KR20130058400A - 잉크젯 프린팅 장치 및 노즐 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 프린팅 장치는, 압력챔버와 연통된 테이퍼 형상의 제1노즐부가 형성된 제1노즐기판과, 제1노즐부와 연통된 테이퍼 형상의 제2노즐부가 형성되고 제1노즐기판의 하부에 접합되는 제2노즐기판을 포함한다.

Description

잉크젯 프린팅 장치 및 노즐 형성 방법{Inkjet printing device and nozzle forming method}
잉크젯 프린팅 장치 및 노즐 형성 방법, 특히 미세 노즐을 통하여 잉크 액적을 토출하는 잉크젯 프린팅 장치 및 그 노즐 형성 방법이 개시된다.
잉크젯 프린팅 장치는 잉크의 미세한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정의 화상을 인쇄하는 장치이다.
잉크젯 프린팅 장치에는 그 토출 방식에 따라 압전체의 변형에 의하여 잉크를 토출시키는 압전 방식(piezoelectric)의 잉크젯 프린팅 장치와, 정전기력에 의하여 잉크를 토출시키는 정전 방식(electrostatic)의 잉크젯 프린팅 장치가 있다. 정전 방식의 잉크젯 프린팅 장치에는 정전 유도(electrostatic induction)에 의하여 잉크 액적을 토출하는 방식과, 대전 안료(charged pigments)를 정전기력에 의하여 축적시킨 다음, 잉크 액적을 토출하는 방식이 있다.
균일한 미세 액적을 토출할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 그 노즐 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
잉크젯 프린팅 장치의 일 실시예는, 압력 챔버가 형성된 유로 형성 기판; 상기 유로 형성 기판의 하부에 위치되며, 상기 잉크를 토출하기 위한 노즐이 형성된 노즐기판; 상기 압력 챔버 내의 잉크를 상기 노즐을 통하여 토출하기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하며,
상기 노즐기판은,
상기 압력챔버와 연통된 테이퍼 형상의 제1노즐부가 형성된 제1노즐기판; 상기 제1노즐기판의 하부에 위치되는 것으로서, 상기 제1노즐부와 연통된 테이퍼 형상의 제2노즐부가 형성된 제2노즐기판;을 포함하여, 상기 제1, 제2노즐부에 의하여 전체적으로 단면적이 감소하는 테이퍼진 형태의 상기 노즐이 형성된다
상기 제1, 제2노즐기판은 서로 접합될 수 있다.
상기 제2노즐기판의 두께는 상기 제1노즐기판의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 잉크젯 프린팅 장치는 상기 노즐의 주위에 위치하여 상기 제2노즐기판의 하면으로부터 상방으로 단차지게 몰입된 트렌치;를 더 포함할 수 있다. 상기 노즐의 출구는 상기 트렌치의 내부로 연장될 수 있다. 상기 노즐과 상기 제1, 제2노즐기판의 경계를 형성하는 노즐벽이 상기 트렌치 내부로 연장될 수 있다. 상기 제1, 제2노즐기판은 단결정 실리콘 기판이며, 상기 노즐벽은 SiO2일 수 있다.
상기 액추에이터는, 상기 압력 챔버 내의 잉크에 토출을 위한 압력 변화를 제공하는 압전 액츄에이터;를 포함할 수 있다. 상기 액추에이터는, 상기 노즐 내의 잉크에 정전 구동력을 제공하는 정전 액추에이터;를 더 포함할 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치의 일 실시예는, 압력 챔버; 상기 압력챔버와 연통된 테이퍼 형상의 제1노즐부가 형성된 제1노즐기판; 상기 제1노즐부와 연통된 테이퍼 형상의 제2노즐부가 형성되며, 상기 제1노즐기판의 하부에 접합되는 제2노즐기판;을 포함한다.
상기 잉크젯 프린팅 장치는, 상기 제2노즐 기판의 상기 노즐 주위에 형성되며, 상기 제2노즐 기판의 하면으로부터 몰입된 트렌치; 상기 노즐과 상기 제1, 제2노즐 기판의 경계를 형성하는 노즐벽;을 포함하며, 상기 노즐벽은 상기 트렌치 내부로 연장될 수 있다.
상기 노즐은 사각뿔 형상일 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법의 일 실시예는, 제1웨이퍼를 관통하여 단면적이 점차 감소하는 테이퍼 형태의 제1몰입부를 형성하는 단계; 제2웨이퍼의 상면에 단면적이 점차 감소하는 테이퍼 형태의 제2몰입부를 형성하는 단계; 상기 제1, 제2몰입부가 상하방향으로 서로 연통되도록 상기 제1, 제2웨이퍼를 접합하는 단계; 상기 제2몰입부가 상기 제2웨이퍼를 관통하도록 상기 제2웨이퍼를 그 하면으로부터 소정 두께 제거하여, 상기 제1, 제2몰입부에 의하여 상기 제1, 제2웨이퍼를 관통하는 노즐을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 제2몰입부의 깊이는 상기 제1몰입부의 깊이보다 얕다.
상기 제1몰입부를 형성하는 단계는, 상면의 결정 방향이 <100>방향인 상기 제1웨이퍼에 상기 제1몰입부가 형성될 부분에 개구가 형성된 마스크층을 형성하고, 습식 이방성 식각 공정에 의하여 상기 제1웨이퍼를 상하방향으로 식각하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 개구의 형상은 원형일 수 있다.
상기 제1몰입부를 형성하는 단계는, 상기 제1웨이퍼에 상기 제1몰입부가 형성될 부분에 개구가 형성된 마스크층을 형성하고, 건식 경사 식각 공정에 의하여 상기 제1웨이퍼를 상하방향으로 식각하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제2몰입부를 형성하는 단계는, 상면의 결정 방향이 <100>방향인 상기 제2웨이퍼에 상기 제2몰입부가 형성될 부분에 개구가 형성된 마스크층을 형성하고, 습식 이방성 식각 공정에 의하여 상기 제2웨이퍼가 관통되지 않도록 상하방향으로 식각하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 노즐 형성 방법은, 적어도 상기 제2웨이퍼의 하면 및 상기 제1, 제2몰입부의 내측 벽면에 벽체 형성 물질층을 형성하는 단계; 상기 제1웨이퍼의 하면에 형성된 상기 벽체 형성 물질층을 패터닝하여 상기 제2웨이퍼의 하면의 상기 노즐의 출구 주변을 노출시키는 단계; 상기 벽체 형성 물질층을 식각 마스크로 하여 상기 제2웨이퍼의 노출된 하면을 상기 제2몰입부에 형성된 상기 벽체 형성 물질층의 적어도 일부가 노출되도록 식각하여 상기 하면으로부터 몰입된 트렌치를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2웨이퍼는 단결정 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 상기 벽체 형성 물질층은 SiO2일 수 있다. 상기 벽체 형성 물질층은 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 산화시켜 형성할 수 있다.
