KR100503086B1 - Monolithic inkjet printhead and method of manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드는, 잉크 공급을 위한 매니폴드가 형성된 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 일체로 형성된 감광성 폴리머층으로 이루어지며, 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버와, 잉크챔버의 상부에 배치되어 잉크챔버로부터 잉크의 토출이 이루어지는 노즐과, 매니폴드 위에 형성되는 잉크채널과, 잉크챔버와 잉크채널을 연결하는 리스트릭터를 한정하는 유로 플레이트와, 잉크챔버의 바닥에 배치되어 잉크챔버 내부의 잉크를 가열하는 히터와, 히터에 전기적으로 연결되어 히터에 전류를 인가하는 배선을 구비한다. 이와 같은 구성에 의하면, 단일 웨이퍼 상에서 일련의 반도체 공정으로 잉크젯 프린트헤드를 구현할 수 있어서 잉크챔버와 노즐이 오정렬되는 종래의 문제점이 해소될 뿐만 아니라 제조 공정이 단순화되고 대량 생산이 가능하게 된다. A monolithic inkjet printhead and a method of manufacturing the same are disclosed. The disclosed monolithic inkjet printhead comprises a silicon substrate having a manifold for ink supply, a photosensitive polymer layer integrally formed on the silicon substrate, an ink chamber filled with ink to be ejected, and an upper portion of the ink chamber. A flow passage plate defining a nozzle disposed to discharge ink from the ink chamber, an ink channel formed on the manifold, a restrictor connecting the ink chamber and the ink channel, a bottom plate of the ink chamber, A heater for heating the ink, and a wire electrically connected to the heater for applying a current to the heater. According to this configuration, the inkjet printhead can be implemented in a series of semiconductor processes on a single wafer, which not only solves the conventional problem of misalignment of the ink chamber and nozzle, but also simplifies the manufacturing process and enables mass production.

Description

모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법{Monolithic inkjet printhead and method of manufacturing thereof} Monolithic inkjet printhead and method of manufacturing thereof

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 공정에 의해 실리콘 기판 상에 일체로 형성되는 열구동 방식의 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an inkjet printhead, and more particularly, to a thermally driven monolithic inkjet printhead integrally formed on a silicon substrate by a semiconductor process and a method of manufacturing the same.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린터헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다. In general, an inkjet printhead is an apparatus for ejecting a small droplet of printing ink to a desired position on a recording sheet to print an image of a predetermined color. Such inkjet printheads can be largely classified in two ways depending on the ejection mechanism of the ink droplets. One is a heat-driven inkjet printhead which generates bubbles in the ink by using a heat source and ejects ink droplets by the expansion force of the bubbles, and the other is ink due to deformation of the piezoelectric body using a piezoelectric body. A piezoelectric drive inkjet printhead which discharges ink droplets by a pressure applied thereto.

상기 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크챔버 내부에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크챔버 밖으로 토출된다. The ink droplet ejection mechanism of the thermally driven inkjet printhead will be described in detail as follows. When a pulse current flows through a heater made of a resistive heating element, heat is generated in the heater and the ink adjacent to the heater is instantaneously heated to approximately 300 ° C. As a result, bubbles are generated while the ink is boiled, and the generated bubbles expand to apply pressure to the ink filled in the ink chamber. As a result, the ink near the nozzle is discharged out of the ink chamber in the form of droplets through the nozzle.

여기에서, 버블의 성장방향과 잉크 액적의 토출 방향에 따라 상기 열구동 방식은 다시 탑-슈팅(top-shooting), 사이드-슈팅(side-shooting), 백-슈팅(back-shooting) 방식으로 분류될 수 있다. 탑-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 동일한 방식이고, 사이드-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 직각을 이루는 방식이며, 그리고 백-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 서로 반대인 잉크 액적 토출 방식을 말한다. Here, the thermal driving method is further classified into a top-shooting, side-shooting, and back-shooting method according to the bubble growth direction and the ink droplet ejection direction. Can be. In the top-shooting method, the growth direction of the bubble and the ejection direction of the ink droplets are the same. In the side-shooting method, the growth direction of the bubble and the ejection direction of the ink droplets are perpendicular to each other. An ink droplet ejecting method in which the growth direction and the ejecting direction of the ink droplets are opposite to each other.

이와 같은 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는 일반적으로 다음과 같은 요건들을 만족하여야 한다. 첫째, 가능한 한 그 제조가 간단하고 제조비용이 저렴하며, 대량 생산이 가능하여야 한다. 둘째, 고화질의 화상을 얻기 위해서는 인접한 노즐들 사이의 간섭(cross talk)은 억제하면서도 인접한 노즐 사이의 간격은 가능한 한 좁아야 한다. 즉, DPI(dots per inch)를 높이기 위해서는 다수의 노즐을 고밀도로 배치할 수 있어야 한다. 셋째, 고속 인쇄를 위해서는, 잉크챔버로부터 잉크가 토출된 후 잉크챔버에 잉크가 리필되는 주기가 가능한 한 짧아야 한다. 즉, 가열된 잉크와 히터의 냉각이 빨리 이루어져 구동 주파수를 높일 수 있어야 한다.Such thermally driven inkjet printheads generally must meet the following requirements. First, the production should be as simple as possible, inexpensive to manufacture, and capable of mass production. Second, in order to obtain a high quality image, the distance between adjacent nozzles should be as narrow as possible while suppressing cross talk between adjacent nozzles. In other words, in order to increase dots per inch (DPI), it is necessary to be able to arrange a plurality of nozzles at high density. Third, for high speed printing, the period during which ink is refilled in the ink chamber after the ink is ejected from the ink chamber should be as short as possible. That is, the heated ink and the heater should be cooled quickly to increase the driving frequency.

도 1a 및 도 1b는 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일례로서, 미국특허 US 4,882,595호에 개시된 잉크젯 프린트헤드의 구조를 나타내 보인 절개 사시도 및 그 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 1A and 1B are cutaway perspective views illustrating the structure of an inkjet printhead disclosed in US Pat. No. 4,882,595, and a cross-sectional view for explaining an ink droplet ejection process, as an example of a conventional thermally driven inkjet printhead.

도 1a와 도 1b를 참조하면, 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는, 기판(10)과, 그 기판(10) 위에 설치되어 잉크(29)가 채워지는 잉크챔버(26)를 한정하는 격벽(14)과, 잉크챔버(26) 내에 설치되는 히터(12)와, 잉크 액적(29')이 토출되는 노즐(16)이 형성된 노즐 플레이트(18)를 구비하고 있다. 상기 히터(12)에 펄스 형태의 전류가 공급되어 히터(12)에서 열이 발생되면 잉크챔버(26) 내에 채워진 잉크(29)가 가열되어 버블(28)이 생성된다. 생성된 버블(28)은 계속적으로 팽창하게 되고, 이에 따라 잉크챔버(26) 내에 채워진 잉크(29)에 압력이 가해져 노즐(16)을 통해 잉크 액적(29')이 외부로 토출된다. 그 다음에, 매니폴드(22)로부터 잉크채널(24)을 통해 잉크챔버(26) 내부로 잉크(29)가 흡입되어 잉크챔버(26)는 다시 잉크(29)로 채워진다. Referring to FIGS. 1A and 1B, a conventional thermally driven inkjet printhead includes a partition wall defining a substrate 10 and an ink chamber 26 provided on the substrate 10 and filled with ink 29. 14, a nozzle 12 provided with a heater 12 provided in the ink chamber 26, and a nozzle 16 through which ink droplets 29 'are discharged. When the current in the form of a pulse is supplied to the heater 12 to generate heat in the heater 12, the ink 29 filled in the ink chamber 26 is heated to generate bubbles 28. The generated bubbles 28 continue to expand, and thus pressure is applied to the ink 29 filled in the ink chamber 26 so that the ink droplets 29 'are discharged to the outside through the nozzle 16. Then, the ink 29 is sucked into the ink chamber 26 through the ink channel 24 from the manifold 22 and the ink chamber 26 is again filled with the ink 29.

그런데, 이러한 구조를 가진 종래의 탑-슈팅 방식의 잉크젯 프린트헤드를 제조하기 위해서는, 기판(10)에 잉크챔버(26)와 잉크채널(24) 등을 형성한 후, 이 기판(10) 상에 노즐(16)이 형성된 노즐 플레이트(18)를 별도로 제작하여 본딩하여야 하므로, 제조 공정이 복잡하고 기판(10)과 노즐 플레이트(18)의 본딩시에 오정렬의 문제가 발생될 수 있는 단점이 있다. However, in order to manufacture a conventional top-shooting inkjet printhead having such a structure, an ink chamber 26, an ink channel 24, and the like are formed on the substrate 10, and then on the substrate 10. Since the nozzle plate 18 on which the nozzle 16 is formed must be manufactured and bonded separately, a manufacturing process is complicated and a problem of misalignment may occur during bonding of the substrate 10 and the nozzle plate 18.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 반도체 공정에 의해 기판 상에 그 구성요소들이 일체화되어 형성될 수 있는 새로운 구조를 가진 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and in particular, provides a monolithic inkjet printhead having a novel structure in which the components can be integrally formed on a substrate by a semiconductor process. There is a purpose.

