenz zwischen den Tintenkammern vor und nach der Verformung entspricht, wird über die Düsenöffnung NH ausgestoßen, so dass gedruckt werden kann.
Bei der herkömmlichen Tintenstrahlstruktur sind die Membrandicke in dem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, und die in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist und die Tintenkammer IT überlappt, gleich, so dass keine große Verformung erreicht wird, und die zum Drucken erforderliche Menge an Tinte nicht ausgestoßen wird.
Um eine ausreichende Volumenänderung in der Tintenkammer IT zu erreichen, muss die Tintenkammer erheblich verlängert werden. Dadurch erhält der Kopf eine große Fläche und ist sehr schwer zu handhaben. Die Probleme werden jedoch auf einen Schlag gelöst, wenn der Abschnitt der Membran in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, und die Tintenkammer IT überlappt, dünner ist als der Abschnitt der Membran in dem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, wie dies bei der Ausführung der Fall ist.
Das heißt, da die Elastizität der Membran im Bereich Lcb groß ist, biegt sich, wenn die gleiche Spannung angelegt wird, die Membran stärker, als dies bisher möglich war, so dass eine größere Volumenänderung der Tintenkammer erreicht wird, als sie bisher möglich war.
Des Weiteren variiert, da sich die Positionen des PZT-Elementes und der Elektrode für jedes Element verschieben, der Betrag der Verformung von einem Element zum anderen erheblich, so das ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen ungleicher Tintenmengen entsteht.
So beträgt, beispielsweise bei der Struktur in Fig. 12, wenn die obere Elektrode UE aus Pt besteht und 100 nm dick ist, der piezoelektrische Dünnfilm PZ aus PT mit einer piezoelektrischen Verformungskonstante d31 von 100 pC/N besteht und 1000 nm dick ist, die Breite der oberen Elektrode UE sowie von PZ, Wpz, 50 um beträgt, die Membran Pt, die auch als weitere Elektrode dient, aus Pt besteht, die Dicke des an dem piezoelektrischen Dünnfilms angebrachten Bereiches, ta1 (Fig. 12), 800 nm beträgt, die Dicke des Bereiches, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, ta2 (Fig. 12), 400 nm beträgt, und die Membran VP aus einem Siliziumoxid-Film besteht und 700 nm dick ist, wenn die Spannung, die an den piezoelektrischen Dünnfilm PZ angelegt wird, 20 V beträgt, der maximale Betrag der Verformung der Membran 300 nm.
Wenn hingegen die Dicken der Membranen ta1 und ta2 identisch sind und 800 nm betragen und die anderen Bedingungen die gleichen sind, beträgt der maximale Betrag der Verformung der Membran 200 nm. Daher ermöglicht die Ausführung eine Verformung, die 50% größer ist, als bisher möglich war.
Ein Tintenstrahldrucker, der den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der Ausführung umfasst, stößt Tinte in einer Menge aus, die 50% größer ist, als bisher möglich war, so dass er scharte Bilder drucken kann. Ein Textverarbeitungscomputer, der den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der Ausführung enthält oder ein Computersystem, das einen Tintenstrahldrucker enthält, der den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der Ausführung umfasst, stoßen Tinten in einer Menge aus, die 50% größer ist, als dies bisher möglich war, so dass sie scharte Bilder drucken können.
Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der in Fig. 12 dargestellt ist, und bei dem ta1 > ta2 gilt, weist darüber hinaus den folgenden Vorteil auf: Wenn der PZT-Film bis zu 600ºC wärmebehandelt wird, diffundiert Blei in das Silizium-Substrat SI und es kann Bleiglas entstehen, das einen niedrigen Schmelzpunkt hat, so dass es zu einem Kristallverlust kommt. Da dieses Problem gelöst ist, kann die Membran aufgrund der Tatsache, dass ta1 > ta2 gilt, dünn ausgebildet werden.
Um zu verhindern, dass der Bestandteil von PZT aus dem Elementmaterial Pb, diffundiert und in das Siliziumoxid der Membran eindringt, so dass es zur Bildung von Bleioxid mit einem niedrigen Schmelzpunkt bei der Wärmebehandlung zur Kristallisierung des piezoelektrischen Dünnfilms PZ kommt, beträgt ta1 vorzugsweise 300 nm oder mehr. Des Weiteren beträgt, um eine Verformung von 100 nm oder mehr zu bewirken, wenn eine Spannung an den piezoelektrischen Dünnfilm angelegt wird, ta1 vorzugsweise 900 nm oder weniger. Das heißt, vorzugsweise liegt ta1 im Bereich von 300 nm bis 900 nm. Um die Druck-Eigenspannung des Siliziumoxid-Films VP eines der Membranmaterialien auszugleichen, beträgt ta2 vorzugsweise 200 nm oder mehr. Das Verhältnis zwischen ihnen, d. h. ta1/ta2 kann durch Versuche in geeigneter Weise bestimmt werden, um eine Soll-Schwingungseigenschaft zu erreichen.
Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes. Eine Membran BE ist so ausgebildet und angebracht, dass sie eine rinnenartige Tintenkammer IT abdeckt, die durch Wände eines Substrats SI abgetrennt wird. Die Membran BE dient auch als eine Elektrode eines piezoelektrischen Dünnfilms. Der Abschnitt der Membran-Elektrode BE in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist und die Tintenkammer IT überlappt, ist dünner als der Abschnitt der Membran-Elektrode BE in dem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist. Der piezoelektrische Dünnfilm PZ, der in einer gewünschten Struktur strukturiert ist, ist an der Membran-Elektrode BE angebracht, und eine obere Elektrode UE ist an einer der Elektrode BE gegenüberliegenden Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms ausgebildet. Eine Düsenplatte NB ist an der Wandfläche des Substrats an der der Membran BE gegenüberliegenden Seite angeklebt, so dass die Tintenkammer IT entsteht. Die Düsenplatte NB ist mit einer Düsenöffnung NH versehen.
