KR20120022660A - 액체 토출 헤드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유로가 되는 영역을 둘러싸도록 유로벽 부재가 되는 고체 부재가 배치된 기판을 제공하는 공정, 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 금형을 상기 영역 내측에 형성하는 공정, 고체 부재와 금형을 피복하도록 수지로 제조되는 피복층을 배치하는 공정, 및 금형을 제거하여 유로를 형성하는 공정을 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법이다.

Description

액체 토출 헤드의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LIQUID DISCHARGE HEAD}

본 발명은 액체 토출 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.

액체를 토출하는 액체 토출 헤드의 대표예로서, 잉크를 기록 매체에 토출하여 화상을 기록하는 잉크젯 기록 유닛용의 잉크젯 기록 헤드가 있다. 잉크젯 기록 헤드는 일반적으로 잉크 유로, 유로의 일부에 배치된 토출 에너지 발생 소자, 및 거기에서 발생하는 에너지에 의해 잉크를 토출하는 미세한 잉크 토출구를 포함한다.

잉크젯 기록 헤드에 적용가능한 액체 토출 헤드의 제조 방법이 일본 특허 공개 제2005-205916호 공보에 개시되어 있다. 상기 방법에 따르면, 에너지 발생 소자를 구비한 기판 상에 액체의 유로벽을 형성한 후, 유로벽 사이 및 유로벽 상에 수지성 매립 부재를 도포하고, 매립 부재를 화학 기계 연마(CMP)로 평탄화한다. 그 후, 유로벽과 매립 부재 상에, 토출구를 구비한 오리피스 플레이트 부재 형성용 수지를 도포하여 수지층을 형성하고, 수지층에 토출구를 제공한다.

본 발명자들의 검토 결과에 따르면, 일본 특허 공개 제2005-205916호 공보에 기재된 방법에서는, 매립 부재가 수지로 제조되고, 그 위에 수지를 도포하여 오리피스 플레이트 부재를 형성하기 때문에, 매립 부재와 오리피스 플레이트 부재 양자가 서로 용해되어 혼합되는 결과 양자의 부재의 혼합물이 발생하는 경우가 있다. 매립 부재를 제거하더라도 유로벽면 내부에 상기 혼합물이 남으며, 이것이 유로의 최종 형상에 악영향을 미치고, 액체의 리필 특성 등의 토출 특성에 악영향을 미치는 경우가 있다.

본 발명은 상기 종래 기술을 감안하여 이루어진 것이며, 매우 정밀하게 형성된 유로를 갖는 액체 토출 헤드를 고수율로 얻을 수 있는 액체 토출 헤드의 제조 방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

액체의 토출구와 연통하는 액체의 유로를 갖는 액체 토출 헤드의 제조 방법은, 유로가 되는 영역을 둘러싸도록 고체 부재가 설치된 기판을 제공하는 공정; 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 유로의 금형을 상기 영역 내측에 형성하는 공정; 고체 부재와 금형을 피복하도록 수지로 제조되는 피복층을 고체 부재와 금형에 접촉하게 제공하는 공정; 및 금형을 제거하여 유로를 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 유로가 되는 영역을 금속으로 제조되는 금형으로 충전하기 때문에, 유로가 되는 영역을 충전하는 금형과 토출구 부재가 되는 피복층이 서로 혼합되는 것이 억제되고, 따라서 금형이 제거되더라도 유로 내부에 금형이 거의 남지 않는다. 그 결과, 유로가 원하는 형상으로 우수한 정밀도로 형성되고, 우수한 토출 특성을 갖는 액체 토출 헤드를 고수율로 얻을 수 있다.

본 발명의 추가의 특징 및 양상은 첨부된 도면을 참조로 하기 예시 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 도입되고 그의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 예시 실시형태, 특징 및 양상을 도시하며, 본 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1의 (A), (B), (C), (D), (E), (F) 및 (G)는 본 발명의 제1 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시 실시형태에 따라 제조되는 잉크젯 헤드의 일례를 도시하는 모식적 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 있어서의 제조 공정 중의 기판의 상태를 설명하는 모식도이다.
도 4의 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)는 본 발명의 제2 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 있어서의 제조 공정 중의 기판의 상태를 설명하는 모식도이다.
도 6의 (A), (B) 및 (C)는 본 발명의 실시예 3에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 본 발명의 실시예 3에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 8의 (A), (B), (C), (D), (E), (F) 및 (G)는 본 발명의 제3 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 있어서의 제조 공정 중의 기판의 상태를 설명하는 모식도이다.
도 10의 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)는 본 발명의 제4 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 있어서의 제조 공정 중의 기판의 상태를 설명하는 모식도이다.
도 12의 (A), (B) 및 (C)는 본 발명의 실시예 7에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 13의 (A) 및 (B)는 본 발명의 실시예 7에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 14의 (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G) 및 (H)는 본 발명의 제5 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제5 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 있어서의 제조 공정 중의 기판의 상태를 설명하는 모식도이다.
도 16의 (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G) 및 (H)는 본 발명의 실시예 10에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법을 설명하는 모식적 단면도이다.

본 발명의 다양한 예시 실시형태, 특징 및 양상을 도면을 참조로 하기에 상세하게 설명한다.

이하에서는, 도면을 참조로 본 발명을 설명한다. 하기 설명에서는, 동일한 기능을 갖는 구조에는 도면에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략할 수 있다.

또한, 액체 토출 헤드는 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 프린터부를 갖는 워드 프로세서 등의 장치, 나아가 각종 처리 디바이스와 복합적으로 조합한 산업 기록 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 상기 헤드는 바이오칩의 제조, 전자 회로의 인쇄, 및 화학물질을 분무 방식으로 토출하는 것에도 사용될 수 있다. 이하의 설명에서는, 액체 토출 헤드의 일례로서 잉크젯 헤드를 가지고 그 제조 방법을 설명함으로써 본 발명의 예시 실시형태를 설명한다.

도 2는 본 발명의 예시 실시형태의 잉크젯 헤드의 제조 방법에 따라 제조되는 액체 토출 헤드의 일례를 도시하는 부분적으로 워터마킹된 모식적 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 액체 토출 헤드는 잉크를 토출하는 데 이용되는 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자(3)가 소정의 피치로 2열 배열된 실리콘 기판(1)을 포함한다. 기판(1) 상에는, 잉크 유로(11) 및 에너지 발생 소자(3)의 상측에 개구되는 잉크 토출구(9)가, 잉크 유로의 내부벽을 갖는 유로벽 부재(6)의 토출구 플레이트부(8)에 형성된다. 또한, 토출구 플레이트부(8)는, 잉크 공급구(10)로부터 각 잉크 토출구(9)에 연통하는 잉크 유로(11)의 내측벽의 기판에 대향하는 부분을 형성한다. 실리콘의 이방성 에칭에 의해 형성된 잉크 공급구(10)가 에너지 발생 소자(3)의 2개의 열 사이에 개구된다. 잉크젯 헤드는 잉크 공급구(10)를 통해 잉크 유로(11)에 충전된 잉크에, 에너지 발생 소자(3)에 의해 발생되는 압력을 인가함으로써, 잉크 토출구(9)로부터 액적을 토출시켜 기록 매체에 부착시켜 화상을 기록한다.

도 1의 (A) 내지 (G)를 참조로 본 발명의 제1 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 1의 (A) 내지 (G)는 도 2의 A-A'를 통해 절단되고 기판(1)에 수직인 각 공정에서의 절단면을 나타내는 모식적 단면도이다.

도 1의 (A)에 도시한 기판(1) 상에는, 발열 저항체 등의 에너지 발생 소자(3)가 복수개 배치된다. 에너지 발생 소자(3) 상에는 절연막(4)이 형성된다. 기판(1)의 이면에는 잉크 공급구를 형성할 때 마스크로 기능하는 산화막(2)이 제공된다. 전기적 접속을 행하는 전극 패드(도면에 도시되지 않음)는 침착 또는 도금에 의해 형성된다. 히터(3)의 배선 및 히터를 구동하기 위한 반도체 디바이스는 도면에 도시되어 있지 않다.

우선, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 금속, 금속 합금 또는 금속 화합물로 제조되는 금속층이며, 기판(1) 상에 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 데 사용되는 시드층(5)과, 유로벽의 밀착층으로서 사용되는 외부 금속층(50)을 패터닝에 의해 일괄 형성한다. 보다 구체적으로, 포토리소그래피 공정을 이용하여, 시드층(5), 외부 금속층(50), 및 금속 또는 그의 화합물로 제조되는 금속층 상에 패터닝을 행한다. 시드층(5)과 외부 금속층(50)은 서로 이격하여 배치된다. 이 때, 후속 공정에서 형성되는 유로벽과 기판 표면 사이의 밀착성이 충분하다면, 유로벽 하측의 외부 금속층(50)은 형성할 필요가 없다.

다음으로, 도 1의 (C)에 도시한 바와 같이, 유로벽이 되는 감광성 수지를 스핀 코팅에 의해 도포하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상함으로써, 유로 측벽이 되는 고체 부재(6)를 형성한다. 고체 부재(6)는 유로가 되는 영역(11a)을 둘러싸도록 형성된다. 도 3에 금형을 형성하는 부분의 시드층(5)과, 고체 부재(6)를 형성한 후의 상면의 상태를 도시한다. 이렇게, 고체 부재(6)의 내측이며 유로가 되는 영역 내에 유로의 형상을 갖는 시드층(5)을 형성한다. 도금의 등방적 성장을 고려하면, 고체 부재(6)와 시드층(5) 사이에는 일정한 간격(도 3의 60)이 있을 수 있다. 고체 부재(6)는 외부 금속층(50)의 상면으로부터 측면에 접촉하도록, 외부 금속층(50)을 전체적으로 피복하도록 배치할 수 있다.

