(57)【要約】インク放出ノズル２２から成るアレイ１４を有し且つＭＥＭＳ技術によって形成されたインクジェットプリンタ用印字ヘッド。精巧なノズル構造を保護するため、ノズルガード８０は、アレイ１４の外面を覆う。アパーチャー８４から成る対応するアレイがガード８０に形成されている。ノズル２２を支持するシリコン基板１６にガード８０を取り付けるため、ノズルガードの補完体８６と係合するように構成された位置合わせ体１４８。ノズル２２とガード８６の各アパーチャー８４とを正確に位置合わせするために、位置合わせ体１４８は、ノズル２２を形成するために使用される同じエッチング・堆積技術を使用して形成されてもよい。組立中に脆弱なノズル構造２２が支柱８６と不慮の接触を起こすことを防止するため、ノズル２２は、犠牲材料１５２によって補強される。この犠牲材料は、その後、酸素プラズマエッチング１５４によって除去される。
2004520203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字媒体に対してインクを放出するためのノズル・アレイを支持する基板と、
前記ノズルが接触して損傷することを防止する開口付きのノズルガードと、
を有するインクジェットプリンタ用の印字ヘッドの製造方法であって、
前記ノズルが犠牲材料によって補強されるように材料エッチング・堆積技術を使用して基板上に前記ノズルを形成するステップと、
前記開口付きのノズルガードを前記ノズルの外面上に配置して、前記開口が前記ノズルと密に位置合わせされるようにするステップと、
その後、前記ノズルを補強する前記犠牲材料をエッチングによって除去するステップと、
を備えている製造方法。
【請求項２】
前記基板上に位置合わせ体が形成され、前記位置合わせ体は、前記開口付きのノズルガード上の補完体と係合するように構成され、
前記位置合わせ体と前記補完体との間の係合は、前記開口と前記ノズルとの密な位置合わせ状態を保持し、これにより、前記ノズルガードは、前記ノズルから前記印字媒体上へと放出されるインクの通常の軌道を妨害しない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ノズルガードの１または複数の前記開口を通じてエッチングプラズマが注入されることにより、前記ノズルを保護する前記犠牲材料が解放され、解放された前記犠牲材料および前記エッチングプラズマは、前記ノズルガードの前記開口を通じて流出する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エッチングプラズマが酸素プラズマであり、前記犠牲材料がポリイミドである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記位置合わせ体と前記補完体との間に無機シールが設けられる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基板がシリコンウエハである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ノズルガードは、開口を有するシールドを有し、このシールドは、一体形成され且つシールドから延びて前記位置合わせ体と係合する支柱により、前記シリコン基板から離間している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記位置合わせ体は、前記支柱と係合するように位置され且つ前記開口と前記ノズル・アレイとの位置合わせ状態を維持するシリコン基板上の隆起部である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ノズルガードは、通路を通じて流体を方向付けることにより前記ノズル・アレイ上に異物が形成されることを防止する流入口を更に有している、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記流入口が前記支柱にある、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印字媒体製品に関し、特にインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、良く知られており、印字媒体製品を形成するために広く使用されている。インクは、マイクロプロセッサ制御される印字ヘッド上のノズル・アレイに供給される。印字ヘッドが印字媒体上を通過する時に、ノズル・アレイからインクが放出され、印字媒体上に画像が形成される。
