KR100421026B1 - 잉크젯 프린트헤드 제조방법 - Google Patents

Abstract

반도체 공정으로 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드 제조방법은, 기판 상의 히터, 상기 히터로부터 열을 받아서 잉크토출관으로 잉크를 액적으로 토출시키는 잉크챔버 및 상기 잉크챔버에 잉크를 공급하는 매니폴드와, 상기 기판을 관통하여 잉크 컨테이너로부터 상기 매니폴드에 잉크를 공급하는 잉크공급유로를 포함하는 프린트헤드부와, 상기 기판 상에서 상기 프린트헤드부를 구동하는 로직회로부를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법에 있어서, 상기 로직회로부 제조공정으로 기판 상의 상기 프린트헤드부를 함께 제조하며, 상기 잉크챔버, 잉크채널 및 매니폴드는 금속층으로 형성한 후 식각하여 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 프린트헤드를 구동하는 회로의 배선공정으로 잉크가 흐르는 관로를 위한 공간을 형성함으로써 프린트헤드의 제조공정을 단순화할 수 있으며, 반도체 공정과 동시에 진행하는 일체형 프린트헤드를 제조할 수 있다.

Description

잉크젯 프린트헤드 제조방법{Manufacturing method of inkjet printhead}

본 발명은 잉크젯 프린트헤드 제조방법에 관한 것으로, 특히 상기 프린트헤드를 구동하는 회로를 제조시 상기 프린트헤드를 함께 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드에서, 잉크는 잉크 저장고(ink reservoir)로부터 잉크 공급구(ink feed hole)와 리스트릭터(restrictor)를 거쳐 잉크 챔버(ink chamber) 내로 공급된다. 잉크 챔버 내에 채워진 잉크는 그 내부에 마련된 가열 요소(heating element)에 의해 가열되며, 이에 의해 발생된 버블의 압력에 의해 노즐을 통해 액적의 형태로 토출된다.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는 고해상도 및 고속도의 인쇄를 구현함에 따라 많은 수의 노즐이 고집적화된 구조를 필요로 하게 된다. 이 경우, 각각의 노즐의 형상 및 정밀도, 잉크 유로의 셀간 균일도 및 정밀도는 인쇄 성능의 향상 및 우수한 화질의 구현에 있어서 가장 중요한 공정 변수가 된다.

도 1a 내지 도 1h는 종래의 상향토출(roof shooting) 방식의 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법 중 일례를 나타내 보인 단면도들이다. 이 방법에는 기본적으로포토리소그라피(photolithography) 공정과 니켈 전해 도금(electro forming) 공정이 이용된다.

그리고, 이 방법은 크게 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 노즐 플레이트(15)를 제조하는 단계와, 도 1e 내지 도 1g에 도시된 바와 같이 가열 요소(23)가 마련된 헤드 칩 기판(21)상에 잉크 공급구(22), 리스트릭터 및 잉크 챔버(26)로 이루어진 잉크 유로를 형성하는 단계와, 도 1h에 도시된 바와 같이 노즐 플레이트(15)를 헤드 칩 기판(21)상에 접착하여 프린트헤드를 완성하는 단계로 나뉘어질 수 있다.

이를 단계별로 상세하게 설명하면, 먼저 도 1a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(11) 상에 니켈 전해 도금을 위한 시딩 층(seeding layer, 12)을 형성하고, 다시 그 위에 포지티브 포토레지스트(positive photoresist, 13)를 도포한다. 구체적으로, 시딩 층(12)은 예컨대 NiV를 스퍼터링 또는 증착함에 의해 수천 Å 정도의 두께로 형성되며, 포토레지스트(13)는 대략 수 ㎛ 정도, 예컨대 통상 4-8㎛의 두께로 스핀 코팅에 의해 도포된다. 이어서, 포토마스크(14)를 사용하여 포토레지스트(13)를 선택적으로 노광한다.

