KR100701986B1 - 프린트헤드용 노즐 가드 - Google Patents

Abstract

잉크 젯 프린트헤드는 다수의 프린트헤드 칩(Printhead Chip,10)들을 가지고 있다. 각 프린트헤드 칩(10)은 웨이퍼 기판(16)을 가지고 있다. 복수의 노즐(22)이 상기 웨이퍼 기판상에 배치되어 있다. 각 노즐(22)은 노즐 챔버(34))를 형성하는 노즐 챔버 벽 및 루프(Roof) 벽과 상기 노즐 챔버와 유체적으로 연통되는 노즐 개구부(24)를 가지고 있다. 액츄에이터(28)는, 상기 노즐 챔버로부터 상기 노즐 개구부를 통하여 잉크를 분사하기 위하여, 각 노즐(22)에 대하여 작동이 가능하게 배열되어 있다. 노즐 가드(Nozzle Guard)는 상기 프린트헤드 칩의 상부에 위치한다. 상기 노즐 가드는 지지구조(86)와 평면의 커버부재(82)를 가지고 있다. 상기 평면의 커버부재는 상기 지지구조상에 위치한다. 상기 평면의 커버부재는 복수의 통로(84)들을 형성한다. 각 통로(84)는 각각의 노즐 개구부(24)와 일치한다. 상기 평면의 커버부재(82)는 그 두께가 300 마이크론보다 작다.

잉크젯 프린트헤드, 프린트헤드 칩, 웨이퍼 기판, 노즐장치, 노즐챔버, 액츄에이터, 노즐 가드.

Description

프린트헤드용 노즐 가드{NOZZLE GUARD FOR A PRINTHEAD}

본 발명은 잉크 젯(Ink Jet) 프린트헤드에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은, 칩을 보호하기 위한 노즐 가드(Nozzle Guard)를 포함하는 적어도 하나 이상의 프린트헤드 칩(Printhead Chip)을 갖는 잉크 젯 프린트헤드에 관한 것이다.

참조에 의해 통합되는 자료에서 알 수 있는 바와 같이, 본 출원인은 84000 에 이르는 프린트헤드 칩, 즉 노즐 조립체에 프린트 매체(Medium)를 확대하고 통합할 수 있는 잉크 젯 프린트헤드를 개발하였다.

이러한 프린트헤드들은 많은 수의 프린트헤드 칩을 포함한다. 상기 프린트헤드 칩들은, 상기 프린트헤드 칩들로부터 잉크를 분사하기 위하여 잉크에 물리적으로 작용하는 미세 전기-기계(Micro Electromechanical) 부품들을 포함한다. 상기한 부품들은, 정교하고 손상 방지를 위해 주의 깊은 취급을 필요로 한다.

본 출원인은 상기한 칩들을 보호하기 위한 수단을 착안하였다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나 이상의 프린트헤드 칩을 포함하는 잉크 젯 프린트헤드가 제공되는데, 상기 프린트헤드는,

웨이퍼(Wafer) 기판;

각 노즐이 노즐 챔버(Nozzle Chamber)를 형성하는 노즐 챔버 벽 및 루프(Roof) 벽과 상기 노즐 챔버와 유체적으로 연통되는 노즐 개구부를 가지고 있는, 상기 웨이퍼 기판상에 위치하는 복수의 노즐; 및

요구에 의해 상기 노즐 챔버로부터 상기 노즐 개구부를 통하여 잉크를 분사하기 위하여, 각 노즐에 대하여 작동이 가능하게 배열된 액츄에이터(Actuator); 및

상기 프린트헤드 칩의 상부에 위치한 노즐 가드(Nozzle Guard)를 포함하고, 상기 노즐 가드는,

상기 프린트헤드 칩으로부터 연장되는 지지구조; 그리고

복수의 통로들을 형성하고, 각 통로는 각 노즐 개구부와 일치하고, 그 두께가 약 300 마이크론 보다 작은, 상기 지지구조상에 위치하는 평면의 커버부재;

를 포함한다.

