DE69822038T2

DE69822038T2 - Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes

Info

Publication number: DE69822038T2
Application number: DE69822038T
Authority: DE
Inventors: Tamaki Ohta-ku Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: EP0885725A2; EP0885725B1; ES2214661T3; JPH1110895A; US6245245B1; DE69822038D1; EP0885725A3; JP3416467B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes zum Ausstoßen kleiner Tröpfchen einer Drucktinte (auf die hiernach als Tinte Bezug genommen wird), das für ein Flüssigkeitsstrahldruckverfahren (auf das hiernach als Tintenstrahldruckverfahren Bezug genommen wird) verwendet wird.
Verwandter Stand der Technik
Die beim Drucken unter Verwendung des Tintenstahldruckverfahrens erzeugten Geräusche sind leise genug, um vernachlässigbar zu sein. Zudem ist es durch den Einsatz dieses Verfahrens möglich, mit hohen Geschwindigkeiten auf ein so genanntes gewöhnliches Papierblatt zu drucken, ohne dass dieses speziell behandelt ist. Im Ergebnis ist dieses Druckverfahren in den letzten Jahren schnell weitreichend verwendet worden.
Nun sind unter den Tintenstrahlköpfen, die dieses Verfahren verwenden, ein Tintenstrahlkopf des so genannten Typs mit seitlicher Ausstoßung bekannt, der Tinte in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat ausstößt, das Energie erzeugende Elemente aufweist, die auf ihm zur Erzeugung von Energie, die zum Ausstoßen der Tinte verwendet wird, ausgebildet sind. Als ein Strukturbeispiel für den Kopftyp mit seitlicher Ausstoßung wird im Allgemeinen die Tintenzuführöffnung durch das Substrat mit den auf dessen Oberfläche angeordneten Energie erzeugenden Elementen gebildet. Die Tintenzuführöffnung ist bereitgestellt, um Tinte zu den Tintenströmungspfaden zuzuführen, die jeweils die Energie erzeugenden Elemente in ihnen aufweisen. Als das Verfahren zur Erzeugung dieser Tintenzuführöffnung sind unter anderen mechanische Mittel wie etwa Bohren, Mittel zur Verwendung optischer Energie wie etwa ein Laser oder Mittel zur Verwendung eines chemischen Verfahrens wie etwa Ätzen bekannt.
Von diesen Mitteln und Verfahren ist als das chemische Ätzverfahren das anisotrope Ätzen gut bekannt. Anders gesagt kann eine Richtungsselektivität auftreten, während das Ätzen gemäß der Orientierungen der Kristallebenen fortschreitet, wenn ein alkalisches chemisches Ätzen auf einem Siliciumsubstrat (Wafer) durchgeführt wird, dessen Orientierungen von Kristallebenen die <100>-Ebene und die <110>-Ebene sind. Dann kann eine Anisotropie zwischen der Tiefenrichtung (Stichrichtung) und der Breitenrichtung (Ausdehnungsrichtung) des Ätzens auftreten. Zum Beispiel wird es unter Verwendung eines Siliciumsubstrates, das unter den Orientierungen der Kristallebenen die <100>-Ebene aufweist, möglich, die Breite der Tintenzuführöffnung nur durch die anfängliche Breite der Öffnung, an der das Ätzen beginnt, zu steuern, da die Tiefenrichtung geometrisch bestimmt wird. Wie in 2D oder 2E gezeigt, ist es spezieller möglich, eine Grundfläche zu erhalten, die mit einer Neigung von 54,7° in der Tiefenrichtung von der Oberfläche, an der mit dem Ätzen begonnen wurde, enger wurde. Diesbezüglich kann daher unter Berücksichtigung der Dicke des Substrates 1 und der Ätzbreite die Breite der Öffnung auf der Seite gegenüber der Oberfläche des Substrats, an der mit dem Ätzen begonnen wurde, das heißt die Breite der Tintenzuführöffnung, leicht gesteuert werden. Hier bezeichnet in den 2A bis 2E das Bezugszeichen 1 ein Substrat, 2 eine Ätzsuspensionsmembran beziehungsweise 3 das Bildungselement der Tintenströmungspfade. Zudem bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine aus einem ätzfesten Material gebildete Maskenschicht und 5 eine Tintenzuführöffnung.
