KR100271138B1 - 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
단일의 금속 도금을 이용하여 바람직한 형상 및 균일한 크기로 형성된 다수의 잉크 분사구를 구비함으로써 생산성이 우수하고 제조 비용이 저렴한 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따르면, 기존의 금속 배리어 층과 노즐판이 통합된 개선된 금속 배리어 층을 형성함에 있어서, 전해 도금법 또는 무전해 도금법을 이용하여 바탕 금속층 상에 니켈(Ni) 도금을 계속적으로 실시하여 제 1 포토레지스트 몰드의 상부는 니켈(Ni) 도금 층에 의해서 완전하게 덮혀지고 제 2 포토레지스트 몰드의 상부는 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금층에 의해서 완전히 덮히지 않고 소정의 크기와 모양으로 열려서 잉크 분사구를 형성한다. 본 발명의 제 2 실시 예에 따르면, 분사구가 형성될 위치에 제 3 포토레지스트 몰드를 돌출 형성함으로써, 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금 층이 제 3 포토레지스트 몰드 주위로 수렴되어 분사구를 형성한다. 잉크 분사구는 잉크의 최적 분사에 맞게 고안된 모양, 균일한 크기 및 높은 단면 수직비를 갖는다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이며, 특히 단일의 금속 도금을 이용하여 바람직한 형상 및 균일한 크기로 형성된 다수의 잉크 분사구를 구비함으로써 생산성이 우수하고 제조 비용이 저렴한 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린터는 소음이 작고 해상도가 우수할 뿐만아니라 저가로 칼라구현이 가능하기 때문에, 종래의 도트 매트릭스 프린터와 레이저 프린터를 제치고 개인용 컴퓨터 시장에서 그 개발 및 판매분야에 있어서 급속한 신장세를 보이고 있다. 또한, 잉크젯 프린터의 핵심 부품이라고 할 수 있는 프린터 헤드의 제조 기술도 반도체 기술의 발전과 더불어 지난 10년 동안 비약적으로 발전하였다. 그 결과, 현재 300개의 분사 노즐을 구비하며 600dpi의 해상도를 제공할 수 있는 프린트 헤드가 사용후 폐기 가능한 형태의 잉크 카트리지에 장착 생산되고 있다.
본 출원인 등은 IEEE IEDM 학회지, 1995년판, 601쪽에 열분사 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 발표한 바 있다. 첨부 도면 도 15와 16에는 이러한 열분사 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 도시되어 있다. 도 15는 종래 기술에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 16은 도 15에 도시된 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구의 위치와 형상을 보여주는 사시도이다. 본 출원인 등이 기 발표한 상기 논문과 첨부 도면 도 15 및 16을 참조하여 종래의 잉크젯 프린트 헤드의 구조와 동작 원리를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
통상적으로, 잉크는 잉크젯 프린트 헤드(100)의 기판(101) 뒷면으로부터 제 1 잉크 공급로(102)를 통하여 기판(101)의 전면에 도달한다. 제 1 잉크 공급로(102)를 통해서 공급되는 잉크는 배리어 층(barrier layer)(108)과 노즐 판(nozzle plate)(109)에 의해서 한정된 제 2 잉크 공급로(103)를 따라서 잉크 저장소(104)에 도달한다. 잉크 저장소(104)에 일시적으로 머무는 잉크는 보호 층(105) 아래에 있는 저항체(106)로부터 발생된 열에 의해서 순간적으로 가열된다. 이때 발생하는 기포에 의하여 잉크 저장소(104)내의 잉크 중 일부가 밀려서 잉크 저장소(104) 위에 형성된 잉크 분사구(107)를 통하여 잉크젯 프린트 헤드(100) 밖으로 분출된다.
이러한 잉크젯 프린트 헤드(100)에 있어서, 배리어 층(108)과 노즐 판(109)은 잉크의 흐름, 잉크의 분사 모양, 쌔틀릿(satellite) 특성 및 분사 주파수 특성에 영향을 주는 등 잉크 유체의 전반적인 유동을 결정짓는 중요한 요소이다. 따라서, 배리어 층(108)과 노즐 판(109)의 재질, 형상 및 제조방법 등에 대한 수많은 연구가 진행되고 있다.
현재, 배리어 층 및 노즐 판과 관련한 잉크젯 프린트 헤드의 제조방식은 크게 두가지로 분류할 수 있다. 즉, 기판과 노즐 판을 별도로 제조한 후 이들을 정렬시켜서 접착제로 붙이는 하이브리드(hybrid) 방식, 및 배리어 층과 노즐 판을 기판위에 직접 성장시켜서 그대로 이용하는 일체형(monolithic) 방식이 있다. 상기 하이브리드 방식은 노즐 판만을 따로 제조한 후 중합체(polymer)로 만들어진 배리어 층이 있는 기판 위에 정렬시켜서 접착제로 붙이는 방식, 및 노즐 판과 배리어 층을 같이 제조한 후 기판에 정렬시켜서 접착제로 붙이는 방식으로 나눌 수 있다.
1987년 9월 15일자로 씨 에스. 찬(C. S .Chan)등에게 허여된 미합중국 특허 제4,694,308호, 및 크리스토퍼 씨. 비티(Christopher C. Betty)가 "A chronology of thermal ink-jet structures"라는 타이틀로 IEEE Solid-State Sensor and Actuator Workshop, 1996년, 200~204쪽에 발표한 논문(여기서는 참고로 한다)에는 하이브리드 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법이 개시된 바 있다.
1984년 3월 20일자로 프랭크 엘. 클로우티에르(Frank L. Cloutier)등에게 허여된 미합중국 특허 제4,438,191호, 및 본 출원인 등이 "A monolithic thermal ink-jet print head utilizing electrochemical etching and two-step electroplating techniques"라는 타이틀로 IEEE International Electron Device Meeting, 1995년, 601쪽에 발표한 논문(여기서는 참고로 한다)에는 일체형 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법이 개시된 바 있다.
상기한 두가지 자료를 참고해 볼 때, 일체형 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법은 하이브리드 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 비해서 다음과 같은 장점이 있다.
