KR20030079172A - 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법에 관해 기술된다. 잉크젯프린트헤드는: 그 상면에 잉크 챔버가 마련된 기판과; 상기 잉크 챔버를 덮으며 잉크 챔버로 부터의 잉크 액적이 토출되는 노즐을 갖는 것으로 다중 절연층의 적층에 의한 노즐판과; 상기 노즐판의 적층 중에 매설되며, 상기 노즐을 감싸도록 마련되는 히터와; 상기 노즐판의 적층 중에 매설되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되는 배선층과; 상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐판의 노즐에 연속되는 관통공형 액적가이드가 형성되어 있는 포토레지스트에 의한 소수성 코팅층을; 구비한다. 충분한 두께로서 소수성을 가지는 코팅층에 의해 액적 가이드가 제공되며, 매니스커스 신속한 복원 및 안정화, 고속, 고주파수의 토출이 가능해 지며, 내마모서, 내화학성이 증진된다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것으로서, 상세히는 잉크젯 프린트 헤드를 제조하는 과정 중 노즐판 표면에 대한 효과적인 소수화(anti-wetting) 처리방법에 관한 것이다.
잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 인해 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.
전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블젯 방식)에는 버블의 성장방향과 잉크 액적(液滴, droplet)의 토출 방향에 따라 탑-슈팅(top-shooting), 사이드-슈팅(side-shooting), 백-슈팅(back-shooting) 방식으로 분류된다. 여기서 탑-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 동일한 방식이고, 사이드 슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 직각을 이루는 방식이고 그리고 백-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 서로 반대인 잉크 토출 방식을 말한다. 이러한 형태들의 잉크 젯 프린트 헤드는 공통적으로 잉크 액적이 토출되는 노즐(오리피스)를 가지는 노즐판을 구비한다. 노즐판은 기록용지에 직접 대면하는 것으로서 노즐을 통해서 토출되는 잉크 액적의 토출에 영향을 미칠수 있는 여러가지의 인자를 가진다. 이들 인자 중에는 노즐판의 표면의 소수성(疏水性, hydrophobic)이다. 소수성이 작을 경우 즉, 친수성(親水性)을 가지는 경우 노즐을 통해 토출되는 잉크의 일부가 노즐판의 표면으로 스며 나와 노즐판의 표면을 오염시킬 뿐 아니라 토출되는 잉크 액적의 크기, 방향 및 속도 등이 일정치 않은 문제가 발생된다. 이러한 문제를 개선하기 위하여 노즐판의 표면에는 소수화 처리를 위한 코팅층이 형성된다.
도 1은 노즐판이 소수화 처리된 백슈팅 방식의 잉크 젯 프린트 헤드(10)의개략적 발췌 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(11)의 상면 중앙에 반구형의 챔버(14)가 형성되어 있고, 그 하부에는 사각 채널형 매니폴드(17)가 형성되어 있고, 챔버(14)와 매니폴드(17)는 유로(16)를 통해 연결되어 있다. 기판(10)의 상면에는 다층구조의 노즐판(12)이 형성되어 있다. 노즐판(12)은 기판(10)에 형성되는 적층에 의해 형성되는 멤브레인으로서 상기 챔버(14)의 정중앙에 위치하는 노즐(또는 오리피스, 18)이 형성되어 있고, 노즐(18)의 둘레에는 챔버(14) 안쪽으로 연장되는 버블 가이드(18a)가 형성되어 있다. 상기 노즐판(12)은 하부 절연층(12a), 중간절연층(12b) 및 상부절연층(12c)을 포함한다. 하부 절연층(12a)가 중간 절연층(12b)의 사이에는 상기 노즐(18)을 에워싸는 히터(13)가 형성되어 있고, 중간 절연층(12b)과 상부 절연층(12c)의 사이에는 상기 히터(13)에 연결되는 배선층(15)이 형성되어 있다. 