KR20050121145A - Method of fabricating an ink jet head - Google Patents
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Abstract
잉크젯 헤드의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 절연성 열장벽층(insulating thermal barrier layer)을 형성한다. 상기 절연성 열장벽층 상에 도전성 금속층을 형성한다. 다음으로, 상기 도전성 금속층을 패터닝하여 배선 패턴을 형성한다. 상기 배선 패턴의 소정영역을 선택적으로 제거하여 상기 배선 패턴이 제거된 영역에 발열부를 한정하고, 동시에 상기 발열부에 의하여 이격된 제1 배선 및 제2 배선을 형성한다. 상기 제1 배선 및 사이 제2 배선을 갖는 상기 기판 상에 콘포말한 고저항 금속층을 형성하되, 상기 고저항 금속층은 ALD법을 사용하여 형성된다. 상기 고저항 금속층을 패터닝하여 상기 발열부를 덮고 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 상으로 연장된 발열 저항기를 형성한다. 상기 제1 배선, 상기 제2 배선 및 상기 발열 저항기 상에 절연성 보호층을 형성한다.Provided is a method of manufacturing an inkjet head. This method includes preparing a substrate. An insulating thermal barrier layer is formed on the substrate. A conductive metal layer is formed on the insulating heat barrier layer. Next, the conductive metal layer is patterned to form a wiring pattern. A predetermined region of the wiring pattern is selectively removed to define a heat generating unit in an area where the wiring pattern is removed, and simultaneously form first wirings and second wirings spaced by the heating unit. A conformal high resistance metal layer is formed on the substrate having the first wiring and the second wiring, wherein the high resistance metal layer is formed using the ALD method. The high resistance metal layer is patterned to form a heat generating resistor covering the heat generating part and extending on the first wiring and the second wiring. An insulating protective layer is formed on the first wiring, the second wiring and the heat generating resistor.
Description
본 발명은 잉크젯 헤드의 제조방법에 관한 것으로 특히, 전기적 불량을 최소화할 수 있는 배선구조를 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an inkjet head, and more particularly, to a method of manufacturing an inkjet head having a wiring structure capable of minimizing electrical defects.
잉크젯 기록장치(ink jet recording device)는 인쇄용 잉크의 미소한 액적을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 화상으로 인쇄하는 장치이다. 상기 잉크젯 기록장치는 기본적으로 잉크가 실질적으로 토출되는 잉크젯 헤드(ink jet head)와 상기 잉크젯 헤드와 유체 연통되는 잉크 수납용기를 포함한다. 상기 잉크젯 기록장치의 잉크 토출 방식은 전기-열 변환기 (electro-thermal transducer)를 사용하는 열 방식과 전기-기계 변환기 (electro- mechanical transducer)를 사용하는 압전방식으로 분류된다. 상기 열 방식의 잉크젯 헤드(이하 '열 잉크젯 헤드'라 한다.)는 잉크 토출을 위한 압력을 발생시키는 발열 저항기(heat-generating resistor) 및 상기 발열 저항기와 연결되어 상기 발열 저항기에 전기적 신호를 전달하기 위한 배선을 구비한다. An ink jet recording device is an apparatus for printing an image by discharging minute droplets of printing ink to a desired position on a recording medium. The ink jet recording apparatus basically includes an ink jet head through which ink is substantially discharged, and an ink container in fluid communication with the ink jet head. The ink ejecting methods of the inkjet recording apparatus are classified into thermal methods using an electro-thermal transducer and piezoelectric methods using an electro-mechanical transducer. The thermal inkjet head (hereinafter referred to as a 'thermal inkjet head') is a heat-generating resistor that generates pressure for ink ejection and is connected to the heat-generating resistor to transmit an electrical signal to the heat-generating resistor. Wiring is provided.
도 1은 종래 열 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional thermal inkjet head.
도 1을 참조하면, 기판(1) 상에 열장벽층(3)이 형성된다. 상기 열장벽층(3) 상에 배선들(5)이 형성된다. 상기 배선들(5)을 형성하는 공정은 상기 열장벽층(3) 상에 도전성 금속층을 형성하는 공정과 상기 도전성 금속층을 패터닝하는 공정을 포함한다. 상기 도전성 금속층은 공지의 포토리소그래피 및 이방성식각 공정을 통하여 패터닝된다. 상기 이방성식각 공정의 특성상 상기 배선들(5)은 급격한 경사의 측벽 프로파일을 갖는다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배선들(5)의 측벽은 상기 열장벽층(1)에 대하여 수직에 가까운 경사각을 갖을 수 있다. 통상적으로 상기 배선들(5)은 약 8000Å의 두께를 갖도록 형성되는데, 상기 열장벽층(3) 및 상기 배선들(5) 간에는 상기 배선들(5)의 두께 만큼의 급격한 단차가 형성된다.Referring to FIG. 1, a heat barrier layer 3 is formed on a substrate 1. Wirings 5 are formed on the heat barrier layer 3. The process of forming the wirings 5 includes forming a conductive metal layer on the heat barrier layer 3 and patterning the conductive metal layer. The conductive metal layer is patterned through known photolithography and anisotropic etching processes. Due to the nature of the anisotropic etching process, the wires 5 have a steep sidewall profile. That is, as shown in FIG. 1, the sidewalls of the wires 5 may have an inclination angle close to the vertical with respect to the heat barrier layer 1. Typically, the wirings 5 are formed to have a thickness of about 8000 Å, and a sharp step between the heat barrier layer 3 and the wirings 5 is formed as much as the thickness of the wirings 5.
상기 배선들(5)을 형성한 후에, 상기 배선들(5) 사이를 연결하는 발열저항기 (7)가 형성된다. 상기 발열저항기(7)는 상기 배선들(5) 및 상기 열장벽층(3)을 콘포말하게 덮는 고저항 금속층을 형성하고, 상기 고저항 금속층을 패터닝함으로써 형성된다. 통상적으로, 상기 고저항 금속층은 스퍼터링법에 의하여 형성되는데 이 과정에서 상기 고저항 금속층이 상기 열장벽층(3) 및 배선들(5) 간에 형성된 단차를 따라 양호한 단차 도포 특성(step coverage characteristic)을 가지고 형성될 것이 요구된다. 그러나, 상술한 바와 같이 이방성식각 공정을 통하여 상기 배선들 (5)을 형성하는 경우에는 상기 배선들(5)에 의하여 형성된 높은 단차를 극복하기 어려울 수 있다. 특히, 상기 고저항 금속층이 스퍼터링법에 의하여 형성되는 경우에 상기 고저항 금속층의 단차 도포특성은 더욱 불량해 질 수 있다. 더 나아가, 상기 배선들(5)이 급격한 경사의 측벽 프로파일을 갖는 경우에, 상기 배선들(5)을 덮도록 형성된 상기 고저항 금속층은 상기 배선들(5)의 측단부(T1) 상에서 큰 응력(stress)를 받게 된다. 그 결과, 응력을 받은 부분에서 균열(cract)과 같은 기계적 결함이 발생될 수 있다. After the wirings 5 are formed, a heat generating resistor 7 for connecting the wirings 5 is formed. The heat generating resistor 7 is formed by forming a high resistance metal layer conformally covering the wirings 5 and the heat barrier layer 3 and patterning the high resistance metal layer. Typically, the high resistance metal layer is formed by sputtering, in which the high resistance metal layer has a good step coverage characteristic along the step formed between the heat barrier layer 3 and the wirings 5. It is required to be formed with. However, when the interconnections 5 are formed through the anisotropic etching process as described above, it may be difficult to overcome the high step formed by the interconnections 5. In particular, when the high resistance metal layer is formed by the sputtering method, the step application characteristics of the high resistance metal layer may be worse. Furthermore, in the case where the wires 5 have a steeply inclined sidewall profile, the high resistance metal layer formed to cover the wires 5 has a large stress on the side ends T1 of the wires 5. you get stress. As a result, mechanical defects such as cracks may occur in the stressed portion.
상술한 바와 같은 고저항 금속층의 불량한 단차 도포특성 및 상기 배선들(5)과의 접합부에서 갖는 기계적 결함은 상기 배선들(5) 및 상기 발열저항기(7) 간에 전기적 불량을 초래한다. 그 결과, 상기 발열저항기(7)가 잉크 토출을 위한 충분한 압력을 발생시킬 수 없게 되고, 또한 상기 발열저항기(7)의 수명이 감소되는 등 잉크젯 헤드의 특성을 악화 시킬 수 있다. 한편, 도 1의 미설명 참조번호 9 및 11은 각각 절연성 보호층(insulating passivation layer) 및 캐비태이션 방지층 (anti-cavitation layer)을 나타낸다.Poor step coverage characteristics of the high resistance metal layer as described above and mechanical defects at the junctions with the wirings 5 cause electrical failures between the wirings 5 and the heat generating resistor 7. As a result, the heat generating resistor 7 cannot generate sufficient pressure for ink discharge, and the life of the heat generating resistor 7 can be reduced, thereby deteriorating the characteristics of the inkjet head. Meanwhile, reference numerals 9 and 11 of FIG. 1 represent an insulating passivation layer and an anti-cavitation layer, respectively.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배선과 발열저항기 간에 양호한 접촉을 형성함으로써 상기 배선과 발열저항기 간의 접촉 불량으로 인한 문제점들을 방지할 수 있는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method of manufacturing an inkjet head capable of preventing problems caused by poor contact between the wiring and the heating resistor by forming a good contact between the wiring and the heating resistor.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 배선 및 발열 저항기간에 개선된 접촉특성을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 절연성 열장벽층(insulating thermal barrier layer)을 형성한다. 상기 절연성 열장벽층 상에 도전성 금속층을 형성한다. 다음으로, 상기 도전성 금속층을 패터닝하여 배선 패턴을 형성한다. 상기 배선 패턴의 소정영역을 선택적으로 제거하여 상기 배선 패턴이 제거된 영역에 발열부를 한정하고, 동시에 상기 발열부에 의하여 이격된 제1 배선 및 제2 배선을 형성한다. 상기 제1 배선 및 사이 제2 배선을 갖는 상기 기판 상에 콘포말한 고저항 금속층을 형성하되, 상기 고저항 금속층은 ALD법을 사용하여 형성된다. 상기 고저항 금속층을 패터닝하여 상기 발열부를 덮고 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 상으로 연장된 발열 저항기를 형성한다. 상기 제1 배선, 상기 제2 배선 및 상기 발열 저항기 상에 절연성 보호층을 형성한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of manufacturing an inkjet head having improved contact characteristics in wiring and heat generating resistance periods. This method includes preparing a substrate. An insulating thermal barrier layer is formed on the substrate. A conductive metal layer is formed on the insulating heat barrier layer. Next, the conductive metal layer is patterned to form a wiring pattern. A predetermined region of the wiring pattern is selectively removed to define a heat generating unit in an area where the wiring pattern is removed, and simultaneously form first wirings and second wirings spaced by the heating unit. A conformal high resistance metal layer is formed on the substrate having the first wiring and the second wiring, wherein the high resistance metal layer is formed using the ALD method. The high resistance metal layer is patterned to form a heat generating resistor covering the heat generating part and extending on the first wiring and the second wiring. An insulating protective layer is formed on the first wiring, the second wiring and the heat generating resistor.
실시예들에 있어서, 상기 배선 패턴의 소정영역을 선택적으로 제거하는 것은 등방성식각 공정에 의하여 수행될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 상기 발열부와 접하는 단부에서 경사면을 갖도록 형성된다.In example embodiments, selectively removing a predetermined region of the wiring pattern may be performed by an isotropic etching process. In this case, the first wiring and the second wiring are formed to have an inclined surface at the end in contact with the heat generating portion.
상기 경사면은 상기 절연성 열장벽층과의 사이에서 약 30도 이하의 경사각을 갖을 수 있다.The inclined surface may have an inclination angle of about 30 degrees or less with the insulating thermal barrier layer.
또한, 상기 고저항 금속층은 TaAl, TaN, TaCN, WCN, TaSiN, WSiN 또는 WN으로 형성될 수 있다.In addition, the high resistance metal layer may be formed of TaAl, TaN, TaCN, WCN, TaSiN, WSiN or WN.
일실시예에 의하면, 상기 절연성 보호층을 형성한 후에, 상기 절연성 보호층 상에 상기 발열저항기와 대응되는 잉크챔버를 한정하는 챔버층을 형성할 수 있다. 상기 챔버층의 상부면과 접하고, 상기 발열저항기와 대응되는 위치에 노즐을 구비하는 노즐층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 챔버층을 형성하기 전에, 상기 절연성 보호층 상에 적어도 상기 발열저항기와 중첩되는 캐비태이션 방지층을 형성할 수 있다. According to an embodiment, after the insulating protective layer is formed, a chamber layer defining an ink chamber corresponding to the heating resistor may be formed on the insulating protective layer. A nozzle layer may be formed in contact with an upper surface of the chamber layer and having a nozzle at a position corresponding to the heat generating resistor. In addition, before the chamber layer is formed, a cavitation prevention layer overlapping at least the heat generating resistor may be formed on the insulating protective layer.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법이 적용되는 잉크젯 헤드를 나타낸 일부 평면도이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위하여 도 2의 Ⅰ~Ⅰ′에 따라 취해진 단면도들이다.2 is a partial plan view showing an inkjet head to which a method of manufacturing an inkjet head according to an embodiment of the present invention is applied, and FIGS. 3 to 8 are views illustrating a method of manufacturing an inkjet head according to an embodiment of the present invention. These are cross sectional views taken along the line II 'of FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(100)을 준비한다. 상기 기판(100)은 약 500㎛의 두께를 갖는 실리콘 기판인 것이 바람직하다. 이는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 기판을 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이다. 상기 기판(100) 상에 절연성 열장벽층(102)을 형성한다. 상기 절연성 열장벽층(102)은 상기 열산화법에 의한 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있으며, 잉크젯 헤드의 동작시 후술될 발열저항기로 부터 발생된 열에너지가 상기 기판(100)으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이후, 상기 절연성 열장벽층(102) 상에 도전성 금속층(104)을 형성한다. 상기 도전성 금속층(104)은 알루미늄(Al)으로 형성하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 금(Au), 은(Ag) 또는 백금(Pt)과 같은 귀금속으로 형성될 수 도 있다. 또한, 상기 도전성 금속층(104)은 스퍼터링(sputtering)법에 의하여 형성될 수 있다.2 and 3, the substrate 100 is prepared. The substrate 100 is preferably a silicon substrate having a thickness of about 500 μm. This is effective for mass production since the silicon substrate which is widely used in the manufacture of semiconductor devices can be used as it is. An insulating thermal barrier layer 102 is formed on the substrate 100. The insulating thermal barrier layer 102 may be a silicon oxide film (SiO 2 ) by the thermal oxidation method, and prevents thermal energy generated from a heat generating resistor, which will be described later, during operation of the inkjet head to the substrate 100. Play a role. Thereafter, a conductive metal layer 104 is formed on the insulating heat barrier layer 102. The conductive metal layer 104 is preferably formed of aluminum (Al), but is not limited thereto. The conductive metal layer 104 may be formed of a precious metal such as gold (Au), silver (Ag), or platinum (Pt). In addition, the conductive metal layer 104 may be formed by a sputtering method.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 도전성 금속층(104)을 패터닝하여 배선패턴(104′)을 형성한다. 상기 도전성 금속층(104)은 공지의 이방성식각 공정을 통하여 패터닝될 수 있다. 상기 배선패턴(104′)의 평면상은 당업자에게 공지된 기술에 의하여 다양하게 변형실시 될 수 있다. 이후, 상기 배선패턴(104′)을 갖는 결과물 상에, 상기 배선패턴(104′)의 소정영역을 노출시키는 마스크 패턴(106)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(106)은 포토레지스트 패턴일 수 있다. 상기 마스크 패턴(106)을 식각마스크로 사용하여, 상기 마스크 패턴(106)에 의하여 노출된 부분의 상기 배선패턴(104′)을 선택적으로 제거한다. 상기 배선패턴(104′)을 선택적으로 제거하는 과정은 등방성 식각, 바람직하게는 습식식각을 적용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 금속층(104)이 알루미늄으로 형성된 경우에, 상기 습식식각은 인산(H3PO4) 및 질산(HNO3)을 포함하는 식각액을 사용하여 수행될 수 있다.2 and 4, the conductive metal layer 104 is patterned to form a wiring pattern 104 ′. The conductive metal layer 104 may be patterned through a known anisotropic etching process. The planar shape of the wiring pattern 104 ′ may be variously modified by techniques known to those skilled in the art. Thereafter, a mask pattern 106 is formed on the resultant having the wiring pattern 104 'to expose a predetermined region of the wiring pattern 104'. The mask pattern 106 may be a photoresist pattern. The mask pattern 106 is used as an etching mask to selectively remove the wiring pattern 104 ′ of a portion exposed by the mask pattern 106. The process of selectively removing the interconnection pattern 104 ′ may be performed by applying isotropic etching, preferably wet etching. For example, when the conductive metal layer 104 is formed of aluminum, the wet etching may be performed using an etchant including phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and nitric acid (HNO 3 ).