또한, 본 발명은 상기한 구조를 가진 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a monolithic inkjet printhead having the above structure.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, The present invention to achieve the above technical problem,

잉크 공급을 위한 매니폴드가 형성된 실리콘 기판;A silicon substrate having a manifold for supplying ink;

상기 실리콘 기판상에 일체로 형성된 감광성 폴리머층으로 이루어지며, 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버와, 상기 잉크챔버의 상부에 배치되어 상기 잉크챔버로부터 잉크의 토출이 이루어지는 노즐과, 상기 매니폴드 위에 형성되는 잉크채널과, 상기 잉크챔버와 상기 잉크채널을 연결하는 리스트릭터를 한정하는 유로 플레이트;An ink chamber formed of a photosensitive polymer layer integrally formed on the silicon substrate, filled with ink to be discharged, a nozzle disposed above the ink chamber to discharge ink from the ink chamber, and formed on the manifold; A flow path plate defining an ink channel and a restrictor connecting the ink chamber and the ink channel;

상기 잉크챔버의 바닥에 배치되어 상기 잉크챔버 내부의 잉크를 가열하는 히터; 및A heater disposed at a bottom of the ink chamber to heat ink inside the ink chamber; And

상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 배선;을 구비하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.And a wire electrically connected to the heater to apply a current to the heater.

여기에서, 상기 감광성 폴리머는 폴리이미드인 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the said photosensitive polymer is a polyimide.

그리고, 상기 배선은 상기 잉크챔버의 측면 하단부에서 상기 히터의 단부에 접속되는 것이 바람직하다.Preferably, the wiring is connected to an end of the heater at the lower end of the side surface of the ink chamber.

또한, 상기 기판의 상면쪽에는 상기 매니폴드의 양측면에서 상기 잉크챔버의 아래쪽으로 확장된 공간이 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the upper surface of the substrate is preferably formed with a space extending from the side of the manifold to the lower side of the ink chamber.

그리고, 본 발명은 상기한 구조를 가진 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a monolithic inkjet printhead having the above structure.

본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,Method for producing a monolithic inkjet printhead according to the present invention,

(가) 실리콘 기판 상에 히터층을 형성한 후, 상기 히터층을 패터닝하여 잉크챔버가 형성될 부위에만 잔존시키는 단계; (A) forming a heater layer on the silicon substrate, and then patterning the heater layer so as to remain only at a portion where an ink chamber is to be formed;

(나) 상기 기판 상에 폴리실리콘층을 형성한 후, 상기 폴리실리콘층을 잉크챔버, 리스트릭터 및 잉크채널의 평면 형상으로 패터닝하는 단계; (B) forming a polysilicon layer on the substrate, and then patterning the polysilicon layer into planar shapes of ink chambers, restrictors, and ink channels;

(다) 상기 폴리실리콘층을 에피텍시 공정에 의해 성장시켜 epi-폴리실리콘층을 형성하는 단계;(C) growing the polysilicon layer by an epitaxy process to form an epi-polysilicon layer;

(라) 상기 epi-폴리실리콘층의 측면에 상기 히터층의 단부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; (D) forming a contact hole on the side of the epi-polysilicon layer to expose the end of the heater layer;

(마) 잉크챔버가 형성될 부위의 상기 epi-폴리실리콘층의 측면에 상기 콘택홀을 통해 상기 히터층의 노출된 단부에 연결되는 배선층을 형성하는 단계;(E) forming a wiring layer connected to the exposed end of the heater layer through the contact hole on the side of the epi-polysilicon layer of the portion where the ink chamber is to be formed;

(바) 상기 기판 상에 상기 epi-폴리실리콘층을 둘러싸는 감광성 폴리머층으로 이루어진 유로 플레이트를 형성하는 단계;(F) forming a flow path plate made of a photosensitive polymer layer surrounding the epi-polysilicon layer on the substrate;

(사) 상기 감광성 폴리머층에 노즐을 형성하는 단계;(G) forming a nozzle on the photosensitive polymer layer;

(아) 상기 노즐을 통해 상기 epi-폴리실리콘층을 식각하여 잉크챔버, 리스트릭터 및 잉크채널을 형성하는 단계; 및(H) etching the epi-polysilicon layer through the nozzle to form an ink chamber, a restrictor and an ink channel; And

(자) 상기 기판의 배면을 식각하여 상기 잉크채널에 연결되는 매니폴드를 형성하는 단계;를 구비한다. And (i) etching the back surface of the substrate to form a manifold connected to the ink channel.

상기 (가) 단계에서, 상기 기판의 상면에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 위에 상기 히터층을 형성하는 것이 바람직하다.In the step (a), it is preferable to form a first insulating layer on the upper surface of the substrate, and to form the heater layer on the first insulating layer.

그리고, 상기 (나) 단계 전에, 상기 히터층과 상기 제1 절연층 위에 제2 절연층을 형성한 후, 리스트릭터와 잉크채널이 형성될 부위의 상기 기판이 노출되도록 상기 제2 절연층과 제1 절연층을 부분적으로 식각하여 제거하는 단계;를 더 구비하는 것이 바람직하다.After the forming of the second insulating layer on the heater layer and the first insulating layer before the step (b), the second insulating layer and the second insulating layer and the second insulating layer may be exposed to expose the substrate at the site where the restrictor and the ink channel are to be formed. And partially etching the insulating layer to remove the insulating layer.

또한, 상기 (라) 단계 전에, 상기 epi-폴리실리콘층의 측면에 제3 절연층을 형성하는 단계;를 더 구비하는 것이 바람직하다.In addition, before the step (d), forming a third insulating layer on the side of the epi-polysilicon layer; it is preferable to further include.

또한, 상기 (마) 단계에서, 상기 배선층을 형성한 후, 그 외측면에 제4 절연층이 형성될 수 있다.Further, in the step (e), after the wiring layer is formed, a fourth insulating layer may be formed on the outer surface thereof.

또한, 상기 (바) 단계에서, 상기 감광성 폴리머층은 상기 epi-폴리실리콘층의 상면을 소정 두께로 덮을 수 있도록 형성될 수 있으며, 상기 (사) 단계에서, 상기 노즐은 상기 epi-폴리실리콘층의 상면에 형성된 상기 감광성 폴리머층을 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다.In addition, in the (bar) step, the photosensitive polymer layer may be formed to cover the upper surface of the epi-polysilicon layer to a predetermined thickness, and in the (g) step, the nozzle is the epi-polysilicon layer It may be formed to vertically penetrate the photosensitive polymer layer formed on the upper surface of the.

한편, 상기 (바) 단계에서, 상기 epi-폴리실리콘층을 식각하여 상기 노즐이 형성될 부위의 둘레에 소정 깊이의 트랜치를 형성한 후, 상기 감광성 폴리머층을 상기 트랜치 내부를 채우면서 상기 epi-폴리실리콘층의 높이까지 형성할 수 있으며, 상기 (사) 단계에서, 상기 노즐은 상기 트랜치에 의해 둘러싸인 상기 epi-폴리실리콘층을 식각함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 (사) 단계는 상기 (아) 단계와 동시에 수행될 수 있다.Meanwhile, in the step (bar), the epi-polysilicon layer is etched to form a trench having a predetermined depth around the site where the nozzle is to be formed, and then the epi-polysilicon layer is filled with the inside of the trench. The height of the polysilicon layer may be formed, and in the step (g), the nozzle may be formed by etching the epi-polysilicon layer surrounded by the trench. In this case, step (g) may be performed simultaneously with step (h).

또한, 상기 (사) 단계에서, 상기 노즐은 출구쪽으로 가면서 점차 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, in the step (g), the nozzle is preferably formed in a tapered shape in which the cross-sectional area gradually decreases toward the outlet.