【０００３】
プリンタ性能は、動作コスト、印字品質、動作速度、使用の容易性等の因子によって決まる。ノズルから放出される個々のインク滴の質量、滴下間隔、速度は、これらの性能パラメータに影響を与える。
【０００４】
近年、ノズル・アレイは、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を使用して形成されてきており、サブミクロン厚の機械的構造を有している。これにより、ピコリットル（×１０−１２リットル）サイズ範囲のインク滴を急速に放出できる印字ヘッドの製造が可能となる。
【０００５】
これらの印字ヘッドの微細構造は、高速度および良好な印字品質を比較的低コストで供給するが、これらのサイズにより、ノズルは、極端に脆弱になり、指、塵、印字媒体素材とのちょっとした接触で壊れ易い。これでは、特定のレベルの頑丈さが必要とされる多くの用途で印字ヘッドを使用できなくなる。また、破損したノズルは、これに供給されるインクを放出することができない虞がある。インクがノズルの外部で蓄積して玉になると、周囲のノズルからのインクの放出が影響を受け、および／または、破損したノズルが印字される基体にインクを漏らす。これらの両方の状況は、印字品質に弊害をもたらす。
【０００６】
これに対処すべく、ノズルを有害な接触から保護するため、開口付きのガードがノズル上に取り付けられてもよい。ノズルから放出されるインクは、開口を通じて、ペーパーまたは他の印刷基質へと達する。しかしながら、ノズルを効果的に保護するため、開口は、インク滴の通過を許容しつつ、異物の進入を最大限に規制できるようにできる限り小さいことが必要である。各ノズルは、それ自体のガードの各開口を通じてインクを放出することが好ましい。しかしながら、微細な大きさのＭＥＭＳデバイスでは、ガードとノズルとの間のわずかな位置ずれによって、インク滴の経路が塞がれてしまう。ガード上の補完体と係合する位置合わせ体をシリコンウエハ基板上に設けることにより、ノズルと各開口とを０．１μｍ内で位置合わせすることができる。しかしながら、基板にガードを取り付ける間、位置合わせ体と係合する補完体が移動すると、精巧なノズル構造が損傷する虞がある。
【発明の開示内容】
【０００７】
したがって、本発明は、
印字媒体に対してインクを放出するためのノズル・アレイを運ぶ基板と、
ノズルが接触して損傷することを防止する開口付きのノズルガードと、
を有するインクジェットプリンタ用の印字ヘッドの製造方法であって、
ノズルが犠牲材料によって補強されるように材料エッチング・堆積技術を使用して基板上にノズルを形成するステップと、
開口付きのノズルガードをノズルの外面上に配置して、開口がノズルと密に位置合わせされるようにするステップと、
その後、ノズルを補強する犠牲材料をエッチングによって除去するステップと、
を備えている製造方法を提供する。
【０００８】
この明細書において、用語“ノズル”は、開口が形成された部材またはそれ自体開口が形成されていない部材として理解されるべきである。
【０００９】
好ましい実施形態において、基板上に位置合わせ体が形成され、位置合わせ体は、開口付きのノズルガード上の補完体と係合するように構成されている。
【００１０】
位置合わせ体と補完体との間の係合は、開口とノズルとの密な位置合わせ状態を保持し、これにより、ノズルガードは、ノズルから印字媒体上へと放出されるインクの通常の軌道を妨害しない。
【００１１】
ノズルガードの１または複数の開口を通じてエッチングプラズマが注入されることにより、ノズルを保護する犠牲材料が解放され、解放された犠牲材料およびエッチングプラズマは、ノズルガードの開口を通じて流出することが好ましい。
【００１２】
一実施形態において、エッチングプラズマが酸素プラズマであり、犠牲材料がポリイミドである。この実施形態において、位置合わせ体と補完体との間に無機シールが設けられることが望ましい。
【００１３】