다음으로 노광된 포토레지스트(13)를 현상하면, 도 1b에 도시된 바와 같이 시딩 층(12) 위에는 노광되지 않은 부위의 포토레지스트(13a)만 잔존하게 된다. 이와 같이 잔존된 포토레지스트(13a)는 이후에 도 1d에 도시된 노즐(15a) 둘레의 크레이터(crater, 15b)를 형성하게 된다.

도 1c는 패터닝된 기판(11)을 도금조에 담지하여 니켈 전해 도금을 함으로써, 시딩 층(12) 위에 니켈로 이루어진 노즐 플레이트(15)를 형성한 상태를 도시한 것이다. 이때, 도금조에 인가되는 총 전류 밀도 및 도금 시간을 조절하면 원하는 두께의 노즐 플레이트(15)를 형성할 수 있다. 그리고, 이와 동시에 잔존 포토레지스트(13a) 위에는 도금이 억제되어 노즐(15a)이 형성된다.

니켈 전해 도금이 완료된 후에는, 도 1d에 도시된 바와 같이 노즐 플레이트(15)를 기판(11)으로부터 분리하여 세정하게 된다. 이때, 노즐(15a) 둘레에는 잔존 포토레지스트(13a)에 의해 크레이터(15b)가 형성된다.

도 1e는 잉크 공급구(22)와 저항 발열체로 이루어진 가열 요소(23)가 형성된 헤드 칩 기판(21) 상에 네거티브 포토레지스트(24)를 도포한 상태를 도시한 것이다. 네거티브 포토레지스트(24)는 예컨대 듀퐁사(DuPont)에서 상품화된 Vacrel 또는 Riston 등의 수지로 이루어진 고상의 필름 레지스트(dry film resist)를 헤드 칩 기판(21) 상에 가열, 가압하여 압착하는 라미네이션(lamination)방법에 의해 도포된다.

이어서, 도 1f에 도시된 바와 같이, 포토마스크(25)를 사용하여 네거티브 포토레지스트(24)를 선택적으로 노광한다. 이에 따라, 네거티브 포토레지스트(24)의 노광된 부위는 경화되어 도 1g에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(26)를 둘러싸는 격벽(24a)을 형성한다. 그리고, 네거티브 포토레지스트(24)의 노광되지 않은 부위는 용매에 의해 제거되며, 이에 따라 잉크 챔버(26)와 리스트릭터(27)가 형성된다. 리스트릭터(27)는 잉크 공급구(22)와 잉크 챔버(26) 사이에 형성되는 연결 통로이다.

마지막으로, 도 1h에 도시된 바와 같이, 미리 제작된 노즐 플레이트(15)를 격벽(24a) 위에 가열, 가압하여 접착함으로써 잉크젯 프린트헤드가 완성된다.

전술한 노즐 제조 방식은 만드렐 형식의 노즐 전해 도금 방법(Mandrel Type Nozzle Electro Forming Method)으로 잘 알려져 있다. 이 방법은 현재 여러 제조회사에서 주로 컬러 잉크젯 프린트헤드 및 노즐 수가 적은 모노 잉크젯 프린트헤드에 채용하고 있다.

그러나, 도 1a 내지 도 1h에 도시된 제조 방법은 CPI(cell per inch)로 표시되는 셀의 집적도 및 노즐(15a) 수의 증가에 따라 여러 가지 문제점을 발생시킨다. 첫째, 노즐 플레이트(15)를 별도로 제조하여 헤드 칩 기판(21) 상에 접합하여야 하므로, 이 과정에서 높은 정밀도를 필요로 한다. 둘째, 노즐 플레이트(15)를 헤드 칩 기판(21)에 가열 접합할 때 각자의 열팽창계수가 달라서 노즐(15a)과 가열 요소(23)의 오정렬이 발생될 수 있다. 셋째, 전해 도금 공정과 두 번의 포토리소그라피 공정과 접합공정을 거치게 되므로, 그 제조 공정이 매우 복잡하다.