상기와 같은 구조에서, 상기 상부 절연층(12c)는 대부분 단일층이 아닌 두개 또는 그 이상의 적층으로 이루어지고 이 위에는 상술한 소수성 코팅막(19)이 형성되어 있다. 소수성 코팅막(19)은 적어도 노즐(18) 주위 표면에 형성되어야 한다. 여기에서, 상기 코팅막(19)으로는 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd) 또는 탄탈륨(Ta) 등과 같은 금속과 FC(fluoronated carbon), F-Silane 또는 DLC(Diamond like carbon) 등과 같은 소수성이 뛰어난 과플루오르화(perfluoronated) 알켄 및 실란 화합물이 사용된다. 소수성 코팅막은 스프레이 코팅이나 스핀 코팅과 같은 습식법에 의해 형성될 수도 있으며, PECVD, 스퍼터링(Sputtering) 등과 같은 건식법을 사용하여 증착하게 된다. 상기 소수성코팅막(19)은 노즐(18)과 노즐가이드(18a), 챔버(14), 매니폴드(17), 유로(16) 등이 이미 형성된 상태에서 형성되게 된다. 따라서 코팅막(19)의 형성과정에서 소수성 물질이 노즐(18)을 통해 챔버(14)에 까지 침입하여 챔버(14)의 바닥면 전체 또는 일부분에 소수성 물질막(19')이 형성되며 심한 경우 이 소수성 물질막(19')이 매니폴드(17)로 이어지는 유로(16)의 내벽에도 형성될 수 있다. 이와 같이 소수성 물질막이 챔버와 유로의 내면에 형성되면 친수성 잉크를 배척하는 소수성 물질의 소수성에 의해 챔버(14) 내로의 잉크 공급이 원활하지 않으며 어떤 경우에는 잉크 자체가 채워지지 않을 수 있다. 한편, 이러한 소수성 물질막(19')이 버블 가이드(18a)의 내면에 형성되게 되면 여기에서 형성되는 잉크의 메니스커스(14a)의 거동에 악영향을 미쳐서 빠른 속도로 양질의 액적을 토출할 수 없게 된다. 따라서 소수성 물질을 노즐판(12)의 표면에 형성한 후 챔버(14)와 유로(16) 내에 형성된 소수성 물질막을 후속되는 식각 공정 예를 들어 O2플라즈마 식각공정 등에 의해 제거하도록 하고 있다. 그러나 챔버 내의 소수성 물질이 O2플라즈마에 의해 제거되는 과정에서 노즐판(12) 특히 노즐판(12)의 표면에 형성된 소수성 코팅막(19)이 O2플라즈마에 과다하게 노출되어 심하게 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
한편, 전술한 종래 잉크 젯 프린트 헤드는 히터(13)가 얇은 두께를 가지는 노즐판 자체에 마련되어 버블의 성장 방향이 액적토출방향과 반대인 백슈팅 방식이기 때문에 액적에 대한 효과적인 팽창압력 전달을 위하여 노즐에 TEOS(Tetraethoxysilane) 등에 의한 버블 가이드(18a)를 마련해야 한다. 버블가이드가 없는 경우 버블에 의해 발생된 압력이 노즐로 충분히 전달될 수 없고, 특히 액정을 안정되고 신속하게 토출할 수 없다. 따라서, 노즐판이 충분히 두껍지 않을 경우 노즐에 버블 가이드의 형성이 필수적이라 할 수 있다. 이러한 버블 가이드는 30미크론 정도를 가지는 것이 바람직하나, Si에 대한 RIE 공정 및 TEOS 공정 한계 상 실질적으로 10미크론을 넘기 어렵니다.
본 발명은 노즐을 효과적으로 그리고 보다 단축된 공정으로 제작 가공할 수 있는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 소수성, 내화학성 및 내마모성이 우수하며, 양질의 잉크 액적을 신속하게 고속으로 토출할 수 있는 노즐을 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.
도 1 은 종래 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 소수성 코팅막의 형성 방법을 설명하기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적 단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제1실시예의 개략적 단면도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제2실시예의 개략적 단면도이다.
