KR20130060500A - 실리콘 기판, 이의 제조 방법 및 잉크젯 프린트 헤드 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실리콘 기판은 매니폴드와 연결되고 제1크기의 제1폭을 갖는 제1연결부; 압력실과 연결되고 제2크기의 제2폭을 갖는 제2연결부; 및 상기 제1연결부와 상기 제2연결부를 연결하고 상기 제1크기 또는 상기 제2크기보다 작은 제3크기의 제3폭을 갖는 리스트릭터부;를 포함하고, 상기 리스트릭터부와 상기 제1연결부 또는 상기 리스트릭터와 상기 제2연결부가 연결되는 경계부는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 리스트릭터가 형성되는 실리콘 기판, 이러한 실리콘 기판의 제조방법 및 이를 구비한 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉크의 원활한 유동이 가능한 유로 구조를 갖는 실리콘 기판, 이의 제조 방법 및 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것이다.
잉크젯 프린트 헤드는 전기신호를 물리적인 힘으로 변환하여 저장된 잉크를 물방울 크기로 토출하는 장치이다.
이러한 잉크젯 프린트 헤드는 대량생산이 가능하므로, 사무용 프린터뿐만 아니라 산업용 프린터에도 사용되고 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린트 헤드는 종이에 잉크를 토출하여 출력물을 인쇄하는 사무실뿐만 아니라 인쇄회로기판(PCB) 상에 액상의 금속 물질을 토출하여 회로 패턴을 직접 형성하는 제조공장에서도 사용되고 있다.
일반적으로 사용되는 잉크젯 프린트 헤드는 다수의 압력실과 노즐을 가질 수 있다. 이러한 잉크젯 프린트 헤드는 다수의 노즐을 통해 동일 색의 잉크 또는 서로 다른 색의 잉크를 동시에 토출할 수 있으므로, 인쇄속도가 빠를 뿐만 아니라 선명한 인쇄가 가능할 수 있다.
한편, 잉크젯 프린트 헤드는 다수의 기판이 적층된 구조를 갖는다. 이러한 잉크젯 프린트 헤드는 매니폴드, 리스트릭터, 압력실 등의 모양이 형성된 기판이 상하 적층되어 잉크가 이동할 수 있는 유로를 형성한다.
그런데 종래의 잉크젯 프린트 헤드는 매니폴드, 리스트릭터, 압력실 등의 모양이 건식 식각을 통해 형성되므로 포토공정이나 마스크로 사용되는 산화막을 에칭하는 과정에서 파티클 등으로 인해 불량이 유발될 수 있다.
따라서, 종래 잉크젯 프린트 헤드는 매니폴드로부터 압력실까지의 유로 불량이 발생한 확률이 증가하여 잉크젯 프린트 헤드의 제작 수율이 감소할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 잉크젯 프린트 헤드의 제작과정에서 발생할 수 있는 불량을 제거함으로써 잉크의 유동이 원활하게 이루어질 수 있는 리스트릭터가 형성된 실리콘 기판, 이의 제조 방법 및 잉크젯 프린트 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판은 매니폴드와 연결되고 제1크기의 제1폭을 갖는 제1연결부; 압력실과 연결되고 제2크기의 제2폭을 갖는 제2연결부; 및 상기 제1연결부와 상기 제2연결부를 연결하고 상기 제1크기 또는 상기 제2크기보다 작은 제3크기의 제3폭을 갖는 리스트릭터부;를 포함하고, 상기 리스트릭터부와 상기 제1연결부 또는 상기 리스트릭터와 상기 제2연결부가 연결되는 경계부는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판에서, 상기 제1연결부는 매니폴드와 동일한 단면 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판에서 상기 제1연결부는 매니폴드보다 작은 단면 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판은 상기 제2연결부로부터 소정의 거리를 두고 형성되는 노즐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판에서 상기 경계 영역은 습식 식각에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판에서 상기 제1연결부, 상기 제2연결부 및 상기 리스트릭터부는 상기 기판의 두께방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법은 실리콘 기판의 일면에 제1크기의 제1폭을 갖는 제1현상 패턴과 제2크기의 제2폭을 갖는 제2현상 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1현상 패턴과 상기 제2현상 패턴 사이에 상기 제1크기 및 상기 제2크기보다 작은 제3크기의 제3폭을 갖는 제3현상 패턴을 형성하는 단계; 상기 현상 패턴들을 현상 및 제거하고 건식 식각하여, 상기 현상 패턴들에 대응하는 식각 형상들을 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 기판을 습식 식각하여 상기 식각 형상들의 형태를 완성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법에서 상기 제3현상 패턴은 상기 제1현상 패턴 및 상기 제2현상 패턴과 제4크기의 거리를 두고 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법에서 상기 제4크기는 상기 제3크기보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법에서 상기 제4크기는 상기 실리콘 기판의 두께보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법에서 상기 