KR20040041886A - Inkjet printhead and method of manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An ink jet print head and a method for manufacturing the same are provided to perform precise patterning work with respect to a conductive wire and a heater through a dry etching process. CONSTITUTION: An ink jet print head includes a base plate(110), a fluid path plate(120) and a nozzle plate(130), which are sequentially stacked. The fluid path plate(120) defines an ink chamber(122) receiving ink therein, and an ink path for feeding ink from an ink reservoir to the ink chamber(122). The fluid path plate(120) forms a sidewall surrounding the ink chamber(122) and the ink path. The nozzle plate(130) has a nozzle(132) positioned corresponding to a position of the ink chamber(122). The base plate(110) is formed by depositing a plurality of material layers on a substrate(111). An insulation layer(112) is formed on an upper surface of the substrate(111).

Description

잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법{Inkjet printhead and method of manufacturing thereof}Inkjet printhead and method of manufacturing the same

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inkjet printhead, and more particularly, to an inkjet printhead of a thermal drive type and a method of manufacturing the same.

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 프린터헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.In general, an inkjet printhead is an apparatus for ejecting a small droplet of printing ink to a desired position on a recording sheet to print an image of a predetermined color. Such inkjet printheads can be largely classified in two ways depending on the ejection mechanism of the ink droplets. One is a heat-driven inkjet printhead which generates bubbles in the ink by using a heat source and ejects ink droplets by the expansion force of the bubbles, and the other is ink due to deformation of the piezoelectric body using a piezoelectric body. A piezoelectric drive inkjet printhead which discharges ink droplets by a pressure applied thereto.

상기 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크 챔버 밖으로 토출된다.The ink droplet ejection mechanism of the thermally driven inkjet printhead will be described in detail as follows. When a pulse current flows through a heater made of a resistive heating element, heat is generated in the heater and the ink adjacent to the heater is instantaneously heated to approximately 300 ° C. Accordingly, as the ink boils, bubbles are generated, and the generated bubbles expand and apply pressure to the ink filled in the ink chamber. As a result, the ink near the nozzle is discharged out of the ink chamber in the form of droplets through the nozzle.

도 1은 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드의 구성을 나타내 보인 개략적인 부분 절개 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 종래의 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 나타내 보인 단면도이다.FIG. 1 is a schematic partial cutaway perspective view showing a configuration of a conventional thermal inkjet printhead, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a vertical structure of the conventional inkjet printhead shown in FIG.

도 1을 참조하면, 잉크젯 프린트헤드는 기판 상에 다수의 물질층이 적층되어 이루어진 베이스 플레이트(10)와, 베이스 플레이트(10) 위에 적층되어 잉크 챔버(22)와 잉크 유로(24)를 형성하는 유로 플레이트(20)과, 유로 플레이트(20) 위에 적층되는 노즐 플레이트(30)로 이루어져 있다. 잉크 챔버(22) 내에는 잉크가 채워지며, 잉크 챔버(22)의 아래쪽에는 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 히터(도 2의 13)가 마련되어 있다. 잉크 유로(24)는 잉크 챔버(22) 내부로 잉크를 공급하기 위한 통로로서 도시되지 않은 잉크 저장고와 연결되어 있다. 노즐 플레이트(30)에는 각각의 잉크 챔버(22)에 대응하는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(32)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, an inkjet printhead includes a base plate 10 formed by stacking a plurality of layers of materials on a substrate, and an ink chamber 22 and an ink flow path 24 stacked on the base plate 10. It consists of a flow path plate 20 and a nozzle plate 30 stacked on the flow path plate 20. Ink is filled in the ink chamber 22, and a heater (13 in FIG. 2) is provided below the ink chamber 22 for heating the ink to generate bubbles. The ink passage 24 is connected to an ink reservoir (not shown) as a passage for supplying ink into the ink chamber 22. The nozzle plate 30 is provided with a plurality of nozzles 32 through which ink is discharged at positions corresponding to the respective ink chambers 22.

상기와 같은 구성의 종래의 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 도 2를 참조하여 설명하면, 실리콘으로 이루어진 기판(11) 상에는 히터(13)와 기판(11) 사이의 단열과 절연을 위한 절연층(12)이 형성되어 있다. 절연층(12)은 기판(11) 상에 주로 실리콘 산화막을 증착함으로써 이루어진다. 절연층(12) 위에는 잉크 챔버(22) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(13)가 형성되어 있다. 이 히터(13)는 예컨대 탄탈륨 질화물(TaN) 또는 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl)을 절연층(12) 상에 박막의 형태로 증착함으로써 형성된다. 히터(13) 위에는 여기에 전류를 인가하기 위한 도선(conductor, 14)이 마련되어 있다. 이 도선(14)은 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 구체적으로, 도선(14)은 알루미늄 등을 히터(13) 위에 소정 두께로 적층한 뒤 이를 소정 형상으로 패터닝함으로써형성된다.Referring to FIG. 2, a vertical structure of a conventional inkjet printhead having the above configuration is described. On the substrate 11 made of silicon, an insulating layer 12 for insulating and insulating between the heater 13 and the substrate 11 is provided. ) Is formed. The insulating layer 12 is mainly formed by depositing a silicon oxide film on the substrate 11. On the insulating layer 12, a heater 13 for generating bubbles by heating the ink in the ink chamber 22 is formed. The heater 13 is formed by, for example, depositing tantalum nitride (TaN) or tantalum-aluminum alloy (TaAl) on the insulating layer 12 in the form of a thin film. On the heater 13 there is provided a conductor 14 for applying a current thereto. This lead wire 14 is made of aluminum or an aluminum alloy, for example. Specifically, the conductive wire 14 is formed by stacking aluminum and the like on the heater 13 to a predetermined thickness and then patterning the same into a predetermined shape.

