KR20100081557A - 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀 및 그 형성방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀 및 그 형성방법이 개시된다. 개시된 잉크피드홀은 기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지며, 적어도 하나의 내벽은 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성된다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀 및 그 형성방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린트헤드는 노즐을 통하여 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 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 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
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. 잉크젯 프린트헤드는 기판 상에 챔버층 및 노즐층이 순차적으로 적층되는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 기판을 일반적으로 실리콘 기판이 사용된다. 상기 챔버층에는 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성되어 있으며, 상기 노즐층에는 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성되어 있다. 그리고, 상기 기판에는 잉크챔버들로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀이 관통되어 형성되어 있다.
잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀을 형성하는 방법으로는 기판을 습식 식각하는 방법과 기판을 건식 식각하는 방법이 있다. 먼저, 기판을 습식 식각하여 잉크피드홀의 형성하는 방법에서는 기판의 표면에 대하여 대략 54.7도로 경사지게 습식 식각이 진행되므로, 기판을 관통하는 잉크피드홀은 배면 쪽에서의 폭이 전면 쪽에서의 폭보다 대략 5배 이상 넓게 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 습식 식각에 의해 실리콘 기판의 많은 부분이 제거되게 된다. 그러므로, 습식 식각에 의해 형성되는 잉크피드홀은 잉크젯 프린트헤드의 강성에 악영향을 끼칠 수 있다. 다음으로, 기판을 건식 식각하여 잉크피드홀을 형성하는 방법에서는 기판의 표면에 대해 수직방향으로 건식 식각이 진행되므로, 일정한 폭을 가지는 잉크피드홀이 기판을 관통하여 형성된다. 따라서, 습식 식각방법에 비하여 실리콘 기판이 식각되는 부분을 크게 줄일 수 있고, 이에 따라 잉크젯 프린트헤드의 강성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 구조의 잉크피드홀을 가지는 잉크젯 프린트헤드에서는 잉크 토출시에 히터로부터 발생된 열에 의해 생성된 버블이 좁은 폭의 잉크피드 홀 내에 트랩(trap)되고, 이렇게 트랩된 버블은 외부로 빠져나가기 어렵게 된다. 그리고, 이렇게 트랩된 버블은 잉크피드홀로부터 잉크챔버로 잉크가 이동하는데 방해요소로 작용함으로써 잉크 토출시 토출 특성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 강성 및 토출 특성을 향상시킬 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀 및 그 형성방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀은,
기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지며,
적어도 하나의 내벽은 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성된다.
상기 잉크피드홀의 경사진 내벽은 상기 기판의 표면에 대하여 대략 54.7도 보다 크고 90도 보다 작은 경사 각도를 가질 수 있다.
상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽 중 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 수직으로 형성되며, 다른 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성될 수도 있다.
본 발명이 다른 측면에 따른 잉크젯 프린트헤드는,
기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 잉크피드홀이 형성된 기판;
상기 기판 상에 적층되는 것으로, 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 복수의 노즐이 형성된 노즐층;을 포함하며,
상기 잉크피드홀은 적어도 하나의 내벽이 복수개의 단차를 가지고 상기 기판 의 표면에 대하여 경사지게 형성된다.
상기 잉크젯 프린트헤드는, 상기 기판의 상면에 형성되는 절연층; 상기 절연층 상에 순차적으로 형성되는 복수의 히터 및 전극; 및 상기 히터들 및 전극들을 덮도록 형성되는 보호층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 잉크피드홀의 형성방법에 있어서,
건식 식각을 이용하여 상기 잉크피드홀의 적어도 하나의 내벽을 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지도록 형성하는 잉크피드홀의 형성방법이 개시된다.
상기 잉크피드홀의 형성방법은, 상기 기판의 하면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트의 하부에 빛 투과율이 서로 다른 영역들을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계; 상기 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광 현상하는 단계; 및 상기 현상된 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 기판을 관통하도록 건식 식각하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 현상된 포토레지스트는 상기 빛 투과율이 서로 다른 영역들에 대응하는 복수개의 단차를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 건식 식각은 ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)을 포함할 수 있다.
본 발명이 다른 측면에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,
기판 상에 복수의 잉크챔버를 가지는 챔버층을 형성하는 단계;
상기 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계;
상기 챔버층 및 희생층의 상면에 복수의 노즐을 가지는 노즐층을 형성하는 단계; 및
상기 기판을 관통하도록 식각하여 상부 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 잉크피드홀을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 잉크피드홀의 적어도 하나의 내벽은 건식 식각에 의하여 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지도록 형성된다.
