Способ изготовления подложки для выбрасывающей жидкость головки
Способ изготовления кремниевой подложки для выбрасывающей жидкость головки, имеющей первую поверхность, противоположную второй поверхности, содержит этапы: обеспечение слоя на второй поверхности кремниевой подложки, причем этот слой имеет более низкую скорость травления, чем кремний, при воздействии травителя кремния; частичное удаление слоя так, чтобы открыть часть второй поверхности кремниевой подложки, причем эта открытая часть окружает по меньшей мере одну часть слоя; и влажное травление упомянутых слоя и открытой части второй поверхности кремниевой подложки с использованием травителя кремния, чтобы сформировать канал подачи жидкости, простирающийся от второй поверхности до первой поверхности кремниевой подложки. Технический результат - упрощение формирования канала подачи чернил и сокращение времени изготовления подложки. 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 22 ил.
Предпосылки изобретения
Область изобретения
[0001] Настоящее изобретение относится к способу изготовления подложки выбрасывающей жидкость головки (подложки для головки выброса жидкости) и, в частности, относится к способу изготовления подложки для струйной печатающей головки, предназначенной для использования в струйной печатающей головке, которая выбрасывает чернила на печатный носитель, чтобы выполнять печать.
Описание уровня техники
[0002] Одним примером применения выбрасывающей жидкость головки является струйная печатающая головка, которая выбрасывает чернила в виде капель жидкости на печатный носитель (типично, бумагу) посредством энергии, чтобы выполнять печать. Для струйной печатающей головки существует известный метод, в котором генерирующие энергию элементы, которые установлены на поверхности положки, снабжаются чернилами с противоположной поверхности подложки через канал подачи, проходящий от противоположной поверхности насквозь к этой поверхности. Способ изготовления подложки для этого типа струйной печатающей головки раскрыт в патентной заявке США № 2007/0212890.
[0003] В способе изготовления, описанном в патентной заявке США № 2007/0212890, формируют отверстие в слое травильной маски на противоположной поверхности кремниевой подложки, в кремнии, открытом в этом отверстии, формируют углубление посредством сухого травления, лазера или т.п. и кремниевую подложку методом влажного травления вытравливают из углубления, чтобы сформировать канал подачи, который проходит сквозь подложку.
[0004] Однако в способе, описанном в патентной заявке США № 2007/0212890, отверстие формируют по всей площади противоположной поверхности подложки, соответствующей каналу подачи, что требует выполнять формирование рисунка-шаблона на слое травильной маски. Для этой операции необходим процесс фотолитографии.
Сущность изобретения
[0005] В виду вышесказанного, настоящее изобретение имеет преимущество предоставления способа изготовления подложки для выбрасывающей жидкость головки, согласно которому канал подачи чернил может быть сформирован просто и за относительно короткое время.
[0006] Настоящее изобретение предусматривает способ изготовления подложки для выбрасывающей жидкость головки, причем подложка является кремниевой подложкой, имеющей первую поверхность и вторую поверхность, предусматривающий следующие этапы: обеспечение слоя на второй поверхности кремниевой подложки, причем этот слой имеет более низкую скорость травления, чем кремний, при воздействии травителя кремния; частичное удаление этого слоя так, чтобы открыть часть второй поверхности кремниевой подложки, причем эта открытая часть окружает по меньшей мере одну часть слоя; и влажное травления упомянутых слоя и открытой части второй поверхности кремниевой подложки с использованием травителя кремния, чтобы сформировать канал подачи жидкости, простирающийся от второй поверхности до первой поверхности кремниевой подложки.
[0007] Согласно настоящему изобретению канал подачи чернил может быть сформирован за относительно короткое время.
[0008] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
[0009] Фиг. 1 - это вид в перспективе, иллюстрирующий структуру струйной печатающей головки согласно первому варианту осуществления.
[0010] Фиг. 2A и 2B - это виды для описания способа изготовления струйной печатающей головки согласно первому варианту осуществления.
[0011] Фиг. 3A и 3B - это виды для описания способа изготовления струйной печатающей головки согласно первому варианту осуществления.
[0012] Фиг. 4A и 4B - это виды, иллюстрирующие состояние во время процесса изготовления в способе изготовления струйной печатающей головки согласно первому варианту осуществления.