Ein alkalisches chemisches Ätzen dieser Art wird grobgesprochen für eine vergleichsweise lange Zeit unter Verwendung seiner starken Lauge durchgeführt. Dann wird herkömmlich Siliciumoxid oder eine andere dielektrische Membran als die Maskenschicht 4 aus ätzfestem Material verwendet, um eine Hitzebehandlung durchzuführen.
Hier kann zur Maskenmustererzeugung auf diesem Maskenmaterial die Methode verwendet werden, die herkömmlich zum Mustern von Siliciumoxid oder einer anderen dielektrischen Membran verwendet wird. Zum Beispiel ist ein Nassätzen bekannt, das eine gemischte Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid verwendet, ein Trockenätzen, das ein Reaktionsgas verwendet, oder dergleichen.
Zudem sollte zum Ausführen des anisotropen Ätzens darauf geachtet werden, dass die Ätzlösung nicht mit der Ebene (Oberfläche) auf der Seite gegenüber der Ebene in Kontakt tritt, an der mit dem Ätzen begonnen wird. Andernfalls kann dies ein Problem hervorrufen. Hier sollten einige Einrichtungen bereitgestellt sein, wie etwa eine Vorrichtung, die zum Schutz einen O-Ring oder einen ätzfesten Kautschuk-Fotolack verwendet.
Nun ist beim anisotropen Ätzen der Ätzvorgang nicht nur in die Tiefenrichtung (Stichrichtung), sondern zudem in die Breitenrichtung (Ausdehnungsrichtung) gerichtet (worauf hiernach als seitliches Ätzen Bezug genommen wird). Im Ergebnis kann Siliciumoxid, das als die aus einem ätzfesten Material gebildete Maskenschicht dient, in einigen Fällen schwebend in der Form von Überhängen zurückbleiben (wie bei 8 in 2C oder in 2F). Wenn eine Tintenzuführöffnung 5 auf solch eine Weise gebildet ist, können die Überhänge 8, die durch das seitliche Ätzen erzeugt wurden, bei den Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfes wie etwa beim Zusammensetzen oder der Herstellung, die dem Nach-Verfahren der Bildung der Tintenzuführöffnung 5 folgen, abbrechen. Es besteht die Sorge, dass diese abgebrochenen Überhangstücke die Erzeugung von Staubteilchen verursachen, siehe zum Beispiel EP-A-0 775 581.
Daher sollten Einrichtungen bereitgestellt sein, um die Siliciumoxidmembran 8 zu entfernen, die nach der Ausbildung der Tintenzuführöffnung in der Form von Überhängen verbleibt. Hier ist es zu ihrem Entfernen möglich, die gleiche Methode wie diejenige zu verwenden, die, wie früher beschrieben, zum Mustern eingesetzt wird, zusammen mit dem Entfernen einer anderen Siliciummembran. In diesem Fall gibt es allerdings die Möglichkeit, dass die gemischte Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid, die für diese Methode verwendet wird, hinsichtlich der Ebene (Oberfläche des Substrats) auf der Seite gegenüber der Ebene, an der mit dem anisotropen Ätzen begonnen wird, ein Problem darstellt. Dann sollte zum Schutz eine Vorrichtung oder eine andere Einrichtung verwendet werden, damit verhindert wird, dass die gemischte Lösung oder ein Reaktionsgas mit der Oberfläche des Substrates in Kontakt tritt. Hier kann es für diese Einrichtung möglich sein, ebenfalls die Schutzeinrichtung zu verwenden, die zum anisotropen Ätzen verwendet wird, das zur Ausbildung der Tintenzuführöffnung anwendbar ist. Allerdings gibt es zur Verwendung dieser Einrichtung einen Bedarf zur Bereitstellung eines Schutzes, um den Kantenabschnitt eines Wafers abzudecken und zudem um selbst den Umfang der Ebene, auf deren Seite mit dem Ätzen begonnen wird, zu bedecken, um zu verhindern, dass sich die Ätzlösung zu der gegenüberliegenden Seite des Substrates ausbreitet. Im Ergebnis neigt die Siliciumoxidmembran in den Abschnitten, die durch das Schutzelement 6 auf der Ebene, an der mit dem anisotropen Ätzen begonnen wird, bedeckt sind, selbst bei dem früher beschriebenen Entfernungsverfahren, das die gemischte Lösung oder ein Reaktionsgas verwendet, zu bleiben wie sie sind. Ein jeder solcher verbleibender Abschnitte kann in dem Verfahren, das an das Ätzen folgt, letzten Endes Stufen erzeugen.