다음으로, 도 1의 (D)에 도시한 바와 같이, 시드층(5)을 이용하여 무전해 도금에 따라, 금속 또는 금속을 함유하는 합금을 성장시켜 얻어지는 도금층에 의해 유로의 금형(7)을 형성한다. 그의 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 무전해 도금법을 이용한다. 무전해 도금법을 이용하는 경우, 금형(7)은 시드층(5)에만 선택적으로 형성된다. 고체 부재(6)는 도금 레지스트로서 기능한다. 도금 시간을 제어하여 금형을 원하는 두께로 배치할 수 있다. 도금층의 두께가 고체 부재(6)의 기판(1)의 표면으로부터의 높이와 유사한 높이를 갖거나 그것보다 약간 얇은 경우, 이후에 피복 감광성 수지를 용이하게 도포할 수 있다. 도금층이 평탄하게 형성되기 때문에, 금형(7)의 상면에 특별한 평탄화 처리를 할 필요는 없다. 그러나, 금형(7)을 고체 부재(6)보다 두꺼운 두께로 형성하는 경우에는, 금형(7)의 상면을 연마할 수 있다.

다음으로, 도 1의 (E)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)와 동일한 종류의 재료인 피복 감광성 수지(8)를 스핀 코팅에 의해 도포한다. 피복 감광성 수지(8)의 용매로서는, 크실렌 또는 MIBK와 디글라임의 혼합 용매가 사용되지만, 금형에 무전해 도금에 따라 무기 재료가 형성되며, 따라서 금형(7)과 피복 감광성 수지(8) 사이의 상용성은 실질적으로 없다. 피복 감광성 수지(8)의 상측에는 발수제를 도포할 수 있다.

그 후, 도 1의 (F)에 도시한 바와 같이, 피복 감광성 수지(8)의 에너지 발생 소자(3)에 대면하는 위치에 잉크 토출구(9)를 형성한다. 토출구를 형성할 때는, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행한다. 피복 감광성 수지(8)는 네가티브 수지이며, 따라서 토출구에 광이 닿지 않도록 노광을 행한다. 그 후, 현상을 행하여, 각 에너지 발생 소자(3)에 대응하는 잉크 토출구(9)를 형성한다.

다음으로, 도 1의 (G)에 도시한 바와 같이, 잉크 공급구가 되는 부분의 산화막(2)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 잉크 공급구(10)를 형성한다. 그 후, 잉크 유로에 형성된 시드층(5)과 금형(7)을 제거액을 사용하여 제거하여 유로(11)를 형성한다. 유로가 되는 영역을 충전하는 금속으로 제조되는 금형(7)과, 토출구 부재가 되는 피복 감광성 수지(8)가 서로 혼합되는 것이 억제된다. 이에 의해, 금형(7)을 제거하는 경우에도, 유로(11) 내측에 금형(7)이 부분적으로 남지 않으므로, 유로의 금형(7)과 동일한 형상을 갖는 유로(11)가 형성된다. 또한, 금형(7)과 피복 감광성 수지(8) 사이의 경계가 명확하며, 따라서 금형(7)의 제거액의 농도가 다소 변동되더라도, 그 영향을 받지 않고 우수한 재현성으로 유로를 형성할 수 있다. 상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리한 후, 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속한다. 그 후, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하고, 잉크젯 헤드를 완성한다.

도 4의 (A) 내지 (F)를 참조로 본 발명의 제2 예시 실시형태에 대하여 설명한다. 도 4의 (A) 내지 (F)는 도 1의 (A) 내지 (G)와 동일한 위치에서 본 단면도이다.

도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 제1 예시 실시형태와 동일한 방식으로 기판(1)을 준비한다.

그 후, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 시드층(5)을 형성한다. 시드층(5)은 패터닝하지 않고, 기판(1) 상에 전체적으로 형성할 수 있다.

다음으로, 도 4의 (C)에 도시한 바와 같이, 유로 측벽이 되는 감광성 수지를 스핀 코팅에 의해 도포하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상함으로써, 유로 측벽이 되는 고체 부재(6)를 형성한다. 도 5에 고체 부재(6)를 형성한 후의 상면의 상태를 도시한다. 시드층(5)은 고체 부재(6)에 둘러싸이도록, 유로가 되는 영역(11a)에 배치된다.

또한, 시드층(5)은 고체 부재(6)와 기판(1) 사이에 이들 양자와 접촉하도록 배치되고, 고체 부재(6)의 외측에도 배치된다.

다음으로, 도 4의 (D)에 도시한 바와 같이, 시드층(5)을 이용하여 전해 도금법에 따라 금형(7)을 형성한다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 전해 도금법을 이용한다. 전해 도금법을 이용하는 경우, 통전할 때 시드층 상 및 레지스트 패턴이 없는 위치에만 선택적으로 도금층이 형성된다. 고체 부재(6)의 외측의 시드층이 기판(1)의 단부의 도금 단자와 전기적으로 접속되므로, 외부로부터 전류를 공급하여 전해 도금을 행한다. 외부 전력을 이용하여 전해 도금법에 의해 금형(7)을 형성하기 때문에, 보다 짧은 시간에 금형(7)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 4의 (E)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)와 동일한 종류의 재료인 피복층으로서의 피복 감광성 수지(8)를 스핀 코팅에 의해 도포한다. 피복 감광성 수지(8)의 용매로서는, 일반적으로 크실렌 또는 메틸 이소부틸 케톤(MIBK)과 디글라임의 혼합 용매가 사용된다. 금형에 전해 도금법에 따라 금속 재료를 형성하기 때문에, 금형(7)과 피복 감광성 수지(8) 사이의 상용성은 실질적으로 없다. 고체 부재(6)의 내측과 외측에 고체 부재(6)와 대략 동일한 높이를 갖는 도금층이 형성되며, 따라서 피복 감광성 수지(8)가 평탄하게 형성되고, 토출구(9)와 에너지 발생 소자(3) 사이의 거리를 기판 내에서 일정하게 유지할 수 있다. 피복 감광성 수지(8)의 상측에는 발수제를 도포할 수 있다. 도포 후, 잉크 토출구(9)를 형성하기 위하여, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행한다. 그 후, 현상을 행하고, 잉크 토출구(9)를 형성한다.

다음으로, 도 4의 (F)에 도시한 바와 같이, 기판 이면의 산화막(2)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝한 후, 잉크 공급구(10)를 형성한다. 그 후, 잉크 유로 내 및 칩 외주에 형성된 시드층(5)과 금형(7)을 제거하여 유로(11)를 형성한다. 이 때, 고체 부재(6)의 외측의 시드층(5)도 함께 제거된다.

상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리한다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속한다. 그 후, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하고, 잉크젯 헤드를 완성한다.

유로 측벽 및 오리피스 플레이트 부재와 기판 사이에 열팽창 계수의 차이가 있다. 따라서, 가열 공정 후, 기판과의 결합부에 응력이 발생할 수 있다. 이는 액체 토출 헤드의 구조적 안정성에 영향을 주고, 수율을 저하시킬 수 있다. 제3 및 제4 예시 실시형태는 상기 문제점을 해결하려는 것이다.

도 8의 (A) 내지 (G)를 참조로 본 발명의 제3 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 8의 (A) 내지 (G)는 도 2의 A-A'을 통해 절단되고 기판(1)에 수직인 각 공정에서의 절단면을 나타내는 모식적 단면도이다.

도 8의 (A)에 도시한 기판(1) 상에는, 발열 저항체 등의 에너지 발생 소자(3)가 복수개 배치된다. 에너지 발생 소자(3) 상에는 절연막(4)이 형성된다. 기판(1)의 이면에는 잉크 공급구를 형성할 때 마스크로 기능하는 산화막(2)이 제공된다. 그리고, 전기적 접속을 행하는 전극 패드(도면에 도시되지 않음)는 침착 또는 도금에 의해 형성된다. 히터(3)의 배선 및 히터(3)를 구동하기 위한 반도체 디바이스는 도면에 도시되어 있지 않다.

우선, 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 금속층이며, 기판(1) 상에 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 데 사용되는 시드층(5)을 패터닝에 의해 형성한다. 또한, 유로벽의 밀착층으로서 이용되는 외부 금속층(50)과, 시드층(5)과 함께 유로벽 내측의 유로벽 부재의 부피를 감소시키기 위한 응력 완화 부재를 형성하는 시드층(51)을 패터닝에 의해 일괄 형성한다. 보다 구체적으로, 포토리소그래피 공정을 이용하여 시드층(5), 시드층(51) 및 외부 금속층(50)의 패터닝을 행한다. 시드층(5), 외부 금속층(50) 및 시드층(51)은 서로 이격하여 배치된다. 이 때, 후속 공정에서 형성되는 유로벽과 기판 표면 사이의 밀착성이 충분하다면, 유로벽 하측의 외부 금속층(50)은 형성할 필요가 없다.

다음으로, 도 8의 (C)에 도시한 바와 같이, 유로벽이 되는 감광성 수지를 스핀 코팅에 의해 도포하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상한다. 이렇게, 유로 측벽이 되는 고체 부재(6)를 형성한다. 고체 부재(6)는 유로가 되는 영역(11a)과 응력 완화 부재를 형성하는 영역(11b)을 둘러싸도록 형성된다. 도 9에 금형을 형성하는 부분의 시드층(5), 응력 완화 부재 형성부의 시드층(51), 및 고체 부재(6)를 형성한 후의 상면의 상태를 도시한다. 이렇게, 고체 부재(6)의 내측이며 유로가 되는 영역에 유로의 형상을 갖는 시드층(5)을 형성하고, 응력 완화 부재를 형성하는 영역에 응력 완화 부재의 형상을 갖는 시드층(51)을 형성한다. 도금의 등방적 성장을 고려하면, 고체 부재(6)와 시드층(5) 및 시드층(51) 사이에는 일정한 간격(도 9의 60)이 있을 수 있다. 고체 부재(6)는 외부 금속층(50)의 상면으로부터 측면에 접촉하도록, 외부 금속층(50)을 전체적으로 피복하도록 배치할 수 있다.