[0013] Фиг. 5A и 5B - это виды для описания состояния во время процесса изготовления в способе изготовления струйной печатающей головки согласно первому варианту осуществления.
[0014] Фиг. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E и 6F - это виды для описания состояния во время процесса изготовления в способе изготовления струйной печатающей головки согласно первому варианту осуществления.
[0015] Фиг. 7A и 7B - это виды, иллюстрирующие состояние во время процесса изготовления в способе изготовления струйной печатающей головки согласно второму варианту осуществления.
[0016] Фиг. 8A, 8B, 8C, 8D и 8E - это виды, иллюстрирующие состояние во время процесса изготовления в способе изготовления струйной печатающей головки согласно второму варианту осуществления.
Описание вариантов осуществления
[0017] Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут теперь описаны подробно в соответствии с сопровождающими чертежами.
[0018] В последующем описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. В последующем описании струйная печатающая головка используется в качестве примера выбрасывающей жидкость головки, а подложка струйной печатающей головки используется в качестве примера подложки выбрасывающей жидкость головки. Однако настоящее изобретение не ограничено этим. Выбрасывающая жидкость головка применима не только в области печати, но и в различных промышленных областях, таких как формирование схем, а подложка выбрасывающей жидкость головки может использоваться в качестве подложки, установленной в такой выбрасывающей жидкость головке.
[0019] В последующем описании соответствующие признаки могут быть обозначены на чертежах одинаковыми числами, а их описание опущено.
[0020] Первый вариант осуществления
[0021] Фиг. 1 - это вид в перспективе, иллюстрирующий струйную печатающую головку согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Струйная печатающая головка 10, проиллюстрированная на фиг. 1, включает в себя кремниевую подложку 1, на которой с заданным шагом в два ряда размещены генерирующие энергию элементы 2 для генерации энергии, используемой для выброса жидкости, такой как чернила. На кремниевой подложке 1 сформирован полиэфир-амидный слой (не показан) в качестве адгезионного слоя. Более того, на кремниевой подложке 1 сформирован слой 6 органической пленки, который включает в себя боковую стенку канала течения и каналы 11 выброса чернил, расположенные над генерирующими энергию элементами 2. В дополнение, в кремниевой подложке 1 между рядами генерирующих энергию элементов 2 сформирован канал 13 подачи чернил. Кроме того, сформирован канал течения чернил, связывающий канал 13 подачи чернил с каждым каналом 11 выброса чернил.
[0022] Струйная печатающая головка 10 позиционируется так, что ее поверхность, на которой сформированы каналы 11 выброса чернил, обращена к отпечатываемой поверхности печатного носителя. Когда генерирующие энергию элементы 2 прикладывают давление к чернилам (жидкости), которыми заполняется канал течения чернил из канала 13 подачи чернил, капельки чернил выбрасываются из каналов 11 выброса чернил. Эти капельки чернил оседают на печатном носителе, в результате чего формируется изображение. Отметим, что термин "формировать изображение" включает в себя не только случай формирования изображения, имеющего некий смысл, такого как буквы, символы, фигуры и знаки, но также и случай формирования изображения, не имеющего конкретного смысла, такого как геометрические узоры.
[0023] В способе изготовления согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения слой травильной маски обрабатывают лазером, сухим травлением или т.п., чтобы создать рисунок-шаблон рамки для формирования проема канала подачи чернил, и затем выполняют анизотропное травление кристалла.
[0024] Фиг. 3A и 3B являются видами в разрезе, выполненном по линии 2A-2A разреза на фиг. 1, для описания способа изготовления струйной печатающей головки 10. Фиг. 2A - это вид в разрезе, выполненном по линии 2A-2A разреза на фиг. 1, а фиг. 2B - это вид сверху противоположной поверхности (второй поверхности) кремниевой подложки 1. Отметим, что фиг. 2A иллюстрирует состояние перед тем, как формируют канал 13 подачи чернил. Фиг. 4A - это вид в разрезе, выполненном по линии 2A-2A разреза на фиг. 1, а фиг. 4B - это вид сверху противоположной поверхности (второй поверхности) кремниевой подложки 1. Фиг. 2A, 2B, 4A и 4B иллюстрируют состояние перед тем, как формируют канал 13 подачи чернил.