Die obere Elektrode UE besteht aus Pt und ist 100 nm dick, der piezoelektrische Dünnfilm PZ besteht aus PZT mit einer dielektrischen Verformungskonstante d31 von 100 pC/N und ist 1000 nm dick, die Breite der oberen Elektrode UE sowie von PZ, Wpz, beträgt 40 um, wobei die Membran BE, die auch als eine weitere Elektrode dient, aus PT besteht, die Dicke des Bereiches, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, tb1 (Fig. 13), beträgt 800 nm, die Dicke des Bereiches, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, tb2 (Fig. 13, beträgt 400 nm, und der maximale Betrag der Verformung der Membran beträgt 400 nm. Wenn hingegen die Dicken der Membran tb1 und tb2 identisch sind und 800 nm betragen und die anderen Bedingungen die gleichen sind, beträgt der maximale Betrag der Verformung bzw. Verschiebung der Membran 300 nm. Daher ermöglicht die Ausführung einer Verformung, die 30% größer ist, als bisher möglich war.
Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes. Eine Membran VP ist so angebracht und ausgebildet, dass sie eine rinnenartige Tintenkammer IT abdeckt, die durch Wände eines Substrats SI abgetrennt wird. Eine Elektrode BE ist wie ein Streifen an der Membran VP ausgebildet. Die Elektrode BE dient auch als eine Membran. Ein piezoelektrischer Dünnfilm PZ, der auf eine gewünschte Struktur strukturiert ist, ist an der Membran-Elektrode BE angebracht, und eine obere Elektrode UE ist an einer der Elektrode BE gegenüberliegenden Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms ausgebildet. Eine Düsenplatte NB ist an der Wandfläche des Substrats SI an der der Membran BE gegenüberliegenden Seite angeklebt, so dass die Tintenkammer IT entsteht. Die Düsenplatte NB ist mit einer Düsenöffnung NH versehen.
Die obere Elektrode UE besteht beispielsweise aus Pt und ist 100 nm dick, der piezoelektrische Dünnfilm PZ besteht aus PZT mit einer piezoelektrischen Verformungskonstante d31 von 100 pC/N und ist 1000 nm dick, die Breite der oberen Elektrode UE sowie von PZ, von Wpz beträgt 40 um, wobei die Membran BE, die auch als weitere Elektrode dient, aus Pt besteht, die Dicke des Bereiches, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, tc1 (Fig. 14), beträgt 800 nm, die Dicke des Bereiches, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, tc2 (Fig. 14), beträgt 400 nm, und der Betrag der maximalen Verformung der Membran beträgt 400 nm. Wenn hingegen die Dicken der Membran tc1 und tc2 identisch sind und 800 nm betragen und die anderen Bedingungen die gleichen sind, beträgt der maximale Betrag der Verformung der Membran 300 nm. Daher ermöglicht die Ausführung eine Verformung, die 30% größer ist, als bisher möglich war.
Fig. 15 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes. Eine Membran VP ist so angebracht und ausgebildet, dass sie eine rinnenartige Tintenkammer IT abdeckt, die durch Wände eines Substrats SI abgetrennt wird. Eine Elektrode BE ist wie ein Streifen an der Membran VP ausgebildet. Die Elektrode BE dient auch als eine Membran. Der Abschnitt der Membran VP in dem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist und die Tintenkammer IT überlappt, ist dünner als der Abschnitt der Membran VP in dem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist. Der piezoelektrische Dünnfilm PZ, der auf eine gewünschte Struktur strukturiert ist, ist an der Membran-Elektrode BE angebracht, und eine obere Elektrode UE ist an einer der Elektrode BE gegenüberliegenden Fläche des piezoelektrischen Dünnfilms ausgebildet. Eine Düsenplatte NB ist an der Wandfläche des Substrates Si an der der Membran gegenüberliegenden Seite angeklebt, so dass die Tintenkammer IT entsteht. Die Düsenplatte NB ist mit einer Düsenöffnung NH versehen.
Die obere Elektrode UE besteht beispielsweise aus Pt und ist 100 nm dick, der piezoelektrische Dünnfilm PZ besteht aus PZT mit einer piezoelektrischen Verformungskonstante d31 von 100 pC/N und ist 100 nm dick, die Breite der oberen Elektrode UE sowie von PZ, von Wpz, beträgt 40 um, die Membran BE, die auch als eine weitere Elektrode dient, besteht aus Pt, die Dicke des Bereiches, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, td1 (Fig. 15), beträgt 800 nm, die Dicke des Bereiches, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm angebracht ist, td2 (Fig. 15), beträgt 400 nm, und der maximale Betrag der Verformung der Membran beträgt 400 nm. Wenn hingegen die Dicken der Membran td1 und td2 identisch sind und 800 nm betragen und die anderen Bedingungen die gleichen sind, beträgt der maximale Betrag der Verformung der Membran 300 nm. Daher ermöglicht die Ausführung eine Verformung, die 30% größer ist, als bisher möglich war.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, der in Fig. 12 dargestellt ist, erläutert. Ein isolierender Film SD wird, wie in Fig. 17 dargestellt, auf beiden Flächen eines Substrats SI ausgebildet, das in Fig. 16 dargestellt ist. Dann wird, wie in Fig. 18 dargestellt, eine Membran-Elektrode BE aus einem leitenden Film auf dem isolierenden Film SD an einer Fläche des Substrats SI ausgebildet und daran angebracht.