도 3a 내지 도 3m 은 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법의 공정도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
그 상면에 잉크 챔버가 마련된 기판과;
상기 잉크 챔버를 덮으며 잉크 챔버로 부터의 잉크 액적이 토출되는 노즐을 갖는 것으로 다중 절연층의 적층에 의한 노즐판과;
상기 노즐판의 적층 중에 매설되며, 상기 노즐을 감싸도록 마련되는 히터와;
상기 노즐판의 적층 중에 매설되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되는 배선층과;
상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐판의 노즐에 연속되는 관통공형 액적가이드가 형성되어 있는 포토레지스트에 의한 소수성 코팅층을; 구비하는 잉크 젯 프린트 헤드가 제공된다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법은:
상부가 개방된 소정 체적의 잉크 챔버를 갖춘 기판; 기판 상에 마련되며, 상기 잉크 챔버의 개방된 부분에 대응하는 노즐과, 노즐을 에워싸는 히터, 히터에 전기적으로 연결되는 배선층, 상기 노즐, 히터 배선층을 보호하는 다중의 절연층에 의한 적층을 포함하는 노즐판을 구비하는 잉크 젯 프린트를 제조하는 방법에 있어서,
가) 상기 잉크 챔버가 형성될 부분을 가지는 기판 상에, 상기 잉크 챔버에 대응하는 노즐 영역을 가지는 상기 다중 절연층에 의한 적층과; 상기 적층에 매립되며 상기 노즐 영역을 감싸는 히터; 그리고 상기 히터에 연결되는 배선층을; 형성하여 상기 기판 상에 마련되는 노즐판을 얻는 단계;
나) 상기 노즐판의 노즐 영역에 대응하는 절연층들의 부분을 제거하여 상기 노즐판을 관통하는 노즐을 형성하는 단계;
다) 상기 노즐판 상에 포토레지스트층을 형성하여 상기 노즐판 상에 마련되는 소수성 코팅막을 얻는 단계;
라) 노광 및 에칭과정을 포함하는 포토리소그래피법에 의해 상기 노즐 내부 및 그 상방에 위치하는 포토레지스트를 제거하여 상기 노즐판의 노즐을 상기 소수성 코팅층에 형성되는 관통공에 의해 연장시키는 단계;
마) 상기 노즐판과 소수성 코팅층에 마련된 노즐을 통해 등방성 습식 에칭액을 주입하여 상기 히터의 하방에 위치하는 잉크 챔버 영역에 잉크 챔버를 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드에 있어서, 상기 소수성 코팅층은 네가티브 포토레지스트에 의해 형성되는 것이 바람직하며, 상기 소수성 코팅층은 상기 노즐판에 비해 두꺼운 두께를 가지는 것이 더욱 바람직하다.
여기에서 상기 소수성 코팅층에 마련되는 액적 가이드는 액정 진행 방향으로 점차 그 직경이 감소되는 테이퍼드 액적 가이드인 것이 바람직하다. 또한, 상기 잉크 챔버는 반구형이며, 상기 노즐판에 형성되는 노즐이 잉크 챔버의 상방에 직접 노출되어 있는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드와 이의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
이하에서 도 2a와 함께 설명되는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 한 실시예는 다음과 같은 특징을 가진다. 노즐판 상의 소수성 코팅막이 포토레지스트에 의해 형성되며 바람직하게는 그 하부의 노즐판에 비해 3배 이상 매우 두껍고, 그리고 포토레지스트가 네가티브형이다. 한편, 상기 소수성 코팅층에 형성되는 관통공은 상기 노즐판으로 부터 토출되는 잉크 액적을 안내하는 액적 가이드로서의 역할을 한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 잉크 젯 프린트 헤드에 적용되었던 노즐판의 안쪽에 마련되는 대롱형 버블가이드가 존재치 않는다는 점, 즉 잉크 챔버는 반구형이며, 상기 노즐판에 형성되는 노즐이 잉크 챔버의 상방에 직접 노출된다는 점이다. 이러한 버블 가이드는 본 발명에서 제거되는 대신 본 발명을 특징지우는 소수성 코팅층의 긴 원통형 액적 가이드에 의해 대체된다. 이 액적 가이드 잉크챔버와 격리되어 있는 상태이다. 노즐판은 기판 상에 형성되는 다중의 절연층 및 절연층 상에 형성되는 상기 소수성 코팅막에 의해 제공된다. 이하의 설명에서는 비록 소수성 코팅막이 노즐판의 일부로 속해지만 편의상 다중의 절연층에 의한 적층을 노즐판이라 칭하고 상기 소수성 코팅층은 별개의 요소로서 설명된다.