[0025] Как проиллюстрировано на фиг. 3A, подготавливают кремниевую подложку 1, имеющую слой 6 органической пленки в качестве элемента с каналами выброса, снабженного каналами 11 выброса. Генерирующие энергию элементы 2 размещаются в два ряда вдоль продольного направления кремниевой подложки 1 на поверхности кремниевой подложки 1. Генерирующие энергию элементы 2 состоят из проводки, выполненной из Al или т.п., материала с большим сопротивлением, такого как TaSiN или TaN, и т.д. Более того, на поверхности кремниевой подложки 1 может быть сформирован временный слой 5 для указания ширины проема канала 13 подачи чернил на этой стороне поверхности. Использование Al в качестве материала временного слоя 5 является эффективным, так как временный слой 5 может быть сформирован в одно и то же время, что и проводка. После формирования временного слоя 5 формируют изолирующую защитную пленку 3 так, чтобы покрывать генерирующие энергию элементы 2 и временный слой 5. Изолирующую защитную пленку 3 выполняют из SiO, SiN или т.п. Изолирующая защитная пленка 3 защищает сформированную на кремниевой подложке 1 проводку от чернил и других жидкостей, а также служит в качестве останавливающего травление слоя при формировании канала 13 подачи чернил. Адгезионный слой (не показан) и слой 6 органической пленки предусматривают на изолирующей защитной пленке 3 с использованием процесса фотолитографии, тем самым формируя канал течения чернил и каналы 11 выброса чернил. Кремниевая подложка 1 также имеет на своей противоположной поверхности слой 4 травильной маски. Скорость травления слоя 4 травильной маски травителем кремния является более низкой, чем скорость травления кремния этим травителем. Слой 4 травильной маски может быть достаточно стойким к травителю кремния, и при этом на противоположной поверхности кремниевой подложки 1 формируют по меньшей мере один слой слоя 4 травильной маски. Например, в качестве слоя 4 травильной маски формируют изолирующую пленку, такую как SiO, металлическую пленку, такую как Mo, Au, TiN или Ti, неорганическую пленку и органическую пленку. Использование термооксидной пленки из SiO способствует более короткому времени изготовления, так как она может быть сформирована на поверхности в то же время, что и изолирующая защитная пленка 3.
[0026] В случае, когда на противоположной поверхности кремниевой подложки 1 при операции формирования слоя 4 маски присутствует пыль или т.п., такая пыль может вызывать небольшой дефект в слое 4 маски. В виду этого, может быть сформирована защитная пленка 16, которая, даже если присутствует микроотверстие (не показано), может покрывать такое микроотверстие. При формировании защитной пленки 16 выбор может быть сделан из таких пленок, как органическая пленка и неорганическая пленка. Однако с точки зрения адгезионной способности к Si подходит пленка на основе кремния, такая как SiO, SiO2, SiN или SiC. Способ формирования может быть хорошо известным способом, таким как нанесение покрытия центрифугированием или напылением. В этом варианте осуществления пленку SiO2 формируют на слое 4 травильной маски обжигом, используя полисилазан в качестве защитной пленки 16 от травителя TMAH (гидрооксида тетраметиламмония), который применим в настоящем изобретении. Полисилазан образует пленку SiO2 при реагировании с водой в воздухе, как показано формулой 1.
[0027] -(SiH2NH)- + 2H2O→SiO2+NH3+2H2
(формула 1).
[0028] Стойкость к травлению увеличивается, когда температура обжига повышается. Принимая во внимание время травления, подходящим является обжиг при 250°C или выше.
[0029] Альтернативно, может быть принята структура, не предусматривающая защитную пленку 16, как проиллюстрировано на фиг. 3B.