基板はシリコンウエハであってもよい。ノズルガードは、開口を有するシールドを有し、このシールドは、一体形成され且つシールドから延びて位置合わせ体と係合する支柱により、シリコン基板から離間していてもよい。都合が良い１つの形態において、位置合わせ体は、支柱と係合するように位置され且つ開口とノズル・アレイとの位置合わせ状態を維持するシリコン基板上の隆起部である。
【００１４】
位置合わせ体は、印字ヘッドの表面積の一部を必然的に使い果す。これはノズル充填密度に悪影響を与える。同じノズル数において余計に必要な印字ヘッドチップ領域は、チップの製造コストを２０％増加させる可能性がある。しかしながら、印字ヘッドおよびノズルガードの組立が十分正確でない虞がある場合においては、基板上における相互係合形態およびガードがノズル不良率を低減する。
【００１５】
ノズルガードは、通路を通じて流体を方向付けることによりノズル・アレイ上に異物が形成されることを防止する流入口を更に有していてもよい。この実施形態において、流入口は支柱に設けられていてもよい。
【００１６】
空気が開口を通じて方向付けられ、ノズル・アレイを超えて、通路から流出すると、ノズル・アレイ上における異物の形成が防止されることが分かる。
【００１７】
流入口は、ノズル・アレイの接着パッドから離れた支持体に設けられていてもよい。
【００１８】
本発明によれば、印字ヘッドの製造組立中において脆弱なＭＥＭＳノズルが保護される。印字ヘッドにノズルガードを設けることにより、ノズル構造体がその運用年数中に他の殆どの面と接触または衝突することを防止することができる。与えられる保護を最適化するため、ガードは、ノズルの外面を覆う平坦なシールドを形成する。この場合、シールドは、インク滴を放出できる程度に十分大きいが、殆どの塵粒の、不慮の接触または進入を防止できる程度に十分小さい通路から成るアレイを有している。シールドをシリコンによって形成することにより、シールドの熱膨張係数は、ノズル・アレイの熱膨張係数とほぼ一致する。これにより、シールドの通路とノズル・アレイとの間で位置ずれが生じることを防止するのに役立つ。また、シリコンを使用すると、ＭＥＭＳ技術を使用してシールドを正確にミクロ機械加工することができる。また、シリコンは、非常に強度があり、殆ど変形しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１を最初に参照すると、本発明に係るノズルアセンブリが参照符号１０で全体的に示されている。インクジェット印字ヘッドは、シリコン基板１６上に所定のアレイ１４（図５および図６）を成して配置された複数のノズルアセンブリ１０を有している。アレイ１４については後で詳しく述べる。
【００２０】
ノズルアセンブリ１０はシリコン基板またはウエハ１６を有しており、このシリコン基板１６上には絶縁層１８が堆積されている。絶縁層１８上にはＣＭＯＳ保護層２０が堆積されている。
【００２１】
各ノズルアセンブリ１０は、ノズル開口２４を形成するノズル２２と、レバーアーム２６の形態を成す接続部材と、アクチュエータ２８とを有している。レバーアーム２６は、アクチュエータ２８をノズル２２に接続する。
【００２２】
図２〜図４に詳しく示されるように、ノズル２２はクラウン部３０を備えており、クラウン部３０からはスカート部３２が延びている。スカート部３２は、ノズルチャンバ３４の外周壁の一部を形成している。ノズル開口２４は、ノズルチャンバ３４と流体連通している。なお、ノズル開口２４は、凸状リム３６によって取り囲まれている点に注意すべきである。この凸状リム３６は、ノズルチャンバ３４内のインク４０の半月体３８（図２）を“押さえ込む（動かないようにする）”。
【００２３】
インク注入口４２（図６に最も明確に示されている）がノズルチャンバ３４の床部４６に形成されている。注入口４２は、基板１６を貫通して形成されたインク注入チャンネル４８と流体連通している。
【００２４】
壁部５０は、インク注入口４２を境界付けており、床部４６から上方に延びている。ノズル２２の前述したスカート部３２は、ノズルチャンバ３４の外周壁の、第１の部分を形成し、壁部５０は、ノズルチャンバ３４の外周壁の、第２の部分を形成する。
【００２５】