즉, 일체형 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에서는, 노즐 판을 도금할 때 부수적으로 요구되는 스테인레스 강등으로 이루어진 맨드렐(mandrel)이 필요하지 않고, 이에 따라 노즐 판을 맨드렐로부터 다시 떼어내는 등의 부속공정들이 불필요하다. 또한, 까다로운 조건을 만족시켜야만 하는 접착제가 불필요하고, 노즐 판을 기판과 정렬시켜서 접착제로 붙이는 작업과 이를 수행하기 위한 장비들이 불필요하다. 게다가, 하이브리드 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 비해서 보다 정교하게 기판, 배리어 층 및 노즐 판들을 정렬시킬 수 있다. 그러므로, 제조 공정을 줄일 수 있어서 제조 원가의 절감과 생산성을 향상시킬 수 있으며, 정밀한 정렬이 필요한 고 해상도용 잉크젯 프린트 헤드의 제조에 적합하다.
도 17a 내지 17c는 종래의 일체형 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제작공정도이다. 도 17a 내지 17c를 참조하여 일체형 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 저항체(106)와 보호 층(105)이 형성된 기판(101)위에 금속 배리어 층의 도금을 위한 1차 바탕 금속층(seed metal layer)(301)을 증착시킨다. 이때, 1차 바탕 금속층(301)은 보호 층(105)과의 접착력을 좋게 하기 위해서 티타늄(Ti)을 200Å정도의 두께로 진공하에서 증착하고 그 위에 금(Au)을 2,000Å정도의 두께로 증착하여 형성한다. 다음에는, 포토리쏘그래피(photolithography) 공정을 이용하여 1차 바탕 금속층(301) 위에 희생 층인 1차 포토레지스트 몰드(photoresist mold)(302,303)를 형성시킨다. 1차 포토레지스트 몰드(302,303)는 추후에 에칭 제거되어 잉크 공급로와 잉크 저장소를 제공한다. 1차 포토레지스트 몰드(302,303)의 높이는 약 30~40㎛로, 추후에 형성될 잉크 공급로와 잉크 저장소의 높이가 된다.
1차 바탕 금속층(301) 위에 1차 포토레지스트 몰드(302,303)를 형성시킨 후에는, 니켈(Ni)로 이루어진 금속 배리어 층(108)을 1차 포토레지스트 몰드(302,303)의 높이까지 도금한다. 다음에는, 금속 배리어 층(108)과 1차 포토레지스트 몰드(302,303) 위로 2차 금속도금을 위한 2차 바탕 금속층(304)을 증착시킨다. 2차 바탕 금속층(304)은 1차 바탕 금속층(301)을 형성할때와 동일한 방법으로 증착시킨다.
2차 바탕 금속층(304)을 형성한 후에는, 1차 포토레지스트 몰드(302,303)를 형성시킬때와 마찬가지 방법을 이용하여 희생층인 2차 포토레지스트 몰드(305)를 형성한다. 이때, 2차 포토레지스트 몰드(305)는 약 20~30㎛의 높이를 갖도록 형성한다. 2차 포토레지스트 몰드(305)는 추후에 에칭 제거되어 잉크의 분사구가 된다. 2차 포토레지스트 몰드(305)를 형성시킨 후에는, 2차 포토레지스트 몰드(305)의 높이 또는 이보다 작은 높이로 금속 노즐 판(109)을 도금 형성한다.
그런 후에, 배리어 층(108)과 노즐 판(109) 내에 있는 2차 포토레지스트 몰드(305), 2차 바탕 금속층(304), 1차 포토레지스트 몰드(302,303), 및 1차 바탕 금속층(301)을 차례로 에칭하여 잉크 분사구(107), 잉크 저장소(104), 제 2 잉크 공급로(103)를 형성한다. 또한, 유동하는 잉크에 의해서 배리어 층(108)과 노즐 판(109)이 부식되지 않게 방식도금을 하면 배리어 층(108)과 노즐 판(109)의 제조가 끝나게 되고, 전해 연마를 통해서 기판(101)에 제 1 잉크 공급로(102)를 형성하면 잉크젯 프린트 헤드(100)의 제조가 끝나게 된다.
그런데, 전술한 바와 같이 1차와 2차에 걸쳐서 배리어 층과 노즐 판을 제각기 형성하는 공정은 그 단계가 복잡해서 작업상의 신뢰도 및 생산성이 저하된다. 또한, 공정 자체에도 몇가지 현실적인 문제점을 가지고 있다. 즉, 2차 바탕 금속층(304)을 형성하기 위한 진공 증착 도중에 또는 2차 포토레지스트 몰드(305)를 형성하는 도중에 발생하는 열에 의해서, 1차 포토레지스트 몰드(302,303)의 모양이 변형되어 2차 바탕 금속층(304)이 끊어지기 쉽다. 또한, 니켈(Ni)로 이루어진 금속 배리어 층(108)을 1차 포토레지스트 몰드(302,303)의 높이까지 도금할 때, 넓은 면적을 갖는 기판에 있어서 다수의 금속 배리어 층(108)과 1차 포토레지스트 몰드(302,303)의 높이를 일치시키기가 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제 1의 목적은 단일의 금속 도금을 이용하여 원하는 형상과 균일한 크기로 형성된 다수의 잉크 분사구를 구비함으로써 생산성이 우수하고 제조 비용이 저렴한 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법을 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명의 제 2의 목적은 넓은 웨이퍼 상에 분포하는 수많은 잉크 분사구들이 잉크의 최적 분사에 부합하도록 설계된 모양, 균일한 크기 및 높은 단면 수직비를 갖는 잉크젯 프린트 헤드를 제공하려는 것이다.