또한, 상기 (아) 단계에서, 상기 epi-폴리실리콘층은 등방성 건식 식각에 의해 제거될 수 있다. 이 경우, 상기 등방성 건식 식각에 의해 상기 기판의 상면쪽에 상기 잉크챔버의 아래쪽으로 확장된 공간이 형성될 수 있다. In addition, in the step (a), the epi-polysilicon layer may be removed by isotropic dry etching. In this case, a space extended downward of the ink chamber may be formed on the upper surface of the substrate by the isotropic dry etching.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, when one layer is described as being on top of a substrate or another layer, the layer may be present over and in direct contact with the substrate or another layer, with a third layer in between.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면 구조를 도시한 도면이고, 도 3a와 도 3b는 각각 도 2에 표시된 A-A'선과 B-B'선을 따른 본 발명의 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 보여주는 단면도들이다.2 is a schematic plan view of a monolithic inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 3A and 3B show lines A-A 'and B-B', respectively, shown in FIG. Cross-sectional views showing the vertical structure of the monolithic inkjet printhead of the present invention.

먼저 도 2를 참조하면, 칩 상태로 제조되는 잉크젯 프린트헤드에서는, 잉크 토출부들(100)이 2열로 배치되고, 양측 가장자리에는 각 잉크 토출부(100)와 전기적으로 연결되는 본딩 패드들(109)이 배치된다. 도면에서, 잉크 토출부들(100)은 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. 그리고, 도시되지는 않았지만 잉크 토출부들(100)과 본딩 패드들(109) 사이에는 각 잉크 토출부(100)를 구동시키기 위한 파워 TR와 로직 회로 등이 마련된다. 각 잉크 토출부(100)에는, 잉크가 채워지는 잉크챔버(105)와, 잉크가 토출되는 노즐(106)과, 잉크챔버(105)와 잉크채널(103)을 연결하는 리스트릭터(104)가 마련된다. 이와 같은 잉크 유로의 구성에 의해, 미도시된 잉크 저장고로부터 잉크채널(103)과 리스트릭터(104)를 통해 각 잉크챔버(105)에 잉크가 공급된다. 한편, 도시된 바와 같이 잉크채널(103) 양측의 리스트릭터들(104)은 서로 어긋나게 배치된다. 이는 잉크 토출과정에서 인접한 잉크 토출부들(100) 사이의 간섭(cross talk)을 억제하기 위한 것이다. First, referring to FIG. 2, in the inkjet printhead manufactured in a chip state, the ink ejection parts 100 are arranged in two rows, and bonding pads 109 electrically connected to the ink ejection parts 100 at both edges thereof. Is placed. In the drawing, the ink ejecting portions 100 are arranged in two rows, but may be arranged in one row or three or more rows to further increase the resolution. Although not shown, a power TR, a logic circuit, and the like are provided between the ink ejection parts 100 and the bonding pads 109 to drive each ink ejection part 100. Each ink discharge part 100 includes an ink chamber 105 filled with ink, a nozzle 106 through which ink is discharged, and a restrictor 104 connecting the ink chamber 105 and the ink channel 103. Prepared. With this configuration of the ink flow path, ink is supplied to each ink chamber 105 from the ink reservoir not shown through the ink channel 103 and the restrictor 104. Meanwhile, as shown, the restrictors 104 on both sides of the ink channel 103 are disposed to be offset from each other. This is to suppress cross talk between adjacent ink ejecting parts 100 in the ink ejecting process.

이어서 도 3a와 도 3b를 함께 참조하며, 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 상세 구조를 설명한다. 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드는, 실리콘 기판(110) 상에 유로 플레이트(130)가 일체로 적층된 구조를 가진다. 상기 실리콘 기판(110)에는 매니폴드(102)가 형성되고, 상기 유로 플레이트(130)에는 잉크채널(103)과 리스트릭터(104)와 잉크챔버(105)와 노즐(106)이 형성된다. 상기 매니폴드(102), 잉크채널(103), 리스트릭터(104), 잉크챔버(105) 및 노즐(106)은 차례로 연결되어 잉크 유로를 이루게 된다. 그리고, 상기 잉크챔버(105)의 바닥에는 히터(122)가 배치되어 있으며, 히터(122)에는 배선(127)이 접속되어 있다.3A and 3B, the detailed structure of the monolithic inkjet printhead according to the present invention will now be described. The monolithic inkjet printhead according to the present invention has a structure in which the flow path plate 130 is integrally stacked on the silicon substrate 110. A manifold 102 is formed on the silicon substrate 110, and an ink channel 103, a restrictor 104, an ink chamber 105, and a nozzle 106 are formed on the flow path plate 130. The manifold 102, the ink channel 103, the restrictor 104, the ink chamber 105, and the nozzle 106 are sequentially connected to form an ink flow path. A heater 122 is disposed at the bottom of the ink chamber 105, and a wiring 127 is connected to the heater 122.

상기 실리콘 기판(110)으로는 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 상기 기판(110)에는 잉크를 저장하는 잉크 저장고(미도시)와 연결된 매니폴드(102)가 기판(100)을 수직하게 관통하여 형성된다. 그리고, 상기 기판(110)의 상면쪽에는, 상기 매니폴드(102)의 양측에 잉크챔버(105)의 아래쪽으로 확장된 공간(112)이 형성된다. 이 공간(112)에 의해 후술하는 바와 같이 히터(122)와 그 주변의 열이 보다 빨리 방출될 수 있게 된다. As the silicon substrate 110, a silicon wafer widely used in the manufacture of integrated circuits may be used. In the substrate 110, a manifold 102 connected to an ink reservoir (not shown) for storing ink is formed to vertically penetrate the substrate 100. The upper surface of the substrate 110 may include a space 112 extending downward of the ink chamber 105 on both sides of the manifold 102. This space 112 allows the heater 122 and the heat of the surroundings to be released more quickly as will be described later.

상기 유로 플레이트(130)는 노즐(106), 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)을 둘러싸서 한정하며, 상기 실리콘 기판(110) 상에 일체로 형성된 감광성 폴리머층으로 이루어진다. 상기 감광성 폴리머로는 폴리이미드가 사용될 수 있다. The flow path plate 130 surrounds the nozzle 106, the ink chamber 105, the restrictor 104, and the ink channel 103, and is formed as a photosensitive polymer layer integrally formed on the silicon substrate 110. Is done. Polyimide may be used as the photosensitive polymer.

상기 잉크챔버(105)는 토출될 잉크가 채워지는 공간으로, 매니폴드(102)로부터 잉크채널(103)과 리스트릭터(104)를 통해 잉크를 공급받는다. 상기 잉크챔버(105)는 도시된 바와 같이 사각형 단면 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형이나 원형의 평면 형상을 가질 수 있다. The ink chamber 105 is a space filled with ink to be discharged, and receives ink from the manifold 102 through the ink channel 103 and the restrictor 104. The ink chamber 105 may have a rectangular cross-sectional shape as shown, but is not limited thereto, and may have a polygonal or circular planar shape.

상기 잉크챔버(105)의 바닥에는, 즉 기판(110)의 상부에는 잉크챔버(105) 내부의 잉크를 가열하기 위한 열에너지를 공급하는 히터(122)가 배치된다. 상기 히터(122)는 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물(tantalum nitride), 티타늄 질화물(titanium nitride), 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide)와 같은 저항 발열체로 이루어진다. 상기 히터(122)는 잉크챔버(105)와 같이 사각형으로 형성될 수 있으며, 또는 다른 형상, 예컨대 다각형이나 원형으로 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 히터(122)는 그 상부와 하부에 형성된 절연층들(121, 123)에 의해 기판(110)과 잉크챔버(105) 내의 잉크와 절연된다. 상기 절연층들(121, 123)은 실리콘 산화막이나 질화막으로 이루어질 수 있다. At the bottom of the ink chamber 105, that is, the upper portion of the substrate 110, a heater 122 for supplying thermal energy for heating ink in the ink chamber 105 is disposed. The heater 122 is formed of a resistive heating element such as a tantalum-aluminum alloy, tantalum nitride, titanium nitride, and tungsten silicide. The heater 122 may be formed in a quadrangle like the ink chamber 105, or may be formed in another shape such as a polygon or a circle. In addition, the heater 122 is insulated from the ink in the substrate 110 and the ink chamber 105 by insulating layers 121 and 123 formed at upper and lower portions thereof. The insulating layers 121 and 123 may be formed of a silicon oxide film or a nitride film.