히터(13)와 도선(14) 위에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer, 15)이 형성되어 있다. 보호층(15)은 히터(13)와 도체(14)가 산화되거나 잉크와 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로 주로 실리콘 질화막을 증착함으로써 이루어진다. 그리고, 보호층(15) 위에는 잉크 챔버(22)가 형성되는 부위에 캐비테이션 방지층(anticavitation layer, 16)이 형성되어 있다. 캐비테이션 방지층(16)은 그 상면이 잉크 챔버(22)의 바닥면을 형성하여 잉크 챔버(22) 내의 버블이 소멸될 때 발생하는 높은 기압에 의해 히터(13)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 주로 탄탈륨 박막이 이용된다.A passivation layer 15 is formed on the heater 13 and the conductive wire 14 to protect them. The protective layer 15 is for preventing the heater 13 and the conductor 14 from being oxidized or coming into direct contact with ink, and is mainly formed by depositing a silicon nitride film. In addition, an anticavitation layer 16 is formed on a portion where the ink chamber 22 is formed on the protective layer 15. The cavitation prevention layer 16 is for preventing the heater 13 from being damaged by the high air pressure generated when the upper surface forms the bottom surface of the ink chamber 22 and the bubbles in the ink chamber 22 disappear. Mainly tantalum thin films are used.

이와 같이 기판(11) 상에 수 개의 물질층이 적층되어 형성된 베이스 플레이트(10) 위에는 잉크 챔버(22)와 잉크 유로(24)를 형성하기 위한 유로 플레이트(20)사 적층되어 있다. 유로 플레이트(20)는 감광성 폴리머(photosensitive polymer)를 베이스 플레이트(10) 상에 가열, 가압하여 압착하는 라미네이션(lamination)방법에 의해 도포한 뒤, 이를 패터닝함으로써 형성된다. 이때, 감광성 폴리머의 도포 두께는 토출되는 잉크 액적의 부피에 따라 요구되는 잉크 챔버(22)의 높이에 의해 정해진다.In this way, on the base plate 10 formed by stacking several material layers on the substrate 11, the flow path plate 20 for forming the ink chamber 22 and the ink flow path 24 is stacked. The flow path plate 20 is formed by applying a photosensitive polymer by a lamination method of heating, pressing and compressing the photosensitive polymer onto the base plate 10 and then patterning the photosensitive polymer. At this time, the coating thickness of the photosensitive polymer is determined by the height of the ink chamber 22 required according to the volume of the ink droplets to be ejected.

유로 플레이트(20) 위에는 노즐(32)이 형성되어 있는 노즐 플레이트(30)가 적층되어 있다. 노즐 플레이트(30)는 폴리이미드(polyimide) 또는 니켈로 이루어져 있으며, 유로 플레이트(20)를 이루는 감광성 폴리머의 접착성을 이용하여 유로 플레이트(20) 위에 가열, 가압하여 접착하게 된다.The nozzle plate 30 in which the nozzle 32 is formed is laminated on the flow path plate 20. The nozzle plate 30 is made of polyimide or nickel, and is heated and pressed onto the flow path plate 20 by using the adhesiveness of the photosensitive polymer forming the flow path plate 20.

이와 같은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구조에 있어서, 히터(13) 위에 도체(14)가 형성되어 있으므로, 도체(14)의 패터닝을 위해 예컨대 알루미늄 등을 식각할 때 건식식각에 의하면 도체(14) 아래의 히터(13)도 같이 식각될 수 있다. 따라서, 종래에는 도체(14)의 패터닝은 습식식각에 의존하게 된다. 그런데, 이와 같이 습식식각에 의하면 식각된 부분의 표면이 거칠며, 미세하고 정밀한 패터닝이 곤란한 단점이 있으며, 이에 따라 다수의 노즐(32) 각각에 대응되는 도선(14)의 가공 균일도가 낮아져 전계의 불균일성 및 각 히터(13)에서의 저항 발열 특성에 편차가 심해지는 문제점이 있다.In the structure of the conventional inkjet printhead, since the conductors 14 are formed on the heater 13, when etching, for example, aluminum or the like for the patterning of the conductors 14, according to the dry etching, under the conductors 14, The heater 13 may also be etched together. Thus, conventionally, the patterning of the conductors 14 will depend on wet etching. However, according to the wet etching, the surface of the etched portion is rough, and fine and precise patterning is difficult, and thus, uniformity of the electric wire 14 corresponding to each of the plurality of nozzles 32 is lowered, resulting in unevenness of the electric field. And there is a problem that the variation in the resistance heating characteristics in each heater 13 is increased.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 도선 위에 히터가 형성되고 도선과 히터 사이의 계면 저항이 감소된 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an inkjet printhead of a thermal drive type, in which a heater is formed on a conductive wire and the interface resistance between the conductive wire and the heater is reduced.

또한, 본 발명은 건식시각에 의해 도선과 히터를 정밀하게 패터닝할 수 있으며, 도선과 히터 사이에 계면 저항을 감소시킬 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an inkjet printhead capable of precisely patterning a conductive wire and a heater by dry vision, and reducing an interface resistance between the conductive wire and the heater.

도 1은 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드의 구성을 나타내 보인 개략적인 부분 절개 사시도이다.1 is a schematic partial cutaway perspective view showing the configuration of a conventional thermal drive inkjet printhead.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 나타내 보인 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a vertical structure of the conventional inkjet printhead shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 나타내 보인 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a vertical structure of the inkjet printhead according to the present invention.

도 4a 내지 도 4j는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 단계적을 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4J are cross-sectional views for explaining step by step of a method of manufacturing an inkjet printhead according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110...베이스 플레이트 111...기판110 ... base plate 111 ... substrate

112...절연층 113...히터112 Insulation layer 113 Heater

114...도선 115...보호층114 ... conductor 115 ... protective layer

116...캐비테이션 방지층 118...이온 주입층116 cavitation prevention layer 118 ion implantation layer

120...유로 플레이트 122...잉크 챔버120 ... Euro Plate 122 ... Ink Chamber

130...노즐 플레이트 132...노즐130 Nozzle plate 132 Nozzle

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,The present invention to achieve the above technical problem,

기판과, 상기 기판상에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 위에 형성되어 열에너지를 발생시키는 히터와, 상기 히터의 양측 단부 아래쪽에 연결되도록 상기 절연층 위에 형성되는 도선과, 적어도 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면에 형성되어계면 저항을 감소시키는 이온 주입층과, 상기 히터와 도선을 커버하도록 상기 기판 전면에 형성되는 보호층과, 상기 보호층 위에 형성되는 캐비테이션 방지층을 포함하는 베이스 플레이트;A substrate, an insulating layer formed on the substrate, a heater formed on the insulating layer to generate thermal energy, a conductive wire formed on the insulating layer so as to be connected below both end portions of the heater, and at least the heater and the conductive wire. A base plate including an ion implantation layer formed at an interface therebetween to reduce interfacial resistance, a protective layer formed on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wire, and a cavitation prevention layer formed on the protective layer;

상기 베이스 플레이트 위에 적층되며, 잉크가 채워지는 잉크 챔버와 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하는 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트; 및A flow path plate stacked on the base plate and defining an ink chamber in which ink is filled and an ink flow path for supplying ink to the ink chamber; And

상기 유로 플레이트 위에 적층되며, 상기 잉크 챔버에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐 플레이트;를 구비하는 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.And a nozzle plate stacked on the flow path plate and having nozzles through which ink is discharged at a position corresponding to the ink chamber.