상기 잉크피드홀을 형성하는 단계는, 상기 기판의 하면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트의 하부에 빛 투과율이 서로 다른 영역들을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계; 상기 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광 현상하는 단계; 및 상기 현상된 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 기판의 하면을 상기 희생층이 노출될 때까지 건식 식각하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 잉크피드홀을 형성한 다음, 상기 희생층을 제거하는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 챔버층을 형성하기 전에, 상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 복수의 히터 및 전극을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 히터들 및 전극들을 덮도록 보호층을 형성하는 단계;가 더 포함될 수 있다. 그리고, 상기 보호층 및 절연층을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 그레이 스케일(gray scale) 포토마스크를 이용한 건식 식각에 의하여 잉크피드홀의 내벽의 경사 각도를 원하는 각도로 조절할 있으며, 이에 따라 강건한 구조의 잉크젯 프린트헤드를 제작할 수 있고, 또한 잉크 토출시 토출 특성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 잉크젯 프린트헤드의 각 구성요소는 예시된 물질과 다른 물질이 사용될 수도 있으며, 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 있어서 각 단계의 순서는 경우에 따라서 예시된 바와 달리 할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 평면을 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 적층되는 챔버층(120)과, 상기 챔버층(120) 상에 적층되는 노즐층(130)을 구비한다. 상기 기판(110)은 예를 들면, 실리콘으로 이 루어질 수 있다. 이 기판(110)에는 잉크피드홀(111)이 관통되어 형성되어 있다. 그리고, 상기 챔버층(120)에는 복수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있으며, 상기 노즐층(130)에는 복수의 노즐(132)이 형성되어 있다.
상기 기판(110)의 상면에는 기판(110)과 후술하는 히터들(114) 사이에 단열 및 절연을 위한 절연층(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(112)은 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버들(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 복수의 히터(114)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 히터들(114)은 잉크챔버들(122)의 바닥면 상에 마련될 수 있다. 이러한 히터(114)는 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에는 전극들(116)이 형성되어 있다. 상기 전극들(116)은 히터들(114)에 전류를 인가하기 위한 것으로, 전기전도성이 우수한 물질로 이루어진다. 상기 전극(116)은 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 히터들(114) 및 전극들(116)의 상면에는 보호층(passivation layer,118)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 보호층(118)은 상기 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층 들(anti-cavitation layers,119)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸 시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로 히터를 (114)보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 보호층(118) 상에는 챔버층(120)이 보호층(118)에 잘 부착될 수 있도록 접착층(glue layer,121)이 더 형성될 수도 있다.
상기 보호층(118) 상에는 챔버층(120)이 적층되어 있다. 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)로부터 공급되는 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있다. 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)과 잉크챔버들(122)을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor,124)가 더 형성될 수 있다. 그리고, 상기 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(132)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는 상기 기판(110)을 관통하는 잉크피드홀(111)은 상부 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된다. 그리고, 상기 잉크피드홀(111)의 마주보는 양 내벽은 각각 복수개의 단차를 가지고 기판(110)의 표면에 대하여 소정 각도(θ)로 경사지게 형성되어 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111) 내벽의 경사 각도(θ)는 대략 54.7도 보다는 크고 90도 보다는 작을 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 잉크피드홀(111) 내벽의 경사각도는 다양하게 조절될 수 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111)의 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 형성될 수 있다. 이와 같은 잉크피드홀(11)의 경사진 내벽들은 후술하는 바와 같이 그레이 스케일(gray scale) 식각 마스크(도 7의 150)를 이용하여 기판(110)을 건식 식각함으로써 형성될 수 있다.
본 실시예에서와 같이 잉크피드홀(111)을 상부 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성하게 되면, 잉크 토출시 발생되는 버블이 잉크피드홀(111) 내에 트랩되지 않고 외부로 빠져 나감으로써 잉크피드홀(111)로부터 잉크챔버(122)로 잉크가 용이하게 유입되고, 이에 따라 토출 특성이 향상될 수 있다. 또한, 잉크피드홀(111)의 양 내벽을 대략 54.7도 보다 큰 각도로 경사지게 형성하면, 습식 식각을 이용하여 잉크피드홀을 형성하는 경우에 비하여 보다 강건한 구조의 잉크젯 프린트헤드를 제작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 단면을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 잉크젯 프린트헤드는 잉크피드홀의 형상을 제외하면 도 2에 도시된 잉크젯 프린트헤드와 동일하다.