상기 잉크챔버(105)의 측면 하단부에는 상기 히터(122)에 전류를 공급하기 위한 배선(127)이 배치되어 상기 히터(122)의 바깥쪽 단부에 접속된다. 상기 배선(127)은 도전성이 우수한 금속, 예컨대 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 배선(127)은 그 주위에 형성된 절연층들(121, 126, 128)에 의해 기판(110), 유로 플레이트(130) 및 잉크챔버(105) 내의 잉크와 절연된다. 상기 절연층들(121, 126, 128)도 실리콘 산화막이나 질화막으로 이루어질 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만 상기 기판(110)의 상면에는 프린트헤드를 구동시키기 위한 반도체 소자, 즉 파워 TR이나 로직 회로가 형성되는데, 이러한 구동 회로에 상기 배선(127)이 접속된다. A wiring 127 for supplying current to the heater 122 is disposed at a lower side end portion of the ink chamber 105 and connected to an outer end of the heater 122. The wiring 127 may be made of a metal having excellent conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy. The wiring 127 is insulated from the ink in the substrate 110, the flow path plate 130, and the ink chamber 105 by the insulating layers 121, 126, and 128 formed around the wiring 127. The insulating layers 121, 126, and 128 may also be formed of a silicon oxide film or a nitride film. Although not shown, a semiconductor element for driving a printhead, that is, a power TR or a logic circuit, is formed on an upper surface of the substrate 110, and the wiring 127 is connected to the driving circuit.

상기 잉크채널(103)은 상기 매니폴드의 위쪽에 배치되어 상기 매니폴드(102)와 수직으로 연결되며, 잉크챔버(105)와 동일 평면상에 형성된다. 그리고. 상기 잉크채널(103)은 2열로 배열된 잉크챔버들(105) 사이에 배치된다. The ink channel 103 is disposed above the manifold to be perpendicular to the manifold 102 and formed on the same plane as the ink chamber 105. And. The ink channel 103 is disposed between the ink chambers 105 arranged in two rows.

상기 리스트릭터(104)는 잉크채널(103)과 잉크챔버(105)를 연결하는 통로로서, 잉크챔버(105)와 동일 평면상에 형성된다. 그리고, 잉크의 토출시 압력에 의해 잉크가 역류하는 것을 방지하기 위해, 상기 리스트릭터(104)는 잉크챔버(105)의 폭에 비해 좁은 폭을 가지는 것이 바람직하다. The restrictor 104 is a passage connecting the ink channel 103 and the ink chamber 105 and is formed on the same plane as the ink chamber 105. In order to prevent the ink from flowing back due to the pressure at the time of ejection of the ink, the restrictor 104 preferably has a narrow width compared to the width of the ink chamber 105.

상기 노즐(106)은 상기 잉크챔버(105)로부터 잉크의 토출이 이루어지는 곳으로, 상기 유로 플레이트(103)의 잉크챔버(105)의 상부벽을 이루는 부위에 수직으로 관통되어 형성된다. 상기 노즐(106)은 잉크챔버(105)의 중심에 대응하는 위치에 배치되며, 그 단면 형상은 원형으로 된 것이 바람직하다. 한편, 노즐(106)의 단면 형상은 원형이 아니더라도 타원형이나 다각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고, 노즐(106)의 길이는 충분히 길게 형성하는 것이 노즐(106)을 통해 토출되는 잉크의 직진성이 향상되므로 바람직하다. The nozzle 106 is a place where the ink is discharged from the ink chamber 105, and is vertically penetrated through a portion that forms the upper wall of the ink chamber 105 of the flow path plate 103. The nozzle 106 is disposed at a position corresponding to the center of the ink chamber 105, and its cross-sectional shape is preferably circular. On the other hand, the cross-sectional shape of the nozzle 106 may have a variety of shapes, such as elliptical or polygonal, not circular. The length of the nozzle 106 is preferably long enough because the straightness of the ink discharged through the nozzle 106 is improved.

상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드에서 잉크가 토출되는 메카니즘은 다음과 같다. The mechanism by which ink is ejected from the monolithic inkjet printhead according to the present invention having the structure as described above is as follows.

도 3a와 도 3b를 참조하면, 잉크챔버(105)와 노즐(106) 내부에 잉크가 채워진 상태에서, 배선(127)을 통해 히터(122)에 펄스 형태의 전류가 인가되면 히터(122)에서 열이 발생된다. 발생된 열은 잉크챔버(105) 내부의 잉크로 전달되고, 이에 따라 잉크가 비등하여 버블이 생성된다. 생성된 버블은 계속적인 열의 공급에 따라 팽창하게 되고, 이러한 버블의 팽창력에 의해 잉크챔버(105) 내부의 잉크가 노즐(106)을 통해 외부로 토출된다. 이어서, 인가했던 전류를 차단하면, 잉크가 냉각되면서 버블은 수축하여 소멸되고, 히터(122)와 그 주변에 잔류된 열은 기판(110)과 잉크챔버(105) 내부의 잉크를 통해 전도되어 방출된다. 이 때, 히터(122)의 아래쪽에도 잉크가 채워진 공간(112)이 형성되어 있으므로, 이를 통해 열의 방출이 보다 빨리 이루어지게 된다. 따라서, 히터(122)와 그 주변의 온도가 보다 빠르게 초기상태로 돌아갈 수 있게 된다. 이 과정중에, 잉크챔버(105) 내부는 매니폴드(102)로부터 잉크채널(103)과 리스트릭터(104)를 통해 공급되는 잉크로 다시 채워진다. 잉크의 리필이 완료되어 초기상태로 복귀하게 되면, 상기한 과정이 반복된다. Referring to FIGS. 3A and 3B, when ink is filled in the ink chamber 105 and the nozzle 106, when a current in the form of a pulse is applied to the heater 122 through the wiring 127, the heater 122 may be used. Heat is generated. The generated heat is transferred to the ink inside the ink chamber 105, whereby the ink boils and bubbles are generated. The generated bubble expands with continuous supply of heat, and ink in the ink chamber 105 is discharged to the outside through the nozzle 106 by the expansion force of the bubble. Subsequently, when the applied current is cut off, the bubble cools and disappears while the ink is cooled, and the heat remaining in the heater 122 and its surroundings is conducted through the ink in the substrate 110 and the ink chamber 105 to be discharged. do. At this time, since the ink 112 is filled in the lower portion of the heater 122, the heat is discharged faster through this. Therefore, the temperature of the heater 122 and its surroundings can be returned to the initial state more quickly. During this process, the ink chamber 105 interior is refilled with ink supplied from the manifold 102 through the ink channel 103 and the restrictor 104. When refilling of the ink is completed and returned to the initial state, the above process is repeated.

이하에서는 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred manufacturing method of the monolithic inkjet printhead according to the present invention having the structure as described above will be described.

도 4 내지 도 22는 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 제조방법의 제1 실시예를 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 도면들에서 왼쪽 그림은 도 2에 표시된 A-A'선을 따른 단면도들이고, 오른쪽 그림은 도 2에 표시된 B-B'선을 따른 단면도들이다.4 to 22 are cross-sectional views for explaining step-by-step of a first embodiment of the method for manufacturing a monolithic inkjet printhead according to the present invention. In the drawings, the left figure is a sectional view along the line AA ′ shown in FIG. 2, and the right figure is a sectional view along the line B-B ′ shown in FIG.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 실시예에서 기판(110)으로는 실리콘 기판을 대략 300 ~ 500㎛ 정도의 두께로 가공하여 사용한다. 이는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이다. First, referring to FIG. 4, in this embodiment, a silicon substrate is processed to a thickness of about 300 to 500 μm as the substrate 110. This is effective for mass production since the silicon wafer which is widely used in the manufacture of semiconductor devices can be used as it is.

한편, 도 4에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조될 수 있다. On the other hand, shown in Figure 4 shows a very small portion of the silicon wafer, the inkjet printhead according to the present invention can be manufactured in a state of tens to hundreds of chips on one wafer.

그리고, 준비된 실리콘 기판(110)의 상면에 제1 절연층(121)을 형성한다. 상기 제1 절연층(121)은 실리콘 산화막 또는 질화막으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 실리콘 산화막이나 질화막은 기판(110)의 상면을 산화시키거나 기판(110)의 상면에 질화물을 증착함으로써 형성될 수 있다. In addition, the first insulating layer 121 is formed on the prepared upper surface of the silicon substrate 110. The first insulating layer 121 may be formed of a silicon oxide film or a nitride film. Such a silicon oxide film or nitride film may be formed by oxidizing the top surface of the substrate 110 or by depositing nitride on the top surface of the substrate 110.

