KR20040079634A - Inkjet printhead and method of manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An ink jet print head and a method for fabricating the same are provided to improve an adhesive characteristic between a heater and an insulation layer by forming the heater with a plurality of layers. CONSTITUTION: An ink jet print head includes a base plate(100), a fluid path plate(200) and a nozzle plate(300), which are sequentially stacked. The fluid path plate(200) defines an ink chamber(202) filled up with ink and an ink path for feeding ink into the ink chamber(202) from an ink reservoir. The fluid path plate(200) forms a sidewall surrounding the ink chamber(202) and the ink path. The nozzle plate(300) is provided with a nozzle plate(300) corresponding to the ink chamber(202). The base plate(100) includes a substrate(110) and a plurality of material layers deposited on the substrate(110).

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)와, 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 패터닝함으로써 형성된다.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 or the like on the heater 13 to a predetermined thickness and then patterning the same to 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 도선(14)이 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 conductive wire 14 from being oxidized or coming into direct contact with ink. The protective layer 15 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)가 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.The flow path plate 20 for forming the ink chamber 22 and the ink flow path 24 is stacked on the base plate 10 formed by stacking several material layers on the substrate 11. 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 도선(14)이 형성되어 있으므로, 도선(14)의 패터닝을 위해 예컨대 알루미늄 등을 식각할 때 건식식각에 의하면 도선(14) 아래의 히터(13)도 같이 식각될 수 있다. 따라서, 종래에는 도선(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 conductive wire 14 is formed on the heater 13, when etching the aluminum or the like for the patterning of the conductive wire 14, for example, by the dry etching, the conductive wire 14 is under the conductive wire 14. The heater 13 may also be etched together. Therefore, conventionally, the patterning of the conductive wire 14 is dependent on the 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.

그리고, 종래에는 탄탈륨 질화물(TaN) 또는 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl)으로 이루어진 히터(13)가 산화막으로 이루어진 절연층(12) 위에 직접적으로 증착되어 있다. 그런데, 탄탈륨 질화물(TaN)이나 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl)은 산화막과의 접착성이 나빠서 프린트헤드의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In the related art, a heater 13 made of tantalum nitride (TaN) or tantalum-aluminum alloy (TaAl) is directly deposited on an insulating layer 12 made of an oxide film. However, tantalum nitride (TaN) and tantalum-aluminum alloy (TaAl) have a problem in that the adhesion to the oxide film is poor, thereby deteriorating the reliability of the printhead.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 히터를 복수의 층으로 구성하여 히터와 절연층의 접착성을 향상시킨 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above. In particular, the object of the present invention is to provide an inkjet printhead of a thermal drive type in which a heater is formed of a plurality of layers to improve adhesion between the heater and the insulating layer. have.

또한, 본 발명은 도선의 형성 후에 히터를 형성함으로써 건식식각에 의해 도선과 히터를 정밀하게 패터닝할 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 wire and a heater by dry etching by forming a heater after formation of the wire.

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 4k는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 단계적을 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4K are cross-sectional views for explaining step by step 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>

100...베이스 플레이트 110...기판100 ... base plate 110 ... substrate

120...절연층 130...도선120 Insulation layer 130

140...히터 141...하부 티타늄층140 Heater 141 Lower titanium layer

142...발열물질층 143...상부 티타늄층142 ... heat generation layer 143 ... top titanium layer

150...보호층 160...캐비테이션 방지층150 ... protective layer 160 ... cavitation prevention layer

200...유로 플레이트 102...잉크 챔버200 ... Euro Plate 102 ... Ink Chamber

300...노즐 플레이트 302...노즐300 ... Nozzle Plate 302 ... Nozzle

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는,In order to achieve the above technical problem, the inkjet printhead according to the present invention,

다수의 물질층으로 이루어진 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 위에 적층되어 잉크 챔버와 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트와, 상기 유로 플레이트 위에 적층되며 상기 잉크 챔버에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐 플레이트를 포함하며,A base plate formed of a plurality of material layers, a flow path plate laminated on the base plate to define an ink chamber and an ink flow path, and a nozzle stacked on the flow path plate and configured to discharge ink at a position corresponding to the ink chamber; A nozzle plate,

상기 베이스 플레이트는, 기판; 상기 기판상에 형성된 절연층; 상기 절연층 위에 형성된 하부 티타늄(Ti)층과, 상기 하부 티타늄(Ti)층 위에 형성된 발열물질층을 포함하는 복수의 층으로 이루어진 히터; 상기 절연층 위에 형성되며, 상기 히터의 양측 단부 아래쪽에 연결되는 도선; 및 상기 히터와 도선을 덮도록 상기 기판 전면에 형성된 보호층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.The base plate, the substrate; An insulating layer formed on the substrate; A heater having a plurality of layers including a lower titanium (Ti) layer formed on the insulating layer and a heating material layer formed on the lower titanium (Ti) layer; A conductive line formed on the insulating layer and connected to both ends of the heater; And a protective layer formed on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wire.