[0030] Далее, на участке слоя 4 травильной маски, соответствующем каналу 13 подачи чернил, формируют канавку 7, имеющую форму прямоугольной рамки, как проиллюстрировано на фиг. 2B, посредством удаления защитного слоя 16 и слоя 4 травильной маски лазером. Одна такая рамка соответствует одному каналу 13 подачи. Кремний, открытый (обнаженный) в форме рамки в результате удаления защитного слоя 16 и слоя 4 травильной маски, окружает защитный слой 16 и слой 4 травильной маски внутри рамки. В этом варианте осуществления лазерная обработка выполняется из-за защитной пленки 16. При операции лазерной обработки в качестве лазерного источника используют волну третьей гармоники (длина волны 355 нм) АИГ-лазера с отличной поглощательной способностью в кремнии и формируют канавку 7 при условиях выходной мощности примерно 4,5 Вт и частоты примерно 30 кГц. Канавку 7 в форме рамки формируют так, чтобы она проходила сквозь слой 4 травильной маски и имела глубину примерно 10 мкм от противоположной поверхности кремниевой подложки 1.
[0031] С другой стороны, в случае, не предусматривающем защитную пленку 16, как проиллюстрировано на фиг. 3B, канавку 7 предусматривают в кремниевой подложке 1 так, чтобы она проходила только сквозь слой 4 маски, как проиллюстрировано на фиг. 4A.
[0032] Каждый размер, проиллюстрированный на фиг. 2A и 4A, определяется следующим образом.
[0033] t обозначает толщину слоя 4 травильной маски, а T обозначает толщину кремниевой подложки 1. X обозначает поперечное расстояние от продольной центральной линии 14 кремниевой подложки 1 до центра канавки 7 (т.е. не центра самой рамки). L обозначает ширину временного слоя 5, которая является шириной проема канала 13 подачи чернил на поверхности кремниевой подложки 1 в поперечном направлении кремниевой подложки 1. D обозначает глубину канавки 7 к подложке.
[0034] Толщина T кремниевой подложки 1 составляет примерно от 600 мкм до 750 мкм, а глубина канавки 7 составляет примерно от 5 мкм до 20 мкм. Вместо формирования канавки 7 в кремниевой подложке 1 кремний может быть открыт только удалением слоя 4 маски в форме рамки посредством лазера. Как только кремний открыт (обнажен), может выполняться травление от противоположной поверхности до первой поверхности с использованием травителя кремния.
[0035] Фиг. 5A и 5B являются видами, иллюстрирующими другой рисунок канавки 7. Фиг. 5A - это вид в разрезе, выполненном по линии 2A-2A разреза на фиг. 1, а фиг. 5B - это вид сверху противоположной поверхности кремниевой подложки 1, покрытой слоем 4 травильной маски. Канавка 7 может быть сформирована не в форме рамки, как проиллюстрировано на фиг. 2B, а в форме решетки (или лестницы), как проиллюстрировано на фиг. 5B. Противоположные боковые участки 7d канавки 7 располагаются внутри самых внешних участков 7a рамки (которые образуют прямоугольник), тем самым образуя форму решетки. Из самых внешних участков 7a рамки поперечные участки 7c (длина которых обозначена как Q), которые соединяются с продольными участками 7b (длина которых обозначена как R), простирающимися в продольном направлении подложки 1, приблизительно параллельны противоположным боковым участкам 7d, и эти противоположные боковые участки 7d соединены с продольными участками 7b, как и с поперечными участками 7c.
[0036] В случае, где канавка 7 сформирована в форме решетки, время лазерной обработки и скорость травления при описанной позже операции травления меняется согласно шагу P канавки 7 в продольном направлении кремниевой подложки 1, проиллюстрированной на фиг. 5B (т.е. меняется согласно расстоянию между поперечными участками канавки).
[0037] Таблица 1 указывает соотношения скорости травления и времени лазерной обработки относительно шага P канавки 7 в продольном направлении кремниевой подложки 1 в случае применения формы канавки 7, проиллюстрированной на фиг. 5A и 5B, в способе изготовления по этому варианту осуществления. Здесь, R=15200 мкм, а Q=700 мкм.