壁部５０は、内側に方向付けられたリップ５２を、その自由端に有している。リップ５２は、後述するように、ノズル２２の位置がずれた時にインクの漏れを防止する流体シールとしての機能を果たす。インク４０の粘性およびリップ５２とスカート部３２との間の僅かな大きさの空間により、内側に方向付けられたリップ５２および表面張力が、ノズルチャンバ３４からのインクの漏れを防止する有効なシールとして機能するのは言うまでもない。
【００２６】
アクチュエータ２８は、サーマルベンド（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｅｎｄ）アクチュエータであり、基板１６から、特にＣＭＯＳ保護層２０から上方に延びるアンカー５４に接続されている。アンカー５４は、アクチュエータ２８との電気的な接続部を形成する導電パッド５６上に設けられている。
【００２７】
アクチュエータ２８は、第２の受動ビーム６０の上側に配置された第１の能動ビーム５８を備えている。好ましい実施形態において、両方のビーム５８，６０は、窒化チタン（ＴｉＮ）等の導電セラミック材料から成り、あるいは、導電セラミック材料を含んでいる。
【００２８】
両方のビーム５８，６０は、アンカー５４に固定された第１の端部と、アーム２６に接続された反対側の端部とを有している。能動ビーム５８を通じて電流が流されると、能動ビーム５８が熱膨張する。電流が流れない受動ビーム６０は同じ割合で膨張しないため、曲げモーメントが生じ、これにより、アーム２６、したがってノズル２２が、図３に示されるように基板１６に向かって下方に変位する。これにより、符号６２で示されるように、ノズル開口２４を通じてインクが放出される。熱源が能動ビーム５８から取り除かれると、すなわち、能動ビームへの通電が停止されると、ノズル２２は、図４に示されるように、その静止位置に戻る。ノズル２２がその静止位置に戻ると、図４に符号６６で示されるインク滴の首部が断ち切られることにより、インク滴６４が形成される。その後、インク滴６４は、ペーパーシート等の印字媒体上へと移動する。インク滴６４が形成されることにより、図４に符号６８で示される“負の”半月体が形成される。この“負の”半月体６８により、ノズルチャンバ３４内にインク４０が流入し、これにより、ノズルアセンブリ１０からの次のインク滴放出に備えて、新たな半月体３８（図２）が形成される。
【００２９】
ここで、図５および図６を参照すると、ノズル・アレイ１４が詳細に示されている。このアレイ１４は、４色印字ヘッド用のものである。したがって、アレイ１４は、複数のノズルアセンブリから成るグループ７０を４つ有しており、各色毎に１つのグループが与えられる。各グループ７０のノズルアセンブリ１０は、２つの列７２，７４を成して配置されている。グループ７０のうちの１つが図６に詳細に示されている。
【００３０】
列７２，７４内でのノズルアセンブリ１０の密な充填配置を容易にするため、列７４内のノズルアセンブリ１０は、列７２内のノズルアセンブリ１０に対してオフセットして或いは千鳥状に配置されている。また、列７４内のノズルアセンブリ１０のレバーアーム２６が列７２内のノズルアセンブリ１０の隣り合うノズル２２同士の間を通ることができるように、列７２内のノズルアセンブリ１０は、互いに十分に離間している。なお、例７２内のノズル２２がこれと隣り合う列７４内のノズルアセンブリ１０のノズル２２とアクチュエータ２８との間に嵌り込むように、各ノズルアセンブリ１０は略ダンベル形状を成している点に注意すべきである。
【００３１】
また、列７２，７４内でのノズル２２の密な充填配置を容易にするため、各ノズル２２は、略六角形状を成している。
【００３２】
当業者であれば分かるように、使用中、ノズル開口２４がノズルチャンバ３４に対して僅かに傾くことによりノズル２２が基板１６に向けて変位すると、インクは、垂直から僅かにはずれて放出される。図５および図６に示される配置の利点は、列７２，７４内のノズルアセンブリ１０のアクチュエータ２８が列７２，７４の一方側に向かって同じ方向で延びているという点である。したがって、列７２内のノズル２２から放出されるインク、および、列７４内のノズル２２から放出されるインクは、同じ角度だけ互いに対してオフセットされ、これにより、印字品質が向上する。
【００３３】