다음으로, 도 8의 (D)에 도시한 바와 같이, 시드층(5)과 시드층(51)을 이용하여 무전해 도금법에 따라, 금속 또는 금속을 함유하는 합금을 성장시켜 얻어지는 도금층에 의해 유로의 금형(7)과 응력 완화 부재(100)를 형성한다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 무전해 도금법을 이용한다. 무전해 도금법을 이용하는 경우, 금형(7)과 응력 완화 부재(100)는 시드층에만 선택적으로 형성된다. 고체 부재(6)는 도금 레지스트로서 기능한다. 도금 시간을 제어하여 금형과 응력 완화 부재(100)를 원하는 두께로 제공할 수 있다. 두께가 고체 부재(6)의 기판(1)의 표면으로부터의 높이와 대략 동일하거나 그것보다 약간 얇은 경우, 이후에 피복 감광성 수지(8)를 용이하게 도포할 수 있다. 도금층이 평탄하게 형성되기 때문에, 금형(7)과 응력 완화 부재(100)의 상면에 특별한 평탄화 처리를 할 필요는 없다. 그러나, 금형(7)과 응력 완화 부재(100)를 고체 부재(6)보다 두꺼운 두께로 형성하는 경우에는, 금형(7)과 응력 완화 부재(100)의 상면을 연마할 수 있다.

다음으로, 도 8의 (E)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)와 동일한 종류의 재료인 피복 감광성 수지(8)를 스핀 코팅에 의해 도포한다. 피복 감광성 수지(8)의 용매로서는, 크실렌 또는 MIBK와 디글라임의 혼합 용매가 사용된다. 금형에 전해 도금법에 따라 무기 재료를 형성하기 때문에, 금형(7)과 피복 감광성 수지(8) 사이의 상용성은 실질적으로 없다. 피복 감광성 수지(8)의 상측에는 발수제를 도포할 수 있다.

다음으로, 도 8의 (F)에 도시한 바와 같이, 피복 감광성 수지(8)의 에너지 발생 소자(3)에 대면하는 위치에 잉크 토출구(9)를 형성한다. 토출구를 형성할 때는, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행한다. 피복 감광성 수지(8)가 네가티브형인 경우, 토출구에 광이 닿지 않도록 노광을 행한다. 그 후, 현상을 행하고, 각 에너지 발생 소자(3)에 대응하는 잉크 토출구(9)를 형성한다.

다음으로, 도 8의 (G)에 도시한 바와 같이, 잉크 공급구(10)가 되는 부분의 산화막(2)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 잉크 공급구(10)를 형성한다. 그 후, 잉크 유로에 형성된 시드층(5)과 금형(7)을 제거액을 사용하여 제거하여 유로(11)를 형성한다. 유로가 되는 영역을 충전하는 금속으로 제조되는 금형(7)과, 토출구 부재가 되는 피복 감광성 수지(8)가 서로 혼합되는 것이 억제되며, 따라서 금형(7)의 제거액에 용해되기 어려운 혼합물은 형성되지 않는다. 따라서, 금형(7)이 제거되는 경우에도, 금형(7)은 유로 내측에 부분적으로 남지 않고, 유로의 금형(7)과 동일한 형상을 갖는 유로가 형성된다. 또한, 금형(7)과 피복 감광성 수지(8) 사이의 경계가 명확하며, 따라서 금형(7)의 제거액의 농도가 다소 변동되더라도, 그 영향을 받지 않고 우수한 재현성으로 유로를 형성할 수 있다. 상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리한다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속한다. 그 후, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하고, 잉크젯 헤드를 완성한다.

도 10의 (A) 내지 (F)를 참조로 본 발명의 제4 예시 실시형태에 대하여 설명한다. 도 10의 (A) 내지 (F)는 도 8의 (A) 내지 (G)와 동일한 위치에서 본 단면도이다.

도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 제1 예시 실시형태와 동일한 방식으로 기판(1)을 준비한다.

그 후, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 시드층(5)을 형성한다. 시드층(5)은 패터닝하지 않고, 기판(1) 상에 전체적으로 형성할 수 있다.

다음으로, 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이, 유로 측벽이 되는 감광성 수지를 스핀 코팅에 의해 도포하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상한다. 이렇게, 유로 측벽과, 유로 측벽 내측에 유로 측벽 부재의 부피를 감소시키기 위한 응력 완화 부재를 형성하는 금형이 되는 고체 부재(6)를 형성한다. 도 11에 고체 부재(6)를 형성한 후의 상면의 상태를 도시한다. 시드층(5)은 고체 부재(6)에 둘러싸이도록, 유로가 되는 영역(11a)과 응력 완화 부재를 형성하는 영역(11b)에 배치된다.

또한, 시드층(5)은 고체 부재(6)와 기판(1) 사이에 이들 양자가 접촉하도록 배치되고, 고체 부재(6)의 외측에도 제공된다.

다음으로, 도 10의 (D)에 도시한 바와 같이, 시드층(5)을 이용하여 전해 도금법에 따라 금형(7)과 응력 완화 부재(100)를 형성한다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 전해 도금법을 이용한다. 전해 도금법을 이용하는 경우, 통전할 때 시드층 상 및 레지스트 패턴이 없는 위치에만 도금층이 선택적으로 형성된다. 고체 부재(6)의 외측의 시드층(5)이 기판(1)의 단부의 도금 단자와 전기적으로 접속되므로, 외부에서 전류를 공급하여 전해 도금을 행한다. 외부 전력을 이용하여 도금함으로써 금형(7)과 응력 완화 부재(100)를 형성하기 때문에, 보다 짧은 시간에 금형(7)과 응력 완화 부재(100)를 형성할 수 있다.

다음으로, 도 10의 (E)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)와 동일한 종류의 재료인 피복층으로서의 피복 감광성 수지(8)를 스핀 코팅에 의해 도포한다. 피복 감광성 수지(8)의 용매로서는, 일반적으로 크실렌 또는 메틸 이소부틸 케톤(MIBK)과 디글라임의 혼합 용매가 사용된다. 금형에 전해 도금법에 따라 금속 재료를 형성하기 때문에, 금형(7)과 피복 감광성 수지(8) 사이의 상용성은 실질적으로 없다. 고체 부재(6)의 내측과 외측에 고체 부재(6)와 대략 동일한 높이를 갖는 도금층이 형성되며, 따라서 피복 감광성 수지(8)가 평탄하게 형성되고, 토출구(9)와 에너지 발생 소자(3) 사이의 거리를 기판 내에서 일정하게 유지할 수 있다. 피복 감광성 수지(8)의 상측에는 발수제를 도포할 수 있다. 도포 후, 잉크 토출구(9)를 형성하기 위하여, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행한다. 그 후, 현상을 행하고, 잉크 토출구(9)를 형성한다.

다음으로, 도 10의 (F)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 이면의 산화막(2)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 잉크 공급구(10)를 형성한다. 그 후, 잉크 유로 내 및 칩 외주에 형성된 시드층(5)과 금형(7)을 제거하여 유로(11)를 형성한다. 이 때, 고체 부재(6)의 외측의 시드층(5)도 함께 제거된다.

상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리한다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적 접속한다. 그 후, 잉크 공급용 지지 부재(탱크 케이스)를 접속하고, 잉크젯 헤드를 완성한다.

제5 예시 실시형태 및 제6 예시 실시형태는 액체 토출 헤드를 제조할 때 레이저를 이용하는 예이다.

도 14의 (A) 내지 (H)를 참조로 본 발명의 제5 예시 실시형태에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 14의 (A) 내지 (H)는 도 2의 A-A'를 통해 절단되고 기판(1)에 수직인 각 공정에서의 절단면을 나타내는 모식적 단면도이다.

도 14의 (A)에 도시한 기판(1) 상에는, 발열 저항체 등의 에너지 발생 소자(3)가 복수개 배치된다. 에너지 발생 소자(3) 상에는 절연막(4)이 형성된다. 기판(1)의 이면에는 잉크 공급구를 형성할 때 마스크로 기능하는 산화막(2)이 제공된다. 그리고, 전기적 접속을 행하는 전극 패드(도면에 도시되지 않음)는 침착 또는 도금에 의해 형성된다. 히터(3)의 배선 및 히터를 구동하기 위한 반도체 디바이스는 도면에 도시되어 있지 않다.

우선, 도 14의 (B)에 도시한 바와 같이, 금속 또는 금속 화합물로 제조되며, 기판(1) 상에 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 데 사용되는 금속층인 시드층(5)과, 유로벽의 밀착층으로서 이용되는 외부 금속층(50)을 패터닝에 의해 일괄 형성한다. 시드층(5), 외부 금속층(50), 및 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 금속 재료층은 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝을 행함으로써 얻어진다. 시드층(5)과 외부 금속층(50)은 서로 이격하여 배치된다. 이 때, 후속 공정에서 형성되는 유로벽과 기판 표면 사이의 밀착성이 충분하다면, 유로벽 하측의 외부 금속층(50)은 형성할 필요가 없다.

