KR101106325B1 - 액체 토출 헤드, 액체 토출 헤드 제조 방법 및 구조체 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판과, 기판 위에 배치되고 액체가 토출되는 토출구에 연통된 유로를 갖는 부재를 포함하는 액체 토출 헤드의 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법은 포지티브형 감광 수지로 이루어진 제1 고체층을 그의 외측면이 기판과 둔각을 형성하도록 기판 위에 배치하는 단계와, 유로용 주형의 적어도 한 부분으로 처리되는 제2 고체층을 제1 고체층의 외측면과 접하도록 기판 위에 배치하는 단계와, 제2 고체층으로부터 유로용 주형의 적어도 한 부분을 형성하는 단계와, 제1 고체층의 외측면의 일부를 제2 고체층을 통해 노광하는 단계와, 제1 고체층으로부터 피노광부를 제거하는 단계와, 유로용 주형의 일부 위에 부재로 처리되는 커버층을 배치하는 단계를 포함하는, 액체 토출 헤드 제조 방법이다.

액체 토출 헤드, 기판, 고체층, 유로, 에너지 발생 소자

Description

액체 토출 헤드, 액체 토출 헤드 제조 방법 및 구조체 형성 방법 {LIQUID EJECTION HEAD, METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID EJECTION HEAD, AND METHOD FOR MANUFACTURING STRUCTURE}

본 발명은 액체를 토출하는 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드 제조 방법과, 구조체 형성 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 잉크를 기록 매체를 향해 토출하여 기록을 실행하는 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드의 제조 방법과, 반도체 제조에 유용한 미세구조체의 형성 방법에 관한 것이다.

액체를 토출하는 액체 토출 헤드를 사용하는 공정의 일례로는 잉크젯 기록 공정(잉크 토출 기록 공정)이 있다.

일반적으로, 잉크 젯 기록 공정에 사용되는 잉크 젯 기록 헤드는 미세 배출구와, 액체 유로와, 액체 유로에 배치되며 액체를 토출하는데 이용되는 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자를 포함한다. 이러한 잉크 젯 기록 헤드를 제조하는 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제5,478,606호에 개시되어 있다.

유로를 형성하는 패턴이 에너지 발생 소자를 갖는 기판 상에 용해가능한 수지를 이용하여 형성되고, 에폭시 수지 및 양이온 중합 개시제를 함유하며 유로의 벽을 형성하는 커버 수지층이 패턴 상에 형성되고, 포토리소그래피에 의해 배출구가 에너지 발생 소자 상에 형성되고, 용해가능한 수지가 용출되고, 커버 수지층이 마지막으로 경화되어 유로벽이 형성된다.

미국 특허 제5,478,606호에 개시된 방법은 현재 사용되는 재료로 인한 패턴 정밀도에 있어서 일정 한계를 가지지만, 도 7에 도시된 바와 같이 600dpi까지의 노즐 밀도에서는 유로벽(101)을 양호하게 형성할 수 있다. 도 7을 참조로 하면, 도면 부호 "103"은 기판 상에 배치되고 액체를 토출하는데 이용되는 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자를 나타낸다. 유로벽(101)은 4:3의 가로세로비(높이의 길이에 대한 비)를 갖는다. 1200dpi의 노즐 밀도에서는 감광 재료를 함유하는 성형 부재의 해상도가 불충분하여, 유로벽(101)을 양호하게 형성하는 것이 곤란한 문제가 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 유로벽(101)이 노즐 밀착 향상층(102)으로부터 이격된 경우, 인접하는 노즐끼리가 서로 연통되어 혼선에 의해 영향을 받는다. 이는 잉크 토출에 영향을 미칠 수도 있다.

