JP2008162267A - インクジェットプリントヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェットプリントヘッドの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008162267A
JP2008162267A JP2007300914A JP2007300914A JP2008162267A JP 2008162267 A JP2008162267 A JP 2008162267A JP 2007300914 A JP2007300914 A JP 2007300914A JP 2007300914 A JP2007300914 A JP 2007300914A JP 2008162267 A JP2008162267 A JP 2008162267A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
layer
forming
flow path
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007300914A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4671200B2 (ja
Inventor
Byung-Ha Park
炳夏 朴
Seishun Boku
性俊 朴
Young-Ung Ha
龍雄 河
Kyoung-Il Kim
敬鎰 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2008162267A publication Critical patent/JP2008162267A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4671200B2 publication Critical patent/JP4671200B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1601Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1603Production of bubble jet print heads of the front shooter type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1629Manufacturing processes etching wet etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1632Manufacturing processes machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1637Manufacturing processes molding
    • B41J2/1639Manufacturing processes molding sacrificial molding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/164Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1642Manufacturing processes thin film formation thin film formation by CVD [chemical vapor deposition]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49126Assembling bases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49128Assembling formed circuit to base
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y10T29/49146Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. with encapsulating, e.g., potting, etc.
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49401Fluid pattern dispersing device making, e.g., ink jet

Abstract

【課題】インク供給口を形成する工程を改善することによって、製品の生産性を向上させ、かつ、インク供給口を通したインクの供給を円滑にしたインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】前面にインクを加熱するためのヒーターが形成された基板を用意する段階と、基板の前面にインク流路を限定する流路形成層を形成する段階と、流路形成層上にノズルを持つノズル層を形成する段階と、流路形成層とノズル層の上部に第1保護層を覆う段階と、基板の背面に基板のエッチングのためのマスク物質を塗布する段階と、基板の側面を保護するための第2保護層を塗布する段階と、湿式エッチングで基板にインク供給口を形成する段階とを含む構成とし、ここで、マスク物質はタンタル、第2保護層はパリレンとすれば良い。
【選択図】図3J