[0038]
| [Таблица 1] | |||||
| Шаг P (мкм) | |||||
| 200 | 300 | 600 | 800 | 1000 | |
| Скорость травления | A | A | A | A | B |
| Время лазерной обработки | B | B | A | A | A |
[0039] В Таблице 1 скорость травления обозначается как A, когда поверхность {100}, которая является одной из поверхностных ориентаций кремния, может быть сформирована за 10 часов при описанной позже операции травления. Скорость травления обозначается как B, когда, хотя поверхность {100} и не может быть сформирована за 10 часов при операции травления, поверхность {100} может быть сформирована, когда травление доходит до временного слоя 5. При этом время лазерной обработки обозначается как A, когда время, требуемое для формирования канавки 7, является не большим, чем (т.е. меньшим или равным) удвоенное время формирования рамкообразной канавки 7, проиллюстрированной на фиг. 2B, и обозначается как B, когда время, требуемое для формирования канавки 7, является большим, чем удвоенное время формирования рамкообразной канавки 7. Как указано в Таблице 1, когда шаг P более мелкий, время лазерной обработки дольше, но время травления короче. Соответственно, для того же уровня скорости травления, что и традиционный, шаг P может быть установлен на не более чем 800 мкм. Кроме того, шаг P предпочтительно устанавливается на 600-800 мкм, принимая также во внимание время лазерной обработки.
[0040] В случае формирования канавки 7 в форме решетки, канавка 7 не ограничена формой, разделенной в продольном направлении кремниевой подложки 1, как проиллюстрировано на фиг. 5B, а может иметь форму, разделенную в поперечном направлении. Более того, при операции лазерной обработки глубина D канавки 7 предпочтительно удовлетворяет следующему относительному выражению (1) (см. фиг. 2A)
[0041] t≤D≤T-(X-L/2) tan 54,7°(1).
[0042] В вышеупомянутом выражении (1) t обозначает толщину слоя 4 травильной маски, а T обозначает толщину кремниевой подложки 1. X обозначает расстояние от продольной центральной линии 14 кремниевой подложки 1 до центра канавки 7, сформированной вдоль центральной линии 14. L обозначает ширину временного слоя 5 в поперечном направлении кремниевой подложки 1.
[0043] Когда вышеупомянутое выражение удовлетворяется, вытравленная область заключена в области временного слоя 5, так что ширина проема канала 13 подачи чернил на поверхности кремниевой подложки 1 может быть установлена на ширину L временного слоя 5. Существует случай, где ширина L временного слоя 5 является достаточно большой, и (X-L/2) становится отрицательной величиной. В таком случае вытравленная область достигает временного слоя 5 независимо от значений T и t. Следовательно, выражение (1) удовлетворяется даже в этом случае.
[0044] После того, как операция лазерной обработки заканчивается, выполняют операцию травления с формированием канала 13 подачи чернил при прохождении сквозь кремниевую подложку 1 от канавки 7 до временного слоя 5 посредством анизотропного травления кристалла. В операции травления в качестве травителя используют TMAH (гидрооксид тетраметиламмония). Внутреннее состояние кремниевой подложки 1 при операции травления описывается ниже со ссылкой на фиг. 6A-6F. Фиг. 6A-6F являются видами, иллюстрирующими внутреннее состояние кремниевой подложки 1 при операции травления в первом варианте осуществления. Сначала формируются поверхности {111} 21a, 21b, 21c и 21d, которые являются одной из поверхностных ориентаций кремния, уменьшаясь по ширине в направлении от противоположной поверхности к первой поверхности кремниевой подложки 1. Пунктирные области указывают первоначальное положение канавки 7. В это время слой 4 травильной маски протравливается в направлении, перпендикулярном направлению толщины кремниевой подложки 1 (см. фиг. 6A).