また、図５に示されるように、基板１６上には、接着パッド７６が配置されている。これらの接着パッド７６は、パッド５６を介して、ノズルアセンブリ１０のアクチュエータ２８に対する電気的な接続を形成する。これらの電気的な接続は、ＣＭＯＳ層（図示せず）によって形成される。
【００３４】
図５ａおよび図５ｂを参照すると、図５に示されるノズル・アレイ１４は、各ノズルアセンブリ１０を取り囲む封じ込め形成物を収容するように、離間されている。封じ込め形成物は、ノズル２２を取り囲み且つシリコン基板１６から開口付きのノズルガード８０の裏面へと延びて封じ込めチャンバ１４６を形成する封じ込め壁１４４である。ノズルの破損によりインクが適切に放出されない場合、周囲のノズルの機能に影響を与えないように漏れが制限される。また、漏れたインクの存在を検出し且つノズル・アレイ１４の作動を制御するマイクロプロセッサにフィードバックを供給する能力を各封じ込めチャンバ１４６が有していると考えられる。フォールト・トレランス（耐障害性）機能を使用すると、アレイ１４内の残りのノズルによってダメージを補償し、これにより、印字品質を維持することができる。
【００３５】
封じ込め壁１４４は、必然的に、アレイのノズル充填密度を下げるシリコン基板１６の部位を占める。これにより、印字ヘッドチップの製造コストが増加する。しかしながら、製造技術によりノズル消耗率が比較的高くなる場合、個々のノズル封じ込め形成物は、印字品質に対するどんな悪影響をも回避し或いは少なくとも最小限に抑える。
【００３６】
当業者であれば分かるように、封じ込め形成物は、ノズル群を隔離するように構成されてもよい。ノズル群を隔離すると、ノズル充填密度が良好になるが、周囲のノズル群を使用して破損したノズルを補償することがかなり難しい。
【００３７】
図７には、ノズル・アレイを保護するためのノズルガードが示されている。特に指定しない限り、先の図面と同じ部品については同じ参照符号が付されている。
【００３８】
ノズルガード８０は、アレイ１４のシリコン基板１６上に設けられている。ノズルガード８０は、複数のアパーチャー８４が貫通して形成されたシールド８２を有している。アパーチャー８４は、アレイ１４のノズルアセンブリ１０のノズル開口２４と位置合わせされており、これにより、インクが任意の１つのノズル開口２４から放出されると、インクは、印字媒体に達する前に、対応する通路を通過する。
【００３９】
ノズルガード８０は、シリコンから成り、ノズル・アレイ１４が紙、塵、ユーザの指と接触して損傷することを防止するために必要な強度および剛性を有している。ノズルガードをシリコンによって形成することにより、ノズルガードの熱膨張係数は、ノズル・アレイのそれとほぼ一致する。これは、印字ヘッドがその通常の実用温度まで熱くなる時に、シールド８２のアパーチャー８４とノズル・アレイ１４との間で位置ずれが生じることを防止しようとするものである。また、シリコンは、ノズルアセンブリの製造に関して後述するＭＥＭＳ技術を使用する正確なミクロ機械加工に非常に適している。
【００４０】
シールド８２は、リムまたは支柱８６により、ノズルアセンブリ１０から離間した状態で設けられている。一方の支柱８６には、通気口８８が形成されている。
【００４１】
使用時、アレイ１４が作動すると、空気は、通気口８８を通じてアパーチャー８４へと送り込まれ、インクと共にアパーチャー８４を通じて流れる。
【００４２】
空気は、インク滴６４の速度と異なる速度でアパーチャー８４を流通するため、インクがこの空気に巻き込まれることはない。例えば、インク滴６４は、約３ｍ／ｓの速度でノズル２２から放出される。空気は、約１ｍ／ｓの速度でアパーチャー８４を流通する。
【００４３】
空気の目的は、アパーチャー８４に異物が無い状態を維持することである。塵粒等のこれらの異物がノズルアセンブリ１０上に落下して、ノズルアセンブリの作動に悪影響を及ぼす虞がある。このような不具合は、ノズルガード８０に通気口８８を設けることにより、かなりの程度まで防止できる。
【００４４】
アパーチャー８４とノズル２２との間の位置合わせは難しい。しかしながら、微細な大きさのＭＥＭＳデバイスは、ノズル上におけるガード８０の正確な位置決めを困難にする。図７ａに示されるように、シリコンウエハすなわち基板１６には、支柱８６の自由端と係合する隆起部１４８等の位置合わせ体を設けることができる。使用される犠牲材料がポリイミドである場合、支持体８６と隆起部１４８との間に無機シール１５０が介挿される。隆起部１４８は、エッチング・堆積技術を使用して、ノズル２２と共に正確に形成されてもよい。
