KR101086356B1 - 발수층을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법 - Google Patents

발수층을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

발수층을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법이 제공된다. 일태양에 의하면 이 방법은 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성한다. 상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성된다. 노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층에 대한 선택적인 노광을 수행하여 상기 노즐 형성층에 노광부와 비노광부를 한정한다. 다음으로, 상기 노즐 형성층에 대한 열처리를 수행하여 상기 비노광부의 상부면과 노광부의 상부면 간에 단차를 형성한다. 상기 열처리된 노즐 형성층 상에 발수층을 형성하되, 상기 발수층은 상기 비노광부와 노광부 간에 형성된 단차에 의하여 상기 비노광부와 노광부의 경계에서 불연속적으로 형성된다. 이어서, 상기 비노광부 및 상기 비노광부 상의 발수층을 제거한다.
잉크젯 헤드, 발수층, 소수성, 노즐, 메니커스

Description

발수층을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법{method of fabricating ink jet head having anti-wetting layer}
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 발명은 잉크젯 헤드의 제조방법에 관한 것으로 특히, 발수층을 갖는 잉크젯 헤드 제조 방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록장치(ink jet recording device)는 인쇄용 잉크의 미소한 액적을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 기록장치는 가격이 저렴하고 수 많은 종류의 색상을 높은 해상도로 인쇄할 수 있어 광범위하게 사용되고 있다. 상기 잉크젯 기록장치는 기본적으로 잉크가 실질 적으로 토출되는 잉크젯 헤드(ink jet head)와 상기 잉크젯 헤드와 유체 연통되는 잉크 수납용기를 포함한다. 상기 잉크 수납용기에 함유되어 있던 잉크는 유로를 통하여 상기 잉크젯 헤드에 공급되고, 상기 잉크젯 헤드는 상기 잉크 수납용기로 부터 공급받은 잉크를 피기록재에 토출하여 인쇄를 행한다. 이때 잉크는 노즐 플레이트에 형성된 노즐을 통하여 피기록재로 토출된다.
이 과정에서 상기 노즐의 출구부위는 잉크젯 헤드에서 토출되는 잉크 액적의 크기 및 잉크의 토출 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다. 특히, 상기 노즐 주변의 노즐 플레이트(이하 '노즐부'라 한다.)의 표면성질은 잉크 토출의 안정성 및 연속분사에 큰 영향을 미친다. 상기 노즐부의 표면이 친수성(hydrophilicity)을 갖는 경우에는 잉크 토출이 반복적으로 이루어짐에 따라 상기 노즐부의 표면이 젖게 된다. 상기 노즐부의 표면이 젖으면 잉크가 노즐부의 표면에 젖어있는 잉크와 덩어리를 형성하게 되어 잉크가 완전한 액적의 형태를 가지지 못한 채 흘러내리는 방식으로 토출된다. 그 결과, 잉크의 토출방향이 왜곡되고 토출속도가 감소되어 인쇄품질이 저하되고, 잉크 토출후 형성되는 메니스커스(meniscus)도 불안정하게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 상기 노즐 플레이트의 표면에 발수층(anti-wetting layer)을 형성하는 방안이 시도되고 있다. 상기 발수층으로는 실리콘계 화합물 또는 불소계 화합물이 사용되며 대표적으로 테플론계 물질인 PTFE (polytetra teflon ethyleneglycol)이 사용되고 있다.