이러한 문제점에 대해 가능한 대책은 감광 재료를 고해상 재료로 대체하는 것이다. 그러나, 이러한 고해상 재료를 즉시 개발하는 것은 곤란하다. 이러한 문제점에 대한 또 다른 대책은 성형 부재의 두께를 감소시키는 것이다. 1200dpi로의 노즐 밀도의 상승은 각 유로의 길이의 감소를 가져온다. 이는 노즐에 잉크가 불충분하게 재충전되는 것을 야기할 수도 있다. 유로의 단면적을 유지하고 유로에의 불충분한 재충전을 방지하기 위해, 유로의 높이는 높을 필요가 있다. 유로를 형성하는데 사용되는 성형 부재의 두께 감소는 유로의 높이 감소를 야기하기 때문에 현 실적으로 곤란하다. 이러한 문제를 해결하는데 있어서 위 두 가지의 대책은 노즐 밀도 상승으로 인해 실현불가능할 수도 있다.

본 발명은 유로와 토출구가 조밀하게 배치되지만 서로 연통하는 것은 방지되고, 유로의 벽이 기판에 견고하게 접착된 액체 토출 헤드를 제공한다. 본 발명은 액체 토출 헤드의 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 액체 토출 헤드 이외의 반도체를 제조하는데 유용한 미세구조체의 형성 방법을 제공한다.

본 발명의 양태는 기판과, 기판 위에 형성되며, 액체가 토출되는 토출구에 연통된 유로를 갖는 부재를 포함하는 액체 토출의 헤드 제조 방법을 제공한다. 이 제조 방법은, 포지티브형 감광 수지로 이루어진 제1 고체층을 그의 외측면이 기판과 둔각을 형성하도록 기판 위에 배치하는 단계와, 유로용 주형의 적어도 한 부분으로 처리되는 제2 고체층을 제1 고체층의 외측면과 접하도록 기판 위에 배치하는 단계와, 제1 고체층의 외측면의 일부를 제2 고체층을 통해 노광하는 단계와, 제1 고체층으로부터 피노광부를 제거하는 단계와, 부재로 처리되는 커버층을 제2 고체층 위에 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 액체 토출 헤드의 제조 방법에 따르면, 유로 및 토출구가 조밀하게 배치되고, 유로가 서로 연통하는 것이 방지되고, 유로의 길이가 확보되도록 액체 토출 헤드가 제조될 수 있다.

본 발명의 액체 토출 헤드의 제조 방법에 따르면, 유로가 종래의 방법에 의 해 형성된 유로의 밀도와 동일한 밀도로 배치된 경우, 유로는 종래의 방법에 의해 형성된 것 보다 더 큰 단면적을 갖는다. 이는 재충전 속도의 상승을 도모한다.

유로가 종래의 방법에 의해 형성된 유로와 동일한 단면적을 가진 경우, 기판과 유로의 각 벽 사이의 접촉 면적은 종래 방법에 비해 상승될 수 있고, 이에 따라 밀착성이 우수하도록 유로벽을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조로 하여 예시적인 실시예의 이하의 기재로부터 명백해진다.

첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 형태가 설명된다.

후술되는 액체 토출 헤드는 프린터, 복사기, 통신 시스템을 포함한 팩시밀리, 프린터부를 포함한 워드 프로세서 등의 장치와, 각종 처리 장치와 결합된 산업 기록 장치 등에 설치될 수 있다. 액체 토출 헤드는 종이, 실, 섬유, 직물, 피혁, 금속, 플라스틱, 유리, 목재 또는 세라믹으로 만들어진 각종 기록 매체 상에 데이터를 기록하는데 유용하다. 본 명세서에서 사용된 용어 "기록"은 문자 또는 도형 등의 의미를 갖는 화상뿐만 아니라 패턴 등의 의미를 갖지 않는 화상도 기록 매체 상에 제공하는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "잉크" 또는 "액체"는 광범위하게 해석되어야 하고, 화상, 도형 또는 패턴이 기록 매체 상에 형성되거나, 기록 매체 또는 잉크가 처리되도록 기록 매체 상에 제공되는 액체를 의미한다. 기록 매체 또는 기록 매체 상에 제공된 잉크의 처리는 다음과 같다. 잉크 내에 함유된 색재는 잉크의 응고, 잉크의 착색성, 피기록 화상의 품질, 피기록 화상의 내구성 등이 향상되도록 응고 또는 불용화된다.

