JP2006056249A - インクジェットヘッドの製造方法，その方法によって製造されたインクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】 高精度で再現性良く厚さを制御したチャンバ層を形成することによって，均一な寸法のインク流路を有するインクジェットヘッド，インクジェットヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は，インク吐出のための圧力を生成させる圧力生成源３０２を有する基板３００を形成する段階と，基板３００上に，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層３１２を形成する段階と，金属チャンバ層３１２によって構成された側壁間の，インク流路が形成される領域を埋める犠牲層３１０ｂを形成する段階と，金属チャンバ層３１２上および犠牲層３１０ｂ上に，圧力生成源３０２に対応するように設けられるノズル３１６ａを有するノズル層３１６を形成する段階とを備える。
【選択図】 図１１
【解決手段】 本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は，インク吐出のための圧力を生成させる圧力生成源３０２を有する基板３００を形成する段階と，基板３００上に，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層３１２を形成する段階と，金属チャンバ層３１２によって構成された側壁間の，インク流路が形成される領域を埋める犠牲層３１０ｂを形成する段階と，金属チャンバ層３１２上および犠牲層３１０ｂ上に，圧力生成源３０２に対応するように設けられるノズル３１６ａを有するノズル層３１６を形成する段階とを備える。
【選択図】 図１１
Description
本発明は，インクジェットヘッドの製造方法，それによって製造されたインクジェットヘッドに関する。
インクジェット記録装置（ｉｎｋ ｊｅｔ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）は，印刷用インクの微小な液滴を，記録媒体上の所望の位置に吐出させて，画像として印刷する装置である。このようなインクジェット記録装置は，安価であり，いろいろな色相を高解像度で印刷することができるので，広範囲に使われている。このインクジェット記録装置は，基本的に，インクが実質的に吐出されるインクジェットヘッド（ｉｎｋ ｊｅｔ ｈｅａｄ）と，インクジェットヘッドと流体によって連通されるインク収納容器とを含む。インク収納容器に保管されるインクは，インク供給口を介してインクジェットヘッドに供給される。インクジェットヘッドは，インク収納容器から供給されたインクを被記録材に吐出することによって，印刷を行なう。
インクジェットヘッドを製造する工程は，インクジェットヘッドを構成するチャンバ層およびノズル層を形成する方法によって，ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）方式と，モノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）方式とに分けられる。ハイブリッド方式によれば，インク吐出のための圧力生成源を有する基板上にチャンバ層を形成する工程と，インクが吐出されるノズルを有するノズル層を形成する工程とが別々に行われる。その後，チャンバ層上にノズル層を取り付けることによって，インクジェットヘッドを製造する。しかしながら，ハイブリッド方式によれば，チャンバ層上にノズル層を取り付ける過程において，圧力生成源とノズルとのミスアランメント（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が発生しやすい。また，チャンバ層およびノズル層を別々の工程により製造することから，工程が複雑になるという短所がある。これに対して，モノリシック方式によるインクジェットヘッドの製造方法は，ハイブリッド方式に比べて，より精密にチャンバ層およびノズル層を整列させることができるという長所を有する。また，製造工程が簡素であるから，製造コストを節減することができると共に，生産性を向上させることができるだけでなく，精密な整列が必要な高解像度用インクジェットヘッドの製造に採用することができる。このようなモノリシック方式によるインクジェットヘッドの製造方法の一例が，特許文献１，特許文献２および特許文献３に開示されている。
図１〜図４は，従来のモノリシック方式によるインクジェットヘッドの製造方法を示す断面図である。
図１を参照すれば，基板１００上に，インク吐出のための圧力を生成させる発熱抵抗器（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ）１０２を形成する。発熱抵抗器１０２を有する基板上の全面に，絶縁性保護層（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１０４を形成する。次に，絶縁性保護層１０４上に，インクの移動通路として設けられる流路の側壁を構成するチャンバ層１０６を形成する。チャンバ層１０６は，通常，ネガ型感光性樹脂層で形成する。
図２を参照すれば，チャンバ層１０６を有する基板１００上に，犠牲物質層１０８を形成する。犠牲物質層１０８は，ポジ型フォトレジストのように，溶解可能な樹脂層（ｓｏｌｕｂｌｅ ｒｅｓｉｎ ｌａｙｅｒ）で形成する。その後，犠牲物質層１０８を化学機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）する。
図３を参照すれば，化学機械的研磨を行ったところ，チャンバ層１０６の間に，インクの流路が形成される領域を覆うように残された犠牲層１０８ａが形成される。犠牲層１０８ａは，後続のノズル層を形成するための支持層として提供される。
図４を参照すれば，チャンバ層１０６上および犠牲層１０８ａ上に樹脂層を形成した後，樹脂層をパターニングすることによって，発熱抵抗器１０２に各々対応するように設けられたノズル１１２ａを備えたノズル層１１２を形成する。その後，基板１００をエッチングして，インク供給口１１４を形成した後，犠牲層１０８ａを除去する。