습식 식각은 TMAH 또는 KOH(수산화칼륨)을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법에서 상기 제1현상 패턴은 매니폴드와 연결되는 제1연결부를 형성하고, 상기 제2현상 패턴은 압력실과 연결되는 제2연결부를 형성하며, 상기 제3현상 패턴은 리스트릭터부를 형성할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 매니폴드와 압력실이 형성되는 제1기판; 및 상기 매니폴드와 연결되는 제1연결부, 상기 압력실과 연결되는 제2연결부, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부와 연결되는 리스트릭터부가 형성되는 제2기판;을 포함하고, 상기 리스트릭터부와 상기 제1연결부 또는 상기 리스트릭터와 상기 제2연결부가 연결되는 경계부는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 상기 제2연결부로부터 소정의 거리를 두고 형성되는 노즐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드에서 상기 제2기판은 건식 식각 및 습식 식각에 의해 형성될 수 있다.
본 발명은 실리콘 기판의 건식 식각공정 중 발생한 식각 형상의 불량을 효과적으로 제거할 수 있으며, 이를 통해 잉크의 유로 형상을 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 잉크젯 프린트 헤드의 제작 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 실리콘 기판의 A-A 단면도이고,
도 3은 도 1에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고,
도 5는 도 4에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제2실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고,
도 7은 도 6에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제3실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이고,
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실리콘 기판 제조 방법에 따른 실리콘 기판의 식각상태를 나타낸 실험 사진들이다.
도 2는 도 1에 도시된 실리콘 기판의 A-A 단면도이고,
도 3은 도 1에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고,
도 5는 도 4에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제2실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고,
도 7은 도 6에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제3실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이고,
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실리콘 기판 제조 방법에 따른 실리콘 기판의 식각상태를 나타낸 실험 사진들이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
잉크젯 프린트 헤드를 구성하는 실리콘 기판은 매니폴드, 압력실, 리스트릭터 등의 형상을 포함할 수 있다.
여기서, 매니폴드, 압력실, 리스트릭터 등의 형상은 PR 패턴의 현상 및 제거 그리고 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
그런데 현상된 PR 패턴은 실리콘 기판으로부터 완전히 제거되기 어려우므로, PR 패턴을 바탕으로 이루어지는 식각 공정에서 매니폴드, 압력실, 리스트릭터 등이 정확하게 형성되기 어렵다.
이러한 매니폴드, 압력실, 리스트릭터 형상의 불량은 잉크의 유동을 방해하므로, 잉크젯 프린트 헤드의 정밀한 잉크 토출을 어렵게 할 수 있다.
본 발명은 이러한 점을 해소하기 위한 것으로서, 잉크의 유로가 개선된 실리콘 기판과 이러한 기판을 제조하는 방법 그리고 이러한 기판을 갖는 잉크젯 프린트 헤드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실리콘 기판의 A-A 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제2실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 실리콘 기판의 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 실리콘 기판을 포함한 본 발명의 제3실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 9 내지 도 14는 본 발명의 실리콘 기판 제조 방법에 따른 실리콘 기판의 식각 상태를 나타낸 실험 사진들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 실리콘 기판과 잉크젯 프린트 헤드를 설명한다.
실리콘 기판(200)은 잉크젯 프린트 헤드의 일 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 기판(200)은 잉크젯 프린트 헤드에서 매니폴드와 압력실을 포함하는 제1기판이거나 또는 리스트릭터와 노즐을 포함하는 제2기판일 수 있다. 또는, 실리콘 기판(200)은 제1기판과 제2기판에 사이에 배치되는 중간 기판일 수 있다.
