KR100517515B1 - 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법 - Google Patents

모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은, 기판 상에 히터와 전극을 형성하는 단계; 히터와 전극이 형성된 기판 상에 잉크 유로를 한정하는 유로형성층을 형성하는 단계; 기판 상에 유로형성층을 덮도록 희생층을 형성하는 단계; 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통하여 유로형성층과 희생층의 상면을 평탄화하는 단계; 상기 유로형성층과 희생층 위에 노즐층을 형성하는 단계; 기판에 잉크 공급구를 형성하는 단계; 및 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.

Description

모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법{Method for manufacturing monolithic inkjet printhead}
본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크 유로의 형상 및 치수 제어가 용이하여 균일한 잉크 유로를 얻을 수 있는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드를 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 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 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
도 1에는 열구동형 잉크젯 프린트헤드의 일반적인 구조가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 잉크젯 프린트헤드는 기판(10)과, 기판(10) 상에 적층된 유로형성층(20)과, 유로형성층(20) 위에 형성된 노즐층(30)으로 구성된다. 상기 기판(10)에는 잉크공급구(ink feedhole, 51)가 형성되어 있으며, 유로형성층(20)에는 잉크가 채워지는 잉크챔버(ink chamber, 53)와, 상기 잉크공급구(51)와 잉크챔버(53)를 연결하는 리스트릭터(restrictor, 52)가 형성되어 있다. 상기 노즐층(30)에는 잉크챔버(53)로부터 잉크가 토출되는 노즐(54)이 형성되어 있다. 그리고, 기판(20) 상에는 잉크챔버(53) 내의 잉크를 가열하기 위한 히터(41)와, 상기 히터(41)에 전류를 공급하기 위한 전극(42)이 마련되어 있다.
이러한 구성을 가진 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 설명하면 다음과 같다. 잉크는 잉크 저장고(미도시)로부터 잉크 공급구(51)와 리스트릭터(52)를 거쳐 잉크챔버(53) 내로 공급된다. 잉크챔버(53) 내에 채워진 잉크는 그 내부에 마련된 저항발열체로 이루어진 히터(41)에 의해 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크챔버(53) 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 잉크챔버(53) 내의 잉크가 노즐(54)을 통해 액적의 형태로 잉크챔버(53) 밖으로 토출되는 것이다.
상기한 바와 같은 구성을 가진 열구동형 잉크젯 프린트헤드는 포토리소그라피(photolithography) 공정을 이용하여 일체로 제조될 수 있으며, 그 제조 공정이 도 2a 내지 도 2e에 도시되어 있다.
먼저 도 2a를 참조하면, 소정 두께의 기판(10)을 준비한 후, 그 기판(10) 상에 잉크를 가열하기 위한 히터(41)와, 상기 히터(41)에 전류를 공급하기 위한 전극(42)을 형성한다.
그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 전 표면에 네거티브 포토레지스트를 소정 두께로 도포한 뒤, 이를 포토리소그라피 공정에 의해 잉크챔버와 리스트릭터를 둘러싸는 형상으로 패터닝하여 유로형성층(20)을 형성한다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 유로형성층(20)에 의해 둘러싸인 공간 내에 포지티브 포토레지스트를 채워서 희생층(60)을 형성한다. 구체적으로, 기판(10)의 전 표면에 포지티브 포토레지스트를 소정 두께로 도포한 후, 이를 포토리소그라피 공정에 의해 패터닝함으로써 희생층(60)을 형성하게 된다. 이 때, 포지티브 포토레지스트는 통상적으로 스핀 코팅 방식에 의해 코팅되므로, 원심력에 의해 그 상면이 편평하게 형성되지 않는다. 다시 설명하면, 포지티브 포토레지스트는 스핀 코팅시의 원심력에 의해, 도 2c에 2점 쇄선으로 표시된 바와 같이, 유로형성층(20)에 인접한 부위에서 위쪽으로 볼록하게 솟아 오르게 된다. 이와 같이 그 상면이 편평하지 않은 포지티브 포토레지스트를 패터닝하면, 희생층(60)은 그 가장자리 부위가 위쪽으로 뾰족하게 돌출된 형상을 가지게 된다.
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 유로형성층(20)과 희생층(60) 위에 네거티브 포토레지스트를 소정 두께로 도포한 후, 이를 포토리소그라피 공정에 의해 패터닝하여 노즐(54)을 가진 노즐층(30)을 형성한다.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 배면을 습식 식각하여 잉크공급구(51)를 형성한 후, 잉크공급구(51)를 통해 희생층(60)을 제거하면, 유로형성층(20)에 리스트릭터(52)와 잉크챔버(53)가 형성된다.