여기에서, 상기 이온 주입층은 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면, 상기 히터와 상기 절연층 사이의 계면 및 상기 도선 내에 형성될 수 있다.Here, the ion implantation layer may be formed in the interface between the heater and the conductive wire, the interface between the heater and the insulating layer and in the conductive wire.

또한, 상기 히터와 상기 도선은 건식식각에 의해 형성될 수 있다.In addition, the heater and the conductive wire may be formed by dry etching.

그리고, 본 발명은 상기한 구조를 가진 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of manufacturing an inkjet printhead having the above structure.

본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,The manufacturing method of the inkjet printhead according to the present invention,

(가) 기판의 표면에 절연층을 형성하는 단계;(A) forming an insulating layer on the surface of the substrate;

(나) 상기 절연층 위에 소정의 금속 물질을 증착한 뒤, 이를 건식식각에 의해 패터닝하여 도선을 형성하는 단계;(B) depositing a predetermined metal material on the insulating layer and patterning the metal material by dry etching to form a conductive wire;

(다) 상기 절연층과 상기 도선 위에 소정의 저항 발열물질을 증착한 뒤, 이를 건식식각에 의해 패터닝하여 상기 도선에 연결되는 히터를 형성하는 단계;(C) depositing a predetermined resistance heating material on the insulating layer and the conductive wire, and patterning the resistive heating material by dry etching to form a heater connected to the conductive wire;

(라) 적어도 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면에 이온 주입층을 형성하는단계;(D) forming an ion implantation layer at least at an interface between the heater and the lead;

(마) 상기 히터와 상기 도선을 커버하도록 상기 기판 전면에 보호층을 형성하는 단계;(E) forming a protective layer on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wire;

(바) 상기 보호층 위에 상기 히터와 대응되는 위치에 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계;(F) forming a cavitation prevention layer on the protective layer at a position corresponding to the heater;

(사) 상기 기판 상에 잉크 챔버와 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트를 형성하는 단계; 및(G) forming a flow path plate defining an ink chamber and an ink flow path on the substrate; And

(아) 상기 유로 플레이트 위에 상기 잉크 챔버에 대응되는 노즐을 가지는 노즐 플레이트를 형성하는 단계;를 구비한다.(H) forming a nozzle plate having a nozzle corresponding to the ink chamber on the flow path plate.

상기 (나) 단계에서, 상기 금속 물질은 알루미늄, 알루미늄 합금 및 텅스텐으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.In the step (b), the metal material is preferably any one selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloy and tungsten.

상기 (다) 단계에서, 상기 저항 발열물질은 탄탈륨 질화물, 탄탈륨-알루미늄, 티타늄 질화물 및 텅스텐 실리사이드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.In the step (c), the resistance heating material is preferably any one selected from the group consisting of tantalum nitride, tantalum-aluminum, titanium nitride, and tungsten silicide.

상기 (라) 단계에서, 상기 기판의 전면에 이온을 주입하여 상기 이온 주입층을 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면, 상기 히터와 상기 절연층 사이의 계면 및 상기 도선 내에 형성하는 것이 바람직하다.In the step (d), it is preferable to form the ion implantation layer in the interface between the heater and the conductive wire, the interface between the heater and the insulating layer, and in the conductive wire by implanting ions into the entire surface of the substrate.

그리고, 상기 (라) 단계에서, 상기 이온 주입층은 B, BF2, P 및 Ar 으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.In the step (d), the ion implantation layer may be made of any one material selected from the group consisting of B, BF 2 , P, and Ar.

또한, 상기 (라) 단계는 이온 주입 후에 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 어닐링은 200℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the step (d) preferably comprises performing annealing after ion implantation. In this case, the annealing may be performed at a temperature of 200 ° C. or higher.

또한, 상기 (라) 단계에서, 상기 히터와 도선의 표면에 대해 수직 방향으로 이온을 주입한 뒤, 상기 기판을 소정 각도 기울여 다시 이온 주입을 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 기판의 경사 각도는 7°~ 40°인 것이 바람직하다.Further, in the step (d), it is preferable to inject ions in a direction perpendicular to the surfaces of the heater and the conducting wire, and then perform ion implantation again by tilting the substrate at an angle. In this case, the inclination angle of the substrate is preferably 7 ° to 40 °.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the examples exemplified below are not intended to limit the scope of the present invention, but are provided to fully explain the present invention to those skilled in the art. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, when one layer is described as being on top of a substrate or another layer, the layer may be present over and in direct contact with the substrate or another layer, with a third layer in between.