이에 따라, 최근에는 헤드 칩 기판상에 잉크 유로 및 노즐 등의 구성요소들을 일체로 형성시키는 제조 방법이 도입되고 있다.

도 2는 미국특허 제 6,019,457호에 개시된 종래 잉크젯 프린트헤드들 중에서 하나를 개략적으로 보인 단면도로서, 도 1의 상향토출 방식과 반대로 히터 및 잉크챔버가 형성된 백 슈팅(back shooting)을 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 실리콘 등으로 된 기판(60)의 상부에는 반구형의 잉크챔버(65)가 형성되어 있고, 그 하부에는 잉크챔버(65)로 잉크를 공급하는 매니폴드(66)가 형성되어 있으며, 상기 잉크챔버(65)의 바닥 중앙에는 잉크챔버(65)와 매니폴드(66)를 연결하는 잉크 채널(63)이 형성되어 있다.

기판(60)의 표면에는 잉크 액적(68)이 토출되는 노즐(61)이 형성된 노즐판(70)이 위치하여, 잉크챔버(65)의 상부 벽을 이룬다. 상기 노즐판(70)은 열적 절연층(thermal insulation layer)(70a)와 그 상부의 CVD 오버 코팅층(Chemical Vapor Deposition overcoat layer)(70b)을 포함한다.

노즐판(70)에는 노즐(61)에 인접하여 이를 감싸는 환상의 히터(62)가 형성되어 있으며, 이 히터(62)는 절연층(70a)과 오버코팅층(70b)의 계면에 위치한다. 한편, 이 히터(62)는 펄스상 전류를 인가하기 위하여 전기선(미도시)에 연결되어 있다.

상기와 같은 구조에 있어서, 매니폴드(66) 및 잉크 채널(63)을 통해 공급된 잉크가 잉크챔버(65)에 채워진 상태에서, 환상의 히터(62)에 펄스상 전류를 인가하면 히터(62)에서 발생된 열이 아래의 절연층(70a)을 통해 전달되고 히터(62) 아래의 잉크가 비등하여 버블(B)이 생성된다. 그 후, 히터(62)로부터의 발열이 지속됨에 따라 버블(B)이 팽창하게 되면, 잉크챔버(65) 내에 채워진 잉크에 압력이 가해져 노즐(61) 부근에 있던 잉크가 노즐(61)을 통해 외부로 잉크 액적(68)의 형태로 토출된다. 그 다음에, 잉크 채널(63)을 통해 잉크가 흡입되면서 잉크챔버(65) 내에 잉크가 다시 채워진다.

이와 같은 종래의 잉크젯 프린트헤드는 헤드 칩 기판 상에 유로 및 노즐 등의 구성요소가 일체로 형성되어 있어 노즐 및 히터의 오정렬 문제는 발생되지 않는다.

그러나 이들 종래의 잉크젯 프린트헤드는 잉크젯 프린트헤드를 구동하는 회로와는 별도의 공정으로 제조하므로 그 공정수가 증가되고 복잡해진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 프린트헤드를 기판과 일체형으로 하며 또한, 프린트헤드의 구동회로를 제조하는 반도체공정으로 프린트헤드를 함께 제조는 잉크젯 프린트헤드 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1h는 종래의 상향 토출(roof shooting) 방식의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법 중 일례를 도시한 단면도이다.

도 2는 종래의 백슈팅(back shooting) 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 일례를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 본 잉크젯 프린트헤드의 수직구조를 도시한 단면도이다.