Dann wird, wie in Fig. 19 dargestellt, ein piezoelektrischer Dünnfilm PZ an der Membran-Elektrode BE eines leitenden Films ausgebildet und angebracht. Eine obere Elektrode UE wird, wie in Fig. 20 dargestellt, auf dem piezoelektrischen Dünnfilm PZ ausgebildet und angebracht. Ein strukturiertes Abdeckungsmaterial RS wird, wie in Fig. 21 dargestellt, auf dem isolierenden Film SD auf der Oberfläche des Substrats SI ausgebildet, an der der piezoelektrische Dünnfilm PZ nicht ausgebildet ist, und daran angebracht.
Dann wird, wie in Fig. 22 dargestellt, der isolierende Film SD entsprechend der Maske RS ausgeätzt, so dass strukturierte isolierende Filme ESD entstehen. Das Maskierungsmaterial RS wird, wie in Fig. 23 dargestellt, abgezogen. Dann wird, wie in Fig. 24 dargestellt, ein Abdeckungsmaterial RSD an der oberen Elektrode UE ausgebildet und angebracht, um einen Bereich herzustellen, der die strukturierten isolierenden Filme ESD nicht überlappt. Die geätzte obere Elektrode EUE wird, wie in Fig. 25 dargestellt, entsprechend dem Maskierungsmaterial RSD mit einem ersten Ätzverfahren strukturiert.
Dann wird, wie in Fig. 26 dargestellt, der piezoelektrische Dünnfilm PZ entsprechend dem Maskierungsmaterial RSD mit einem zweiten Ätzverfahren strukturiert. Die Membran-Elektrode BE des ersten leitenden Films mit einer Dicke tz1 wird, wie in Fig. 27 dargestellt, aus der Fläche, die tz3 dick ist, mit einem dritten Ätzverfahren herausgeätzt, so dass die Dicke tz2 zurückbleibt.
Dann wird, wie in Fig. 28 dargestellt, das Maskierungsmaterial RSD abgezogen. Das Substrat SI wird, wie in Fig. 29 dargestellt, mit den geätzten isolierenden Filmen ESD als Maskierung ausgeätzt, so dass eine Nut CV entsteht.
Des Weiteren wird, wie in Fig. 30 dargestellt, eine Düsenplatte NB, die mit einer Düsenöffnung NH versehen ist, so angeklebt, dass sie mit den geätzten isolierenden Filmen ESD in Kontakt kommt, um eine Tintenkammer IT auszubilden, so dass ein Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf-Substrat hergestellt ist.
Um die obere Elektrode UE, den piezoelektrischen Dünnfilm PZ und die Membran-Elektrode BE des leitenden Films bei der Strukturierung anzupassen, kann es sich bei dem Ätzverfahren um ein Ätzverfahren handeln, bei dem mit Teilchen bestrahlt wird, die durch ein elektrisches Feld oder ein elektromagnetisches Feld auf eine hohe Energie beschleunigt werden und unabhängiges Ätzen des Materials ermöglichen.
Es wird, wie in Fig. 16 dargestellt, das Einkristall-Silizium-Substrat SI, das in einer 60%igen Salpetersäure bei 100ºC 30 Minuten gereinigt wurde, um die Substrate zu reinigen, hergestellt. Das Einkristall-Silizium-Substrat hat eine (110)-Ebenenorientierung. Diese ist nicht auf (110) beschränkt und kann entsprechend der Tintenzufuhrkanal-Ausbildungsstruktur angepasst werden.
Die isolierenden Filme SD werden dann, wie in Fig. 17 dargestellt, auf den Oberflächen des Monokristall-Silizium-Substrats SI ausgebildet. Das heißt, das Einkristall-Silizium- Substrat SI wird in einen thermischen Oxidationsofen eingeführt, und Sauerstoff mit einer Reinheit von 99,999% oder mehr wird in den thermischen Oxidationsofen eingeleitet, und dann wird bei einer Temperatur von 1100ºC fünf Stunden lang ein Siliziumoxid- Film mit einer Dicke von 1 um ausgebildet. Das thermische Verfahren zur Ausbildung des Oxidfilms ist nicht darauf beschränkt, und bei dem thermischen Oxidfilm kann es sich beispielsweise um einen Siliziumoxid-Film handeln, der durch Nassoxidation ausgebildet wird, oder einen Siliziumoxid-Film, der durch ein CVD-Aufwachsverfahren bei verringertem Druck, ein CVD-Aufwachsverfahren bei atmosphärischem Druck oder ein Elektronenzyklotronresonanz-CVD-Aufwachsverfahren ausgebildet wird.
Dann wird, wie in Fig. 18 dargestellt, die Elektrode BE eines piezoelektrischen Dünnfilms, der auch als Membran eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dient, auf dem Siliziumoxid-Film SD ausgebildet und angebracht, der an einer Fläche des Einkristall- Silizium-Substrats SI ausgebildet ist. Bei dem Verfahren zur Ausbildung der Elektrode BE kann es sich um ein Aufstäubungsverfahren, ein Verdampfungsverfahren, ein Organometall-CVD-Aufwachsverfahren oder ein Plattierungsverfahren handeln. Die Elektrode BE kann aus einer leitenden Substanz bestehen, die mechanische Beständigkeit als Membran eines Betätigungselementes aufweist.
Ein Verfahren zum Ausbilden einer Platin-Elektrode BE, die 800 nm dick ist, mit dem Sputter- bzw. Zerstäubungsverfahren wird erläutert. Unter Verwendung eines Einwafer- Verarbeitungs-Sputtersystems, das mit einer Schleusenkammer versehen ist, wird ein Silizium-Substrat, das an den Oberflächen mit Siliziumoxid-Filmen versehen ist, bei einem Anfangsvakuum von 10&supmin;&sup7; Torr oder weniger in eine Reaktionskammer eingeleitet, und ein Platin-Dünnfilm, der 800 nm dick ist, wird bei einem Druck von 0,6 Pa, einer Strömungsmenge des Sputter-Gases Ar von 50 sccm, einer Substrattemperatur von 250ºC, einer Ausgangsleistung von 1 kW und einer Zeitdauer von 20 Minuten ausgebildet und angebracht. Da der Platin-Dünnfilm auf dem Siliziumoxid-Film Metallfilmen aus Al, Cr usw., die starkes Reaktionsvermögen aufweisen, hinsichtlich des innigen Kontaktes unterlegen ist, wird ein Titan-Dünnfilm, der einige nm bis einige 10 nm dick ist, zwischen dem Siliziumoxid-Film und dem Platin-Dünnfilm ausgebildet, um ausreichende Kraft des innigen Kontaktes zu gewährleisten.