インクの移動通路として設けられる流路の高さは，チャンバ層１０６の厚さにより影響される。したがって，チャンバ層１０６の厚さを高精度で再現性良く制御しなければならない。従来のモノリシック方式によるインクジェットヘッドの製造方法において，チャンバ層１０６の厚さを再現性良く形成するためには，チャンバ層１０６が犠牲層１０８ａに対して高い研磨選択比（犠牲層の研磨速度／チャンバ層の研磨速度）を有する物質層で形成することが望ましい。この場合，チャンバ層１０６は，ＣＭＰ工程の研磨停止点を検出するための研磨停止層の役目をする。
しかし，従来のモノリシック方式によるインクジェットヘッドの製造方法において，チャンバ層１０６および犠牲層１０８ａが共に樹脂層で形成される場合，チャンバ層１０６は，犠牲層１０８ａに対して高い研磨選択比を有することが難しい。その結果，チャンバ層１０６が研磨停止層の役目をせずに，犠牲層１０８ａと共に研磨されるので，その厚さを高精度で再現性良く制御しにくいことがある。一方，上述したような化学機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）工程を採択することなく，ポジ型フォトレジストの塗布およびパターニング工程によって犠牲層を形成することもできるが，この場合，平坦な上面を有する犠牲層を形成することが難しくて，犠牲層とチャンバ間の段差に起因して均一な寸法の流路を形成することが難しいという問題があった。
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，高精度で再現性良く厚さを制御したチャンバ層を形成することによって，均一な寸法のインク流路を有するインクジェットヘッド，インクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，インク吐出のための圧力を生成する圧力生成源を有する基板を形成する段階と，上記基板上に，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層を形成する段階と，上記金属チャンバ層によって構成された側壁間において，上記インク流路が形成される領域を埋める犠牲層を形成する段階と，上記金属チャンバ層上および上記犠牲層上に，上記圧力生成源に対応する領域にノズルを有するノズル層を形成する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
本発明によれば，インクジェットヘッドおよびその製造方法は，チャンバ層を樹脂層に対して高い研磨選択比を有する金属層で形成するので，高精度で再現性良く厚さを制御したチャンバ層を形成することができる。
上記圧力生成源は，発熱抵抗器であってよい。
上記金属チャンバ層を形成する段階の前に，上記基板上にシード層パターンを形成する段階をさらに備え，上記金属チャンバ層は，上記シード層パターン上に形成されてもよい。
上記金属チャンバ層は，電気メッキ工程により形成されてもよい。
上記シード層パターンを形成する段階は，上記基板上にシード層を形成する段階と，上記シード層をパターニングする段階とを備えることができる。
上記シード層は，銅，白金，金，パラジウム，銀およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する金属層で形成されてもよい。
上記金属チャンバ層は，銅またはニッケルで形成されてもよい。
上記シード層パターンを形成する段階の後に，上記基板上の全部または一部に犠牲物質層を形成する段階と，上記犠牲物質層をパターニングすることによって，上記インク流路が形成される領域を覆い，上記シード層パターンを露出させる犠牲物質層パターンを形成する段階とをさらに備えることができる。
上記犠牲物質層パターンは，電気メッキ工程により上記シード層パターン上に上記金属チャンバ層を形成するためのメッキモールドとして用いられてもよい。
上記犠牲物質層は，ポジ型フォトレジストで形成されてもよい。
上記犠牲層を形成する段階は，上記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，上記犠牲物質層パターンを研磨する段階を備えることができる。
上記犠牲物質層パターンを研磨する段階は，化学機械的研磨工程を適用して行われてもよい。
上記犠牲層を形成する段階は，上記基板上に上記金属チャンバ層を覆う犠牲物質層を形成する段階と，上記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，上記犠牲物質層を研磨する段階とを備えることができる。
上記犠牲物質層は，ポジ型フォトレジストで形成されてもよい。
上記犠牲物質層を研磨する段階は，化学機械的研磨工程を適用して行われてもよい。
上記ノズル層を形成する段階の後に，上記基板における上記インク流路に対応する領域の一部分をエッチングすることによって，上記基板を貫通してインク供給口を形成する段階と，上記犠牲層を溶解して除去する段階とをさらに備えることができる。
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，１つ以上の圧力生成源が配置された基板上に，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層を形成する段階と，上記金属チャンバ層上に，上記圧力生成源に対応するように設けられる１つ以上のノズルを有し，上記インク流路の上面を構成するノズル層を形成する段階とを備えるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記金属チャンバ層を形成する段階の前に，犠牲物質層を形成する段階と，上記犠牲物質層をパターニングすることによって，上記インク流路が形成される領域を覆し，１つ以上のモールド領域を有する犠牲物質層パターンを形成する段階とをさらに備え，上記金属チャンバ層を形成する段階は，上記犠牲物質層パターンの上記１つ以上のモールド領域内に金属層を形成する段階を備えることができる。
上記ノズル層を形成する段階の前に，上記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，上記犠牲物質層パターンを研磨する段階をさらに備えることができる。
上記金属チャンバ層は，上記犠牲物質層パターンより高い硬度を有することができる。
上記犠牲物質層パターンを研磨する段階は，化学機械的研磨工程により行われてもよい。