【００４５】
図７ａは、位置合わせ隆起部１４８を形成するポリイミド等のトラップされた犠牲材料を示している。他の構成においては、付加的な隆起部１４８が、図５ａおよび図５ｂに示される封じ込め壁１４４と係合する。この形態において、隆起部１４８は、幾らかの表面積を占め、ノズル充填密度に悪影響を与えるが、各アパーチャー８４と各ノズル２２との位置合わせ状態をしっかりと保持する。無機シール１５０は、支柱８６と隆起部１４８との間に配置される。
【００４６】
無論、他の構成によって、ガード８０に設けられた補完体と係合する凹部またはソケット等の位置合わせ体をウエハ基板１６に形成することができる。
【００４７】
ＣＭＯＳエッチング・堆積技術を使用して形成される位置合わせ体は、０．１μｍオーダーの位置合わせ精度を与えることができる。
【００４８】
位置合わせ体１４８上でガード８０を位置合わせしている間、精巧なノズル２２が支柱８６と接触して破損する虞がある。図７ｂに示されるように、ノズル２２を犠牲材料１５２中に封入して、ガード８０が隆起部１４８と位置合わせされて固定されるまで、ノズル２２を保護することができる。図７ｃに示されるように、ガード８０が所定の位置に配置されると、保護犠牲材料１５２は、酸素プラズマエッチング１５４によって解放され、アパーチャー８４を通じて除去される。
【００４９】
ここで、図８〜図１０を参照すると、ノズルアセンブリ１０を製造するためのプロセスが示されている。
【００５０】
はじめにシリコン基板を用意し、このウエハ１６の表面上に絶縁層１８を蒸着させる。絶縁層１８は、約１．５ミクロンのＣＶＤ酸化物の形態を成している。絶縁層１８上にレジストがスピン塗布され、絶縁層は、マスク１００を通じて露光された後、現像される。
【００５１】
現像後、絶縁層１８は、シリコン層１６に至るまでプラズマエッチングされる。その後、レジストが除去され、絶縁層１８がクリーニングされる。このステップによりインク注入口４２が形成される。
【００５２】
図８ｂにおいては、約０．８ミクロンのアルミ１０２が絶縁層１８上に堆積される。レジストがスピン塗布され、アルミ１０２は、マスク１０４を通じて露光されて現像される。アルミ１０２は、酸化物層１８に至るまでプラズマエッチングされ、レジスト層が除去されて、デバイスがクリーニングされる。このステップにより、接着パッドおよびインクジェットアクチュエータ２８への相互接続が形成される。この相互接続は、ＮＭＯＳドライブトランジスタおよびＣＭＯＳ層（図示せず）中に形成された接続部を有する電力面（ｐｏｗｅｒ  ｐｌａｎｅ）のためである。
【００５３】
約０．５ミクロンのＰＥＣＶＤ窒化物がＣＭＯＳ保護層２０として堆積される。レジストがスピン塗布され、層２０がマスク１０６を通じて露光され、その後、層２０が現像される。現像後、窒化物は、アルミ層１０２に至るまで、および、インク注入口４２の領域のシリコン層１６に至るまで、プラズマエッチングされる。レジストが除去され、デバイスがクリーニングされる。
【００５４】
犠牲材料から成る層１０８が層２０上にスピン塗布される。層１０８は、６ミクロンの感光性ポリイミドまたは約４μｍの高温レジストである。層１０８は、ソフトベーク（ｓｏｆｔｂａｋｅ）された後、マスク１１０を通じて露光され、その後、現像される。その後、層１０８がポリイミドである場合、層１０８が４００℃で１時間ハードベーク（ｈａｒｄｂａｋｅ）され、層１０８が高温レジストである場合、層１０８が３００℃を超える温度でハードベークされる。なお、図中、収縮によって生じるポリイミド層１０８のパターンに伴う歪みは、マスク１１０のデザインにおいて考慮される点が注意されるべきである。
【００５５】
図８ｅに示される次のステップにおいては、第２の犠牲層１１２が加えられる。この層１１２は、スピン塗布される２μｍの感光性ポリイミドまたは約１．３μｍの高温レジストである。層１１２は、ソフトベークされ、マスク１１４を通じて露光される。マスク１１４を通じて露光した後、層１１２が現像される。層１１２がポリイミドである場合、層１１２は、約１時間４００℃でハードベークされる。層１１２がレジストである場合、層１１２は、約１時間３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００５６】