여기에서, 상기 히터는 상기 발열물질층 위에 형성된 상부 티타늄(Ti)층을 더 포함할 수 있으며, 상기 발열물질층은 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 또는 텅스텐 실리사이드로 이루어질 수 있다.Here, the heater may further include an upper titanium (Ti) layer formed on the heating material layer, the heating material layer is titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl) or It may be made of tungsten silicide.

그리고, 상기 도선은 복수의 금속층으로 이루어질 수 있으며, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 및 탄탈륨 질화물(TaN)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루질 수 있다.The conductive wire may be formed of a plurality of metal layers, and may include at least one material selected from the group consisting of aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and tantalum nitride (TaN). Can lose.

또한, 상기 도선의 단부는 경사지게 형성된 것이 바람직하다.In addition, the end of the conductive wire is preferably formed to be inclined.

또한, 상기 베이스 플레이트는 상기 보호층 위에 형성된 캐비테이션 방지층을 더 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the base plate is preferably further provided with a cavitation prevention layer formed on the protective layer.

그리고, 본 발명은 상기한 구조를 가진 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,In addition, the present invention provides a method of manufacturing an inkjet printhead having the above structure. 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 도전성 금속 물질을 증착하여 금속층을 형성한 뒤, 상기 금속층을 건식식각에 의해 패터닝하여 도선을 형성하는 단계;(B) depositing a conductive metal material on the insulating layer to form a metal layer, and then patterning the metal layer by dry etching to form conductive lines;

(다) 상기 절연층과 상기 도선 위에 하부 티타늄층과 발열물질층을 포함하는 복수의 층을 순차적으로 증착한 뒤, 상기 복수의 층을 건식식각에 의해 패터닝하여 상기 도선에 연결되는 히터를 형성하는 단계;(C) sequentially depositing a plurality of layers including a lower titanium layer and a heating material layer on the insulating layer and the conductive wire, and then patterning the plurality of layers by dry etching to form a heater connected to the conductive wire. step;

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

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

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

상기 (나) 단계에서, 상기 금속층은 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 상기 도선의 단부는 경사지게 식각되는 것이 바람직하다.In the step (b), the metal layer may be formed of a plurality of layers, and the end portion of the conductive wire is preferably etched obliquely.

그리고, 상기 (다) 단계에서, 상기 복수의 층은 상기 발열물질층 위에 증착되는 상부 티타늄층을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 티타늄층과 발열물질층의 증착은 PVD에 의해 수행될 수 있다.In the step (c), the plurality of layers may include an upper titanium layer deposited on the heating material layer, and the deposition of the titanium layer and the heating material layer may be performed by PVD.

또한, 상기 (라) 단계 후에, 상기 보호층 위에 상기 히터와 대응되는 위치에 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계가 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, after the step (d), it is preferable to further include the step of forming a cavitation prevention layer on a position corresponding to the heater on the protective layer.

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(100)와 유로 플레이트(200)와 노즐 플레이트(300)가 순차 적층된 구조를 가진다. 상기 유로 플레이트(200)는 잉크가 그 내부에 채워지는 잉크 챔버(202)와 잉크를 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 잉크 챔버(202) 내부로 공급하는 잉크 유로(미도시)를 한정한다. 즉, 유로 플레이트(200)는 잉크 챔버(202)와 잉크 유로를 둘러싸는 측벽을 이루게 된다. 상기 노즐 플레이트(300)에는 잉크 챔버(202)에대응하는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(302)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 100, the flow path plate 200, and the nozzle plate 300 are sequentially stacked. The flow path plate 200 defines an ink chamber 202 in which ink is filled therein and an ink flow path (not shown) for supplying ink into the ink chamber 202 from an ink reservoir (not shown). That is, the flow path plate 200 forms a side wall surrounding the ink chamber 202 and the ink flow path. The nozzle plate 300 is formed with a nozzle 302 through which ink is discharged at a position corresponding to the ink chamber 202.