개시된 잉크젯 프린팅 장치 및 노즐 형성 방법의 실시예들에 따르면, 출구쪽으로 갈수록 단면적이 감소하는 테이퍼진 형태의 균일한 미세 노즐을 형성할 수 있다.
도 1은 잉크젯 프린팅 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A"부의 상세도이다.
도 3a는 트렌치가 마련된 프린팅 장치의 일 실시예의 상세도이다.
도 4b는 노즐 출구 주변의 등전위선을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4n은 도 2 및 도 3a에 도시된 형태의 노즐을 형성하는 방법의 일 실시예를 보여주는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 잉크젯 프린팅 장치 및 노즐 형성 방법의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 잉크젯 프린팅 장치의 일 실시예의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 유로 플레이트(110)와, 잉크 토출을 위한 구동력을 제공하는 액추에이터가 개시되어 있다. 본 실시예의 액추에이터는 압력 구동력과 정전 구동력을 각각 제공하는 압전 액추에이터(130)와 정전 액추에이터(140)를 포함하는 복합 방식의 액추에이터이나, 이후에 설명되는 노즐 또는 트렌치 구조는 복합방식이 아닌 압전 방식 또는 정전 방식 잉크젯 프린팅 장치에도 적용될 수 있다.
유로 플레이트(110)에는 잉크 유로와 잉크 액적을 토출시키기 위한 복수의 노즐(128)이 형성된다. 잉크유로는 잉크가 유입되는 잉크 인렛(121)과, 유입된 잉크를 담고 있는 복수의 압력 챔버(125)를 포함할 수 있다. 잉크 인렛(121)은 유로 플레이트(110)의 상면측에 형성될 수 있으며, 도시되지 않은 잉크 탱크와 연결된다. 잉크 탱크로부터 공급된 잉크는 잉크 인렛(121)을 통해 유로 플레이트(110) 내부로 유입된다. 복수의 압력 챔버(125)는 유로 플레이트(110) 내부에 형성되며, 잉크 인렛(121)을 통해 유입된 잉크가 저장된다. 유로 플레이트(110) 내부에는 잉크 인렛(121)과 복수의 압력 챔버(125)를 연결하는 매니폴드(122, 123)와 리스트릭터(124)가 형성될 수 있다. 복수의 노즐(128)은 복수의 압력 챔버(125) 각각에 대해 하나씩 대응되어 연결된다. 복수의 압력 챔버(125)에 채워진 잉크는 복수의 노즐(128)을 통하여 액적의 형태로 토출된다. 복수의 노즐(128)은 유로 플레이트(110)의 하면측에 형성될 수 있으며, 1열 또는 2열 이상으로 배열될 수 있다. 유로 플레이트(110)에는 복수의 압력 챔버(125)와 복수의 노즐(128)을 각각 연결하는 복수의 댐퍼(126)가 마련될 수 있다.
유로 플레이트(110)는 미세 가공성이 양호한 재질의 기판, 예컨대 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유로 플레이트(110)는 잉크 유로가 형성되는 유로 형성 기판과 노즐(128)이 형성되는 노즐 기판(111)을 포함할 수 있다. 유로 형성 기판은 제1, 제2유로 형성 기판(113)(112)을 포함할 수 있다. 잉크 인렛(121)은 가장 상부에 위치한 제1유로 형성 기판(113)을 관통하도록 형성될 수 있으며, 복수의 압력 챔버(125)는 제1유로 형성 기판(113)에 그 하면으로부터 소정 깊이로 형성될 수 있다. 복수의 노즐(128)은 가장 하부에 위치한 기판, 즉 노즐 기판(111)을 관통하도록 형성될 수 있다. 매니폴드(122, 123)는 제1유로 형성 기판(113)과 제2유로 형성 기판(112)에 각각 형성될 수 있다. 복수의 댐퍼(126)은 제2유로 형성 기판(112)을 관통하도록 형성될 수 있다. 순차 적층된 세 개의 기판, 즉 제1, 제2유로 형성 기판(113)(112) 및 노즐 기판(111)은 SDB(Silicon Direct Bonding)에 의해 접합될 수 있다.
유로 플레이트(110) 내부에 형성되는 잉크 유로는 도 1에 도시된 형태에 한정되지 않으며, 다양한 구성으로 다양하게 배치될 수 있다.
압전 액추에이터(130)는, 잉크 토출을 위한 압전 구동력, 즉 복수의 압력 챔버(125)에 압력 변화를 제공하는 역할을 하는 것으로, 유로 플레이트(110)의 상면에 복수의 압력 챔버(125)에 대응하는 위치에 형성된다. 압전 액추에이터(130)는, 유로 플레이트(110)의 상면에 순차 적층되는 하부 전극(131), 압전막(132) 및 상부 전극(133)을 포함할 수 있다. 하부 전극(131)은 공통 전극의 역할을 하며, 상부 전극(133)은 압전막(132)에 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하게 된다. 압전전압 인가수단(135)은 하부 전극(131)과 상부 전극(133)에 압전구동전압을 인가한다. 압전막(132)은 압전전압 인가수단(135)으로부터 인가되는 압전구동전압에 의해 변형됨으로써 압력 챔버(125)의 상부벽을 이루는 제1 유로 형성 기판(113)을 변형시키는 역할을 하게 된다. 압전막(132)은 소정의 압전 물질, 예컨대 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 형성될 수 있다.
정전 액추에이터(140)는 노즐(128) 내부의 잉크에 정전 구동력을 제공하는 것으로서, 서로 대향하게 배치된 제1 정전 전극(141) 및 제2 정전 전극(142)을 포함할 수 있다. 정전전압 인가수단(145)은 제1 정전 전극(141)과 제2 정전 전극(142) 사이에 정전구동전압을 인가한다.