도 5 내지 도 10은 도 4에 도시된 구조의 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100... 기판 102... 매니폴드

103... 잉크채널 104... 잉크챔버

105... 잉크토출관 106... 잉크공급유로

110... 로직회로부 128... 히터

130... 제1층간 절연물 140... 제2층간 절연물

150... 제3층간 절연물

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드 제조방법은, 기판 상의 히터, 상기 히터로부터 열을 받아서 잉크토출관으로 잉크를 액적으로 토출시키는 잉크챔버 및 상기 잉크챔버에 잉크를 공급하는 매니폴드와, 상기 기판을 관통하여 잉크 컨테이너로부터 상기 매니폴드에 잉크를 공급하는 잉크공급유로를 포함하는 프린트헤드부와, 상기 기판 상에서 상기 프린트헤드부를 구동하는 로직회로부를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법에 있어서,

상기 로직회로부 제조공정으로 기판 상의 상기 프린트헤드부를 함께 제조하며, 상기 잉크챔버, 잉크채널 및 매니폴드는 금속층으로 형성한 후 식각하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 프린트헤드부의 제조방법은,

(a)상기 기판 상에 상기 히터를 형성하는 단계;

(b)상기 히터의 측방 및 상방에 상기 히터로부터 절연된 적층된 금속층을 형성하는 단계;

(c)상기 금속층의 상부를 덮는 절연물을 형성하는 단계;

(d)상기 금속층 상부의 상기 절연물을 식각하여 상기 잉크토출관을 형성하는 단계;

(e)상기 잉크토출관으로부터 상기 금속층을 식각하여 상기 잉크챔버 및 매니폴드를 형성하는 단계;

(f)상기 기판의 배면으로부터 상기 매니폴드로 관통되는 잉크공급유로를 식각하는 단계;를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 지칭하며, 도면상에서 각 요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.

먼저, 도 3은 본 실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 본 잉크젯 프린트헤드의 수직구조를 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 잉크 공급을 위한 매니폴드(102)에 측면연결된 각 잉크채널(103)에 의해서 잉크가 공급되도록 잉크챔버들(104)이 배치되어 있다. 각 잉크챔버(104)의 상부에는 각 잉크토출관(105)이 형성되어 있다. 잉크토출관들(105)은 2열로 배치되어 있다. 매니폴드(102)는 그 하부에 연결된 잉크공급유로(106)를 통해서 잉크를 담고 있는 잉크 컨테이너(미도시)와 연결된다. 도면에서 잉크토출관들(105)은 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. 또한, 매니폴드(102)는 잉크토출관(105)의 각 열마다 하나씩 형성될 수도 있다. 또한, 도면에는 한가지 색상의 잉크만을 사용하는 잉크젯 프린트헤드가 도시되어 있지만, 컬러 인쇄를 위해 각 색상별로 3 또는 4군의 잉크 토출부군이 배치될 수도 있다. 상기 히터(130)를 포함하는 프린트헤드부의 측부에는 상기 프린트헤드부를 구동하는 로직회로부(110)가 배치된다.

상기 프린트헤드부의 구조를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 기판(100)에는 일측부를 관통하는 잉크공급유로(106)가 형성되어 있고, 잉크공급유로(106)의 상부에는 각 잉크챔버(104)에 잉크를 공급하는 매니폴드(102)가 형성되어 있다. 여기서, 기판(100)은 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 잉크챔버(104)와 매니폴드(102) 사이에는 잉크챔버(104) 및 매니폴드(102)를 연결하는 잉크채널(103)이 형성된다.

기판(100)의 상부에서 상기 잉크챔버(104)의 하방에는 히터(130)가 형성된다. 이 히터(130)는 게이트 도전층 물질인 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 텅스텐 실리사이드와 같은 저항 발열체로 이루어지고, 히터(130)에는 펄스상 전류를 인가하기 위한 전극(미도시)이 접속된다. 이 전극은 후술하는 로직회로부(110)에 연결되며 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속으로 이루어진다.

상기 잉크챔버(104)의 상부에는 잉크토출관(105)이 형성되어 있다. 상기 잉크챔버(104) 및 매니폴드(102)와 잉크토출관(105)은 사각형상으로 도시되어 있으나, 다양한 형상으로 변형되게 형성될 수 있다.