その後、０．２ミクロンの多層金属層１１６が堆積される。この層１１６の一部は、アクチュエータ２８の受動ビーム６０を形成する。
【００５７】
層１１６は、１０００Åの窒化チタン（ＴｉＮ）を約３００℃でスパッタリングした後、５０Åの窒化タンタル（ＴａＮ）をスパッタリングすることにより形成される。更に１０００ÅのＴｉＮがスパッタリングされた後に５０ÅのＴａＮがスパッタリングされ、更に１０００ÅのＴｉＮがスパッタリングされる。ＴｉＮの代わりに使用できる他の材料は、ＴｉＢ２，ＭｏＳｉ２または（Ｔｉ，Ａｌ）  Ｎである。
【００５８】
その後、層１１６は、マスク１１８を通じて露光されて現像され、層１１２に至るまでプラズマエッチングされる。その後、層１１６のために塗布されたレジストは、硬化した層１０８または１１２を除去しないように注意して湿式除去される（ｗｅｔ  ｓｔｒｉｐｐｅｄ）。
【００５９】
４μｍの感光性ポリイミドまたは約２．６μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第３の犠牲層１２０が加えられる。層１２０は、ソフトベークされた後、マスク１２２を通じて露光される。露光された層は、その後、現像され、ハードベークされる。層１２０は、ポリイミドの場合、約１時間４００℃でハードベークされ、層１２０がレジストから成る場合、層１２０は、３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００６０】
第２の多層金属層１２４が層１２０に加えられる。層１２４の成分は、層１１６と同じであり、同じ方法で加えられる。両方の層１１６，１２４が導電層であることは言うまでもない。
【００６１】
層１２４は、マスク１２６を通じて露光された後、現像される。層１２４は、ポリイミドまたはレジスト層１２０に至るまでプラズマエッチングされ、その後、層１２４のために塗布されたレジストは、硬化した層１０８，１１２または１２０を除去しないように注意して湿式除去される。なお、層１２４の残った部分は、アクチュエータ２８の能動ビーム５８を形成する点に注意されるべきである。
【００６２】
４μｍの感光性ポリイミドまたは約２．６μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第４の犠牲層１２８が加えられる。層１２８は、ソフトベークされ、マスク１３０を通じて露光された後、図９ｋに示されるようにアイランド部を残すように現像される。層１２８の残りの部分は、ポリイミドの場合、約１時間４００℃でハードベークされ、層１２８がレジストの場合、層１２８は、３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００６３】
図８ｌに示されるように、ヤング率が高い絶縁層１３２が堆積される。層１３２は、約１μｍのシリコンナイトライドまたは酸化アルミニウムによって構成される。層１３２は、犠牲層１０８，１１２，１２０，１２８のハードベーク温度よりも低い温度で堆積される。この絶縁層１３２に必要な主な特性は、高弾性率、化学的不活性、ＴｉＮに対する良好な粘着性である。
【００６４】
２μｍの感光性ポリイミドまたは約１．３μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第５の犠牲層１３４が加えられる。層１３４は、ソフトベークされ、マスク１３６を通じて露光され、現像される。その後、層１３４の残りの部分は、ポリイミドの場合、約１時間４００℃でハードベークされ、レジストの場合、３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００６５】
絶縁層１３２は、任意の犠牲層１３４を除去しないように注意して、犠牲層１２８に至るまでプラズマエッチングされる。
【００６６】
このステップにより、ノズルアセンブリ１０のノズル開口２４、レバーアーム２６、アンカー５４が形成される。
【００６７】
高ヤング率の絶縁層１３８が堆積される。この層１３８は、犠牲層１０８，１１２，１２０，１２８のハードベーク温度よりも低い温度で０．２μｍのシリコンナイトライドまたはアルミニウムナイトライドを堆積させることにより形成される。