Nun wird hinsichtlich der Erzeugung solcher Stufen nachstehend eine detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die 2A bis 2G gegeben.
Wenn ein Tintenstrahlkopf mittels des anisotropen Ätzens hergestellt wird, wird wie früher beschrieben ein Problem angetroffen, wenn es der Ätzlösung ermöglicht wird, mit der Oberfläche des Substrates auf der Seite gegenüber der Ebene, an der mit dem Ätzen begonnen wird, in Kontakt zu stehen, da auf der Oberfläche die Energie erzeugenden Elemente zur Verwendung zum Ausstoßen von Tinte, ein Öffnungsplattenelement und andere ausgebildet sind. Hier wird daher auf der Rückseite des Substrates 1, wo das Ätzen abgeschlossen wird, eine Membran 2, die wenigstens Siliciumnitrid enthält, als dünner Film ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das anisotrope Ätzen an dieser Membran 2 aussetzt. Nachdem mittels Ätzens (siehe 2D) die Tintenzuführöffnung 5 ausgebildet wurde, wird dann diese Membran 2 mittels Plasma-Trockenätzens unter Verwendung von Reaktionsgas wie etwa CF₄-Gas von der Rückseite des Substrates entfernt, wie es in 2E gezeigt ist.
Allerdings wird bei dem Verfahren des Entfernens der Membran 2 der größte Anteil auf der Siliciumoberfläche 1A, wo keine Siliciumoxidmembran auf der Rückseite des Substrates verbleibt, durch das vorstehend genannte CF₄-Gas geätzt, wie es in 2G ist. Somit wird eine Stufe 7 zwischen dieser geätzten Oberfläche 1A und der Oberfläche erzeugt, die wie früher beschrieben aufgrund des verbleibenden Siliciumoxides 4 nicht geätzt wird.
Wenn nun diesbezüglich das Substrat in den folgenden Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes geschnitten und getrennt wird, tritt für ein solches Schneiden verwendetes Wasser in jede der Stufen ein, was die Erzeugung von Staubteilchen in den Strömungsfaden eines jeden so hergestellten Kopfes verursacht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Probleme ausgestaltet. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines hochverlässlichen Tintenstrahlkopfes, bei dem eine Maskenschicht aus ätzfestem Material unvollständig entfernt wird, wenn eine Tintenzuführöffnung erzeugt wird, und zudem einen Tintenstrahlkopf und ebenso ein Tintenstrahldruckgerät bereitzustellen.
Um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu lösen, umfasst ein Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Schritte des Herstellens eines Substrats zur Verwendung für einen Tintenstrahlkopf, des Bildens einer Maskenschicht aus einem ätzfesten Material zur Bildung einer Tintenzuführöffnung auf wenigstens einer Oberfläche des Substrates, des Bildens eines Lochs, das als die Tintenzuführöffnung dient, indem ein anisotropes Ätzen auf dem Substrat durch die Maskenschicht aus ätzfestem Material durchgeführt wird, und des Entfernens der überhangartigen Abschnitte durch Nassätzen, die durch das an das anisotrope Ätzen auf der Maskenschicht aus ätzfestem Material anschließende seitliche Ätzen gebildet werden, an dem Umfang des Lochs und einer Oberfläche der Maskenschicht aus ätzfestem Material auf dem Substrat.