도 2a를 참조하면서 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드(100)의 제 1 실시예의 개략적 구조를 살펴본다.
도 2a을 참조하면, 기판(110)의 상면 중앙에 반구형의 챔버(140)가 형성되어 있다. 반구형 챔버(140)의 하부에는 사각 채널형 매니폴드(170)가 형성되어 있고, 잉크 챔버(140)의 바닥에 형성된 유로(170)를 통해 매니폴드(170)로 부터의 잉크가 상기 잉크 챔버(140)로 공급될 수 있다. 기판(10)의 상면에는, 배슈팅 방식의 구조적 특징에 따라 다중의 절연층의 적층에 의한 노즐판(120)이 마련되어 있다. 노즐판(120)은 기판(100)의 표면으로 부터 순차적으로 형성되는 절연층들에 의해 형성되는 멤브레인이다. 상기 노즐판(120)에는 상기 챔버(140)의 정중앙에 위치하는 노즐(121)이 형성되어 있다. 상기 노즐판(120)의 위에는 본 발명의 특징에 따라 포토레지스트에 의한 소수성 코팅층(190)이 형성된다. 이 소수성 코팅층(190)에는 상기 노즐(121)에 연속되는 관통공으로서 액적의 토출을 안내하는 액적 가이드(181)가 형성된다. 상기 노즐(121)과 액적 가이드(181)는 실질적으로 하나의 노즐을 구성하며, 본 실시예의 설명에서는 소수성 코팅층에 마련되는 노즐의 일부로서의 관통공(181)이 노즐판(120)의 노즐(121)과 함께 토출되는 액적을 안내하는 기능을 가지는 점을 강조하기 위하여 액적 가이드라 칭해진다.
상기 노즐판(120)은 제 1 절연층(120a), 제 2 절연층(120b) 및 제 3 절연층(120c)을 포함한다. 상기 제 1 절연층(120a)과 제 2 절연층(120b)의 사이에 상기 노즐(121)을 에워싸도록 형성되는 히터(130)를 포함한다. 상기 히터(130)는 제1절연층(120a)과 제2절연층(120b)사이에서 노즐(121)에 인접하게 형성되며 따라서 이에 의해 상기와 같은 확개된 액적 토출부(180b)가 형성되게 된다. 그리고 제 2 절연층(120b)과 제 3 절연층(120c)의 사이에는 상기 히터(130)에 연결되는 배선층(15)이 형성되어 있다. 상기와 같은 구조에서, 상기 상부 절연층(12c)는 단일층이 아닌 패시베이션층(passivation layer)을 포함하는 복수의 절연층으로 구성된다. 상부 절연층(12c)의 위에는 상기 소수성 코팅막(190)이 형성되어 있다. 소수성 코팅막(190)은 포토레지스트, 바람직하게는 네가티브 포토레지스트에 의해 형성된다. 여기에서 상기 소수성 코팅층(190)은 상기 절연층들에 의한 노즐판(120)에 비해 큰 두께를 가지는 것이 바람직하다. 소수성 코팅층(190)이 네가티브형 포토레지스트에 의해 형성되는 경우 네가티브 포토레지스트의 광경화성에 의해 사용 중에 자외선 등에 노출될수록 기계적 강도가 더욱 강화된다. 여기에서 소수성 코팅층(190)의 액적가이드를 형성하는 과정 중 적절한 처리에 의해 도 2b에 도시된 바와 같이 소수성 코팅층(190)의 액적 가이드(191)가 상협하광의 절두 원추형의 단면 형상을 가지게 할 수 있다. 이는 액적의 토출성능을 크게 향상시키는데 도움이된다.
이하 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명의 제조방법에 응용되는 성막방법, 패터닝 방법은 기존에 알려진 방법으로서 특정하게 명시되지 않는 한, 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다.