도 3을 참조하면, 기판(110)에는 잉크 공급을 위한 잉크피드홀(211)이 관통하여 형성되어 있다. 이러한 잉크피드홀(211)은 상부 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된다. 그리고, 상기 잉크피드홀(211)의 마주보는 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 비대칭으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 잉크피드홀(211)의 양 내벽 중 하나는 기판(110)의 표면에 대하여 수직으로 형성되며, 다른 하나는 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀(211)의 경사진 내벽은 복수개의 단차를 가지고 기판(110)의 표면에 대하여 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 이때, 상기 잉크피드홀(211)의 경사진 내벽은 다양한 경사각도를 가질 수 있다. 한편, 이상에서는 상기 잉크피드홀(211)의 양 내벽이 비대칭으로 형성되는 일례로서, 상기 잉크피드홀(211)의 양 내벽 중 하나가 기판(110)의 표면 에 대하여 수직으로 형성되고, 다른 하나는 기판(110)의 표면에 대하여 소정 각도로 경사지게 형성되는 경우가 설명되었다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 상기 잉크피드홀(211)의 양 내벽이 서로 다른 경사각도를 가지고 비대칭으로 형성되는 것도 얼마든지 가능하다.
이하에서는 전술한 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 4 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 먼저 기판(110)을 준비한 다음, 상기 기판(110)의 상면에 절연층(112)을 형성한다. 상기 기판(110)으로는 예를 들면, 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 절연층(112)은 기판(110)과 후술하는 히터들(114) 사이의 절연을 위한 층으로, 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 절연층(112)의 상면에 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 복수의 히터(114)를 형성한다. 상기 히터(114)는 절연층(112)의 상면에 예를 들면 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물 또는 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체를 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에 전극들(116)을 형성한다. 상기 전극(116)은 히터(114)의 상면에 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금, 금 또는 은 등과 같은 전기전도성이 우수한 금속을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
상기 히터들(114) 및 전극들(116)을 덮도록 상기 절연층(112) 상에 보호층(passivation layer,116)을 형성한다. 상기 보호층(116)은 히터들(114) 및 전극 들(116)이 잉크와 접촉하여 산화하거나 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호층(116)의 상면에 캐비테이션 방지층들(anti-cavitation layers,119)을 더 형성할 수 있다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)로부터 히터(114)를 보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 보호층(118) 상에 보호층(118)과 후술하는 챔버층(120) 사이의 접착력을 증대시키기는 접착층(121)을 더 형성할 수 있다. 이어서, 상기 보호층(118) 및 절연층(112)을 순차적으로 식각하여 기판(110)의 상면을 노출시키는 트렌치(trench,113)를 형성할 수 있다. 한편, 상기 트렌치(113)는 기판(110)의 상부를 소정 깊이까지 식각함으로써 형성될 수도 있다. 다음으로, 상기 보호층(116) 상에 잉크챔버(122)를 가지는 챔버층(120)을 형성한다. 상기 챔버층(120)은 보호층 상에 소정 물질층을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버층(120)에는 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성된다. 그리고, 이 과정에서 상기 챔버층(120)에는 잉크챔버들(122)과 후술하는 잉크피드홀(도 13의 111)을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(124)가 더 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 트렌치(113), 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124)를 채우도록 상기 챔버층(120) 상에 희생층(125)을 형성한다. 이어서, 예를 들어 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing)공정을 통하여 상기 희생 층(125) 및 챔버층(120)의 상면을 평탄화시킨다. 그리고, 상기 챔버층(120) 및 희생층(125)의 상면에 노즐(132)을 형성된 노즐층(130)을 형성한다. 상기 노즐층(130)은 상기 챔버층(120) 및 희생층(125)의 상면에 소정의 물질층을 형성하고, 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐(132)이 형성된다.
도 7을 참조하면, 상기 기판(110)의 하면에 포토레지스트(140')를 소정 두께로 형성한다. 여기서, 상기 포토레지스트(140')는 포지티브 포토레지스트(positive photoresist)인 경우를 예로 들어 설명한다. 이어서, 상기 포토레지스트(140')의 하부에 그레이 스케일 (gray scale) 포토마스크(150)를 마련한다. 도 8에는 상기 그레이 스케일 포토마스크(150)의 일부를 도시한 평면도이다. 도 8을 참조하면, 상기 그레이 스케일 포토마스크(150)는 빛 투과율이 서로 다른 영역들(150a ~ 150g)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 그레이 스케일 포토마스크(150)는 광 차단 영역(150a)과 광 전부투과 영역(150g), 그리고 상기 광 차단 영역(150a)과 광 전부투과 영역(150g) 사이에 배치되는 복수의 광 일부투과 영역(150b,150c,150d,150e,150f)을 포함한다. 상기 광 일부투과 영역들150b,150c,150d,150e,150f)은 투명기판(161) 상에 소정 형태로 배치되는 다수의 도트(dot,162)를 포함한다. 상기 도트들은 크롬(Cr) 등과 같은 광차단 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 광 일부투과 영역들(150b,150c,150d,150e,150f)에서는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 도트들(162) 사이의 간격을 조절함에 따라 빛 투과율이 조절될 수 있으며, 이외에도 상기 빛 투과율은 도트(162)의 사이즈에 따라 조 절될 수도 있다. 상기와 같은 그레이 스케일 포토마스크(150)를 이용하여 상기 포토레지스트(140')를 노광하게 되면, 상기 포토레지스트(140')에는 빛 투과율이 서로 다른 영역들(150a ~ 150g)에 각각 대응하는 노광부분들이 형성된다.