Mit der so angeordneten Struktur ist es möglich, die Maskenschicht aus ätzfestem Material zu entfernen, die zur Erzeugung eines Loches unter Verwendung des anisotropen Ätzens auf dem Substrat verwendet wird, das zum Beispiel als die Tintenzuführöffnung oder dergleichen dienen kann, wobei aber ermöglicht wird, dass solch eine Schicht in einer speziellen Dicke zurückbleibt. Wenn im Ergebnis die Schicht zum Stoppen des anisotropen Ätzens durch ein Ätzen im Anschluss an das Verfahren zum Entfernen der vorstehend genannten Maskenschicht entfernt wird, macht es das Vorliegen der verbleibenden Maskenschicht möglich, zu verhindern, dass durch dieses spezielle Ätzen auf der Rückseite des Substrates irgendeine Abtragung verursacht wird. Daher wird es möglich, zu verhindern, dass das Innere des Kopfes durch Staubteilchen verschmutzt wird, die durch die abgebrochenen überhangartigen Abschnitte oder durch die Stufen erzeugt werden können, die aufgrund von Abtragung in den Verfahren zur Herstellung des Kopfes, die sich an das Ätzen anschließen, auf der Rückseite des Substrates gebildet werden.
Zudem gibt es einen weiteren Effekt. Wenn eine Tintenflüssigkeit mit einer schwachen alkalischen Eigenschaft verwendet wird, dient die verbleibende Siliciumoxidmembran dazu, ein Herauslösen von Silicium in die schwache alkalische Tinte zu unterdrücken, so dass die Erzeugung eines Senkschadens aufgrund des herausgelösten Siliciums verhindert wird.
Wenn des Weiteren ein Tintenstrahlkopf zusammengesetzt wird, nachdem das Siliciumsubstrat geschnitten und getrennt wurde, können die Siliciumoxidoberfläche und ein Tintenzuführelement stabiler verbunden werden.
Infolgedessen ist es möglich, einen hochverlässlichen und haltbaren Tintenstrahlkopf zu erhalten, der Drucke von hoher Qualität bereitstellen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F und 1G sind Ansichten, die schematisch die Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Die 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F und 2G sind Ansichten, die schematisch ein herkömmliches Beispiel des Herstellungsverfahrens eines Tintenstrahlkopfes veranschaulichen.
Die 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Tintenstrahldruckgerät zeigt, das den Tintenstrahlkopf verwendet, der gemäß der Ausführungsform hergestellt wurde, die in den 1A bis 1G dargestellt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
Die 1A bis 1E sind Ansichten, die schematisch die Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlkopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die 1F und 1G sind Ansichten, die schematisch Teile solcher Verfahren im Detail veranschaulichen.
Zuerst wird auf der Oberfläche eines Substrates 1 eine Membran 2, die wenigstens Siliciumnitrid enthält, als die Schicht zum Stoppen des anisotropen Ätzens gebildet. Des Weiteren wird auf dieser Membran 2 ein Element 3 zur Bildung von hitzeerzeugenden Elementen (nicht gezeigt), die thermische Energie erzeugen, die zum Ausstoßen von Tinte verwendet wird, und von Tintenströmungspfaden ebenso wie von Öffnungen (Ausstoßöffnungen) bereitgestellt (siehe 1A).
Anschließend wird, wie in 1B gezeigt, eine Siliciumoxidmembran 4 auf der Rückseite des Substrats als die ätzfeste Maske zur Verwendung beim anisotropen Ätzen gebildet. Danach wird die Siliciumoxidmembran 4 geätzt, um die Tintenzuführöffnung 5 zu mustern. Als Mittel für dieses Ätzen wird im Allgemeinen ein bekanntes Verfahren eingesetzt, das eine gemischte Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid verwendet, oder ein Trockenätzverfahren, das ein Reaktionsgas verwendet. Wenn die vorstehend genannte gemischte Lösung als Ätzmittel verwendet wird, ist es in diesem Fall notwendig, die Kanten des Wafers und den Umfang der Ebene, auf deren Seite mit dem anisotropen Ätzen begonnen wird, mit dem Schutzfilm zu schützen, der aus einem ätzfesten Kautschuk-Fotolack gebildet ist (nicht gezeigt), um zu verhindern, dass die gemischte Lösung mit der Oberfläche des Substrates in Kontakt steht, und des Weiteren um zu verhindern, dass sie zu der Rückseite von diesem durchdringt.