실리콘 기판(200)은 단결정의 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 그러나 제2기판(20)은 필요에 따라 SOI(Silicon on insulator) 기판으로 이루어질 수 있다. 이 경우 제2기판(20)은 실리콘 기판과 다수의 절연 부재가 적층된 적층 구조물일 수 있다.
실리콘 기판(200)은 제1연결부(210), 제2연결부(220), 리스트릭터부(230)를 포함할 수 있으며, 부가적으로 노즐부(240)를 더 포함할 수 있다. 제1연결부(210), 제2연결부(220), 리스트릭터부(230), 노즐부(240)는 실리콘 기판(200)의 제1방향(도 1 기준으로 X축 방향)을 따라 차례대로 형성될 수 있다. 아울러, 제1연결부(210), 제2연결부(220), 리스트릭터부(230), 노즐부(240)는 실리콘 기판(200)의 제2방향(도 1 기준으로 Y축 방향)을 따라 일정간격으로 두고 복수 열로 배열될 수 있다.
이 같이 형성된 실리콘 기판(200)은 잉크젯 프린트 헤드에서 제2기판을 형성할 수 있다.
제1연결부(210)는 매니폴드의 일 부분을 형성하거나 또는 매니폴드와 연결될 수 있다. 이를 위해 제1연결부(210)는 제1크기의 제1폭(W1)과 소정의 제1길이(L1)를 가질 수 있으며, 소정의 제1깊이(h1, 도 3 참조)를 가질 수 있다. 여기서, 제1폭(W1)은 매니폴드의 폭과 동일할 수 있고, 제1길이(L1)는 매니폴드의 길이보다 작을 수 있다.
제2연결부(220)는 압력실의 일 부분을 형성하거나 또는 압력실과 연결될 수 있다. 이를 위해 제2연결부(220)는 제2크기의 제2폭(W2)과 소정의 제2길이(L2)를 가질 수 있으며, 소정의 제2깊이(h2, 도 3 참조)를 가질 수 있다. 여기서, 제2폭(W2)은 압력실의 폭과 동일할 수 있다. 또한, 제2폭(W2)은 제1폭(W1)과 동일하거나 또는 제1폭(W1)보다 작을 수 있다. 아울러, 제2길이(L2)는 압력실의 길이보다 작을 수 있고, 제2깊이(h2)는 제1깊이(h1)와 동일할 수 있다.
리스트릭터부(230)는 잉크젯 프린트 헤드에서 리스트릭터를 형성할 수 있다. 이를 위해 리스트릭터부(230)는 제1폭(W1) 또는 제2폭(W2)보다 작은 제3크기의 제3폭(W3)을 가질 수 있다. 아울러, 리스트릭터부(230)는 제1연결부(210)로부터 제2연결부(220)로 이동하는 잉크의 유동 속도 지연시키기 위해 소정의 제3길이(L3)를 가질 수 있다.
리스트릭터부(230)는 제1연결부(210) 및 제2연결부(220)와 연결될 수 있다. 여기서, 리스트릭터부(230)와 연결부들(210, 220)이 실질적으로 연결되는 경계부(250, 252)는 곡선 형상일 수 있다. 즉, 경계부(250, 252)는 제1연결부(210)로부터 제2연결부(220)로의 잉크 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 곡선 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경계부(250, 252)의 형상은 잉크와 경계부(250, 252)의 저항을 줄여주므로, 잉크의 급격한 유동에 따른 기포 발생 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따르면 기포로 인해 잉크의 인쇄 품질이 저하되는 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 이러한 경계부(250, 252)의 형상은 습식 식각에 의해 형성될 수 있다. 습식 식각은 식각이 평면적으로 이루어지는 건식 식각과 달리 식각이 입체적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 습식 식각은 경계부(250, 252)의 형상을 곡선 형태로 변화시킬 수 있다. 또한, 습식 식각은 리스트릭터부(230)의 단면 형상을 확장시킴과 동시에 부드럽게 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도 2에서 S1은 건식 식각에 의해 형성된 리스트릭터부(230)의 단면 형상이라면, S2는 습식 식각에 의해 형성된 리스트릭터부(230)의 단면 형상일 수 있다.