도 9를 참조하면, 상기 포토레지스트(140')의 노광 부분들을 현상에 의하여 제거하게 되면, 현상된 포토레지스트(140)는 그레이 스케일 포토마스크(150)의 빛 투과율이 서로 다른 영역들(150a ~ 150g)에 대응하여 복수개의 단차를 가지도록 형성된다. 이어서, 상기 현상된 포토레지스트(140)를 식각마스크로 이용하여 상기 기판(110)의 하면을 건식 식각한다. 여기서, 상기 건식 식각으로는 예들 들어, ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)가 사용될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 현상된 포토레지스트(140)를 식각마스크로 이용하여 기판(110)의 하면에 건식 식각을 수행하면, 현상된 포토레지스트(140)의 단차들에 의해 도 10에 도시된 바와 같은 형태로 기판(110)의 하면이 식각되기 시작하고, 이러한 건식 식각 공정이 계속 진행됨에 따라 도 11에 도시된 바와 같은 형태로 기판(110) 하면의 식각이 진행된다. 한편, 이러한 건식 식각 공정에 의해서 기판(110)의 하면에 형성된 현상된 포토레지스트(140)도 그 두께가 점차 얇아지게 된다.
그리고, 이러한 기판의 건식 식각 공정이 트렌치(도 5의 113)에 채워진 희생층(125)이 노출될 때가지 진행되면, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 기판(110)을 관통하는 잉크피드홀(111)이 형성된다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111)은 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁게 형성된다. 그리고, 상기 잉크피드홀(111)의 양 내벽은 상 기 현상된 포토레지스트(140)의 단차들에 대응하여 복수개의 단차를 가지고 경사지도록 형성된다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111)의 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 형성될 수 있다. 상기 잉크피드홀(111) 내벽의 경사 각도(θ)는 대략 54.7도 보다는 크고 90도 보다는 작을 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 잉크피드홀(111) 내벽의 경사각도는 다양하게 조절될 수 있다. 이어서, 상기 기판(110)의 하면에 남아 있는 현상된 포토레지스트(140)는 제거된다.
도 13을 참조하면, 트렌치(113), 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124) 내에 채워진 희생층(125)을 제거하게 되면 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. 여기서, 상기 희생층(125)은 노즐(132) 및 잉크 피드홀(111)을 통하여 상기 희생층(125) 만을 선택적으로 식각하는 식각액을 주입함으로써 제거될 수 있다.
한편, 이상에서는 기판(110)의 하면에 형성되는 포토레지스트(140')가 포지티브 포토레지스트인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 실시예에서 상기 포토레지스트(140')가 네가티브(negative) 포토레지스트인 경우에도 얼마든지 적용가능하다. 그리고, 상기 잉크피드홀(111)의 경사진 내벽에 형성된 단차들은 상기 그레이 스케일 포토마스크(150)의 광 일부투과 영역들(150b ~ 150f)의 개수를 변화시킴으로써 다양하게 조절될 수 있으며, 또한 광 일부투과 영역들(150b ~ 150f)의 빛 투과율을 조절함으로써 잉크피드홀(111) 내벽의 경사각도를 다양하게 조절할 수 있다. 또한, 이상에서는 잉크피드홀(111)의 서로 마주보는 양 내벽이 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 형성되는 경우가 설명되었으나, 본 실시예에서 상기 잉크피드홀(111)이 상부 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지며, 서로 마주보는 양 내벽은 그 사이 의 중심면에 대하여 대칭으로 형성되는 경우도 얼마든지 적용가능하다. 예를 들어, 도 8에 도시된 그레이 스케일 포토마스크(150)의 빛 투과율이 서로 다른 영역들(150a ~ 150g)을 변형하여 상기 잉크피드홀(111)의 양 내벽 중 하나는 기판(110)의 표면에 대하여 수직으로 형성하고, 다른 하나는 기판(110)의 표면에 대하여 경사지게 형성할 수도 있다. 이때, 상기 잉크피드홀(111)의 경사진 내벽은 복수개의 단차를 가지도록 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 상세히 설명되었지만, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 단면을 도시한 것이다.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 111,211... 잉크피드홀
112... 절연층 114... 히터
116... 전극 118... 보호층
119... 캐비테이션 방지층 120... 챔버층
121... 접착층 122... 잉크챔버
124... 리스트릭터 125... 희생층
130... 노즐층 132... 노즐
140'... 포토레지스트 140... 식각마스크
150... 그레이 스케일 포토마스크 150a... 광 차단 영역
150b,150c,150d,150e,150f... 광 일부투과 영역
150g... 광 전부투과 영역
Claims (22)
- 기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지며,적어도 하나의 내벽은 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀.