Description

本発明は、インクジェットプリントヘッドの製造方法に係り、特に、インク供給口を形成する工程を改善したインクジェットプリントヘッドの製造方法に関する。
インクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴(droplet)を記録用紙上の所望の位置に吐出させて画像を形成する装置である。かかるインクジェットプリントヘッドは、インク液滴の吐出メカニズムによって、熱駆動方式と圧電駆動方式とに大別される。なかでも、熱駆動方式のプリントヘッドは、熱源を用いてインクにバブル(bubble)を発生させ、該バブルの膨張力によってインク液滴を吐出させる。
一般の熱駆動方式のプリントヘッドは、インクの供給のために形成されたインク供給口(ink feed hole)と、表面にインクの加熱のためのヒーターが設けられた基板と、基板上に流路及びインクチャンバーを形成する流路形成層と、流路形成層上に形成され、インクチャンバーに対応するノズルを持つノズル層と、を備える。
このようなプリントヘッドを製造する方法としては、基板とノズル層を個別に製造した後、これらを整列させて高分子薄膜で付着する接合方式と、流路形成層とノズル層を基板上に直接形成するモノリシック(monolithic)方式が広く用いられている。なかでもモノリシック方式は、接合方式に比べて、厳しい条件を満足しなければならない接着剤の他、ノズル層を基板と整列する作業及びこれを行うための装備が省かれるため、製造コストの節減及び生産性の向上が図られる。
図1A乃至図1Fは、モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。まず、図1Aに示すように、インクの加熱のためのヒーター1aと、このヒーター1aに電流を供給するための電極1bとが形成された基板1上に、フォトリソグラフィ(photolithography)工程を用いて流路形成層2を形成する。以降、図1Bに示すように、流路形成層2で囲まれた空間にフォトレジストを埋め込んで犠牲層3を形成する。その後、図1Cに示すように、流路形成層2と犠牲層3上に、ノズル4aを持つノズル層4を形成する。ノズル層4は、流路形成層2と略同様にフォトリソグラフィ工程によって形成される。続いて、図1Dに示すように、インク供給口を形成するためのエッチングマスク5を形成した後、図1Eに示すように、エッチングマスク5によって露出された基板1の背面から基板1が貫通されるようにエッチングし、インク供給口1cを形成する。このような基板1のエッチングは、プラズマを用いる乾式エッチングによってなされる。最後に、エッチングマスク5を除去し、ソルベントを使って犠牲層3を除去すると、図1Fに示すようなインクジェットプリントヘッドが完成する。
しかしながら、上記のような従来の方法は、インク供給口1cを形成する際に、ウエハを乾式エッチング装備に入れ、ウエハ単位に工程を行わねばならず、製品の生産性が低下するという問題があった。そこで、乾式エッチング装備の数を増やして生産性を向上させる方法が使用されてきたが、この方法は、乾式エッチング装備が高価であるがために限界を持つ。
なお、乾式エッチング工程によってインク供給口1cを形成すると、インク供給口1cの幅が狭く形成され、インク供給能力が低下するという限界につながる。
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、インク供給口を形成する工程を改善することによって、製品の生産性を向上させ、かつ、インク供給口からのインクの供給を円滑にすることが可能な、新規かつ改良されたインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、(a)前面にインクを加熱するためのヒーターが形成された基板を用意する段階と、(b)前記基板の前面にインク流路を限定する流路形成層を形成する段階と、(c)前記流路形成層上にノズルを持つノズル層を形成する段階と、(d)前記流路形成層とノズル層の上部に第1保護層を覆う段階と、(e)前記基板の背面に前記基板のエッチングのためのマスク物質を塗布する段階と、(f)前記基板の側面を保護するための第2保護層を塗布する段階と、(g)湿式エッチングで前記基板にインク供給口を形成する段階と、を含む構成とした。
前記マスク物質は、タンタル(Ta)からなり、前記第2保護層は、パリレン(parylene)からなることができる。
前記第2保護層は、化学気相蒸着方式(CVD)で前記基板の側面に塗布されることができる。
前記第1保護層は、フェノキシ樹脂(phenoxy resin)からなることができる。
前記(g)段階は、前記マスク物質をパターニングして前記インク供給口を形成するためのエッチングマスクを形成する段階と、前記エッチングマスクを通して露出された前記基板の背面を湿式エッチング方式でエッチングする段階と、を含むことができる。