제1a도 내지 제3도는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제작 공정도,
제4도는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드를 위에서 내려다 본 주사 전자현미경적 사진,
제5도는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드의 기판을 제거한 상태로 밑에서 올려다 본 주사 전자현미경적 사진,
제6a도 내지 제8도는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제작 공정도,
제9a도 내지 제9c도는 본 발명에 따른 3차원 구조의 포토레지스트 패터닝 공정을 나타낸 도면,
제10도는 각기 다른 자외선 노광량에 대한 포토레지스트의 현상 특성을 나타낸 그래프,
제11a도 및 제12b도는 본 발명에 따른 3차원 구조의 포토레지스트 패터닝 공정에 의해서 제작된 포토레지스트 몰드의 주사 전자현미경적 사진,
제13도는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드를 위에서 내려다 본 주사 전자현미경적 사진,
제14도는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드의 기판을 제거한 상태로 밑에서 올려다 본 주사 전자현미경적 사진,
제15도는 종래 기술에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
제16도는 제15도에 도시된 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구의 위치와 형상을 보여주는 사시도, 그리고
제17a도 내지 제17c도는 종래의 일체형 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제작 공정도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 포토레지스트 20 : 1차 포토 마스크
30,101,201,501 : 기판 40 : 2차 포토 마스크
50 : 포토레지스트 몰드 100,200a,200b : 잉크젯 프린트 헤드
102,202,502 : 제 1 잉크 공급로 103,203,503,803 : 제 2 잉크 공급로
104,204,504,804 : 잉크 저장소 105,205,505 : 보호 층
106,206,506 : 저항체 107,207,507,807 : 잉크 분사구
108,704 : 금속 배리어 층 109 : 노즐 판
301 : 1차 바탕 금속층 302,303 : 1차 포토레지스트 몰드
304 : 2차 바탕 금속층 305 : 2차 포토레지스트 몰드
310,601 : 바탕 금속층 401,701 : 제 1 포토레지스트 몰드
402,702 : 제 2 포토레지스트 몰드 403 : 예비 금속 배리어 층
508 : 주 금속 배리어 층 703 : 제 3 포토레지스트 몰드
상기와 같은 제 1의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 잉크를 가열하기 위한 저항체를 내장하고 상부에 바탕 금속층이 증착된 기판을 마련하는 단계(S1);상기 바탕 금속층 상에 포토레지스트 몰드를 형성하는 단계(S2);상기 바탕 금속층의 일부분과 상기 포토레지스트 몰드 상에 금속 배리어 층을 형성하는 단계(S3);상기 금속 배리어 층 내에 잉크 유동로를 만들기 위해서 상기 포토레지스트몰드와 상기 바탕 금속층의 일부분을 에칭하는 단계(S4); 및 상기 기판 내에 주 잉크 공급로를 형성하는 단계(S5)를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은, 상기 잉크 유동로를 따라서 유동하는 잉크에 의하여 상기 금속 배리어 층이 부식되는 것을 방지하기 위해서 방식 처리하는 단계(S6)를 더 포함한다.
상기 잉크 유동로는 보조 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구를 포함한다.
바람직하게는, 상기 포토레지스트 몰드는, 보조 잉크 공급로에 대응되는 제 1 포토레지스트 몰드 및 잉크 저장소에 대응되는 제 2 포토레지스트 몰드를 포함한다.
보다 바람직하게는, 상기 포토레지스트 몰드는, 보조 잉크 공급로에 대응되는 제 1 포토레지스트 몰드, 잉크 저장소에 대응되는 제 2 포토레지스트 몰드, 및 잉크 분사구에 대응되는 제 3 포토레지스트 몰드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 단계(S2)는, 상기 단계(S1)에서 마련된 상기 기판 상에 포토레지스트를 코팅하는 단계(S7); 상기 포토레지스트가 코팅된 기판을 열처리하는 단계(S8); 잉크 공급로와 잉크 저장소 패턴이 형성된 1차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S8)에서 열처리된 기판을 1차 자외선 노광시키는 단계(S9); 잉크 분사구 패턴이 형성된 2차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S9)에서 1차 자외선 노광 처리된 기판을 2차 자외선 노광시키는 단계(S10); 및 상기 단계(S10)에서 2차 자외선 노광 처리된 기판을 단 한번 현상하여 3차원 구조의 포토레지스트 몰드를 형성하는 단계(S11)를 포함한다.
이와는 달리, 상기 단계(S2)는, 상기 단계(S1)에서 마련된 상기 기판 상에 포토레지스트를 코팅하는 단계(S7); 상기 포토레지스트가 증착된 기판을 열처리하는 단계(S8); 잉크 분사구 패턴이 형성된 1차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S8)에서 열처리된 기판을 1차 자외선 노광시키는 단계(S9); 및 잉크 공급로와 잉크 저장소 패턴이 형성된 2차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S9)에서 1차 자외선 노광 처리된 기판을 2차 자외선 노광시키는 단계(S10); 상기 단계(S10)에서 2차 자외선 노광 처리된 기판을 단 한번 현상하여 3차원 구조의 포토레지스트 몰드를 형성하는 단계(S11)를 포함한다.
또한, 상기와 같은 제 2의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 잉크를 가열하기 위한 저항체를 내장하고, 상부에 증착된 바탕 금속층을 구비하며, 잉크 공급원으로부터 공급되는 잉크가 유동할 수 있는 주 잉크 공급로가 내부에 형성된 기판; 및 상기 바탕 금속층으로부터 상부로 연장하여 형성되고, 상기 주 잉크 공급로를 통해서 도입되는 잉크를 유동시키기 위해서 상기 기판의 상부면과 함께 보조 잉크 공급로 및 잉크 저장소를 한정하며, 상기 잉크 저장소로 수용된 잉크를 외부로 분출시키기 위한 잉크 분사구를 구비하는 금속 배리어 층을 포함하는 잉크젯 프린트 헤드를 제공한다.
상기 잉크 분사구는 잉크의 최적 분사에 적합한 형상을 가지며, 바람직하게는 원형, 삼각형 또는 사각형의 형상을 갖는다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 잉크젯 프린트 헤드를 제작함에 있어서 단 한번의 포토레지스트 몰드 패터닝 또는 3차원 구조의 포토레지스트 몰드 패터닝과, 단 한번의 금속 도금을 이용하여, 잉크가 유동할 수 있는 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구를 형성한다. 또한, 3차원 구조의 포토레지스트 몰드 패터닝 방법을 도입할 경우에는, 금속 도금이 잉크 분사구 형태로 돌출된 포토레지스트 몰드에 수렴됨으로써, 넓은 웨이퍼 상에 분포하는 수많은 잉크 분사구들이 모두 설계 그대로의 균일한 크기, 원하는 모양 및 높은 단면 수직비를 갖게 된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제작 공정도이다. 도 1a 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 과정을 간단히 설명한다.