상기 노즐 가드의 지지구조는 상기 프린트헤드 칩과 커버부재 사이의 지역에 공기의 진입을 허용하는 다수의 입구 개구부를 형성할 수 있으므로, 상기 공기는 상기 통로들을 통과할 수 있다.

상기 커버부재와 지지구조는 웨이퍼 기판에 의해 형성될 수 있다.

본 명세서에서, "노즐(Nozzle)"이란 용어는, 노즐 개구부를 형성하는 요소이지 노즐 개구부 자체가 아닌 것으로 이해되어야 한다.

상기 노즐은 상기 개구부를 형성하는 크라운부(Crown Portion)와 상기 크라운부로부터 늘어져 있는 스커트부(Skirt Portion)을 포함할 수 있는데, 상기 스커 트부는 상기 노즐 챔버의 주변벽의 제1 부분을 형성한다.

상기 프린트헤드는, 상기 노즐 챔버의 바닥에 형성된 잉크 입구 틈과, 상기 틈을 감싸고 상기 노즐 챔버의 주변벽의 제2 부분을 형성하는 경계벽을 포함할 수 있다. 상기 스커트부는 상기 기판에 대하여 변위가 가능하고, 특히, 잉크 분사와 노즐 챔버의 재충전을 위해, 각각 상기 기판을 향하여 그리고 그로부터 멀어지는 방향으로 변위가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상기 경계벽은 상기 챔버로부터 잉크의 누설을 방지하는 방지수단으로 작용할 수 있다. 바람직하게, 상기 경계벽은 내측으로 향한 립부(Lip Portion) 또는 와이퍼부(Wiper Portion)를 가지고 있어, 잉크의 점성과 상기 립부와 스커트부의 간격에 기인하여, 상기 노즐이 상기 기판을 향하여 변위될 때 잉크 분사를 방지하기 위한 씰링(Sealing)목적을 수행한다.

바람직하게, 상기 액츄에이터는 열 벤드 액츄에이터(Thermal Bend Actuator)이다. 두개의 빔(Beam)이 상기 열 벤드 액츄에이터를 형성할 수 있는데, 하나는 능동빔(Active Beam)이고 다른 하나는 수동빔(Passive Beam)이다. "능동빔"에 의한다고 하는 것은, 상기 수동빔을 통해서는 전류의 흐름이 없는 반면에, 상기 액츄에이터의 활성화에 따라 전류가 상기 능동빔을 통해 흐르기 위해 발생한다는 것을 의미한다. 상기 액츄에이터의 구조에 기인하여, 전류가 상기 능동빔을 통하여 흐를때, 저항열에 의해 팽창된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상기 수동빔이 구속되어 있다는 사실에 의해, 굽힘운동이 상기 노즐을 변위시키기 위해 연결부재에 전달된다.

상기 빔들은 그 일단부가, 상기 기판상에 장착되고 그리고 그로부터 상부로 연장된 앵커(Anchor)에 고정되고, 반대쪽 단부가 상기 연결부재에 연결될 수 있다. 상기 연결부재는, 상기 액츄에이터에 연결된 제1 단부를 갖는 아암(Arm)과 외팔보 형식으로 상기 아암의 반대쪽 단부에 연결된 노즐을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 아암의 제1 단부에서의 굽힘 모우멘트는, 상기 노즐의 요구되는 변위를 일으키기 위해 상기 반대쪽 단부에서 확대된다.

상기 프린트헤드는, 각기 관련된 액츄에이터들 및 연결부재와 함께 상기 기판상에 배열된 복수의 노즐을 포함할 수 있다. 각 노즐은 관련된 액츄에이터 및 연결부재와 함께 하나의 노즐 조립체, 즉 프린트헤드 칩을 구성할 수 있다.

상기 프린트헤드는 평면상의 모놀리식(Monolithic)증착, 리소그래픽(Lithographic) 및 에칭(Etching)공정에 의해 형성될 수 있고, 특히, 상기 노즐 조립체, 즉 프린트헤드 칩들은 이러한 공정들에 의해 상기 프린트헤드상에 형성될 수 있다.

상기 기판은 집적된 구동 회로층을 포함할 수 있다. 상기 집적된 구동 회로층은 CMOS 제조공정을 이용하여 형성될 수 있다.