상기 베이스 플레이트(100)는 기판(110) 상에 다수의 물질층이 적층되어 형성된다. 상기 기판(110)으로는 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 상기 기판(110)의 상면에는 절연층(120)이 형성된다. 상기 절연층(120)은 기판(110)과 히터(140) 사이의 절연 뿐만 아니라 히터(140)에서 발생된 열에너지가 기판(110)쪽으로 빠져나가는 것을 억제하기 위한 단열층으로서의 기능도 하게 된다. 상기 절연층(120)은 기판(110)의 표면을 고온에서 산화시켜서 형성된 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다.The base plate 100 is formed by stacking a plurality of material layers on the substrate 110. As the substrate 110, a silicon wafer widely used in the manufacture of integrated circuits may be used. The insulating layer 120 is formed on the upper surface of the substrate 110. The insulating layer 120 serves as a heat insulating layer for suppressing the insulation between the substrate 110 and the heater 140 as well as the heat energy generated from the heater 140 to escape to the substrate 110. The insulating layer 120 may be formed of a silicon oxide film formed by oxidizing the surface of the substrate 110 at a high temperature.

상기 절연층(120) 위에는 잉크 챔버(202) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(140)와, 이 히터(140)에 전류를 인가하기 위한 도선(130)이 마련된다. 본 발명에 있어서, 상기 히터(140)는 발열물질층(142)을 포함하는 복수의 층으로 이루어진다. 여기에서, 상기 발열물질층(142)은 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide)로 이루어질 수 있다. 그런데, 전술한 바와 같이 상기한 티타늄 질화물(TiN)과 같은 물질들은 그 아래의 산화막으로 이루어진 절연층(120)과의 접착성이 좋지 않다. 따라서, 본 발명에서는 발열물질층(142)과 절연층(120) 사이에 하부 티타늄층(141)을 형성한다. 티타늄(Ti)은 그 아래의 산화막과의 접착성이 양호하며, 그 위에 형성되는 티타늄 질화물(TiN)과의 접착성도 우수하다. 이에 따라, 하부 티타늄층(141)과 발열물질층(142)의 적층 구조를 가진 히터(140)는 절연체(120) 위에 양호하게 접착될 수 있으므로 프린트헤드의 신뢰성이 높아진다. 바람직하게는, 상기 히터(140)는 도시된 바와 같이 발열물질층(142) 위에 형성된 상부 티타늄층(143)을 포함하는 3층 구조를 가질 수 있다. 이는, 그 위에 형성되는 보호층(150)과의 접착성을 향상시키기 위한 것이다.On the insulating layer 120, a heater 140 for heating bubbles in the ink chamber 202 to generate bubbles and a conductive wire 130 for applying a current to the heater 140 are provided. In the present invention, the heater 140 is composed of a plurality of layers including the heating material layer 142. Here, the heating material layer 142 may be made of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl) or tungsten silicide. However, as described above, materials such as titanium nitride (TiN) have poor adhesion to the insulating layer 120 formed of an oxide film thereunder. Therefore, in the present invention, the lower titanium layer 141 is formed between the heating material layer 142 and the insulating layer 120. Titanium (Ti) has good adhesion to the oxide film thereunder, and also excellent adhesion to titanium nitride (TiN) formed thereon. Accordingly, the heater 140 having the laminated structure of the lower titanium layer 141 and the heat generating material layer 142 may be adhered well on the insulator 120, thereby increasing the reliability of the printhead. Preferably, the heater 140 may have a three-layer structure including an upper titanium layer 143 formed on the heating material layer 142 as shown. This is to improve the adhesiveness with the protective layer 150 formed thereon.

그리고, 티타늄 질화물(TiN)은 저항이 비교적 높은 반면에 티타늄(Ti)은 저항이 비교적 낮으므로, 하부 및 상부 티타늄층(141, 143)의 두께를 조절하면 히터(140) 전체의 저항을 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 프린트헤드에 마련되는 다수의 히터(140) 사이의 저항 균일도를 향상시킬 수 있다.In addition, since titanium nitride (TiN) has a relatively high resistance while titanium (Ti) has a relatively low resistance, adjusting the thicknesses of the lower and upper titanium layers 141 and 143 facilitates the resistance of the entire heater 140. I can regulate it. Therefore, resistance uniformity between the plurality of heaters 140 provided in the printhead can be improved.

상기 히터(140)의 양측 아래에는, 즉 히터(140)의 양측 단부와 상기 절연층(120) 사이에 상기 도선(130)이 마련된다. 상기 도선(130)은 도시된 바와 같이 하나의 금속층으로 이루어질 수도 있으나, 두 개 이상의 금속층이 적층되어 이루어질 수도 있다. 상기 도선(130)은 도전성이 양호한 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 또는 탄탈륨 질화물(TaN)로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 도선(130)의 단부는 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.Under the both sides of the heater 140, that is, the conductive wire 130 is provided between both ends of the heater 140 and the insulating layer 120. As illustrated, the conductive wire 130 may be formed of one metal layer, but may be formed by stacking two or more metal layers. The conductive wire 130 may be made of a metal having good conductivity, such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN). And, the end of the conductive wire 130 is preferably formed to be inclined.