前記第2保護層は、前記基板の側面と前記マスク物質を覆うように塗布され、前記(g)段階は、前記マスク物質と前記第2保護層をパターニングして前記インク供給口を形成するためのエッチングマスクを形成する段階と、前記エッチングマスクを通して露出された前記基板の背面を湿式エッチング方式でエッチングする段階と、を含むことができる。
前記(c)段階は、前記基板の前面にトレンチを形成する段階と、前記トレンチと流路形成層の形成されている前記基板上に、前記流路形成層を覆う犠牲層を形成する段階と、化学的機械的研磨(CMP)工程によって前記流路形成層と犠牲層の上面を平坦化する段階と、前記流路形成層と犠牲層の上にノズル層を形成する段階と、を含んでなることができ、前記インクジェットプリントヘッドの製造方法は、湿式エッチングによって前記インク供給口を形成した後、前記犠牲層を除去する段階をさらに含むことができる。
また、本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、(a)インクを加熱するためのヒーター及び前記ヒーターに電流に供給するための電極が前面に形成された基板を用意する段階と、(b)フォトリソグラフィ工程によって前記基板の前面にインク流路を限定する流路形成層を形成する段階と、(c)前記基板の前面と流路形成層を覆うように犠牲層を形成した後、化学的機械的研磨(CMP)工程によって前記犠牲層の上面を平坦化する段階と、(d)フォトリソグラフィ工程によって前記犠牲層と流路形成層上にノズル層を形成する段階と、(e)前記犠牲層とノズル層の上部に第1保護層を覆う段階と、(f)前記基板の背面に基板のエッチングのためのマスク物質を塗布する段階と、(g)少なくとも前記基板の側面及び前記マスク物質を覆うように第2保護層を塗布する段階と、(h)湿式エッチング方式で前記基板の背面をエッチングしてインク供給口を形成する段階と、を含む構成とした。
また、本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、(a)基板の前面に流路形成層及びノズル層を形成する段階と、(b)前記流路形成層及びノズル層を覆うように第1保護層を形成する段階と、(c)前記基板のエッチングに用いられるマスク物質を前記基板の背面に塗布する段階と、(d)前記基板の側面を保護する第2保護層を形成する段階と、(e)湿式エッチングによってインク供給口を形成する段階と、を含む構成とした。
前記(e)段階は、エッチングの前に前記マスク物質及び第2保護層をパターニングする段階を含むことができる。
また、本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、(a)フォトリソグラフィによって基板の表面に流路形成層及びノズル層を形成する段階と、(b)前記流路形成層及びノズル層を覆うように第1保護層を形成する段階と、(c)前記基板のエッチングに用いられるマスク物質を前記基板の背面に塗布する段階と、(d)少なくとも前記基板の側面及びマスク物質を覆うように第2保護層を塗布する段階と、(e)前記基板の背面を湿式エッチングしてインク供給口を形成する段階と、を含む構成とした。
また、本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法は、(a)基板の前面に流路形成層及びノズル層を形成する段階と、(b)前記流路形成層及びノズル層を覆うように第1保護層を形成する段階と、(c)前記基板の背面にマスク層を形成する段階と、(d)前記マスク層を湿式エッチングして基板上にインク供給口を形成する段階と、を含む構成とした。
本発明によれば、大量生産に適合する湿式エッチング方式でインク供給口を形成するため、製品の生産性を向上させ、かつ、インク供給口を介したインクの供給をより円滑にすることが可能になる。
また、本発明によれば、インク供給口のエッチング時にアンダーカットを相対的に少なく発生させるマスク物質を採択し、また、基板の側面を保護するための保護層を別途に塗布したため、より高精度にインク供給口の寸法を制御することが可能になる。
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。
図2は、本発明による方法で製造されたインクジェットプリントヘッドの構造を示す断面図である。
図2に示すように、本発明の一実施例による方法で製造されたインクジェットプリントヘッドは、基板10と、基板10上に積層された流路形成層20と、流路形成層20上に形成されたノズル層30とを含んでなる。基板10には、インクの供給のためのインク供給口11が形成される。流路形成層20は、インク供給口11とノズル31とをつなぐインク流路20aを定義し、このようなインク流路20aは、インクが埋め込まれるインクチャンバー21と、インク供給口11とインクチャンバー21とをつなぐリストリクタ22とで構成される。ノズル層30には、インクチャンバー21からインクが吐出されるノズル31が形成される。一方、基板10の前面にはインクチャンバー21の下部に配置され、インクチャンバー21内のインクを加熱するヒーター12と、このヒーター12に電流を供給する電極13と、が備えられる。