Dann wird, wie in Fig. 19 dargestellt, der piezoelektrische Dünnfilm PZ auf der Elektrode BE ausgebildet und daran angebracht. Der piezoelektrische Dünnfilm PZ besteht aus Bleizirkonat-Titanat oder Bleizirkonat-Titanat, das mit Verunreinigungen dotiert ist, wobei er bei der Erfindung aus beidem bestehen kann.
Bei dem Verfahren zur Ausbildung des piezoelektrischen Dünnfilms wird ein Film aus einer Organometalllösung, die Blei, Titan und Zirkon im Sol-Zustand enthält, mit einem Schleuderbeschichtungsverfahren ausgebildet, und mit einem Schnell-Wärmebehandlungsverfahren kalziniert und ausgehärtet, so dass der piezoelektrische Dünnfilm PZ in keramischem Zustand entsteht. Der piezoelektrische Dünnfilm PZ ist ungefähr 1 um dick. Des Weiteren steht ein Sputter-Verfahren als das Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Dünnfilms PZ aus Blei, Zirkonat, Titanat zur Verfügung.
Dann wird, wie in Fig. 20 dargestellt, die obere Elektrode UE zum Anlegen einer Spannung an den piezoelektrischen Dünnfilm auf dem piezoelektrischen Dünnfilm PZ ausgebildet und angebracht. Die obere Elektrode UE besteht aus einem leitenden Film, vorzugsweise einem Metall-Dünnfilm, wie z. B. einem Platin-Dünnfilm, einem Aluminium- Dünnfilm, einem Aluminium-Dünnfilm, der mit Verunreinigungen aus Silizium und Kupfer dotiert ist, oder einem Chrom-Dünnfilm. Dabei wird insbesondere ein Platin-Dünnfilm eingesetzt. Der Platin-Dünnfilm wird mit dem Sputterverfahren hergestellt. Er ist 100 nm bis 200 nm dick. Ein Aluminium-Dünnfilm mit einem geringen Elastizitätsmodul kann zusätzlich zu dem Aluminium-Dünnfilm eingesetzt werden.
Dann wird, wie in Fig. 21 dargestellt, der Resist-Dünnfilm RS, der mittels Fotolithografie wie ein Tintenzuführkanal strukturiert wird, auf dem Siliziumoxid-Film SD auf der Oberfläche des Einkristall-Silizium-Substrats SI, an der der piezoelektrische Dünnfilm PZ nicht ausgebildet ist, ausgebildet und daran angebracht.
Dann wird, wie in Fig. 22 dargestellt, der Silizium-Oxidfilm SD in dem Bereich, der nicht mit den Resist-Dünnfilmen RS bedeckt ist, ausgeätzt. Bei der Erfindung kann es sich bei dem Ätzverfahren um ein Nassätzverfahren unter Verwendung von Flusssäure oder einer gemischten Lösung aus Flusssäure und Ammoniak oder um ein Trockenätzverfahren handeln, bei dem radikalisiertes Freongas als Ätzmittel eingesetzt wird.
Dann wird, wie in Fig. 23 dargestellt, der Resist-Dünnfilm RS als das Maskierungsmaterial abgezogen, indem das Siliziumsubstrat, das mit dem piezoelektrischen Dünnfilm versehen ist, in ein organisches Lösungsmittel eingetaucht wird, das Phenol enthält, und 30 Minuten lang auf 90ºC erhitzt wird. Als Alternative dazu kann der Resist-Dünnfilm RS auch leicht mit einem Hochfrequenzplasmagenerator entfernt werden, bei dem Sauerstoff als reaktives Gas eingesetzt wird.
Dann wird, wie in Fig. 24 dargestellt, der zweite Resist-Dünnfilm RSD, der mittels Fotolithografie strukturiert wurde, an der oberen Elektrode UE ausgebildet und angebracht, so dass er zu einem Bereich wird, der den Bereich des Einkristall-Silizium-Substrats SI, in der Siliziumoxid-Film entfernt wurde, überlappt und schmaler ist als dieser.
Danach wird, wie in Fig. 25 dargestellt, die obere Elektrode UE mit dem Resist-Dünnfilm RSD als einer Maskierung ausgeätzt, um die strukturierte Elektrode UE auszubilden. Wenn die obere Elektrode UE aus einem Platin-Dünnfilm besteht, handelt es sich bei dem Ätzverfahren um ein sogenanntes Ionenfräsverfahren, bei dem der Platin-Dünnfilm mit Argon-Ionen hoher Energie von 500-800 eV bestrahlt wird.
Dann wird, wie in Fig. 26 dargestellt, nach dem Ätzen der oberen Elektrode UE der piezoelektrische Dünnfilm PZ geätzt, so dass der Resist-Dünnfilm RSD zurückbleibt. Bei dem Ätzverfahren handelt es sich um ein sogenanntes Ionenfräsverfahren, bei dem der piezoelektrische Dünnfilm mit Argon-Ionen hoher Energie von 500-800 eV bestrahlt wird.
Die Elektrode BE wird, wie in Fig. 27 dargestellt, so geätzt, dass der Resist-Dünnfilm RSD zurückbleibt. Sie wird nicht über die gesamte Filmdicke geätzt und wird auf die Dicke tz3 ausgeätzt, d. h. auf eine Dicke von 400 nm, wie dies in Fig. 27 dargestellt ist. Bei dem Ätzverfahren handelt es sich um ein sogenanntes Ionenfräsverfahren, bei dem der piezoelektrische Dünnfilm mit Argon-Ionen hoher Energie von 500-800 eV bestrahlt wird.
Wie bei der Ausführung werden die obere Elektrode UE, der piezoelektrische Dünnfilm PZ und die Elektrode BE nacheinander mit Argon-Ionen mit hoher Energie bestrahlt, um anisotropes Ätzen auszuführen, so dass die obere Elektrode UE und der piezoelektrische Dünnfilm PZ entsprechend dem Resist-Dünnfilm RSD des gleichen Maskierungsmaterials strukturiert werden, wodurch eine Struktur entsteht, die innerhalb einer Verschiebung von 1 um übereinstimmt. Die Verschiebung zwischen der Struktur des piezoelektrischen Dünnfilms PZ und dem ungeätzten Bereich der Elektrode BE liegt ebenfalls innerhalb von 1 um.
Durch dieses Ätzen werden nicht nur die geätzten Filme geätzt, sondern auch der Resist-Dünnfilm des Maskierungsmaterials. Das Ätzratenverhältnis des Resist-Dünnfilms zwischen Platin und einer Novolac-Harzverbindung durch Bestrahlung mit Argon-Ionen hoher Energie beträgt 2 : 1, und das Resist-Ätzratenverhältnis zwischen Bleizirkonat- Titanat und einer Novalac-Harzverbindung durch Bestrahlung mit Argon-Ionen hoher Energie beträgt 1 : 1. So wird der Resist-RSD-Film des Maskierungsmaterials 1,8-2,5 um dick.