먼저 도 1a 및 1b를 참조하면, 잉크를 가열하기 위한 저항체(206)와 보호 층(205)이 형성된 기판(201)위에 금속 배리어 층의 도금을 위한 바탕 금속층(310)을 증착시킨다. 이때, 바탕 금속층(310)은 보호 층(205)과의 접착력을 좋게 하기 위해서 보호 층(205) 상에 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 진공하에서 200Å 이상의 두께로 증착한 후, 금(Au)을 2,OOOÅ 이상의 두께로 증착하여 형성한다. 다음에는, 포토리쏘그래피(photolithography) 공정을 이용하여 바탕 금속층(310) 상에 약 30~40㎛의 높이로 포토레지스트 또는 폴리이미드를 스핀코팅 또는 필름코팅하여 희생 층인 제 1 포토레지스트 몰드(401)와 제 2 포토레지스트 몰드(402)를 형성시킨다. 이때, 제 1 포토레지스트 몰드(401)와 제 2 포토레지스트 몰드(402)는 추후에 에칭 제거되어 잉크 공급로와 잉크 저장소를 제공한다. 따라서, 제 1 포토레지스트 몰드(401)와 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 높이는 추후에 형성하게될 잉크 공급로와 잉크 저장소의 높이가 된다.
바탕 금속층(310) 위에 제 1 포토레지스트 몰드(401)와 제 2 포토레지스트 몰드(402)를 형성시킨 후에는, 전해 도금법 또는 무전해 도금법을 이용하여 니켈(Ni)로 이루어진 예비 금속 배리어 층(403)을 형성시킨다. 바람직하게는, 니켈(Ni)을 제 1 포토레지스트 몰드(401)와 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 높이까지 도금하여 예비 금속 배리어 층(403)을 형성한다. 도 1b는 예비 금속 배리어 층이 형성된 상태를 나타낸 잉크젯 프린트 헤드의 평면도이다. 참고로, 도 1a와 1b는 설명의 편의상 예비 금속 배리어 층(403)이 제 1 포토레지스트 몰드(401)와 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 높이까지만 도금된 상태를 나타낸 것이다.
다음에는, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 니켈(Ni) 도금을 계속적으로 실시하여 주 금속 배리어 층(508)을 형성시킨다. 이에 의해, 잉크 공급로를 형성하게 되는 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 상부는 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금층에 의해서 완전히 덮혀져서 잉크 공급로의 천정을 형성하게 된다. 그 결과, 잉크를 잉크 저장소 쪽으로만 유동시킬 수 있게 된다. 또한, 잉크 저장소를 형성하게 되는 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 상부는 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금층에 의해서 완전하게 덮히지 않고 적당한 크기와 모양으로 열려서 잉크 분사구(207)를 형성하게 된다.
그런데, 이와 같이 니켈(Ni) 도금 층의 적당한 흘러 넘침(overplating)을 이용하여 잉크 분사구(207)를 형성하기 위해서는, 잉크 저장소를 형성하게 되는 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 크기와 모양을 잘 설계 하여야 한다. 즉, 잉크 분사구(207)를 형성할 때 제 2 포토레지스트 몰드(402) 위로 넘치는 니켈(Ni) 도금 층의 양만큼으로 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 위쪽이 완전하게 닫혀야 한다.
이를 위해서, 잉크 저장소에 대응하는 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 직경(D1), 잉크 분사구(207)의 직경(D2) 및 잉크 공급로에 대응하는 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 폭(W)은 하기 식(Ⅰ)을 기초로하여 결정한다.
(D1-D2) 〉 W (Ⅰ)
바람직하게는, 잉크 저장소에 대응하는 제 2 포토레지스트 몰드(402)의 직경(D1)은 80㎛, 잉크 공급로에 대응하는 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 폭(W)은 30㎛, 그리고 잉크 분사구의 직경(D2)은 50㎛로 설정한다. 그 결과, 니켈(Ni) 도금층(403)이 계속적으로 성장하여, 잉크 공급로를 형성하는 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 상부 양쪽에서 각각 20㎛씩 흘러 넘쳐서 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 폭(W) 30㎛를 다 덮어 천정을 형성하게 된다. 또한, 제 1 포토레지스트 몰드(401)의 길이 방향으로 니켈(Ni) 도금 층(403)이 20㎛ 만큼 넘칠 경우, 높이 방향으로는 약 30㎛의 길이 만큼 넘쳐서 잉크 분사구(207)의 단면 높이는 약 30㎛가 된다. 도 2b는 주 금속 배리어 층이 형성된 상태를 나타낸 잉크젯 프린트 헤드의 평면도이다.
주 금속 배리어 층(508)을 형성한 후에는, 주 금속 배리어 층(508) 내에 있는 제 2 포토레지스트 몰드(402), 제 1 포토레지스트 몰드(401) 및 바탕 금속층(310)을 차례로 에칭하여 제 2 잉크 공급로(203), 잉크 저장소(204) 및 잉크 분사구(207)를 형성함으로써 잉크가 유동할 수 있는 통로를 제공한다. 또한, 유동하는 잉크에 의해서 주 금속 배리어 층(508)이 부식되지 않게 1㎛ 정도로 방식 도금을 수행하면, 주 금속 배리어 층(508)의 제조가 끝나게 된다. 끝으로, 전해 연마를 통해서 기판(201)에 제 1 잉크공급로(202)를 형성하면 프린트 헤드(200a)의 제조가 끝나게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드를 위에서 내려다 본 주사 전자현미경적 사진이다. 도 4를 참조하면, 니켈(Ni) 도금 층이 잉크 공급로 상부의 포토레지스트 몰드 위로 흘러 넘쳐서 잉크 공급로를 완전히 덮었음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드의 기판을 제거한 상태로 밑에서 올려다 본 주사 전자현미경적 사진이다. 도 5를 참조하면, 제 2 잉크 공급로(203), 잉크 저장소(204) 및 잉크 분사구(207)가 완벽하게 형성되어 있음을 볼 수 있다. 잉크 분사구(207)는 니켈(Ni) 도금 층이 잉크 저장소(204) 위쪽의 제 2 포토레지스트 몰드(402) 위로 흘러 넘쳐서 닫히기 때문에, 밤알 형상을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따르면, 잉크젯 프린트 헤드의 제조과정에 있어서 포토레지스트 몰드와 금속 도금 층을 단 한번에 형성하여 배리어 층과 노즐 판이 통합된 주 금속 배리어 층(508)을 형성하고, 주 금속 배리어 층(508) 내에 제 2 잉크 공급로(203), 잉크 저장소(204) 및 잉크 분사구(207)를 동시에 형성한다.