이어서, 기판(110)의 상면에 형성된 제1 절연층(121) 위에 히터층(122)을 형성한다. 상기 히터층(122)은 제1 절연층(121)의 전표면에 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물(tantalum nitride), 티타늄 질화물(titanium nitride) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide)등의 저항 발열물질을 스퍼터링(sputtering)이나 화학기상증착법(CVD; Chemical vapor deposition) 등에 의해 대략 0.1 ~ 0.3㎛ 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다. Subsequently, the heater layer 122 is formed on the first insulating layer 121 formed on the upper surface of the substrate 110. The heater layer 122 sputters a resistive heating material such as tantalum-aluminum alloy, tantalum nitride, titanium nitride or tungsten silicide on the entire surface of the first insulating layer 121. It can be formed by depositing to a thickness of approximately 0.1 ~ 0.3㎛ by (sputtering), chemical vapor deposition (CVD) or the like.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히터층(122) 위에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 이를 잉크챔버(도 2의 105)의 평면 형상으로 패터닝한다. 상기 포토레지스트(PR)는 포토마스크를 이용하는 노광공정과 현상공정에 의해 패터닝될 수 있다. 이 때, 포토레지스트(PR)를 잉크챔버(105)보다 약간 넓게 패터닝한다. 이는 도 14의 단계에서 배선층(127)을 형성할 때, 상기 배선층(127)이 히터층(122)에 연결될 수 있도록 하기 위한 것이다. 이와 같이 패터닝된 포토레지스트(PR)를 식각 마스크로 하여 히터층(122)의 노출된 부분을 식각하여 제거한 후, 포토레지스트(PR)를 제거한다. 그러면, 히터층(122)은 잉크챔버(105)가 형성될 부위에만 잔존하게 되고, 그 이외의 부위에는 제1 절연층(121)이 노출된다. Next, as shown in Figure 5, after applying the photoresist (PR) on the heater layer 122, it is patterned into a planar shape of the ink chamber (105 in Figure 2). The photoresist PR may be patterned by an exposure process and a developing process using a photomask. At this time, the photoresist PR is patterned slightly wider than the ink chamber 105. This is to allow the wiring layer 127 to be connected to the heater layer 122 when the wiring layer 127 is formed in the step of FIG. 14. The exposed portion of the heater layer 122 is etched and removed using the patterned photoresist PR as an etch mask, and then the photoresist PR is removed. Then, the heater layer 122 remains only at the portion where the ink chamber 105 is to be formed, and the first insulating layer 121 is exposed at other portions.

도 6은 상기 히터층(122)과 노출된 제1 절연층(121) 위에 제2 절연층(123)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 상기 제2 절연층(123)은 상기 제1 절연층(121)과 같이 실리콘 산화막이나 질화막으로 이루어질 수 있다. FIG. 6 illustrates a state in which a second insulating layer 123 is formed on the heater layer 122 and the exposed first insulating layer 121. The second insulating layer 123 may be formed of a silicon oxide film or a nitride film like the first insulating layer 121.

도 7은 상기 제2 절연층(123)과 제1 절연층(121)을 부분적으로 식각하여 제거한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 제2 절연층(123) 위에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 이를 패터닝하여 리스트릭터(도 2의 104)와 잉크채널(도 2의 103)이 형성될 부위에 위치한 제2 절연층(123)을 노출시킨다. 이와 같이 패터닝된 포토레지스트(PR)를 식각 마스크로 하여 제2 절연층(123)의 노출된 부분과 그 아래의 제1 절연층(121)을 식각한다. 이 때, 상기 히터층(122)이 외부로 노출되지 않도록 한다. 그러면, 리스트릭터(104)와 잉크채널(103)이 형성될 부위에 실리콘 기판(110)이 노출된다. 이어서, 포토레지스트(PR)를 제거한다. FIG. 7 illustrates a state in which the second insulating layer 123 and the first insulating layer 121 are partially etched and removed. Specifically, after applying the photoresist (PR) on the second insulating layer 123, and patterning it, the second insulating is located at the site where the restrictor (104 in FIG. 2) and the ink channel (103 in FIG. 2) will be formed Expose layer 123. The exposed portion of the second insulating layer 123 and the first insulating layer 121 below are etched using the patterned photoresist PR as an etching mask. At this time, the heater layer 122 is not exposed to the outside. Then, the silicon substrate 110 is exposed to the portion where the restrictor 104 and the ink channel 103 are to be formed. Subsequently, photoresist PR is removed.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 결과물 전 표면에 폴리실리콘층(124)을 증착한다. 이어서, 상기 폴리실리콘층(124) 위에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 이를 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)의 평면 형상으로 패터닝한다. Next, as shown in FIG. 8, a polysilicon layer 124 is deposited on the entire surface of the resultant product of FIG. 7. Subsequently, the photoresist PR is applied onto the polysilicon layer 124 and then patterned into a planar shape of the ink chamber 105, the restrictor 104, and the ink channel 103.

이와 같이 패터닝된 포토레지스트(PR)를 식각 마스크로 하여 상기 폴리실리콘층(124)을 식각한 후 포토레지스트(PR)를 제거하면, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 절연층(123)과 노출된 실리콘 기판(110) 위에 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)의 평면 형상을 가지는 폴리실리콘층(124)이 형성된다. When the polysilicon layer 124 is etched using the patterned photoresist PR as an etch mask and the photoresist PR is removed, the second insulating layer 123 and the exposed portion are exposed as shown in FIG. 9. The polysilicon layer 124 having the planar shape of the ink chamber 105, the restrictor 104, and the ink channel 103 is formed on the silicon substrate 110.

도 10은 에피텍시(epitaxy) 공정에 의해 상기 폴리실리콘층(124)을 두꺼운 두께로 성장시킨 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 에피텍시(epitaxy) 공정에 의해 상기 폴리실리콘층(124)을 두꺼운 두께, 예컨대 수십 ㎛ 정도의 두께로 성장시켜 epi-폴리실리콘층(125)을 형성한다. 이 때, epi-폴리실리콘층(125)의 두께는 이후에 형성될 잉크챔버(105)와 노즐(106)의 높이를 고려하여 정하여진다. 그리고, epi-폴리실리콘층(125)의 상면은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 의해 평탄화될 수 있다. 이와 같이 형성된 epi-폴리실리콘층(125)은 후술하는 바와 같이 도 21의 단계에서 제거됨으로써 노즐(106), 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)을 이루는 공간을 형성하는 희생층의 역할을 하게 된다. FIG. 10 illustrates a state in which the polysilicon layer 124 is grown to a thick thickness by an epitaxial process. Specifically, the epi-polysilicon layer 125 is formed by growing the polysilicon layer 124 to a thick thickness, for example, a few tens of micrometers by an epitaxial process. At this time, the thickness of the epi-polysilicon layer 125 is determined in consideration of the height of the ink chamber 105 and the nozzle 106 to be formed later. In addition, the upper surface of the epi-polysilicon layer 125 may be planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process. The epi-polysilicon layer 125 formed as described above is removed in the step of FIG. 21 to form a space forming the nozzle 106, the ink chamber 105, the restrictor 104, and the ink channel 103 as described below. Act as a sacrificial layer.

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 절연층(123) 위에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 이를 패터닝하여 헤드 칩의 가장자리 부위의 제2 절연층(123)을 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트(PR)를 식각 마스크로 하여 노출된 제2 절연층(123)과 그 아래의 제1 절연층(121)을 식각한 후, 포토레지스트(PR)를 제거한다. 그러면, 헤드 칩의 가장자리 부위에 실리콘 기판(110)이 노출된다. Next, as shown in FIG. 11, after the photoresist PR is applied on the second insulating layer 123, the photoresist PR is patterned to expose the second insulating layer 123 of the edge portion of the head chip. Subsequently, the exposed second insulating layer 123 and the first insulating layer 121 below are etched using the photoresist PR as an etching mask, and then the photoresist PR is removed. Then, the silicon substrate 110 is exposed to the edge portion of the head chip.

도 11의 상태에서, 노출된 실리콘 기판(110)의 표면에는 도시되지는 않았지만 프린트헤드를 구동시키기 위한 반도체 소자, 즉 파워 TR이나 로직 회로를 형성하게 된다. 그러면, 도 12에 도시된 바와 같이, 도 11의 결과물 전 표면에 제3 절연층(126)이 형성된다. 상기 제3 절연층(126)은 상기 파워 TR이나 로직 회로를 형성할 때, 금속과 금속 사이의 절연막(IMD; Inter Metal Dielectric)이나 금속과 게이트 또는 액티브 사이의 절연층(ILD; Inter Layer Dielectric)으로서 형성된 것이다. In the state of FIG. 11, although not shown, a semiconductor device for driving a printhead, that is, a power TR or a logic circuit is formed on the exposed surface of the silicon substrate 110. Then, as shown in FIG. 12, the third insulating layer 126 is formed on the entire surface of the resultant product of FIG. 11. When the third insulating layer 126 forms the power TR or logic circuit, an interlayer dielectric (IMD) between the metal and the metal or an interlayer dielectric (ILD) between the metal and the gate or the active circuit is formed. It is formed as.