Dann wird, wie in Fig. 28 dargestellt, der Resist-Dünnfilm RSD in einem organischen Phenolverbindungs-Lösungsmittel aufgelöst und entfernt oder wird mittels eines Hochfrequenzplasma-Ätzsystems unter Verwendung von Sauerstoffgas entfernt.
Anschließend wird, wie in Fig. 29 dargestellt, der Siliziumflächen-Freilegungsbereich des Einkristall-Silizium-Substrats SI, in dem der piezoelektrische Dünnfilm nicht ausgebildet ist, geätzt, um die Nut CV auszubilden. Zu diesem Ätzvorgang wird das Silizium-Substrat 80 Minuten bis 3 Stunden lang bei 80ºC in eine 5%ige-4%ige wässrige Kaliumhydroxidlösung eingetaucht, und Silizium wird geätzt, bis der Siliziumoxid-Film SD auf der Seite des Einkristall-Silizium-Substrats SI, an der der piezoelektrische Dünnfilm ausgebildet ist, freigelegt ist. Wenn das Silizium-Ätzen ausgeführt wird, kann die Siliziumsubstrat-Fläche auf der Seite des piezoelektrischen Dünnfilms mit einem Schutzfilm oder einer Trennwand zum Schutz gegen die Ätzlösung versehen sein, so dass der piezoelektrische Dünnfilm nicht mit der Ätzlösung in Kontakt kommt.
Wenn das Einkristall-Silizium-Substrat eine (110)-Ebenenorientierung hat und die Wandflächen, die die Nut CV bilden, so ausgeführt sind, dass eine (111)-Ebene vorliegt, wird die Ätzrate der (111)-Ebene des Einkristall-Siliziums gegenüber einer wässrigen Kaliumhydroxidlösung auf 1/100-1/200 der der (110)-Ebene reguliert, so dass die Wände der Nut CV nahezu senkrecht zu der Vorrichtungs-Ausbildungsfläche des Einkristall- Siliziumsubstrats ausgebildet werden.
Dann wird, wie in Fig. 30 dargestellt, die Düsenplatte NB, die 0,1-1 mm dick ist, an die Fläche des Siliziumoxid-Films SD angeklebt, um so die durch das Ätzen ausgebildete Nut CV abzudecken und die Tintenkammer IT zu bilden. Die Düsenplatte NB besteht aus einem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul und hoher Steifigkeit, so beispielsweise einem Edelstahl-, Kupfer-, Kunststoff- oder Siliziumsubstrat. Sie wird mit einem Klebstoff oder durch eine elektrostatische Kraft zwischen dem Siliziumoxid-Film SD und der Platte angeklebt. Die Düsenplatte NB ist mit der Düsenöffnung NH versehen, um Tinte in der Tintenkammer IT dadurch auszustoßen, dass die Membran-Elektrode BE durch die Ansteuerung des piezoelektrischen Dünnfilms PZ in Schwingung versetzt wird.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der oben unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschriebenen Ausführungen erläutert. Bei der Ausführung werden die gleichen Schritte, wie sie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis 29 beschrieben wurden, ausgeführt. Nach dem Schritt in Fig. 29 wird, wie in Fig. 31 dargestellt, der Siliziumoxid- Film, dessen Oberfläche frei liegt, wobei Silizium herausgeätzt ist, in einer wässrigen Flusssäurelösung oder einer gemischten Lösung aus Flusssäure und Ammoniumfluorid ausgeätzt, so dass die Oberfläche der Membran-Elektrode BE freigelegt wird.
Bei dem Verfahren zum Ätzen des Siliziumoxid-Films kann es sich um ein Trockenätzverfahren handeln, bei dem mit Plasma bestrahlt wird, das bei hohen Frequenzen erzeugt wird, oder um das Nassätzverfahren.
Dann wird, wie in Fig. 32 dargestellt, die Düsenplatte NB an der Oberfläche des Siliziumoxid-Films SD angeklebt, um die Nut CV abzudecken, die durch das Ätzen ausgebildet wurde.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der oben unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschriebenen Ausführung erläutert. Bei der Ausführung werden die gleichen Schritte wie die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis 26 beschriebenen ausgeführt. Nach dem Schritt in Fig. 26 wird, wie in Fig. 33 dargestellt, die Membran-Elektrode BE des ersten leitenden Films entsprechend dem Maskierungsmaterial RSD ausgeätzt. Dann wird, wie in Fig. 34 dargestellt, das Maskierungsmaterial RSD abgezogen. Danach wird, wie in Fig. 35 dargestellt, das Substrat SI ausgeätzt, wobei die strukturierten isolierenden Filme ESD als Maskierung dienen, so dass die Nut CV entsteht.
Dann wird, wie in Fig. 36 dargestellt, die Düsenplatte NB an den strukturierten isolierenden Filmen ESD angeklebt, um die Nut CV abzudecken und die Tintenkammer IT auszubilden, so dass das Substrat des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes hergestellt wird.
Bei der Ausführung wird der Film des Resist RSD des Maskierungsmaterials 2-3 um dick ausgeführt. Der Resist-Dünnfilm RSD wird, wie in Fig. 34 dargestellt, in einem organischen Phenolverbindungslösungsmittel aufgelöst und entfernt oder wird mit einem Hochfrequenzplasma-Ätzsystem unter Verwendung von Sauerstoffgas entfernt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der oben unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschriebenen Ausführung erläutert. Bei der Ausführung werden die gleichen Schritte wie die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis 26 beschriebenen ausgeführt. Nach dem Schritt in Fig. 26 wird, wie in Fig. 37 dargestellt, die Membran-Elektrode BE des ersten leitenden Films mit dem Resist-Dünnfilm RSD als Maskierung ausgeätzt.
Dann wird, wie in Fig. 38 dargestellt, der isolierende Film VP mit der Dicke td1 aus der Oberfläche mit der Dicke td3 entsprechend dem Maskierungsmaterial RSD ausgeätzt, so dass die Dicke td2 zurückbleibt. Dann wird, wie in Fig. 39 dargestellt, das Maskierungsmaterial RSD abgezogen.