그런데, 도 2d에 도시된 단계에서 희생층(60) 위에 네거티브 포토레지스트를 도포하여 노즐층(30)을 형성할 때, 포지티브 포토레지스트로 이루어진 희생층(60)의 돌출된 가장자리부위가 네거티브 포토레지스트 내의 솔벤트와 반응하여 변형되거나 녹아 내리는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상이 발생하게 되면, 도 2e에 도시된 바와 같이, 유로형성층(20)과 노즐층(30) 사이에 캐비티(70)가 형성된다.
도 3은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 단면을 보여주는 SEM 사진이다. 도 3을 보면, 유로형성층(20)과 노즐층(30) 사이에 캐비티가 발생하여 유로형성층(20)과 노즐층(30)이 완전히 밀착되지 못하고 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 의하면, 잉크 유로의 형상과 치수의 제어가 곤란하여 잉크 유로의 균일성을 확보하기 힘들고, 이에 따라 프린트헤드의 잉크 토출 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 유로형성층(20)과 노즐층(30)이 완전히 밀착되지 못함으로써 잉크젯 프린트헤드의 내구성이 저하되는 문제점도 발생하게 된다.
그리고, 도 2d에 도시된 단계에서, 희생층(60) 위에 도포된 네거티브 포토레지스트는 노광, 현상 및 베이킹 공정을 거쳐 패터닝된다. 그런데, 노광 단계에서는 노즐층(30)을 이루는 네거티브 포토레지스트 뿐만 아니라 그 아래의 희생층(60)을 이루는 포지티브 포토레지스에도 영향을 미치게 된다. 그리고, 가장 보편적으로 사용되는 포지티브 포토레지스는 자외선에 의해 조사되면 그 내부에 함유된 감광제가 광분해되어 질소(N2) 가스가 발생하게 된다. 이와 같이 발생된 질소 가스는 베이킹 공정에서 팽창하면서 노즐층(30)을 밀어 올려 변형시키는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 희생층의 상면을 평탄화함으로써 잉크 유로의 형상 및 치수 제어가 용이하여 균일한 잉크 유로를 얻을 수 있는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,
(가) 기판 상에 잉크를 가열하기 위한 히터와 상기 히터에 전류를 공급하기 위한 전극을 형성하는 단계;
(나) 상기 히터와 전극이 형성된 상기 기판 상에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후, 이를 포토리소그라피 공정에 의하여 패터닝하여 잉크 유로를 한정하는 유로형성층을 형성하는 단계;
(다) 상기 유로형성층이 형성되어 있는 상기 기판 상에 상기 유로형성층을 덮도록 희생층을 형성하는 단계;
(라) 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통하여 상기 유로형성층과 희생층의 상면을 평탄화하는 단계;
(마) 상기 유로형성층과 희생층 위에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후, 이를 포토리소그라피 공정에 의하여 패터닝하여 노즐을 가진 노즐층을 형성하는 단계;
(바) 상기 기판에 잉크 공급구를 형성하는 단계; 및
(사) 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것이 바람직하다.
상기 (나) 단계는, 상기 기판의 전 표면에 네거티브 포토레지스트를 도포하여 제1 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트층을 잉크 유로 패턴을 가지는 제1 포토마스크를 사용하여 노광시키는 단계; 및 상기 제1 포토레지스트층을 현상하여 노광되지 않은 부분을 제거함으로써 상기 유로형성층을 형성하는 단계;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 희생층은 포지티브 포토레지스트 또는 비감광성 폴리머 전구체 수지로 이루어질 수 있다. 상기 포지티브 포토레지스트는 이미드계 포지티브 포토레지스트인 것이 바람직하다. 상기 폴리머 전구체 수지는 페놀 수지, 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리 이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리 아미드 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.
상기 (다) 단계에서, 상기 희생층은 상기 유로형성층의 높이보다 높은 높이로 형성된다. 여기서, 상기 희생층은 스핀 코팅 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 (라) 단계는 상기 유로형성층과 희생층의 상부를 상기 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통하여 원하는 상기 잉크 유로의 높이까지 연마하여 상기 유로형성층과 희생층의 상면을 평탄화하는 것이 바람직하다.