이하 본 발명을, 예로서, 첨부된 개략적인 도면들을 참고하여 기술한다:

도 1은, 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트헤드용 프린트헤드 칩의 삼차원 개략도이고;

도 2 내지 도 4는, 도 1의 프린트헤드 칩의 동작을 나타낸 삼차원 개략 설명도이고;

도 5는, 프린트헤드 칩을 구성하는 도 1 내지 도 4의 프린트헤드 칩의 배열을 나타낸 삼차원도이고;

도 6은, 도 5 배열의 일부를 확대한 도면이고;

도 7은, 상기 프린트헤드 칩의 상부에 위치한 노즐 가드를 구비한 잉크 젯 프린트헤드의 삼차원도이고;

도 8a 내지 도 8r은, 잉크 젯 프린트헤드의 프린트헤드 칩의 제조단계를 나타낸 삼차원도이고;

도 9a 내지 도 9r은, 상기 제조단계의 측단면도이고;

도 10a 내지 도10k는, 상기 제조과정에 있어서의 다양한 단계에서 사용되는 마스크의 레이아웃(Layout) 도면이고;

도 11a 내지 도11c는, 도 8 및 도 9에 따라 제조된 프린트헤드 칩의 동작을 나타내는 삼차원도이고; 그리고

도 12a 내지 도 12c는, 도 8 및 도 9에 따라 제조된 프린트헤드 칩의 동작을 나타내는 측단면도이다.

도 1에 있어서, 부호 10은 본 발명에 따른 프린트헤드의 프린트헤드 칩, 즉 노즐 조립체를 나타내며 이는 참조부호 10으로 일반적으로 표시되었다. 상기 프린트헤드는 기판(16), 예를 들면, 실리콘 기판상의 배열(14)(도 5 및 6)에 배치된 복수의 프린트헤드 칩(10)을 가지고 있다. 상기 배열(14)은 아래에서 더욱 상세히 기술될 것이다.

상기 프린트헤드 칩(10), 즉 노즐 조립체는 유전체층(18)이 증착된 기판 또는 웨이퍼(16)를 포함한다. CMOS 부동태층(20)은 상기 유전체층(18)상에 증착된다.

각 프린트헤드 칩(10)은, 노즐 개구부(24)를 형성하는 노즐(22), 레버아암(Lever Arm, 26)형태의 연결부재 및 액츄에이터(Actuator,28)를 포함한다. 상기 레버아암(26)은 상기 액츄에이터(28)를 상기 노즐(22)에 연결한다.

도 2 내지 도 4에 더욱 상세히 도시된 바와 같이, 상기 노즐(22)은 크라운부(30)와 상기 크라운부(30)로부터 늘어져 있는 스커트부(32)를 포함한다. 상기 스커트부(32)는 노즐 챔버(Nozzle Chamber,34)(도 2 내지 도 4 참조)의 주변벽의 일부를 형성한다. 상기 노즐 개구부(24)는 상기 노즐 챔버(34)와 유체적으로 연통되어 있다. 상기 노즐 개구부(24)는 상기 노즐 챔버(34)내의 잉크(40)의 메니스커스(Meniscus,38)(도 2)를 "구속하는" 돌출 림(Rim, 36)에 의해 둘려쌓여 있다는 점이 주목되어야 한다.

잉크 입구 틈(42, 도 6에 가장 명확하게 도시됨)이 상기 노즐 챔버(34)의 플로어(Floor,46)에 형성되어 있다. 상기 틈(42)은 상기 기판(16)을 통하여 형성된 잉크 입구 채널(Channel,48)과 유체적으로 연통되어 있다.

벽부(Wall Portion,50)는, 상기 틈(42)의 경계를 구획하고 상기 플로어부(46)로부터 상방향으로 연장되어 있다. 상기 노즐(22)의 스커트부(32)는, 도시된 바와 같이, 상기 노즐 챔버(34)의 주변벽의 제1부분을 형성하고, 상기 벽부(50)는 상기 노즐 챔버(34)의 주변벽의 제2부분을 형성한다.