도 5는 습식식각공정에 의하여 상기 배선 패턴(104′)을 선택적으로 제거한 결과물을 나타낸다. 한편, 상기 마스크 패턴(106)은 상기 습식식각 공정 후에 제거된다. 상기 마스크 패턴(106)이 포토레지스트 패턴으로 형성된 경우에 상기 포토레지스트 패턴은 산소 플라즈마를 사용한 애슁공정에 의하여 제거될 수 있다.5 shows a result of selectively removing the wiring pattern 104 'by a wet etching process. Meanwhile, the mask pattern 106 is removed after the wet etching process. When the mask pattern 106 is formed of a photoresist pattern, the photoresist pattern may be removed by an ashing process using an oxygen plasma.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 배선 패턴(104′)을 선택적으로 제거한 결과, 상기 배선 패턴(104′)이 제거된 영역에 발열부(H)가 한정된다. 즉, 상기 발열부(H)는 상기 배선 패턴(104′)이 제거됨으로써 노출된 상기 절연성 열장벽층 (102)의 소정영역이다. 상기 발열부(H)가 한정됨과 동시에 상기 발열부(H)에 의하여 이격된 제1 배선(104′a) 및 제2 배선(104′b)이 형성된다. 즉, 상기 제1 배선 (104′a) 및 상기 제2 배선(104′b)은 상기 배선 패턴(104′) 중 제거되지 않고 잔존하는 부분이다. 상술한 바와 같이 상기 배선 패턴(104′)은 등방성을 갖는 습식식각 공정에 의하여 패터닝된다. 그 결과, 상기 제1 배선(104′a) 및 상기 제2 배선(104′b)은 상기 발열부(H)와 접하는 단부(T2)에서 경사면을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 제1 배선((104′a) 및 상기 제2 배선(104′b)이 갖는 경사면과 상기 절연성 열장벽층(102) 사이에 형성되는 경사각(SA)은 약 30도 이하인 것이 바람직하다. 상기 경사각(SA)은 상기 습식식각 공정에서의 식각시간 및 식각액의 조성 등 식각조건을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 2 and 5, as a result of selectively removing the wiring pattern 104 ′, the heat generating part H is defined in a region where the wiring pattern 104 ′ is removed. That is, the heat generating part H is a predetermined region of the insulating heat barrier layer 102 exposed by removing the wiring pattern 104 '. The heat generating unit H is defined and the first wiring 104'a and the second wiring 104'b spaced apart from the heating unit H are formed. That is, the first wiring 104'a and the second wiring 104'b are portions that remain without being removed from the wiring pattern 104 '. As described above, the wiring pattern 104 ′ is patterned by a wet etching process having isotropy. As a result, the first wiring 104'a and the second wiring 104'b are formed to have an inclined surface at the end portion T2 in contact with the heat generating portion H. At this time, the inclination angle SA formed between the inclined surface of the first wiring 104'a and the second wiring 104'b and the insulating thermal barrier layer 102 is preferably about 30 degrees or less. The inclination angle SA may be adjusted by changing etching conditions such as an etching time and a composition of an etching solution in the wet etching process.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 배선(104′a) 및 상기 제2 배선(104′b)을 갖는 상기 기판 상에 콘포말한 고저항 금속층(도시하지 않음)을 형성한다. 이후, 상기 고저항 금속층을 패터닝하여 상기 발열부(H)를 덮고, 상기 제1 배선(104′a) 및 상기 제2 배선(104′b) 상으로 소정 길이 연장된 발열저항기(108)를 형성한다. 상기 고저항 금속층은 탄탈륨 또는 텅스텐과 같은 고융점 금속, 또는 상기 고융점 금속을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 고저항 금속층은 TaAl, TaN, TaCN, WCN, TaSiN, WSiN 또는 WN으로 형성될 수 있다.2 and 6, a conformal high resistance metal layer (not shown) is formed on the substrate having the first wiring 104 ′ a and the second wiring 104 ′ b. Thereafter, the high resistance metal layer is patterned to cover the heat generating part H, and a heat generating resistor 108 is formed to extend a predetermined length on the first wiring 104'a and the second wiring 104'b. do. The high resistance metal layer may be formed of a high melting point metal such as tantalum or tungsten, or an alloy including the high melting point metal. Preferably, the high resistance metal layer may be formed of TaAl, TaN, TaCN, WCN, TaSiN, WSiN or WN.