예를 들어, 제1 정전 전극(141)은 유로 플레이트(110)에 마련될 수 있다. 제1 정전 전극(141)은 유로 플레이트(110)의 상면, 즉 제1 유로 형성 기판(113)의 상면에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 정전 전극(141)은 압전 액추에이터(130)의 하부 전극(131)과 이격되도록 잉크 인렛(121)이 형성된 영역에 배치될 수 있다. 제2 정전 전극(142)은 유로 플레이트(110)의 하면과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있으며, 제2 정전 전극(142) 상에는 유로 플레이트(110)의 노즐들(128)로부터 토출되는 잉크 액적들이 인쇄되는 인쇄 매체(P)가 배치된다.
정전전압 인가수단(145)은 펄스 형태의 정전구동전압을 인가할 수 있다. 도 1에서는 제2 정전 전극(142)이 접지되나, 제1 정전 전극(141)이 접지될 수도 있다. 정전전압 인가수단(145)은 직류전압 형태의 정전구동전압을 인가할 수도 있다. 이 경우에, 제1 정전 전극(141) 또는 제2 정전 전극(142)이 접지될 수 있다. 제1 정전 전극(141)의 위치는 도 1에 도시된 위치에 한정되지 않는다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 제1 정전 전극(141)이 유로 플레이트(110)의 내부에 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1 정전 전극(141)은 압력 챔버(125), 리스트릭터(124) 및 매니폴드(123)의 바닥면에 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 정전 전극(141)은 유로 플레이트(110) 내부의 다양한 위치에 마련될 수 있다. 예를 들면, 제1 정전 전극(141)은 압력 챔버(125)의 바닥면에만 형성될 수도 있으며, 리스트릭터(124)의 바닥면이나 매니폴드(123)의 바닥면에 형성될 수도 있다. 또한, 제1 정전 전극(141)은 상기 하부 전극(131)과 일체로 형성되는 것도 가능하다.
근래에 들어 잉크젯 기술은 전통적인 그래픽 인쇄로부터 그 영역을 확대하여 산업용의 프린터블 일렉트로닉스(printable electronics), 디스플레이(display), 바이오기술(biotechnoligy), 바이오과학(Bioscience) 등 다양한 분야에서의 활용방안이 연구되고 있다. 이는 잉크젯 기술의 다이렉트 패터닝(direct patterning) 특성에 기인하는데, 기존의 포토리소그래피(photolithography) 공정이 수 개의 단계를 거쳐 원하는 패턴을 형성하는데 대하여 잉크젯 기술을 이용하면 더 적은 단계 나아가서는 한 단계의 공정으로 원하는 패턴을 형성할 수 있어 비용을 극적으로 낮출 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문이다. 또한, 전자회로를 제작하는데 있어서 잉크젯을 이용할 경우에는 평면이 아니거나 유연한 기판을 사용할 수 있는데, 이러한 특징 역시 포토리소그래피 기술로는 구현이 용이하지 않다.
상술한 바와 같이 잉크젯 기술이 디스플레이 분야나 인쇄 전자공학 분야에 활발하게 적용되기 위한 기술적 과제 중 하나가 초정밀 및 고해상도 인쇄 기술을 확보할 필요가 있다. 수 피코리터 내지는 수 펨토리터의 미세 액적을 토출하기 위하여는 노즐의 직경이 수 마이크로미터 또는 그 이하가 되어야 한다. 이러한 미세한 노즐을 제작하는 데에는 제작 균일성의 확보할 수 있는 기술과 노즐의 형태를 출구 쪽으로 점차 수렴하는 형태로 정확하게 형성하는 기술이 중요하다. 이는, 노즐의 크기가 미세하기 때문에 적은 양의 크기 변화도 균일도에 영향을 줄 수 있으며, 노즐의 미세해짐에 따라 노즐의 출구에서 발생되는 압력 강하량이 증가하여 원하는 크기의 액적을 원하는 방향으로 토출할 수 없거나 액추에이터의 성능한계를 벗어나는 경우에는 액적이 토출되지 않을 수 있기 때문이다.
도 2는 도 1의 "A"부를 상세히 도시한 도면이다. 도 2를 보면, 노즐(128)은 노즐 기판(111)을 관통하여 형성된다. 노즐(128)은 노즐 기판(111)의 하면(111b)을 향하여 그 단면적이 감소하는 테이퍼 형상이다. 노즐 기판(111)은 상측에 위치되는 제1노즐 기판(10)과 그 하측에 위치되는 제2노즐기판(20)을 포함할 수 있다. 노즐(128)은 제1, 제2노즐 기판(10)(20)을 관통하여 형성된다.
노즐(128)은 제1노즐 기판(10)에 형성되는 제1노즐부(30)와 제2노즐 기판(20)에 형성되는 제2노즐부(40)를 포함할 수 있다. 제1노즐부(30)는 제2유로형성기판(112)에 마련된 댐퍼(126)를 통하여 압력 챔버(125)와 연통되며, 그 형상은 제2노즐부(40)를 향하여 그 단면적이 점차 감소하는 테이퍼 형상이다. 제2노즐부(40)는 제1노즐부(30)와 연통되며 그 단면적이 출구(128c)를 향하여 점차 감소되는 테이퍼 형상이다. 제2노즐 기판(20)의 두께는 제1노즐 기판(10)의 두께보다 얇을 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이 제2노즐부(40)를 형성하기 위하여 제2노즐 기판(20)을 식각하는 공정의 공정 시간을 줄여 노즐 균일도의 악화를 방지하기 위한 것이다.