上記犠牲物質層パターンは，スピンコート法によりフォトレジストで形成されてもよい。
上記基板における上記インク流路に対応する領域の一部分を貫通して上記インク流路と流体連通するインク供給口を形成する段階と，上記犠牲物質層パターンを溶解して除去する段階とをさらに備えることができる。
上記金属チャンバ層は，電気メッキ工程により形成されてもよい。
上記ノズル層を形成する段階の前に，上記基板上に，上記金属チャンバ層を覆うように犠牲物質層を形成する段階をさらに備えることができる。
上記ノズル層を形成する段階の前に，上記犠牲物質層の上面と上記金属チャンバ層の上面とが同じ平面になるように，上記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，上記犠牲物質層を研磨する段階をさらに備えることができる。
上記犠牲物質層を研磨する段階は，化学機械的研磨工程により行われてもよい。
上記犠牲物質層は，スピンコート工程によりフォトレジストで形成されてもよい。
上記金属チャンバ層を形成する段階の前に，上記基板を形成する段階と，上記基板上に，保護層を形成する段階とをさらに備え，上記基板の上面には，上記１つ以上の圧力生成源が配置されることができる。
上記金属チャンバ層を形成する段階の前に，シード層を蒸着する段階と，上記シード層をパターニングすることによって，上記保護層上に，上記金属チャンバ層を形成する領域に対応するように設けられたシード部（ｓｅｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎｓ）を有するシード層パターンを形成する段階とをさらに備えることができる。
上記シード層は，銅，白金，金，パラジウム，銀およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する金属層で形成されてもよい。
上記基板を形成する段階は，上記基板上に，内部回路に連結される１つ以上のパッドを設ける段階をさらに備え，上記１つ以上のパッドは，上記基板の長辺（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｉｄｅｓ）に沿って配設されてもよい。
上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，上面に１つ以上の圧力生成源が配置された基板上に，第１物質よりなり，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と，上記基板上に，上記チャンバ層を覆い，上記インク流路が形成される領域を埋めるように，第２物質よりなる犠牲物質層を形成する段階と，上記チャンバ層を研磨停止層として用いて，上記犠牲物質層を研磨する段階と，上記１つ以上の圧力生成源に対応するように設けられた１つ以上のノズルを有するノズル層を形成する段階とを備え，上記第１物質は，上記第２物質より高い硬度を有する物質であるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記第１物質は，金属であってよいし，上記第２物質は，樹脂であってよい。
上記課題を解決するために，本発明の第４の観点によれば，上面に１つ以上の圧力生成源が配置された基板上に，インク流路が形成される領域を埋めるように，第２物質よりなり，１つ以上のモールド領域を有する犠牲物質層パターンを形成する段階と，上記１つ以上のモールド領域内に第１物質を蒸着することによって，上記インク流路の側壁を構成する上記第１物質よりなるチャンバ層を形成する段階と，上記チャンバ層を研磨停止層として用いて上記犠牲物質層パターンを研磨する段階と，上記１つ以上の圧力生成源に対応するように設けられた１つ以上のノズルを有するノズル層を形成する段階とを備え，上記第１物質は，上記第２物質より高い硬度を有する物質であるインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
上記第１物質は，金属であってよいし，上記第２物質は，樹脂であってよい。
上記課題を解決するために，本発明の第５の観点によれば，インク吐出のための圧力を生成する圧力生成源を有する基板と，上記基板上に配置され，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層と，上記インク流路の上面を構成するように，上記金属チャンバ層上に配置され，上記圧力生成源に対応するように設けられたノズルを有するノズル層とを備えるインクジェットヘッドが提供される。
上記圧力生成源は，発熱抵抗器であってよい。
上記基板と上記金属チャンバ層との間にシード層パターンを介設することができる。
上記シード層パターンは，銅，白金，金，パラジウム，銀およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する金属層であってよい。
上記金属チャンバ層は，銅層またはニッケル層であってよい。
上記ノズル層は，光硬化性樹脂層，または熱硬化性樹脂層であってよい。
上記ノズル層は，エポキシ系樹脂層，ポリイミド系樹脂層，またはポリアクリレート系樹脂層であってもよい。
上記基板上の上記インク流路に対応する領域の一部分を貫通して形成されたインク供給口をさらに備えることができる。
上記課題を解決するために，本発明の第６の観点によれば，インク吐出のための圧力を生成する１つ以上の圧力生成源が上部に配置された基板と，１つ以上のインクチャンネルと，上記基板上の上記１つ以上の圧力生成源を内部に含む１つ以上のインクチャンバと，上記インクチャンバを構成する金属チャンバ層と，上記圧力生成源に対応するように設けられた１つ以上のノズルを有するノズル層とを含む流路構造物とを備えるインクジェットヘッドが提供される。
上記基板を貫通し，上記基板の長手方向に延びたスロット形状で形成されたインク供給口と，上記基板の長手方向の端部に沿って配設された１つ以上のパッドとをさらに備え，上記１つ以上の圧力生成源は，上記インク供給口の長手方向の両端部に沿って２列で配置されてもよい。
上記流路構造物と上記基板との間に，上記１つ以上の圧力生成源を覆うように介設された保護層をさらに備えることができる。
上記保護層と上記流路構造物との間に介設され，上記金属チャンバ層に対応するように設けられた１つ以上のシード部を有するシード層パターンをさらに備えることができる。
上記金属チャンバ層は，１０〜３０μｍの厚さを有することができる。