도 3a에 도시된 바와 같이 Si 웨이퍼 등의 기판(110)의 표면에 PE-CVD 법등에 의해 실리콘 옥사이드 제1절연막(120a)를 형성한 후 그 위에 환형 또는 오메가형의 히터(130)를 형성한다. 상기 히터(130)는 약 20미크론 정도의 직경을 가지는 노즐 형성위치(A)의 중심축(Y - Y)을 에워싸는 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 히터(130)는 폴리실리콘의 증착, 불순물 도핑 및 마스크 형성 및 RIE 등에 의한 패터닝 과정을 통해 형성된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)의 상면에 CVD 법 등에 의해 실리콘 나이트라이드 등의 제2절연층(120b)을 형성한다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제2절연층(120b)에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 상기 히터(130)에 대한 전기적 접속을 위한 콘택홀(121b)를 형성한다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제2절연층(120b) 상에 배선층(150) 및 이에 연결되는 패드(122)를 형성한다. 배선층(150)과 패드(122)의 형성과정은 스퍼터링 장치에 의한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 증착, 마스크 형성 및 식각 과정을 갖는 포토리소그래피 공정을 통한 패터닝 공정을 수반한다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 적층 위에 제3절연층(120c)를 형성한다. 이에 따라 경사진 테두리를 가지는 접시형의 오목부(C)의 초기 형상이 노즐 형성 영역에 상기와 같은 적층구조에 따른 결과물로서 나타나게 된다. 이때에는 제 3 절연층(120c)은 IMD(inter-metal dielectric)인 것이 바람직하다. 제 3 절연층(120c)은 히터(130)를 보호하는 것이므로 소정의 두께를 가지는 것이 필요하다. 필요에 따라 제 3 절연층(120c) 상에 PE-CVD 를 통해 실리콘 옥사이드 등에 의한 부가적 절연층을 더 형성할 수 있다. 여기에서 상기 절연층들(120a, 120b, 120c) 들에 의한 노즐판(120)의 두께는 약 10미크론 정도가 되도록 조절한다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 절연층(120c) 상에 노즐 형성 영역(A)에 대응하는 윈도우(202)를 가지는 포토레지스트 마스크층(201)을 형성한 후 RIE 법 등에 의해 기판(110) 위의 제1절연층(120a) 부분까지 제거하여 약 20미크론 정도의 직경을 가지는 노즐(121)을 형성한다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(120a, 120b, 120c) 들에 의한 노즐판(120) 위에 포토레지스트막을 스핀 코팅법 등에 의해 소수성 코팅층(190)을 충분한 두께, 예를 들어 30미크론 또는 이상의 두께로 형성한다. 여기에서 실제 소수성 코팅층(190)으로 사용되는 것 보다 더 두꺼운 두께로 소수성 코팅층(190)이 형성될 수 있는데, 이는 후술하는 액적 가이드의 형성을 위한 노광조건의 조절 등에 필요할 수 있으며, 잉여의 부분은 잘 알려진 바와 같이 노광량의 조절에 의해 목적하는 두께로 소수성 코팅층(190)의 두께가 조절될 수 있다. 이때에 바람직하기로는 소수성 코팅층(190)의 두께를 상기 노즐판(120)에 비해 3배 또는 그 이상이 되도록 한다. 이때에, 상기한 마스크층(201)과 소수성 코팅층(190)이 광학적으로 서로 다를경우 필히 소수성 코팅층(190)을 형성하기 전에 상기 마스크층(201)을 제거해야 한다. 이때에 상기 소수성 코팅층(190)은 광경화성인 네가티브 포토레지스트로 형성하는 것이 바람직하다. 사용가능한 포토레토레지스트로서는 Su-8, PIMEL, Polyimide 계열, Polyamide 등이 있다.
도 3h에 도시된 바와 같이, 마스크를 이용하여 자외선(UV)에 의해 상기 소수성 코팅막(190)을 노광한다. 이때에 네가티브 포토레지스트가 광경화성이므로 제거될 부분은 자외선이 침투하지 못하도록 마스크(300)에 의해 가리워진다. 그러나, 포지티브 포토레지스트가 적용되는 경우는 제거되지 않을 부분이 가리워 진다.