제1, 제2노즐 기판(10)(20)은 예를 들어 실리콘(Si) 기판일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제1노즐부(30)와 제2노즐부(40)는 <100>의 결정 방향을 갖는 실리콘 기판의 이방성 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 제1노즐부(30)와 제2노즐부(40)가 각각 형성된 제1, 제2노즐기판(10)(20)을 예를 들어 SDB(silicon direct bonding)법에 의하여 서로 접착함으로써, 노즐 기판(111)의 상면(111a)으로부터 하면(111b)을 향하여 그 단면적이 감소하는 테이퍼진 형태로서 노즐 기판(111) 전체를 관통하는 노즐(128)이 마련된 노즐 기판(111)이 형성될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 노즐(128)의 주위에는 노즐 기판(111)의 하면(111b), 즉 제2노즐 기판(20)의 하면(21)으로부터 몰입된 트렌치(160)가 형성될 수 있다. 노즐벽(128a)은 노즐(128)의 외벽을 형성한다. 노즐벽(128a)은 노즐 기판(111)과 노즐(128)의 경계를 형성한다. 노즐벽(128a)은 노즐 기판(111) 내부로부터 트렌치(160) 내부로 연장되어 형성되며, 이에 의하여 전체적으로 노즐(128)의 형상은 출구(128c)가 하면(111b)을 향하여 트렌치(160) 내부로 연장된 뾰족한 형상이 된다.
이 구성에 의하여, 제2노즐 기판(20)에는 그 하면(21)으로부터 상면(22)을 향하여 단차진 단차면(23)이 형성된다. 노즐(128)은 테이퍼 형태로 단차면(23)까지 관통된다. 노즐벽(128a)은 노즐 기판(111)과 노즐(128)의 경계를 형성하며, 테이퍼 형태를 유지하면서 단차면(23)을 넘어 하면(21)을 향하여 연장된다. 노즐벽(128a)의 단부(128b) 및 출구(128c)는 제2노즐 기판(20)의 하면(21)을 넘어서지 않도록 형성될 수 있다. 물론, 노즐벽(128a)의 단부(128b) 및 출구(128c)는 제2노즐 기판(111)의 하면(21)을 넘어서까지 연장될 수도 있다.
노즐(128)은 단면 형상이 원형인 원뿔 형태, 단면 형상이 다각형인 다각뿔 형태일 수 있다. 일 실시예로서, 단결정 실리콘 기판의 이방성 식각에 의하여 사각뿔 형태의 노즐(128)을 형성할 수 있다. 노즐(128)의 단면 형상이 다각형인 경우, 노즐(128)의 유효 직경은 등가의 원의 직경으로 표시될 수 있다.
노즐벽(128a)은 노즐 기판(111)과 다른 재료, 예를 들어 SiO2, SiN, Ti, Pt, Ni 등으로 형성될 수 있다. 노즐벽(128a)은 노즐 기판(111)과 동일한 재료, 예를 들어 Si로 형성될 수도 있다.
이하에서, 도 4a 내지 도 4n을 보면서 노즐(128)을 형성하는 방법의 일 예를 설명한다.
제1웨이퍼(210)의 일 면에 식각 마스크를 형성한다. 예를 들어, 도 8a를 참조하면, 제1웨이퍼(210)로서, 그 상면의 결정 방향이 <100> 방향인 약 140㎛ 두께의 실리콘 단결정 웨이퍼를 준비한다. 그런 다음, 마스크층(221)을 형성한다. 마스크층(221)은 예를 들어, SiO2층일 수 있다. SiO2층은 제1웨이퍼(210)를 산화시켜 형성될 수 있다. 다음으로, 마스크층(221) 위에 포토레지스트층(222)을 형성하고, 이를 예를 들어 리소그래피법에 의하여 패터닝하여 마스크층(221)의 일부를 노출시킨다. 포토레지스트층(222)을 마스크로 하여 마스크층(221)을 패터닝하면 도 4b에 도시된 바와 같이 제1노즐부(30)가 형성될 부분에 개구(223)가 형성된 마스크층(221)이 형성된다. 마스크층(221)을 패터닝하는 공정은 예를 들어, HF용액(buffered Hydrogen Fluoride acid)을 이용한 습식 식각 공정에 의하여 수행될 수 있다.
개구(223)의 형상은 예를 들어 직경이 약 220㎛ 정도의 원형일 수 있다. 이처럼 원형의 개구(223)가 형성된 마스크층(221)을 채용하면 후술하는 이방성 습식 식각 공정에서 제1웨이퍼(210)의 결정 방향과 마스크 패턴 간의 정렬이 불필요하다. 따라서, 정방형 또는 장방형의 개구가 형성된 마스크층을 사용하는 경우에 발생될 수 있는 제1웨이퍼(210)의 결정 방향과의 정렬 오차에 기인하는 노즐(128) 형상의 불균일 문제를 해소할 수 있다.
마스크층(221)을 식각 마스크로 하여 제1웨이퍼(210)를 식각한다. 이 공정은 예를 들어 90℃, 20% TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)를 이용하는 이방성 습식 식각 공정에 의하여 수행될 수 있다. 이 경우의 식각 속도는 대략 0.8~0.9㎛/min 정도이다. 도 4c를 참조하면, 웨이퍼(210)의 상면의 결정 방향은 <100> 방향이며, 식각이 진행된 면의 결정 방향은 <111>방향이다. <100> 방향과 <111> 방향의 식각 속도의 차이로 인하여, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이 식각은 아래쪽으로 빠르게 옆으로는 느리게 수행된다. 이에 의하여 웨이퍼(210)에는 아래쪽으로 갈수록 단면적이 좁아지는 테이퍼 형상의 제1몰입부(230)가 형성된다. 즉, 제1몰입부(230)는 단면이 사각형인 사각뿔 형상(역피라미드 형상)이 된다. 식각은 제1웨이퍼(210)의 하면에 형성된 마스크층(221)에 의하여 정지된다. 엄밀하게는 개구(223)의 외측을 행하여 약간의 언더 에칭(under etching)이 발생되므로 사각뿔 형상의 제1몰입부(230)의 상부는 원형의 개구(223)에 완전히 내접하는 형태는 아닐 수 있다.
도 4e에 도시된 바와 같이 식각, 폴리싱(polishing) 등의 공정에 의하여 웨이퍼(210)의 상면과 하면에 형성된 마스크층(221)을 제거한다. 식각에는 예를 들어 BOE(buffered oxide echant)가 이용될 수 있다. 그러면, 제1웨이퍼(210)를 관통하고 단면적이 점차 감소하는 사각뿔 형상의 제1몰입부(230)가 형성된다.
도 4f에 도시된 바와 같이 적어도 제1몰입부(230)의 내측 벽면을 포함하는 제1웨이퍼(210)의 노출된 표면에 보호층(224)을 형성한다. 보호층(224)은 예를 들어 웨이퍼(210)을 산화시킴으로써 얻어지는 SiO2층일 수 있다.
제1몰입부(230)를 형성하기 위한 공정은 상술한 이방성 습식 식각 공정 대신에 건식 경사 식각(dry type taper etch) 공정에 의하여 수행될 수도 있다. 제1몰입부(230)의 경사각도(도 4e의 B)는 공정에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 경사각도(B)는 습식 이방성 식각 공정에 따르면 약 54.7도 정도이며, 건식 경사 식각 공정에 따르면 약 60-70도 정도로 조절될 수 있다. 즉, 경사각도(B)는 건식 경사 식각 공정을 이용할 경우에 습식 이방성 식각 공정을 이용하는 경우에 비하여 커진다. 제1몰입부(230) 사이의 간격(P)는 후술하는 공정에 의하여 제조가 완료되는 노즐(128) 사이의 간격과 동일하다. 따라서, 건식 경사 식각 공정을 이용하면, 노즐(128) 사이의 간격를 더 좁게 하여 해상도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 4g에 도시된 바와 같이 제2웨이퍼(310)로서 그 상면의 결정 방향이 <100> 방향인 약 650㎛ 두께의 실리콘 단결정 웨이퍼를 준비한다. 그런 다음, 마스크층(321)을 형성한다. 마스크층(321)은 예를 들어, SiO2층일 수 있다. SiO2층은 웨이퍼(310)를 산화시켜 형성될 수 있다. 다음으로, 마스크층(321) 위에 포토레지스트층(322)을 형성하고, 이를 예를 들어 리소그래피법에 의하여 패터닝하여 마스크층(321)의 일부를 노출시킨다. 포토레지스트층(322)을 마스크로 하여 마스크층(321)을 패터닝하면 도 4h에 도시된 바와 같이 제2노즐부(40)가 형성될 부분에 개구(323)가 형성된 마스크층(321)을 형성할 수 있다. 마스크층(321)을 패터닝하는 공정은 예를 들어, HF용액(buffered Hydrogen Fluoride acid)을 이용한 습식 식각 공정에 의하여 수행될 수 있다. 개구(323)의 형상은 원형일 수 있다. 개구(323)의 직경은 도 4b에 도시된 제1몰입부(230)를 형성하기 위한 개구(223)의 직경보다 작다. 개구(323)의 직경은 제1웨이퍼(210)의 이방성 식각에 의하여 제1웨이퍼(210)에 형성되는 테이퍼진 제1몰입부(230)의 출구(도 4e의 231)의 직경을 감안하여 적절히 형성될 수 있다. 실리콘 단결정 웨이퍼인 제1웨이퍼(210)의 이방성 식각에서의 경사 각도는 대략 약 54.7도 정도이므로 개구(223)의 직경과 제1웨이퍼(210)의 두께를 알면 제1몰입부(230)의 출구(231)의 직경이 결정될 수 있다.
마스크층(321)을 식각 마스크로 하여 제2웨이퍼(310)를 식각한다. 이 공정은 예를 들어 TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)를 이용하는 이방성 식각 공정에 의하여 수행될 수 있다. 도 4c에서 설명한 바와 동일한 식각 공정에 의하여 웨이퍼(310)에는 아래쪽으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형상의 제2몰입부(330)가 형성된다. 엄밀하게는 개구(323)의 외측을 행하여 약간의 언더 에칭(under etching)이 발생되므로 사각뿔 형상의 제2몰입부(330)의 상부는 원형의 개구(323)에 완전히 내접하는 형태는 아닐 수 있다. 이 상태에서 제2몰입부(330)는 제2웨이퍼(310)를 관통하지 않는다. 또한, 제2몰입부(330)의 식각 깊이는 제1몰입부(230)의 식각 깊이보다 작다.
식각, 폴리싱(polishing) 등의 공정에 의하여 웨이퍼(310)의 상면과 하면에 형성된 마스크층(321)을 제거한다. 그리고, 도 4i에 도시된 바와 같이 적어도 제2몰입부(330)의 내측 벽면을 포함하는 제2웨이퍼(310)의 노출된 표면에 보호층(324)을 형성한다. 보호층(324)은 예를 들어 제2웨이퍼(310)을 산화시킴으로써 얻어지는 SiO2층일 수 있다.
다음으로, 도 4j에 도시된 바와 같이, 예를 들어 SDB법 등에 의하여 제1웨이퍼(210)와 제2웨이퍼(310)를 접합한다. 제1웨이퍼(210)와 제2웨이퍼(310)에는 접합을 위한 얼라인 마크(미도시)가 미리 마련되어 얼라인 마크를 기준으로 하여 접합함으로써 제1, 제2몰입부(230)(330)가 서로 연통되도록 할 수 있다. 접합 전에 제1웨이퍼(210)의 하면과 제2웨이퍼(310)의 상면에 형성된 보호층(224)(324)은 제거될 수도 있다.
다음으로, 제2몰입부(330)를 제2웨이퍼(310)의 하면에까지 관통시키기 위하여 제2웨이퍼(310)를 하면으로부터 소정 두께만큼 제거하는 관통 공정이 수행될 수 있다. 관통 공정은 기계적 폴리싱 공정 또는 기계적 폴리싱 공정과 BOE를 이용한 식각 공정이 혼합된 공정에 의하여 수행될 수 있다. 보호층(224)(324)은 관통 공정에서 제1, 제2몰입부(230)(330)의 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
관통 공정 후에 BOE를 이용하여 보호층(224)(324)을 제거하면, 도 4k에 도시된 바와 같이 제1, 제2노즐기판(10)(20)에 형성된 제1, 제2노즐부(30)(40)에 의하여 형성되는 노즐(128)의 제조가 완료된다. 도 4k의 노즐 기판(111)을 도 1에 도시된 유로 형성 기판, 즉 제2유로 형성 기판(112)의 하면에 접합함으로써 잉크젯 프린팅 장치가 제조될 수 있다.
이제, 노즐(128)과 제1, 제2웨이퍼(210)(310)와의 경계를 이루는 노즐벽(128a)과 트렌치(160)를 형성하는 공정에 대하여 설명한다.