(제1 실시 형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드를 도시한다.

액체 토출 헤드는 실리콘으로 이루어지는 기판(1)을 포함한다. 기판(1)은 액체를 토출하는데 이용되는 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자(2)를 포함한다. 에너지 발생 소자(2)는 소정의 간격으로 2개의 열로 배치된다. 기판(1)은 기판(1)을 이방성 에칭함으로써 형성되고, 에너지 발생 소자(2)의 2개의 열 사이에서 연장하는 공급구(8)를 갖는다. 기판(1)은 유로 형성 부재(5)로 덮인다. 유로 형성 부재(5)는 에너지 발생 소자(2)에 대향하는 장소에 위치한 토출구(6)와, 공급구(8) 및 토출구(6)에 연통된 개별 유로를 갖는다. 토출구(6)의 위치는 에너지 발생 소자(2)에 대향하는 위치로 한정되지는 않는다.

잉크 젯 기록 헤드로서 액체 토출 헤드를 사용하는 경우, 액체 토출 헤드는 토출구(6)를 갖는 액체 토출 헤드의 표면이 기록 매체의 기록면에 대면하도록 위치한다. 액체 토출 헤드에서, 잉크의 액적이 토출구(6)로부터 토출되어 잉크 액적이 기록 매체에 인가되도록, 에너지 발생 소자(2)에 의해 발생된 에너지가 공급구(8)를 통해 유로에 공급된 잉크에 인가된다. 에너지 발생 소자(2)의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 열 에너지를 발생하는 전열변환기(소위 말해, 가열기) 및 기계 에너지를 발생하는 압전 변환기 등을 들 수 있다.

(제2 실시 형태)

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법이 설명된다. 후술되는 기재에서, 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 첨부된 도면에서 동일한 도면 부호로 표시되고 자세하게 설명되지 않는다.

도 2는 액체 토출 헤드의 평면사시도이다. 도 2에서, 액체 토출 헤드는 토출구로부터 기판 표면까지의 방향으로 보여진다. 액체 토출 헤드에서, 제1 토출구(6)는 공급구(8)에 상대적으로 근접하게 위치하고, 제2 토출구(7)는 공급구(8)로부터 상대적으로 멀리 위치한다. 제1 및 제2 토출구(6, 7)는 공급구(8)의 일측 상에 교대로 배치되고, 유로(13)를 통해 공통 액체실(16)에 연통한다. 유로(13)는 에너지 발생 소자(2)를 함유하는 영역을 갖는다. 이 영역은 몇몇 경우에 제1 에너지 발생실(13a) 또는 제2 에너지 발생실(13b)로 개별적으로 지칭된다. 제1 에너지 발생실(13a)은 공급구(8)에 근접하게 위치하고, 제2 에너지 발생실(13b)은 공급구(8)로부터 멀리 위치한다. 도 2에서, 공급구(8)로부터 제1 및 제2 토출구(6, 7) 각각으로의 방향은 Z-방향이다. Z-방향은 공급구(8)로부터 각 에너지 발생 소자(2)로의 방향을 나타낼 수도 있다. Z-방향과 교차하고, 에너지 발생 소자(2)의 배치 방향 또는 제1 또는 제2 토출구(6 또는 7)의 배치 방향에 실질적으로 평행한 방향은 Y-방향으로 나타낸다.