도 6a 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제작 공정도이다. 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에서는, 단 한번의 포토 레지스트 몰드 형성시에 잉크 분사구 모양을 갖는 포토레지스트 몰드까지를 3차원적으로 형성하되, 이를 잉크 저장소 위쪽의 잉크 분사구 위치에 돌출시켜 형성한다. 그 결과, 흘러 넘치는 니켈(Ni) 도금층이 잉크 분사구의 포토레지스트 몰드 주위로 수렴된다.
도 6a 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 과정을 간단히 설명한다.
먼저 도 6a를 참조하면, 저항체(506)와 보호 층(505)이 형성된 기판(501)위에 금속 배리어 층의 도금을 위한 바탕 금속층(601)을 증착시킨다. 이때, 바탕 금속층(601)은 상기한 제 1 실시 예에서와 같이 보호 층(505)과의 접착력을 좋게 하기 위해서 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 진공하에서 200Å 이상의 두께로 증착한 후, 금(Au)을 2,OOOÅ 이상의 두께로 증착하여 형성한다. 다음에는, 하기에서 설명할 본 발명에 따른 3차원 구조의 포토레지스트 패터닝 공정을 이용하여 바탕 금속층(601) 위에 희생 층인 제 1 포토레지스트 몰드(701), 제 2 포토레지스트 몰드(702) 및 제 3 포토레지스트 몰드(703)를 형성시킨다. 제 1 포토레지스트 몰드(701), 제 2 포토레지스트 몰드(702) 및 제 3 포토레지스트 몰드(703)는 추후에 에칭 제거되어 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구를 형성한다.
도 6b는 바탕 금속 상에 포토레지스트 몰드가 형성된 상태를 나타낸 평면도이다. 도 6b를 참조하면, 잉크 공급로와 잉크 저장소를 각각 형성하게 되는 제 1 포토레지스트 몰드(701)와 제 2 포토레지스트 몰드(702)의 높이는 약 30~40㎛이며, 잉크 분사구를 형성하게되는 제 3 포토레지스트 몰드(703)의 두께는 약 10~30㎛이다.
바탕 금속층(601) 위에 제 1 포토레지스트 몰드(701), 제 2 포토레지스트 몰드(702) 및 제 3 포토레지스트 몰드(703)를 형성시킨 후에는, 도 7a에 도시한 바와 같이 전해 도금법 또는 무전해 도금법을 이용하여 니켈(Ni)로 이루어진 금속 배리어 층(704)을 형성시킨다. 바람직하게는, 니켈(Ni)을 제 1 포토레지스트 몰드(701)와 제 2 포토레지스트 몰드(702) 위로 도금하여 금속 배리어 층(704)을 형성시킨다. 이에 의해, 제 1 포토레지스트 몰드(701)의 위쪽은 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금층에 의해서 완전히 덮혀져서 잉크 공급로의 천정을 형성하게 된다. 또한, 제 2 포토 레지스트 몰드(702)의 위쪽에서는 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금층이 잉크 분사구의 크기와 모양에 대응하도록 돌출하여 형성된 제 3 포토레지스트 몰드(703)의 주위로 수렴된다. 도 7b는 포토레지스트 몰드 상에 금속 배리어 층이 형성된 상태를 나타낸 평면도이다.
이때, 전술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시 예와는 달리, 니켈(Ni) 도금이 계속적으로 진행되어도 잉크 분사구 부분에 대응하는 제 3 포토레지스트 몰드(703)가 니켈(Ni) 도금 층의 흘러넘침을 막고 있기 때문에, 잉크 저장소에 대응하는 제 2 포토레지스트 몰드(702)의 직경(D1), 잉크 분사구에 대응하는 제 3 포토레지스트 몰드(703)의 직경(D2) 및 잉크 공급로에 대응하는 제 1 포토레지스트 몰드(701)의 폭(W)을 결정하는데 있어서 상기 식(Ⅰ)을 만족시킬 필요가 없다. 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 있어서, 상기 직경(D1)과 직경(D2), 및 폭(W)은 그 크기가 상기 제 1 실시 예 에서와 같다.
또한, 최종적인 니켈(Ni) 도금 층의 높이, 즉 금속 배리어 층(704)의 높이가 잉크 분사구에 대응하는 제 3 포토레지스트 몰드(703)의 높이를 넘지 않는 한, 니켈(Ni) 도금이 지속될수록 잉크 분사구의 모양과 크기는 변하지 않으면서 잉크 분사구 단면의 수직비는 커지게 된다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 금속 배리어 층(704)을 형성한 후에는, 금속 배리어 층(704) 내에 있는 제 3 포토레지스트 몰드(703), 제 2 포토레지스트 몰드(702), 제 1 포토레지스트 몰드(701) 및 바탕 금속층(601)을 차례로 에칭하여 잉크 분사구(507), 잉크 저장소(504) 및 제 2 잉크 공급로(503)를 형성한다. 또한, 유동하는 잉크에 의해서 금속 배리어 층(704)이 부식되지 않게 방식도금을 하면 금속 배리어 층(704)의 제조가 끝나게 되고, 전해 연마를 통해서 기판(501)에 제 1 잉크 공급로(502)를 형성하면 프린트 헤드(200b)의 제조가 끝나게 된다.
한편, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 3차원 구조의 포토레지스트 패터닝 공정을 나타낸 도면이다. 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에서는 약 5~40㎛ 또는 그 이상의 두께를 갖는 포토레지스트를 두꺼운 포토레지스트로 지칭한다. 이러한 두꺼운 포토레지스트의 일반적인 패턴 형성 과정을 약간 변형시켜서 3차원 구조의 포토레지스트를 조각한다.