도 4k에 도시된 상태에서 적어도 제1, 제2몰입부(230)(330)의 내측 벽면과 제2웨이퍼(310)의 하면을 포함하는 제1, 제2웨이퍼(210)(310)의 노출된 표면에 벽체 형성 물질층(240)을 형성한다. 벽체 형성 물질층(240)은 예를 들어 SiO2층일 수 있다. 이 경우, 벽체 형성 물질층(240)은 제1, 제2웨이퍼(210)(310)을 산화시킴으로써 형성될 수 있다. 이 외에도 벽체 형성 물질층(240)은 SiN, Ti, Pt, Ni 등의 코팅, 도포, 증착 등에 의하여 형성될 수 있다. 벽체 형성 물질층(240)의 두께는 예를 들어 약 100~10000Å 정도일 수 있다. 다음으로, 도 4m에 도시된 바와 같이, 제2웨이퍼(310)의 하면 측의 벽체 형성 물질층(240)의 일부(241)를 제거한다. 즉, 제2웨이퍼(310)의 하면의 제2몰입부(330) 주위의 벽체 형성 물질층(240)을 제거하여 트렌치(160)가 형성될 부분을 정의한다. 이 공정은 벽체 형성 물질층(240) 위에 포토레지스트를 코팅한 후에 이를 벽체 형성 물질층(240)의 일부(241)에 해당되는 영역을 패터닝하여 노출시키고, 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 하여 벽체 형성 물질층(240)을 식각함으로써 수행될 수 있다. 다음으로, 도 4n에 도시된 바와 같이, 벽체 형성 물질층(240)을 식각 마스크로 하여 웨이퍼(310)을 하면으로부터 식각하여 트렌치(160)를 형성한다. 제1, 제2몰입부(230)(330)의 벽면에 형성된 벽체 형성 물질층(240)은 노즐벽(128a)이 되고, 출구(128c)는 하면을 향하여 트렌치(160)의 내부로 연장된 형태가 된다.
상기한 공정에 의하여, 도 3a에 도시된 바와 같이, 노즐 기판(111)에 노즐 기판(111)의 하면(111a)을 향하여 그 단면적이 감소하는 테이퍼 형상의 노즐(128)과, 노즐 기판(111)과 노즐(128)의 경계를 형성하는 노즐벽(128a), 및 노즐(128)의 주위에 노즐 기판(111)의 하면으로부터 몰입된 트렌치(160)를 형성할 수 있다.
단일의 실리콘 기판에 테이퍼진 형태의 노즐(128)을 형성하기 위하여 이방성 식각 공정을 적용하는 경우에, 기판 전체를 관통하기 위하여는 매우 긴 식각 시간이 소요된다. 실리콘 기판의 내부에는 결정 결함이 존재할 수 있는데, 이 결정 결함은 식각 속도의 국부적인 차이를 유발하여 노즐 형상과 크기의 균일도를 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 식각 공정에서 발생되는 수소 기포가 일시적으로 기판의 표면에 흡착하여 노즐 균일도를 악화시킬 수 있다.
본 실시예의 잉크젯 프린팅 장치에 따르면, 제1, 제2노즐기판(10)(20)에 각각 제1, 제2노즐부(30)(40)를 형성하고, 제1, 제2노즐기판(10)(20)을 접합한다. 따라서, 제1노즐기판(10)과 제2노즐기판(20)에 제1, 제2노즐부(30)(40)를 형성하기 위한 식각 시간이 매우 짧다. 특히, 노즐(128)의 출구(128c)를 포함하는 제2노즐부(40)를 형성하는 식각 공정에서는 그 식각 깊이가 얕고 식각 시간이 매우 짧기 때문에 식각 과정에서 결정 결함을 만날 가능성을 낮출 수 있으며, 식각 공정에서 발생되는 수소 기포의 일시적인 기판 표면에의 흡착으로 인한 노즐 균일도를 악화가능성을 줄일 수 있다. 따라서, 노즐(128)의 출구(128c) 부근의 단면 형상이 매우 균일한 정방형으로 제조될 수 있다.
예를 들어 상술한 공정에 의하면, 제1노즐 기판(10)의 두께가 약 140㎛, 제2노즐 기판(20)의 두께가 약 25㎛ 정도로서 전체적으로 노즐기판(111)의 두게는 약 165㎛가 된다.
비교예로서, 상술한 이방성 식각 공정에 의하여 두께 약 165㎛의 단일의 실리콘 단결정 웨이퍼에 노즐(128)을 형성하는 경우에는 예를 들어 식각 시간이 약 3시간 30분 정도로서 식각 공정 시간이 매우 길며, 식각 공정 중의 수소 기체의 흡착으로 인한 식각 균일성 저하의 위험이 있다. 또한, 식각 중에 결정 결함을 만날 가능성이 높다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 가장 중요한 노즐(128)의 출구(128c) 부근의 식각 깊이는 예를 들어 약 25㎛ 정도로서, 식각 시간은 약 30 분 정도에 불과하여 식각 공정에서의 식각 균일성 확보에 매우 유리하다. 또한, 노즐(128)의 출구(128c) 형상은 거의 정사각형에 가깝게 균일하게 형성될 수 있다.
아래 <표 1>과 <표 2>는 각각 비교예의 공정과 본 실시예의 제조방법에 의하여 하나의 기판에 제조된 다수의 노즐(128)의 출구(128c)의 가로의 길이, 세로의 길이를 측정한 결과를 도시한 것이다. 아래 표들을 참조하면, 본 실시예의 제조방법에 의하면 노즐(128)의 출구(128c)의 가로의 길이와 세로의 길이의 균일도((최대값-최소값)/(최대값+최소값))가 약 12%와 11%로서, 비교예의 35%, 49%에 비하여 비약적으로 향상된 것을 확인할 수 있다. 또한, 노즐(128)의 출구(128c)의 유효 직경의 균일도도 비교예의 약 32%에서 본 실시예의 제조방법에 의하면 약 10%로 향상된 것을 확인할 수 있다. 나아가서, 노즐(128)의 출구(128c)의 형상을 나타내는 오블롱 팩터(OF: Oblong Factor) 역시 본 실시예의 제조방법에 의하면 거의 0%에 가까워 단면이 거의 정사각형 형태인 사각뿔 형상의 노즐(128)이 제조됨을 알 수 있다.