도 3a 내지 도 3h는 액체 토출 헤드의 제조 방법의 단계를 도시하며, Y-방향에 따르는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도에 대응한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 에너지 발생 소자(2)를 포함하는 기판(1)이 마련 된다. 에너지 발생 소자(2)는 액체를 토출하는데 이용되는 에너지를 발생한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 포지티브형 감광 수지의 층(11)이 기판(1) 상에 배치된다. 포지티브형 감광 수지의 예로는 폴리(메틸 이소프로페닐 케톤) 및 폴리(비닐 케톤) 등의 비닐 케톤 중합체와, 폴리메타크릴산, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(에틸 메타크릴레이트), 폴리(n-부틸 메타크릴레이트), 폴리(페닐 메타크릴레이트), 폴리메타크릴 아미드 및 폴리(메타크릴로니트릴) 등의 메타크릴 중합체와, 폴리부틴-1-술폰 및 폴리메틸펜텐-1-술폰 등의 올레핀 술폰 중합체를 들 수 있다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 포지티브형 감광 수지로 이루어진 제1 고체층(3a)이 기판(1) 상에 배치된다. 제1 고체층(3a)은 기판(1)의 주면(1a)과 둔각을 형성하는 측면(12)을 갖는다. 이 측면(12)은 외부면이며, 외측면으로 지칭될 수도 있다.

도 3c에 추가하여 도 12를 참조로 한다. 도 12는 도 3c에 도시된 기판(1)의 주면(1a)의 평면도이다. 도 3c 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)은 측면(12)을 갖는다. 그 측면(12)은 연속하거나 균일할 필요는 없다. 제1 고체층(3a)은 기판측 상에 위치한 저부와 기판(1)에 대향하는 측 상에 위치한 상부를 갖는다. Y-방향으로 보았을 때, 저부의 길이(L)는 상부의 길이(M) 보다 더 크다.

기판(1)의 주면(1a)과 제1 고체층(3a)의 각 측면(12) 사이의 각도(θ)는 둔각이다. 즉, 도 3c에 도시된 바와 같이, 그 사이의 각도(θ)는 90도 보다 더 크다. 예를 들어, 근접 노광이 그 측면(12)을 형성하는데 사용될 수 있다. 그 사이의 각도(θ)는 노광시에 초점 높이를 조정하거나, 노광을 흡수하는 흡수제를 제1 고체층(3a)에 추가함으로써 제어될 수 있다. 대안적으로, 그 사이의 각도(θ)는 도 11에 도시된 흡수 특성을 가진 자외선 흡수제를 제1 고체층(3a)에 추가함으로써 제어될 수 있다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)은 제1 고체층(3a)의 측면(12)에 접촉하도록 제1 고체층(3a) 위에 배치된다. 제2 고체층(4a)을 형성하는 물질의 예로는 폴리(메틸 이소프로페닐 케톤) 및 폴리(비닐 케톤) 등의 비닐 케톤 중합체와, 폴리메타크릴산, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(에틸 메타크릴레이트), 폴리(n-부틸 메타크릴레이트), 폴리(페닐 메타크릴레이트), 폴리메타크릴 아미드 및 폴리(메타크릴로니트릴) 등의 메타크릴 중합체와, 폴리부틴-1-술폰 및 폴리메틸펜텐-1-술폰 등의 올레핀 술폰 중합체를 들 수 있다. 이 물질은 바람직하게는 후속 단계에서 제1 고체층(3a)을 노광하는데 적당한 파장을 가진 광을 투과하고, 바람직하게는, 80% 이상의 투과율을 가진다.

도 3e에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 노광된다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 현상되어, 유로 형상의 제2 패턴(4)이 형성된다. 유로 형상은 제2 패턴(4)의 일부가 제1 고체층(3a) 상에 배치되는 형태로 토출 효율 및 재충전 효율이 우수한 다단계 구조체를 갖도록 형성될 수 있다. 제2 패턴(4)의 측면은 제1 고체층(3a)의 측면(12)의 경사부로부터 전사된 전사부(X)를 갖는다. 전사부(X)는 각각 기판(1)의 주면(1a)과 예각을 형성한다. 제2 패턴(4)은 기판측 상에 위치한 저부(C)와, 기판(1)에 대향하는 측 상에 위치하고, 저부(C) 보다 더 긴 상부(D)를 갖는다. 보통, 포지티브형 감광 수지를 처리함으로써 저부와, 저부 보다 더 긴 상부를 갖는 형상을 정밀하게 형성하는 것은 곤란하지만, 상기 단계는 제2 패턴(4)이 정밀하게 형성되게 한다.