이와 같이, 본 발명에서는 히터(140)의 양측 단부 아래에 도선(130)이 마련되므로, 후술하는 제조공정에 있어서 도선(130)이 먼저 형성되고, 그 다음에 히터(140)가 형성된다. 이와 같은 적층 구조는 도선(130)과 히터(140)를 건식식각에 의해 형성할 수 있게 하며, 이에 따라 도선(130)과 히터(140)를 균일하고 미세하게 패터닝할 수 있게 된다. 그리고, 도선(130)의 단부가 경사지게 형성되어 있는 경우에는, 도선(130)의 단부가 수직으로 형성되어 있는 경우에 비해 PVD에 의한 히터(140)의 형성시 히터(140)를 이루는 물질이 도선(130)의 단부에 보다 균일한 두께로 용이하게 증착될 수 있다.As described above, since the conductive wires 130 are provided under both end portions of the heater 140 in the present invention, the conductive wires 130 are first formed in the manufacturing process described later, and then the heaters 140 are formed. Such a laminated structure enables the conductive wire 130 and the heater 140 to be formed by dry etching, thereby enabling uniform and fine patterning of the conductive wire 130 and the heater 140. When the end of the conductive wire 130 is formed to be inclined, the material constituting the heater 140 when the heater 140 is formed by PVD is compared with the case where the end of the conductive wire 130 is vertically formed. It may be easily deposited to a more uniform thickness at the end of (130).

상기 히터(140)와 도선(130) 위에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer, 150)이 형성된다. 상기 보호층(150)은 히터(140)와 도선(130)이 산화되거나 잉크와 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로, 실리콘 질화막(SiN)이나 폴리실리콘 막으로 이루어질 수 있다.A passivation layer 150 is formed on the heater 140 and the conductive wire 130 to protect them. The protective layer 150 is to prevent the heater 140 and the conductive wire 130 from being oxidized or in direct contact with the ink, and may be formed of a silicon nitride film (SiN) or a polysilicon film.

그리고, 상기 보호층(150) 위에는 잉크 챔버(202)가 형성되는 부위에 캐비테이션 방지층(anticavitation layer)(160)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 캐비테이션 방지층(160)은 그 상면이 잉크 챔버(202)의 바닥면을 형성하여 잉크 챔버(202) 내의 버블이 소멸될 때 발생하는 높은 압력에 의해 히터(140)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이러한 캐비테이션 방지층(160)은 탄탈륨(Ta) 박막 또는 텅스텐(W) 박막으로 이루어질 수 있다.In addition, an anticavitation layer 160 may be formed on the passivation layer 150 at a portion where the ink chamber 202 is formed. The cavitation prevention layer 160 is to prevent the heater 140 from being damaged by the high pressure generated when the upper surface forms the bottom surface of the ink chamber 202 and the bubbles in the ink chamber 202 disappear. . The cavitation prevention layer 160 may be formed of a tantalum (Ta) thin film or a tungsten (W) 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 4k는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4K are cross-sectional views for explaining step-by-step a preferred method for manufacturing an inkjet printhead according to the present invention.

먼저, 도 4a를 참조하면, 본 실시예에서 기판(110)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 110. 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(110)의 상면에 절연층(120)을 형성한다. 상기 절연층(120)은 기판(110)의 표면을 고온에서 산화시킬 때 그 표면에 형성되는 대략 1 ~ 3㎛ 정도의 두께를 가진 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다.The insulating layer 120 is formed on the prepared upper surface of the silicon substrate 110. The insulating layer 120 may be formed of a silicon oxide film having a thickness of about 1 to 3 μm formed on the surface of the substrate 110 when the surface of the substrate 110 is oxidized at a high temperature.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 상면에 형성된 절연층(120) 위에 도선(도 4c의 130)을 형성하기 위한 금속층(130')을 형성한다. 상기 금속층(130')은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 또는 탄탈륨 질화물(TaN)과 같은 도전성이 양호한 금속 물질을 스퍼터링(sputtering)에 의해 대략 5,000Å ~ 2㎛ 정도의 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 이와 같이 형성된 금속층(130')의 표면에 포토레지스트를 도포한 후 이를 포토리소그라피(photolithography)에 의해 패터닝하여 제1 식각마스크(M1)를 형성한다. 이어서, 상기 금속층(130') 중 제1 식각마스크(M1)에 의해 노출된 부분을 건식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트립에 의해 제1 식각마스크(M1)를 제거하면, 도 4c에 도시된 바와 같이 도선(130)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, the metal layer 130 ′ for forming the conductive wire (130 of FIG. 4C) is formed on the insulating layer 120 formed on the upper surface of the substrate 110. The metal layer 130 ′ is formed by sputtering a metal material having good conductivity such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN). It can be formed by depositing to a thickness of about ~ 2㎛. In addition, after the photoresist is applied to the surface of the metal layer 130 ′ thus formed, the photoresist is patterned by photolithography to form a first etching mask M 1 . Subsequently, a portion of the metal layer 130 ′ exposed by the first etching mask M 1 is removed by dry etching, and the first etching mask M 1 is removed by ashing and strip, which is a conventional photoresist removing process. After removing the conductive wires 130, the conductive wires 130 are formed as shown in FIG. 4C.

이 때, 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 도선(130)의 단부는 경사지게 패터닝하는 것이 바람직하다. 이는, 도 4d의 단계에서 PVD(Physical Vapor Deposition)에 의한 히터(140)의 형성시 히터(140)를 이루는 물질이 도선(130)의 단부에 보다 균일한 두께로 용이하게 증착될 수 있게 한다.At this time, as shown in Figure 4c it is preferable that the end of the conductive wire 130 is patterned inclined. This allows the material constituting the heater 140 to be easily deposited to a more uniform thickness at the end of the conductive wire 130 when the heater 140 is formed by the physical vapor deposition (PVD) in the step of FIG. 4D.

한편, 상기 도선(130)은 전술한 바와 같이 두 개 이상의 금속층으로 이루어질 수 있다. 상기 도선(130)이 두 개의 금속층으로 이루어지는 경우에는, 서로 다른 금속 물질로 이루어진 두 개의 금속층을 증착한 후, 식각 마스크를 이용하여 두 개의 금속층을 함께 식각하여 상기 도선(130)을 형성하게 된다.Meanwhile, the conductive wire 130 may be formed of two or more metal layers as described above. When the conductive wire 130 is formed of two metal layers, two metal layers made of different metal materials are deposited, and then the two conductive metal layers are etched together using an etching mask to form the conductive wire 130.

도 4d 내지 도 4f는 도선(130)과 절연층(120) 위에 히터(140)를 형성하는 단계를 도시한 도면들이다. 구체적으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 도선(130)과 절연층(120) 위에 티타늄(141')을 소정 두께로 증착한 후, 상기 티타늄(141') 위에 저항 발열물질(142')을 소정 두께로 증착한다. 상기 저항 발열물질(142')은 예컨대, 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 또는 텅스텐 실리사이드일 수 있다. 상기 티타늄(141')과 저항 발열물질(142')의 증착 두께는 각각 대략 01. ~ 0.3㎛ 정도이며, 이는 물질의 종류와 히터(140)의 폭과 길이를 고려하여 적정한 저항값을 가지도록 다른 범위로 할 수도 있다. 한편, 전술한 바와 같이 저항 발열물질(142') 위에 다시 티타늄(143')을 증착할 수 있다. 그리고, 티타늄(141', 143')과 저항 발열물질(142')의 증착은 스퍼터링(sputtering)과 같은 PVD에 의해 수행될 수 있다.4D to 4F are views illustrating a step of forming the heater 140 on the conductive wire 130 and the insulating layer 120. Specifically, as illustrated in FIG. 4D, after depositing titanium 141 ′ with a predetermined thickness on the conductive wire 130 and the insulating layer 120, a resistance heating material 142 ′ is deposited on the titanium 141 ′. Deposit to a predetermined thickness. The resistance heating material 142 ′ may be, for example, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), or tungsten silicide. The deposition thicknesses of the titanium 141 ′ and the resistance heating material 142 ′ are about 01.˜0.3 μm, respectively, so as to have an appropriate resistance value in consideration of the type of material and the width and length of the heater 140. It may be in another range. Meanwhile, as described above, the titanium 143 'may be again deposited on the resistance heating material 142'. In addition, the deposition of the titanium 141 ′ and 143 ′ and the resistive heating material 142 ′ may be performed by PVD such as sputtering.