Dann wird, wie in 1C gezeigt, zur Bildung der Tintenzuführöffnung 5 das anisotrope Ätzen durchgeführt. Bei dem Verfahren des anisotropen Ätzens wird eine alkalische Ätzlösung, KOH, NaOH, TMAH oder eine andere Lösung verwendet, und indem ihre Konzentration und die Behandlungstemperatur zweckmäßig eingestellt werden, wird es möglich, die in Beziehung stehende Ätzgeschwindigkeit und Glattheit der Ätzoberfläche entsprechend festzulegen.
Für diese eine Ausführungsform wird ein Ätzen bei einer Behandlungstemperatur von 80°C mit TMAH von 22 Gew.-% hinsichtlich des Siliciumsubstrates mit der Kristallorientierung der <100>-Ebene durchgeführt. In diesem Fall wird das Ätzen bei einer Ätzgeschwindigkeit von 30 bis 40 μm pro Stunde durchgeführt. In diesem Fall gibt es ebenfalls einen Bedarf zur Bereitstellung eines Schutzes, so dass keine Ätzlösung mit der Rückseite des Substrates in Kontakt steht. Hier kann der vorstehend genannte Schutzfilm (Kautschuk-Fotolack), der zum Zeitpunkt des Ätzens der Siliciumoxidmembran verwendet wird, ebenfalls für diese Verwendung verwendet werden.
Wenn dieses Ätzen durchgeführt wird, ist die Richtung des Ätzvorganges nicht nur die Tiefenrichtung (Stichrichtung), sondern zudem die Breitenrichtung (Ausdehnungsrichtumg). Daher tritt ein seitliches Ätzen auf, das dazu führen kann, dass die Siliciumoxidmembran 4, die als die Maskenschicht aus ätzfestem Material dient, schwebend in der Form von Überhängen zurückbleibt, wie es in 1F gezeigt ist.
Für die vorstehend beschriebene Ausführungsform beträgt das Ausmaß an seitlichem Ätzen ungefähr 50 bis 60 μm pro Seite. In diesem Fall verbleibt das Siliciumoxid 4, das als die Maskenschicht aus ätzfestem Material dient, in einer Länge von 50 bis 60 μm in der Form von Überhängen.
Um zu verhindern, dass Staubteilchen erzeugt werden, wird die Siliciumoxidmembran 4 dann zusammen mit dem Entfernen der überhangartigen Rückstände entfernt. Als das Verfahren zum Entfernen wird Nassätzen mit der gemischten Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid durchgeführt. Wenn die überhangartigen Rückstände mittels des Nassätzens entfernt werden, ist es hier möglich, dass die Ätzlösung entgegen des üblichen Ätzens sowohl die Oberfläche als auch die Rückseite der überhangartigen Rückstände angreifen kann. Im Ergebnis wird das Entfernen in ungefähr der Hälfte der Zeit vervollständigt, die zum Durchführen des üblichen Ätzens benötigt wird.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Entfernen von 7.000 Å Siliciumoxidmembran 4 bei Raumtemperatur unter Verwendung einer gemischten Lösung aus Fluorwasserstoffsäure/Ammoniumfluorid = 1/10 durchgeführt. Üblicherweise kann unter dieser Bedingung die Siliciummembran 4 in 12 Minuten vollständig entfernt werden. Die überhangartigen Abschnitte können in sechs Minuten entfernt werden, was etwa die Hälfte der Zeit ist, die zum Entfernen der Siliciummembran 4 benötigt wird (1D und 1G). Anders gesagt wird für die vorliegende Ausführungsform die Entfernungsbearbeitung nur für einen Zeitraum von sechs Minuten durchgeführt, was gut genug ist, die Überhangabschnitte 8 der Siliciumoxidmembran 4 zu entfernen, die als die ätzfeste Maske dient. Daher kann die Siliciumoxidmembran 4 anders als der überhangartige Abschnitt 8 in einer Dicke von 3.500 Å verbleiben.