상기 로직회로부(110)는 트랜지스터 및 배선등으로 이루어져 있으며, 도 3에서는 개략적인 배치만을 표시하고 히터(130)와의 배선을 생략하였다. p형 반도체 기판(100)에 이격된 n형 도전성 불순물이 도핑된 제1 및 제2불순물층(121, 122)이 형성되어 있다. 이들 불순물층(121, 122) 사이의 기판(100) 상에 게이트 산화막(123) 및 게이트 도전층(124)으로 구성된 게이트 적층물(125)이 형성되어 있다. 이렇게 해서 기판(100) 상에 MOSFET가 형성된다. 한편, 상기 게이트 도전층(124)은 폴리 실리콘 또는 텅스텐 실리사이드로 소정의 크기로 형성된다.

p형 반도체 기판(100) 상에 게이트 적층물(125)을 덮는 제1 층간 절연막(130)이 형성되어 있다. 제1 층간 절연막(130)에 제2 불순물층(122) 및 게이트 도전층(124)이 각각 노출되는 제1 및 제2 비어홀들(132a, 132b)이 형성되어 있고, 각 비어홀들(132a, 132b)은 도전성 플러그들(133, 134)로 채워져 있다.

제1 층간 절연막(130) 상에 도전성 플러그들(133, 134)의 노출된 전면을 덮는 이격된 제1 및 제2 도전층 패턴(141a, 141b)이 형성되어 있고, 이들 패턴(141a, 141b)을 덮는 제2 층간 절연막(140)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(140)에 제1및 제2도전층 패턴(141a, 142b)이 노출되는 제3 및 제4 비어홀(143a, 143b)이 형성되어 있고, 그 안은 도전성 플러그(144, 145)로 채워져 있다.

제2 층간 절연막(140) 상에 도전성 플러그들(144, 145)의 노출된 전면을 덮는 이격된 제3 및 제4 도전층 패턴(151a, 151b)이 형성되어 있고, 이들을 덮는 제3 층간 절연막(150)이 형성되어 있다.

상기와 같은 구조에서, 모세관 현상에 의해 매니폴드(102)로부터 잉크 채널(110)을 통해 공급된 잉크가 잉크챔버(104)에 채워진 상태에서, 히터(128)에 펄스상 전류를 인가하면 히터(128)에서 발생된 열이 상부의 절연막(130)을 통해 잉크챔버(104)에 전달되고 히터(128) 상방의 잉크(I)가 비등하여 버블(B')을 형성한다.

시간이 지남에 따라 버블(B')이 팽창하면, 팽창하는 버블(B')의 압력에 의해서 잉크챔버(104) 내의 잉크는 잉크토출관(105)을 통하여 액적으로 토출된다.

다음으로 인가했던 전류를 차단하면 냉각이 되면서 버블(B')은 축소되거나, 아니면 그 전에 터뜨려지고, 잉크챔버(104) 내에는 매니폴드(102)로부터 잉크채널(103)을 통해서 다시 잉크(I)가 채워진다.

다음으로, 본 발명의 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 설명한다.

도 5 내지 도 10은 도 4에 도시된 구조의 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.

도 5를 참조하면, 먼저, 본 실시예에서 기판(100)은 그 두께가 대략 500 ㎛인 실리콘 기판(100)을 사용한다. 이는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이기 때문이다.