그리고, 도 4e에 도시된 바와 같이, 도 4d의 결과물 전 표면에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 포토리소그라피(photolithography)에 의해 패터닝하여 제2 식각마스크(M2)를 형성한다. 이어서, 절연층(120)과 도선(130) 위에 증착된 티타늄(141', 143')과 저항 발열물질(142') 중 제2 식각마스크(M2)에 의해 노출된 부분을 건식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트립에 의해 제2 식각마스크(M2)를 제거한다. 그러면, 도 4f에 도시된 바와 같이 소정의 형상으로 패터닝된 하부 티타늄층(141)과 발열물질층(142)과 상부 티타늄층(143)이 순차 적층된 구조를 가진 히터(140)가 형성된다.And, as shown in Figure 4e, after the photoresist is applied to the entire surface of the resultant of Figure 4d, it is patterned by photolithography (photolithography) to form a second etching mask (M 2 ). Subsequently, the portions exposed by the second etching mask M 2 among the titanium 141 ′ and 143 ′ and the resistance heating material 142 ′ deposited on the insulating layer 120 and the conductive wire 130 are formed by dry etching. The second etching mask M 2 is removed by ashing and stripping, which is a normal photoresist removing process. Then, as illustrated in FIG. 4F, a heater 140 having a structure in which the lower titanium layer 141, the heating material layer 142, and the upper titanium layer 143 are sequentially stacked is formed.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 도선(130)과 히터(140)는 건식식각에 의해 형성된다. 이에 따라 도선(130)과 히터(140)를 균일하고 미세하게 패터닝할 수 있게 되어, 하나의 기판에 다수의 노즐이 형성되는 경우 다수의 노즐 각각에 대응되는 도선(130)과 히터(140)가 전체적으로 균일한 패턴과 전기적 및 열적 특성을 가지게 된다.As described above, according to the present invention, the conductive wire 130 and the heater 140 are formed by dry etching. Accordingly, the conductive wire 130 and the heater 140 may be uniformly and finely patterned. When a plurality of nozzles are formed on one substrate, the conductive wire 130 and the heater 140 corresponding to each of the plurality of nozzles may be formed. It has an overall uniform pattern and electrical and thermal properties.

다음으로, 도 4g에 도시된 바와 같이, 도 4f의 결과물 전 표면에 보호층(150)을 형성한다. 상기 보호층(150)은 히터(140)와 도선(130)을 보호하기 위한 것으로, PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 실리콘 질화막(SiN)을 대략 1 ~ 3㎛ 두께로 증착하거나 폴리실리콘을 증착함으로써 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 4G, the protective layer 150 is formed on the entire surface of the resultant product of FIG. 4F. The protective layer 150 protects the heater 140 and the conductive wire 130. The silicon nitride layer (SiN) is formed to have a thickness of about 1 to 3 μm by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD). Or by depositing polysilicon.

도 4h 및 도 4i는 보호층(150) 위에 캐비테이션 방지층(160)을 형성하는 단계를 도시한 도면들이다. 구체적으로, 도 4h에 도시된 바와 같이, 스퍼터링(sputtering)에 의해 보호층(150) 위에 예컨대 탄탈륨 박막(160')을 대략 0.1 ~ 1.0㎛ 정도의 두께로 증착한다. 이 때, 상기 탄탈륨 박막(160')은 텅스텐 박막으로 대체될 수 있다.4H and 4I illustrate a step of forming the cavitation prevention layer 160 on the protective layer 150. Specifically, as shown in FIG. 4H, the tantalum thin film 160 ′ is deposited on the protective layer 150 by sputtering to a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm. In this case, the tantalum thin film 160 ′ may be replaced with a tungsten thin film.

그리고, 이와 같이 형성된 탄탈륨 박막(160')의 표면에 포토레지스트를 도포한 후 이를 포토리소그라피(photolithography)에 의해 패터닝하여 제3 식각마스크(M3)를 형성한다. 이어서, 상기 탄탈륨 박막(160') 중 제3 식각마스크(M3)에 의해 노출된 부분을 건식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트립에 의해 제3 식각마스크(M3)를 제거한다. 그러면, 도 4i에 도시된 바와 같이 캐비테이션 방지층(160)이 형성되고, 다수의 물질층으로 이루어진 베이스 플레이트(100)가 완성된다.Then, after the photoresist is applied to the surface of the tantalum thin film 160 ′ formed as above, the third etching mask M 3 is formed by patterning the photoresist by photolithography. Subsequently, a portion of the tantalum thin film 160 ′ exposed by the third etching mask M 3 is removed by dry etching, and the third etching mask M 3 is removed by ashing and strip, which is a general photoresist removing process. ). Then, as illustrated in FIG. 4I, the cavitation prevention layer 160 is formed, and the base plate 100 formed of a plurality of material layers is completed.