以上説明したように本発明によれば，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を，樹脂層に対して高い研磨選択比を有する金属層で形成する。それにより，高精度で再現性良く厚さを制御したチャンバ層を形成することによって，均一な寸法のインク流路を有するインクジェットヘッド，インクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また，図面において，層および領域の厚さは，説明の便宜上，誇張されて表現されている。
図５は，本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの概略平面図である。また，図６〜図１２は，本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明するために，図５のＩ〜Ｉ’線における断面図である。
図５および図６を参照すれば，基板３００を形成する。基板３００は，半導体素子の製造工程に用いられるものであって，約５００μｍの厚さを有するシリコン基板である。基板３００上に，インク吐出のための圧力を生成する圧力生成源３０２を形成する。圧力生成源３０２は，タンタル，またはタングステンなどのような高抵抗金属や，タンタルアルミニウムなどのように高抵抗金属を含む合金，または不純物イオンなどがドープされたポリシリコンよりなる発熱抵抗器（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ）であってもよい。また，基板３００上に，基板３００の両側の長辺に沿って，インクジェットプリントヘッドの内部回路との電気的に接続するためのパッド３０４を形成することができる。パッド３０４は，設計仕様によって，基板３００の短辺に沿って形成されてもよい。なお，図示してはいないが，基板３００上に，圧力生成源３０２に電気信号を供給するための配線をさらに形成することができる。パッド３０４を，配線と同じ工程段階で形成することができる。圧力生成源３０２およびパッド３０４を有する基板３００上に，絶縁性保護層３０６を形成する。絶縁性保護層３０６は，プラズマ強化化学気相蒸着(ＰＥＶＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法を用いてシリコン窒化膜で形成することができる。
図５および図７を参照すれば，絶縁性保護層３０６上にシード層パターン３０８を形成する。具体的には，まず，絶縁性保護層３０６上にシード層を形成する。シード層は，物理気相蒸着法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法または化学気相蒸着法(ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法を適用して，銅（Ｃｕ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），パラジウム（Ｐｄ），銀（Ａｇ），またはニッケル（Ｎｉ）などで形成するか，これらのうち少なくとも１つを含む合金で形成することができる。その後，シード層をパターニングすることによって，シード層パターン３０８を形成する。シード層を，通常のフォトリソグラフィ工程および異方性エッチング工程によりパターニングすることができる。シード層パターン３０８上には，後続工程により金属チャンバ層が形成される。したがって，シード層パターン３０８は，インクの移動通路として設けられる流路が形成される領域を露出させるように形成される。
図５および図８を参照すれば，シード層パターン３０８を有する基板３００上の全部または一部に犠牲物質層３１０を形成する。この場合，シード層パターン３０８を有する基板３００上の全部に犠牲物質層３１０が形成された方がよい。犠牲物質層３１０は，スピンコート法を用いてポジ型フォトレジストで形成することができる。犠牲物質層３１０は，後続工程により形成される金属チャンバ層の厚さより十分に大きい厚さを有するように形成されることが望ましい。
図５および図９を参照すれば，犠牲物質層３１０をパターニングすることによって，インク流路が形成される領域を覆い，シード層パターン３０８を露出させる犠牲物質層パターン３１０ａを形成する。具体的には，シード層パターン３０８を露出させる遮光パターン（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ）が設けられたフォトマスクを用いて，犠牲物質層３１０に対する選択的な露光を行う。その後，犠牲物質層３１０における露光領域を現像して，犠牲物質層パターン３１０ａを形成する。次に，シード層パターン３０８上に金属チャンバ層３１２を形成する。金属チャンバ層３１２は，電気メッキ工程により形成することができる。この場合，金属チャンバ層３１２の材料には，電気メッキ工程に選択される金属を何らの制限無く適用されることができる。好ましくは，金属チャンバ層３１２は，銅またはニッケルなどで形成することができる。この過程で，シード層パターン３０８は，電流の通路となる導電性下地層（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の役目をする。金属チャンバ層３１２の厚さは，インク流路の高さを考慮して決定されることができ，１０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。一方，金属チャンバ層３１２を形成する間に，犠牲物質層パターン３１０ａは，メッキモールドとして機能する。したがって，金属チャンバ層３１２は，メッキモールドとして提供される犠牲物質層パターン３１０ａによって構成された空間内に，安定した形状を有するように形成できる。
次に，金属チャンバ層３１２の上面より突出した犠牲物質層パターン３１０ａの部分を研磨して除去する。犠牲物質層パターン３１０ａの研磨は，化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）工程により行うことができる。この場合，金属チャンバ層３１２は，研磨停止層としての役目をする。上述したように，金属チャンバ層３１２は，犠牲物質層パターン３１０ａとは異なって，金属層で形成される。金属チャンバ層３１２は，ポジ型フォトレジストのような樹脂層で形成される犠牲物質層パターン３１０ａに比べて，高い硬度を有する。このような硬度の差異により，金属チャンバ層３１２が犠牲物質層パターン３１０ａに対して高い研磨選択比を有する。ＣＭＰ工程は，金属チャンバ層３１２の上面で安定的に停止されるようになり，金属チャンバ層３１２は，犠牲物質層パターン３１０ａと共に研磨されすぎることがない。それにより，金属チャンバ層３１２の厚さを，高精度で再現性良く制御できる。