도 3i에 도시된 바와 같이, 노광이 완료된 후 습식 식각액에 의해 상기 노즐(121)과 패드(122)의 위에 있는 포토레지스트를 제거한다. 따라서, 노즐(121)의 위에는 노즐(121)에 연속되는 원통형 액적 가이드(191)이 형성된다. 이때에, 자외선이 입사하는 포토레지스트의 표면으로 부터 그 바닥으로 갈수록 자외선 흡수량이 적기 때문에, 액적 가이드(191)를 형성 하기 위한 현상액에 의한 에칭시, 액적 가이드(191)의 깊은 부분에서 노광된 부분도 일부 식각되게 되고 위로 갈수록 그 량이 감소하게 됩니다. 이러한 노광정도의 차이에 따라 식각의 차이가 발생되게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 원뿔형 액적가이드(191a)를 얻을 수 있게 된다. 이러한 원뿔형 액적 가이드(191a)는 액적을 토출함에 있어서 유체역학적인 측면에서의 유리한 점을 가진다. 그러나, 노광시 충분한 시간동안 노광이 이루어지면 포토레지스트의 가장 깊은 부분도 충분한 노광이 이루어지기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이 원통형 액적 가이드(191)를 얻게 된다. 따라서, 바람직한 구조의 액적가이드(191a)를 얻기 위하여 적절한 노광조건, 예를 들어 자외선의 세기 및 노출시간의 조정에 의해 상기한 바와 같이 포토레지스트의 가장깊은 부분에서의 오버에치가 일어날 수 있도록 한다. 이와 같은 에칭에 이어, 가소성 코팅층(190)를 물리화학적으로 안정시키기 위하여 하드 베이킹(hard baking)을 실시한다.
도 3j에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 저면에 선행된 성막 공정을 통해 형성된 박막을 연마한 후 약 500미크론 정도의 폭을 가지는 매니폴드 형성용 윈도우(205)를 가지는 마스크층(204)을 형성한다.
도 3k에 도시된 바와 같이, 상기 마스크층(204)의 윈도우(205)를 통해 노출된 기판 부분을 소정 깊이로 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)에 의해 이방성 에칭을 행하여 매니폴드(170)를 형성한다.
도 3l에 도시된 바와 같이 건식 에칭 장치 예를 들어 XeF2에칭장치에 의해 상기 액적 가이드(191, 191a)로 에칭가스를 공급하여 소정 깊이의 약 30 내지 40 미크론 정도의 직경을 가지는 반구형 잉크챔버(140)를 형성한다.
도 3m에 도시된 바와 같이, 상기 잉크챔버(140)의 바닥에 건식 에칭법에 의해 약 25미크론 정도의 직경을 가지는 유로(160)를 형성한다.
이상과 같은 본 발명은 완전한 소수성이 아닌 적절한 소수성을 가지는 포토레지스트에 의해 노즐판이 보호되고 그리고 이에 의해 액적 가이드가 마련된다. 이러한 구조에 따르면 적절한 소수성에 의해 잉크에 의한 노즐판 표면의 젖음을 방지하고, 그리고 액적 가이드가 제공됨으로써 챔버 내부에서 발생된 버블의 외부로의누설이 억제되고, 특히 액적 가이드 내에서 버블에 의해 형성되는 연속적인 액적 토출 시 메니스커스의 신속하게 안정화되게 한다. 이는 원활한 잉크의 공급, 토출이 신속하고 고속으로 이루어질 수 있도록 돕는다. 또한, 본 발명에 따르면, 별도의 공정을 요구했던 버블 가이드가 제거되었기 때문에 종래 방법에 의해 단출된 공정하에 소망하는 잉크 젯 프린트 헤드를 얻을 수 있게 된다. 본 발명의 경우는 소수성 코팅층에 의해 버블 가이드를 대신하는 액적 가이드가 제공되기 때문에 추가적인 공정을 요구하지 않는다. 한편, 본 발명에 따라 소수성 코팅막이 네가티브 포토레지스트에 의해 형성되며, 따라서 포토레지스트가 사용 중 발생되는 자외선 등에 의한 경화에 의해 내마모성, 내화학성이 등이 매우 우수하게 나타나게 된다. 한편, 적절한 소수성 코팅층을 위한 포토레지스트의 조절된 노광조건 등에 의해 원뿔형으로 점차 좁아지는 테이퍼드 액적 가이드가 얻어지게 되는데, 이러한 테이퍼드 액적 가이드는 액적의 직진성, 속도 및 주파수의 증가를 유도한다. 상기 소수성 코팅층은 또한 충분한 두께로 노즐판에 형성되므로 그 하부의 절연층들의 적층 구조에 의해 나타나는 불규칙적인 단면 프로파일이 소수성 코팅층에 의해 평탄화되게 된다.