그러나, 상기 노즐 플레이트의 표면에 발수층을 형성하는 과정은 개선되어야할 문제점을 가지고 있다. 즉, 상기 발수층을 형성하는 공정은 상기 잉크젯 헤드 를 구성하는 저항기와 같은 압력생성요소 및 노즐 플레이트를 포함한 유로 구조물을 형성한 후에 수행 된다. 상기 발수층은 액상의 발수성 물질을 함유한 다공성 물질막을 이용한 접촉 프린팅(contact printing)법, 스핀 코팅(spin coating)법 또는 스프레이 코팅법에 의하여 형성될 수 있는데 이 과정에서 상기 발수성 물질이 상기 노즐 플레이트 이외의 의도되지 않은 부분에 유입될 수 있다. 다시 말하면, 상기 발수층을 형성하는 동안에 상기 발수성 물질이 상기 노즐을 통하여 상기 잉크젯 헤드의 유로 내부로 유입될 수 있다. 상기 유로 내부로 유입된 발수성 물질로 인하여 상기 유로 내부에 의도되지 않은 발수층이 형성된다. 이러한 유로 내부의 발수층은 상기 유로 내부로 기포를 혼입시키고 이를 고착화시켜 상기 압력 생성요소로 부터 발생한 압력을 상쇄시키고 잉크 토출방향을 왜곡하는등 상기 잉크젯 헤드의 품질을 저하시키는 일요인으로 작용할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잉크젯 헤드의 신뢰성 및 인쇄품질을 향상하기 위하여 친수성 표면을 갖는 노즐 플레이트 상에 발수층을 형성하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 잉크젯 헤드의 제조방법에 있어서 의도되지 않은 영역에 발수층이 형성되는 것을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명은 발수층을 갖는 잉크젯 헤드 의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일태양에 의하면, 이 방법은 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성한다. 상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성된다. 노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층에 대한 선택적인 노광을 수행하여 상기 노즐 형성층에 노광부와 비노광부를 한정한다. 다음으로, 상기 노즐 형성층에 대한 열처리를 수행하여 상기 비노광부의 상부면과 노광부의 상부면 간에 단차를 형성한다. 상기 열처리된 노즐 형성층 상에 발수층을 형성하되, 상기 발수층은 상기 비노광부와 노광부 간에 형성된 단차에 의하여 상기 비노광부와 노광부의 경계에서 불연속적으로 형성된다. 이어서, 상기 비노광부 및 상기 비노광부 상의 발수층을 제거한다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 상기 발수층을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법은 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성한다. 상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성된다. 다음으로, 상기 노즐 형성층 상에 발수층을 형성한다. 노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층에 대한 선택적인 노광을 수행하여 상기 노즐 형성층에 노광부 및 비노광부를 한정한다. 상기 노즐 형성층에 대한 열처리를 수행하여, 상기 비노광부와 상기 노광부의 경계에서 상기 발수층이 단층되도록 상기 비노광부의 상부면과 노광부의 상부면 간에 단차를 형성한다. 이어서, 상기 비노광부 및 상기 비노광부 상의 발수층을 제거한다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 발수층을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법은 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성한다. 상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성된다. 상기 노즐 형성층 상에 포지티브 감광성 수지층을 형성한다. 노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층 및 포지티브 감광성 수지층에 대한 선택적인 노광을 수행한다. 다음으로, 상기 포지티브 감광성 수지층의 노광부를 제거하여 상기 노즐 형성층의 노광부를 노출시킴과 동시에 상기 노즐 형성층의 비노광부 상에 잔존하는 포지티브 감광성 수지층 패턴을 형성한다. 상기 노즐 형성층의 노광부 및 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴 상에 발수층을 형성하되, 상기 발수층은 상기 노즐 형성층의 노광부의 상부면과 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴의 상부면 간에 형성된 단차에 의하여 상기 노즐 형성층의 노광부와 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴의 경계에서 불연속적으로 형성된다. 