Danach wird die aus Siliciumnitrid gebildete Membran 2, die als die Schicht zum Stoppen des anisotropen Ätzens dient, unter Verwendung von Plasma-Trockenätzen entfernt (1E). Die Bedingung ist: Ausgabe 0,8 kW, Druck 0,2 Torr, Gasströmungsrate, CF₄: 300 sccm, O₂: 150 sccm und N₂: 50 sccm, Ätzzeit 40 Minuten. Die Rückseite des Substrates 1 wird überhaupt nicht geätzt, da die Siliciumoxidmembran 4 vorliegt. Im Ergebnis dringt kein Schneidewasser in die Tintenströmungspfade ein, wenn der Wafer geschnitten und getrennt wird, nachdem der Oberflächenschutz abgelöst wurde, der aus dem Kautschuk-Fotolack gebildet ist.
Andererseits wird gemäß dem Beispiel des herkömmlichen Herstellungsverfahrens, das in den 2A bis 2G gezeigt ist, das Entfernen der Siliciumoxidmembran 4 auf der Rückseite des Substrates 1 über einen Zeitraum von 12 Minuten (2D) unter der gleichen Bedingung wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchgeführt. Des Weiteren wird das Entfernen der Membran 2 unter der gleichen Bedingung durchgeführt (2E), und das Siliciumsubstrat 1 wird unter Erzeugung einer Stufe von ungefähr 6 μm zwischen dem Abschnitt, der auf dem Umfang des Wafers durch den Kautschuk-Fotolack 6 geschützt ist, und dem von solch einem geschützten Abschnitt verschiedenen Abschnitt geätzt (2G). Wenn dann der Wafer geschnitten und getrennt wird, dringt Schneidewasser in die Lücke zwischen dem Schneideband und dem Substrat ein, so dass Staubteilchen in den Tintenströmungspfaden oder dergleichen des so hergestellten Kopfes ermittelt werden.
Zudem wird mit dem gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellten Tintenstrahlkopf unter Verwendung einer Tintenflüssigkeit gedruckt, die aus reinem Wasser/Diethylenglykol/Isopropylalkohol/Harnstoff/schwarzen Farbstoff Food Black 2 = 74,5/15/5/3/2,5 besteht. Im Ergebnis werden Drucke in hoher Qualität erhalten.
In dieser Hinsicht enthält die vorstehend genannte Tinte zusätzlich Harnstoff als ein Mittel, um Feuchtigkeit zu dem Zweck zu halten, dass ein Verfestigen von Tinte in den Tintenausstoßöffnungen verhindert wird. Dieser Harnstoff wird im Laufe der Zeit gelöst, und dann zeigt die Tinte eine schwache alkalische Eigenschaft. Da allerdings die Wandoberfläche der Tintenzuführöffnung des Tintenstrahlkopfes, der in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten wurde, immer noch die Ebene aufweist, die aufgrund ihrer Anisotropie schwierig zu ätzen ist. Zudem verbleibt auf der Rückseite des Substrates immer noch die Siliciumoxidmembran. Es gibt nahezu kein bemerkenswertes Herauslösen von Silicium in die schwache alkalische Tinte. Es wird möglich, einen Senkschaden aufgrund von herausgelöstem Silicium zu verhindern. Darüber hinaus gibt es nahezu keine bemerkbare Erzeugung von Staubteilchen.
In dieser Hinsicht sind die Verfahren zur Erzeugung von Öffnungen auf dem Element 3 unter Verwendung eines Lasers oder dergleichen im Anschluss an die Vervollständigung der Verfahren, die in den 1A bis 1G dargestellt werden, oder anderer Verfahren, die vor der Vervollständigung eines Tintenstrahlkopfes benötigt werden, all jene, die herkömmlich bekannt waren. Daher werden jegliche darauf bezogene Figuren und Beschreibungen weggelassen.
Nun ist 3 eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel des Tintenstrahldruckgeräts zeigt, das den Tintenstrahlkopf verwendet, der durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt wurde.