다음으로, 도 14의 (C)에 도시한 바와 같이, 시드층(5)이 형성된 측의 표면으로부터 잉크 공급구가 되는 영역 내로 레이저를 이용하여 가공을 행한다. 레이저 가공 깊이에 대해서는 반대측의 표면까지 관통시키는 것이 바람직하다. 그러나, 시드층(5), 절연막(4), 기판(1) 및 산화막(2)을 동시에 관통할 수 있다면, 상기 깊이는 반드시 관통시킬 필요는 없다. 레이저 스폿 직경은 10 내지 200㎛이며, 잉크 공급구 형성 영역의 프레임 내가 되도록 설정되고, 바람직하게는 20 내지 30㎛이다. 레이저 가공의 위치 및 패턴은 잉크 공급구 영역 내에 있는 한, 그리고 그 후의 이방성 에칭에 의해 잉크 공급구가 개구되는 패턴인 한, 연속 가공에 의해 연결된 선형 패턴, 또는 점을 조합하여 얻어진 패턴일 수 있다. 시드층(5), 절연막(4), 기판(1) 및 산화막(2)을 가공할 수 있는 한, 임의의 종류의 레이저를 이용할 수 있다. 또한, 레이저 가공 동안, 용융에 의해 발생된 데브리스(20 및 40)가 레이저 관통 구멍(30)의 주위(기판의 양면)에 부착된다.

도 14의 (D)에 도시한 바와 같이, 이방성 에칭법에 의해 잉크 공급구(10)를 형성한다. 에칭액으로서는, 수성 용매에 대하여 TMAH 8 내지 25질량％, 및 TMAH 수용액에 대하여 실리콘 0 내지 8질량％의 비율로 혼합하여 얻어진 액온이 80℃로 설정된 에칭액이 바람직하다. 대안적으로, 에칭액이 시드층(5)을 용해시키지 않는다면, 다른 액도 사용할 수 있다. 또한, 에칭은 시드층(5) 상에 OBC 등의 보호막을 이용해 행할 수 있다. 기판(1)의 표면은 알칼리 에칭액에 불용성인 금속으로 형성된 시드층(5)으로 피복되거나, 보호막을 갖기 때문에, 에칭되지 않는다. 한편, 이면측은 알칼리 에칭액에 내성일 수 있는 막이 없으며, 따라서 기판(1) 표면측을 향하여 에칭이 진행된다. 동시에, 레이저 가공 동안 발생되고 기판 이면에 부착된 데브리스(40)가 리프트 오프되며, 따라서 에칭 후의 기판(1) 이면에 데브리스(40)는 남지 않는다.

그 후, 도 14의 (E)에 도시한 바와 같이, 유로벽이 되는 감광성 드라이 필름을 제공하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광 및 현상을 행함으로써, 유로 측벽이 되는 고체 부재(6)를 형성한다. 고체 부재(6)는 유로가 되는 영역(11a)을 둘러싸도록 형성된다. 도 15에 금형을 형성하는 부분의 시드층(5)과 고체 부재(6)를 형성한 후의 상면의 상태를 도시한다. 이렇게, 고체 부재(6)의 내측이며 유로가 되는 영역에 유로의 형상을 갖는 시드층(5)을 형성한다. 도금의 등방적 성장을 고려하면, 고체 부재(6)와 시드층(5) 사이에는 일정한 간격(도 15의 60)이 있을 수 있다. 이 때, 고체 부재(6)는 외부 금속층(50)의 상면으로부터 측면에 접촉하도록, 외부 금속층(50)을 전체적으로 피복하도록 배치할 수 있다.

다음으로, 도 14의 (F)에 도시한 바와 같이, 시드층(5)을 이용하여 무전해 도금법에 따라 금속 또는 금속을 함유하는 합금을 성장시켜 얻어지는 도금층으로 유로의 금형(7)을 형성한다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 무전해 도금법을 이용한다. 무전해 도금법을 이용하는 경우, 금형(7)은 시드층(5)에만 선택적으로 형성된다. 고체 부재(6)는 도금 레지스트로서 기능한다. 도금 시간을 제어하여 금형을 원하는 두께로 제공할 수 있다. 도금층의 두께가 고체 부재(6)의 기판(1)의 표면으로부터의 높이와 대략 동일하거나 그것보다 약간 얇은 경우, 이후에 피복 감광성 드라이 필름을 용이하게 도포할 수 있다. 도금층이 평탄하게 형성되기 때문에, 금형(7)의 상면에 특별한 평탄화 처리를 할 필요는 없다. 그러나, 금형(7)을 고체 부재(6)보다 두꺼운 두께로 형성함으로써, 금형(7)의 상면을 연마할 수 있다.

다음으로, 도 14의 (G)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)와 동일한 종류의 재료인 피복 감광성 드라이 필름(8)을 적재한다. 피복 감광성 드라이 필름(8)의 용매로서는, 크실렌 또는 MIBK와 디글라임의 혼합 용매가 사용된다. 금형에 무전해 도금에 따라 무기 재료를 형성하기 때문에, 금형(7)과 피복 감광성 드라이 필름(8) 사이의 상용성은 실질적으로 없다. 피복 감광성 드라이 필름(8)의 상측에는 발수제를 도포할 수 있다.

피복 감광성 드라이 필름(8)의 에너지 발생 소자(3)에 대면하는 위치에 잉크 토출구(9)를 형성한다. 토출구를 형성할 때는, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행한다. 피복 감광성 드라이 필름은 네가티브형이며, 따라서 토출구에 광이 닿지 않도록 노광을 행한다. 그 후, 현상을 행하여, 각 에너지 발생 소자(3)에 대응하는 잉크 토출구를 형성한다.

다음으로, 도 14의 (H)에 도시한 바와 같이, 잉크 유로에 형성된 시드층(5)과 금형(7)을 제거액을 사용하여 제거하여 유로(11)를 형성한다. 이 때, 시드층(5) 상에 부착된 데브리스(20)도 동시에 리프트 오프된다.

유로가 되는 영역을 충전하는 금속으로 제조되는 금형(7)과, 토출구 부재가 되는 피복 감광성 드라이 필름(8)이 서로 혼합되는 것이 억제되기 때문에, 금형(7)의 제거액에 용해되기 어려운 혼합물은 형성되지 않는다. 이에 의해, 금형(7)이 제거되는 경우에도, 금형(7)은 유로 내측에 부분적으로 남지 않고, 유로의 금형(7)과 동일한 형상을 갖는 유로가 형성된다. 또한, 금형(7)과 피복 감광성 드라이 필름(8) 사이의 경계가 명확하며, 따라서 금형(7)의 제거액의 농도가 다소 변동되더라도, 그 영향 없이 우수한 재현성으로 유로를 형성할 수 있다. 상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리한다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속한다. 그 후, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하고, 잉크젯 헤드를 완성한다.

본 예시 실시형태에서는, 금형인 도금층 상에 감광성 드라이 필름(8)을 배치하고, 토출구를 패터닝한다. 따라서, 유로가 되는 영역을 충전하는 금형과, 토출구 부재가 되는 피복층이 서로 혼합되는 것이 억제된다. 또한, 금형이 제거되는 경우에도, 레이저 가공에 의해 발생되는 데브리스를 동시에 제거할 수 있으며, 즉 유로 내측에 금형이 거의 남지 않는다. 그 결과, 유로가 원하는 형상으로 우수한 정밀도로 형성되고, 우수한 토출 특성을 갖는 액체 토출 헤드를 고수율로 얻을 수 있다.

이하에서는, 실시예를 참조로 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1의 (A) 내지 (G)를 참조로 실시예 1에 대하여 설명한다. 실시예 1은 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 잉크젯 헤드의 제조 방법의 예이다.

도 1의 (A)에 도시한 기판(1) 상에는, 발열 저항체 등의 에너지 발생 소자(3)가 복수개 배치된다. 기판으로서는 실리콘 기판을 사용하고, 발열체로서는 TaSiN을 사용하였다. 기판(1)의 이면에는 잉크 공급구의 마스크 재료로서 산화막(2)을 형성하였다. 전기적 접속을 행하는 전극 패드(도시되지 않음)의 재료로서는, 이후에 금형을 제거하는 데 사용되는 염화철에 의해 부식되지 않는 금을 사용하였다. 금 패드는 스퍼터링법에 의해 침착시킨 후, 포토리소그래피법에 의해 패터닝을 행함으로써 형성하였다. 또한, 다른 방법으로서 전해 도금법을 이용하여 금 범프를 형성할 수 있다. 히터(3)의 배선 및 히터(3)를 구동하기 위한 반도체 디바이스는 도면에 도시되어 있지 않다.

그 후, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 도 1의 (A)에 도시한 기판(1) 상에, 금형을 형성하는 시드층(5)과, 유로벽의 밀착층인 외부 금속층(50)을 무전해 도금에 의해 동시에 형성하고, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하고, 시드층을 형성하였다. 시드층으로서는 스퍼터링법에 의해 두께 0.5㎛의 알루미늄 막을 형성하였다. 알루미늄은 미량의 규소 또는 구리를 함유하는 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있다. 시드층인 알루미늄 상에 포지티브 레지스트를 도포, 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 그 후, 건식 에칭 및 습식 에칭을 행하여, 금형을 형성하는 부분과 유로벽을 형성하는 부분에 알루미늄을 형성하였다. 금형을 형성하는 부분에는 시드층(5)이 형성되고, 유로벽 형성 부분에는 외부 금속층(50)이 형성되었다.

다음으로, 도 1의 (C)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)를 형성하였다. 고체 부재(6)를 형성하기 위한 재료는 에폭시 수지, 광 양이온 중합 개시제, 및 용매인 크실렌을 포함하며, 네가티브 감광성 수지이다. 네가티브 레지스트로서는, 에폭시 수지 EHPE3150(상품명, 다이셀 가가꾸 고교사(Daicel Chemical Industries, Ltd.)제) 100질량％, 및 광 양이온 중합 촉매 SP-172(상품명, 아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤(Asahi Denka Kogyo K. K.)제) 6질량％를 함유하는 재료를 사용하였다. 유로벽이 되는 감광성 수지를 스핀 코팅에 의해 도포하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상하였다. 이에 의해, 유로벽이 되는 고체 부재(6)를 측벽이 기판(1)의 표면과 거의 수직하도록 형성하였다. 이 때의 고체 부재(6)의 높이는 10㎛로 설정하였다. 이 때, 금형(7) 및 시드층(5)의 제거 동안 유로벽 하측의 시드층(5)이 용해되는 것을 억제하기 위하여, 금형(7) 형성부의 시드층(5)은 금형(7)보다 내측에 형성하고, 외부 금속층(50)은 고체 부재(6) 내에 형성하는 것이 바람직하다.

그 후, 도 1의 (D)에 도시한 바와 같이, 알루미늄 시드층(5) 상에, 무전해 도금법에 의해 니켈 도금층으로 금형(7)을 형성하였다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 무전해 도금법을 이용하였다. 상기 방법에 따라, 알루미늄의 표면에 형성된 산화막을 제거하고, 아연산염 처리를 행하고, 니켈을 형성하였다. 니켈은 알루미늄의 표면에 부착된 Zn과 치환하고, 환원 반응에 따라 성장시킴으로써 형성된다. 처리액으로서는, 우에무라 고교 가부시끼가이샤(Uemura Kogyo K. K.)제의 약액을 사용하였다. 전처리액으로서는, 클리너 EPITHAS MCL-16을 사용하여 알루미늄의 최표면의 산화층을 에칭하였다. 그 후, 아연산염 처리를 행하였다. 아연산염 처리액으로서는 EPITHAS MCT-17을 사용하였다. 아연산염 처리를 한 알루미늄 패드 상에는 아연이 석출되며, 그 위에 EPITHAS NPR-18로 무전해 니켈을 무전해 도금하였다. 이 때, 니켈의 침착 속도는 0.2㎛/분이고, 니켈은 노즐과 동일한 높이인 10㎛까지 석출되며, 따라서 무전해 니켈 도금 시간은 50분이었다. 시간을 제어하여 도금을 행하기 때문에, 고체 부재(6)와 실질적으로 동일한 높이를 얻을 수 있다. 금형(7)이 고체 부재(6)보다 높은 경우는, 화학 기계 연마(CMP)를 이용할 수 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 유로벽이 수직하며, 따라서 무전해 도금법에 의해 형성된 금형도 수직으로 형성된다.

다음으로, 도 1의 (E)에 도시한 바와 같이, 유로 측벽과 동일한 종류의 재료인 피복 감광성 수지(8)를 스핀 코팅에 의해 도포한다. 상기 재료는 에폭시 수지 EHPE3150(상품명, 다이셀 가가꾸 고교사제) 100중량부, 및 광 양이온 중합 촉매 SP-172(상품명, 아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤제) 6중량부를 함유하는 네가티브 감광성 수지이다. 도포 후, 잉크 토출구(9)를 형성하기 위하여, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행하였다. 피복 감광성 수지(8)는 네가티브형이기 때문에, 토출구에 광이 닿지 않도록 노광을 행하였다. 그 후, 현상을 행하여 잉크 토출구(9)를 형성하였다.

그 후, 도 1의 (F)에 도시한 바와 같이, 산화막(2)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝한 후, 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 도 1(F)에 도시한 잉크 공급구(10)는 건식 에칭에 의해 제조하였지만, 잉크 공급구(10)를 알칼리 수용액(예를 들어 테트라메틸 암모늄 또는 KOH)으로 에칭할 수도 있다. 건식 에칭의 경우에는, 산화막(2)이 얇기 때문에, 패터닝에 사용된 레지스트를 남겨서 에칭을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 공급구(10)를 형성할 때는, 표면에 보호막(도시되지 않음)을 형성하는 것이 바람직하다. 그 후, 잉크 유로 내측에 형성된 시드층인 알루미늄 재료 및 무전해 도금법에 의해 형성된 니켈을 염화철로 에칭하고, 제거하였다.

상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리하였다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속하고, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하여, 잉크젯 헤드를 완성하였다.

도 4의 (A) 내지 (F)를 참조로 본 발명의 실시예 2에 대하여 설명한다.

도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 실시예 1과 유사한 방식으로 기판(1)을 준비하였다.

도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 스퍼터링법에 의해 시드층(5)을 형성하였다. 시드층의 재료로서는 금을 사용하였다. 그 두께는 0.3㎛로 설정하였다.

다음으로, 도 4의 (C)에 도시한 바와 같이, 유로벽이 되는 고체 부재(6)를 형성하였다. 고체 부재(6)를 형성하기 위한 재료는 실시예 1과 동일하였다.

그 후, 도 4의 (D)에 도시한 바와 같이, 금형(7)으로서 금 도금층을 시드층(5) 상에 형성하였다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 전해 도금법을 이용하였다. 도금액으로서는, 주로 아황산금으로 제조되는 MICROFAB Au100(상품명, 닛본 일렉트로플레이팅 엔지니어스사(ELECTROPLATING ENG OF JAPAN CO.)제)을 사용하였다. 이 때, 금의 침착 속도는 0.3㎛/분이고, 금은 유로와 유사한 14㎛의 높이까지 침착되며, 따라서 금으로 전해 도금하는 시간으로서는 46분이 걸렸다. 본 실시예에서는 금을 사용하였지만, 그 위에 도포하는 유기 재료와 혼합되지 않는 재료인 한, 실질적인 기능은 만족시킬 수 있다. 상기 이외에, 도금 재료의 예로서는, 구리 또는 니켈을 선택할 수 있다. 구리 도금의 경우에는, 주로 황산구리로 제조되는 MICROFAB Cu300(상품명, 닛본 일렉트로플레이팅 엔지니어스사제)이라고 하는 구리 도금액을 사용한다. 이 때, 구리의 침착 속도는 약 0.2 내지 0.5㎛/분이고, 가령 0.4㎛/분으로 설정하면, 구리는 유로와 유사한 14㎛의 높이까지 침착되며, 따라서 약 35분의 시간이 걸린다. Ni 도금의 경우에는, 주로 산성 술팜산으로 제조되는 MICROFAB Ni100(상품명, 닛본 일렉트로플레이팅 엔지니어스사제)이라고 하는 도금액을 사용한다. 이 때, 니켈의 침착 속도는 약 0.2 내지 0.5㎛/분이다. 가령 이를 0.4㎛/분으로 설정하면, 니켈은 유로와 유사한 14㎛의 높이까지 침착되며, 따라서 약 35분의 시간이 걸린다. 모든 경우에, 유로 높이에 따라 시간을 제어하여 도금을 행하며, 따라서 유로벽(6)과 대략 동일한 높이로 도금을 형성할 수 있다. 그러나, 제조 편차 때문에 높이가 소정 값으로 일치하지 않는 경우에는, 금형(7)의 높이를 유로벽(6)의 높이보다 낮게 설정함으로써 후속 공정으로 공정을 진행시킬 수 있다. 반대로, 금형(7)의 높이가 유로벽(6)보다 높은 경우에는, 화학 기계 연마(CMP)를 이용하여 도금을 유로의 높이까지 연마함으로써, 후속 공정으로 공정을 진행시킬 수 있다. 도금 금형의 폭 방향의 형상에 관해서는, 도면에 도시한 바와 같이, 유로벽의 측면이 기판 표면에 거의 수직하며, 따라서 전해 도금법에 의해 형성되는 금형도 기판 표면에 거의 수직으로 제조할 수 있다.

다음으로, 도 4의 (E)에 도시한 바와 같이, 실시예 1과 유사한 방식으로 잉크 토출구(9)를 형성하였다. 계속해서, 도 4의 (F)에 도시한 바와 같이, 실시예 1과 유사한 방법에 따라 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 그 후, 잉크 유로에 형성된 시드층의 금, 및 전해 도금법에 의해 형성된 금 금형을 요오드/요오드화칼륨 용액으로 제거한다. 본 실시예에서는, AURUM 302(상품명, 간또 가가꾸(Kanto Kagaku)제)를 사용하였다. 또한, 구리를 용해시키는 경우에는, E-PROCESS WL(상품명, 멜텍스사(Meltex Inc.)제)이라고 하는 초기 빌드업액을 사용한다. 또한, Ni를 용해시키는 경우에는, Ni 선택 에칭액 NC-A(상품명, 니혼 가가꾸 산교사(NIHON KAGAKU SANGYO CO., LTD.)를 사용할 수 있다.

이후의 공정은 실시예 1과 유사하게 행하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

도 6의 (A) 내지 (C) 및 도 7의 (A) 및 (B)를 참조로 실시예 3에 대하여 설명한다. 도 6의 (A) 내지 (C)는 도 1의 (A) 내지 (G)와 동일한 단면도이고, 도 7의 (A) 및 (B)는 도 6의 (B)의 유로벽의 저부의 확대도이다.

실시예 2와 유사한 방식으로 도금용 시드층(5)이 제공된 기판(1)을 준비하였다. 본 실시예에서는, 시드층(5)을 제1 금속층(5a)(하층)과 제2 금속층(5b)(상층)의 2층으로 형성하였다(도 6의 (A)). 제1 금속층(5a)으로서 구리를 사용하고, 제2 금속층(5b)으로서 금을 사용하였다. 구리 및 금의 확산 방지를 위한 배리어층으로서, 제1 및 제2 금속층의 침착 전에, 기판 표면에 스퍼터링법에 의해 배리어층으로서 0.2㎛의 TiW막을 침착시켰다(도면에 도시되지 않음). 제1 금속층의 구리의 막 두께는 0.3㎛로 설정하고, 제2 금속층의 금의 막 두께는 0.05㎛로 설정하였다. 제2 금속층(5b)의 두께는 제거 동안의 언더컷의 관점에서 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 그러나, 베이스의 단차를 커버하기에 충분한 두께가 필요하며, 즉 0.03㎛ 내지 0.1㎛인 것이 바람직하다. 시드층의 제거 동안 에칭액의 선택성이 얻어질 수 있는 한, 제1 및 제2 금속층의 재료의 임의의 조합을 문제 없이 선택할 수 있다.

그 후, 실시예 2와 유사한 방식으로, 도금층으로 유로의 금형을 형성하고, 유로벽 부재(6)와 토출구 플레이트부(8)를 형성하고, 금형의 제거를 행하여 유로(11)를 형성하였다(도 6의 (B)).

그 후, 유로(11) 내측에 형성된 제2 금속층(5b)의 금, 및 전해 도금법에 의해 형성된 금 금형을 요오드/요오드화칼륨 용액으로 에칭하고, 제거하였다. 본 실시예에서는, AURUM 302(상품명, 간또 가가꾸제)를 사용하였다(도 7의 (A)). 제2 금속층(5b)을 제거함으로써, 유로벽(6)의 하측에 언더컷이 형성된다. 제2 금속층(5b)이 얇기 때문에 그의 언더컷량은 작다.

그 후, 제1 금속층(5a)의 구리를, 주로 암모늄 구리 착체로 제조되고, 구리를 금에 대하여 선택적으로 에칭하는 에칭액으로 제거하고(도 7의 (B)), 도 6의 (C)의 상태를 얻었다.

그 후, 실시예 2와 유사한 방식으로 잉크젯 헤드를 형성하였다.

본 실시예에서 따르면, 서로로부터 선택적으로 제거가능한 2층으로 이루어진 시드층을 이용함으로써, 1층인 경우보다 유로벽(6) 저부의 언더컷량을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 전해 도금용 시드층(5)의 저항값을 감소시키기 위하여 두꺼운 시드층을 형성한 경우에도, 유로벽(6)과 기판(1) 사이의 결합 강도를 확보할 수 있다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

실시예 4에 대하여 설명한다. 시드층(5)을 이용하여 도금을 행하는 대신에, 유로가 되는 영역과 고체 부재 상에 스퍼터링법에 의해 금을 적층하고, 그의 상면을 연마하여 금으로 제조되는 금형(7)을 형성하였다. 상기 이외의 공정에서는 실시예 2와 유사하게 잉크젯 헤드를 형성하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

도 8의 (A) 내지 (G)를 참조로 실시예 5에 대하여 설명한다. 실시예 5는 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 잉크젯 헤드의 제조 방법의 예이다.

도 8의 (A)에 도시한 기판(1) 상에는, 발열 저항체 등의 에너지 발생 소자(3)가 복수개 배치된다. 기판으로서는 실리콘 기판을 사용하고, 발열체로서는 TaSiN을 사용하였다. 기판(1)의 이면에는 잉크 공급구의 마스크 재료로서 산화막(2)을 형성하였다. 전기적 접속을 위한 전극 패드(도시되지 않음)의 재료로서는 이후에 금형을 제거하는 데 사용되는 염화철에 의해 부식되지 않는 금을 사용하였다. 금 패드는 스퍼터링법에 의해 침착시킨 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝을 행하는 방식으로 형성하였다. 또한, 다른 방법으로서 전해 도금법을 이용하여 금 범프를 형성할 수 있다. 히터(3)의 배선 및 히터를 구동하기 위한 반도체 디바이스는 도면에 도시되어 있지 않다.

그 후, 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 도 8의 (A)에 도시한 기판 상에 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 시드층(5)을 형성하고, 포토리소그래피법에 의해 패터닝을 행하여 시드층을 형성하였다. 또한, 시드층(5)과 동시에, 유로벽 내측의 유로 부재의 부피를 감소시키기 위한 응력 완화 부재를 형성하는 시드층(51)과, 유로벽의 밀착층인 외부 금속층(50)을 형성하고, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 시드층을 형성하였다. 시드층으로서는, 스퍼터링법에 의해 두께 0.5㎛의 알루미늄 막을 형성하였다. 알루미늄은 미량의 규소 또는 구리를 함유하더라도 유사한 결과를 얻을 수 있다. 시드층인 알루미늄 상에 포지티브 레지스트를 도포, 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 그 후, 건식 에칭 및 습식 에칭에 의해, 금형을 형성하는 부분, 응력 완화 부재를 형성하는 부분, 및 유로벽을 형성하는 부분에 알루미늄을 형성하였다. 금형을 형성하는 부분은 시드층(5)이고, 응력 완화 부재를 형성하는 부분은 시드층(51)이고, 유로벽을 형성하는 부분은 외부 금속층(50)이었다.

다음으로, 도 8의 (C)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)를 형성하였다. 고체 부재(6)를 형성하기 위한 재료는 에폭시 수지, 광 양이온 중합 개시제, 및 용매인 크실렌을 포함하며, 네가티브 감광성 수지이다. 네가티브 레지스트로서는, 에폭시 수지 EHPE3150(상품명, 다이셀 가가꾸 고교사제) 100질량％, 및 광 양이온 중합 촉매 SP-172(상품명, 아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤제) 6질량％를 함유하는 재료를 사용하였다. 유로벽이 되는 감광성 수지를 스핀 코팅에 의해 도포하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상하였다. 이에 의해, 유로벽이 되는 고체 부재(6)를 그의 측벽이 기판(1)의 표면과 거의 수직하도록 형성하였다. 이 때의 고체 부재(6)의 높이는 10㎛로 설정하였다. 이 때, 금형(7) 및 시드층의 제거 동안 유로벽 하측의 시드층(5)이 용해되는 것을 억제하기 위하여, 시드층(5)은 금형(7)보다 내측에 형성하고, 시드층(51)은 응력 완화 부재(100)보다 내측에 형성하고, 외부 금속층(50)은 고체 부재(6) 내에 형성하는 것이 바람직하다.

그 후, 도 8의 (D)에 도시한 바와 같이, 알루미늄 시드층(5) 상 및 알루미늄 시드층(51) 상에, 무전해 도금법에 의해 니켈 도금층으로 제조되는 금형(7)과 응력 완화 부재(100)를 형성하였다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 무전해 도금법을 이용하였다. 상기 방법에 따라, 알루미늄의 표면에 형성된 산화막을 제거하고, 아연산염 처리를 행한 후, 니켈을 형성하였다. 니켈을 알루미늄의 표면에 부착된 Zn과 치환하여 형성한 후, 환원 반응에 따라 성장시켰다. 처리액으로서는, 우에무라 고교 가부시끼가이샤제의 약액을 사용하였다. 전처리액으로서는, 클리너 EPITHAS MCL-16을 사용하여 알루미늄의 최표면의 산화층을 에칭하였다. 그 후, 아연산염 처리를 행하였다. 아연산염 처리액으로서는 EPITHAS MCT-17을 사용하였다. 아연산염 처리를 한 알루미늄 패드 상에는 아연이 석출되고, 그 위에 EPITHAS NPR-18로 무전해 니켈을 도금하였다. 이 때, 니켈의 침착 속도는 0.2㎛/분이고, 니켈이 노즐과 유사한 10㎛의 높이까지 석출되며, 따라서 무전해 니켈 도금의 시간은 50분이었다. 시간을 제어하여 도금을 행하기 때문에, 고체 부재(6)와 실질적으로 동일한 높이를 얻을 수 있다. 금형(7)과 응력 완화 부재(100)가 고체 부재(6)보다 높은 경우는, 화학 기계 연마(CMP)를 이용할 수 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 유로벽이 수직하며, 따라서 무전해 도금법에 의해 형성되는 금형(7)과 응력 완화 부재(100)도 수직으로 형성된다.

다음으로, 도 8의 (E)에 도시한 바와 같이, 유로 측벽과 유사한 종류의 재료인 피복 감광성 수지(8)를 스핀 코팅에 의해 도포하였다. 상기 재료는 네가티브 감광성 수지이며, 에폭시 수지 EHPE3150(상품명, 다이셀 가가꾸 고교사제) 100중량부, 및 광 양이온 중합 촉매 SP-172(상품명, 아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤제) 6중량부를 함유한다. 도포 후, 잉크 토출구(9)를 형성하기 위하여, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행하였다. 피복 감광성 수지(8)는 네가티브형이기 때문에, 토출구에 광이 닿지 않도록 노광을 행하였다. 그 후, 현상을 행하여 잉크 토출구(9)를 형성하였다.

그 후, 도 8의 (F)에 도시한 바와 같이, 산화막(2)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝한 후, 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 도 8의 (F)에 도시한 잉크 공급구(10)는 건식 에칭에 의해 제조하였지만, 알칼리 수용액(예를 들어 테트라메틸 암모늄 또는 KOH)으로 에칭할 수도 있다. 건식 에칭의 경우에는, 산화막이 얇기 때문에, 패터닝에 사용된 레지스트를 남겨서 에칭을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 공급구를 형성할 때는, 표면에 보호막(도면에 도시되지 않음)을 형성하는 것이 바람직하다. 그 후, 잉크 유로에 형성된 시드층인 알루미늄 재료와 무전해 도금법에 의해 형성된 니켈을 염화철로 에칭하고, 제거하였다.

상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리하였다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속하였다. 그 후, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하여 잉크젯 헤드를 완성하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

도 10의 (A) 내지 (F)를 참조로 본 발명의 실시예 6에 대하여 설명한다.

도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 실시예 5와 유사한 방식으로 기판(1)을 준비하였다. 그 후, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 스퍼터링법에 의해 시드층(5)을 침착시켰다. 시드층의 재료로서는 금을 사용하였다. 그 두께는 0.3㎛로 설정하였다.

다음으로, 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이, 유로벽이 되는 고체 부재(6)를 형성하였다. 고체 부재를 형성하는 재료는 실시예 5와 동일하였다. 그 후, 도 10의 (D)에 도시한 바와 같이, 시드층(5) 상에 금형(7)과 응력 완화 부재(100)로서의 금 도금층을 형성하였다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 전해 도금법을 이용하였다. 도금액으로서는, 주로 아황산금으로 제조되는 MICROFAB Au100(상품명, 닛본 일렉트로플레이팅 엔지니어스사제)을 사용하였다. 이 때, 금의 침착 속도는 0.3㎛/분이고, 금이 유로와 유사한 높이까지 침착되며, 따라서 금의 전해 도금 시간으로서는 46분이 걸렸다.

다음으로, 도 10의 (E)에 도시한 바와 같이, 실시예 5와 유사한 방식으로 잉크 토출구(9)를 형성하였다. 계속해서, 도 10의 (F)에 도시한 바와 같이, 실시예 5와 유사한 방식으로 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 그 후, 잉크 유로 내측에 형성된 시드층의 금, 및 전해 도금법에 의해 형성된 금 금형을 요오드/요오드화칼륨 용액으로 제거한다. 본 실시예에서는, 금 도금을 제거할 때, AURUM 302(상품명, 간또 가가꾸제)를 사용하였다. 또한, 구리를 용해시키는 경우에는, E-PROCESS WL(상품명, 멜텍스사제)이라고 하는 초기 빌드업액을 사용한다. 또한, Ni를 용해시키는 경우에는, Ni 선택 에칭액 NC-A(상품명, 니혼 가가꾸 산교사제)를 사용할 수 있다. 그 후의 공정은 실시예 5와 동일하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

도 12의 (A) 내지 (C) 및 도 13의 (A) 및 (B)를 참조로 실시예 7에 대하여 설명한다. 도 12의 (A) 내지 (C)는 도 8의 (A) 내지 (G)와 유사한 단면도이고, 도 13의 (A) 및 (B)는 도 12의 (B)의 유로벽 저부의 확대도이다.

실시예 6과 유사한 방식으로, 도금용 시드층(5)이 제공된 기판(1)을 준비하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 시드층(5)을 제1 금속층(5a)(하층)과 제2 금속층(5b)(상층)의 2층으로 형성하였다(도 12의 (A)). 제1 금속층(5a)으로서 구리를 사용하고, 제2 금속층(5b)으로서 금을 사용하였다. 구리 및 금의 확산 억제를 위한 배리어층으로서, 제1 및 제2 금속층의 침착 전에, 기판 표면에 스퍼터링법에 의해 0.2㎛의 TiW막을 침착시켰다(도시되지 않음). 제1 금속층의 구리의 막 두께는 0.3㎛로 설정하고, 제2 금속층의 금의 막 두께는 0.05㎛로 설정하였다. 상층 시드층(5b)의 두께는 제거 동안의 언더컷의 관점에서 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 그러나, 베이스의 단차를 커버하기에 충분한 두께가 필요하며, 즉 0.03㎛ 내지 0.1㎛인 것이 바람직하다. 시드층의 제거 동안 에칭액의 선택성이 얻어질 수 있는 한, 제1 및 제2 금속층의 재료의 임의의 조합을 문제 없이 선택할 수 있다.

그 후, 실시예 6과 유사한 방식으로, 도금층으로 유로의 금형과 응력 완화 부재를 형성하고, 유로벽 부재(6)와 토출구 플레이트부(8)를 형성하고, 금형의 제거를 행하여 유로(11)를 형성하였다(도 12의 (B)).

그 후, 유로(11) 내측에 형성된 제2 금속층(5b)의 금, 및 전해 도금법에 의해 형성된 금의 금형을 요오드/요오드화칼륨 용액으로 에칭하고, 제거하였다(도 13의 (A)). 이 때, AURUM 302(상품명, 간또 가가꾸제)를 사용하였다. 제2 금속층(5b)을 제거함으로써, 유로벽(6)의 하측에 언더컷을 형성하였다. 그러나, 제2 금속층(5b)이 얇기 때문에 언더컷량은 작다. 그 후, 제1 금속층(5a)을, 주로 암모늄 구리 착염으로 제조되며, 구리를 금에 대하여 선택적으로 에칭하는 에칭액으로 제거하고(도 13의 (B)), 도 12의 (C)의 상태를 얻었다. 그 후, 실시예 6과 유사한 방식으로 잉크젯 헤드를 형성하였다.

본 실시예에 따르면, 서로 선택적으로 제거가능한 2층의 시드층을 이용함으로써, 1층인 경우보다 유로벽(6) 저부의 언더컷량을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 전해 도금용 시드층(5)의 저항값을 감소시키기 위하여 두꺼운 시드층(5)을 형성하는 경우에도, 유로벽(6)과 기판(1) 사이의 결합 강도를 확보할 수 있다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물이 없음을 확인하였다.

실시예 8에 대하여 설명한다. 시드층(5)을 이용하여 도금을 행하는 대신, 유로가 되는 영역, 응력 완화 부재가 되는 영역, 및 고체 부재(6) 상에, 스퍼터링법에 의해 금을 적층하고, 그의 상면을 연마하여 금으로 제조되는 금형(7)을 형성하였다. 상기 이외의 공정에서는, 실시예 6과 유사하게 잉크젯 헤드를 형성하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

도 14의 (A) 내지 (H)를 참조로 실시예 9에 대하여 설명한다. 실시예 9는 무전해 도금법을 이용하여 금형을 형성하는 잉크젯 헤드의 제조 방법의 예이다.

도 14의 (A)에 도시한 기판(1) 상에는, 발열 저항체 등의 에너지 발생 소자(3)가 복수개 배치된다. 기판으로서는 실리콘 기판을 사용하고, 발열체로서는 TaSiN을 사용하였다. 기판(1)의 이면에는 잉크 공급구의 마스크 재료로서 산화막(2)을 형성하였다. 전기적 접속을 위한 전극 패드(도시되지 않음)의 재료로서는, 금형을 제거하는 데 사용되는 염화철에 의해 부식되지 않는 금을 사용하였다. 금 패드는 스퍼터링법에 의해 침착시킨 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 방식으로 형성하였다. 또한, 다른 방법으로서 전해 도금법을 이용하여 금 범프를 형성할 수 있다. 히터(3)의 배선 및 히터를 구동하기 위한 반도체 디바이스는 도면에 도시되어 있지 않다.

그 후, 도 14의 (B)에 도시한 바와 같이, 도 14의 (A)에 도시한 기판(1) 상에 무전해 도금법에 의해 금형을 형성하는 시드층(5)과 유로벽의 밀착층인 외부 금속층(50)을 동시에 형성하였다. 그 후, 포토리소그래피법에 의해 패터닝을 행하여 시드층을 형성하였다. 시드층으로서는 스퍼터링법에 의해 두께 0.5㎛의 알루미늄 막을 형성하였다. 알루미늄은 미량의 규소 또는 구리를 함유하더라도 유사한 결과를 얻을 수 있다. 시드층인 알루미늄 상에 포지티브 레지스트를 도포, 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 그 후, 건식 에칭 및 습식 에칭에 의해, 금형을 형성하는 부분과 유로벽을 형성하는 부분에 알루미늄을 형성하였다. 금형을 형성하는 부분에는 시드층(5)이 형성되고, 유로벽을 형성하는 부분에는 외부 금속층(50)이 형성되었다.

다음으로, 도 14의 (C)에 도시한 바와 같이, 에너지 발생 소자(3)가 형성된 기판 표면으로부터 잉크 공급구가 되는 영역 내로 레이저로 가공을 행하였다. 가공 깊이로서는, 반대측의 표면까지 관통시켜 레이저 관통 구멍(30)을 형성하였다. 레이저 스폿 직경은 30㎛가 되도록 제어하였다. 레이저 가공 패턴은 잉크 공급구 형성 영역에 직선으로 점이 배열되도록 형성하였다. 레이저의 종류로서는 YAG 레이저를 이용하였다.

다음으로, 도 14의 (D)에 도시한 바와 같이, 이방성 에칭법에 의해 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 수성 용매에 대하여 TMAH 22질량％를 혼합하여 얻어진 에칭액을 사용하였다. 83℃의 액온에서 에칭을 행하였다. 잉크 공급구를 형성할 때는, 표면에 보호막(도시되지 않음)을 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 14의 (E)에 도시한 바와 같이, 고체 부재(6)를 형성하였다. 고체 부재(6)를 형성하기 위한 재료는 에폭시 드라이 필름, 광 양이온 중합 개시제, 및 용매인 크실렌을 포함하는 네가티브 감광성 드라이 필름이다. 네가티브 레지스트로서는, 에폭시 드라이 필름 EHPE3150(상품명, 다이셀 가가꾸 고교사제) 100질량％, 및 광 양이온 중합 촉매 SP-172(상품명, 아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤제) 6질량％를 함유하는 재료를 사용하였다. 유로벽이 되는 감광성 드라이 필름을 제공하고, UV선 또는 딥 UV선으로 노광하고, 현상하였다. 이에 의해, 유로벽이 되는 고체 부재(6)를 측벽이 기판(1)의 표면과 거의 수직하도록 형성하였다. 이 때의 고체 부재(6)의 높이는 10㎛로 설정하였다. 이 때, 금형(7) 및 시드층(5)의 제거 동안 유로벽 하측의 시드층(5)이 용해되는 것을 억제하기 위하여, 금형(7) 형성부의 시드층(5)은 금형(7)보다 내측에 형성하고, 외부 금속층(50)은 고체 부재(6) 내에 형성하는 것이 바람직하다.