노즐번호 가로(㎛) 세로(㎛) 유효 직경(㎛) OF(%)
1 1.9 1.2 1.4 48.7
3 1.3 1.2 1.2 9.1
4 1.5 1.4 1.4 7.8
4 1.5 1.1 1.2 33.3
5 1.7 1.5 1.6 13.3
6 1.8 2.1 1.9 16.5
7 1.2 1.2 1.2 0
8 1.5 1.3 1.4 15.4
9 1.5 1.2 1.3 24.4
10 1.7 1.3 1.4 28.6
11 1.9 1.7 1.8 11.8
12 1.5 1.3 1.4 15.4
13 1.4 1.3 1.3 7.6
14 1.6 1.3 1.4 21.9
15 1.8 1.4 1.5 26.8
16 1.4 1.8 1.5 26.8
17 1.8 1.5 1.6 19.1
18 1.4 1.4 1.4 0
19 1.6 1.9 1.7 18.5
20 2.0 3.2 2.4 45.1
21 1.9 1.6 1.7 18.5
22 2.2 1.9 2.0 15.2
23 2.1 2.4 2.2 13.7
24 1.0 1.8 1.9 11.1
25 2.2 1.7 1.9 16.8
26 1.7 2.1 1.9 22.2
27 2.5 1.8 2.1 34.4
28 2.4 1.9 2.1 24.2
29 2.1 2.2 2.1 4.7
30 2.2 1.9 2.0 15.2
평균 1.8 1.6 1.7 19.2
표준편차 0.4 0.5 0.4 11.6
최소값 1.2 1.1 1.2 0
최대값 2.5 3.2 2.4 18.7
균일도 35% 49% 33%
노즐번호 가로(㎛) 세로(㎛) 유효 직경(㎛) OF(%)
1 1.7 1.7 1.7 0
3 1.5 1.5 1.5 0
4 1.6 1.7 1.6 6.8
4 1.8 1.7 1.7 5.8
5 1.6 1.6 1.6 0
6 1.9 1.8 1.8 6.0
7 1.7 1.8 1.7 5.8
8 1.7 1.6 1.6 6.8
9 1.8 1.7 1.7 5.8
10 1.8 1.8 1.8 0
11 1.8 1.8 1.8 0
12 1.7 1.7 1.7 0
13 1.6 1.6 1.6 0
14 1.7 1.7 1.7 0
15 1.7 1.7 1.7 0
16 1.6 1.6 1.6 0
17 1.6 1.6 1.6 0
18 1.7 1.7 1.7 0
19 1.7 1.7 1.7 0
20 1.5 1.5 1.5 0
21 1.7 1.7 1.7 0
22 1.6 1.6 1.6 0
23 1.6 1.6 1.6 0
24 1.5 1.5 1.5 0
25 1.7 1.7 1.7 0
26 1.5 1.5 1.5 0
27 1.8 1.6 1.7 12.5
28 1.5 1.5 1.5 0
29 1.5 1.5 1.5 0
30 1.6 1.6 1.5 0
평균 1.6 1.6 1.6 1.6
표준편차 0.1 0.1 0.1 3.2
최소값 1.5 1.5 1.5 0
최대값 1.9 1.8 1.8 12.5
균일도 12% 10% 10%
상기한 바와 같이, 본 실시예의 제조방법에 의하면, 노즐(128)의 형상과 크기의 균일도를 향상시킬 수 있어, 균일한 크기의 미세한 액적을 토출할 수 있는 압전방식, 정전방식 또는 이들의 복합 방식의 잉크젯 프린팅 장치의 제조가 가능하다.
복합 방식의 잉크젯 프린팅 장치는, 잉크에 압전구동력과 정전구동력을 제공하여 미세한 액적의 잉크를 토출하는 장치로서, 압전 액츄에이터(130)에 인가되는 압전 구동 전압과 정전 액추에이터(140)에 인가되는 정전 구동 전압의 인가 순서, 크기 및 지속 시간을 제어함으로써, 잉크 액적을 서로 다른 크기와 형태로 토출하는 다수의 구동 모드로 구동될 수 있다. 예를 들어, 노즐의 크기에 비해 작은 크기를 가진 미세 액적을 토출하는 드리핑 모드(dripping mode), 드리핑 모드보다 더 작은 크기의 미세 액적을 토출하는 콘-제트 모드(cone-jet mode), 잉크 액적을 제트 스트림 형태로 토출하는 스프레이 모드(spray mode)로 구동될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 테이퍼진 형태의 노즐(128)의 주위에 트렌치(160)를 형성함으로써 노즐(128)이 전체적으로 뾰족한 형태가 된다. 일반적으로 전하는 뾰족한 부분에 집중되는 경향이 있다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 트렌치(160)로 인하여 정전구동전압에 의한 등전위선이 노즐(128)의 출구(128c) 부근에 집중되어 노즐(128)의 출구(128c) 부근에 매우 큰 전기장이 형성되어 노즐(128)의 출구(128c)에서의 정전 구동력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 액적을 매우 효과적으로 가속할 수 있으며, 주어진 정전구동전압의 크기 하에서 액적의 크기를 더욱 줄일 수 있다. 또한, 수 피코리터, 나아가서는 수 펨토리터의 초 미세 잉크 액적을 인쇄 매체(P)에까지 안정적으로 토출할 수 있다.
이와 같이, 압전 구동 방식과 정전 구동방식을 혼용하므로, DOD(drop on demand)방식으로 잉크를 토출할 수 있어 프린팅 작업을 제어하기가 용이하다. 또한, 출구(128c)를 향하여 단면적이 점차 감소하고 주변에 트렌치(160)가 형성되어 전체적으로 뽀족한 형태의 노즐(128)을 채용함으로써, 초 미세 액적을 구현하기 쉬우며, 토출된 잉크 액적의 직진성을 향상시켜 정밀 인쇄를 구현할 수 있다.
노즐(128) 출구(128c)의 직경을 더 작게 하기 위하여, 도 4k에 참조부호 127로 표시된 바와 같이 TOES 산화물(Tetra Ethyl Ortho Silicate oxide)을 출구(128c)부근에 부착시킬 수 있다. 이를 위하여는 도 4k에 도시되지는 않았지만, 제2웨이퍼(310)의 하면에 노즐(128)의 출구(128c) 부분만을 노출시킨 마스크를 형성하고, TOES 산화물을 출구(128c) 부근에 증착시킬 수 있다.