図５および図１０を参照すれば，ＣＭＰ工程を行ったところ，金属チャンバ層３１２間の，インク流路が形成される領域を埋める犠牲層３１０ｂが形成される。犠牲層３１０ｂは，上述したようなＣＭＰ工程により形成されるので，金属チャンバ層３１２との段差無しに平坦な上面を有するようになる。一方，図１０に示すように，基板３００の両側部のパッド３０４上にも，犠牲層３１０ｃが残存する。
図５および図１１を参照すれば，犠牲層３１０ｂを形成した後に，金属チャンバ層３１２および犠牲層３１０ｂ上にノズル材料層（ｎｏｚｚｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ）を形成する。ノズル材料層は，スピンコート法を用いて光硬化性樹脂層または熱硬化性樹脂層などで形成することができる。例えば，ノズル材料層を，エポキシ系樹脂層，ポリイミド系樹脂層，またはポリアクリレート系樹脂層などで形成することができる。その後，ノズル材料層をパターニングすることによって，圧力生成源３０２の直上部に位置するノズル３１６ａを有するノズル層３１６を形成する。ノズル材料層がネガ型感光性樹脂層である場合に，ネガ型感光性樹脂層は，露光および現象工程によりパターニングすることができる。また，ノズル材料層が熱硬化性樹脂層である場合に，熱硬化性樹脂層は，フォトリソグラフィ工程および酸素プラズマを用いた異方性エッチング工程によりパターニングすることができる。
図５および図１２を参照すれば，ノズル層３１６を形成した後に，基板３００におけるインク流路に対応する領域の一部分を貫通するインク供給口３１８を形成する。インク供給口３１８は，図５に示すように，基板３００の中心部を貫通するスロット形状を有するように形成することができる。この場合に，インク供給口３１８は，基板３００の背面に，その中心部をライン形態で露出させるマスクパターンを形成し，マスクパターンをエッチングマスクとして用いて，基板３００をエッチングすることによって形成することができる。基板３００は，プラズマを用いた乾式エッチング，またはエッチング液を用いた湿式エッチングによってエッチングすることができる。次に，犠牲層３１０ｂおよび犠牲層３１０ｃを溶解して除去する。犠牲層３１０ｂおよび犠牲層３１０ｃがポジ型フォトレジストである場合に，犠牲層３１０ｂおよび犠牲層３１０ｃは，例えば，グリコールエテール（ｇｌｙｃｏｌ ｅｔｈｅｒ），メチルラクテート（ｍｅｔｈｙｌ ｌａｃｔａｔｅ），またはエチルラクテート（ｅｔｈｙｌ ｌａｃｔａｔｅ）などのような溶媒を使用して除去することができる。犠牲層３１０ｂを除去することによって，犠牲層３１０ｂが除去された領域に，インクチャンバ３２０およびインクチャンネル３２２を含むインク流路が最終的に形成される。ここで，流路構造物は，一つ以上のインクチャンネル３２２と，基板３００上の一つ以上の圧力発生源３０２を内部に含むインクチャンバ３２０と，インクチャンバ３２０を構成する金属チャンバ層３１２と，圧力発生源３０２に対応するように設けられたノズル３１６ａを有するノズル層３１６とを含む。
図１３および図１４は，本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す断面図である。
図１３を参照すれば，図６および図７の説明と同様の工程を行うことによって，基板３００上に圧力生成源３０２，パッド３０４，絶縁性保護層３０６およびシード層パターン３０８を形成する。その後，本発明の一実施形態とは異なって，犠牲物質層を形成する前に，先ず，金属チャンバ層３１２を形成する。
図１４を参照すれば，金属チャンバ層３１２が形成された基板上の全部または一部に，金属チャンバ層３１２を覆う犠牲物質層５１０を形成する。この場合，犠牲物質層５１０は，金属チャンバ層３１２が形成された基板上の全部に形成された方が良い。犠牲物質層５１０は，スピンコート法を用いてポジ型フォトレジストで形成することができる。その後，金属チャンバ層３１２の上面が露出されるように，犠牲物質層５１０を研磨する。犠牲物質層５１０の研磨を，ＣＭＰ工程を適用して行うことができる。この際，金属チャンバ層３１２は，研磨停止層としての役目をする。ＣＭＰ工程の結果は，図１０に示された通りである。その後，図１１および図１２の説明と同様の工程を行うことによって，インクジェットヘッドを製造する。本発明の他の実施形態によれば，犠牲物質層５１０に対するＣＭＰ工程を行い，犠牲層を形成する。したがって，犠牲物質層５１０に対すパターニング工程を省略できるので，より簡単な工程によりインクジェットヘッドを製造できるようになる。
以下，図５および図１２をさらに参照して，本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを説明する。
図５および図１２を参照すれば，基板３００上に，インク吐出のための圧力を生成する圧力生成源３０２が配置される。圧力生成源３０２は，タンタルまたはタングステンなどのような高抵抗金属や，タンタルアルミニウムなどのように高抵抗金属を含む合金，または不純物イオンがドープされたポリシリコンなどよりなる発熱抵抗器であってもよい。圧力生成源３０２は，図５に示したように，基板３００上に２列で配設されることができるが，これに限定されるものではない。基板３００上には，基板３００の両側の長辺に沿って，インクジェットプリントヘッドの内部回路との電気的に接続するためのパッド３０４が配設されることができる。パッド３０４は，設計仕様によって，基板３００の短辺に沿って配置されてもよい。圧力生成源３０２およびパッド３０４を有する基板３００上に，絶縁性保護層３０６が配置される。絶縁性保護層３０６は，シリコン窒化膜などであってもよい。基板３００の中心部には，基板３００および絶縁性保護層３０６を貫通するようにインク供給口３１８が形成される。インク供給口３１８は，図５に示したように，２列で配置された圧力生成源３０２の間にスロット形状を有するように配置されることができる。