図3は、図2の実施例によるインクジェットプリントヘッドを製造する方法を示す図である。
図3Aに示すように、前面10aにヒーター12と電極13が形成された基板10を用意する。基板10はシリコンウエハとする。ヒーター12は、基板10上に、例えば、タンタル−窒化物またはタンタル−アルミニウム合金のような抵抗発熱物質をスパッタリングまたは化学気相蒸着法(CVD)によって蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されることができる。また、電極13は、アルミニウムのように導電性に優れた金属物質をスパッタリングによって蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されることができる。一方、ヒーター12と電極13上には、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる保護物質(図示せず)が備えられることができる。
そして、図3Bに示すように、基板10の前面にトレンチ14を形成する。トレンチ14は、インク供給口11(図2参照)を形成する際に、基板10の前面側でインク供給口11が均一に形成されるようにする役割を果たす。このトレンチ14は、プラズマを用いる乾式エッチングによって形成されることができる。また、ヒーター12と電極13の形成されている基板10上に、フォトリソグラフィ(photolithography)工程によって流路形成層20を形成する。図示してはいないが、このような工程は、より具体的に、基板10にスピンコーティング方法によってネガティブフォトレジストを塗布する工程、インクチャンバーとリストリクタパターンの形成されたフォトマスクを用いてフォトレジスト層を露光する工程、及び、フォトレジスト層を現像して露光されなかった部分を除去することによって、図3Bに示すようにインク流路20aを限定する流路形成層20を形成する工程を含む。
続いて、図3Cに示すように、基板10の前面10aと流路形成層20を覆うように犠牲層40を形成する。犠牲層40は、ポジティブフォトレジストをスピンコーティング方法によって塗布することによって形成されることができる。この犠牲層40は、以降、インク供給口を形成するために基板をエッチングする際にエッチャント(etchant)に露出されるので、エッチングに用いられるエッチャントに強い抵抗性を持つ物質にすることが好ましい。
次に、図3Dに示すように、化学的機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polish)工程を用いて流路形成層20と犠牲層40が同じ高さを持つように犠牲層40と流路形成層20の上面を平坦化する。これによれば、流路形成層20の上部に形成されるノズル層を流路形成層に密着させ、プリントヘッドの耐久性を向上させることが可能になる他、インク流路の形状及び寸法を正確に制御し、プリントヘッドのインク吐出性能を向上させることが可能になる。
続いて、図3Eに示すように、平坦化した犠牲層40と流路形成層20上にノズル層30を形成する。ノズル層30は、流路形成層20と略同様にフォトリソグラフィ工程によって形成される。すなわち、流路形成層20上にフォトレジストを塗布した後、ノズルパターンの形成されたフォトマスクを介して露光させ、露光されなかった部分を現像すると、図3Eに示すように、ノズル31の形成されたノズル層30が完成する。
その後、図3Fに示すように、犠牲層40とノズル層30を覆うように第1保護層50を形成する。第1保護層50は、以降基板10の背面10bを湿式エッチングしてインク供給口を形成する際に、基板10の前面に形成されている各層を保護する役割を担う。このような第1保護層50は、樹脂で形成されることができるが、例えば、耐薬品性に富むフェノキシ樹脂(phenoxy resin)とすれば良い。
続いて、図3Gに示すように、基板10の背面10bに基板10のエッチングのためのマスク物質60を塗布する。マスク物質60としては、タンタル(Ta:Tantalum)が用いられることができる。従来はマスク物質として酸化シリコン(SiO)を主として使用してきたが、本実施例のようにタンタルを使用すると、エッチング時にマスク物質の内側へ基板が切り取られるアンダーカット(undercut)が減り、インク供給口をより高精度に形成できる。このインク供給口の形成については、図3Jに基づく説明においてより詳細に後述される。