상기 노즐 형성층의 비노광부와 그 상부의 포지티브 감광성 수지층 패턴 및 그 상부의 발수층을 제거한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 먼저 기판(100)을 준비한다. 상기 기판(100)은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 실리콘 기판인 것이 바람직하다. 상기 기판(100) 상에 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소들(102)을 형성한다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 압력 생성요소들(102)은 탄탈륨-알루미늄 합금과 같은 고저항 금속으로 이루어진 발열 저항체로 형성될 수 있다. 그 밖에 상기 기판 (100) 상에는 상기 압력 생성요소들(102)에 전기적 신호를 공급하기 위한 배선, 외부 회로와 상기 압력 생성요소들(102)을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 패드들(104), 상기 기판(100) 상의 최하층에 형성되는 실리콘 산화막 열장벽층 및 상기 구조물들을 보호하기 위한 패시베이션층 등이 더 형성될 수 있다. 상기 압력 생성요소들(102) 및 상기 도전성 패드들(104)을 포함하는 상기 구조물들의 형성방법 및 재료등은 본 발명의 사상을 한정하지 않으며 당업자에 공지된 기술에 의하여 다양하게 변형실시 될 수 있다. 따라서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 압력 생성요소들(102)을 갖는 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트(106) 및 상기 챔버 플레이트(106) 사이를 채우는 희생 몰드층(108)을 형성한다. 상기 챔버 플레이트(106)는 네가티브 감광성 수지 또는 열경화성 수지로 형성될 수 있다. 또한, 상기 희생 몰드층(108)은 포지티브 감광성 수지로 형성될 수 있다. 상기 챔버 플레이트(106) 및 상기 희생 몰드층(108)은 상기 챔버 플레이트(106)를 먼저 형성하고, 상기 희생 몰드층(108)을 형성하는 필업 공정(fill-up process) 또는 상기 희생 몰드층(108)을 먼저 형성하고 이후, 상기 챔버 플레이트(106)를 형성하는 몰드공정(mold process)등의 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 필업 공정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 상기 기판(100) 상에 네가티브 감광성 수지 또는 열경화성 수지를 사용한 스핀 코팅법에 의하여 챔버 수지층을 형성한다. 이후, 상기 챔버 수지층을 패터닝하여 유로의 측벽을 구성하는 챔버플레이트(106)를 형성한다. 상기 챔버 수지층은 포토리소그래피 공정 또는 포토리소그래피/식각 공정에 의하여 패터닝될 수 있다. 이어서, 상기 챔버 플레이트(106)를 갖는 기판(100) 상에 상기 챔버 플레이트(106)를 덮는 포지티브 감광성 수지층을 형성한후, 포토리소그래피 공정 및/또는 화학적 기계적 연마(chemical mecahnical polishing)를 수행하여 상기 챔버 플레이트(106) 사이를 채우는 희생 몰드층(108)을 형성한다.
도 2를 참조하면, 상기 챔버 플레이트(106) 및 상기 희생 몰드층(108)을 갖 는 기판(100) 상의 전면에 노즐 형성층(110)을 형성한다. 상기 노즐 형성층(110)은 후속 공정에 의하여 잉크가 토출되는 노즐을 갖는 노즐 플레이트로 형성될 것이다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 노즐 형성층(110)은 네가티브 감광성 수지층으로 형성한다. 이러한 네가티브 감광성 수지층은 에폭시(epoxy)계 수지, 폴리이미드(polyimide)계 수지, 또는 폴리아크릴레이트(polyacrylate)계 수지일 수 있다. 상기 노즐 형성층(110)은 스핀 코팅법에 의하여 형성될 수 있다. 또한 그 두께는 최종적인 노즐 플레이트의 두께를 고려하여 형성될 수 있으며, 약 10㎛ 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 상기 노즐 형성층(110)에 대한 노광(exposure)을 수행한다. 즉, 노즐 패턴이 마련된 포토마스크(112)를 사용하여 상기 노즐 형성층(110)에 대하여 선택적으로 UV 선(Ultra Violet ray) 또는 DUV(Deep Ultra Violet ray) 선을 조사한다. 상기 포토마스크(112)에는 노즐 패턴과 함께 상기 챔버 플레이트 (106)의 양측부를 마스킹하는 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 노즐 형성층(110)에 대한 노광을 수행한 결과, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 노즐 형성층(110)에 비노광부(110a) 및 노광부(110b)가 한정된다. 상기 노광부(110b)는 노즐 형성층(110)을 형성하는 네가티브 감광성 수지층에 포함된 광개시제에 의한 가교결합에 의하여 저분자량에서 고분자량으로 변화되며 경화가 시작된다. 