도 3g에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)은 제2 패턴(4)을 통해 노광된다. 이 단계에서, 제1 고체층(3a)은, 바람직하게는 제2 패턴을 관통하고 제1 고체층(3a)에 의해 흡수되는 광으로 노광된다.

도 3h에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)이 현상되어, 제2 패턴(4)과 접하는 부분이 제1 고체층(3a)으로부터 제거되어 제1 패턴(3)이 제2 패턴(4)으로부터 이격되도록 형성된다. 이 단계에서, 제1 패턴(3)은 기판(1)의 주면(1a)과 제1 패턴(3)의 각 측면 사이의 각도가 그 주면(1a)과 제1 고체층(3a)의 각 측면(12) 사이의 각도(θ)와 동일하도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 패턴(3)은 제1 패턴(3)의 측면이 제2 패턴(4)의 측면의 전사부(X)에 평행하도록 형성될 수 있다.

이 실시 형태에서, 제1 고체층(3a)의 측면(12)은 Z-방향으로 배치되고, 인접하는 2개의 각 유로(13) 중 하나는 제1 고체층(3a)의 측면(12)의 경사부로부터 전사된 전사부(X)를 갖는 제2 고체층(4a)을 주형으로 하여 형성되고, 다른 하나는 제1 고체층(3a)으로부터 얻어지는 제1 패턴(3)을 주형으로 하여 형성된다. 이는 각 유로(13)의 면적 및 단면적이 확보되게 한다. 기판(1)의 주면(1a)과 도 2의 Y-방향에 평행한 제1 고체층(3a)의 외면 사이의 각도(θ)가 둔각일 필요는 없다. 유로(13)는 공통 액실(16)로부터 연장하고, 빗살 형상(comb tooth shape)을 갖는다. 유로(13)의 형상이 이러한 빗살 형상에 제한되지는 않는다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 커버층으로서 기능하는 유로 형성 부재(5)는 피복 공정에 의해 제1 및 제2 패턴(3, 4) 위에 형성된다. 유로 형성 부재(5)는 바람직하게는, 높은 기계 강도와, 내후성과, 내잉크성과, 기판(1)에 대한 밀착성을 갖고, 제1 및 제2 패턴(3, 4)과 낮은 친화성을 가진 용매와 함께 사용될 수 있는 네거티브형 감광 수지로 이루어진다. 네거티브형 감광 수지의 전형적인 예로는 양이온 광중합 촉매로 경화될 수 있는 지환식 에폭시 수지가 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 유로 형성 부재(5)가 패터닝되어, 제1 토출구(6)가 에너지 발생 소자(2)에 대응하는 위치에 형성된다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 패턴(3, 4)이 제거되어, 유로(13) 및 제1 에너지 발생실(13a)이 형성된다. 유로(13)는, 유로(13)의 형상이 제2 패턴(4)의 형상에 대응하기 때문에, 저부(C')와, 저부(C') 보다 더 긴 상부(D')를 갖는다. 즉, 유로의 저부(C')와 상부(D')는 각각 제2 패턴(4)의 저부(C)와 상부(D)에 대응한다. 제1 패턴(3)의 측면이 제2 패턴(4)의 전사부(X){도 3f에 도시}에 평행한 경우, 유로(13)의 측면부(15)는 제1 에너지 발생실(13a)의 측면(14)에 평행하다.

그 후 필요한 전기 접속이 제공되어, 액체 토출 헤드가 완성된다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 공급구(8)(도시되지 않음)에 근접하게 위치한 제1 에너지 발생실(13a) 각각은 기판측 상에 위치한 제1 부분(A')과, 토출구측 상에 위치하고, 공급구(8)로부터 각 에너지 발생 소자(2)까지의 방향(도 2의 Z-방향)과 교차하는 방향(Y-방향)에서 보았을 때 제1 부분(A') 보다 더 짧은 제2 부분(B')을 갖는다. 기판(1)의 전방면측 상에 위치한 인접하는 제1 에너지 발생실(13a)의 부 분들 사이의 거리는 작다. 공급구(8)(도시되지 않음)로부터 멀리 위치한 제2 에너지 발생실(13b)과 연통된 유로(13)는 저부(C')와, 저부(C') 보다 더 긴 상부(D')를 갖는다. 따라서, 각 유로(13)의 단면 면적이 넓어질 수 있다.