상기 벽(50)은 그 자유단에 내부로 향하는 립(Lip,52)을 가지고 있는데, 이는 아래에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 상기 노즐이 변위될 때 잉크의 이 탈을 방지하는 유체 씨일(Fluidic Seal)의 역할을 한다. 상기 잉크(40)의 점성 및 상기 립(52)과 상기 스커트부(32)사이의 좁은 간격에 의해, 상기 내부로 향한 립(52)및 표면장력은 상기 노즐 챔버(34)로부터 잉크의 이탈을 방지하는 씨일(Seal)의 기능을 수행한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

상기 액츄에이터(28)는 열 벤드 액츄에이터(Thermal Bend Actuator)이고, 상기 기판(16)으로부터, 더욱 상세하게는 상기 CMOS 부동태층(20)으로부터 상방향으로 연장되는 앵커(Anchor,54)에 연결되어 있다. 상기 앵커(54)는, 상기 액츄에이터와 함께 전기적인 연결을 형성하는 전도성 패드(Pads)상에 설치되어 있다.

상기 액츄에이터(28)는, 제2의 수동빔(Passive Beam,60)위에 배열된 제1의 능동빔(Active Beam,58)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 양 빔(58 및 60)은 질화 티타늄(TiN)같은 전도성 세라믹 재료로 되어 있거나 이를 포함하고 있다.

양 빔(58 및 60)은, 상기 앵커(54)에 고정된 제1단부 및 상기 아암(26)에 연결된 반대쪽 단부를 가지고 있다. 전류가 상기 능동빔(58)을 통하여 흐르도록 여기될 때 상기 능동빔(58)이 열적으로 팽창된다. 상기 수동빔(60)은 그를 통한 전류의 흐름이 없어 같은 비율로 팽창되지 않으므로, 상기 아암(26)에 굽힘 모우멘트가 발생되고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(22)이 상기 기판(16)을 향하여 아래쪽으로 변위된다. 이는 도 3에서 62로 표시된 바와 같이, 상기 노즐 개구부(24)를 통한 잉크의 분사를 야기시킨다. 예컨대 전류를 차단함으로써 열원이 상기 능동빔(58)으로부터 제거될 때, 상기 노즐(22)은 도 4에 도시된 바와 같이, 정지 위치로 복귀한다. 상기 노즐(22)이 그의 정지된 위치로 복귀될 때, 도 4의 66으로 표시된 바와 같이, 잉크 방울 넥(Neck)의 파단의 결과로서 잉크 방울(64)이 형성된다. 그후 상기 잉크 방울(64)은 종이와 같은 프린트 매체상으로 이동한다. 잉크 방울(64) 형성의 결과로서, 도 4의 68로 표시된 "음(Negative)"의 메니스커스(Meniscus)가 형성된다. 이러한 "음"의 메니스커스(68)에 의해 상기 노즐 챔버(34)로 잉크(40)가 유입됨으로써, 상기 프린트헤드 칩(10)으로부터 다음의 잉크 방울 분사를 위하여 새로운 메니스커스(38, 도 2)가 즉시 형성된다.

이제 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 노즐의 배열(14)을 더욱 상세히 설명한다. 상기 배열(14)은 4색상 컬러 프린트헤드이다. 따라서, 상기 배열(14)은 프린트헤드 칩의 각각의 색상당 하나씩인 네개의 그룹(Group,70)을 포함한다. 각 그룹은 두개의 열(Row, 72 및 74)에 배열된 프린트헤드 칩(10)을 가지고 있다. 상기 그룹(70)들중의 하나가 도 6에 상세히 도시되어 있다.

상기 열(72 및 74)에 프린트헤드 칩(10)을 밀집시켜 조립하는 것을 용이하게 하기 위하여, 상기 열 74상의 프린트헤드 칩(10)은 상기 열 72상의 노즐 조립체(10)에 관하여 편심되거나 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 또한, 상기 열 72상의 노즐 조립체(10)는 각각으로부터 충분한 간격을 가지고 이격되어 있는데, 이는 상기 열 74상의 프린트헤드 칩(10)의 레버 아암(Arm,26)이, 상기 열 72상의 프린트헤드 칩(10)의 인접한 노즐(22)들 사이를 통과하도록 하기 위한 것이다. 각 프린트헤드 칩(10)은 본질적으로 아령형상으로 되어 있어, 상기 열 72상의 노즐(22)들은, 상기 노즐(22)들과 열 74상의 인접한 프린트헤드 칩(10)의 액츄에이터(28)사이에 위치된다는 것이 주목되어져야 한다.