한편, 상기 비노광부(110a)는 여전히, 저분자량을 갖는 모노머(monomer) 또는 올리고머(oligo mer)로 존재하게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 노광된 노즐 형성층(110)에 대한 열처리를 수행한다. 상기 열처리는 포토리소그래피 공정에 있어서, 노광후 수행되는 노광후 베이크 (Post Exposure Bake;PEB)공정일 수 있다. 상기 노광부(110b)는 활발한 가교결합을 통하여 경화되며 그와 동시에 상기 노광부(110b)의 크기가 축소된다. 그 결과, 상기 노광부(110b)와 비노광부(110a) 사이에 단차(S1)가 형성된다. 즉, 상기 노광부(110b)는 상기 열처리 공정을 통해 축소되며 그 상부면은 상기 비노광부(110a)의 상부면 보다 낮은 높이를 갖는다. 이때, 상기 노광부(110b)와 비노광부(110a) 사이에 형성된 단차(S1)의 높이는 상기 노즐 형성층(110)을 이루는 재료, 노광시의 노광량 또는 상기 노즐 형성층(110)의 두께에 의하여 결정되며 약 0.5㎛ 내지 약 1㎛ 일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 열처리된 노즐 형성층(110) 상에 발수층(114)을 형성한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 발수층(114)은 액상의 비감광성을 갖는 불소계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성될 수 있다. 구체적인 실시예에 있어서, 상기 발수층(114)은 미국 쓰리엠사(3M Company, ST. Paul, Minnesota)로 부터 각각 입수가능한 액상의 불소 화합물인 플루오라드(FLUORADTM) FC-722 와 플루오르인너트 (FLUORINERTTM) FC-40을 1:5의 부피비로 썩은 혼합물 또는 일본 아사히 유리사 (ASAHI Glass Company)로 부터 각각 입수가능한 액상의 불소 화합물인 싸이톱(CYTOPTM) CTL-809M과 CT-Solv 180을 1:10의 부피비로 썩은 혼합물을 사용하여 스핀 코팅법으로 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 발수층(114)이 형성되는 노즐 형성층(110)에는 상기 노광부(110b)와 상기 비노광부(110a) 간에 단차(S1)가 형성된다. 따라서, 상기 발수층(114)은 상기 노광부(110b)와 상기 비노광부(110a)의 경계에서 불연속적으로 형성된다. 즉, 상기 발수층(114)은 상기 노광부(110b)와 상기 비노광부(110a) 상에만 형성되고, 낮은 상부면을 갖는 상기 노광부(110b)에 의하여 노출된 상기 비노광부(110a)의 측벽에는 형성되지 않는다. 이 과정에서, 상기 노광부(110b)와 비노광부(110a)의 경계에서 상기 발수층(114)이 불연속적으로 형성되기 위하여는 상기 발수층(114)의 두께가 적절하게 조절되어야 한다. 상기 발수층(114)이 임계치 이상의 두께로 형성되는 경우에는 상기 발수층(114)은 상기 노즐 형성층(110)의 전면에 콘포말하게 형성될 수도 있다. 또한, 상기 발수층(114)이 불연속적으로 형성되기 위한 두께는 상기 노광부(110b)와 상기 비노광부(110a) 사이에 형성된 단차(S1)의 높이를 고려하여 결정되어야 한다. 상술한 바와 같이, 상기 노광부(110b)와 상기 비노광부(110a) 간에 형성된 단차(S1)가 약 0.5㎛ 내지 약 1㎛ 인 경우에 상기 발수층(114)은 약 1000Å 이하의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 발수층의 두께는 한정적인 것은 아니며, 상기 단차(S1)의 높이 또는 상기 발수층(114)의 재료에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 발수층(114)을 형성한 후에 상기 노즐형성층 중 비노광부(110a)를 용해하여 제거한다. 네가티브 감광성 수지층으로 이루어진 상기 노즐 형성층의 비노광부(110a)는 예컨데, 현상액, 아세톤, 할로겐 원소가 포함된 용매 또는 알칼리성 용매를 사용하여 용이하게 제거될 수 있다. 이과정에서, 그 하부를 지지하던 상기 비노광부(110a)가 제거됨에 따라 상기 발수층(114) 중 상기 비 노광부(110a) 상에 형성된 부분도 리프트 오프(lift-off)되어 제거된다. 상기 발수층(114)은 상기 비노광부(110a)와 노광부(110b)의 경계에서 불연속적으로 형성되므로, 상기 노광부(110b) 상에 형성된 부분은 영향을 받지 않고 상기 노광부 (110b) 상에 잔존하게 된다. 그 결과, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 챔버 플레이트(106) 및 상기 희생 몰드층(108) 상에 상기 노광부(110b) 및 상기 노광부(110b) 상의 발수층이 잔존하게 된다. 이후, 상기 노광부(110b) 상에 잔존하는 발수층(114)을 경화시키기 위한 열처리가 더 수행될 수 있다. 상기 노광부(110b)는 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트로써 제공된다. 또한, 상기 희생 몰드층(108) 상의 상기 비노광부가 제거된 영역에 상기 압력 생성요소(102)와 대응하고, 잉크가 토출되는 노즐(116)이 형성된다.