このようにマスク物質を塗布した後、図3Hに示すように、マスク物質60、基板10の側面10c及び第1保護層50を覆うように第2保護層70を塗布する。第2保護層70の塗布工程は、化学気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)工程によってなされると良い。第2保護層70は、以降の湿式エッチングによってインク供給口を形成する際に基板10の側面10cを保護する役割を果たす。このような第2保護層70の形成物質は、例えば、パリレン(parylene)とすれば良い。ただし、これに限定されるわけはなく、インク供給口を湿式エッチングする際に用いられるエッチャントから基板10を保護できるものであればいずれの化学物質も適用可能である。
一方、本実施例では、図3Gに示す加工物を全部覆う形態で第2保護層70を形成したが、これに限定されず、基板10の側面10cのみを覆う形態にしても良い。
次に、図3Iに示すように、マスク物質60と第2保護層70の二重膜をパターニングしてインク供給口(図2参照)を形成するためのエッチングマスク80を形成する。一方、第2保護層がマスク物質は覆わず、基板の側面のみを覆う場合には、マスク物質60のみをパターニングしてエッチングマスクを形成する。
このようにしてエッチングマスク80を形成した後、図3Iに示すような状態の加工物を、エッチャントに浸漬し、エッチングマスク80によって露出された基板10の背面10bから基板10を貫通して犠牲層40が露出されるまで基板10をエッチングする。これにより、図3Jに示すように、インク供給口11が形成される。このとき、エッチングマスク80によって露出された基板10の背面を除く他の部分は、第1保護層50及び第2保護層70によって保護されているのでエッチャントによって影響を受けない。エッチャントには、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ(TMAH:Tetramethyl Ammonium Hydroxide)が用いられることができる。
基板10をエッチャントに浸漬してインク供給口11を形成するとき、エッチャントがエッチングマスク80の内側に染み込み、図3Jに示すようにアンダーカット(undercut)セクションUが発生する。アンダーカットの過度発生は、寸法の予測可能性の低下を招くので、アンダーカットの発生は、可能な限り小さいと好ましい。
図4A及び図4Bは、図3Jにおけるアンダーカット領域Tを示す写真である。ただし、図4A及び図4Bでは、図3の基板の上下方向が変わっている。
図4Aは、比較例であって、酸化シリコンでエッチングマスクを形成した場合である。この場合、アンダーカットUの長さは略3.46μmである。図4Aにおいて参照符号‘S’、‘M’及び‘H’はそれぞれ、基板、エッチングマスク及びインク供給口を表す。
図4Bは、本発明の一実施例であって、タンタルでエッチングマスクを形成した場合である。この場合、アンダーカットUの長さは略1.46μmである。このように、タンタルを用いてエッチングマスクを形成すると、アンダーカットUの発生度合を減らすことができ、インク供給口の寸法をより高精度に制御可能になる。図4Bにおいて、参照符号‘10'、‘80'及び‘11'はそれぞれ、基板、エッチングマスク及びインク供給口を表す。
最後に、図3Jに示す状態においてエッチングマスク80、第1保護層50、第2保護層70及び犠牲層40を除去すると、図2に示すようなインクジェットプリントヘッドが完成する。
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。
モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。 モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。 モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。 モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。 モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。 モノリシック方式を適用した従来のプリントヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明による方法で製造されたインクジェットプリントヘッドの構成を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。 本発明の一実施例と比較例によって形成された各インク供給口のアンダーカット構造をそれぞれ示す写真である。 本発明の一実施例と比較例によって形成された各インク供給口のアンダーカット構造をそれぞれ示す写真である。
符号の説明
10 基板
11 インク供給口
12 ヒーター
13 電極
14 トレンチ
20 流路形成層
30 ノズル層
40 犠牲層
50 第1保護層
60 マスク物質
70 第2保護層
80 エッチングマスク