도 13은 상기 히터층(122)과 상기한 반도체 소자와의 접속을 위한 콘택홀(C)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 제3 절연층(126)의 전 표면에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 이를 패터닝하여 제3 절연층(126) 중 epi-폴리실리콘층(125)의 상면과 바깥쪽 측면에 형성된 부분을 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트(PR)를 식각 마스크로 하여 노출된 제3 절연층(126)과 그 아래의 제2 절연층(123)을 식각한 후, 포토레지스트(PR)를 제거한다. 이 때, 상기 제3 절연층(126)과 제2 절연층(123)의 식각은 이방성 건식 식각, 예컨대 플라즈마 식각이나 반응성 이온 식각에 의해 이루어질 수 있다. 그러면, epi-폴리실리콘층(125)의 상면에 형성된 제3 절연층(126)은 제거되고, epi-폴리실리콘층(125)의 바깥쪽 측면에는 상기 콘택홀(C)이 형성되며, 이 콘택홀(C)을 통해 히터층(122)의 일측 단부가 노출된다. FIG. 13 illustrates a state in which a contact hole C for connecting the heater layer 122 and the semiconductor element is formed. Specifically, after the photoresist (PR) is applied to the entire surface of the third insulating layer 126, it is patterned by the upper surface and the outer side surface of the epi-polysilicon layer 125 of the third insulating layer 126 Expose the part formed in Subsequently, the exposed third insulating layer 126 and the second insulating layer 123 below are etched using the photoresist PR as an etching mask, and then the photoresist PR is removed. In this case, etching of the third insulating layer 126 and the second insulating layer 123 may be performed by anisotropic dry etching, for example, plasma etching or reactive ion etching. Then, the third insulating layer 126 formed on the upper surface of the epi-polysilicon layer 125 is removed, and the contact hole C is formed on the outer side of the epi-polysilicon layer 125, and the contact is formed. One end of the heater layer 122 is exposed through the hole C.

도 14는 상기 콘택홀(C)을 통해 히터층(122)에 접속되는 배선층(127)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 배선층(127)은 도 13의 결과물 전 표면에 전기 전도성이 우수한 금속, 예컨대 알루미늄이나 알루미늄 합금을 스퍼터링이나 화학기상증착법에 의해 대략 1㎛ 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 상기 배선층(127)은 상기한 반도체 소자와의 접속이 이루어지게 된다. FIG. 14 illustrates a state in which the wiring layer 127 is connected to the heater layer 122 through the contact hole C. Referring to FIG. Specifically, the wiring layer 127 may be formed by depositing a metal having excellent electrical conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy, on the entire surface of the resultant of FIG. 13 to a thickness of about 1 μm by sputtering or chemical vapor deposition. In this case, the wiring layer 127 is connected to the semiconductor device described above.

도 15는 상기 배선층(127)을 패터닝한 후, 제4 절연층(128)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 배선층(127)을 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각함으로써 상기 히터층(122)에 접속된 부위만 잔존시킨다. 이어서, 상기 결과물의 전 표면에 산화막이나 질화막을 증착시켜 제4 절연층(128)을 형성한다. FIG. 15 illustrates a state in which the fourth insulating layer 128 is formed after the wiring layer 127 is patterned. Specifically, the wiring layer 127 is etched using the photoresist pattern as an etching mask, so that only portions connected to the heater layer 122 remain. Subsequently, an oxide film or a nitride film is deposited on the entire surface of the resultant product to form a fourth insulating layer 128.

이어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 epi-폴리실리콘층(125) 사이 및 바깥쪽의 공간에 포토레지스트(PR1)를 epi-폴리실리콘층(125)의 상면에 형성된 제4 절연층(128)의 높이까지 채운다. 그 다음에, 상기 포토레지스트(PR1)와 제4 절연층(128) 위에 다시 포토레지스트(PR2)를 소정 두께로 도포한다.Subsequently, as shown in FIG. 16, a fourth insulating layer formed on the upper surface of the epi-polysilicon layer 125 with photoresist PR 1 in the space between and outside the epi-polysilicon layer 125. Up to a height of 128). Then, the coated photoresist (PR 2) back onto the photoresist (PR 1) and the fourth insulating layer 128 to a desired thickness.

다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 상부 포토레지스트(PR2)를 패터닝하여 epi-폴리실리콘층(125)의 상면에 형성된 제4 절연층(128)을 부분적으로 노출시킨다. 이 때, 제4 절연층(128)의 노출되는 부위는 노즐(도 2의 106)의 둘레와, 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)에 해당하는 부위이다.Next, as shown in FIG. 17, the upper photoresist PR 2 is patterned to partially expose the fourth insulating layer 128 formed on the upper surface of the epi-polysilicon layer 125. At this time, the exposed portion of the fourth insulating layer 128 is a portion corresponding to the circumference of the nozzle (106 in FIG. 2), the restrictor 104, and the ink channel 103.

이어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 패터닝된 상부 포토레지스트(PR2)를 식각 마스크로 하여 노출된 제4 절연층(128)과, 그 아래의 epi-폴리실리콘층(125) 및 제3 절연층(126)을 소정 깊이로 식각하여 트랜치(129)를 형성한다. 이 때, 상기 트랜치(129)를 아래쪽으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지게 형성할 수 있다. 이와 같은 형상의 트랜치(129)가 형성된 경우에는, 도 21의 단계에서 형성되는 노즐(106)이 출구쪽으로 가면서 점차 단면적이 작아지는 테이퍼 형상을 가지게 된다.Next, as shown in FIG. 18, the fourth insulating layer 128 exposed using the patterned upper photoresist PR 2 as an etch mask, the epi-polysilicon layer 125 and the third insulating layer below it. The layer 126 is etched to a predetermined depth to form the trench 129. At this time, the trench 129 may be formed to be inclined so that the width becomes narrower toward the bottom. When the trench 129 having such a shape is formed, the nozzle 106 formed in the step of FIG. 21 has a tapered shape in which the cross-sectional area gradually decreases toward the outlet.

다음으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 상부 포토레지스트(PR2)와 하부 포토레지스트(PR1)를 애슁(ashing) 및 스트립(strip)하여 제거한다.Next, as shown in FIG. 19, the upper photoresist PR 2 and the lower photoresist PR 1 are removed by ashing and stripping.

도 20은 감광성 폴리머층(130)으로 유로 플레이트를 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 감광성 폴리머, 예컨대 폴리이미드(polyimide)를 도 19의 결과물 표면에 epi-폴리실리콘층(125)의 상면에 형성된 제4 절연층(128)의 높이까지 채운다. 이어서, 폴리이미드를 노광시켜 경화시킴과 동시에 노즐(106)에 대응되는 부위에 제4 절연층(128)을 노출시킨다. 이와 같이 형성된 감광성 폴리머층(130)은 노즐(106), 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)을 둘러싸서 한정하는 유로 플레이트의 역할을 하게 된다. 20 illustrates a state in which a flow path plate is formed of the photosensitive polymer layer 130. Specifically, a photosensitive polymer such as polyimide is filled to the height of the fourth insulating layer 128 formed on the upper surface of the epi-polysilicon layer 125 on the resultant surface of FIG. 19. Subsequently, the polyimide is exposed and cured, and the fourth insulating layer 128 is exposed at the portion corresponding to the nozzle 106. The photosensitive polymer layer 130 formed as described above serves as a flow path plate that surrounds and defines the nozzle 106, the ink chamber 105, the restrictor 104, and the ink channel 103.

다음으로, 도 21에 도시된 바와 같이, 감광성 폴리머층(130)의 상면에 노출된 제4 절연층(128)을 식각하여 제거하면, epi-폴리실리콘층(125)이 노출된다. 이어서, 노출된 epi-폴리실리콘층(125)을 식각하여 제거하면, 감광성 폴리머층(130)에 의해 둘러싸인 노즐(106), 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)이 형성된다. 이 때, epi-폴리실리콘층(125)의 식각은 식각가스로서 XeF2를 가스를 사용하는 등방성 건식 식각에 의해 이루어질 수 있다. 이와 같은 등방성 식각의 특성에 의해 리스트릭터(104)와 잉크채널(103) 아래의 실리콘 기판(110)도 소정 깊이로 식각되고, 또한 제1 절연층(121) 아래의 기판(110)도 식각될 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이 기판(110)의 상면쪽에 잉크챔버(105)의 아래쪽까지 확장된 공간(112)이 형성된다.Next, as illustrated in FIG. 21, when the fourth insulating layer 128 exposed on the upper surface of the photosensitive polymer layer 130 is etched and removed, the epi-polysilicon layer 125 is exposed. Subsequently, when the exposed epi-polysilicon layer 125 is etched away, the nozzle 106, the ink chamber 105, the restrictor 104, and the ink channel 103 surrounded by the photosensitive polymer layer 130 are removed. Is formed. At this time, the epi-polysilicon layer 125 may be etched by isotropic dry etching using XeF 2 as a gas. Due to this isotropic etching characteristic, the silicon substrate 110 under the restrictor 104 and the ink channel 103 is also etched to a predetermined depth, and the substrate 110 under the first insulating layer 121 is also etched. Can be. Thus, as shown in the upper surface of the substrate 110, the space 112 is extended to the bottom of the ink chamber 105 is formed.