Dann wird, wie in Fig. 40 dargestellt, das Substrat SI mit den geätzten isolierenden Filmen ESD als Maskierungsmaterial ausgeätzt, so dass eine Nut CV entsteht. Des Weiteren wird, wie in Fig. 41 dargestellt, die Düsenplatte NB, die mit der Düsenöffnung NH versehen ist, so angeklebt, dass sie mit den geätzten isolierenden Filmen ESD in Kontakt kommt, um die Tintenkammer IT auszubilden, so dass das Substrat des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes hergestellt ist.
Nach dem Schritt in Fig. 26 wird, wie in Fig. 37 dargestellt, die Membran-Elektrode BE mit dem Resist-Dünnfilm RSD als einer Maskierung ausgeätzt. Bei dem Ätzverfahren handelt es sich um ein sogenanntes Ionenfräsverfahren, bei dem die Membran-Elektrode BE mit Argon-Ionen hoher Energie von 500-800 eV bestrahlt wird. Des Weiteren kann die Membran-Elektrode BE auch geätzt werden, indem Trockenätzen ausgeführt wird, bei dem BE mit anisotropischen hochenergetischen Teilchen bestrahlt wird.
Dann wird, wie in Fig. 38 dargestellt, der isolierende Film VP mit der Dicke td1 von der Oberfläche, die die Dicke td3 von 500 nm hat, mit dem Resist-Dünnfilm RSD als einer Maskierung herausgeätzt, so dass die Dicke td2 zurückbleibt.
Bei dem Herstellungsverfahren liegt die Verschiebung zwischen der Struktur des piezoelektrischen Dünnfilms PZ und dem ungeätzten Bereich der Elektrode PE ebenfalls innerhalb von 1 um. Der Film aus dem Resist RSD des Maskierungsmaterials ist 2,5-3,5 um dick.
Dann wird, wie in Fig. 39 dargestellt, der Resist-Dünnfilm RSD in einem organischen Phenolverbindungs-Lösungsmittel aufgelöst und entfernt oder wird mit einem Hochfrequenzplasma-Ätzsystem unter Verwendung von Sauerstoffgas entfernt.
Anschließend wird, nachdem der Resist-Dünnfilm RSD entfernt ist, wie in Fig. 40 dargestellt, der Silizium-Flächen-Freilegungsbereich des Einkristall-Siliziumsubstrats SI, in dem der piezoelektrische Dünnfilm nicht ausgebildet ist, geätzt, um die Nut CV auszubilden. Wenn das Silizium-Ätzen ausgeführt wird, kann die Silizium-Substratfläche auf der Seite des piezoelektrischen Dünnfilms mit einem Schutzfilm oder einer Trennwand versehen sein, um sie vor der Ätzlösung zu schützen, so dass der piezoelektrische Dünnfilm nicht mit der Ätzlösung in Kontakt kommt.
Dann wird, wie in Fig. 41 dargestellt, die Düsenplatte NB an der Oberfläche des Siliziumoxid-Films SD angeklebt, so dass sie die Nut CV abdeckt, die durch Ätzen ausgebildet wurde, und die Tintenkammer IT entsteht.
Bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der Erfindung liegt, wie erläutert wurde, keine Strukturverschiebung zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm und der Elektrode vor, so dass ein elektrisches Feld effektiv an den piezoelektrischen Dünnfilm angelegt werden kann, um eine ausreichende Verformung zu gewährleisten. Daher verbessert sich die Strahlleistung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes und wird stabil. Des Weiteren können die obere Elektrode und der piezoelektrische Dünnfilm mit einer einzelnen Maske strukturiert werden, wodurch die Produktivität verbessert wird.
Weiterhin können, da durch die Struktur des Aufzeichnungskopfes eine erheblich größere Schwingungsfähigkeit der Membran eines aktiven Elementes zum Ausstoßen von Tinte im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen gewährleistet ist, die folgenden Effekte erzielt werden.
(1) Da die Membran einen starken Schwingungsbetrag aufweist, nimmt die Volumenverdrängung der Tintenkammern zu. Daher kann eine größere Menge an Tinte, als dies bisher möglich war, ausgestoßen werden, so dass eine Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung geschaffen werden kann, die eine bessere Druckqualität ermöglicht.
(2) Da die Membran einen großen Schwingungsbetrag aufweist, nimmt die Volumenverdrängung der Tintenkammern zu. Daher kann, wenn die Tintenstrahlstärke die gleiche ist wie die bisherige Stärke, eine Tintenkammer mit einem Volumen, das geringer ist als bei der herkömmlichen Tintenkammer, installiert werden, so dass der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf eine kleinere Größe erhält, als dies bisher möglich war. So kann eine kompaktere Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geschaffen werden.
(3) Da die Membran einen großen Schwingungsbetrag aufweist, kann, wenn der piezoelektrische Dünnfilm eine geringere Verformungsfähigkeit aufweist, als bisher möglich war, ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen werden. So kann der piezoelektrische Dünnfilm mehrere um dick sein, so dass die Notwendigkeit des Einsatzes eines massiven piezoelektrischen Dünnfilms wegfällt, d. h., Filme können mit einer Schleudereinrichtung ausgebildet werden, und piezoelektrische Elemente können einfach mit dem Sputter-Verfahren hergestellt werden. So können Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe in einem Dünnfilmverfahren hergestellt werden, wodurch große Stückzahlen möglich sind, so dass kostengünstige und qualitativ hochwertige Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe geschaffen werden können.
(4) Da das Ätzverfahren zum Bestrahlen mit Hochenergieteilchen zum Strukturieren eingesetzt wird, stimmen die Ätzstrukturen des piezoelektrischen Dünnfilms, der Elektrode zum Anlegen einer Spannung und die Zunahme der Elastizität mit außerordentlich hoher Genauigkeit überein, so dass sich die Kapazität nicht von einem Element zum anderen unterscheidet. So können Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe mit außerordentlich hoher Einheitlichkeit der Druckqualität geschaffen werden.