먼저 도 9a를 참조하면, 기판(30) 상에 포토레지스트(10)를 코팅한후 열처리를 한다. 다음에는, 1차 포토 마스크(20)를 기판(30) 상의 패턴에 정렬시킨 후, 포토레지스트(10)의 바닥까지 감광이 되도록 충분한 양의 자외선 노광을 시켜준다. 그런 후에는, 도 9b에 도시된 바와 같이 2차 포토 마스크(40)를 기판(30) 상의 패턴에 정렬시킨 후 원하는 깊이까지 자외선 노광을 시켜준다. 이것은 자외선 노광기의 노광시간을 조절함으로써 쉽게 수행할 수 있다. 또한, 두꺼운 포토레지스트가 노광후에 변색되는 것을 이용하면 2차 포토 마스크(40)의 패턴을 기판에 반드시 정렬시킬 필요없이 이미 포토레지스트(10)에 전사되어 있는 1차 포토 마스크(20)의 패턴에 정렬시킬 수도 있다.
한편, 상기한 바와 같이 포토레지스트(10)의 바닥까지 감광이 되도록 1차 자외선 노광한 후 원하는 깊이까지 2차 자외선 노광을 수행하는 대신에, 먼저 원하는 깊이까지 1차 자외선 노광을 수행한 후 포토레지스트(10)의 바닥까지 2차 자외선 노광시킬수도 있다. 즉, 다른 조건의 변화없이 상기한 바와 같은 1차와 2차 노광의 순서를 바꿀수도 있다. 이렇게 1차와 2차에 걸친 노광이 끝난 두꺼운 포토레지스트를 단 한번 현상하면 도 9c에 도시된 바와 같은 3차원 구조의 포토레지스트 몰드(50)를 얻게된다.
전술한 바와 같이 2장 이상의 포토 마스크를 사용하되 각각의 경우에 있어서 서로 다른 노광량을 적용하고 최종적으로 한번에 현상함으로써 3차원 구조의 포토 레지스트 몰드를 얻는 방법을 본 발명에서는 다단계 노광 및 단일 현상 방법(Multi-step Exposure and Single Development; 이하, MESD라 칭함)이라 칭한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에서는, 4인치의 웨이퍼 기판 위에 두꺼운 포토레지스트 재료로서 Hoechst사의 AZ9262를 채용하여 46㎛ 두께로 박막을 형성한 후 잉크 공급로, 잉크방, 잉크 분사구를 상기 MESD방법에 의해서 입체적으로 제작한다.
이를 위해서, 우선 바탕 금속층인 Ti/Au 위에 AZ9262 감광막 용액을 수cc 떨어뜨린후 2000rpm으로 2.5초간 회전시켜서 46㎛두께의 균일한 박막을 얻는다. 그리고, 강제 순환식의 오븐(forced convection oven) 내에서 85℃의 온도로 40분간 유지한 후, 핫플레이트(hot plate)에서 115℃의 온도로 2분간 열처리를 해준다. 다음에는, 접촉식 정렬기(contact aligner)를 이용해서 잉크 공급로와 잉크방의 패턴이 형성된 1차 포토 마스크와 기판의 패턴을 정렬시킨 후, 진공 접착모드(vacuum contact mode)하에서 포토레지스트의 바닥까지 자외선을 깊게 노광한다. 그런 후에는, 잉크 분사구의 패턴이 형성된 2차 포토 마스크를 채용해서 상기 1차 포토 마스크의 패터닝과 동일한 방법으로, 2차 포토 마스크와 포토레지스트의 패턴, 또는 2차 포토 마스크와 기판의 패턴을 정렬시킨 후 자외선을 원하는 깊이만큼 시간을 조절하여 노광한다.
다음에는, 2차적으로 자외선 노광 처리된 기판을 단 한번에 현상하여 3차원 구조의 포토레지스트 몰드를 형성한 후, 50~100℃, 바람직하게는 약 80℃의 온도에서 소정의 시간동안 열처리하여 상기 3차원 구조의 포토레지스트 몰드의 모양을 변형시킨다. 이에 의해, 바람직한 모양을 갖는 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구가 형성된다.
도 10은 각기 다른 자외선 노광량에 대한 포토레지스트의 현상 특성을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 10은 46㎛ 두께를 갖는 상표명 AZ9262 포토레지스트에 각기 다른 양의 자외선 노광을 실시하였을 경우, 현상 시간에 따라서 포토레지스트의 두께가 어떻게 변하는가를 실험적으로 보여준다. 도 10에 나타난 바와 같이, 1차 포토 마스크에 조사되는 자외선의 노광 시간이 110초 이상일 경우에 16분 이상의 현상시간으로 포토레지스트의 바닥까지 모두 현상됨을 알 수 있다. 또한, 2차 포토 마스크에 조사되는 자외선의 노광시간을 달리하면, 노광된 부분이 일정한 깊이까지 현상된 후에는 현상액 속에 계속적으로 담겨있다하더라도 포토레지스트의 두께 감소가 매우 완만하게 진행됨을 알 수 있다. 이러한 특성을 이용하면 원하는 깊이에 대응되는 노광시간을 알 수 있고, 현상시간 제어에 공정 여유를 가질 수 있게 된다.
도 11a 내지 12b는 전술한 바와 같은 MESD방법에 의해서 제작된 포토레지스트 몰드의 주사 전자현미경적 사진이다. 도 11a를 참조하면, 1개의 노즐에 대한 두 곳의 제 2 잉크 공급로에 해당하는 제 1 포토레지스트 몰드(701a), 잉크 저장소에 해당하는 제 2 포토레지스트 몰드(702a) 및 잉크 분사구에 해당하는 제 3 포토레지스트 몰드(703a)를 볼 수 있다. 도 11a을 보다 확대하여 나타낸 도 11b를 참조하면, 제 1 포토레지스트 몰드(701a)와 제 2 포토레지스트 몰드(702a)의 높이(a)는 36㎛이고, 잉크 분사구에 해당하는 제 3 포토레지스트 몰드(703a)의 높이(b)는 10㎛이다.
