KR20040001009A - 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관해 기술된다. 제조방법은 패드 오픈 공정시, 잉크공급홀을 위한 스루우홀의 상부부분을 같이 형성한다. 따라서, 수루우홀을 형성하는 과정이 종래에 비해 단순화 및 단축된다. 이러한 단축은 제조단가의 절감을 불러온다.

Description

잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법{Manufacturing method of Ink jet print head }

본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것이다.

잉크 젯 프린터 헤드는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크 액적(液滴, droplet)을 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)이 주종을 이룬다.

도 1은 일반적인 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적 평면도이며, 그리고 도 2는 도 1의 A - A 선 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 기판(10)의 상면에 잉크챔버(16a) 및 유로(16b)를 제공하는 유로판(16)이 형성되고, 유로판(16) 위에는 잉크챔버(16a)에 대응하는 오리피스(17a)를 갖는 노즐판(17)이 위치한다. 한편 기판(10)의 가장자리에는 잉크챔버(16a) 하부에 위치하는 히터(14)에 연결되는 패드(13a)가 위치한다. 상기 패드(13a)는 히터(13)의 일측에 연결되는 컨덕터(13)의 일부분이다. 한편, 기판(10)에는 상기 유로(16b)를 통해 잉크챔버(16a)로 잉크를 공급하기 위한 스루우홀, 즉 잉크공급홀(11)이 기판(10)의 중간부분에 길이방향을 따라 형성되어 있다.

상기 잉크공급홀(11)은 기판(10)의 배면으로부터 공급되는 잉크를 통과시키기 위한 것이다. 이러한 잉크공급홀(11)은 기판(10)에 대한 히터(13), 컨덕터(14) 및 이들을 보호하는 패시베이션층(15)이 완성된 이후에 형성된다.

미국특허 6,143,190호는 상기와 같은 잉크공급홀로서 스루우홀을 정밀하게 형성하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(1)의 전면 부분에 잉크공급홀의 상부 패턴을 위한 일종의 희생층(2)을 형성하고 그 위에 패시베이션층(3)을 형성한다. 그리고 그 기판(1)의 배면에는 스루우홀을 형성하기 위한 마스크(4)를 형성한다. 이와 같은 상태에서, 도 3b에 도시된 바와 같이 후면으로부터 등방성 습식 식각을 상기 희생층(2) 까지 실시하여 스루우홀(1a)의 하부를 형성한다. 이에 이어 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 희생층(2)을 제거하여 스루우홀(1a)이 상기 희생층(2)이 존재했던 부분으로 확장되고 하고, 그리고 전면으로부터의 사진식각에 의해 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 패시베이션층(3)을 식각하여 상기 기판(1)을 관통하는 스루우홀(1a)을 완성한다.

이러한 방법은 상기 희생층을 형성하기 위한 일련의 추가공정을 요구되며,또한, 스루우홀을 형성하기 위하여 적어도 3번의 식각 공정이 요구된다.

본 발명은 잉크공급을 위한 스루우홀의 가공 공정의 복잡성이 개선되고 그리고 공정수가 단축된 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적 평면도이다.

도 2는 도 1의 A - A 선 단면도이다.

도 3a 내지 도 3d는 종래의 잉크공급홀의 제조방법을 설명하는 공정도이다.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조공정도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드는,

기판 위에 절연층을 형성하는 단계;

상기 절연층 상에 히터 및 히터에 연결되는 컨덕터를 형성하는 단계;

상기 기판 위에 히터 및 컨덕터를 보호하는 패시베이션층을 형성하는 단계;

상기 패시베이션층 위에 포토레지스트를 형성하는 단계;

상기 포토레지스트를 패터닝하여, 상기 컨덕터로부터 패시베이션층에 덮히지 않은 패드를 얻기 위한 제1개구부와 상기 기판에서 잉크공급을 위한 스루우홀을 형성하기 위한 제2개구부를 갖는 제1마스크를 형성하는 단계;

상기 마스크를 이용하여 1차 건식식각공정을 행하여 제1, 2개구부에 대응하는 상기 패시베이션층을 식각하여 제1개구부의 하부에 패드를 노출시키는 단계;

상기 마스크를 이용하여 2차 건식식각공정을 행하여, 상기 제2개구부에 대응하는 절연층 부분을 식각하여 상기 스루우홀의 상부를 소정 깊이로 형성한 후 상기 제1마스크를 제거하는 단계;

상기 기판의 저면에 상기 스루우홀의 하부에 대응하는 개구부를 갖는 제2마스크를 형성하는 단계;

상기 제2마스크를 통해 습식식각을 행하여 상기 스루우홀의 하부를 소정 깊이로 형성하는 단계;

상기 스루우홀의 상부와 하부 사이에 잔류하는 기판의 부분을 건식식각에 의해 제거하여 상기 스루우홀을 관통 형성하는단계;를 포함한다.

이하, 본 발명에 다른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법에 대해 설명한다.

실시예의 설명에 있어서, 일반적으로 알려진 공법, 특히 잉크 젯프린트 헤드 제조를 위해 사용되는 알려진 기술에 대해서는 깊이 설명되지 않으며, 실제적으로는 이하의 공정이 다수의 기판이 배열된 웨이퍼 레벨로 이루어지나 편의상 하나의 기판에 대한 공정으로 설명한다.