Claims

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der umfasst:

eine Düse (NH) zum Ausstoßen von Tinte;

eine Tintenkammer (IT), die mit der Düse (NH) in Verbindung steht;

eine Membran (VP) zum Ausüben von Druck auf Tinte in der Tintenkammer (IT);

einen piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) auf der Membran (VP); und

eine Elektrodeneinrichtung (UE) für den piezoelektrischen Dünnfilm (PZ),

dadurch gekennzeichnet, dass:

der piezoelektrische Dünnfilm (PZ) und die Elektrodeneinrichtung (UE) so geätzt werden, dass sie gleiche Struktur aufweisen.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei der Aufzeichnungskopf eine Vielzahl separater Strukturen umfasst, die auf einer gemeinsamen Elektrode (BE) ausgebildet sind, wobei jede der Strukturen eine separate Elektrode (UE) umfasst, die auf einem separaten piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) ausgebildet ist, und wobei eine Projektionsfläche der separaten Elektrode (UE) gegenüber einer Oberfläche der gemeinsamen Elektrode (BE) der Fläche des separaten piezoelektrischen Films (PZ) entspricht.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei der piezoelektrische Dünnfilm (PZ) ein Dünnfilm ist, der 0,3-5 um dick ist.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei der piezoelektrische Dünnfilm (PZ) über der Membran (VP) auf der Tintenkammer (IT) nicht bis zur Außenseite der Tintenkammer (IT) gebildet ist, und wobei ein Abschnitt der Membran (VP) in einem Bereich, der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) angebracht ist, dünner ist als ein Abschnitt der Membran (VP) in einem Bereich, der an dem piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) angebracht ist.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 4, wobei der Aufzeichnungskopf eine Vielzahl separater Strukturen umfasst, die auf einer gemeinsamen Elektrode (BE) ausgebildet sind, und jede der Strukturen eine separate Elektrode (UE) umfasst, die auf einem separaten piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) ausgebildet ist, und wobei die Membran (VP) die gemeinsame Elektrode (BE) und einen isolierenden Film umfasst, und wobei ein Abschnitt der gemeinsamen Elektrode (BE), der nicht an dem piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) angebracht ist, dünner ist als ein Abschnitt der gemeinsamen Elektrode (BE), der an dem piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) angebracht ist.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 4, wobei der Aufzeichnungskopf eine Vielzahl separater Strukturen umfasst, die auf einer gemeinsamen Elektrode (BE) ausgebildet sind, und jede der Strukturen eine separate Elektrode (UE) umfasst, die auf einem separaten piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) ausgebildet ist, und wobei die Membran (VP) aus der gemeinsamen Elektrode (BE) besteht.

7. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 4, wobei die Elektrodeneinrichtung eine untere Elektrode (BE) und eine obere Elektrode (UE) für separate piezoelektrische Dünnfilmteile (PZ) des piezoelektrischen Dünnfilms (PZ) umfasst, und wobei die Membran (VP) die untere Elektrode (UE) und einen isolierenden Film (VP) umfasst, der der Tintenkammer (IT) zugewandt ist, und wobei die untere Elektrode (BE) nur an Bereichen der piezoelektrischen Dünnfilmteile (PZ) ausgebildet und angebracht ist.

8. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 7, wobei ein Bereich des isolierenden Films (VP), an dem der piezoelektrische Dünnfilm (PZ) nicht ausgebildet ist, dünner ist als ein Bereich des isolierenden Films, an dem der piezoelektrische Dünnfilm (PZ) ausgebildet ist.

9. Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung, die einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.

10. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, das die folgenden Schritte umfasst:

(a) Ausbilden eines Tintenbehälters (IT) in einem Substrat (SI), wobei die Kammer zum Zuführen von Tinte zu einer Düse (NH) zum Ausstoßen von Tinte ausgebildet wird;

(b) Ausbilden einer Membran (VP) auf dem Substrat (SI), die Tinte in der Tintenkammer (IT) unter Druck setzt, eines piezoelektrischen Dünnfilms (PZ), der als eine Druckerzeugungsquelle für die Membran (VP) dient, und einer Elektrodeneinrichtung (UE) für den piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) nacheinander;

gekennzeichnet durch:

(c) gleichzeitiges Ätzen sowohl des piezoelektrischen Dünnfilms (PZ) als auch der Elektrodeneinrichtung (UE) auf die gleiche Struktur.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Schritt (b) der Aufzeichnungskopf geschaffen wird, der eine Vielzahl separater Strukturen umfasst, die auf einer gemeinsamen Elektrode (BE) ausgebildet sind, wobei jede der Strukturen eine separate Elektrode (UE) umfasst, die auf einem separaten piezoelektrischen Dünnfilm (PZ) ausgebildet ist, und bewirkt, dass eine Projektionsfläche der separaten Elektrode (UE) gegenüber einer Oberfläche der gemeinsamen Elektrode (BE) einer Fläche des separaten piezoelektrischen Dünnfilms (PZ) entspricht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem Schritt (c) die separate Elektrode (UE) und der piezoelektrische Dünnfilm (PZ) chargenweise trockengeätzt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei es sich bei dem Trockenätzen um ein Ionenfräsverfahren oder ein reaktives Ionenätzverfahren handelt.

14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt (b) das Ausbilden des piezoelektrischen Dünnfilms (PZ) in einer Dicke von 0,3-5 um mit einem Sol-Gel-Verfahren oder einem Sputter-Verfahren einschließt.

15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt (b) die Schritte des Auftragens eines isolierenden Films (2, VP) auf eine Oberfläche des Substrats (1, SI), des Ausbildens und Anbringens einer ersten Elektrode (3, BE), des Auftragens des piezoelektrischen Dünnfilms (4, PZ) auf die erste Elektrode (3, BE) und des Auftragens einer zweiten Elektrode (5, UE) auf den piezoelektrischen Dünnfilm (4, PZ) umfasst, und wobei der Schritt (c) die Schritte des Strukturierens eines Resists (6) auf der zweiten Elektrode (5, UE) mittels Fotolithografie, des Strukturierens der zweiten Elektrode (5, UE) und des piezoelektrischen Dünnfilms (4, PZ) mit dem Resist (6) als einer Maskierung mittels eines ersten Ätzverfahrens und des Verdünnens der ersten Elektrode (2, BE) mittels eines zweiten Ätzverfahrens umfasst.

16. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt (b) die Schritte des Auftragens eines isolierenden Films (2, VP) auf eine Oberfläche des Substrats (5, SI), des Auftragens einer ersten Elektrode (3, BE), des Auftragens des piezoelektrischen Dünnfilms (4, PZ) auf die erste Elektrode (3, BE) und des Auftragens einer zweiten Elektrode (5, UE) auf den piezoelektrischen Dünnfilm (4, PZ) umfasst, und wobei der Schritt (c) die Schritte des Strukturierens eines Resists (6) auf der zweiten Elektrode (5, UE) mittels Fotolithografie, des Strukturierens der zweiten Elektrode (5, UE) und des piezoelektrischen Dünnfilms (4, PZ) mit dem Resist (6) als einer Maskierung mittels eines ersten Ätzverfahrens sowie des Entfernens eines Membranbereiches (VP) der ersten Elektrode mittels eines zweiten Ätzverfahrens (VP) umfasst.

17. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt (b) die Schritte des Auftragens eines isolierenden Films (VP) auf eine Oberfläche des Substrats (5, SI), des Auftragens einer ersten Elektrode (3, BE), des Auftragens des piezoelektrischen Dünnfilms (4, PZ) auf die erste Elektrode (3, BE) und des Auftragens einer zweiten Elektrode (5, UE) auf den piezoelektrischen Dünnfilm (4, PZ) umfasst, und wobei der Schritt (c) die Schritte des Strukturierens eines Resists (6) auf der zweiten Elektrode (5, UE) mittels Fotolithografie, des Strukturierens der zweiten Elektrode (5, UE) und des piezoelektrischen Dünnfilms (4, PZ) mit dem Resist (6) als einer Maskierung mittels eines ersten Ätzverfahrens, und des Entfernens eines freigelegten Membranbereiches (VP) der ersten Elektrode mittels eines zweiten Ätzverfahrens sowie des anschließenden Ätzens eines isolierenden Films des Membranbereiches (VP), um den isolierenden Film dünner als den ursprünglichen isolierenden Film auszuführen, umfasst.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Ätzverfahren das Bestrahlen des Dünnfilms (PL) mit Hochenergieteilchen einschließt.