Claims (18)

  1. (a)前面にインクを加熱するためのヒーターが形成された基板を用意する段階と、
    (b)前記基板の前面にインク流路を限定する流路形成層を形成する段階と、
    (c)前記流路形成層上にノズルを持つノズル層を形成する段階と、
    (d)前記流路形成層とノズル層の上部に第1保護層を覆う段階と、
    (e)前記基板の背面に前記基板のエッチングのためのマスク物質を塗布する段階と、
    (f)前記基板の側面を保護するための第2保護層を塗布する段階と、
    (g)湿式エッチングで前記基板にインク供給口を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
  2. 前記マスク物質は、タンタル(Ta)からなることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  3. 前記第2保護層は、パリレン(parylene)からなることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  4. 前記第2保護層は、化学気相蒸着方式(CVD)で前記基板の側面に塗布されることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  5. 前記第1保護層は、フェノキシ樹脂(phenoxy resin)からなることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  6. 前記(g)段階は、
    前記マスク物質をパターニングして前記インク供給口を形成するためのエッチングマスクを形成する段階と、
    前記エッチングマスクを通して露出された前記基板の背面を湿式エッチング方式でエッチングする段階と、
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  7. 前記第2保護層は、前記基板の側面と前記マスク物質を覆うように塗布され、
    前記(g)段階は、
    前記マスク物質と前記第2保護層をパターニングして前記インク供給口を形成するためのエッチングマスクを形成する段階と、
    前記エッチングマスクを通して露出された前記基板の背面を湿式エッチング方式でエッチングする段階と、
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  8. 前記(c)段階は、
    前記基板の前面にトレンチを形成する段階と、
    前記トレンチと流路形成層の形成されている前記基板上に、前記流路形成層を覆う犠牲層を形成する段階と、
    化学的機械的研磨(CMP)工程によって前記流路形成層と犠牲層の上面を平坦化する段階と、
    前記流路形成層と犠牲層の上にノズル層を形成する段階と、
    を含んでなることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  9. 湿式エッチングによって前記インク供給口を形成した後、前記犠牲層を除去する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  10. (a)インクを加熱するためのヒーター及び前記ヒーターに電流に供給するための電極が前面に形成された基板を用意する段階と、
    (b)フォトリソグラフィ工程によって前記基板の前面にインク流路を限定する流路形成層を形成する段階と、
    (c)前記基板の前面と流路形成層を覆うように犠牲層を形成した後、化学的機械的研磨(CMP)工程によって前記犠牲層の上面を平坦化する段階と、
    (d)フォトリソグラフィ工程によって前記犠牲層と流路形成層上にノズル層を形成する段階と、
    (e)前記犠牲層とノズル層の上部に第1保護層を覆う段階と、
    (f)前記基板の背面に基板のエッチングのためのマスク物質を塗布する段階と、
    (g)少なくとも前記基板の側面及び前記マスク物質を覆うように第2保護層を塗布する段階と、
    (h)湿式エッチング方式で前記基板の背面をエッチングしてインク供給口を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
  11. 前記マスク物質は、タンタル(Ta)からなることを特徴とする、請求項10に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  12. 前記第2保護層は、パリレン(parylene)からなることを特徴とする、請求項10に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  13. 前記第1保護層は、フェノキシ樹脂(phenoxy resin)からなることを特徴とする、請求項10に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  14. 前記(h)段階は、
    前記マスク物質と前記第2保護層をパターニングして前記インク供給口を形成するためのエッチングマスクを形成する段階と、
    前記エッチングマスクを通して前記基板の背面を前記犠牲層が露出されるまでエッチングする段階と、
    を含むことを特徴とする、請求項10に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  15. 前記犠牲層は、前記湿式エッチングに用いられるエッチャント(etchant)に高い抵抗性を持つ物質からなることを特徴とする、請求項14に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  16. (a)基板の前面に流路形成層及びノズル層を形成する段階と、
    (b)前記流路形成層及びノズル層を覆うように第1保護層を形成する段階と、
    (c)前記基板のエッチングに用いられるマスク物質を前記基板の背面に塗布する段階と、
    (d)前記基板の側面を保護する第2保護層を形成する段階と、
    (e)湿式エッチングによってインク供給口を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
  17. 前記(e)段階は、エッチングの前に前記マスク物質及び第2保護層をパターニングする段階を含むことを特徴とする、請求項16に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  18. (a)フォトリソグラフィによって基板の表面に流路形成層及びノズル層を形成する段階と、
    (b)前記流路形成層及びノズル層を覆うように第1保護層を形成する段階と、
    (c)前記基板のエッチングに用いられるマスク物質を前記基板の背面に塗布する段階と、
    (d)少なくとも前記基板の側面及びマスク物質を覆うように第2保護層を塗布する段階と、
    (e)前記基板の背面を湿式エッチングしてインク供給口を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッドの製造方法。
JP2007300914A 2006-12-26 2007-11-20 インクジェットプリントヘッドの製造方法 Expired - Fee Related JP4671200B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060134030A KR20080060003A (ko) 2006-12-26 2006-12-26 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008162267A true JP2008162267A (ja) 2008-07-17
JP4671200B2 JP4671200B2 (ja) 2011-04-13