이와 같이 습식 식각은 리스트릭터부(230)의 단면을 2차 가공하므로, 건식 식각에 의해 제거되지 않은 부분을 완전히 제거할 수 있다.
노즐부(240)는 제2연결부(220)로부터 거리를 두고 형성될 수 있다. 노즐부(240)는 압력실과 연결될 수 있으며, 압력실에 저장된 잉크를 토출하는 노즐로 이용될 수 있다.
이와 같이 구성된 실리콘 기판(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 잉크젯 프린트 헤드(1000)의 일 부분을 구성할 수 있다. 참고로, 도 3에 대한 설명에서 제2기판을 실리콘 기판(200)의 다른 명칭으로 사용한다.
도 3에서 잉크젯 프린트 헤드(1000)는 제1기판(100)과 제2기판(200)을 포함할 수 있다.
제1기판(100)은 잉크젯 프린트 헤드(1000)의 일 부분을 형성할 수 있으며, 단결정의 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 그러나 제1기판(100)은 필요에 따라 SOI(Silicon on insulator) 기판으로 이루어질 수 있다. 이 경우 제1기판(100)은 실리콘 기판과 다수의 절연 부재가 적층된 적층 구조물일 수 있다.
제1기판(100)은 매니폴드(110), 압력실(120), 액추에이터(130)를 포함할 수 있다. 부연 설명하면, 제1기판(100)의 일면(도 3 기준으로 밑면)에는 매니폴드(110)와 압력실(120)이 형성될 수 있고, 타면(도 3 기준으로 윗면)에는 액추에이터(130)가 형성될 수 있다. 아울러, 도 3에는 도시되어 있지 않으나 제1기판(100)는 매니폴드(110)와 연결되는 잉크 공급로가 형성될 수 있다.
매니폴드(110)는 제1기판(100)의 밑면에 형성될 수 있다. 매니폴드(1100)는 X방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있으며, 압력실(120)와 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다.
매니폴드(110)는 제2기판(200)의 제1연결부(210)와 부분적으로 중첩되도록 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 매니폴드(110)는 제1기판(100)과 제2기판(200)의 결합상태에서 제1연결부(210)와 연결될 수 있다. 아울러, 매니폴드(110)는 잉크 공급로와 연결될 수 있으며, 저장된 잉크를 압력실(120)로 공급할 수 있다.
압력실(120)은 제1기판(100)의 밑면에 형성될 수 있다.
압력실(120)은 제2기판(200)의 제2연결부(220) 및 노즐부(240)와 중첩되도록 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 압력실(120)은 제1기판(100)과 제2기판(200)의 결합한 상태에서, 제2연결부(220) 및 노즐부(240)와 연결될 수 있다.
압력실(120)은 소정의 체적을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 압력실(120)은 액추에이터(130)의 1회 작동에 의해 토출될 수 있는 잉크방울의 체적과 동일하거나 또는 이보다 큰 체적을 가질 수 있다. 여기서, 전자는 잉크의 정량 토출에 유리할 수 있고, 후자는 잉크젯 프린트 헤드(1000)의 연속 토출에 유리할 수 있다.
액추에이터(130)는 제1기판(100)의 윗면에 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 액추에이터(130)는 제1기판(10)의 윗면에서 압력실(120)과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
액추에이터(130)는 압전소자와 상하 전극 부재를 포함할 수 있다. 부연 설명하면, 액추에이터(130)는 상부 전극 부재와 하부 전극 부재를 사이에 두고 압전 소자가 배치된 적층 구조물일 수 있다.
이 같이 형성된 액추에이터(130)는 전기신호에 따라 인장 및 수축하며 압력실(50)에 압력을 제공할 수 있다.
제2기판(200)은 잉크젯 프린트 헤드(1000)의 나머지 부분을 형성할 수 있다.
제2기판(200)는 제1연결부(210), 제2연결부(220), 리스트릭터부(230), 노즐부(240)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1연결부(210)는 매니폴드(110)와 연결되고, 제2연결부(220)는 압력실(120)과 연결될 수 있다. 그리고 리스트릭터부(230)는 제1연결부(210)와 제2연결부(220)를 연결하여, 매니폴드(110)로부터 압력실(120)을 연결하는 하나의 유로를 형성할 수 있다.