도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 나타내 보인 단면도이다. 도면에는 잉크젯 프린트헤드의 단위 구조만 도시되어 있지만, 칩 상태로 제조되는 잉크젯 프린트헤드에서는 다수의 잉크 챔버와 다수의 노즐이 일렬 또는 2열로 배열되며, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배열될 수도 있다.3 is a cross-sectional view showing a vertical structure of the inkjet printhead according to the present invention. Although only the unit structure of the inkjet printhead is shown in the drawing, in the inkjet printhead manufactured in a chip state, a plurality of ink chambers and a plurality of nozzles are arranged in one row or two rows, and may be arranged in three or more rows for further resolution. have.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는, 베이스 플레이트(110)와 유로 플레이트(120)와 노즐 플레이트(130)가 순차 적층된 구조를 가진다. 상기 유로 플레이트(120)는 잉크가 그 내부에 채워지는 잉크 챔버(122)와 잉크를 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 잉크 챔버(122) 내부로 공급하는 잉크 유로(미도시)를 한정한다. 즉, 유로 플레이트(120)는 잉크 챔버(122)와 잉크 유로를 둘러싸는 측벽을 이루게 된다. 상기 노즐 플레이트(130)에는 잉크 챔버(122)에 대응하는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(132)이 형성된다.Referring to FIG. 3, the inkjet printhead of the thermal driving method according to the present invention has a structure in which the base plate 110, the flow path plate 120, and the nozzle plate 130 are sequentially stacked. The flow path plate 120 defines an ink chamber 122 in which ink is filled therein and an ink flow path (not shown) for supplying ink into the ink chamber 122 from an ink reservoir (not shown). That is, the flow path plate 120 forms sidewalls surrounding the ink chamber 122 and the ink flow path. The nozzle plate 130 is provided with a nozzle 132 through which ink is discharged at a position corresponding to the ink chamber 122.

상기 베이스 플레이트(110)는 기판(111) 상에 다수의 물질층이 적층되어 형성된다. 상기 기판(111)으로는 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 상기 기판(111)의 상면에는 절연층(112)이 형성된다. 절연층(112)은 기판(111)과 히터(113) 사이의 절연 뿐만 아니라 히터(113)에서 발생된 열에너지가 기판(111)쪽으로 빠져나가는 것을 억제하기 위한 단열층으로서의 기능도 하게 된다. 상기 절연층(112)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다.The base plate 110 is formed by stacking a plurality of material layers on the substrate 111. As the substrate 111, a silicon wafer widely used in the manufacture of integrated circuits may be used. An insulating layer 112 is formed on the upper surface of the substrate 111. The insulating layer 112 functions not only as insulation between the substrate 111 and the heater 113, but also as a heat insulating layer for suppressing the escape of thermal energy generated by the heater 113 toward the substrate 111. The insulating layer 112 may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film.

절연층(112) 위에는 잉크 챔버(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(113)와, 이 히터(113)에 전류를 인가하기 위한 도선(114)이 마련된다. 히터(113)는 저항 발열체로서 예컨대 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl), 티타늄 질화물(TiN) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide) 등으로 이루어질 수 있다. 히터(113)의 양측 아래에는, 즉 히터(113)의 양측 단부와 상기 절연층(112) 사이에 상기 도선(114)이 마련된다. 도선(114)은 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 텅스텐 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 히터(113)의 양측 단부 아래에 도선(114)이 마련되므로, 후술하는 제조공정에 있어서 도선(114)이 먼저 형성되고, 그 다음에 히터(113)가 형성된다.이와 같은 적층 구조는 도선(114)과 히터(113)를 건식식각에 의해 형성할 수 있게 하며, 이에 따라 도선(114)과 히터(113)를 균일하고 미세하게 패터닝할 수 있게 된다. 이에 대해서는 후술하는 제조공정에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.On the insulating layer 112, a heater 113 for heating the ink in the ink chamber 122 to generate bubbles, and a conducting wire 114 for applying a current to the heater 113 are provided. The heater 113 may be formed of, for example, tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), titanium nitride (TiN), tungsten silicide, or the like as a resistance heating element. Under the both sides of the heater 113, that is, the conductive wire 114 is provided between both ends of the heater 113 and the insulating layer 112. The conductive wire 114 may be made of a metal having good conductivity such as aluminum, aluminum alloy, or tungsten. As described above, in the present invention, since the conductive wires 114 are provided under both ends of the heater 113, the conductive wires 114 are first formed in the manufacturing process described later, and then the heaters 113 are formed. The same stacked structure enables the conductive wire 114 and the heater 113 to be formed by dry etching, thereby enabling uniform and fine patterning of the conductive wire 114 and the heater 113. This will be described in more detail in the manufacturing process described later.

그리고, 상기 히터(113)와 도선(114) 사이의 계면에는 이온 주입층(ion implantation layer, 118)이 형성된다. 이온 주입 공정에서 사용되는 불순물(dopant)로는 붕소(B), BF2, 인(P) 또는 Ar 등이 사용될 수 있다. 상기 이온 주입층(118)은 히터(113)와 도선(114) 사이의 계면 저항을 낮추는 역할을 한다. 구체적으로, 후술하는 바와 같이 도선(114)의 패터닝 단계에서 도선(114)의 표면에는 포토레지스트 등의 이물질이 부분적으로 잔존할 수 있으며, 또한 알루미늄으로 이루어진 도선(114)의 표면에는 자연적인 산화막이 형성되어 히터(113)와 도선(114) 사이의 계면 저항이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 도선(114)과 히터(113) 사이의 계면에 이온 주입층(118)을 형성함으로써 도선(114) 표면의 산화막을 파괴하여 계면 저항을 낮추게 된다. 한편, 상기 이온 주입층(118)은 도시된 바와 같이 도선(114)과 히터(113) 사이의 계면뿐만 아니라 히터(113)와 절연층(112) 사이와 도선(114)의 내부에도 형성될 수 있다. 도선(114) 내부에 주입된 이온은 배선(114) 자체의 저항을 감소시키는 장점도 있다.An ion implantation layer 118 is formed at the interface between the heater 113 and the conductive wire 114. As the dopant used in the ion implantation process, boron (B), BF 2 , phosphorus (P) or Ar may be used. The ion implantation layer 118 lowers the interface resistance between the heater 113 and the conductive wire 114. Specifically, in the patterning step of the conductive wire 114 as described below, foreign substances such as photoresist may partially remain on the surface of the conductive wire 114, and a natural oxide film may be formed on the surface of the conductive wire 114 made of aluminum. The interfacial resistance between the heater 113 and the conductive wire 114 is increased. Therefore, in the present invention, as described above, by forming the ion implantation layer 118 at the interface between the conductive wire 114 and the heater 113, the oxide film on the surface of the conductive wire 114 is destroyed to lower the interface resistance. Meanwhile, the ion implantation layer 118 may be formed not only at the interface between the conductive wire 114 and the heater 113, but also between the heater 113 and the insulating layer 112 and inside the conductive wire 114 as shown. have. The ions implanted in the conductive wire 114 also reduce the resistance of the wiring 114 itself.