Family

ID=38983819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007300914A Expired - Fee Related JP4671200B2 (ja) 2006-12-26 2007-11-20 インクジェットプリントヘッドの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7895750B2 (ja)
EP (1) EP1938992A1 (ja)
JP (1) JP4671200B2 (ja)
KR (1) KR20080060003A (ja)
CN (1) CN101209619A (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8241510B2 (en) * 2007-01-22 2012-08-14 Canon Kabushiki Kaisha Inkjet recording head, method for producing same, and semiconductor device
US8084361B2 (en) * 2007-05-30 2011-12-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor fabrication method suitable for MEMS
US7881594B2 (en) * 2007-12-27 2011-02-01 Stmicroeletronics, Inc. Heating system and method for microfluidic and micromechanical applications
KR100974948B1 (ko) * 2008-09-04 2010-08-10 삼성전기주식회사 잉크젯 헤드 제조방법
US8012773B2 (en) * 2009-06-11 2011-09-06 Canon Kabushiki Kaisha Method for manufacturing liquid discharge head
US8454132B2 (en) * 2009-12-14 2013-06-04 Fujifilm Corporation Moisture protection of fluid ejector
WO2013162518A1 (en) 2012-04-24 2013-10-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
US9597873B2 (en) 2012-09-12 2017-03-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printhead protective coating
CN105102230B (zh) 2013-02-13 2017-08-08 惠普发展公司,有限责任合伙企业 流体喷射装置
KR102161692B1 (ko) * 2013-12-06 2020-10-07 삼성디스플레이 주식회사 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법
EP3277430B1 (en) * 2015-03-30 2022-03-09 Funai Electric Co., Ltd. Fluid ejection device, method of forming fluid ejection device and fluid ejection system
CN109641462B (zh) * 2016-11-01 2021-06-15 惠普发展公司,有限责任合伙企业 流体喷射装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH039847A (ja) * 1989-05-22 1991-01-17 Xerox Corp インクジェット印字ヘッドとその製造方法
JP2005104156A (ja) * 2003-09-27 2005-04-21 Samsung Electronics Co Ltd インクジェットプリントヘッドの製造方法
JP2005349753A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Konica Minolta Holdings Inc インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドのカバー基板
JP2006082331A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Canon Inc インクジェット記録ヘッドの製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658471A (en) 1995-09-22 1997-08-19 Lexmark International, Inc. Fabrication of thermal ink-jet feed slots in a silicon substrate
US6532027B2 (en) * 1997-12-18 2003-03-11 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording head, substrate for this head, manufacturing method of this substrate and ink jet recording apparatus
JP3628182B2 (ja) * 1998-08-04 2005-03-09 株式会社リコー インクジェットヘッド及びその作成方法
US6733611B2 (en) * 2000-08-07 2004-05-11 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Image forming method
US6622373B1 (en) * 2000-08-28 2003-09-23 Xiang Zheng Tu High efficiency monolithic thermal ink jet print head
EP1284188B1 (en) 2001-08-10 2007-10-17 Canon Kabushiki Kaisha Method for manufacturing liquid discharge head, substrate for liquid discharge head and method for working substrate
JP2003266394A (ja) 2002-03-14 2003-09-24 Seiko Epson Corp シリコンデバイスの製造方法及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法並びにシリコンウェハ
CN100355573C (zh) 2002-12-27 2007-12-19 佳能株式会社 用于制造喷墨记录头的基础件
JP2005144920A (ja) 2003-11-18 2005-06-09 Canon Inc インクジェット記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッド
KR100517515B1 (ko) 2004-01-20 2005-09-28 삼성전자주식회사 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
JP4208794B2 (ja) 2004-08-16 2009-01-14 キヤノン株式会社 インクジェットヘッド用基板、該基板の製造方法および前記基板を用いるインクジェットヘッド
JP4693496B2 (ja) 2005-05-24 2011-06-01 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH039847A (ja) * 1989-05-22 1991-01-17 Xerox Corp インクジェット印字ヘッドとその製造方法
JP2005104156A (ja) * 2003-09-27 2005-04-21 Samsung Electronics Co Ltd インクジェットプリントヘッドの製造方法
JP2005349753A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Konica Minolta Holdings Inc インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドのカバー基板
JP2006082331A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Canon Inc インクジェット記録ヘッドの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080060003A (ko) 2008-07-01
EP1938992A1 (en) 2008-07-02
US7895750B2 (en) 2011-03-01
US20080148567A1 (en) 2008-06-26
CN101209619A (zh) 2008-07-02
JP4671200B2 (ja) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4671200B2 (ja) インクジェットプリントヘッドの製造方法
JP4881081B2 (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法
JP4834426B2 (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法
US8727499B2 (en) Protecting a fluid ejection device resistor
JP2005205916A (ja) モノリシック・インクジェット・プリントヘッドの製造方法
JP2003145780A (ja) インクジェットプリントヘッドの製造方法
JP2010105405A (ja) インクジェットプリンタヘッドの製造方法
JP4729730B2 (ja) インクジェットプリントヘッドの製造方法
JP2004237734A (ja) バブルインクジェットヘッドおよびその製造方法
JP2005035281A (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法
EP1666257A1 (en) Method of fabricating ink jet head
KR100856412B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
JP2009178906A (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法
JP2010142972A (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法
JP2017193166A (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法
US8771531B2 (en) Method of producing substrate for liquid ejection head
JP5328606B2 (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法
JP2004106199A (ja) インクジェットヘッドのノズル形成方法
JP2005144782A (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法。
JP4671330B2 (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法
JP2004209708A (ja) インクジェット記録ヘッド、その製造方法、およびその製造に用いるインクジェット記録ヘッド用基体
JP2010280069A (ja) 液体吐出ヘッドおよびその製造方法
JP5063390B2 (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法
KR20080086306A (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
JP2006082331A (ja) インクジェット記録ヘッドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090515

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090706

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090707

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100323

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101214

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees