KR100425331B1 - Manufacturing method of Ink jet print head - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관해 기술된다. 제조방법은 패드 오픈 공정시, 잉크공급홀을 위한 스루우홀의 상부부분을 같이 형성한다. 따라서, 수루우홀을 형성하는 과정이 종래에 비해 단순화 및 단축된다. 이러한 단축은 제조단가의 절감을 불러온다.A manufacturing method of an inkjet print head is described. In the manufacturing method, the upper part of the through hole for the ink supply hole is formed together in the pad opening process. Therefore, the process of forming the water through hole is simplified and shortened as compared with the related art. This reduction leads to a reduction in manufacturing cost.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an inkjet print head.
잉크 젯 프린터 헤드는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크 액적(液滴, droplet)을 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)이 주종을 이룬다.The ink jet printer head is mainly used by an electro-thermal transducer (bubble jet method) that generates bubbles (bubbles) in the ink by using a heat source and ejects ink droplets with this force. Achieve.
도 1은 일반적인 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적 평면도이며, 그리고 도 2는 도 1의 A - A 선 단면도이다.1 is a schematic plan view of a typical ink jet print head, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
도 1과 도 2를 참조하면, 기판(10)의 상면에 잉크챔버(16a) 및 유로(16b)를 제공하는 유로판(16)이 형성되고, 유로판(16) 위에는 잉크챔버(16a)에 대응하는 오리피스(17a)를 갖는 노즐판(17)이 위치한다. 한편 기판(10)의 가장자리에는 잉크챔버(16a) 하부에 위치하는 히터(14)에 연결되는 패드(13a)가 위치한다. 상기 패드(13a)는 히터(13)의 일측에 연결되는 컨덕터(13)의 일부분이다. 한편, 기판(10)에는 상기 유로(16b)를 통해 잉크챔버(16a)로 잉크를 공급하기 위한 스루우홀, 즉 잉크공급홀(11)이 기판(10)의 중간부분에 길이방향을 따라 형성되어 있다.1 and 2, a flow path plate 16 providing an ink chamber 16a and a flow path 16b is formed on an upper surface of the substrate 10, and the flow path plate 16 is formed on the ink chamber 16a on the flow path plate 16. The nozzle plate 17 having the corresponding orifice 17a is located. Meanwhile, a pad 13a connected to the heater 14 positioned below the ink chamber 16a is positioned at the edge of the substrate 10. The pad 13a is a part of the conductor 13 connected to one side of the heater 13. On the other hand, a through hole for supplying ink to the ink chamber 16a through the flow path 16b is formed in the substrate 10 along the longitudinal direction in the middle of the substrate 10. have.
상기 잉크공급홀(11)은 기판(10)의 배면으로부터 공급되는 잉크를 통과시키기 위한 것이다. 이러한 잉크공급홀(11)은 기판(10)에 대한 히터(13), 컨덕터(14) 및 이들을 보호하는 패시베이션층(15)이 완성된 이후에 형성된다.The ink supply hole 11 is for passing ink supplied from the rear surface of the substrate 10. The ink supply hole 11 is formed after the heater 13, the conductor 14, and the passivation layer 15 protecting the substrate 10 are completed.
미국특허 6,143,190호는 상기와 같은 잉크공급홀로서 스루우홀을 정밀하게 형성하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(1)의 전면 부분에 잉크공급홀의 상부 패턴을 위한 일종의 희생층(2)을 형성하고 그 위에 패시베이션층(3)을 형성한다. 그리고 그 기판(1)의 배면에는 스루우홀을 형성하기 위한 마스크(4)를 형성한다. 이와 같은 상태에서, 도 3b에 도시된 바와 같이 후면으로부터 등방성 습식 식각을 상기 희생층(2) 까지 실시하여 스루우홀(1a)의 하부를 형성한다. 이에 이어 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 희생층(2)을 제거하여 스루우홀(1a)이 상기 희생층(2)이 존재했던 부분으로 확장되고 하고, 그리고 전면으로부터의 사진식각에 의해 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 패시베이션층(3)을 식각하여 상기 기판(1)을 관통하는 스루우홀(1a)을 완성한다.U.S. Patent No. 6,143,190 discloses a type of sacrificial layer 2 for the upper pattern of the ink supply hole on the front portion of the substrate 1, as shown in FIG. And the passivation layer 3 is formed thereon. Then, a mask 4 for forming a through hole is formed on the rear surface of the substrate 1. In this state, as shown in FIG. 3B, an isotropic wet etching is performed from the rear surface to the sacrificial layer 2 to form a lower portion of the through hole 1a. Subsequently, as shown in FIG. 3C, the sacrificial layer 2 is removed so that the through-hole 1a extends to the portion where the sacrificial layer 2 was present, and the photo-etched from the front surface is used in FIG. 3D. As illustrated, the passivation layer 3 is etched to complete the through hole 1a penetrating the substrate 1.