상기 히터(113)와 도선(114) 위에는 이들을 보호하기 위한 보호층(115)이 형성된다. 보호층(115)은 히터(113)와 도선(114)이 산화되거나 잉크와 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로, 실리콘 질화막(SiN)으로 이루어질 수 있다.A protective layer 115 is formed on the heater 113 and the conductive wire 114 to protect them. The protective layer 115 is to prevent the heater 113 and the conductive wire 114 from being oxidized or in direct contact with the ink, and may be formed of silicon nitride (SiN).

그리고, 상기 보호층(115) 위에는 잉크 챔버(122)가 형성되는 부위에 캐비테이션 방지층(anticavitation layer)(116)이 형성된다. 캐비테이션 방지층(116)은 그 상면이 잉크 챔버(122)의 바닥면을 형성하여 잉크 챔버(122) 내의 버블이 소멸될 때 발생하는 높은 압력에 의해 히터(113)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이러한 캐비테이션 방지층(116)은 탄탈륨 박막으로 이루어질 수 있다.In addition, an anticavitation layer 116 is formed on the passivation layer 115 at a portion where the ink chamber 122 is formed. The cavitation prevention layer 116 is for preventing the heater 113 from being damaged by the high pressure generated when the upper surface forms the bottom surface of the ink chamber 122 and the bubbles in the ink chamber 122 disappear. The cavitation prevention layer 116 may be formed of a tantalum thin film.

이하에서는 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred manufacturing method of the inkjet printhead according to the present invention having the structure as described above will be described.

도 4a 내지 도 4j는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4J are cross-sectional views for explaining stepwise steps of a preferred method of manufacturing an inkjet printhead according to the present invention.

먼저, 도 4a를 참조하면, 본 실시예에서 기판(111)으로는 실리콘 웨이퍼를 300 ~ 500㎛ 정도의 두께로 가공하여 사용한다. 실리콘 웨이퍼는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 것으로서, 대량생산에 효과적이다.First, referring to FIG. 4A, in the present embodiment, a silicon wafer is processed to a thickness of about 300 to 500 μm as the substrate 111. Silicon wafers are widely used in the manufacture of semiconductor devices and are effective for mass production.

한편, 도 4a에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조될 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 4a shows a very small portion of the silicon wafer, the inkjet printhead according to the present invention can be manufactured in a state of tens to hundreds of chips on one wafer.

그리고, 준비된 실리콘 기판(111)의 절연층(112)을 형성한다. 상기 절연층(112)은 기판(111)의 표면을 고온에서 산화시킬 때 그 표면에 형성되는 대략 1 ~ 3㎛ 정도의 두께를 가진 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 절연층(112)은 기판(111) 상에 증착된 실리콘 질화막 등의 다른 절연 물질로도 이루어질 수도 있다.Then, the insulating layer 112 of the prepared silicon substrate 111 is formed. When the surface of the substrate 111 is oxidized at a high temperature, the insulating layer 112 may be formed of a silicon oxide film having a thickness of about 1 to 3 μm. The insulating layer 112 may be made of another insulating material such as a silicon nitride film deposited on the substrate 111.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(111)의 상면에 형성된 절연층(112) 위에 도선(도 4c의 114)을 형성하기 위한 금속층(114')을 형성한다. 상기 금속층(114')은 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 텅스텐 등의 도전성이 양호한 금속 물질을 스퍼터링(sputtering)에 의해 대략 5,000Å ~ 2㎛ 정도의 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 이와 같이 형성된 금속층(114')의 표면에 포토레지스트를 도포한 후 이를 사진식각법에 의해 패터닝하여 식각마스크(M)를 형성한다. 이어서, 상기 금속층(114') 중 식각마스크(M)에 의해 노출된 부분을 건식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트립에 의해 식각마스크(M)를 제거하면, 도 4c에 도시된 바와 같이 도선(114)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, the metal layer 114 ′ for forming the conductive wire (114 in FIG. 4C) is formed on the insulating layer 112 formed on the upper surface of the substrate 111. The metal layer 114 ′ may be formed by depositing a metal material having good conductivity, such as aluminum, an aluminum alloy, or tungsten, to a thickness of about 5,000 μm to 2 μm by sputtering. Then, the photoresist is applied to the surface of the metal layer 114 ′ thus formed, and then patterned by photolithography to form an etching mask M. FIG. Subsequently, a portion of the metal layer 114 ′ exposed by the etching mask M is removed by dry etching, and the etching mask M is removed by ashing and strip, which is a conventional photoresist removing process. As shown in FIG. 1, a conductive line 114 is formed.

다음으로 도 4d에 도시된 바와 같이, 도선(114)과 절연층(112) 위에 히터(도 4e의 113)를 형성하기 위한 발열물질층(113')을 형성한다. 상기 발열물질층(113')은 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl), 티타늄 질화물(TiN) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide) 등의 저항 발열물질을 스퍼터링이나 화학기상증착법(CVD; Chemical vapor deposition)에 의해 소정 두께, 예컨대 대략 0.1 ~ 0.3㎛ 정도의 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다. 이 저항 발열물질의 증착 두께는, 물질의 종류와 히터(113)의 폭과 길이를 고려하여 적정한 저항값을 가지도록 다른 범위로 할 수도 있다. 그리고, 발열물질층(113')의 표면에 포토레지스트를 소정 두께로 도포한 뒤 이를 패터닝하여 식각마스크(M')를 형성한다. 이어서, 상기 발열물질층(113') 중 식각마스크(M')에 의해 노출된 부분을 건식식각에 의해 제거하고, 식각마스크(M')는 상기한 방법과 같은 방법으로 제거하면, 도 4e에 도시된바와 같이 히터(113)가 형성된다.Next, as illustrated in FIG. 4D, a heat generating material layer 113 ′ for forming a heater (113 in FIG. 4E) is formed on the conductive wire 114 and the insulating layer 112. The heating material layer 113 ′ may be formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD) on a resistive heating material such as tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), titanium nitride (TiN), or tungsten silicide. vapor deposition) to form a predetermined thickness, for example, a thickness of about 0.1 to 0.3 μm. The deposition thickness of the resistive heating material may be in a different range so as to have an appropriate resistance value in consideration of the kind of material and the width and length of the heater 113. The photoresist is applied to the surface of the heat generating material layer 113 ′ with a predetermined thickness and then patterned to form an etching mask M ′. Subsequently, a portion of the heating material layer 113 ′ exposed by the etching mask M ′ is removed by dry etching, and the etching mask M ′ is removed by the same method as described above. Heater 113 is formed as shown.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 도선(114)과 히터(113)는 건식식각에 의해 형성된다. 이에 따라 도선(114)과 히터(113)를 균일하고 미세하게 패터닝할 수 있게 되어, 하나의 기판에 다수의 노즐이 형성되는 경우 다수의 노즐 각각에 대응되는 도선(114)과 히터(113)가 전체적으로 균일한 패턴과 전기적 및 열적 특성을 가지게 된다.As described above, according to the present invention, the conductive wire 114 and the heater 113 are formed by dry etching. Accordingly, the conductive wire 114 and the heater 113 can be uniformly and finely patterned. When a plurality of nozzles are formed on one substrate, the conductive wire 114 and the heater 113 corresponding to each of the plurality of nozzles are formed. It has an overall uniform pattern and electrical and thermal properties.