이와 같이 구성된 잉크젯 프린트 헤드(1000)는 제2기판(200)에 대한 설명에서 언급한 바와 같이 결함(예를 들어, 건식 식각에 의해 완전히 제거되지 않은 부분)이 없는 잉크의 유로를 가지므로, 잉크의 정량 토출이 가능하고 일정한 인쇄 품질을 얻을 수 있다.
다음에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 실리콘 기판과 잉크젯 프린트 헤드를 설명한다.
제2실시 예에 따른 실리콘 기판(200)은 제1연결부(210)의 제1길이(L1)가 매니폴드(110)의 길이와 동일하다는 점에서 제1실시 예와 구별될 수 있다.
본 실시 예에서 제1연결부(210)는 매니폴드(110)의 길이(Lm)와 동일한 제1길이(L1)를 가질 수 있다. 아울러, 제1연결부(210)는 매니폴드(110)의 일 부분을 형성할 수 있다. 즉, 제1연결부(210)는 도면부호 110과 함께 하나의 매니폴드를 형성할 수 있다.
이 같이 구성된 잉크젯 프린트 헤드(1000)는 상대적으로 큰 체적을 갖는 매니폴드(100)를 형성하는데 유리할 수 있다.
다음에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제3실시 예에 따른 실리콘 기판과 잉크젯 프린트 헤드를 설명한다.
제3실시 예에 따른 실리콘 기판(200)은 제2연결부(220)와 리스트릭터부(230)가 일체로 형성된 점에서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다.
즉, 본 실시 예에서 제2연결부(220)는 리스트릭터부(230)의 제3폭(W3)와 동일한 제2폭(W2)을 가지질 수 있다. 또는 제2연결부(220)는 생략될 수 있다. 이 경우 리스트릭터부(230)는 압력실(120)과 연결될 수 있다. 여기서, 제2폭(W2)은 압력실(120)의 폭보다 작을 수 있다.
이 같은 형상의 기판(200)은 압력실(120)로부터 리스트릭터부(230)로 연결되는 잉크의 유로 폭이 상대적으로 좁으므로, 잉크의 역류현상을 방지하는데 효과적일 수 있다.
아울러, 본 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 헤드(1000)는 도 7에 도시된 바와 같이 3장의 기판(100, 200, 300)에 의해 이루어질 수 있다. 그러나 이는 단지 예시적인 것이므로, 필요에 따라 기판의 수를 증감할 수 있다.
다음에서는 8을 참조하여 본 발명의 한 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 실리콘 기판의 제조방법은 산화막 형성 단계, PR 패턴 형성 단계, 산화막 및 실리콘 기판의 1차 식각 단계, PR 제거 단계, 실리콘 기판의 2차 식각 단계를 포함할 수 있다.
1) 산화막 형성 단계
본 단계는 실리콘 기판(200)에 산화막(450)을 형성하는 단계일 수 있다.
산화막(450)은 실리콘 기판(200)의 일면 또는 양면에 형성할 수 있다. 또는, 산화막(450)은 실리콘 기판(200)의 표면 전체에 형성될 수 있다. 산화막(450)은 박막 증착(sputtering)에 의해 형성될 수 있다. 그러나 이는 단지 예시적인 방법이므로, 다른 방법에 의해 산화막(450)을 형성할 수 있다.
2) PR 패턴 형성 단계
본 단계는 실리콘 기판(200)에 PR 패턴들(410, 420, 430)을 형성하는 단계일 수 있다. 부연 설명하면, 본 단계는 산화막(450)에 PR층(500)을 형성하는 단계일 수 있다.
PR층(500)은 현상 및 제거 공정을 통해 소정의 PR 패턴들(410, 420, 430)을 포함할 수 있다. PR 패턴들(410, 420, 430)은 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
PR 패턴들(410, 420, 430)은 도 1에 도시된 실리콘 기판(200)의 연결부(210, 220)와 리스트릭터부(230)에 대응하는 형상일 수 있다.
예를 들어, 제1PR 패턴(410)은 제1연결부(210)와 대응하는 패턴일 수 있으며, 제4폭(W4)을 가질 수 있다. 여기서, 제4폭(W4)의 크기는 제1폭(W1)과 동일하거나 또는 이보다 작은 크기일 수 있다.