도 22는 기판(110)에 상기 잉크채널(103)과 연결되는 매니폴드(102)를 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 매니폴드(102)는 기판(110)의 배면에 식각될 부위를 한정하는 식각 마스크를 형성한 후, 이 식각 마스크에 의하여 노출된 기판(110)을 관통되도록 식각함으로써 형성될 수 있다. 그러면, 매니폴드(102)는 잉크채널(103)에 연결되고, 또한 매니폴드(102)의 상단부 양측에 잉크챔버(105)의 아래쪽으로 확장된 상기 공간(112)의 일부가 잔존하게 된다. FIG. 22 illustrates a state in which a manifold 102 connected to the ink channel 103 is formed on a substrate 110. Specifically, the manifold 102 may be formed by forming an etching mask defining a portion to be etched on the rear surface of the substrate 110 and then etching the penetrating substrate 110 exposed by the etching mask. . Then, the manifold 102 is connected to the ink channel 103, and a portion of the space 112 extended below the ink chamber 105 remains on both sides of the upper end of the manifold 102.

상기한 단계들을 거치게 되면, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. Through the above steps, a monolithic inkjet printhead according to the present invention having a structure as shown in FIGS. 3A and 3B is completed.

도 23과 도 24는 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 제조방법의 제2 실시예를 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 제2 실시예에 따른 제조방법은 전술한 제1 실시예의 도 4 내지 도 15에 도시된 단계까지는 동일하므로, 그 이후의 단계에 대해서만 설명하기로 한다. 23 and 24 are cross-sectional views for explaining step-by-step embodiments of a method for manufacturing a monolithic inkjet printhead according to the present invention. Since the manufacturing method according to the second embodiment is the same as the steps shown in FIGS. 4 to 15 of the above-described first embodiment, only the subsequent steps will be described.

도 4 내지 도 15의 단계까지 공정을 수행한 후, 도 23에 도시된 바와 같이 도 15의 결과물 전 표면에 감광성 폴리머, 예컨대 폴리이미드를 도포하여 감광성 폴리머층(130)을 형성한다. 이 때, 감광성 폴리머층(130)은 epi-폴리실리콘층(125)보다 충분히 높게 형성한다. 즉, epi-폴리실리콘층(125) 위에도 충분한 두께의 감광성 폴리머층(130)이 형성되도록 한다. 이어서, 감광성 폴리머층(130)을 선택적으로 노광시켜 경화시키면서, 잉크챔버(105)가 형성될 부위의 epi-폴리실리콘층(125)의 위쪽에 노즐(106)을 형성한다. 상기 노즐(106)의 형성은 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의해 수행될 수 있다. After performing the process up to the steps of FIGS. 4 to 15, as shown in FIG. 23, a photosensitive polymer such as polyimide is coated on the entire surface of the resultant of FIG. 15 to form the photosensitive polymer layer 130. At this time, the photosensitive polymer layer 130 is formed sufficiently higher than the epi-polysilicon layer 125. That is, the photosensitive polymer layer 130 having a sufficient thickness is also formed on the epi-polysilicon layer 125. Subsequently, the photosensitive polymer layer 130 is selectively exposed and cured, and a nozzle 106 is formed above the epi-polysilicon layer 125 at the portion where the ink chamber 105 is to be formed. The formation of the nozzle 106 may be performed by a photolithography process.

다음으로, 노즐(106)을 통해 노출된 제4 절연층(128)을 식각하여 제거하면, epi-폴리실리콘층(125)이 노출된다. 이어서, 노출된 epi-폴리실리콘층(125)을 식각하여 제거하면, 도 24에 도시된 바와 같이 감광성 폴리머층(130)에 의해 둘러싸인 노즐(106), 잉크챔버(105), 리스트릭터(104) 및 잉크채널(103)이 형성된다. 이 때, epi-폴리실리콘층(125)의 식각은 전술한 제1 실시예에서와 같이 식각가스로서 XeF2를 가스를 사용하는 등방성 건식 식각에 의해 이루어질 수 있으며, 이에 따라 기판(110)의 상면쪽에 잉크챔버(105)의 아래쪽까지 확장된 공간(112)이 형성됨도 제1 실시예와 같다.Next, when the fourth insulating layer 128 exposed through the nozzle 106 is removed by etching, The epi-polysilicon layer 125 is exposed. Subsequently, when the exposed epi-polysilicon layer 125 is etched away, the nozzle 106, the ink chamber 105, and the restrictor 104 surrounded by the photosensitive polymer layer 130, as shown in FIG. 24, are removed. And an ink channel 103 is formed. In this case, the epi-polysilicon layer 125 may be etched by isotropic dry etching using XeF 2 as an etching gas as in the first embodiment, and thus the top surface of the substrate 110. As in the first embodiment, a space 112 extended to the lower side of the ink chamber 105 is formed on the side.

그 다음에는 전술한 제1 실시예의 도 22에 도시된 바와 같이 상기 기판(110)에 매니폴드(102)를 형성하게 되면, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. Next, when the manifold 102 is formed on the substrate 110 as shown in FIG. 22 of the first embodiment described above, a mother according to the present invention having a structure as shown in FIGS. 3A and 3B is illustrated. The nolitic inkjet printhead is completed.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명에서 프린트헤드의 각 요소를 구성하기 위해 사용되는 물질은 예시되지 않은 물질을 사용할 수도 있다. 또한, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법과 식각방법이 적용될 수 있다. 아울러, 본 발명의 프린트헤드 제조방법의 각 단계의 순서는 예시된 바와 달리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and equivalent other embodiments are possible. For example, the materials used to construct each element of the printhead in the present invention may use materials not illustrated. In addition, the method of laminating and forming each material is also merely illustrated, and various deposition methods and etching methods may be applied. In addition, the order of each step of the printhead manufacturing method of the present invention may be different from that illustrated. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 실리콘 기판과 감광성 폴리머로 이루어진 유로 플레이트가 일체화되어 형성되므로, 단일 웨이퍼 상에서 일련의 반도체 공정으로 잉크젯 프린트헤드를 구현할 수 있어서 잉크챔버와 노즐이 오정렬되는 종래의 문제점이 해소될 뿐만 아니라 제조 공정이 단순화되고 대량 생산이 가능하게 된다. As described above, according to the present invention, since the flow path plate made of the silicon substrate and the photosensitive polymer is integrally formed, the inkjet printhead can be implemented by a series of semiconductor processes on a single wafer, and thus the ink chamber and the nozzle are misaligned. This not only eliminates this, but also simplifies the manufacturing process and enables mass production.

도 1a 및 도 1b는 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일례를 나타내 보인 절개 사시도 및 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 1A and 1B are cutaway perspective views and cross-sectional views illustrating an ink droplet ejection process showing an example of a conventional thermal drive inkjet printhead.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면 구조를 도시한 도면이다. 2 is a schematic plan view of a monolithic inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3a와 도 3b는 각각 도 2에 표시된 A-A'선과 B-B'선을 따른 본 발명의 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 보여주는 단면도들이다.3A and 3B are sectional views showing the vertical structure of the monolithic inkjet printhead of the present invention along the lines A-A 'and B-B', respectively, shown in FIG.

도 4 내지 도 22는 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 제조방법의 제1 실시예를 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다.4 to 22 are cross-sectional views for explaining step-by-step of a first embodiment of the method for manufacturing a monolithic inkjet printhead according to the present invention.