[0045] Когда травление продолжается далее из состояния, проиллюстрированного на фиг. 6A, поверхности {111} 21a и 21b пересекаются друг с другом в своих вершинах, и поверхности {111} 21c и 21d пересекаются друг с другом в своих вершинах, и кажется, что травление больше не продолжается в направлении толщины кремниевой подложки 1. Однако так как травление продолжается в слое 4 травильной маски в направлении, перпендикулярном направлению толщины кремниевой подложки 1, анизотропное травление кремния вновь продолжается от этих протравленных участков. В соответствии с этим, травление продолжается в направлении толщины кремниевой подложки 1 и в направлении, перпендикулярном направлению толщины (см. фиг. 6B). Когда травление продолжается далее из состояния, проиллюстрированного на фиг. 6B, слой 4 травильной маски, остающийся между канавкой 7, протравливается, и между канавкой 7 формируется поверхность {100} 22 (см. фиг. 6C). Когда травление продолжается далее из состояния, проиллюстрированного на фиг. 6C, поверхность {100} 22 движется к первой поверхности кремниевой подложки 1 (см. фиг. 6D) и, в конце концов, достигает временного слоя 5. В этом варианте осуществления канал 13 подачи чернил формируется за время травления в 1450 минут. Управляя толщиной защитной пленки 16 из полисилазана и скоростью ее травления с помощью TMAH, время до полного удаления защитной пленки 16 из полисилазана посредством TMAH может быть согласовано с временем травления кремниевой подложки 1. Таким образом, может быть достигнуто состояние, при котором защитная пленка 16 удаляется в тот момент, когда в кремниевой подложке 1 формируется сквозное отверстие (фиг. 6E). Временный слой 5 удаляется, тем самым завершая операцию травления. Даже в случае, когда в слое 4 травильной маски присутствует микроотверстие, влияние этого микроотверстия является незначительным, если время травления короткое. Следовательно, травление может продолжаться даже после того, как защитная пленка 16 из полисилазана удалена. При этом защитную пленку 16 из полисилазана необязательно требуется удалять. Решение удалять или нет защитную пленку 16 может быть принято, принимая во внимание, например, совместимость между защитной пленкой 16 и клеем, который наносится на сторону противоположной поверхности кремниевой подложки 1 при прикреплении стороны противоположной поверхности к несущему элементу из оксида алюминия или т.п. для поддержки кремниевой подложки 1 при сборке струйной печатающей головки.
[0046] Наконец, участок изолирующей защитной пленки 3, который покрывает проем канала 13 подачи чернил, удаляют посредством сухого травления, как проиллюстрировано на фиг. 6F. Таким образом формируют канал 100 течения чернил, связанный с каналом 13 подачи.
[0047] В результате вышеупомянутых операций кремниевая подложка 1 (подложка струной печатающей головки), где сформирован участок сопел для выбрасывания, из каналов 11 выброса чернил, чернил, текущих из канала 13 подачи чернил, завершена. Эту кремниевую подложку 1 обрезают и разделяют на микросхемы пилой для резки полупроводниковых пластин или т.п. После того как на каждой микросхеме выполнена электрическая проводка для возбуждения генерирующих энергию элементов 2, подсоединяют элемент резервуара с микросхемой для подачи чернил. На этом завершается изготовление струйной печатающей головки 10.
[0048] Согласно этому варианту осуществления, за счет формирования канавки 7 лазером может быть достигнуто уменьшение времени, равное 240 минутам на каждую партию (или серию), по сравнению с традиционным способом выполнения операции формирования рисунка-шаблона в слое 4 травильной маски посредством процесса фотолитографии.
[0049] Второй вариант осуществления
[0050] Фиг. 7A и 7B - это виды для описания способа изготовления струйной печатающей головки в этом варианте осуществления. Фиг. 7A - это вид в разрезе струйной печатающей головки 12 в этом варианте осуществления, выполненном по линии разреза, соответствующей линии 2A-2A разреза на фиг. 1. Фиг. 7B - это вид сверху противоположной поверхности кремниевой подложки 1 в струйной печатающей головке 12. Отметим, что тем же структурам, что и струйная печатающая головка 10, описанная в первом варианте осуществления, даны те же самые номера, а их подробное описание опущено. Более того, струйная печатающая головка 12 является такой же, что и струйная печатающая головка 10, по структуре поверхности кремниевой подложки 1 и вышеупомянутому процессу наслаивания, и поэтому их описание также опущено.
[0051] В струйной печатающей головке 12 сначала формируют канавку 7 в форме решетки в ходе операции лазерной обработки. Она является такой же самой, как и описанная в первом варианте осуществления. То есть в этой канавке 7 противоположные боковые участки 7d находятся внутри самых внешних участков 7a рамки, тем самым образуя форму решетки. Из самых внешних участков 7a рамки поперечные участки 7c (длина которых обозначена как Q), которые соединяются с продольными участками 7b (длина которых обозначена как R), простирающимися в продольном направлении кремниевой подложки 1, приблизительно параллельны противоположным боковым участкам 7d, и эти противоположные боковые участки 7d соединены с продольными участками 7b, как и с поперечными участками 7c.