제2PR 패턴(420)은 제2연결부(220)와 대응하는 패턴일 수 있으며, 제5폭(W5)을 가질 수 있다. 여기서, 제5폭(W5)의 크기는 제2폭(W2)과 동일하거나 또는 이보다 작은 크기일 수 있다. 제2PR 패턴(420)는 제1PR 패턴(410)과 상당한 거리를 두고 형성될 수 있다.
제3PR 패턴(430)은 리스트릭터부(230)와 대응하는 패턴일 수 있으며, 제6폭(W6)을 가질 수 있다. 여기서, 제6폭(W6)의 크기는 제3폭(W3)과 동일하거나 또는 이보다 작은 크기일 수 있다.
한편, 제3PR 패턴(430)는 제1PR 패턴(410)과 제2PR 패턴(420) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 제3PR 패턴(43)은 이들 패턴들(410, 420)과 거리(L4, L5)를 두고 형성될 수 있다. 여기서, 거리(L4, L5)는 제3PR 패턴(43)의 폭(W6)보다 작은 크기일 수 있다.
3) 1차 식각 단계
본 단계는 산화막(450)과 실리콘 기판(200)을 식각하는 단계일 수 있다.
부연 설명하면, 본 단계에서는 PR 패턴들(410, 420, 430)에 의해 노출된 산화막(450)과 실리콘 기판(200)이 식각되는 단계일 수 있다. 본 단계의 식각은 건식 식각에 의해 이루어질 수 있다.
본 단계에서는 실리콘 기판(200)에 연결부(210, 220), 리스트릭터부(230), 노즐부(240) 등이 형성할 수 있다. 다만, 연결부(210, 220), 리스트릭터부(230), 노즐부(240)는 PR 패턴(410, 420, 430)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 연결부(210, 220), 리스트릭터부(230), 노즐부(240)는 상호 분리된 상태로 형성될 수 있다.
4) PR층 제거 단계
본 단계는 실리콘 기판(200)으로부터 PR층(500)을 제거하는 단계일 수 있다.
PR층(500)은 별도의 전용 에칭액에 의해 제거되거나 또는 별도의 기구를 통해 제거될 수 있다.
5) 2차 식각 단계
본 단계는 실리콘 기판(200)에 잉크 유로를 완성하는 단계일 수 있다. 또한, 본 단계는 실리콘 기판(200)을 습식 식각하는 단계일 수 있다.
습식 식각은 실리콘 기판(200)에서 산화막이 형성되지 않은 부분에 걸쳐 이루어지므로, 연결부(210, 220)와 리스트릭터부(230)의 측면 부분을 확장할 수 있으며 이들 부분의 결함을 제거할 수 있다.
아울러, 습식 식각은 제1연결부(210)와 리스트릭터부(230) 그리고 제2연결부(220)와 리스트릭터부(230)를 연결할 수 있다. 습식 식각은 TMAH 또는 KOH(수산화칼륨)에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 기판의 제조방법은 건식 식각에 의해 완전히 식각되지 않은 결합부위를 제거할 뿐만 아니라 각진 모서리 부분을 부드러운 곡면 형상을 가공할 수 있다.
본 출원인의 실험에 따르면, 습식 식각은 건식 식각에 의해 형성된 형상의 측벽을 식각하여, 이들 형상의 단면을 넓힐 뿐만 아니라 분리된 형상들을 연결할 수 있었다(도 9 내지 도 13 참조).
즉, 본 출원인은 건식 식각을 통해 제2연결부(210), 리스트릭터부(230), 제2연결부(220)에 해당하는 형상을 실리콘 기판(200)에 먼저 형성하였다. 여기서, 제2연결부(210), 리스트릭터부(230), 제2연결부(220)는 소정의 거리를 두고 형성되었다. 부연 설명하면, 본 출원인은 상기 거리를 2 ㎛, 4 ㎛, 6 ㎛, 8 ㎛, 10 ㎛로 각각 변경하여 실험하였다.
이후, 본 출원인은 해당 실리콘 기판(200)을 소정 시간 동안 습식 식각하였다. 그 결과, 간격을 두고 형성되었던 제2연결부(210), 리스트릭터부(230), 제2연결부(220)는 도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이 소정 시간이 지난 후에 모두 연결되었다.