絶縁性保護層３０６を有する基板３００上に，金属チャンバ層３１２が配置される。金属チャンバ層３１２は，インクの移動通路として設けられる流路の側壁を構成する。基板３００と金属チャンバ層３１２との間にシード層パターン３０８が介設される。金属チャンバ層３１２は，シード層パターン３０８を導電性下地層として使用し，電気メッキ工程により形成することができる。好ましくは，金属チャンバ層３１２は，銅層またはニッケル層などである。シード層パターン３０８は，銅（Ｃｕ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），パラジウム（Ｐｄ），銀（Ａｇ），またはニッケル（Ｎｉ）などよりなるか，またはこれらのうち少なくとも１つを含む合金よりなることができる。金属チャンバ層３１２上にノズル層３１６が配置される。ノズル層３１６は，インクの移動通路として設けられる流路の上面を構成する。インク流路は，インクチャンバ３２０およびインクチャンネル３２２を含む。また，ノズル層３１６には，圧力生成源３０２の各々対応するノズル３１６ａが設けられる。ノズル層３１６は，光硬化性樹脂層または熱硬化性樹脂層などであってもよい。この場合，ノズル層３１６は，エポキシ系樹脂層，ポリイミド系樹脂層，またはポリアクリレート系樹脂層などであってもよい。
基板３００の下面は，インク収納容器（不図示）に取り付けられる。インク収納容器内のインクは，基板３００を貫通するように形成されたインク供給口３１８およびインクチャンネル３２２を経てインクチャンバ３２０内に仮貯蔵される。インクチャンバ３２０内に貯蔵されたインクは，圧力生成源（発熱抵抗器）３０２によって瞬間的に加熱され，この時に発生した圧力によって，液滴の形態でノズルを介して記録媒体上に吐出される。
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
３００ 基板
３０２ 圧力生成源
３０４ パッド
３０６ 絶縁性保護層
３０８ シード層パターン
３１０，５１０ 犠牲物質層
３１０ａ 犠牲物質層パターン
３１０ｂ 犠牲層
３１０ｃ 犠牲層
３１２ 金属チャンバ層
３１６ ノズル層
３１６ａ ノズル
３１８ インク供給口
３２０ インクチャンバ
３２２ インクチャンネル
３０２ 圧力生成源
３０４ パッド
３０６ 絶縁性保護層
３０８ シード層パターン
３１０，５１０ 犠牲物質層
３１０ａ 犠牲物質層パターン
３１０ｂ 犠牲層
３１０ｃ 犠牲層
３１２ 金属チャンバ層
３１６ ノズル層
３１６ａ ノズル
３１８ インク供給口
３２０ インクチャンバ
３２２ インクチャンネル
Claims (49)
- インク吐出のための圧力を生成する圧力生成源を有する基板を形成する段階と；
前記基板上に，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層を形成する段階と；
前記金属チャンバ層によって構成された側壁間において，前記インク流路が形成される領域を埋める犠牲層を形成する段階と；
前記金属チャンバ層上および前記犠牲層上に，前記圧力生成源に対応する領域にノズルを有するノズル層を形成する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記圧力生成源は，発熱抵抗器であることを特徴とする，請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記金属チャンバ層を形成する段階の前に，前記基板上にシード層パターンを形成する段階をさらに備え，
前記金属チャンバ層は，前記シード層パターン上に形成されることを特徴とする，請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記金属チャンバ層は，電気メッキ工程により形成されることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記シード層パターンを形成する段階は，
前記基板上にシード層を形成する段階と；
前記シード層をパターニングする段階と；
を備えることを特徴とする，請求項３または４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記シード層は，銅，白金，金，パラジウム，銀およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する金属層で形成されることを特徴とする，請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記金属チャンバ層は，銅，またはニッケルで形成されることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５または６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記シード層パターンを形成する段階の後に，
前記基板上の全部または一部に犠牲物質層を形成する段階と；
前記犠牲物質層をパターニングすることによって，前記インク流路が形成される領域を覆い，前記シード層パターンを露出させる犠牲物質層パターンを形成する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項３，４，５，６または７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記犠牲物質層パターンは，電気メッキ工程により形成され，前記シード層パターン上に前記金属チャンバ層を形成するためのメッキモールドとして用いられることを特徴とする，請求項８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層は，ポジ型フォトレジストで形成されることを特徴とする，請求項８または９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲層を形成する段階は，前記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，前記犠牲物質層パターンを研磨する段階を備えることを特徴とする，請求項８，９または１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層パターンを研磨する段階は，化学機械的研磨工程を適用して行われることを特徴とする，請求項８，９，１０または１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲層を形成する段階は，