[0052] Следом за этим, в пределах области, окруженной самыми внешними участками 7a рамки канавки 7, формируют направляющие отверстия 8 в виде глубоких углублений, проиллюстрированных на фиг. 7A. Направляющие отверстия 8 являются несквозными отверстиями, которые проходят через слой 4 травильной маски и защитную пленку 16, но заканчиваются внутри кремниевой подложки 1. В этом варианте осуществления часть противоположных боковых участков 7d является направляющими отверстиями 8. Более того, направляющие отверстия 8 размещаются в два ряда в продольном направлении кремниевой подложки 1, как проиллюстрировано на фиг. 7B. Отметим, что размещение направляющих отверстий 8 и число направляющих отверстий 8 не ограничиваются, при условии, что направляющие отверстия 8 формируются в пределах проема (проема на стороне противоположной поверхности кремниевой подложки 1) канала 13 подачи чернил. Однако когда направляющие отверстия 8 размещаются так, чтобы перекрывать канавку 7 (т.е. формируются в канавке), как проиллюстрировано, травитель может легко входить в направляющие отверстия 8 при операции травления, что способствует более быстрому анизотропному травлению. В этом случае, ту часть канавки 7, где предусмотрены направляющие отверстия 8, углубляют к первой поверхности кремниевой подложки 1 глубже, чем часть канавки 7, окружающую направляющие отверстия 8. Когда толщина кремниевой подложки 1 составляет примерно от 700 мкм до 750 мкм, глубина D самых внешних участков рамки канавки 7 составляет от 5 мкм до 20 мкм. Канавку 7 формируют посредством облучения одним импульсом или множеством импульсов лазера одного участка (слоя 4 травильной маски) на противоположной стороне подложки 1, а затем облучения лазером тем же образом положения в качестве центра, отклоненного по существу на половину диаметра лазерного пятна от центра предыдущего импульса или импульсов. Эти процессы повторяют, так что отверстия с различными положениями центра непрерывно выравнивают, формируя канавку 7. Глубина DS направляющих отверстий 8 составляет от 350 мкм до 650 мкм, и лазерными импульсами с числом, большим, чем их число во время формирования канавки 7, стреляют в одну точку подложки 1, так что в канавке 7 формируют направляющие отверстия 8 в виде глубоких углублений. В этом варианте осуществления канавка 7 имеет участки, перекрывающиеся с направляющими отверстиями 8, как проиллюстрировано на фиг. 7B, и формируется в форме решетки с шагом 800 мкм в продольном направлении кремниевой подложки 1. Здесь, шаг устанавливается на 800 мкм, принимая во внимание скорость травления и время лазерной обработки, как описано в первом варианте осуществления (см. Таблицу 1).
[0053] После того, как операция лазерной обработки заканчивается, выполняют операцию травления, как и в первом варианте осуществления. При операции травления в качестве травителя используют TMAH, как и в первом варианте осуществления, и канал 13 подачи чернил формируют от защитной пленки 16 (если присутствует) до временного слоя 5. Внутреннее состояние кремниевой подложки 1 при операции травления в этом варианте осуществления описывается ниже со ссылкой на фиг. 8A-8E. Фиг. 8A-8E являются видами, иллюстрирующими внутреннее состояние кремниевой подложки 1 при операции травления во втором варианте осуществления. Сначала формируются поверхности {111} 31a, 31b, 31c и 31d, уменьшаясь по ширине в направлении от противоположной поверхности к первой поверхности кремниевой подложки 1. В то же время, травление продолжается от направляющих отверстий 8 и канавки 7 в направлении, перпендикулярном направлению толщины кремниевой подложки 1. Кроме того, в проеме канала 13 подачи чернил на стороне, противоположной поверхности кремниевой подложки 1, формируются поверхности {111} 32a и 32b, увеличиваясь по ширине в направлении от противоположной поверхности к первой поверхности кремниевой подложки 1 (см. фиг. 8A).
[0054] Когда травление продолжается далее из состояния, проиллюстрированного на фиг. 8A, поверхности {111} 31b и 31c приходят в соприкосновение друг с другом, и травление продолжается от образованной при этом соприкосновении вершины далее в направлении к первой поверхности кремниевой подложки 1. Кроме того, поверхности {111} 31a и 32a пересекаются друг с другом, и поверхности {111} 31d и 32b пересекаются друг с другом, и кажется, что травление больше не продолжается в направлении, перпендикулярном направлению толщины кремниевой подложки 1 (см. фиг. 8B).