상술한 공정은 도 4n에도 적용될 수 있으며, 이에 의하여 참조부호 127로 표시된 바와 같이 출구(128c)부근의 노즐벽(128)에 TOES 산화물을 증착시킴으로써 출구(128c)의 직경을 더 작게 할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10...제1노즐 기판 20...제2노즐 기판
30...제1노즐부 40...제2노즐부
110... 유로 플레이트 111...노즐 기판
112...제2 유로 형성 기판 113...제1 유로 형성 기판
121... 잉크 인렛(ink inlet) 122, 123... 매니폴드
124... 리스트릭터 125... 압력챔버
126... 댐퍼 128... 노즐
128a...노즐벽 128b...노즐벽의 단부
128c...노즐 출구 130... 압전 액추에이터
131... 하부전극 132... 압전막
133... 상부전극 140...정전 액추에이터
141... 제1 정전 전극 142... 제2 정전 전극
160...트렌치 M... 메니스커스
P... 인쇄 매체

Claims (22)

  1. 압력 챔버가 형성된 유로 형성 기판;
    상기 유로 형성 기판의 하부에 위치되며, 상기 잉크를 토출하기 위한 노즐이 형성된 노즐기판;
    상기 압력 챔버 내의 잉크를 상기 노즐을 통하여 토출하기 위한 구동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하며,
    상기 노즐기판은,
    상기 압력챔버와 연통된 테이퍼 형상의 제1노즐부가 형성된 제1노즐기판;
    상기 제1노즐기판의 하부에 위치되는 것으로서, 상기 제1노즐부와 연통된 테이퍼 형상의 제2노즐부가 형성된 제2노즐기판;을 포함하여,
    상기 제1, 제2노즐부에 의하여 전체적으로 단면적이 감소하는 테이퍼진 형태의 상기 노즐이 형성되는 잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2노즐기판은 서로 접합된 잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2노즐기판의 두께는 상기 제1노즐기판의 두께보다 얇은 잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 주위에 위치하여 상기 제2노즐기판의 하면으로부터 상방으로 단차지게 몰입된 트렌치;를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노즐의 출구는 상기 트렌치의 내부로 연장된 잉크젯 프린팅 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 제1, 제2노즐기판의 경계를 형성하는 노즐벽이 상기 트렌치 내부로 연장된 잉크젯 프린팅 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1, 제2노즐기판은 단결정 실리콘 기판이며,
    상기 노즐벽은 SiO2인 잉크젯 프린팅 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 압력 챔버 내의 잉크에 토출을 위한 압력 변화를 제공하는 압전 액츄에이터;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 노즐 내의 잉크에 정전 구동력을 제공하는 정전 액추에이터;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  10. 압력 챔버;
    상기 압력챔버와 연통된 테이퍼 형상의 제1노즐부가 형성된 제1노즐기판;
    상기 제1노즐부와 연통된 테이퍼 형상의 제2노즐부가 형성되며, 상기 제1노즐기판의 하부에 접합되는 제2노즐기판;을 포함하는 잉크젯 프린팅 장치,
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2노즐 기판의 상기 노즐 주위에 형성되며, 상기 제2노즐 기판의 하면으로부터 몰입된 트렌치;
    상기 노즐과 상기 제1, 제2노즐 기판의 경계를 형성하는 노즐벽;을 포함하며,
    상기 노즐벽은 상기 트렌치 내부로 연장된 잉크젯 프린팅 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 노즐은 사각뿔 형상인 잉크젯 프린팅 장치.
  13. 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법으로서,
    제1웨이퍼를 관통하여 단면적이 점차 감소하는 테이퍼 형태의 제1몰입부를 형성하는 단계;
    제2웨이퍼의 상면에 단면적이 점차 감소하는 테이퍼 형태의 제2몰입부를 형성하는 단계;
    상기 제1, 제2몰입부가 상하방향으로 서로 연통되도록 상기 제1, 제2웨이퍼를 접합하는 단계;
    상기 제2몰입부가 상기 제2웨이퍼를 관통하도록 상기 제2웨이퍼를 그 하면으로부터 소정 두께 제거하여, 상기 제1, 제2몰입부에 의하여 상기 제1, 제2웨이퍼를 관통하는 노즐을 형성하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2몰입부의 깊이는 상기 제1몰입부의 깊이보다 얕은 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1몰입부를 형성하는 단계는,
    상면의 결정 방향이 <100>방향인 상기 제1웨이퍼에 상기 제1몰입부가 형성될 부분에 개구가 형성된 마스크층을 형성하고, 습식 이방성 식각 공정에 의하여 상기 제1웨이퍼를 상하방향으로 식각하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 개구의 형상은 원형인 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1몰입부를 형성하는 단계는,
    상기 제1웨이퍼에 상기 제1몰입부가 형성될 부분에 개구가 형성된 마스크층을 형성하고, 건식 경사 식각 공정에 의하여 상기 제1웨이퍼를 상하방향으로 식각하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  18. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제2몰입부를 형성하는 단계는,
    상면의 결정 방향이 <100>방향인 상기 제2웨이퍼에 상기 제2몰입부가 형성될 부분에 개구가 형성된 마스크층을 형성하고, 습식 이방성 식각 공정에 의하여 상기 제2웨이퍼가 관통되지 않도록 상하방향으로 식각하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    적어도 상기 제2웨이퍼의 하면 및 상기 제1, 제2몰입부의 내측 벽면에 벽체 형성 물질층을 형성하는 단계;
    상기 제1웨이퍼의 하면에 형성된 상기 벽체 형성 물질층을 패터닝하여 상기 제2웨이퍼의 하면의 상기 노즐의 출구 주변을 노출시키는 단계;
    상기 벽체 형성 물질층을 식각 마스크로 하여 상기 제2웨이퍼의 노출된 하면을 상기 제2몰입부에 형성된 상기 벽체 형성 물질층의 적어도 일부가 노출되도록 식각하여 상기 하면으로부터 몰입된 트렌치를 형성하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2웨이퍼는 단결정 실리콘 웨이퍼인 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 벽체 형성 물질층은 SiO2인 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 벽체 형성 물질층은 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 산화시켜 형성하는 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 형성 방법.
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