먼저, 실리콘 기판(100)인 p형 반도체 기판(100) 상에 이격된 n형 도전성 불순물이 도핑된 제1 및 제2불순물층(121, 122)을 형성한다. 이어서 이들 불순물층(121, 122) 사이의 기판(100) 상에 게이트 산화막(123) 및 게이트 도전층(124)으로 구성된 게이트 적층물(125)을 형성한다. 이렇게 해서 기판(100) 상에 MOSFET가 형성된다. 상기 게이트 도전층(124)은 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 텅스텐 실리사이드로 형성한다. 이때 상기 MOSFET와 이격되게 기판(100) 상에 소정 크기의 히터(128)를 형성한다. 이어서 p형 반도체 기판(100) 상에 게이트 적층물(125)을 덮는 제1 층간 절연막(130)을 형성한다. 제1 층간 절연막(130)에 제2 불순물층(122) 및 게이트 도전층(124)을 노출하도록 제1 및 제2 비어홀들(132a, 132b)을 형성하고, 각 비어홀들(132a, 132b)은 도전성 플러그들(133, 134)로 채운다. 한편, 프린트헤드부에서는 상기 히터(128)와 이격되게 상기 제1층간 절연막(130)에 기판(100)을 노출하는 비어홀(135)을 형성하고 이 비아홀(135)에는 도전성 플러그(136)를 채운다. 이 도전성 플러그(136)는 후술하는 매니폴드(102)의 하부를 형성한다.

이어서, 제1 층간 절연막(130) 상에 도전성 플러그들(133, 134)의 노출된 전면을 덮는 이격된 제1 및 제2 도전층 패턴(141a, 141b)을 형성하고, 이들 패턴(141a, 141b)을 덮는 제2 층간 절연막(140)을 형성한다(도 6 참조). 제2 층간 절연막(140)에 제1 및 제2 도전층 패턴(141a, 141b)이 노출되는 제3 및 제4 비어홀(143a, 143b)을 형성하고, 그 안에 도전성 플러그(144, 145)로 채운다. 한편, 제1 및 제2 도전층 패턴을 형성시 프린트헤드부에서는 상기 도전성 플러그(136)의 상부로부터 상기 히터(128)의 상방으로 연장된 도전층 패턴(146)을 동시에 형성한다. 상기 도전층 패턴(146)은 도 4에 도시된 바와 같이 매니폴드(104)의 상부, 잉크채널(103) 및 잉크챔버(104)의 하부를 형성하게 된다. 또한, 상기 제3 및 제4 비어홀(143a, 143b)을 형성시 상기 도전층 패턴 중 상기 히터의 상방에 위치하는 일부를 노출하도록 비아홀(147)을 형성하고 그 안에 도전성 플러그(148)를 채운다. 비아홀(147)은 잉크챔버(104)의 중앙부를 형성하게 된다.

다음에, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 층간 절연막(140) 상에 도전성 플러그들(144, 145)의 노출된 전면을 덮는 이격된 제3 및 제4 도전층 패턴(151a, 151b)을 형성한 후, 이들을 덮는 제3 층간 절연막(150)을 형성한다. 한편, 제3 및 제4 도전층 패턴(151a, 151b)을 형성시 상기 도전성 플러그(148)의 상부에 프린트헤드부의 잉크챔버(104)의 상부를 형성하는 도전성 패턴(152)을 동일 공정으로 형성한다.

이어서, 상기 제3 층간 절연막(150)에서 상기 도전성 패턴(152)의 상부에 소정 크기의 홀을 형성하도록 패터닝하여 도 8에 도시된 바와 같이 잉크토출관(105)을 형성한다.

이어서, 상기 잉크토출관(105)을 통해서 금속층을 선택적으로 습식식각을 행하여 도 9에 도시된 바와 같이 잉크챔버(104)와, 잉크채널(103) 및 매니폴드(102)를 형성한다.

다음에, 도 10은 기판(100)의 배면을 이방성 식각하여 기판(100) 상의 매니폴드(102)에 연결된 잉크공급유로(106)를 형성하는 단계를 도시한 것이다. 구체적으로, 실리콘 기판(100)의 배면에 식각마스크 재질로 대략 1㎛ 두께의 실리콘 산화막을 증착하고, 이를 패터닝하여 식각될 영역을 한정하는 식각마스크(127)를 형성한다. 다음으로 상기 식각마스크(127)에 의해 노출된 실리콘 기판(100)을 이방성 식각으로 형성한다.