그리고, 도 4f에 도시된 바와 같이, 도 4e의 결과물 전 표면에 이온을 주입하여 이온 주입층(ion implantation layer, 118)을 형성한다. 이 때, 주입되는 불순물(dopant)로는 붕소(B), BF2, 인(P) 또는 Ar 등이 사용될 수 있다. 그리고, 히터(113)와 도선(114) 사이의 계면에 이온 주입층(118)이 형성될 수 있도록 에너지를 조절하여 이온의 주입 깊이를 제어한다.As shown in FIG. 4F, ions are implanted into the entire surface of the resultant product of FIG. 4E to form an ion implantation layer 118. In this case, boron (B), BF 2 , phosphorus (P), or Ar may be used as an implanted dopant. In addition, the implantation depth of the ions is controlled by controlling energy so that the ion implantation layer 118 is formed at the interface between the heater 113 and the conductive wire 114.

한편, 상기한 이온 주입은 두 단계로 이루어질 수 있다. 즉, 도 4f에 도시된 바와 같이 히터(113)와 도선(114)의 표면에 대해 수직 방향으로 이온 주입 공정을 수행한 뒤, 기판(111)을 7°내지 40°정도 기울여 이온 주입 공정을 수행함으로써 도선(114) 단부의 수직 계면에도 이온이 효과적으로 주입될 수 있도록 한다.On the other hand, the ion implantation can be made in two steps. That is, after performing the ion implantation process in a vertical direction with respect to the surface of the heater 113 and the conducting wire 114, as shown in Figure 4f, the substrate 111 is inclined by about 7 ° to 40 ° to perform the ion implantation process As a result, ions can be effectively implanted into the vertical interface at the end of the conductive wire 114.

이어서, 도 4f의 결과물을 200℃ 이상에서 어닐링(annealing)한다. 상기 어닐링 온도는 도선(114)을 이루는 물질의 융점에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 도선(114)이 비교적 낮은 융점을 가진 알루미늄으로 이루어진 경우에 어닐링 온도는 대략 200℃ 내지 400℃ 정도가 되며, 도선(114)이 텅스텐 등의 고융점을 가진금속으로 이루어진 경우에는 대략 800℃ 이상이 될 수도 있다. 이와 같은 어닐링은 이온 주입층(118) 내에서의 이온 분포를 균일화시켜 계면 저항의 균일도를 향상시킨다.The resultant of FIG. 4F is then annealed at 200 ° C. or higher. The annealing temperature may vary depending on the melting point of the material forming the conductive wire 114. For example, when the lead 114 is made of aluminum having a relatively low melting point, the annealing temperature is about 200 ° C. to about 400 ° C., and when the lead 114 is made of a metal having a high melting point such as tungsten, at least about 800 ° C. It could be Such annealing improves the uniformity of the interface resistance by uniformizing the ion distribution in the ion implantation layer 118.

이와 같이 본 발명은 도선(114)과 히터(113) 사이의 계면에 이온 주입층(118)을 형성하는 점에 그 특징이 있다. 상기 이온 주입층(118)은 도선(114)과 히터(113) 사이의 계면 저항을 감소시키는 작용을 하게 된다.As described above, the present invention is characterized in that the ion implantation layer 118 is formed at the interface between the conductive wire 114 and the heater 113. The ion implantation layer 118 serves to reduce the interface resistance between the conductive wire 114 and the heater 113.

다음으로, 도 4g에 도시된 바와 같이, 도 4f의 결과물 전 표면에 보호층(115)을 형성한다. 상기 보호층(115)은 히터(113)와 도선(114)을 보호하기 위한 것으로, 화학기상증착법에 의해 실리콘 질화막(SiN)을 대략 1 ~ 3㎛ 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 4G, the protective layer 115 is formed on the entire surface of the resultant product of FIG. 4F. The protective layer 115 is to protect the heater 113 and the conductive wire 114, and may be formed by depositing a silicon nitride film (SiN) to a thickness of about 1 μm to 3 μm by chemical vapor deposition.

도 4h는 보호층(115) 위에 캐비테이션 방지층(116)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 캐비테이션 방지층(116)은 스퍼터링에 의해 보호층(115) 위에 탄탈륨 박막을 대략 0.1 ~ 1.0㎛ 정도의 두께로 증착한 후 이를 전술한 바와 같은 사진식각법에 의해 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이로써 다수의 물질층으로 이루어진 베이스 플레이트(110)가 완성된다.4H illustrates a state in which the cavitation prevention layer 116 is formed on the protective layer 115. Specifically, the cavitation prevention layer 116 may be formed by depositing a tantalum thin film on the protective layer 115 by sputtering to a thickness of about 0.1 to 1.0 μm and then patterning it by photolithography as described above. This completes the base plate 110 composed of a plurality of material layers.