다음으로, 도 4j에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(100) 위에 잉크 챔버(202)와 잉크 유로(미도시)를 한정하는 유로 플레이트(200)를 적층한다. 상기 유로 플레이트(200)는 감광성 폴리머(photosensitive polymer), 예컨대 폴리이미드(polyimide)를 베이스 플레이트(100) 상에 소정 두께로 도포한 뒤, 이를 포토리소그라피에 의해 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 감광성 폴리머의 도포 두께는 대략 25 ~ 35㎛ 정도이며, 이는 토출되는 잉크 액적의 부피에 따라 요구되는 잉크 챔버(202)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(100) 상에 가열, 가압하여 압착하는 라미네이션(lamination) 방법에 의해 도포되며, 감광성 폴리머가 액상인 경우에는, 이를 베이스 플레이트(100) 상에 스핀 코팅 방법에 의해 도포하게 된다. 이와 같이 베이스 플레이트(100) 상에 도포된 감광성 폴리머를 잉크 챔버(202)와 잉크 유로가형성될 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(202)와 잉크 유로가 형성됨과 동시에 노광에 의해 경화된 부위는 이들을 둘러싸는 유로 플레이트(200)를 형성하게 된다.Next, as shown in FIG. 4J, the flow path plate 200 defining the ink chamber 202 and the ink flow path (not shown) is stacked on the base plate 100. The flow path plate 200 may be formed by applying a photosensitive polymer such as polyimide to the base plate 100 to a predetermined thickness and then patterning it 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 202 required according to the volume of 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 it on the base plate 100. When the photosensitive polymer is a liquid, the base plate ( 100) by a spin coating method. When the photosensitive polymer coated on the base plate 100 is selectively exposed using the photomask protecting the ink chamber 202 and the portion where the ink flow path is to be formed, the exposed portion is cured to have chemical resistance and high mechanical properties. Strength. Subsequently, when the uncured portion of the photosensitive polymer is dissolved and removed using a solvent, the ink chamber 202 and the ink passage are formed, and the portion cured by exposure forms the flow path plate 200 surrounding them. .

마지막으로, 도 4k에 도시된 바와 같이, 유로 플레이트(200) 위에는 노즐(302)이 형성되어 있는 노즐 플레이트(300)가 적층된다. 노즐 플레이트(300)는 폴리이미드(polyimide) 또는 니켈로 이루어져 있으며, 유로 플레이트(200)를 이루는 감광성 폴리머의 접착성을 이용하여 유로 플레이트(200) 위에 가열, 가압하여 접착하게 된다.Finally, as shown in FIG. 4K, the nozzle plate 300 having the nozzle 302 is formed on the flow path plate 200. The nozzle plate 300 is made of polyimide or nickel, and is heated and pressed onto the flow path plate 200 by using the adhesiveness of the photosensitive polymer forming the flow path plate 200.

상기한 단계들을 거치게 되면, 도 4k에 도시된 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드가 완성된다.After the above steps, an inkjet printhead according to the present invention having a structure as shown in Fig. 4K is completed.

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 히터가 티타늄층과 발열물질층을 포함하는 복수의 층으로 구성된다. 따라서, 히터와 절연층의 접착성이 향상되어 프린트헤드의 신뢰성이 높아지며, 티타늄층의 두께 조절에 의해 히터의 저항을 조절하기 용이하므로 다수의 히터 사이의 저항 균일도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the heater is composed of a plurality of layers including a titanium layer and a heat generating material layer. Therefore, the adhesion between the heater and the insulating layer is improved, so that the reliability of the printhead is increased, and the resistance of the heater can be easily adjusted by controlling the thickness of the titanium layer, thereby improving the uniformity of resistance between the plurality of heaters.

그리고, 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.In addition, 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.

Claims (16)