더욱이, 상기 열 72 및 74상의 노즐(22)들을 밀집시켜 조립하는 것을 용이하게 하기 위하여, 각 노즐(22)은 본질적으로 육각형 형상으로 되어있다.

이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 노즐(22)들이, 사용시, 상기 기판(16)을 향하여 변위될 때, 상기 노즐 개구부(24)가 상기 노즐 챔버(34)에 관하여 약간의 각도를 가지고 있기 때문에 잉크가 약간 수직에서 벗어나서 분사된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 5 및 도 6의 배치와 같이, 상기 열 72 및 74상의 프린트헤드 칩(10)의 액츄에이터(28)를 상기 열 72 및 74의 한쪽 측면과 같은 방향으로 연장하는 것은 잇점을 가지고 있다. 이에 따라, 상기 열 72상의 노즐(22)들로부터 분사되는 잉크 방울들과, 상기 열 74상의 노즐(22)들로부터 분사되는 잉크 방울들은 서로 평행이 되어 인쇄 품질을 향상시키게 되는 것이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(16)은, 패드(Pad,56)을 통하여 상기 프린트헤드 칩(10)의 액츄에이터(28)로 전기적 연결을 제공하는, 기판상에 배열된 본드 패드(Bond Pad,76)를 갖는다. 이러한 전기적 연결은 CMOS층(미도시)를 통하여 형성된다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 전개가 도시되어 있다. 이전의 도면들과 관련하여, 달리 명시되지 않는한, 동일한 참조부호는 동일한 부품을 나타낸다.

노즐 가드(Nozzle Guard,80)는 상기 배열(14)의 기판(16)상에 장착된다. 상기 노즐 가드(80)는, 복수의 통로(84)를 가지고 있는 평면상의 커버 부재(82)를 포함한다. 상기 통로(84)들은 상기 배열(14)의 프린트헤드 칩(10)의 노즐 개구부(24)들과 일치되어 있어, 잉크가 상기 노즐 개구부(24)들중의 어느 하나로부터 분사될 때, 상기 잉크는 상기 프린트 매체에 이르기 전에 관련된 통로(84)를 통과한다.

상기 커버 부재(82)는, 상기 프린트헤드 칩(10)에 관하여 간격을 가지고 림(Limb) 또는 스트럿(Strut, 86)형태의 지지부재에 의해 장착된다. 상기 스트럿(86)들중의 하나는 그 내부에 형성된 공기 입구 개구부(88)들을 가지고 있다.

상기 커버 부재(82) 및 스트럿(86)들은 웨이퍼 기판이다. 따라서, 상기 통로(84)들은 상기 커버 부재(82)상에 수행되는 적절한 에칭(Etching) 과정과 함께 형성된다. 상기 커버 부재(82)는 약 300 마이크론을 넘지 않는 두께를 가지고 있다. 이는 상기 에칭 과정의 속도를 향상시킨다. 따라서, 상기 제조비용은 에칭 시간을 감소시킴으로써 최소화 된다.

사용시, 상기 배열(14)이 작동중일 때, 공기는 상기 입구 개구부(88)를 통하여 공급되어, 상기 통로(84)들을 통하여 지나가는 잉크와 함께 상기 통로(84)들을 강제로 지나가게 된다.

상기 공기가 상기 잉크 방울(64)들과는 다른 속도로 상기 통로(84)들을 지나가기 때문에, 상기 잉크는 공기속에 부유되어 운반되지 않는다. 예를 들면, 상기 잉크 방울(64)들은 상기 노즐(22)들로부터 약 3 m/s의 속도로 분사된다. 상기 공기는 약 1 m/s의 속도로 상기 통로(84)들을 통하여 공급된다.