도 7을 참조하면, 상기 비노광부(110a) 및 상기 비노광부(110a) 상의 발수층을 제거한 후에, 상기 기판의 중심부를 관통하는 잉크 공급로(118)를 형성한다. 상기 잉크 공급로(118)는 통상의 이방성 건식식각 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이후, 적절한 용매를 사용하여 상기 희생 몰드층(108)을 용해하여 제거한다. 그 결과, 상기 희생 몰드층(108)이 제거된 공간에 잉크챔버(120) 및 리스트릭터(122)를 포함하는 유로가 형성된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 공정을 통하여 기판(300) 상에 압력 생성요소들(302) 및 도전성 패드들(304)을 형성하고, 챔버 플레이트(306) 및 희생 몰드층(308)을 형성한다. 이후, 상기 챔버 플레이트(306) 및 상기 희생 몰드층(308)을 덮는 노즐 형성층(310)을 형성한다. 이하의 실시예들에서 설명되는 공정들 중 별도의 설명이 부가되지 않는 것은 본 발명의 제1 실시예에서와 같은 재료 및 형성방법이 적용될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 상기 노즐 형성층(310)에 대한 노광을 수행하기 전에 상기 노즐 형성층(310) 상에 발수층 (312)이 형성된다.
도 9를 참조하면, 노즐 패턴이 마련된 포토마스크(314)를 사용하여 상기 노즐 형성층(310)에 대한 선택적인 노광을 수행한다. 상기 포토마스크(314)에는 노즐 패턴과 함께 상기 챔버 플레이트(306)의 양측부를 마스킹하는 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 노즐 형성층(310)에 대한 노광을 수행한 결과, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 노즐 형성층(310)에 비노광부(310a) 및 노광부(310b)가 한정된다. 상기 발수층(312)은 비감광성을 갖으므로 상기 노광 공정에 의한 영향을 받지 않는다.
도 10을 참조하면, 상기 노광된 노즐 형성층(310)에 대한 열처리를 수행한다. 상기 열처리는 포토리소그래피 공정에 있어서, 노광후 수행되는 PEB 공정일 수 있다. 그 결과, 상기 노광부(310b)와 비노광부(310a) 사이에 단차(S2)가 형성된다. 즉, 상기 노광부(310b)는 상기 열처리 공정을 통해 축소되며 그 상부면은 상기 비노광부(310a)의 상부면 보다 낮은 높이를 갖는다. 이때, 상기 노광부(310b)와 비노광부(310a) 사이에 형성된 단차(S2)의 높이는 상술한 바와 같이 상기 노즐 형성층(310)을 이루는 재료, 노광시의 노광량 또는 상기 노즐 형성층(310)의 두께에 의하여 결정되며 약 0.5㎛ 내지 약 1㎛ 일 수 있다. 상기 노광부(310b)와 상기 비노광부(310a) 사이에 단차(S2)가 형성됨에 따라, 상기 노즐 형성층(310) 상에 형성된 발수층(312)은 상기 노광부(310b)와 상기 비노광부(310a)의 경계에서 단층되며, 상기 노광부(310b)와 상기 비노광부 (310a) 상에서 서로 불연속적이 된다. 상기 발수층(310)의 두께는 상기 열처리 공정시 상기 노광부 (310b)와 상기 비노광부(310a) 사이에 형성되는 단차의 높이를 고려하여 결정하는 것이 바람직하며 약 1000Å 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
이후, 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 공정을 수행함으로써 잉크젯 헤드를 제조할 수 있다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 공정을 통하여 기판(500) 상에 압력 생성요소들(502) 및 도전성 패드들(504)을 형성하고, 챔버 플레이트(506) 및 희생 몰드층(508)을 형성한다. 또한, 상기 챔버 플레이트(506) 및 상기 희생 몰드층(508)을 덮는 노즐 형성층(510)을 형성한다. 다음으로, 상기 노즐 형성층(510) 상에 포지티브 감광성 수지층(512)을 형성한다. 상기 포지티브 감광성 수지층(512)은 스핀 코팅법에 의하여 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 노즐 패턴이 마련된 포토마스크(514)를 사용하여 상기 노즐 형성층(510) 및 상기 포지티브 감광성 수지층(512)에 대하여 동시에 선택적인 노광을 수행한다. 상기 포토마스크(514)에는 노즐 패턴과 함께 상기 챔버 플레이 트 (506)의 양측부를 마스킹하는 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 노즐 형성층(510) 및 상기 포지티브 감광성 수지층(512)에 대한 노광을 수행한 결과, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 노즐 형성층(310)에 비노광부(510a) 및 노광부(510b)가 한정된다. 또한, 상기 포지티브 감광성 수지층(512)에 비노광부(512a) 및 노광부(512b)가 한정된다. 상기 포토마스크(514)에 마련된 노즐 패턴과 대응하는 부분의 상기 노즐 형성층의 비노광부(510b)는 후속 공정에서 제거되어 잉크가 토출되는 노즐로써 제공된다.