이러한 방법은 상기 희생층을 형성하기 위한 일련의 추가공정을 요구되며,또한, 스루우홀을 형성하기 위하여 적어도 3번의 식각 공정이 요구된다.This method requires a series of additional processes for forming the sacrificial layer, and at least three etching processes are required to form the through hole.
본 발명은 잉크공급을 위한 스루우홀의 가공 공정의 복잡성이 개선되고 그리고 공정수가 단축된 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an inkjet print head, in which the complexity of the through hole processing process for ink supply is improved and the number of processes is shortened.
도 1 은 일반적인 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적 평면도이다.1 is a schematic plan view of a typical ink jet print head.
도 2는 도 1의 A - A 선 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
도 3a 내지 도 3d는 종래의 잉크공급홀의 제조방법을 설명하는 공정도이다.3A to 3D are process drawings illustrating a conventional method for manufacturing an ink supply hole.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조공정도이다.4A to 4H are manufacturing process diagrams of the inkjet print head according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드는,In order to achieve the above object, an ink jet print head according to the present invention,
기판 위에 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer over the substrate;
상기 절연층 상에 히터 및 히터에 연결되는 컨덕터를 형성하는 단계;Forming a heater and a conductor connected to the heater on the insulating layer;
상기 기판 위에 히터 및 컨덕터를 보호하는 패시베이션층을 형성하는 단계;Forming a passivation layer protecting the heater and the conductor on the substrate;
상기 패시베이션층 위에 포토레지스트를 형성하는 단계;Forming a photoresist on the passivation layer;
상기 포토레지스트를 패터닝하여, 상기 컨덕터로부터 패시베이션층에 덮히지 않은 패드를 얻기 위한 제1개구부와 상기 기판에서 잉크공급을 위한 스루우홀을 형성하기 위한 제2개구부를 갖는 제1마스크를 형성하는 단계;Patterning the photoresist to form a first mask having a first opening for obtaining a pad not covered with a passivation layer from the conductor and a second opening for forming a through hole for ink supply in the substrate;
상기 마스크를 이용하여 1차 건식식각공정을 행하여 제1, 2개구부에 대응하는 상기 패시베이션층을 식각하여 제1개구부의 하부에 패드를 노출시키는 단계;Performing a first dry etching process using the mask to etch the passivation layer corresponding to the first and second openings to expose pads under the first openings;
상기 마스크를 이용하여 2차 건식식각공정을 행하여, 상기 제2개구부에 대응하는 절연층 부분을 식각하여 상기 스루우홀의 상부를 소정 깊이로 형성한 후 상기 제1마스크를 제거하는 단계;Performing a second dry etching process using the mask to etch an insulating layer portion corresponding to the second opening to form an upper portion of the through hole to a predetermined depth, and then removing the first mask;
상기 기판의 저면에 상기 스루우홀의 하부에 대응하는 개구부를 갖는 제2마스크를 형성하는 단계;Forming a second mask on the bottom surface of the substrate, the second mask having an opening corresponding to a lower portion of the through hole;
상기 제2마스크를 통해 습식식각을 행하여 상기 스루우홀의 하부를 소정 깊이로 형성하는 단계;Performing wet etching through the second mask to form a lower portion of the through hole to a predetermined depth;
상기 스루우홀의 상부와 하부 사이에 잔류하는 기판의 부분을 건식식각에 의해 제거하여 상기 스루우홀을 관통 형성하는단계;를 포함한다.And removing the portion of the substrate remaining between the upper and lower portions of the through hole by dry etching to form the through hole.
이하, 본 발명에 다른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the ink jet print head which concerns on this invention is demonstrated.