상기 공기를 공급하는 목적은, 상기 통로(84)를 외부 입자로부터 깨끗하게 유지하기 위한 것이다. 먼지 입자와 같은 외부 입자들은 상기 프린트헤드 칩(10) 위에 떨어져, 그 작동에 나쁜 영향을 줄 수 있다는 위험이 존재한다. 상기 노즐 가드(80)에 공기 입구 개구부(88)가 제공되기 때문에, 이러한 문제는 상당히 제거된다.

이하 도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 프린트헤드 칩(10)을 제조하기 위한 공정이 기재되어 있다.

우선, 기판 또는 웨이퍼(16)에 대하여 설명하면, 유전체층(18)은 상기 기판 또는 웨이퍼(16)의 표면 위에 증착된다. 상기 유전체층(18)은 약 1.5마이크론의 CVD 산화물 형태이다. 상기 유전체층(18) 위에는 레지스트(Resist)가 스핀코팅되며, 상기 유전체층(18)은 마스크(100)에 노광되어 실질적으로 현상된다.

현상된 후, 상기 유전체층(18)은 기판 또는 웨이퍼(16)를 향하여 아래로 플라즈마 에칭된다. 그 다음, 상기 레지스트는 벗겨지고 상기 유전체층(18)은 청정하게 된다. 이러한 단계에서 잉크 입구 틈(42)이 형성된다.

도 8b에는, 약 0.8마이크론의 알루미늄(102)이 상기 유전체층(18) 위에 증착되어 있다. 레지스트가 스핀코팅되며, 상기 알루미늄(102)이 마스크(104)로 노광되고 현상된다. 상기 알루미늄(102)은 상기 유전체층(18)을 향해 아래로 플라즈마 에칭되고, 상기 레지스트는 벗겨지며 디바이스(Device)가 청정하게 된다. 이러한 단계에서 본드 패드(Bond Pad)가 제공되며, 상기 잉크 젯 액츄에이터(28)와 상호 접속된다. 이러한 상호 접속은 NMOS 구동 트랜지스터(Drive Transistor)와 CMOS층(미도시) 내에 만들어진 결선(Connection)을 구비한 파워면(Power Plane)을 연결한다.

약 0.5마이크론의 PECVD 질화물이 CMOS 부동태층(20)으로서 증착된다. 레지스트가 스핀코팅되며, 상기 부동태층(20)은 마스크(106)로 노광되고, 그 후 현상된다. 현상 후, 상기 질화물은 알루미늄층(102)과 입구 틈(42)의 영역에 있는 상기 실리콘층(16)을 향해 아래로 플라즈마 에칭된다. 상기 레지스트는 벗겨지며 디바이스는 청정하게 된다.

희생물질(Sacrificial Material)로 이루진 층(108)이 상기 부동태층(20) 위에 스핀코팅된다. 상기 층 108은 6마이크론의 감광성 폴리이미드(Photo-Sensitive Polyimide) 또는 약 4㎛의 고온 레지스트이다. 상기 층 108은 소프트베이크 (Softbake)되며, 그 후 마스크(110)로 노광되고, 그 다음 현상된다. 그 후, 상기 층 108이 폴리이미드를 포함할 경우 상기 층 108은 400℃에서 1시간 동안 또는 상기 층 108이 고온 레지스트인 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크 (Hardbake)된다.

도면에서 주목해야 할 것은, 수축에 의한 폴리이미드층(108)의 패턴 의존성 변형(Pattern-dependent Distortion)이 상기 마스크(110)의 설계에서 고려된다는 것이다.

도면 중 도8e에 도시된 바와 같이, 다음 단계에서는, 제2 희생층(Second Sacrificial Layer, 112)이 적용된다. 상기 층 112는 스핀코팅된 2㎛의 감광성 폴리이미드이거나 약 1.3㎛의 고온 레지스트이다. 상기 층 112는 소프트베이크되고 마스크(114)로 노광된다. 상기 마스크(114)로 노광된 후, 상기 층 112는 현상된다. 상기 층 112가 폴리이미드인 경우에, 상기 층 112는 약 1시간 동안 400℃에서 하드베이크된다. 상기 층 112가 레지스트인 경우, 약 1시간 동안 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

그 다음, 0.2마이크론 다층 금속층(116)이 증착된다. 상기 층 116의 일부는 상기 액츄에이터(28)의 수동빔(60)을 형성한다.