상기 (마) 단계는, 상기 유로형성층과 희생층 위에 네거티브 포토레지스트를 도포하여 제2 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트층을 노즐 패턴을 가진 제2 포토마스크를 사용하여 노광시키는 단계; 및 상기 제2 포토레지스트층을 현상하여 노광되지 않은 부분을 제거함으로써 노즐과 노즐층을 형성하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (바) 단계는, 상기 기판의 배면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트를 패터닝하여 상기 잉크 공급구를 형성하기 위한 식각마스크를 형성하는 단계; 및 상기 식각마스크를 통하여 노출된 상기 기판의 배면을 식각하여 상기 잉크 공급구를 형성하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 기판 의 배면은 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법 또는 TMAH 또는 KOH를 에칭액으로 하는 습식 식각 방법에 의해 식각될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 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 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다.
그리고, 이하의 도면들에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조될 수 있다.
도 4a 내지 4l은 본 발명의 실시예에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다.
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 잉크를 가열하기 위한 히터(141)와, 상기 히터(141)에 전류를 공급하기 위한 전극(142)을 형성한다.
여기에서, 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 실리콘 웨이퍼는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 것으로서, 대량생산에 효과적이다.
그리고, 상기 히터(141)는 기판(110) 상에 예컨대 탄탈륨-질화물 또는 탄탈륨-알루미늄 합금과 같은 저항발열물질을 스퍼터링(sputtering) 또는 화학기상증착법에 의해 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 전극(142)은 기판(110) 상에 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 도전성이 양호한 금속물질을 역시 스퍼터링에 의해 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 히터(141)와 전극(142) 위에는 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 이루어진 보호층이 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 히터(141)와 전극(142)이 형성되어 있는 기판(110) 상에 제1 포토레지스트층(121)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트층(121)은 후술하는 단계에서 잉크챔버와 리스트릭터로 구성된 잉크 유로를 한정하는 유로형성층(도 4d의 120)이 되므로, 잉크에 대해 화학적으로 안정한 성질을 가진 네거티브 포토레지스트로 이루어진다. 구체적으로, 제1 포토레지스트층(121)은 기판(110)의 전 표면에 네거티브 포토레지스트를 소정 두께로 도포함으로써 형성된다. 여기서, 상기 네거티브 포토레지스트는 스핀 코팅 방법에 의해 기판(110) 상에 도포될 수 있다.
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트로 이루어진 제1 포토레지스트층(121)을 잉크챔버와 리스트릭터 패턴이 형성된 제1 포토마스크(161)를 사용하여 자외선(UV)에 노광시킨다. 상기 노광 단계에서, 네거티브 포토레지스트로 이루어진 제1 포토레지스트층(121) 중에 UV에 노광된 부위는 경화되어 내화학성 및 높은 기계적 강도를 가지게 된다. 반면에, 노광되지 않은 부분은 현상액(developer)에 의해 쉽게 용해되는 성질을 가진다.
이어서, 제1 포토레지스트층(121)을 현상하여 노광되지 않은 부분을 제거하면, 도 4d에 도시된 바와 같이, 잉크 유로를 한정하는 유로형성층(120)이 형성된다.
다음으로, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 유로형성층(120)을 덮도록 기판(110) 상에 희생층(160)을 형성한다. 이때, 상기 희생층(160)은 유로형성층(120)의 높이 보다 높은 높이로 형성된다. 상기 희생층(160)은 포지티브 포토레지스트를 스핀 코팅 방법에 의하여 기판(110) 상에 소정 두께로 도포함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 포지티브 포토레지스트는 이미드계(imide-based) 포지티브 포토레지스트인 것이 바람직하다. 상기 희생층(160)으로 이미드계 포지티브 포토레지스트가 사용되면 네거티브 포토레지스트에 함유된 솔벤트에 의해 영향을 받지 않으며, 노광되어도 질소 가스를 발생시키지 않는다는 장점이 있다. 이를 위해서 이미드계 포지티브 포토레지스트를 대략 140℃의 온도에서 하드 베이킹(hard baking)하는 공정이 필요하게 된다. 한편, 상기 희생층(160)은 액상의 비감광성 폴리머 전구체 수지를 스핀 코팅 방법에 의하여 기판(110) 상에 소정 두께로 도포하고, 이를 베이킹함으로써 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 폴리머 전구체 수지는 페놀 수지, 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리 이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리 아미드 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.