실시예의 설명에 있어서, 일반적으로 알려진 공법, 특히 잉크 젯프린트 헤드 제조를 위해 사용되는 알려진 기술에 대해서는 깊이 설명되지 않으며, 실제적으로는 이하의 공정이 다수의 기판이 배열된 웨이퍼 레벨로 이루어지나 편의상 하나의 기판에 대한 공정으로 설명한다.In the description of the embodiments, generally known techniques, in particular the known techniques used for manufacturing ink jet print heads, are not described in depth, and in practice the following process is carried out at the wafer level where a plurality of substrates are arranged, but for convenience one Will be described in a step for the substrate.
도 4a 에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100) 위에 실리콘 옥사이드에 의한 절연층(20), 이 상부의 TaN, TiN, TiAlN 또는 WSiN 의 증착 및 패터닝에 의한 히터(102) 및 히터(102)의 양측에 연결되는 W 또는 Al에 의한 컨덕터(103, 103)를 형성한다.As shown in FIG. 4A, the heater 102 and the heater 102 of the insulating layer 20 by silicon oxide on the silicon substrate 100, the deposition and patterning of TaN, TiN, TiAlN, or WSiN on the top thereof are formed. Conductors 103 and 103 by W or Al connected to both sides are formed.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100) 상면에 폴리실리콘 또는 SiN 등을 전면 증착하여 패시베이션층(104)을 형성한다.As shown in FIG. 4B, the passivation layer 104 is formed by depositing polysilicon or SiN on the upper surface of the substrate 100.
도 4c에 도시된 바와 같이, 패시베이션층(104) 위에는 포토레지스트를 코팅한 후 이를 패터닝하여 패드와 잉크공급홀인 스루우홀 패터닝을 위한 제1마스크(103)를 형성한다. 제1마스크(105)는 패드를 위한 양측의 제1개구부(C)와 그 중간의 스루우홀을 위한 제2개구부(B)를 가진다.As shown in FIG. 4C, the photoresist is coated on the passivation layer 104 and then patterned to form a first mask 103 for patterning a through hole, which is a pad and an ink supply hole. The first mask 105 has a first opening C on both sides for the pad and a second opening B for the through hole therebetween.
도 4d에 도시된 바와 같이, 건식식각에 의해 상기 개구부(B, C)에 노출된 패시베이션층(104)을 제거하여 제1개구부(C) 아래로 컨덕터(103)를 노출시킨다. 여기에서 노출된 부분이 패드(103a)에 해당한다. 그리고 제2개구부(B)의 노출된 패시베이션층(104)도 같이 에칭되어 그 하부의 절연층(101)까지 또는 절연층(101) 아래로 소정깊이 에칭되게 된다. 이러한 오버에치시 상기 패드(103a) 로 에쳔트로부터 공격을 받게 되는데, 패시베이션층과의 에치래이트의 차이에 의한 더 이상 식각되지 않는다. 통상 Al : SiN 또는 SiO2는 200 ~ 2000 :1 까지 조절할 수 있다.As shown in FIG. 4D, the passivation layer 104 exposed to the openings B and C by dry etching is removed to expose the conductor 103 under the first opening C. Referring to FIG. The exposed portion here corresponds to the pad 103a. The exposed passivation layer 104 of the second opening B is also etched to be etched to a predetermined depth below the insulating layer 101 or below the insulating layer 101. In this case, the pad 103a is attacked by the etchant, and is no longer etched due to the difference in the etching rate from the passivation layer. Usually Al: SiN or SiO 2 can be adjusted up to 200 ~ 2000: 1.
도 4e에 도시된 바와 같이 계속하여 오버에칭을 실시하여 제2개구부(B) 에 노출된 부분을 더 에칭한다. 이러한 2차 식각에 의해 절연층(102) 아래의 기판(100) 부분도 에칭될 수 있고, 아니면 기판(101) 표면의 절연층(102)에만 식각될 수 도 있다. 도 4e에서는 기판이 식각된 것으로 표현되어 있다.Subsequently, overetching is performed as shown in FIG. 4E to further etch the portions exposed to the second openings B. FIG. By this secondary etching, a portion of the substrate 100 under the insulating layer 102 may also be etched, or may be etched only on the insulating layer 102 on the surface of the substrate 101. In FIG. 4E, the substrate is represented as etched.