다음으로, 도 4i에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(110) 위에 잉크 챔버(122)와 잉크 유로(미도시)를 한정하는 유로 플레이트(120)를 적층한다. 상기 유로 플레이트(120)는 감광성 폴리머(photosensitive polymer), 예컨대 폴리이미드(polyimide)를 베이스 플레이트(110) 상에 소정 두께로 도포한 뒤, 이를 사진식각법에 의해 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 감광성 폴리머의 도포 두께는대략 25~35㎛ 정도이며, 이는 토출되는 잉크 액적의 부피에 따라 요구되는 잉크 챔버(122)의 높이에 의해 적정하게 정해지며, 예시된 높이와는 다른 범위의 높이를 가질 수도 있다. 구체적으로, 상기 감광성 폴리머로는 건조되어 필름화된 것이거나 액상의 것이 사용될 수 있다. 감광성 폴리머가 건조된 필름(dry film)인 경우에는, 이를 베이스 플레이트(110) 상에 가열, 가압하여 압착하는 라미네이션(lamination) 방법에 의해 도포되며, 감광성 폴리머가 액상인 경우에는, 이를 베이스 플레이트(110) 상에 스핀 코팅 방법에 의해 도포하게 된다. 이와 같이 베이스 플레이트(110) 상에 도포된 감광성 폴리머를 잉크 챔버(122)와 잉크 유로가 형성될 부위를 보호하는 포토마스크를 사용하여 선택적으로 노광시키면, 노광된 부위는 경화됨으로써 내화학성 및 높은 기계적 강도를 갖게 된다. 이어서, 감광성 폴리머의 경화되지 않은 부위를 용매를 사용하여 용해시켜 제거하면, 잉크 챔버(122)와 잉크 유로가 형성됨과 동시에 노광에 의해 경화된 부위는 이들을 둘러싸는 유로 플레이트(120)를 형성하게 된다.Next, as illustrated in FIG. 4I, an ink chamber 122 and an oil passage plate 120 defining an ink passage (not shown) are stacked on the base plate 110. The flow path plate 120 may be formed by applying a photosensitive polymer such as polyimide to the base plate 110 to a predetermined thickness and then patterning the same by photolithography. The coating thickness of the photosensitive polymer is approximately 25 to 35 μm, which is appropriately determined by the height of the ink chamber 122 required according to the volume of the ink droplets to be ejected, and has a height in a range different from the illustrated height. It may be. Specifically, the photosensitive polymer may be dried or filmed or liquid. When the photosensitive polymer is a dry film, it is applied by a lamination method of heating, pressing and compressing the same on the base plate 110. When the photosensitive polymer is a liquid, the base plate ( 110 is applied by a spin coating method. When the photosensitive polymer coated on the base plate 110 is selectively exposed using the photomask protecting the ink chamber 122 and the portion where the ink flow path is to be formed, the exposed portion is cured so that chemical resistance and high mechanical Strength. Subsequently, when the uncured portion of the photosensitive polymer is dissolved and removed by using a solvent, the ink chamber 122 and the ink flow path are formed, and the portion cured by exposure forms the flow path plate 120 surrounding them. .

마지막으로, 도 4j에 도시된 바와 같이, 유로 플레이트(120) 위에는 노즐(132)이 형성되어 있는 노즐 플레이트(130)가 적층된다. 노즐 플레이트(130)는 폴리이미드(polyimide) 또는 니켈로 이루어져 있으며, 유로 플레이트(120)를 이루는 감광성 폴리머의 접착성을 이용하여 유로 플레이트(120) 위에 가열, 가압하여 접착하게 된다. 이로써, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드가 완성된다.Finally, as shown in FIG. 4J, the nozzle plate 130 having the nozzle 132 is formed on the flow path plate 120. The nozzle plate 130 is made of polyimide or nickel, and is heated and pressed onto the flow path plate 120 by using the adhesiveness of the photosensitive polymer forming the flow path plate 120. This completes the inkjet printhead according to the present invention.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명에서 프린트헤드의 각 요소를 구성하기 위해 사용되는 물질은 예시되지 않은 물질을 사용할 수도 있다. 또한, 각 단계에서 예시된 구체적인 수치는 제조된 프린트헤드가 정상적으로 작동할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 예시된 범위를 벗어나 조정가능하다. 그리고, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법이 적용될 수 있다. 특히, 본 발명은 베이스 플레이트의 적층 구조와 방법에 주된 특징이 있는 것이므로, 그 위에 적층되는 유로 플레이트와 노즐 플레이트는 상기한 방법과는 달리 알려진 여러가지 다른 방법에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 노즐 플레이트는 유로 플레이트와 동일한 물질을 이용하여 일체로 형성될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and equivalent other embodiments are possible. For example, the materials used to construct each element of the printhead in the present invention may use materials not illustrated. In addition, the specific numerical values exemplified in each step may be adjusted beyond the exemplified ranges within the range in which the manufactured printhead can operate normally. In addition, as a method of laminating and forming each material is merely illustrated, various deposition methods may be applied. In particular, since the present invention has a main feature in the laminated structure and method of the base plate, the flow path plate and the nozzle plate laminated thereon can be formed by various other methods known from the above method. For example, the nozzle plate may be integrally formed using the same material as the flow path plate. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 도선의 형성 후에 히터가 형성되므로 도선과 히터 모두를 건식식각에 의해 형성할 수 있다. 따라서, 도선과 히터를 균일하고 미세하게 패터닝할 수 있게 되어, 도선과 히터가 전체적으로 균일한 패턴과 전기적 및 열적 특성을 가지게 된다. 또한, 도선과 히터 사이의 계면에 이온 주입층이 형성되어 계면 저항이 감소되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the heater is formed after the formation of the conductive wire, both the conductive wire and the heater can be formed by dry etching. Accordingly, the conductive wire and the heater can be patterned uniformly and finely, and the conductive wire and the heater have a uniform pattern and electrical and thermal characteristics as a whole. In addition, an ion implantation layer is formed at the interface between the conductive wire and the heater, thereby reducing the interface resistance.