이어서, 화학적 기계적 연마(CMP; Chemical Mechnical Polishing) 공정을 통하여 도 4f에 도시된 바와 같이, 유로형성층(120) 및 희생층(160)의 상면을 평탄화시킨다. 상세하게는, 희생층(160) 및 유로형성층(120)의 상부를 화학적 기계적 연마(CMP) 공정에 의하여 원하는 잉크 유로의 높이까지 연마하게 되면, 유로형성층(120)과 희생층(160)의 상면이 동일한 높이로 형성되게 된다.
도 5a 및 도 5b는 화학적 기계적 연마(CMP) 공정 후의 유로형성층(120)과 희생층(160)을 나타내는 사진으로서, 도 5a 및 도 5b를 보면 유로형성층(120)과 희생층(160)이 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통하여 그 상면이 평탄하게 되었음을 알 수 있다.
다음으로, 상면이 평탄화된 유로형성층(120)과 희생층(160) 위에 도 4g에 도시된 바와 같이, 제2 포토레지스트층(131)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트층(131)은 후술하는 단계에서 노즐층(도 4i의 130)이 되므로, 유로형성층(120)과 마찬가지로 잉크에 대해 화학적으로 안정한 성질을 가진 네거티브 포토레지스트로 이루어진다. 구체적으로, 제2 포토레지스트층(131)은 기판(110)의 전 표면에 네거티브 포토레지스트를 스핀 코팅 방법에 의해 소정 두께로 도포함으로써 형성된다. 이때, 상기 네거티브 포토레지스트는 노즐의 길이를 충분히 확보할 수 있고, 잉크 챔버 내의 압력 변화를 견딜 수 있는 정도의 강도를 가질 수 있는 두께로 도포된다.
그리고, 전 단계에서 희생층(160)과 유로형성층(120)은 그 상면이 동일한 높이로 평탄하게 형성되므로, 상기 제2 포토레지스트층(131)을 이루는 네거티브 포토레지스트와 희생층(160)을 이루는 포지티브 포토레지스트 사이의 반응에 의해 희생층(160)의 가장자리 부위가 변형되거나 녹아 내리는 문제점이 발생하지 않게 된다. 이에 따라, 상기 제2 포토레지스트층(131)은 유로형성층(120)의 상면에 밀착되게 형성될 수 있다.
이어서, 도 4h에 도시된 바와 같이, 네거티브 포토레지스트로 이루어진 제2 포토레지스트층(131)을 노즐 패턴이 형성된 제2 포토마스크(163)를 사용하여 노광시킨다. 그리고, 상기 제2 포토레지스트층(131)을 현상하여 노광되지 않은 부분을 제거하게 되면, 도 4i에 도시된 바와 같이 노즐(154)이 형성되고, 노광에 의해 경화된 부위는 잔존하여 노즐층(130)을 형성한다. 이때, 상기 희생층(160)이 전술한 바와 같이 이미드계 포지티브 포토레지스트로 이루어지게 되면, 제2 포토레지스트층(131)을 통하여 희생층(160)이 노광되어도 질소 가스는 발생되지 않으므로, 질소 가스에 의해 노즐층(130)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 4j에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 배면에 잉크 공급구(도 4k의 151)를 형성하기 위한 식각마스크(171)를 형성한다. 상기 식각마스크(171)는 기판(110)의 배면에 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트를 도포한 뒤, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
이어서, 도 4k에 도시된 바와 같이, 상기 식각마스크(171)에 의해 노출된 기판(110)의 배면으로부터 기판(110)이 관통되도록 식각하여 잉크 공급구(151)를 형성한 후, 상기 식각마스크(171)를 제거한다. 이러한 기판(110) 배면의 식각은 플라즈마를 이용하는 건식 식각 방법에 의하여 이루어질 수 있다. 한편, 상기 기판(110) 배면의 식각은 에칭액(echant)으로서 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide) 또는 KOH를 사용하는 습식 식각 방법에 의하여 수행될 수도 있다.
마지막으로, 솔벤트를 사용하여 희생층(160)을 제거하면, 도 4l에 도시된 바와 같이, 유로형성층(120)으로 둘러싸인 잉크 챔버(153)와 리스트릭터(152)가 형성되고, 히터(141)에 전류를 인가하기 위한 전극(142)이 노출된다. 이에 따라, 도 4l에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드가 완성된다.