상기 실시예에서는 상기 잉크챔버를 형성하도록 제2~제3층간 절연막내부에 금속층을 형성하였지만, 상술한 과정을 반복함으로써 잉크챔버를 높게 형성할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 또한, 본 발명의 잉크젯 프린트헤드 제조방법의 각 단계의 순서는 예시된 바와 달리할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 프린트헤드를 구동하는 회로의 배선공정으로 잉크가 흐르는 관로를 위한 공간을 형성함으로써 프린트헤드의 제조공정을 단순화할 수 있으며, 반도체 공정과 동시에 진행하는 일체형 프린트헤드를 제조할 수 있다.

Claims (7)

1. 기판 상의 히터, 상기 히터로부터 열을 받아서 잉크토출관으로 잉크를 액적으로 토출시키는 잉크챔버 및 상기 잉크챔버에 잉크를 공급하는 매니폴드와, 상기기판을 관통하여 잉크 컨테이너로부터 상기 매니폴드에 잉크를 공급하는 잉크공급유로를 포함하는 프린트헤드부와, 상기 기판 상에서 상기 프린트헤드부를 구동하는 로직회로부를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법에 있어서,

   상기 로직회로부 제조공정으로 기판 상의 상기 프린트헤드부를 함께 제조하며, 상기 잉크챔버, 잉크채널 및 매니폴드는 금속층으로 형성한 후 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 프린트헤드부는,

   (a)상기 기판 상에 상기 히터를 형성하는 단계;

   (b)상기 히터의 측방 및 상방에 상기 히터로부터 절연된 적층된 금속층을 형성하는 단계;

   (c)상기 금속층의 상부를 덮는 절연물을 형성하는 단계;

   (d)상기 금속층 상부의 상기 절연물을 식각하여 상기 잉크토출관을 형성하는 단계;

   (e)상기 잉크토출관으로부터 상기 금속층을 식각하여 상기 잉크챔버 및 매니폴드를 형성하는 단계;

   (f)상기 기판의 배면으로부터 상기 매니폴드로 관통되는 잉크공급유로를 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 (a)단계의 히터는,

   불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 텅스텐 실리사이드로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 (b)단계는,

   (b1)상기 기판 상에 상기 히터를 덮는 제1층간 절연막을 형성하는 단계;

   (b2)상기 히터로부터 이격되게 상기 기판을 노출시키는 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀 내부를 도전성 플러그로 채우는 단계;

   (b3)상기 도전성플러그 상부로부터 상기 히터 상방으로 연장되는 도전성 패턴을 형성하는 단계;

   (b4)상기 제1층간 절연물 상에 상기 도전성 패턴을 덮는 제2층간 절연막을 형성하는 단계;

   (b5)상기 도전층 패턴이 노출되도록 상기 제2층간 절연막을 식각하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀을 도전성플러그로 채우는 단계;

   (b6)상기 도전성플러그 상부에 도전층 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 (b6)단계후에, 상기 제2층간 절연막 사이의 금속층의 두께를 높이기 위해서

   (b7)상기 제2층간 절연막 상에 상기 도전층 패턴을 덮는 층간 절연막을 형성하는 단계;

   (b8)상기 도전층 패턴이 노출되도록 상기 층간 절연막을 식각하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀을 도전성플러그로 채우는 단계;

   (b9)상기 도전성플러그 상부에 도전층 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 (c)단계는,

   상기 제2층간 절연막 상에 상기 도전층 패턴을 덮는 제3층간 절연막을 형성하는 단계;인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 (d)단계는,

   상기 제3층간 절연막을 패터닝하여 상기 (b6)단계의 도전층 패턴의 상부에 소정 크기의 관을 형성하는 단계;인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드 제조방법.