前記基板上に，前記金属チャンバ層を覆う犠牲物質層を形成する段階と；
前記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，前記犠牲物質層を研磨する段階と；
を備えることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６または７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記犠牲物質層は，ポジ型フォトレジストで形成することを特徴とする，請求項１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層を研磨する段階は，化学機械的研磨工程を適用して行われることを特徴とする，請求項１３または１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ノズル層を形成する段階の後に，
前記基板における前記インク流路に対応する領域の一部分をエッチングすることによって，前記基板を貫通してインク供給口を形成する段階と；
前記犠牲層を溶解して除去する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１〜１５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - １つ以上の圧力生成源が配置された基板上に，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層を形成する段階と；
前記金属チャンバ層上に，前記圧力生成源に対応するように設けられる１つ以上のノズルを有し，前記インク流路の上面を構成するノズル層を形成する段階と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記金属チャンバ層を形成する段階の前に，
犠牲物質層を形成する段階と；
前記犠牲物質層をパターニングすることによって，前記インク流路が形成される領域を覆い，１つ以上のモールド領域を有する犠牲物質層パターンを形成する段階と；
をさらに備え，
前記金属チャンバ層を形成する段階は，前記犠牲物質層パターンの前記１つ以上のモールド領域内に金属層を形成する段階を備えることを特徴とする，請求項１７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記ノズル層を形成する段階の前に，前記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，前記犠牲物質層パターンを研磨する段階をさらに備えることを特徴とする，請求項１８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記金属チャンバ層は，前記犠牲物質層パターンより高い硬度を有することを特徴とする，請求項１８または１９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層パターンを研磨する段階は，化学機械的研磨工程により行われることを特徴とする，請求項１８，１９または２０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層パターンは，スピンコート法によりフォトレジストで形成されることを特徴とする，請求項１８，１９，２０または２１のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板における前記インク流路に対応する領域の一部分を貫通してインク供給口を形成する段階と；
前記犠牲物質層パターンを溶解して除去する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１８〜２２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記金属チャンバ層は，電気メッキ工程により形成されることを特徴とする，請求項１７〜２３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ノズル層を形成する段階の前に，前記基板上に，前記金属チャンバ層を覆うように犠牲物質層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする，請求項１７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ノズル層を形成する段階の前に，前記犠牲物質層の上面と前記金属チャンバ層の上面とが同じ平面になるように，前記金属チャンバ層を研磨停止層として用いて，前記犠牲物質層を研磨する段階をさらに備えることを特徴とする，請求項２５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層を研磨する段階は，化学機械的研磨工程により行われることを特徴とする，請求項２５または２６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記犠牲物質層は，スピンコート工程によりフォトレジストで形成されることを特徴とする，請求項２５，２６または２７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記金属チャンバ層を形成する段階の前に，
前記基板を形成する段階と；
前記基板上に，保護層を形成する段階と；
をさらに備え，
前記基板の上面には，前記１つ以上の圧力生成源が配置されることを特徴とする，請求項１７〜２８のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記金属チャンバ層を形成する段階の前に，
シード層を蒸着する段階と；