도 12a와 12b를 참조하면, 전체 두께가 78㎛인 포토레지스트로부터 35㎛ 높이(d)의 잉크 분사구에 해당하는 제 3 포토레지스트 몰드(703b), 43㎛ 높이(e)의 잉크 저장소에 해당하는 제 2 포토레지스트 몰드(702b) 및 잉크 공급로에 해당하는 제 1 포토레지스트 몰드(701b)를 MESD방법으로 제작할 수도 있다.
도 12a와 12b에 나타난 바와 같이, 잉크 분사구에 해당하는 포토레지스트의 높이를 높이면 금속 도금이 두껍게 이루어지더라도 잉크 분사구에 해당하는 포토레지스트 몰드에 의해서 금속 도금이 흘러 넘치지 않으므로 잉크 분사구 단면의 수직비를 높일 수 있게 된다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따르면, 잉크젯 프린트 헤드의 제조과정에 있어서 단 한번의 3차원 포토레지스트 패터닝과 단한번의 니켈(Ni) 도금으로 종래의 배리어 층과 노즐 판이 통합된 주 배리어 층을 형성함과 동시에, 넓은 면적의 기판에 분포된 다수의 잉크 분사구의 크기와 형상이 포토레지스트 몰드에 의해서 균일하게 형성되며 잉크 분사구 단면의 수직비도 높아 지게 된다.
한편, 상기한 MESD방법 중 2차 포토 마스크에 형성된 잉크 분사구용 포토레지스트 패턴의 모양을 다양하게 설계함으로써 잉크 분사구의 크기와 모양을 임의로 제작하여 최적의 잉크 분사특성을 갖는 잉크 분사구를 제작할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에서는 전술한 바와 같은 제 2 실시 예와 동일한 방법으로 잉크젯 프린트 헤드를 제작한다. 다만, 상기한 제 2 실시 예에서와 같이 MESD방법을 이용하여 3차원 구조의 포토레지스트 몰드를 제작하되, 임의로 설계된 그대로 분사구를 형성할 수 있음을 보여주기 위하여 잉크 분사구에 해당하는 포토레지스트 몰드의 모양을 원형, 사각형 및 삼각형으로 만든 후, 니켈(Ni) 도금을 실시하고 포토레지스트 몰드를 제거한다. 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예는 최적의 분사 특성을 갖는 분사구의 모양을 설계하여 제작할 수 있음을 보여준다.
도 13은 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드를 위에서 내려다 본 주사 전자현미경적 사진이다. 도 13을 참조하면, 잉크 분사구(807)의 모양들이 의도한 바대로 깔끔하게 제작되었고 잉크 공급로에 해당하는 포토레지스트 몰드의 위로 니켈(Ni) 도금이 흘러 넘쳐서 완전하게 덮고 있음을 알수 있다. 잉크 분사구(807)는 예로써 원형, 사각형 및 삼각형의 형상을 갖는다. 원형 잉크 분사구의 직경(c)은 50㎛이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따라서 제조된 잉크젯 프린트 헤드의 기판을 제거한 상태로 밑에서 올려다 본 주사 전자현미경적 사진이다. 도 14를 참조하면, 제 2 잉크 공급로(803), 잉크 저장소(804) 및 잉크 분사구(807)가 설계한바대로 완벽하게 형성되어 있음을 볼 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 MESD 방법으로 3차원 포토레지스트 몰드를 형성한 후 열처리를 하여 3차원 몰드의 모양을 변형시킴으로써, 최적의 잉크 분사특성을 갖는 제 2 잉크 공급로(803), 잉크 저장소(804) 및 잉크 분사구(807)를 제작할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 MESD 방법중 1차 또는 2차 자외선 노광시에 포토 마스크와 포토레지스트 간의 거리를 조절하여 노광함으로써 의도적으로 자외선을 퍼지도록 하여 최적의 잉크 분사특성을 갖는 제 2 잉크 공급로(803), 잉크 저장소(804) 및 잉크 분사구(807)를 만들 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따르면, 잉크젯 프린트 헤드를 제작함에 있어서 단 한번의 포토레지스트 몰드 패터닝 또는 3차원 구조의 포토레지스트 몰드 패터닝과, 단 한번의 금속 도금을 이용하여, 잉크가 유동할 수 있는 잉크 공급로, 잉크 저장소 및 잉크 분사구를 형성함으로써, 생산 원가의 절감과 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 3차원 구조의 포토레지스트 몰드 패터닝 방법을 도입할 경우에는, 금속 도금이 잉크 분사구 형태로 돌출된 포토레지스트 몰드에 수렴됨으로써, 넓은 웨이퍼 상에 분포하는 수많은 잉크 분사구들이 모두 설계 그대로의 균일한 크기, 원하는 모양 및 높은 단면 수직비를 갖게 된다. 따라서, 노즐 판의 품질이 향상되고, 그 결과로서 잉크젯 프린터의 성능이 크게 향상된다.