다수의 물질층으로 이루어진 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 위에 적층되어 잉크 챔버와 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트와, 상기 유로 플레이트 위에 적층되며 상기 잉크 챔버에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐 플레이트를 포함하는 잉크젯 프린트헤드에 있어서,A base plate formed of a plurality of material layers, a flow path plate laminated on the base plate to define an ink chamber and an ink flow path, and a nozzle stacked on the flow path plate and configured to discharge ink at a position corresponding to the ink chamber; An inkjet printhead comprising a nozzle plate, 상기 베이스 플레이트는,The base plate, 기판;Board; 상기 기판상에 형성된 절연층;An insulating layer formed on the substrate; 상기 절연층 위에 형성된 하부 티타늄(Ti)층과, 상기 하부 티타늄(Ti)층 위에 형성된 발열물질층을 포함하는 복수의 층으로 이루어진 히터;A heater having a plurality of layers including a lower titanium (Ti) layer formed on the insulating layer and a heating material layer formed on the lower titanium (Ti) layer; 상기 절연층 위에 형성되며, 상기 히터의 양측 단부 아래쪽에 연결되는 도선; 및A conductive line formed on the insulating layer and connected to both ends of the heater; And 상기 히터와 도선을 덮도록 상기 기판 전면에 형성된 보호층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.And a protective layer formed on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wire. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터는 상기 발열물질층 위에 형성된 상부 티타늄(Ti)층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.And the heater further comprises an upper titanium (Ti) layer formed on the heat generating material layer. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 발열물질층은 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 및 텅스텐 실리사이드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.The heat generating material layer is an inkjet printhead, comprising any one selected from the group consisting of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), and tungsten silicide. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도선은 복수의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.The conductive line is an inkjet printhead, characterized in that consisting of a plurality of metal layers. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 도선은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 및 탄탈륨 질화물(TaN)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.The conductive line is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and tantalum nitride (TaN). 제 1항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 도선의 단부는 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.Inkjet printhead, characterized in that the end of the lead is formed obliquely. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베이스 플레이트는 상기 보호층 위에 형성된 캐비테이션 방지층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.The base plate further comprises a cavitation prevention layer formed on the protective layer. (가) 기판의 표면에 절연층을 형성하는 단계;(A) forming an insulating layer on the surface of the substrate; (나) 상기 절연층 위에 도전성 금속 물질을 증착하여 금속층을 형성한 뒤, 상기 금속층을 건식식각에 의해 패터닝하여 도선을 형성하는 단계;(B) depositing a conductive metal material on the insulating layer to form a metal layer, and then patterning the metal layer by dry etching to form conductive lines; (다) 상기 절연층과 상기 도선 위에 하부 티타늄층과 발열물질층을 포함하는 복수의 층을 순차적으로 증착한 뒤, 상기 복수의 층을 건식식각에 의해 패터닝하여상기 도선에 연결되는 히터를 형성하는 단계;(C) sequentially depositing a plurality of layers including a lower titanium layer and a heating material layer on the insulating layer and the conductive wire, and then patterning the plurality of layers by dry etching to form a heater connected to the conductive wire. step; (라) 상기 히터와 상기 도선을 커버하도록 상기 기판 전면에 보호층을 형성하는 단계;(D) forming a protective layer on the entire surface of the substrate to cover the heater and the conductive wires; (마) 상기 기판 상에 잉크 챔버와 잉크 유로를 한정하는 유로 플레이트를 형성하는 단계; 및(E) forming a flow path plate defining an ink chamber and an ink flow path on the substrate; And (바) 상기 유로 플레이트 위에 상기 잉크 챔버에 대응되는 노즐을 가지는 노즐 플레이트를 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.(F) forming a nozzle plate having a nozzle corresponding to the ink chamber on the flow path plate. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (나) 단계에서, 상기 금속층은 복수의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (b), the metal layer is a method of manufacturing an inkjet printhead, characterized in that composed of a plurality of layers. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,The method according to claim 8 or 9, 상기 (나) 단계에서, 상기 금속층은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 및 탄탈륨 질화물(TaN)로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (b), the metal layer is made of at least one material selected from the group consisting of aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and tantalum nitride (TaN). A method of manufacturing an inkjet printhead. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,The method according to claim 8 or 9, 상기 (나) 단계에서, 상기 도선의 단부는 경사지게 식각되는 것을 특징으로하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (b), the end of the conductive line is etched obliquely, characterized in that the inkjet printhead manufacturing method. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (다) 단계에서, 상기 복수의 층은 상기 발열물질층 위에 증착되는 상부 티타늄(Ti)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (c), wherein the plurality of layers comprises an upper titanium (Ti) layer deposited on the heat generating material layer. 제 8항 또는 제 12항에 있어서,The method of claim 8 or 12, 상기 (다) 단계에서, 상기 발열물질층은 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 및 텅스텐 실리사이드로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (c), the heat generating material layer is an ink jet comprising any one selected from the group consisting of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), and tungsten silicide. Method of manufacturing a printhead. 제 8항 또는 제 12항에 있어서,The method of claim 8 or 12, 상기 (다) 단계에서, 상기 티타늄층과 발열물질층의 증착은 PVD에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the step (c), the deposition of the titanium layer and the heating material layer is a method of manufacturing an inkjet printhead, characterized in that performed by PVD. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (라) 단계 후에, 상기 보호층 위에 상기 히터와 대응되는 위치에 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.After the step (d), further comprising forming a cavitation prevention layer on a position corresponding to the heater on the protective layer. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 캐비테이션 방지층 형성 단계는, 상기 보호층 위에 탄탈륨 박막이나 텅스텐 박막을 증착한 뒤, 이를 건식식각에 의해 패터닝함으로써 상기 캐비테이션 방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.In the forming of the cavitation prevention layer, the tantalum thin film or the tungsten thin film is deposited on the protective layer and then patterned by dry etching to form the cavitation prevention layer.
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