前記シード層をパターニングすることによって，前記保護層上に，前記金属チャンバ層を形成する領域に対応するように設けられたシード部を有するシード層パターンを形成する段階と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項２９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記シード層は，銅，白金，金，パラジウム，銀およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する金属層で形成されることを特徴とする，請求項３０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板を形成する段階は，前記基板上に，内部回路に連結される１つ以上のパッドを設ける段階をさらに備え，前記１つ以上のパッドは，前記基板の長辺に沿って配設されることを特徴とする，請求項１７〜３１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 上面に１つ以上の圧力生成源が配置された基板上に，第１物質よりなり，インク流路の側壁を構成するチャンバ層を形成する段階と；
前記基板上に，前記チャンバ層を覆い，前記インク流路が形成される領域を埋めるように，第２物質よりなる犠牲物質層を形成する段階と；
前記チャンバ層を研磨停止層として用いて，前記犠牲物質層を研磨する段階と；
前記１つ以上の圧力生成源に対応するように設けられた１つ以上のノズルを有するノズル層を形成する段階と；
を備え，
前記第１物質は，前記第２物質より高い硬度を有する物質であることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記第１物質は，金属であり，前記第２物質は，樹脂であることを特徴とする，請求項３３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 上面に１つ以上の圧力生成源が配置された基板上に，インク流路が形成される領域を埋めるように，第２物質よりなり，１つ以上のモールド領域を有する犠牲物質層パターンを形成する段階と；
前記１つ以上のモールド領域内に第１物質を蒸着することによって，前記インク流路の側壁を構成する前記第１物質よりなるチャンバ層を形成する段階と；
前記チャンバ層を研磨停止層として用いて前記犠牲物質層パターンを研磨する段階と；
前記１つ以上の圧力生成源に対応するように設けられた１つ以上のノズルを有するノズル層を形成する段階と；
を備え，
前記第１物質は，前記第２物質より高い硬度を有する物質であることを特徴とする，インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記第１物質は，金属であり，前記第２物質は，樹脂であることを特徴とする，請求項３５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- インク吐出のための圧力を生成する圧力生成源を有する基板と；
前記基板上に配置され，インク流路の側壁を構成する金属チャンバ層と；
前記インク流路の上面を構成するように，前記金属チャンバ層上に配置され，前記圧力生成源に対応するように設けられたノズルを有するノズル層と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッド。 - 前記圧力生成源は，発熱抵抗器であることを特徴とする，請求項３７に記載のインクジェットヘッド。
- 前記基板と前記金属チャンバ層との間に介設されたシード層パターンをさらに備えることを特徴とする，請求項３７または３８に記載のインクジェットヘッド。
- 前記金属チャンバ層は，銅層またはニッケル層であることを特徴とする，請求項３７，３８または３９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記シード層パターンは，銅，白金，金，パラジウム，銀およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する金属層であることを特徴とする，請求項３９または４０に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ノズル層は，光硬化性樹脂層，または熱硬化性樹脂層であることを特徴とする，請求項３７〜４１のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記ノズル層は，エポキシ系樹脂層，ポリイミド系樹脂層，またはポリアクリレート系樹脂層であることを特徴とする，請求項３７〜４２のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記基板上の前記インク流路に対応する領域の一部分を貫通して形成されたインク供給口をさらに備えることを特徴とする，請求項３７〜４３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- インク吐出のための圧力を生成する１つ以上の圧力生成源が上部に配置された基板と；
１つ以上のインクチャンネルと，前記基板上の前記１つ以上の圧力生成源を内部に含む１つ以上のインクチャンバと，前記インクチャンバを構成する金属チャンバ層と，前記圧力生成源に対応するように設けられた１つ以上のノズルを有するノズル層とを含む流路構造物と；
を備えることを特徴とする，インクジェットヘッド。 - 前記基板を貫通して延び，前記基板の長手方向に延びたスロット形状で形成されたインク供給口と；
前記基板の長手方向の端部に沿って配設された１つ以上のパッドと；
をさらに備え，
前記１つ以上の圧力生成源は，前記インク供給口の長手方向の両端部に沿って２列で配置されることを特徴とする，請求項４５に記載のインクジェットヘッド。 - 前記流路構造物と前記基板との間に，前記１つ以上の圧力生成源を覆うように介設された保護層をさらに備えることを特徴とする，請求項４５または４６に記載のインクジェットヘッド。
- 前記保護層と前記流路構造物との間に介設され，前記金属チャンバ層に対応するように設けられた１つ以上のシード部を有するシード層パターンをさらに備えることを特徴とする，請求項４７に記載のインクジェットヘッド。
- 前記金属チャンバ層は，１０〜３０μｍの厚さを有することを特徴とする，請求項４５，４６，４７または４８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
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