도 23과 도 24는 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 제조방법의 제2 실시예를 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다.23 and 24 are cross-sectional views for explaining step-by-step embodiments of a method for manufacturing a monolithic inkjet printhead according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

102...매니폴드 103...잉크채널102 Manifold 103 Ink channel

104...리스트릭터 105...잉크챔버104 ... Restrictor 105 ... Ink Chamber

106...노즐 110...실리콘 기판106 Nozzle 110 Silicon Substrate

112...확장 공간 121,123,126,128...절연층112 ... Expansion space 121,123,126,128 ... Insulation layer

122...히터(층) 124...폴리실리콘층122 Heater 124 Polysilicon layer

125...epi-폴리실리콘층 127...배선(층)125 ... epi-polysilicon layer 127 ... wiring (layer)

130...유로 플레이트(감광성 폴리머층)130 ... Euro plate (photosensitive polymer layer)

Claims (19)

잉크 공급을 위한 매니폴드가 형성된 실리콘 기판;A silicon substrate having a manifold for supplying ink; 상기 실리콘 기판상에 일체로 형성된 감광성 폴리머층으로 이루어지며, 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버와, 상기 잉크챔버의 상부에 배치되어 상기 잉크챔버로부터 잉크의 토출이 이루어지는 노즐과, 상기 매니폴드 위에 형성되는 잉크채널과, 상기 잉크챔버와 상기 잉크채널을 연결하는 리스트릭터를 한정하는 유로 플레이트;An ink chamber formed of a photosensitive polymer layer integrally formed on the silicon substrate, filled with ink to be discharged, a nozzle disposed above the ink chamber to discharge ink from the ink chamber, and formed on the manifold; A flow path plate defining an ink channel and a restrictor connecting the ink chamber and the ink channel; 상기 잉크챔버의 바닥에 배치되어 상기 잉크챔버 내부의 잉크를 가열하는 히터; 및A heater disposed at a bottom of the ink chamber to heat ink inside the ink chamber; And 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 배선;을 구비하며,And a wire electrically connected to the heater to apply a current to the heater. 상기 배선은 상기 잉크챔버의 측면 하단부에서 상기 히터의 단부에 접속되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드. And the wiring is connected to an end portion of the heater at a lower side end portion of the ink chamber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감광성 폴리머는 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드. The photosensitive polymer is a monolithic inkjet printhead, characterized in that the polyimide. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판의 상면쪽에는 상기 매니폴드의 양측면에서 상기 잉크챔버의 아래쪽으로 확장된 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드. A monolithic inkjet printhead, characterized in that a space extending from the side of the manifold to the lower side of the ink chamber on the upper surface side of the substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터는 그 하부와 상부에 형성된 절연층들에 의해 상기 기판 및 상기 잉크챔버 내의 잉크와 절연되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드. And the heater is insulated from the ink in the substrate and the ink chamber by insulating layers formed on the bottom and top thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배선은 그 주위에 형성된 절연층들에 의해 상기 기판, 유로 플레이트 및 상기 잉크챔버 내의 잉크와 절연되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드. And wherein the wiring is insulated from the ink in the substrate, the flow path plate and the ink chamber by insulating layers formed around the wiring. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리스트릭터는 상기 잉크챔버의 폭보다 좁은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드. And the restrictor is formed to have a width narrower than the width of the ink chamber. (가) 실리콘 기판 상에 히터층을 형성한 후, 상기 히터층을 패터닝하여 잉크챔버가 형성될 부위에만 잔존시키는 단계; (A) forming a heater layer on the silicon substrate, and then patterning the heater layer so as to remain only at a portion where an ink chamber is to be formed; (나) 상기 기판 상에 폴리실리콘층을 형성한 후, 상기 폴리실리콘층을 잉크챔버, 리스트릭터 및 잉크채널의 평면 형상으로 패터닝하는 단계; (B) forming a polysilicon layer on the substrate, and then patterning the polysilicon layer into planar shapes of ink chambers, restrictors, and ink channels; (다) 상기 폴리실리콘층을 에피텍시 공정에 의해 성장시켜 epi-폴리실리콘층을 형성하는 단계;(C) growing the polysilicon layer by an epitaxy process to form an epi-polysilicon layer; (라) 상기 epi-폴리실리콘층의 측면에 상기 히터층의 단부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; (D) forming a contact hole on the side of the epi-polysilicon layer to expose the end of the heater layer; (마) 잉크챔버가 형성될 부위의 상기 epi-폴리실리콘층의 측면에 상기 콘택홀을 통해 상기 히터층의 노출된 단부에 연결되는 배선층을 형성하는 단계;(E) forming a wiring layer connected to the exposed end of the heater layer through the contact hole on the side of the epi-polysilicon layer of the portion where the ink chamber is to be formed; (바) 상기 기판 상에 상기 epi-폴리실리콘층을 둘러싸는 감광성 폴리머층으로 이루어진 유로 플레이트를 형성하는 단계;(F) forming a flow path plate made of a photosensitive polymer layer surrounding the epi-polysilicon layer on the substrate; (사) 상기 감광성 폴리머층에 노즐을 형성하는 단계;(G) forming a nozzle on the photosensitive polymer layer; (아) 상기 노즐을 통해 상기 epi-폴리실리콘층을 식각하여 잉크챔버, 리스트릭터 및 잉크채널을 형성하는 단계;(H) etching the epi-polysilicon layer through the nozzle to form an ink chamber, a restrictor and an ink channel; (자) 상기 기판의 배면을 식각하여 상기 잉크채널에 연결되는 매니폴드를 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.(I) etching the back of the substrate to form a manifold connected to the ink channel; manufacturing method of a monolithic inkjet printhead comprising a. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (가) 단계에서, 상기 기판의 상면에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 위에 상기 히터층을 형성하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (a), a first insulating layer is formed on the upper surface of the substrate, the method of manufacturing a monolithic inkjet printhead, characterized in that to form the heater layer on the first insulating layer. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (나) 단계 전에, 상기 히터층과 상기 제1 절연층 위에 제2 절연층을 형성한 후, 리스트릭터와 잉크채널이 형성될 부위의 상기 기판이 노출되도록 상기 제2 절연층과 제1 절연층을 부분적으로 식각하여 제거하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.Before the step (b), after the second insulating layer is formed on the heater layer and the first insulating layer, the second insulating layer and the first insulating layer are exposed so that the substrate at the site where the restrictor and the ink channel are to be formed is exposed. And partially etching the layer to remove the monolithic inkjet printhead. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 (라) 단계 전에, 상기 epi-폴리실리콘층의 측면에 제3 절연층을 형성하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.Before the step (d), forming a third insulating layer on the side of the epi-polysilicon layer; manufacturing method of a monolithic inkjet printhead, characterized in that it further comprises. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 (마) 단계에서, 상기 배선층을 형성한 후, 그 외측면에 제4 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (e), after the wiring layer is formed, a fourth insulating layer is formed on an outer surface thereof, wherein the manufacturing method of the monolithic inkjet printhead. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (바) 단계에서, 상기 감광성 폴리머는 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (bar), wherein the photosensitive polymer is a polyimide manufacturing method of a monolithic inkjet printhead. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 (바) 단계에서, 상기 감광성 폴리머층은 상기 epi-폴리실리콘층의 상면을 소정 두께로 덮을 수 있도록 형성되며, In the step (bar), the photosensitive polymer layer is formed to cover the upper surface of the epi-polysilicon layer to a predetermined thickness, 상기 (사) 단계에서, 상기 노즐은 상기 epi-폴리실리콘층의 상면에 형성된 상기 감광성 폴리머층을 수직으로 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법. In the step (g), wherein the nozzle is formed so as to vertically penetrate the photosensitive polymer layer formed on the upper surface of the epi-polysilicon layer. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (바) 단계에서, 상기 epi-폴리실리콘층을 식각하여 상기 노즐이 형성될 부위의 둘레에 소정 깊이의 트랜치를 형성한 후, 상기 감광성 폴리머층을 상기 트랜치 내부를 채우면서 상기 epi-폴리실리콘층의 높이까지 형성하고, In the step (bar), the epi-polysilicon layer is etched to form a trench having a predetermined depth around the site where the nozzle is to be formed, and then the epi-polysilicon is filled with the photosensitive polymer layer inside the trench. To the height of the layer, 상기 (사) 단계에서, 상기 노즐은 상기 트랜치에 의해 둘러싸인 상기 epi-폴리실리콘층을 식각함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법. In the step (g), the nozzle is formed by etching the epi-polysilicon layer surrounded by the trench, the manufacturing method of the monolithic inkjet printhead. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 (사) 단계는 상기 (아) 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법. The step (g) is performed at the same time as the step (h) of the monolithic inkjet printhead manufacturing method. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (사) 단계에서, 상기 노즐은 출구쪽으로 가면서 점차 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법. In the step (g), the nozzle is a manufacturing method of the monolithic inkjet printhead, characterized in that the tapered shape is gradually reduced in cross-sectional area toward the outlet. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (아) 단계에서, 상기 epi-폴리실리콘층은 등방성 건식 식각에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (h), the epi-polysilicon layer is removed by the isotropic dry etching method of manufacturing a monolithic inkjet printhead. 제 18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 (아) 단계에서, 상기 등방성 건식 식각에 의해 상기 기판의 상면쪽에 상기 잉크챔버의 아래쪽으로 확장된 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (h), the isotropic dry etching method for producing a monolithic inkjet printhead, characterized in that the space extended to the lower side of the ink chamber on the upper surface of the substrate is formed.
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