도 13을 참조하면, 먼저 상기 포지티브 감광성 수지층(512)의 노광부(512b)를 현상(develope)하여 제거한다. 그 결과, 포지티브 감광성 수지층의 노광부(512b) 하부의 상기 노즐 형성층의 노광부(510b)가 노출된다. 동시에, 상기 노즐 형성층의 비노광부(510a) 상에 잔존하는 포지티브 감광성 수지층 패턴이 형성된다. 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴은 상기 포지티브 감광성 수지층의 비노광부(512a)와 동일한 부분이며, 이하에서는 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)으로 명칭한다. 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)은 상기 노즐 형성층(510)의 노광부(510b)와 단차(S3)를 형성하여 후속 공정에 의하여 형성되는 발수층이 불연속적으로 형성되도록 하는 역할을 한다. 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)과 상기 노즐 형성층의 노광부(510b) 간의 단차(S3)는 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)의 두께에 의하여 결정된다. 본 발명의 제3 실시예에 있어서, 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)은 적어도 1㎛ 의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)을 갖는 결과물 상에 발수층(516)을 형성한다. 상기 발수층(516)은 스핀 코팅법에 의하여 형성될 수 있다. 이 과정에서, 상기 발수층(516)은 상기 노즐 형성층의 노광부(510b)의 상부면과 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)의 상부면 간에 형성된 단차에 의하여 상기 노즐 형성층의 노광부(510b)와 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)의 경계에서 불연속적으로 형성된다. 상기 발수층(516)이 불연속적으로 형성되기 위하여는 상기 발수층(516)의 두께가 적절하게 조절되어야 한다. 상기 발수층(516)의 두께는 상기 단차(S3)의 높이를 고려하여 결정되어야 하며 본 발명의 제3 실시예에 있어서, 상기 발수층(516)은 약 2㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 발수층의 두께는 한정적인 것은 아니며, 상기 단차(S3)의 높이 또는 상기 발수층(516)의 재료에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 있어서, 상기 단차(S3)의 높이는 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)의 두께에 의하여 조절될 수 있으므로 상기 발수층(516)의 두께도 용이하게 조절 할수 있게 된다.
도 14를 참조하면, 상기 발수층(516)을 형성한 후에 상기 노즐형성층 중 비노광부(510a)를 용해하여 제거한다. 상기 노즐 형성층의 비노광부(510a) 상의 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a) 또한 동일한 용매에 제거될 수 있다. 이과정에서, 그 하부를 지지하던 상기 노즐 형성층의 비노광부(510a) 및 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴(512a)가 제거됨에 따라 상기 발수층(516) 중 상기 감광성 수지층 패턴(512a) 상에 형성된 부분도 리프트 오프(lift-off)되어 제거된다. 그 결 과, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 챔버 플레이트(506) 및 상기 희생 몰드층 (108) 상에 상기 노즐형성층의 노광부(510b) 및 상기 노즐 형성층의 노광부(510b) 상의 발수층이 잔존하게 된다. 이후, 상기 노광부(110b) 상에 잔존하는 발수층 (114)을 경화시키기 위한 열처리가 더 수행될 수 있다. 상기 노즐 형성층의 노광부(510b)는 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트로써 제공된다.