본 발명에의하면, 상기 고저항 금속층은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition;ALD)에 의하여 형성된다. 상기 ALD법은 반응물간의 교차 화학흡착 (alternating chemi sorption), 표면반응(surface reaction) 및 부산물의 탈착 (desorption)을 기초로 하여 원자층 단위로 박막을 형성하는 박막 증착 방법으로써 우수한 단차 도포성을 얻을 수 있다. 상기 ALD법은 공정챔버 내로 반응물들을 시분할하여 주입하는 과정 및 상기 반응물들을 주입하는 공정 사이에 수행되는 퍼지 또는 배기 과정을 한주기로 하여 소정두께의 막이 형성될 때 까지 이를 반복하는 과정을 포함한다. 따라서, 상기 ALD법에 의하여 형성된 상기 고저항 금속층은 상기 배선들(104′a 및 104′b) 및 상기 절연성 열장벽층(102) 간에 형성된 단차를 따라 양호한 단차 도포성을 가질 수 있다. 더 나아가, 상술한 바와 같이 상기 배선들(104′a 및 104′b)이 상기 발열부(H)와 접하는 단부(T2)에서 완만한 경사면을 갖는 경우에 상기 고저항 금속층의 단차 도포성은 더욱 향상될 수 있다. 그 결과, 상기 고저항 금속층을 패터닝하여 상기 발열저항기(108)를 형성하는 경우에, 상기 발열저항기(108) 및 상기 배선들(104′a 및 104b)은 양호한 접촉을 이루게 된다. 또한, 상기 배선들(104′a 및 104b)이 상기 발열부(H)와 접하는 단부(T2)에서 완만한 경사면을 갖게 됨으로써 상기 단부(T2) 상에서 상기 발열저항기(108)에 응력이 증가하는 것을 방지할 수 있게 된다. According to the present invention, the high resistance metal layer is formed by atomic layer deposition (ALD). The ALD method is a thin film deposition method of forming a thin film by atomic layer based on alternating chemi sorption, surface reaction, and desorption of by-products. Can be. The ALD method includes a process of time-dividing reactants into a process chamber and a process of repeating the process until a film having a predetermined thickness is formed with a cycle of purging or evacuating the process between the process of injecting the reactants. Therefore, the high resistance metal layer formed by the ALD method may have good step coverage along the step formed between the interconnections 104'a and 104'b and the insulating thermal barrier layer 102. Furthermore, as described above, when the wirings 104'a and 104'b have a gentle inclined surface at the end T2 in contact with the heat generating portion H, the step coverage of the high resistance metal layer is further improved. Can be. As a result, when the high resistance metal layer is patterned to form the heat generating resistor 108, the heat generating resistor 108 and the wirings 104'a and 104b have good contact. In addition, since the wires 104'a and 104b have a gentle inclined surface at the end T2 in contact with the heat generating portion H, the stress on the heat generating resistor 108 increases on the end T2. It can be prevented.
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 발열저항기(108)를 갖는 기판 상의 전면에 절연성 보호층(110)을 형성한다. 상기 절연성 보호층(110)은 상기 발열 저항기 (108) 및 상기 배선들(104′a 및 104′b)이 잉크에 의하여 부식되는 것과 그밖의 물리적 손상을 방지하는 역할을 한다. 상기 절연성 보호층(108)은 실리콘 산화막(SiO), 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 탄화막(SiC)으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 절연성 보호층(108) 상에 캐비태이션 방지층(112)을 형성한다. 상기 캐피태이션 방지층(112)은 상기 절연성 보호층(108) 상에 탄탈륨(Ta)층을 형성하고 상기 Ta층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 캐비태이션 방지층(112)은 잉크 토출에 의한 압력변화에 의한 물리적 손상으로 부터 상기 발열 저항기(108)를 보호하는 역할을 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 상기 캐비태이션 방지층(112)은 적어도 상기 발열 저항기(108)와 중첩되도록 배치된다. 2 and 7, an insulating protective layer 110 is formed on the entire surface of the substrate having the heat generating resistor 108. The insulating protective layer 110 serves to prevent the heat generating resistor 108 and the wirings 104'a and 104'b from being corroded by ink and other physical damages. The insulating protective layer 108 may be formed of a silicon oxide layer (SiO), a silicon nitride layer (SiN), or a silicon carbide layer (SiC). Thereafter, the cavitation prevention layer 112 is formed on the insulating protective layer 108. The anti-captulation layer 112 may be formed by forming a tantalum (Ta) layer on the insulating protective layer 108 and patterning the Ta layer. The cavitation prevention layer 112 serves to protect the heat generating resistor 108 from physical damage caused by pressure change due to ink discharge. In order to achieve this object, the cavitation prevention layer 112 is disposed to overlap at least the heat generating resistor 108.