본 발명은 위에서 언급한 바와 같은 일체형 방식 뿐만아니라 하이브리드 방식에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조에 쉽게 응용될 수 있다. 또한, 본 발명은 열분사 방식에 의해서 한정되지 않고 잉크의 유동이 필요한 압전 방식 또는 기타 방식에도 자유롭게 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로 부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (12)
- 잉크를 가열하기 위한 저항체를 내장하고 상부에 바탕 금속층이 증착된 기판을 마련하는 단계(S1); 포토레지스트 또는 폴리이미드를 포토리쏘그래피 공정을 이용하여 상기 바탕 금속층 상에 30~40㎛의 높이로 스핀 코팅 또는 필름 코팅하여 보조 잉크 공급로에 대응되는 제 1 포토레지스트 몰드 및 잉크 저장소에 대응되는 제 2 포토레지스트 몰드를 형성하는 단계(S2); 한번의 연속적인 전해 도금법 또는 무전해 도금법을 이용하여 상기 바탕 금속층의 일부분 상에 니켈(Ni) 도금 층으로 이루어진 예비 금속 배리어 층을 상기 제 1 포토레지스트 몰드와 상기 제 2 포토레지스트 몰드의 높이만큼 형성하고, 니켈(Ni) 도금을 계속적으로 실시하여 상기 제 1 포토레지스트 몰드의 상부는 니켈(Ni) 도금 층에 의해서 완전하게 덮혀지고 상기 제 2 포토레지스트 몰드의 상부는 넘쳐 흐른 니켈(Ni) 도금층에 의해서 완전히 덮히지 않고 소정의 크기와 모양으로 열려서 잉크 분사구를 형성하도록 주 금속 배리어 층을 형성하는 단계(S3); 상기 주 금속 배리어 층 내에 잉크 유동로를 만들기 위해서 상기 제 1 포토레지스트 몰드 및 상기 제 2 포토레지스트 몰드와 상기 바탕 금속층의 일부분을 에칭하는 단계(S4); 및 상기 잉크 유동로와 연통하는 주 잉크 공급로를 만들기 위해서 상기 기판의 일부분을 에칭하는 단계(S5)를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 잉크 유동로를 따라서 유동하는 잉크에 의하여 상기 주 금속 배리어 층이 부식되는 것을 방지하기 위해서 상기 잉크 유동로의 내면을 방식 처리하는 단계(S6)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 잉크 유동로는 상기 보조 잉크 공급로, 상기 잉크 저장소 및 상기 잉크 분사구로 구성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 보조 잉크 공급로의 폭(W), 상기 잉크 저장소의 직경(D1) 및 상기 잉크 분사구의 직경(D2)은 하기 관계식(D1-D2) 〉 W을 만족시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 저항체와 상기 바탕 금속층 사이에는 상기 저항체를 보호하기 위한 보호층이 구비되며, 상기 바탕 금속층은, 상기 보호층 상에 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 진공하에서 200Å 이상의 두께로 증착한 후, 금(Au)을 동일한 진공하에서 2,OOOÅ 이상의 두께로 증착하여 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계(S2)는, 상기 단계(S1)에서 마련된 상기 기판 상에 포토레지스트를 코팅하는 단계(S7); 상기 포토레지스트가 증착된 기판을 열처리하는 단계(S8); 잉크 공급로와 잉크 저장소 패턴이 형성된 1차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S8)에서 열처리된 기판을 1차 자외선 노광시키는 단계(S9); 잉크 분사구 패턴이 형성된 2차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S9)에서 1차 자외선 노광 처리된 기판을 2차 자외선 노광시키는 단계(S10); 및 상기 단계(S10)에서 2차 자외선 노광 처리된 기판을 단 한번 현상하여 3차원 구조의 포토레지스트 몰드를 형성하는 단계(S11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 단계(S9)는, 상기 단계(S8)에서 열처리된 상기 기판을 접촉식 정렬기를 이용해서 상기 잉크 공급로와 상기 잉크 저장소 패턴이 형성된 상기 1차 포토 마스크와 정렬시킨 후, 진공 접착 모드하에서 상기 포토레지스트의 바닥까지 자외선을 노광시키며, 상기 단계(S10)는, 상기 단계(S9)에서 1차 자외선 노광처리된 기판을 상기 접촉식 정렬기를 이용해서 상기 잉크 분사구 패턴이 형성된 상기 2차 포토 마스크와 정렬시킨 후, 상기 진공 접착 모드하에서 노광 시간을 조절하는 방식으로 상기 포토레지스트의 소정 깊이까지 자외선을 노광시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계(S2)는, 상기 단계(S1)에서 마련된 상기 기판 상에 포토레지스트를 코팅하는 단계(S7); 상기 포토레지스트가 증착된 기판을 열처리하는 단계(S8); 잉크 분사구 패턴이 형성된 1차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S8)에서 열처리된 기판을 1차 자외선 노광시키는 단계(S9); 및 잉크 공급로와 잉크 저장소 패턴이 형성된 2차 포토 마스크를 이용하여 상기 단계(S9)에서 1차 자외선 노광 처리된 기판을 2차 자외선 노광시키는 단계(S10); 상기 단계(S10)에서 2차 자외선 노광 처리된 기판을 단 한번 현상하여 3차원 구조의 포토레지스트 몰드를 형성하는 단계(S11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 단계(S9)는, 상기 단계(S8)에서 열처리된 상기 기판을 접촉식 정렬기를 이용해서 상기 잉크 분사구 패턴이 형성된 상기 1차 포토 마스크와 정렬시킨 후, 진공 접착 모드하에서 노광시간을 조절하는 방식으로 상기 포토레지스트의 소정 깊이까지 자외선을 노광시키며, 상기 단계(S10)는, 상기 단계(S9)에서 1차 자외선 노광처리된 기판을 상기 접촉식 정렬기를 이용해서 상기 잉크 공급로와 상기 잉크 저장소 패턴이 형성된 상기 2차 포토 마스크와 정렬시킨 후, 상기 진공 접착 모드하에서 상기 포토레지스트의 바닥까지 자외선을 노광시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제6항 또는 8항에 있어서, 상기 단계(S8)는, 상기 단계(S7)에서 상기 포토레지스트가 코팅된 기판을 강제 순환식 오븐 내에서 85℃의 온도로 40분간 유지한 후, 핫플레이트(hot plate)에서 115℃의 온도로 2분간 열처리하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제6항 또는 8항에 있어서, 상기 단계(S9)와 상기 단계(S10)는, 상기 단계(S8)에서 열처리된 상기 기판과, 상기 1차 포토 마스크 또는 상기 2차 포토 마스크 사이의 거리를 소정의 간격으로 띄우고 자외선을 노광시킴으로써 상기 자외선을 퍼지게 하여 상기 3차원 구조의 포토레지스트 몰드의 모양을 변형시키고 이에 의해 원하는 모양을 갖는 상기 잉크 공급로, 상기 잉크 저장소 및 상기 잉크 분사구를 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
- 제6항 또는 8항에 있어서, 상기 단계(S11)에서 상기 3차원 구조의 포토 레지스트 몰드를 형성한 후, 50~100℃의 온도에서 소정의 시간동안 열처리하여 상기 3차원 구조의 포토레지스트 몰드의 모양을 변형시킴으로써 원하는 모양을 갖는 상기 잉크 공급로, 상기 잉크 저장소 및 상기 잉크 분사구를 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20030801 Year of fee payment: 4 |
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