이후, 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 공정을 수행함으로써 잉크젯 헤드를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 친수성을 갖는 노즐 플레이트의 표면에 소수성을 갖는 발수층을 형성함으로써 잉크젯 헤드의 신뢰성 및 인쇄품질을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 노즐 형성층 및 발수층을 먼저 형성하고 상기 노즐 형성층 및 발수층을 동시에 패터닝하여 노즐을 형성한다. 따라서, 발수층 형성과정에서 노즐을 통하여 잉크젯 헤드의 유로 내부에 소수성 물질층이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (11)

  1. 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성하는 단계;
    상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성되는 단계;
    노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층에 대한 선택적인 노광을 수행하여 상기 노즐 형성층에 노광부와 비노광부를 한정하는 단계;
    상기 노즐 형성층에 대한 열처리를 수행하여 상기 비노광부의 상부면과 노광부의 상부면 간에 단차를 형성하는 단계;
    상기 열처리된 노즐 형성층 상에 발수층을 형성하되, 상기 발수층은 상기 비노광부와 노광부 간에 형성된 단차에 의하여 상기 비노광부와 노광부의 경계에서 불연속적으로 형성되는 단계;및
    상기 비노광부 및 상기 비노광부 상의 발수층을 제거하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발수층은 1000Å이하의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발수층은 비감광성을 갖는 불소계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  4. 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성하는 단계;
    상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성되는 단계;
    상기 노즐 형성층 상에 발수층을 형성하는 단계;
    노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층에 대한 선택적인 노광을 수행하여 상기 노즐 형성층에 노광부 및 비노광부를 한정하는 단계;
    상기 노즐 형성층에 대한 열처리를 수행하여, 상기 비노광부와 상기 노광부의 경계에서 상기 발수층이 단층되도록 상기 비노광부의 상부면과 노광부의 상부면 간에 단차를 형성하는 단계;및
    상기 비노광부 및 상기 비노광부 상의 발수층을 제거하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발수층은 스핀 코팅법에 의하여 1000Å이하의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 발수층은 비감광성을 갖는 불소계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 비노광부 및 상기 비노광부 상의 발수층을 제거하는 단계 후에,
    상기 기판을 식각하여 상기 기판의 중심부를 관통하는 잉크 공급로를 형성하는 단계;및
    상기 희생 몰드층을 용해하여 제거하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  8. 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소를 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 잉크가 이동하는 유로의 측벽을 구성하는 챔버 플레이트 및 상기 챔버 플레이트 사이를 채우는 희생 몰드층을 형성하는 단계;
    상기 기판 상의 전면에 상기 챔버 플레이트 및 상기 희생 몰드층을 덮는 노즐 형성층을 형성하되, 상기 노즐 형성층은 네가티브 감광성 수지층으로 형성되는 단계;
    상기 노즐 형성층 상에 포지티브 감광성 수지층을 형성하는 단계;
    노즐 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 형성층 및 포지티브 감광성 수지층에 대한 선택적인 노광을 수행하는 단계;
    상기 포지티브 감광성 수지층의 노광부를 제거하여 상기 노즐 형성층의 노광부를 노출시킴과 동시에 상기 노즐 형성층의 비노광부 상에 잔존하는 포지티브 감광성 수지층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 노즐 형성층의 노광부 및 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴 상에 발수층을 형성하되, 상기 발수층은 상기 노즐 형성층의 노광부의 상부면과 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴의 상부면 간에 형성된 단차에 의하여 상기 노즐 형성층의 노광부와 상기 포지티브 감광성 수지층 패턴의 경계에서 불연속적으로 형성되는 단계;및
    상기 노즐 형성층의 비노광부와 그 상부의 포지티브 감광성 수지층 패턴 및 그 상부의 발수층을 제거하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 발수층은 2㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 발수층은 비감광성을 갖는 불소계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 노즐 형성층의 비노광부와 그 상부의 포지티브 감광성 수지층 패턴 및 그 상부의 발수층을 제거하는 단계 후에,
    상기 기판을 식각하여 상기 기판의 중심부를 관통하는 잉크 공급로를 형성하는 단계;및
    상기 희생 몰드층을 용해하여 제거하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
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