Hinsichtlich des Tintenstrahldruckgerätes 100 greift ein Wagen 101 gleitfähig in zwei Führungschäfte 104 und 105, die sich parallel zueinander erstrecken. Auf diese Weise kann sich der Wagen 101 mittels eines Antriebsmotors und eines Mechanismus zur Übertragung von Antriebsenergie wie etwa einem Band und anderen, die die Antriebsenergie übertragen (von denen keines gezeigt ist), entlang der Führungsschäfte 104 und 105 bewegen. Auf den Wagen 101 ist eine Tintenstrahleinheit 103 aufgesetzt, die mit auf die vorstehend beschriebene Weise erhältlichen Tintenstrahlköpfen zusammen mit Tintenbehältern bereitgestellt ist, die Tinten enthalten, die für solch einen Kopf zu verwenden sind. Diese Tintenstrahleinheit 103 umfasst die Köpfe, die Tinte ausstoßen, und die Behälter, die Tinte enthalten, die zu jedem der Köpfe zuzuführen ist, das heißt vier Köpfe, die jeweils schwarze (Bk), cyanfarbene (C), magentafarbene (M) und gelbe (Y) Tinte ausstoßen, während die Behälter für jeden der Köpfe entsprechend angeordnet sind. Die so aufgebaute Tintenstrahleinheit 103 ist auf den Wagen 101 aufgesetzt. Hier ist jeder der Köpfe und Behälter gegenseitig abnehmbar aufgesetzt. Sie ist zudem so angeordnet, dass, wenn Tinte in irgendeinem der Behälter verbraucht wurde, nur der Tank ersetzt werden kann, der pro Farbtinte benötigt wird. Es ist selbstverständlich möglich, wie notwendig Köpfe alleine zu ersetzen. Hier ist allerdings der Aufbau, der es ermöglicht, dass die Köpfe und Behälter abnehmbar aufgesetzt sind, nicht notwendigerweise auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt. Es ist selbstverständlich möglich, sie zusammen als einen Körper auszubilden.
Beim Drucken wird das Papierblatt 106, das als ein Druckmedium dient, in die Einführöffnung 101 eingeführt, die an dem vorderen Ende des Gerätes angeordnet ist, aber seine Förderrichtung wird letztendlich umgekehrt. Das Papierblatt wird mittels einer Zuführwalze 109 unterhalb des Bewegungsbereiches des Wagens 101 gefördert. Auf diese Weise wird mit dem auf den Wagen 101 aufgesetzten Kopf zusammen mit der Bewegung des Wagens auf den Druckbereich des durch eine Platte 108 gestützten Papierblattes gedruckt.
Wie vorstehend beschrieben wird ein Drucken in einer Breite, die der Breite der Anordnung von Ausstoßöffnungen des Kopfes entspricht, zusammen mit der Bewegung des Wagens 101 und das Fördern des Papierblattes abwechselnd wiederholt. Der Vorgang dieser Art wird wiederholt, um den gesamten Bereich des Papierblattes 106 zu bedrucken. Dann wird das Papierblatt 106 an der Vorderseite des Gerätes ausgestoßen.
An dem linken Ende des Bewegungsbereichs des Wagens 111 ist eine Rückgewinnungssystemeinheit 110 auf solch eine Weise angeordnet, dass sie jedem der Köpfe auf dem Wagen und dessen unterem Teil entgegenstehen kann. Mit dieser Einheit wird es unter anderem möglich, die Ausstoßöffnungen eines jeden Kopfes zu verschließen und ein Absaugen von Tinte von jeder der Ausstoßöffnungen der jeweiligen Köpfe durchzuführen, wenn die Aufzeichnung ruht. Zudem ist eine spezielle Position an dem linken Ende des Bewegungsbereichs des Wagens als die Grundposition der Köpfe festgelegt.
Indessen ist am rechten Ende des Geräts eine Operationseinheit 107 mit Schaltern und Anzeigeelementen angeordnet. Die für die Operationseinheit angeordneten Schalter werden verwendet, um die Quelle einer elektrischen Versorgung auf dem Gerät ein- oder auszuschalten und ebenso verschiedene Druckmodi einzustellen. Die Anzeigeelemente dienen dazu, verschiedene Zustände des Gerätes anzuzeigen.