도 4a 에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100) 위에 실리콘 옥사이드에 의한 절연층(20), 이 상부의 TaN, TiN, TiAlN 또는 WSiN 의 증착 및 패터닝에 의한 히터(102) 및 히터(102)의 양측에 연결되는 W 또는 Al에 의한 컨덕터(103, 103)를 형성한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100) 상면에 폴리실리콘 또는 SiN 등을 전면 증착하여 패시베이션층(104)을 형성한다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 패시베이션층(104) 위에는 포토레지스트를 코팅한 후 이를 패터닝하여 패드와 잉크공급홀인 스루우홀 패터닝을 위한 제1마스크(103)를 형성한다. 제1마스크(105)는 패드를 위한 양측의 제1개구부(C)와 그 중간의 스루우홀을 위한 제2개구부(B)를 가진다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 건식식각에 의해 상기 개구부(B, C)에 노출된 패시베이션층(104)을 제거하여 제1개구부(C) 아래로 컨덕터(103)를 노출시킨다. 여기에서 노출된 부분이 패드(103a)에 해당한다. 그리고 제2개구부(B)의 노출된 패시베이션층(104)도 같이 에칭되어 그 하부의 절연층(101)까지 또는 절연층(101) 아래로 소정깊이 에칭되게 된다. 이러한 오버에치시 상기 패드(103a) 로 에쳔트로부터 공격을 받게 되는데, 패시베이션층과의 에치래이트의 차이에 의한 더 이상 식각되지 않는다. 통상 Al : SiN 또는 SiO₂는 200 ~ 2000 :1 까지 조절할 수 있다.

도 4e에 도시된 바와 같이 계속하여 오버에칭을 실시하여 제2개구부(B) 에 노출된 부분을 더 에칭한다. 이러한 2차 식각에 의해 절연층(102) 아래의 기판(100) 부분도 에칭될 수 있고, 아니면 기판(101) 표면의 절연층(102)에만 식각될 수 도 있다. 도 4e에서는 기판이 식각된 것으로 표현되어 있다.

도 4f에 도시된 바와 같이 상기 제1마스크(104)를 제거한 후, 기판(100)의 저면에 제2마스크(106)를 형성한다. 상기 제2마스크(106)는 기판 저면 중앙에 대응하는 개구부(D)를 가진다.

도 4g에 도시된 바와 같이, HF, LAL, BOE, 서브 실리콘 제거의 습식 에쳔트인 TMAH 습식 등을 이용한 등방성 습식식각을 행하여, 상기 개구부(D)를 통해 노출된 부분을 10 내지 50 미크론 정도 남기는 정도로 소정 깊이 식각하며, 이때에 그 바닥이 존재토록한다.

도 4h 에 도시된 바와 같이 10 내지 50 미크론의 두께로 잔류하는 실리콘을 건식식각을 행하여 기판(100) 중간에 잔류하는 스루우홀(11)의 바닥부분을 제거하여 관통시킨다.

이상과 같이 식각을 2 스텝으로 으로 나눠서 진행하는 이유는 실리콘 습식 에쳔트인 TMAH의 습식 애칭 레이트가 분당 3 미크론 정도여서 애칭 도중 정지하지않고 관통할 시에는 넓은 잉크 공급홀을 제거를 위한 기판의 스트레스가 가 칩(chip)의 휨으로 나타나게 되며, 잉크 공급홀의 약한 부위가 깨질 우려가 있어서 실리콘 기판을 관통 시킬 때에는 1차 소정의 량을 애치레이트가 빠른 것으로 진행하고 2차는 애치레이트가 늦은 것으로 진행함으로써 기판에 대한 스트레스가 덜 가해지도록 한다.

이러한 상기 스루우홀의 완성 후에는 알려진 방법에 따라 유로판 및 노즐판의 형성과정이 수행된다.

본원 발명은 패드 오픈 공정시 스루우홀의 상부부분을 같이 가공하도록 함으로써 종래에 비해 적어도 한 단계의 공정이 단축된다. 이러한 본 발명에 의하면 종래에 비해 단순화되고 단축된 공정에 의해 제품 생산가의 절감을 가능하게 한다.

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 (2)

1. 기판 위에 절연층을 형성하는 단계;

   상기 절연층 상에 히터 및 히터에 연결되는 컨덕터를 형성하는 단계;

   상기 기판 위에 히터 및 컨덕터를 보호하는 패시베이션층을 형성하는 단계;

   상기 패시베이션층 위에 포토레지스트를 형성하는 단계;

   상기 포토레지스트를 패터닝하여, 상기 컨덕터로부터 패시베이션층에 덮히지 않은 패드를 얻기 위한 제1개구부와 상기 기판에서 잉크공급을 위한 스루우홀을 형성하기 위한 제2개구부를 갖는 제1마스크를 형성하는 단계;

   상기 마스크를 이용하여 1차 식각공정을 행하여 제1, 2개구부에 대응하는 상기 패시베이션층을 식각하여 제1개구부의 하부에 패드를 노출시키는 단계;

   상기 마스크를 이용하여 2차 식각공정을 행하여, 상기 제2개구부에 대응하는 절연층 부분을 식각하여 상기 스루우홀의 상부를 소정 깊이로 형성한 후 상기 제1마스크를 제거하는 단계;

   상기 기판의 저면에 상기 스루우홀의 하부에 대응하는 개구부를 갖는 제2마스크를 형성하는 단계;

   상기 제2마스크를 통해 습식식각을 행하여 상기 스루우홀의 하부를 소정 깊이로 형성하는 단계;

   상기 스루우홀의 상부와 하부 사이에 잔류하는 기판의 부분을 건식식각에 의해 제거하여 상기 스루우홀을 관통 형성하는단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스루우홀의 식각은 건식 식각법에 의해 진행하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.