본 기술분야에서 숙련된 자들에게, 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 전술한 바람직한 실시예를 고려한 많은 변화와 수정은 용이하고 자명하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 보다 명확하게 지적된다. 본원의 기술내용의 개시 및 발표는 단지 예시에 불과하며, 첨부된 청구범위에 의해 보다 상세히 지적된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.
Claims (10)
- 그 상면에 잉크 챔버가 마련된 기판과;상기 잉크 챔버를 덮으며 잉크 챔버로 부터의 잉크 액적이 토출되는 노즐을 갖는 것으로 다중 절연층의 적층에 의한 노즐판과;상기 노즐판의 적층 중에 매설되며, 상기 노즐을 감싸도록 마련되는 히터와;상기 노즐판의 적층 중에 매설되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되는 배선층과;상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐판의 노즐에 연속되는 관통공형 액적가이드가 형성되어 있는 포토레지스트에 의한 소수성 코팅층을; 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 소수성 코팅층은 네가티브 포토레지스트에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 소수성 코팅층은 상기 노즐판에 비해 두꺼운 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
- 제 3 항에 있어서,상기 소수성 코팅층에 마련되는 액적 가이드는 액정 진행 방향으로 점차 그 직경이 감소되는 테이퍼드 액적 가이드인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
- 제 1 항에 있어서,잉크 챔버는 반구형이며, 상기 노즐판에 형성되는 노즐이 잉크 챔버의 상방에 직접 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
- 상부가 개방된 소정 체적의 잉크 챔버를 갖춘 기판; 기판 상에 마련되며, 상기 잉크 챔버의 개방된 부분에 대응하는 노즐과, 노즐을 에워싸는 히터, 히터에 전기적으로 연결되는 배선층, 상기 노즐, 히터 배선층을 보호하는 다중의 절연층에 의한 적층을 포함하는 노즐판을 구비하는 잉크 젯 프린트를 제조하는 방법에 있어서,가) 상기 잉크 챔버가 형성될 부분을 가지는 기판 상에, 상기 잉크 챔버에 대응하는 노즐 영역을 가지는 상기 다중 절연층에 의한 적층과; 상기 적층에 매립되며 상기 노즐 영역을 감싸는 히터; 그리고 상기 히터에 연결되는 배선층을; 형성하여 상기 기판 상에 마련되는 노즐판을 얻는 단계;나) 상기 노즐판의 노즐 영역에 대응하는 절연층들의 부분을 제거하여 상기 노즐판을 관통하는 노즐을 형성하는 단계;다) 상기 노즐판 상에 포토레지스트층을 형성하여 상기 노즐판 상에 마련되는 소수성 코팅막을 얻는 단계;라) 노광 및 에칭과정을 포함하는 포토리소그래피법에 의해 상기 노즐 내부 및 그 상방에 위치하는 포토레지스트를 제거하여 상기 노즐판의 노즐을 상기 소수성 코팅층에 형성되는 관통공에 의해 연장시키는 단계;마) 상기 노즐판과 소수성 코팅층에 마련된 노즐을 통해 등방성 습식 에칭액을 주입하여 상기 히터의 하방에 위치하는 잉크 챔버 영역에 잉크 챔버를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 다) 단계에서 포토레지스트층의 두께를 상기 노즐판에 비해 두껍게 설정하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 소수성 코팅층을 네가티브 포토레지스트로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 액적 가이드를 형성함에 있어서, 액적 토출방향으로 점점 좁아지는 단면을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 잉크 챔버를 반구형으로 형성하고, 상기 노즐판에 형성되는 노즐을 잉크 챔버의 상방에 직접 대면하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
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