Nun ist es, wie vorstehend beschrieben wurde, gemäß der vorliegenden Erfindung so angeordnet, dass die Maskenschicht aus ätzfestem Material, die zum Bilden der Tintenzuführöffnung oder dergleichen verwendet wird, zum Beispiel auf dem Substrat mittels des anisotropen Ätzens entfernt wird, aber ermöglicht wird, dass die Maskenschicht in einer speziellen Dicke verbleibt. Wenn daher ein Ätzen durchgeführt wird, um die Schicht zum Stoppen des Ätzens im Anschluss an das Verfahren zum Entfernen der vorstehend genannten Maskenschicht zu entfernen, gibt es aufgrund des Zurückbleibenden der Maskenschicht keine Möglichkeit, dass eine Abtragung auf der Rückseite des Substrates durch das spezielle Ätzen stattfindet. Im Ergebnis wird es möglich, zu verhindern, dass das Innere des Kopfs durch Staubteilchen verschmutzt wird, die durch abgebrochene überhangartige Abschnitte oder durch Stufen erzeugt werden können, die auf der Rückseite des Substrates aufgrund von Abtragung bei den Verfahren zur Herstellung des Kopfs im Anschluss an das Ätzen gebildet werden.
Zudem ist es als ein weiterer Effekt möglich, zu verhindern, dass aufgrund des Siliciums, das in einer Tinte gelöst werden kann, wenn eine Tintenflüssigkeit eine schwache alkalische Eigenschaft hat, ein Senkschaden erzeugt wird, da die verbleibende Siliciumoxidmembran dazu dient, das Herauslösen von Silicium in solch eine schwach alkalische Tinte zu unterdrücken.
Wenn des Weiteren ein Tintenstrahlkopf zusammengesetzt wird, nachdem das Siliciumsubstrat geschnitten und getrennt wurde, können die Siliciumoxidoberfläche und ein Tintenzuführelement stabiler verbunden werden.
Infolgedessen ist es möglich, einen hochverlässlichen und haltbaren Tintenstrahlkopf zu erhalten, der Drucke in hoher Qualität bereitstellen kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs mit den Schritten: Herstellen eines Substrats zur Verwendung für einen Tintenstrahlkopf, Bilden einer Maskenschicht aus einem ätzfesten Material zur Bildung einer Tintenzuführöffnung auf wenigstens einer Oberfläche des Substrats, Bilden eines Lochs, das als die Tintenzuführöffnung dient, indem ein anisotropes Ätzen auf dem Substrat durch die Maskenschicht aus ätzfestem Material durchgeführt wird, und Entfernen eines überhangartigen Abschnitts, der durch ein an das anisotrope Ätzen auf der Maskenschicht aus ätzfestem Material anschließendes seitliches Ätzen gebildet wird, an dem Umfang des Lochs und einer Oberfläche der Maskenschicht aus ätzfestem Material auf dem Substrat durch Nassätzen.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei auf der Seite des Substrats gegenüber der Bildungsoberfläche der Maskenschicht aus ätzfestem Material eine Ätz-Stopp-Schicht bereitgestellt ist, wobei das Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs des Weiteren gleichzeitig den Schritt des Entfernens der Ätz-Stopp-Schicht umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei, nachdem die Oberfläche der Maskenschicht aus ätzfestem Material durch das Nassätzen entfernt wurde, die Schichtdicke der Schicht 30% oder mehr der Schichtdicke der Schicht beträgt, bevor das Nassätzen ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei Hitze erzeugende Elemente auf dem Substrat gebildet werden, um thermische Energie zu erzeugen, die zum Ausstoßen von Tinte verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei der Tintenstrahlkopf so aufgebaut ist, dass Tinte in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat ausgestoßen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus Silicium gebildet ist und die Orientierungen von Kristallebenen des Siliciums die <100>-Ebene oder die <110>-Ebene sind.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei das Nassätzverfahren eine gemischte Lösung aus Fluorwasserstoffsäure und Ammoniumfluorid verwendet.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 1, wobei die Maskenschicht aus ätzfestem Material durch Siliciumoxid gebildet wird.