특히, 본 실험에 따르면, 건식 식각 이후에 수행된 습식 식각은 제2연결부(210), 리스트릭터부(230), 제2연결부(220)를 부드러운 곡선형태로 연결하고, 리스트릭터부(230)의 단면도 도 14에 도시된 바와 같이 깨끗하게 가공할 수 있었다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
1000 잉크젯 프린트 헤드
100 제1기판 (또는 제1실리콘 기판)
110 매니폴드
120 압력실
200 실리콘 기판 (또는 제2실리콘 기판)
210 제1연결부
220 제2연결부
230 리스트릭터부
240 노즐부
250, 252 경계부
100 제1기판 (또는 제1실리콘 기판)
110 매니폴드
120 압력실
200 실리콘 기판 (또는 제2실리콘 기판)
210 제1연결부
220 제2연결부
230 리스트릭터부
240 노즐부
250, 252 경계부
Claims (15)
- 매니폴드와 연결되고 제1크기의 제1폭을 갖는 제1연결부;
압력실과 연결되고 제2크기의 제2폭을 갖는 제2연결부; 및
상기 제1연결부와 상기 제2연결부를 연결하고 상기 제1크기 또는 상기 제2크기보다 작은 제3크기의 제3폭을 갖는 리스트릭터부;
를 포함하고,
상기 리스트릭터부와 상기 제1연결부 또는 상기 리스트릭터와 상기 제2연결부가 연결되는 경계부는 곡선 형태로 형성되는 실리콘 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 제1연결부는 매니폴드와 동일한 단면 형상을 갖는 실리콘 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 제1연결부는 매니폴드보다 작은 단면 형상을 갖는 실리콘 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 제2연결부로부터 소정의 거리를 두고 형성되는 노즐부를 더 포함하는 실리콘 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 경계 영역은 습식 식각에 의해 형성되는 실리콘 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 제1연결부, 상기 제2연결부 및 상기 리스트릭터부는 상기 기판의 두께방향을 따라 길게 형성되는 실리콘 기판.
- 실리콘 기판의 일면에 제1크기의 제1폭을 갖는 제1현상 패턴과 제2크기의 제2폭을 갖는 제2현상 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1현상 패턴과 상기 제2현상 패턴 사이에 상기 제1크기 및 상기 제2크기보다 작은 제3크기의 제3폭을 갖는 제3현상 패턴을 형성하는 단계;
상기 현상 패턴들을 현상 및 제거하고 건식 식각하여, 상기 현상 패턴들에 대응하는 식각 형상들을 형성하는 단계; 및
상기 실리콘 기판을 습식 식각하여 상기 식각 형상들의 형태를 완성하는 단계;
를 포함하는 실리콘 기판의 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 제3현상 패턴은 상기 제1현상 패턴 및 상기 제2현상 패턴과 제4크기의 거리를 두고 형성되는 실리콘 기판의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제4크기는 상기 제3크기보다 작은 실리콘 기판의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제4크기는 상기 실리콘 기판의 두께보다 작은 실리콘 기판의 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 습식 식각은 TMAH 또는 KOH(수산화칼륨)을 이용하는 실리콘 기판의 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 제1현상 패턴은 매니폴드와 연결되는 제1연결부를 형성하고,
상기 제2현상 패턴은 압력실과 연결되는 제2연결부를 형성하며,
상기 제3현상 패턴은 리스트릭터부를 형성하는 실리콘 기판의 제조방법.
- 매니폴드와 압력실이 형성되는 제1기판; 및
상기 매니폴드와 연결되는 제1연결부, 상기 압력실과 연결되는 제2연결부, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부와 연결되는 리스트릭터부가 형성되는 제2기판;
을 포함하고,
상기 리스트릭터부와 상기 제1연결부 또는 상기 리스트릭터와 상기 제2연결부가 연결되는 경계부는 곡선 형태로 형성되는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제13항에 있어서,
상기 제2연결부로부터 소정의 거리를 두고 형성되는 노즐부를 더 포함하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제13항에 있어서,
상기 제2기판은 건식 식각 및 습식 식각에 의해 형성되는 잉크젯 프린트 헤드.
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