- 제 1 항에 있어서,상기 경사진 내벽은 상기 기판의 표면에 대하여 54.7도 보다 크고 90도 보다 작은 경사 각도를 가지는 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀.
- 제 1 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀.
- 제 1 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽 중 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 수직으로 형성되며, 다른 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀.
- 기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 잉크피드홀이 형성 된 기판;상기 기판 상에 적층되는 것으로, 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 복수의 노즐이 형성된 노즐층;을 포함하며,상기 잉크피드홀은 적어도 하나의 내벽이 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 5 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 경사진 내벽은 상기 기판의 표면에 대하여 54.7도 보다 크고 90도 보다 작은 경사 각도를 가지는 잉크젯 프린트헤드
- 제 5 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 5 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽 중 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 수직으로 형성되며, 다른 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드.
- 상기 기판의 상면에 형성되는 절연층;상기 절연층 상에 순차적으로 형성되는 복수의 히터 및 전극; 및상기 히터들 및 전극들을 덮도록 형성되는 보호층;을 더 포함하는 잉크젯 프린트헤드.
- 기판을 관통하고, 상부 쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 잉크피드홀의 형성방법에 있어서,건식 식각을 이용하여 상기 잉크피드홀의 적어도 하나의 내벽을 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지도록 형성하는 잉크피드홀의 형성방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 기판의 하면에 포토레지스트를 도포하는 단계;상기 포토레지스트의 하부에 빛 투과율이 서로 다른 영역들을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계;상기 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광 현상하는 단계; 및상기 현상된 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 기판을 관통하도록 건식 식각하는 단계;를 포함하는 잉크피드홀의 형성방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 현상된 포토레지스트는 상기 빛 투과율이 서로 다른 영역들에 대응하는 복수개의 단차를 가지도록 형성되는 잉크피드홀의 형성방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 경사진 내벽은 상기 기판의 표면에 대하여 54.7도 보다 크고 90도 보다 작은 경사 각도를 가지도록 형성되는 잉크피드홀의 형성방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 건식 식각은 ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)을 포함하는 잉크피드홀의 형성방법.
- 기판 상에 복수의 잉크챔버를 가지는 챔버층을 형성하는 단계;상기 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계;상기 챔버층 및 희생층의 상면에 복수의 노즐을 가지는 노즐층을 형성하는 단계; 및상기 기판을 관통하도록 식각하여 상부 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 잉크피드홀을 형성하는 단계;를 포함하며,상기 잉크피드홀의 적어도 하나의 내벽은 건식 식각에 의하여 복수개의 단차를 가지고 상기 기판의 표면에 대하여 경사지도록 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 잉크피드홀을 형성하는 단계는,상기 기판의 하면에 포토레지스트를 도포하는 단계;상기 포토레지스트의 하부에 빛 투과율이 서로 다른 영역들을 포함하는 포토마스크를 마련하는 단계;상기 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광 현상하는 단계; 및상기 현상된 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 기판의 하면을 상기 희생층이 노출될 때까지 건식 식각하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 경사진 내벽은 상기 기판의 표면에 대하여 54.7도 보다 크고 90도 보다 작은 경사 각도를 가지도록 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽은 그 사이의 중심면에 대하여 대칭으로 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 잉크피드홀의 서로 마주보는 양 내벽 중 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 수직으로 형성되며, 다른 하나는 상기 기판의 표면에 대하여 경사지게 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 잉크피드홀을 형성한 다음, 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;상기 절연층 상에 복수의 히터 및 전극을 순차적으로 형성하는 단계; 및상기 히터들 및 전극들을 덮도록 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 보호층 및 절연층을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
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