도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 발열저항기(108)와 대응되는 잉크챔버(118)를 한정하는 챔버층(114)을 형성하는 공정과, 상기 챔버층(114)의 상부면과 접하고, 상기 발열저항기(108)와 대응되는 위치에 노즐(116′)을 구비하는 노즐층(116)을 형성하는 공정이 더 수행된다. 상기 챔버층(114) 및 상기 노즐층(116)을 형성하는 재료 및 공정은 당업자에게 공지된 방법에 의하여 다양하게 실시될 수 있다. 이러한 방법들로는, 접착식 및 일체식방법이 포함될 수 있다. 상기 접착식 방법은 상기 기판(100) 상에 직접 상기 잉크챔버(118)를 한정하는 챔버층을 형성하고, 상기 노즐(116′)을 구비하는 노즐층(116)은 별도의 전주도금, 또는 마이크로 펀칭 및 연마공정을 통하여 형성한후 상기 챔버층(114) 상에 상기 노즐층(116)을 접착시키는 공정을 포함한다. 또한, 상기 일체식 방법에 의하면 네가티브 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 사용하여 상기 기판(100) 상에 직접 상기 챔버층(114) 및 노즐층(116)을 형성할 수 있다.2 and 8, a process of forming a chamber layer 114 defining an ink chamber 118 corresponding to the heat generating resistor 108, contacting an upper surface of the chamber layer 114, and A process of forming the nozzle layer 116 having the nozzle 116 ′ at a position corresponding to the heat generating resistor 108 is further performed. Materials and processes for forming the chamber layer 114 and the nozzle layer 116 may be variously implemented by methods known to those skilled in the art. Such methods may include adhesive and integral methods. The adhesive method forms a chamber layer defining the ink chamber 118 directly on the substrate 100, and the nozzle layer 116 having the nozzle 116 'is subjected to separate electroplating, or micro punching. And a step of adhering the nozzle layer 116 on the chamber layer 114 after forming through a polishing process. In addition, according to the integrated method, the chamber layer 114 and the nozzle layer 116 may be formed directly on the substrate 100 using a negative photocurable resin or a thermosetting resin.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 잉크젯 헤드의 제조방법에 있어서, 기판 상에 배선들을 먼저 형성하고, 상기 배선들과 접촉하는 발열저항기를 원자층증착법에 의하여 형성함으로써 상기 배선들 및 상기 발열저항기 사이에 양호한 접촉을 이룰수 있게 된다. 그 결과, 상기 배선들 및 상기 발열저항기 사이의 접촉불량으로 인한 잉크젯 헤드의 특성 악화를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the method of manufacturing an inkjet head, wirings are first formed on a substrate, and a heating resistor contacting the wirings is formed by atomic layer deposition to form a gap between the wirings and the heating resistors. Good contact can be achieved. As a result, it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the inkjet head due to poor contact between the wirings and the heat generating resistor.
도 1은 종래 열 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional thermal inkjet head.
도 2는 본 발명의 일실시예의 의한 잉크젯 헤드의 제조방법이 적용되는 잉크젯 헤드를 나타낸 일부 평면도이다. 2 is a partial plan view of an inkjet head to which a method of manufacturing an inkjet head according to an embodiment of the present invention is applied.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위하여 도 2의 Ⅰ~Ⅰ′에 따라 취해진 단면도들이다. 3 to 8 are cross-sectional views taken along line II ′ of FIG. 2 to explain a method of manufacturing an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
100 : 기판 102 : 절연성 열장벽층100: substrate 102: insulating heat barrier layer
104′a : 제1 배선 104′b : 제2 배선104'a: first wiring 104'b: second wiring
108 : 발열저항기 110 : 절연성 보호층108: heat generating resistor 110: insulating protective layer
112 : 캐비태이션 방지층 112: cavitation prevention layer
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| KR1020040046309A KR20050121145A (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Method of fabricating an ink jet head |
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| KR (1) | KR20050121145A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8801146B2 (en) | 2012-06-19 | 2014-08-12 | Samsung Display Co., Ltd. | Inkjet print head and method for manufacturing the same |
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2004
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