Claims (15)

기판과, 상기 기판상에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 위에 형성되어 열에너지를 발생시키는 히터와, 상기 히터의 양측 단부 아래쪽에 연결되도록 상기 절연층 위에 형성되는 도선과, 적어도 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면에 형성되어 계면 저항을 감소시키는 이온 주입층과, 상기 히터와 도선을 커버하도록 상기 기판 전면에 형성되는 보호층과, 상기 보호층 위에 형성되는 캐비테이션 방지층을 포함하는 베이스 플레이트;A substrate, an insulating layer formed on the substrate, a heater formed on the insulating layer to generate thermal energy, a conductive wire formed on the insulating layer so as to be connected below both end portions of the heater, and at least the heater and the conductive wire. A base plate including an ion implantation layer formed at an interface therebetween to reduce interfacial resistance, a protective layer formed on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wire, and a cavitation prevention layer formed on the protective layer; 상기 베이스 플레이트 위에 적층되며, 잉크가 채워지는 잉크 챔버와 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하는 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트; 및A flow path plate stacked on the base plate and defining an ink chamber in which ink is filled and an ink flow path for supplying ink to the ink chamber; And 상기 유로 플레이트 위에 적층되며, 상기 잉크 챔버에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐 플레이트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.And a nozzle plate stacked on the flow path plate and having nozzles through which ink is discharged at a position corresponding to the ink chamber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 주입층은 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면, 상기 히터와 상기 절연층 사이의 계면 및 상기 도선 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.And the ion implantation layer is formed in an interface between the heater and the conductive wire, an interface between the heater and the insulating layer, and in the conductive wire. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 이온 주입층은 B, BF2, P 및 Ar 으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.The ion implantation layer is inkjet printhead, characterized in that made of any one material selected from the group consisting of B, BF 2 , P and Ar. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터와 상기 도선은 건식식각에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.And the heater and the conductive wire are formed by dry etching. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터는 탄탈륨 질화물, 탄탈륨-알루미늄, 티타늄 질화물 및 텅스텐 실리사이드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.The heater is inkjet printhead, characterized in that made of any one material selected from the group consisting of tantalum nitride, tantalum-aluminum, titanium nitride and tungsten silicide. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도선은 알루미늄, 알루미늄 합금 및 텅스텐으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.And the conductive wire is made of any one material selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloy, and tungsten. (가) 기판의 표면에 절연층을 형성하는 단계;(A) forming an insulating layer on the surface of the substrate; (나) 상기 절연층 위에 소정의 금속 물질을 증착한 뒤, 이를 건식식각에 의해 패터닝하여 도선을 형성하는 단계;(B) depositing a predetermined metal material on the insulating layer and patterning the metal material by dry etching to form a conductive wire; (다) 상기 절연층과 상기 도선 위에 소정의 저항 발열물질을 증착한 뒤, 이를 건식식각에 의해 패터닝하여 상기 도선에 연결되는 히터를 형성하는 단계;(C) depositing a predetermined resistance heating material on the insulating layer and the conductive wire, and patterning the resistive heating material by dry etching to form a heater connected to the conductive wire; (라) 적어도 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면에 이온 주입층을 형성하는 단계;(D) forming an ion implantation layer at an interface between at least the heater and the lead; (마) 상기 히터와 상기 도선을 커버하도록 상기 기판 전면에 보호층을 형성하는 단계;(E) forming a protective layer on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wire; (바) 상기 보호층 위에 상기 히터와 대응되는 위치에 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계;(F) forming a cavitation prevention layer on the protective layer at a position corresponding to the heater; (사) 상기 기판 상에 잉크 챔버와 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트를 형성하는 단계; 및(G) forming a flow path plate defining an ink chamber and an ink flow path on the substrate; And (아) 상기 유로 플레이트 위에 상기 잉크 챔버에 대응되는 노즐을 가지는 노즐 플레이트를 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.(H) forming a nozzle plate having a nozzle corresponding to the ink chamber on the flow path plate. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (나) 단계에서, 상기 금속 물질은 알루미늄, 알루미늄 합금 및 텅스텐으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (b), the metal material is an inkjet printhead manufacturing method, characterized in that any one selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloy and tungsten. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (다) 단계에서, 상기 저항 발열물질은 탄탈륨 질화물, 탄탈륨-알루미늄, 티타늄 질화물 및 텅스텐 실리사이드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (c), the resistance heating material is any one selected from the group consisting of tantalum nitride, tantalum-aluminum, titanium nitride and tungsten silicide. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (라) 단계에서, 상기 기판의 전면에 이온을 주입하여 상기 이온 주입층을 상기 히터와 상기 도선 사이의 계면, 상기 히터와 상기 절연층 사이의 계면 및 상기 도선 내에 형성하는 것을 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (d), the ion implantation layer is implanted into the entire surface of the substrate to form the ion implantation layer in the interface between the heater and the conductive wire, the interface between the heater and the insulating layer and the conductive wire. Manufacturing method. 제 7항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 7 or 10, 상기 (라) 단계에서, 상기 이온 주입층은 B, BF2, P 및 Ar 으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (d), the ion implantation layer is a method of manufacturing an inkjet printhead, characterized in that made of any one material selected from the group consisting of B, BF 2 , P and Ar. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (라) 단계는 이온 주입 후에 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.The step (d) comprises the step of performing annealing after ion implantation. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 어닐링은 200℃ 이상의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.And the annealing is performed at a temperature of 200 ° C. or higher. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (라) 단계에서, 상기 히터와 도선의 표면에 대해 수직 방향으로 이온을 주입한 뒤, 상기 기판을 소정 각도 기울여 다시 이온 주입을 행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (d), after the ion is implanted in a direction perpendicular to the surface of the heater and the conductive wire, the substrate is inclined by a predetermined angle to perform ion implantation, characterized in that the ion implantation again. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 기판의 경사 각도는 7°~ 40°인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.The inclination angle of the substrate is a manufacturing method of the inkjet printhead, characterized in that 7 ° ~ 40 °.
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04140152A (en) * 1990-10-01 1992-05-14 Ricoh Co Ltd Thermal head
US6070969A (en) * 1994-03-23 2000-06-06 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printhead having a preferred nucleation site
US6159387A (en) * 1997-11-18 2000-12-12 Microjet Technology Co., Inc. Manufacturing process and structure of ink jet printhead
JP2000079690A (en) * 1998-09-03 2000-03-21 Fuji Xerox Co Ltd Thermal ink jet head
JP2002273341A (en) * 2001-03-15 2002-09-24 Ricoh Co Ltd Electrostatic actuator, ink jet head and ink jet recording apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101035376B1 (en) * 2009-01-19 2011-05-20 한국단자공업 주식회사 Fuse box

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