도 6a 및 도 6b는 상기한 제조방법에 의해 제조된 잉크젯 프린트헤드의 수직 단면 사진으로서, 도 6a 및 도 6b를 보면, 잉크 챔버(153)와 리스트릭터(152)가 균일한 높이로 형성되고, 유로형성층(120)과 노즐층(130) 사이에 캐비티가 발생되지 않았음을 알 수 있다. 또한, 노즐층(130)이 유로형성층(120)의 상면에 완전히 밀착되었음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명에서 프린트헤드의 각 요소를 구성하기 위해 사용되는 물질은 예시되지 않은 물질이 사용될 수도 있다. 그리고, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 화학적 기계적 연마(CMP) 공정에 의하여 유로형성층과 희생층의 상면을 평탄화함으로써 공정의 단순화 및 재현성이 향상된다.
둘째, 잉크 유로의 형상 및 치수의 제어가 용이하고 균일한 잉크 유로를 형성함으로써 잉크젯 프린트헤드의 잉크 토출 성능이 향상된다.
셋째, 유로형성층과 노즐층이 완전하게 밀착될 수 있으므로, 프린트헤드의 내구성이 향상된다.
도 1은 열구동형 잉크젯 프린트헤드의 일반적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 종래의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법과 그 문제점을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 단면을 보여주는 SEM 사진이다.
도 4a 내지 도 4l은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 화학적 기계적 연마 공정에 의하여 그 상면이 평탄화된 희생층과 유로형성층을 보여주는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 보여주는 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 120... 유로형성층
121... 제1 포토레지스트층 130... 노즐층
131... 제2 포토레지스트층 141... 히터
142... 전극 151... 잉크 공급구
152... 리스트릭터 153... 잉크 챔버
154... 노즐 160... 희생층
161,163... 포토마스크 171... 식각마스크

Claims (13)

  1. (가) 기판 상에 잉크를 가열하기 위한 히터와 상기 히터에 전류를 공급하기 위한 전극을 형성하는 단계;
    (나) 상기 히터와 전극이 형성된 상기 기판 상에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후, 이를 포토리소그라피 공정에 의하여 패터닝하여 잉크 유로를 한정하는 유로형성층을 형성하는 단계;
    (다) 상기 유로형성층이 형성되어 있는 상기 기판 상에 상기 유로형성층을 덮도록 희생층을 형성하는 단계;
    (라) 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통하여 상기 유로형성층과 희생층의 상면을 평탄화하는 단계;
    (마) 상기 유로형성층과 희생층 위에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후, 이를 포토리소그라피 공정에 의하여 패터닝하여 노즐을 가진 노즐층을 형성하는 단계;
    (바) 상기 기판에 잉크 공급구를 형성하는 단계; 및
    (사) 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (나) 단계는,
    상기 기판의 전 표면에 네거티브 포토레지스트를 도포하여 제1 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 제1 포토레지스트층을 잉크 유로 패턴을 가지는 제1 포토마스크를 사용하여 노광시키는 단계; 및
    상기 제1 포토레지스트층을 현상하여 노광되지 않은 부분을 제거함으로써 상기 유로형성층을 형성하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층은 포지티브 포토레지스트 또는 비감광성 폴리머 전구체 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포지티브 포토레지스트는 이미드계 포지티브 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (다) 단계에서, 상기 희생층은 상기 유로형성층의 높이보다 높은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (다) 단계에서, 상기 희생층은 스핀 코팅 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (라) 단계는 상기 유로형성층과 희생층의 상부를 상기 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통하여 원하는 상기 잉크 유로의 높이까지 연마하여 상기 유로형성층과 희생층의 상면을 평탄화하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (마) 단계는,
    상기 유로형성층과 희생층 위에 네거티브 포토레지스트를 도포하여 제2 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 제2 포토레지스트층을 노즐 패턴을 가진 제2 포토마스크를 사용하여 노광시키는 단계; 및
    상기 제2 포토레지스트층을 현상하여 노광되지 않은 부분을 제거함으로써 노즐과 노즐층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (바) 단계는,
    상기 기판의 배면에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트를 패터닝하여 상기 잉크 공급구를 형성하기 위한 식각마스크를 형성하는 단계; 및
    상기 식각마스크를 통하여 노출된 상기 기판의 배면을 식각하여 상기 잉크 공급구를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 배면은 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 배면은 TMAH 또는 KOH를 에칭액으로 하는 습식 식각 방법에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 폴리머 전구체 수지는 페놀 수지, 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리 이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리 아미드 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
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