[0055] Когда травление продолжается далее из состояния, проиллюстрированного на фиг. 8B, формируется поверхность {100} 33 между направляющими отверстиями 8, размещенными в два ряда (см. фиг. 8C). По мере того как травление продолжается, эта поверхность {100} 33 движется к первой поверхности кремниевой подложки 1 и, в конце концов, достигает временного слоя 5. После этого временный слой 5 удаляют, тем самым завершая операцию травления (см. фиг. 8D).
[0056] Наконец, участок изолирующей защитной пленки 3, который покрывает проем канала 13 подачи чернил на стороне первой поверхности кремниевой подложки 1, удаляют посредством сухого травления, как проиллюстрировано на фиг. 8E. Таким образом, канал 100 течения чернил связывают с каналом 13 подачи. Потом слой 4 травильной маски может быть удален.
[0057] В результате вышеупомянутых операций кремниевая подложка 1 (подложка струйной печатающей головки), где сформирован участок сопел, завершена. После этого проводят ту же самую обработку, что и в первом варианте осуществления, чтобы завершить изготовление струйной печатающей головки 12.
[0058] Согласно этому варианту осуществления, за счет формирования направляющих отверстий 8 лазером вместе с канавкой 7 может быть достигнуто значительное уменьшение времени по сравнению с традиционным способом выполнения операции формирования рисунка-шаблона в слое 4 травильной маски посредством процесса фотолитографии.
[0059] Первый и второй варианты осуществления описывают тот случай, где канавку 7 и направляющие отверстия 8 формируют после того, как на первой поверхности кремниевой подложки 1 сформирован элемент, служащий в качестве канала течения чернил (т.е. после того, как на кремниевой подложке был сформирован слой 6 органической пленки). Однако настоящее изобретение не ограничено этим порядком, и элемент, служащий в качестве канала течения чернил, может быть сформирован на первой поверхности кремниевой подложки 1 после приготовления кремниевой подложки 1, где сформированы канавка 7, направляющие отверстия 8 и слой 4 травильной маски.
[0060] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации, охватывая все модификации и эквивалентные структуры и функции.
1. Способ изготовления подложки для выбрасывающей жидкость головки, причем подложка является кремниевой подложкой, имеющей первую поверхность, противоположную второй поверхности, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают слой на второй поверхности кремниевой подложки, причем этот слой имеет более низкую скорость травления, чем кремний, при воздействии травителя кремния;
частично удаляют упомянутый слой так, чтобы открыть часть второй поверхности кремниевой подложки, причем эта открытая часть окружает по меньшей мере одну часть слоя; и
выполняют влажное травление, используя упомянутый слой в качестве маски, открытой части кремниевой подложки травителем кремния, чтобы сформировать канал подачи жидкости, простирающийся от второй поверхности до первой поверхности кремниевой подложки.
2. Способ по п.1, в котором упомянутый слой частично удаляют посредством облучения слоя лазером.
3. Способ по п.1, в котором упомянутая открытая часть простирается в кремниевую подложку в виде канавки.
4. Способ по п.1, в котором упомянутый слой состоит, по существу, из либо нитрида кремния, либо оксида кремния.
5. Способ по п.1, в котором упомянутый слой формируют посредством термического окисления кремниевой подложки, вызывая окисление кремниевой подложки.
6. Способ по п.1, в котором в качестве травителя кремния используют водный раствор гидрооксида тетраметиламмония.
7. Способ по п.3, в котором канавка включает в себя по меньшей мере один более глубокий участок, который простирается глубже в кремниевую подложку, чем часть канавки, окружающая этот более глубокий участок.
8. Способ по п.7, в котором упомянутый по меньшей мере один более глубокий участок находится внутри самого внешнего окружающего участка канавки, который соответствует одному каналу подачи.
9. Способ по п.1, в котором упомянутая открытая часть содержит форму рамки.
10. Способ по п.9, в котором форма рамки является формой прямоугольной рамки.
11. Способ по п.9, в котором упомянутая открытая часть состоит из формы рамки.
12. Способ по п.9, в котором упомянутая открытая часть содержит форму самой внешней рамки и по меньшей мере один внутренний участок, простирающийся поперек рамки.