그 후, 도 14의 (F)에 도시한 바와 같이, 알루미늄 시드층(5) 상에 무전해 도금법에 의해 니켈 도금층으로 금형(7)을 형성하였다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 무전해 도금법을 이용하였다. 상기 방법에 따라, 알루미늄의 표면에 형성된 산화막을 제거하고, 아연산염 처리를 한 후, 니켈을 형성하였다. 니켈은 알루미늄의 표면에 부착된 아연(Zn)과 치환하고, 환원 반응에 따라 성장시켜 형성하였다. 처리액으로서는, 우에무라 고교 가부시끼가이샤제의 약액을 사용하였다. 전처리액으로서는, 클리너 EPITHAS MCL-16을 사용하여 알루미늄의 최표면의 산화층을 에칭하였다. 그 후, 아연산염 처리를 행하였다. 아연산염 처리액으로서는 EPITHAS MCT-17을 사용하였다. 아연산염 처리를 한 알루미늄 패드 상에는 아연이 석출되고, 그 위에 EPITHAS NPR-18로 무전해 니켈을 도금하였다. 이 때, 니켈의 침착 속도는 0.2㎛/분이고, 니켈은 노즐과 유사한 10㎛의 높이까지 석출되며, 따라서 무전해 니켈 도금의 시간은 50분이었다. 시간을 제어하여 도금을 행하기 때문에, 고체 부재(6)와 실질적으로 동일한 높이를 얻을 수 있다. 금형(7)이 고체 부재(6)보다 높은 경우는, 화학 기계 연마(CMP)를 이용할 수 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 유로벽이 수직하며, 따라서 무전해 도금법에 의해 형성되는 금형도 수직으로 형성된다.

다음으로, 도 14의 (G)에 도시한 바와 같이, 유로 측벽과 유사한 종류의 재료인 피복 감광성 드라이 필름(8)을 제공하였다. 상기 재료는 네가티브 감광성 드라이 필름이며, 에폭시 드라이 필름인 EHPE3150(상품명, 다이셀 가가꾸 고교사제) 100중량부, 및 광 양이온 중합 촉매 SP-172(상품명, 아사히 덴까 고교 가부시끼가이샤제) 6중량부를 함유한다. 그 후, 잉크 토출구(9)를 형성하기 위하여, 스테퍼 등의 노광 유닛을 이용하여 노광을 행하였다. 피복 감광성 드라이 필름은 네가티브형이기 때문에, 토출구에 광이 닿지 않도록 노광을 행하였다. 그 후, 현상을 행하여 잉크 토출구(9)를 형성하였다. 그 후, 도 14의 (H)에 도시한 바와 같이, 잉크 유로 내측에 형성된 시드층(5)인 알루미늄 재료와 무전해 도금법에 의해 형성된 니켈을 염화철로 에칭하고, 제거하였다. 이와 동시에, 시드층(5)인 알루미늄 재료 상에 부착된 데브리스(40)가 리프트 오프되었다.

상기 언급된 공정에 따라 노즐부가 형성된 기판(1)을 다이싱 소어에 의해 절단하고, 칩으로 분리하였다. 그 후, 기판(1)을 에너지 발생 소자(3)를 구동하기 위해 전기적으로 접속하였다. 그 후, 잉크 공급용 칩 탱크 부재를 접속하여 잉크젯 헤드를 완성하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

도 16의 (A) 내지 (H)를 참조로 본 발명의 실시예 10에 대하여 설명한다.

도 16의 (A)에 도시한 바와 같이, 실시예 1과 유사한 방식으로 기판(1)을 준비하였다. 그 후, 도 16의 (B)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 스퍼터링법에 의해 시드층(5)을 침착시켰다. 시드층의 재료로서는 금을 사용하였다. 그 두께는 0.3㎛로 설정하였다.

다음으로, 도 16의 (C)에 도시한 바와 같이, 에너지 발생 소자(3)가 형성된 기판 표면으로부터 잉크 공급구가 되는 영역 내로 레이저를 이용하여 가공을 행하였다. 가공 깊이 및 패턴은 실시예 1과 동일하였다.

그 후, 도 16의 (D)에 도시한 바와 같이, 이방성 에칭법에 의해 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 이방성 에칭은 실시예 9와 유사한 방식으로 행하였다. 다음으로, 도 16의 (E)에 도시한 바와 같이, 유로벽이 되는 고체 부재(6)를 형성하였다. 고체 부재(6)를 형성하기 위한 재료는 실시예 9와 동일하였다.

다음으로, 도 16의 (F)에 도시한 바와 같이, 시드층(5) 상에 금형(7)으로서 금 도금층을 형성하였다. 형성 방법으로서는, 일반적으로 공지된 전해 도금법을 이용하였다. 도금액으로서는, 주로 아황산금으로 제조되는 MICROFAB Au100(상품명, 닛본 일렉트로플레이팅 엔지니어스사제)을 사용하였다. 이 때, 금의 침착 속도는 0.3㎛/분이고, 금은 유로와 유사한 14㎛의 높이까지 침착되며, 따라서 금의 전해 도금 시간으로서는 46분이 걸렸다.

그 후, 도 16의 (G)에 도시한 바와 같이, 실시예 9와 유사한 방식으로 잉크 토출구(9)를 형성하였다. 다음으로, 도 16의 (F)에 도시한 바와 같이, 실시예 9와 유사한 방식으로 잉크 공급구(10)를 형성하였다. 그 후, 잉크 유로 내측에 형성된 시드층의 금, 및 전해 도금법에 의해 형성된 금형을 요오드/요오드화칼륨 용액으로 제거하였다. 본 실시예에서는, AURUM 302(상품명, 간또 가가꾸제)를 사용하였다. 이후의 공정은, 실시예 9와 유사한 방식으로 행하였다.

본 실시예에 따라 얻어진 잉크젯 헤드의 토출구 부재(8)에는, 금형과 상용성인 층으로 보이는 잔류물은 없음을 확인하였다.

본 발명을 예시 실시형태를 참조로 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시 실시형태에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 하기 특허청구범위는 모든 변형, 등가 구조 및 기능을 포괄하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (14)

1. 액체의 토출구와 연통하는 액체의 유로를 갖는 액체 토출 헤드의 제조 방법이며,
   유로가 되는 영역을 둘러싸도록 고체 부재가 배치된 기판을 제공하는 공정;
   금속 또는 금속 화합물로 제조되는 유로의 금형을 상기 영역 내측에 형성하는 공정;
   고체 부재와 금형을 피복하도록 수지로 제조되는 피복층을 고체 부재와 금형에 접촉하게 배치하는 공정; 및
   금형을 제거하여 유로를 형성하는 공정을 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 기판을 제공하는 공정에 있어서, 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 금속층을 상기 영역 내측에 배치하고; 금형을 형성하는 공정에 있어서, 상기 금속층을 이용하여 도금을 행하여, 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 도금층을 상기 영역 내측의 금속층의 표면에 금형으로서 형성하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 고체 부재와 기판 사이에, 금속층을 고체 부재와 기판에 접촉하게 제공하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
4. 제2항에 있어서, 도금이 금속층에 통전하면서 도금층을 형성하는 전해 도금인, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
5. 제2항에 있어서, 도금이 금속층에 통전하지 않고 도금층을 형성하는 무전해 도금인, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 기판을 제공하는 공정은, 금속 또는 그의 화합물로 제조되며, 금속층을 형성하는 데 사용되는 금속 재료층이 배치된 기판을 제공하는 공정;
   상기 영역 내측에는 상기 금속층을, 상기 영역의 외측에는 상기 금속층으로부터 이격된 외부 금속층을, 각각 상기 금속 재료층으로부터 형성하는 공정; 및
   외부 금속층의 상면과 측면을 덮도록 고체 부재를 제공하는 공정을 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
7. 제4항에 있어서, 금속층이 금, 구리 및 이를 포함하는 합금으로부터 선택되는 어느 하나로 제조되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 도금층이 금, 구리, 니켈 및 이를 포함하는 합금으로부터 선택되는 어느 하나로 제조되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
9. 제5항에 있어서, 금속층이 알루미늄으로 제조되고, 도금층이 니켈로 제조되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
10. 제2항에 있어서, 제1 금속층과 제2 금속층을 이 순서대로 적층시켜 얻어진 금속층을 상기 영역 내측, 및 고체 부재와 기판 사이에 걸쳐서 연속적으로 배치하는 공정;
    도금층을 제거한 후, 상기 영역 내측의 제2 금속층을, 제1 금속층에 대하여 제2 금속층을 선택적으로 용해시켜 제거하는 공정; 및
    상기 영역 내측의 제1 금속층을, 제2 금속층에 대하여 선택적으로 용해시켜 제거하는 공정을 추가로 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 제1 금속층이 금으로 제조되고, 제2 금속층이 구리로 제조되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
12. 제2항에 있어서, 액체를 토출하기 위해 이용되는 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자가 기판의 상기 영역 내측에 배치되고, 피복층의 상기 에너지 발생 소자에 대면하는 위치에 토출구가 형성되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
13. 제1항에 있어서, 유로가 되는 영역과, 유로가 되는 영역으로부터 이격된 영역을 각각 둘러싸도록 고체 부재가 배치된 기판을 제공하는 공정;
    금속 또는 금속 화합물로 제조되는 유로의 금형을 유로가 되는 영역에, 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 응력 완화 부재를 유로가 되는 영역으로부터 이격된 영역에, 각각 형성하는 공정;
    고체 부재, 금형 및 응력 완화 부재를 피복하도록 수지로 제조되는 피복층을 고체 부재, 금형 및 응력 완화 부재에 접촉하게 배치하는 공정; 및
    금형을 제거하여 유로를 형성하는 공정을 추가로 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
14. 제1항에 있어서, 금속 또는 금속 화합물로 제조되는 금속층을 갖는 기판을 제공하는 공정;
    기판 표면으로부터 레이저 가공을 행하는 공정;
    레이저 가공된 기판을, 금속층을 남기고 이방성 에칭하여 공급구를 형성하는 공정;
    유로가 되는 영역을 둘러싸도록 고체 부재를 제공하는 공정;
    금속 또는 금속 화합물로 제조되는 유로의 금형을 상기 영역 내측에 형성하는 공정;
    고체 부재와 금형을 피복하도록 드라이 필름으로 제조되는 피복층을 고체 부재와 금형에 접촉하게 배치하는 공정; 및
    금형 및 금속층을 제거하는 공정을 추가로 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.

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