【００６８】
その後、図８ｐに示されるように、層１３８は、０．３５ミクロンの深さまで異方性プラズマエッチングされる。このエッチングは、絶縁層１３２および犠牲層１３４の側壁を除く全面から絶縁層を除去することを意図している。このステップにより、前述したようにインクの半月体を“押さえ込む（動かないようにする）”するノズル開口２４の周囲のノズルリム３６が形成される。
【００６９】
紫外線（ＵＶ）解放テープ１４０が加えられる。シリコンウエハ１６の背面に４μｍのレジストがスピン塗布される。ウエハ基板１６をバックエッチングしてインク注入チャンネル４８を形成するために、ウエハ基板１６がマスク１４２を通じて露光される。その後、レジストがウエハ１６から除去される。
【００７０】
ウエハ基板１６の背面に更なるＵＶ解放テープ（図示せず）が加えられ、テープ１４０が除去される。犠牲層１０８，１１２，１２０，１２８，１３４は、図８ｒおよび図９ｒに示される最終的なノズルアセンブリ１０を形成するために、酸素プラズマで除去される。簡単に参照できるように、これらの２つの図面に示された参照符号は、ノズルアセンブリ１０の関連部分を示すため、図１における参照符号と同じである。図１１および図１２は、図８および図９を参照して前述したプロセスにしたがって製造されたノズルアセンブリ１０の動作を示している。これらの図は、図２〜図４に対応している。
【００７１】
当業者であれば分かるように、広く記載された本発明の思想または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示されるように本発明に対して様々な変形および／または改良を行なうことができる。したがって、これらの実施形態は、全ての点で、単なる一例にすぎず、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】インクジェット印字ヘッド用のノズルアセンブリの３次元概略図を示している。
【図２】図１のノズルアセンブリの、動作の３次元概略図を示している。
【図３】図１のノズルアセンブリの、動作の３次元概略図を示している。
【図４】図１のノズルアセンブリの、動作の３次元概略図を示している。
【図５】ノズルガードまたは封じ込め壁を有するインクジェット印字ヘッドを構成するノズルアセンブリの３次元図を示している。
【図５ａ】ノズルガードおよび封じ込め壁を有する印字ヘッドの３次元断面図を示している。
【図５ｂ】各ノズルを隔離する封じ込め壁で切断されたノズルの断面図を示している。
【図６】図５のアレイの一部の拡大図を示している。
【図７】封じ込め壁が無いノズルガードを有するインクジェット印字ヘッドの３次元図を示している。
【図７ａ】ノズルガード上の補完体と位置合わせ体とが係合するインクジェット印字ヘッドの拡大部分斜視図を示している。
【図７ｂ】取り付けられたノズルガードの下側で犠牲ポリイミド内に封入されたノズルアセンブリの断面図を示している。
【図７ｃ】ノズルアセンブリを取り囲む犠牲材料を除去するエッチングプラズマ流を示している。
【図８】分図８ａ〜８ｒは、インクジェット印字ヘッドのノズルアセンブリの製造工程の３次元図を示している。
【図９】分図９ａ〜９ｒは、製造工程の断面図を示している。
【図１０】分図１０ａ〜１０ｋは、製造プロセスにおける様々な工程で使用されるマスクのレイアウトを示している。
【図１１】分図１１ａ〜１１ｃは、図８および図９の方法にしたがって製造されたノズルアセンブリの動作の３次元図を示している。
【図１２】分図１２ａ〜１２ｃは、図８および図９の方法にしたがって製造されたノズルアセンブリの動作の断面図を示している。
【符号の説明】
【００７３】
１６…シリコン基板、２０…ＣＭＯＳ保護層、２２…ノズル、４８…インク注入チャンネル、８０…ノズルガード、８２…シールド、８４…開口、８６…支柱、１４８…位置合わせ体、１５０…無機シール、１５４…酸素プラズマエッチング。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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