상기 층 116은, 약 300℃에서 1000Å의 질화티타늄(TiN)을 스퍼터링 (Sputtering)하고, 그 후 50Å의 질화탄탈륨(TaN)을 스퍼터링함으로써 형성된다. 또한, 1000Å의 TiN이 더 스퍼터링되고, 그 위에 50Å의 TaN과 다시 1000Å의 TiN이 추가로 스퍼터링된다.

TiN 대신에 사용될 수 있는 다른 재료는 TiB₂, MoSi₂ 또는 (Ti, Al)N이다.

그 다음, 상기 층 116은 마스크(118)로 노광되며, 현상되고, 상기 층 112를향해 아래로 플라즈마 에칭되며, 그 후 상기 층 116에 적용된 레지스트는 경화된 층(108 또는 112)이 제거되지 않도록 주의하면서 습식으로 벗겨진다.

제3 희생층(120)은, 4㎛의 감광성 폴리이미드 또는 약 2.6㎛ 고온 레지스트를 스핀코팅함으로써 적용된다. 상기 층 120은 소프트베이크되고, 그 후 마스크(122)로 노광된다. 그 다음, 상기 노광된 층은 현상되며, 그 후 하드베이크된다. 폴리이미드의 경우, 상기 층 120은 약 1시간 동안 400℃에서 하드베이크되거나, 상기 층 120이 레지스트를 포함한 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

제2 다층 금속층(124)이 상기 층 120에 적용된다. 상기 층 124의 구성은 상기 층 116과 같으며, 동일한 방식으로 적용된다. 상기 층 116, 124는 모두 전기적 전도층이다.

상기 층 124는, 마스크(126)로 노광된 후 현상된다. 상기 층 124는 상기 폴리이미드 또는 레지스트층(120)을 향하여 아래로 플라즈마 에칭되며, 그 후 상기 층 124에 적용된 레지스트는 상기 경화된 층(108 또는 120)이 제거되지 않도록 주의하면서 습식으로 벗겨진다. 상기 층 124의 나머지 부분은 상기 액츄에이터(28)의 능동빔(58)을 형성한다.

제4 희생층(128)은 4㎛의 감광성 폴리이미드 또는 약 2.6㎛의 고온 레지스트를 스핀코팅함으로써 적용된다. 상기 층 128은 소프트베이크되며, 마스크(130)로 노광되고, 그 후 도면 중 도9k에 도시된 바와 같은 섬 부분(Island Portion)이 남겨지도록 현상된다. 상기 층 128의 나머지 부분은 폴리이미드인 경우 약 1시간 동안 400℃에서 하드베이크되거나, 레지스트인 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

도면중 도 8l에 도시된 바와 같이, 높은 영률(Young's Modulus)의 유전체층 (132)이 증착된다. 상기 층 132는 약 1㎛의 질화실리콘 또는 산화알루미늄으로 구성된다. 상기 층 132는 상기 희생층(108, 112, 120, 128)의 하드베이크 온도 (Hardbake Temperature) 아래의 온도에서 증착된다. 이러한 유전체층 132에 요구되는 주된 특징은 고탄성율, 화학적 불활성 및 TiN과의 양호한 접합성이다.

제5 희생층(134)은 2㎛의 감광성 폴리이미드 또는 약 1.3㎛의 고온 레지스트로 스핀코팅함으로써 적용된다. 상기 층 134는 소프트베이크되며, 마스크(136)로 노광되고 현상된다. 상기 층 134의 나머지 부분은 폴리이미드인 경우 1시간 동안 400℃에서 하드베이크되거나, 레지스트인 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

상기 유전체층 132는 어떠한 희생층 134가 제거되지 않도록 주의하면서 상기 희생층 128을 향하여 아래로 플라즈마 에칭된다.