도 4f에 도시된 바와 같이 상기 제1마스크(104)를 제거한 후, 기판(100)의 저면에 제2마스크(106)를 형성한다. 상기 제2마스크(106)는 기판 저면 중앙에 대응하는 개구부(D)를 가진다.After removing the first mask 104 as shown in FIG. 4F, a second mask 106 is formed on the bottom surface of the substrate 100. The second mask 106 has an opening D corresponding to the center of the bottom surface of the substrate.
도 4g에 도시된 바와 같이, HF, LAL, BOE, 서브 실리콘 제거의 습식 에쳔트인 TMAH 습식 등을 이용한 등방성 습식식각을 행하여, 상기 개구부(D)를 통해 노출된 부분을 10 내지 50 미크론 정도 남기는 정도로 소정 깊이 식각하며, 이때에 그 바닥이 존재토록한다.As shown in FIG. 4G, an isotropic wet etching process using HF, LAL, BOE, sub-silicone wet etchant TMAH wet, etc. is performed to leave about 10 to 50 microns of the exposed portion through the opening D. A predetermined depth is etched, at which time the bottom is present.
도 4h 에 도시된 바와 같이 10 내지 50 미크론의 두께로 잔류하는 실리콘을 건식식각을 행하여 기판(100) 중간에 잔류하는 스루우홀(11)의 바닥부분을 제거하여 관통시킨다.As shown in FIG. 4H, the silicon remaining to a thickness of 10 to 50 microns is dry etched to remove the bottom portion of the through hole 11 remaining in the middle of the substrate 100 and penetrate it.
이상과 같이 식각을 2 스텝으로 으로 나눠서 진행하는 이유는 실리콘 습식 에쳔트인 TMAH의 습식 애칭 레이트가 분당 3 미크론 정도여서 애칭 도중 정지하지않고 관통할 시에는 넓은 잉크 공급홀을 제거를 위한 기판의 스트레스가 가 칩(chip)의 휨으로 나타나게 되며, 잉크 공급홀의 약한 부위가 깨질 우려가 있어서 실리콘 기판을 관통 시킬 때에는 1차 소정의 량을 애치레이트가 빠른 것으로 진행하고 2차는 애치레이트가 늦은 것으로 진행함으로써 기판에 대한 스트레스가 덜 가해지도록 한다.The reason for proceeding by dividing the etching into two steps as described above is that the wet etching rate of TMAH, a silicon wet etchant, is about 3 microns per minute. The chip is caused to be warped and the weak part of the ink supply hole may be broken. When penetrating the silicon substrate, the first predetermined amount proceeds with a fast arate, and the second proceeds with a late arate. Make sure you are less stressed out.
이러한 상기 스루우홀의 완성 후에는 알려진 방법에 따라 유로판 및 노즐판의 형성과정이 수행된다.After completion of the through hole, a process of forming the flow path plate and the nozzle plate is performed according to a known method.
본원 발명은 패드 오픈 공정시 스루우홀의 상부부분을 같이 가공하도록 함으로써 종래에 비해 적어도 한 단계의 공정이 단축된다. 이러한 본 발명에 의하면 종래에 비해 단순화되고 단축된 공정에 의해 제품 생산가의 절감을 가능하게 한다.In the present invention, the upper part of the through hole is processed together during the pad opening process, thereby reducing the process of at least one step. According to the present invention, it is possible to reduce the product production cost by a simplified and shorter process than in the prior art.
본 기술분야에서 숙련된 자들에게, 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 전술한 바람직한 실시예를 고려한 많은 변화와 수정은 용이하고 자명하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 보다 명확하게 지적된다. 본원의 기술내용의 개시 및 발표는 단지 예시에 불과하며, 첨부된 청구범위에 의해 보다 상세히 지적된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.For those skilled in the art, many changes and modifications are easy and obvious in light of the above-described preferred embodiments without departing from the spirit of the invention and the scope of the invention is more clearly pointed out by the appended claims. . The disclosure and presentation of the disclosure herein are by way of example only and should not be understood as limiting the scope of the invention, which is pointed out in more detail by the appended claims.
Claims (2)
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|---|---|---|---|---|
| US4789425A (en) * | 1987-08-06 | 1988-12-06 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printhead fabricating process |
| US4961821A (en) * | 1989-11-22 | 1990-10-09 | Xerox Corporation | Ode through holes and butt edges without edge dicing |
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- 2002-06-26 KR KR10-2002-0036065A patent/KR100425331B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4789425A (en) * | 1987-08-06 | 1988-12-06 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printhead fabricating process |
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