이러한 단계는 상기 프린트헤드 칩(10)의 노즐 개구부(24), 레버 아암(26) 및 앵커(54)를 형성한다.

높은 영률의 유전체층 138이 증착된다. 상기 층 138은 상기 희생층(108, 112, 120 및 128)의 하드베이크 온도 이하의 온도에서 0.2㎛의 질화실리콘 또는 질화알루미늄을 증착함으로써 형성된다.

그 다음, 도면 중 도8p에 도시된 바와 같이, 상기 층 138은 0.35마이크론의 깊이로 이방적(異方的)으로 플라즈마 에칭된다. 이 에칭은 상기 유전체층 132 및 희생층 134의 측벽을 제외한 모든 표면으로부터 유전물질을 제거하려는 데 있다. 이러한 단계에서는 상술한 바와 같이, 상기 노즐 개구부(24) 둘레에 잉크의 메니스커스를 '구속하는' 노즐 림(Nozzle Rim, 36)을 형성한다.

자외선(UV) 릴리스 테이프(Release Tape, 140)가 적용된다. 4㎛의 레지스트가 상기 실리콘 웨이퍼(16)의 배면에 스핀코팅된다. 상기 웨이퍼(16)는 마스크 (142)로 노광하고, 상기 웨이퍼(16)를 백에칭(Back Etching)하여 상기 잉크 입구 채널(48)을 형성한다. 그 다음, 상기 레지스트는 상기 웨이퍼(16)로부터 벗겨진다.

또 다른 UV 릴리스 테이프(미도시)가 상기 웨이퍼(16)의 배면에 적용되고, 상기 테이프(140)는 제거된다. 상기 희생층(108, 112, 120, 128 및 134)은, 도면 중 도8r과 도9r에 도시된 바와 같이, 최종 프린트헤드 칩(10)을 제공하기 위하여 산소 플라즈마로 벗겨진다. 쉽게 참조하기 위하여, 이들 두개 도면에서 예시된 참조부호들은 상기 프린트헤드 칩(10)의 관련 부품을 나타내기 위하여 도면 중 도1의 그것과 동일하다. 도11 및 도12는, 도8과 도9에 관하여 상술한 공정에 의해 제조된 상기 프린트헤드 칩(10)의 작동을 도시하고 있으며, 이들 도면들은 도면 중 도2 내지 도4에 대응한다.

광범위하게 기술된 바와 같이, 이 기술분야의 당업자라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 상기 특정한 실시예에서 나타난 바와 같은 본 발명에 대한 여러 실시예 및/또는 변형예들을 만들 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예는 모든 관점에서 한정되는 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 적어도 하나 이상의 프린트헤드 칩(Printhead Chip)을 포함하는 잉크 젯 프린트헤드로서, 상기 프린트헤드는,

   웨이퍼(Wafer) 기판;

   각 노즐이 노즐 챔버(Chamber)를 형성하는 노즐 챔버 벽 및 루프(Roof) 벽과 상기 노즐 챔버와 유체적으로 연통되는 노즐 개구부를 가지고 있는, 상기 웨이퍼 기판상에 위치하는 복수의 노즐; 및

   요구에 의해 상기 노즐 챔버로부터 상기 노즐 개구부를 통하여 잉크를 분사하기 위하여, 각 노즐에 대하여 작동이 가능하게 배열된 액츄에이터(Actuator); 및

   상기 프린트헤드 칩의 상부에 위치한 노즐 가드(Nozzle Guard)를 포함하고, 상기 노즐 가드는,

   상기 프린트헤드 칩으로부터 연장되는 지지구조; 그리고

   복수의 통로들을 형성하고, 각 통로는 각 노즐 개구부와 일치하고, 그 두께가 약 300 마이크론 보다 작은, 상기 지지구조상에 위치하는 평면의 커버부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트헤드(Ink Jet Printhead).
2. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐 가드의 지지구조는, 상기 프린트헤드 칩과 커버부재 사이의 지역에 공기의 진입을 허용하는 다수의 입구 개구부를 형성하여, 상기 공기가 상기 통로들을 통과할 수 있도로 하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트헤드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 커버부재와 지지구조는 웨이퍼 기판에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트헤드.

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