(제3 실시 형태)

본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법은 도 3a 내지 도 3d를 참조로 하여 제2 실시 형태에서 설명된 단계와 동일한 단계를 포함한다. 이 방법은 하기와 같은 단계를 더 포함한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)에 걸쳐 연장하는 제2 고체층(4a)이 노광된다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 현상되어, 제1 고체층(3a)과의 사이에 제2 패턴(4)이 형성된다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 제2 패턴(4)이 제2 고체층(4a)을 통해 노광된다.

도 5d에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)이 현상되어, 제2 패턴(4)과 접하는 부분이 제1 고체층(3a)으로부터 제거되어 제1 패턴(3)이 제2 패턴(4)으로부터 이격되도록 형성된다. 이는 제1 패턴(3) 상에 제2 패턴(4)이 존재하지 않는 유로 형상을 가진 패턴이 형성되게 한다.

유로 형성 부재 및 토출구는 도 4a 내지 도 4c를 참조로 하여 제2 실시 형태에서 기재된 동일한 단계를 통해 형성될 수 있다.

(제4 실시 형태)

본 발명의 제4 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법은 도 3a 내지 도 3d를 참조로 하여 제2 실시 형태에서 설명된 단계와 동일한 단계를 포함한다. 이 방법은 하기와 같은 단계를 더 포함한다.

제1 고체층(3a)이 노출될 때까지 제2 고체층(4a)이 기판을 향해 연마되어, 제2 패턴(4)이 형성된다. 이는 제1 고체층(3a)의 상면과 제2 패턴(4)의 상면이 도 6a에 도시된 바와 같이 평탄화되게 한다. 화학 기계적 연마 방법 등이 제2 고체층(4a)을 연마하는데 사용될 수 있다. 제2 고체층(4a)의 피연마면 상의 긁힘(미소결함)의 형성 및/또는 디싱(dishing)(요철)의 발생을 방지 또는 억제하기 위해서, 압력, 회전 속도 및 연마 지립(알루미늄 또는 실리카 입자) 등의 연마 조건이 바람직하게는 제2 고체층(4a)을 형성하는데 사용되는 재료에 따라 최적화된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)이 제2 패턴(4)을 통해 노광된다.

도 6c에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)이 현상되어, 제2 패턴(4)과 접하는 부분이 제1 고체층(3a)으로부터 제거되고, 따라서 제1 패턴(3)이 제2 패턴(4)으로부터 이격되도록 형성된다.

액체 토출 헤드는 도 4a를 참조로 하여 제2 실시 형태에서 기재된 단계에 후속하는 단계와 동일한 단계를 통해 얻어질 수 있다.

이 실시 형태에서, 제1 및 제2 패턴(3, 4)의 상면은 연마에 의해 평탄화되고, 따라서 높은 편평도를 갖는다.

이 실시 형태에서, 제1 고체층(3a)은 노광에 의해 패터닝되나 제2 고체층(4a)은 패터닝되지 않아서, 비감광성의 재료가 제2 고체층(4a)을 형성하는데 사용될 수 있다.

(제5 실시 형태)

본 발명의 제5 실시 형태가 도 9a 내지 도 9g를 참조로 기재된다.

도 9a 내지 도 9g는 도 2의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른 단면도이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 포지티브형 감광 수지의 층(11)을 지지하는 기판(1)이 마련된다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 포지티브형 감광 수지층(11)이 패터닝되어, 포지티브형 감광 수지로 이루어진 제1 고체층(3a)이 기판(1) 상에 형성된다. 제1 고체층(3a)은 저부와, 저부 보다 더 작은 상부와, 기판(1)의 주면(1a)과 둔각을 이루는 경사를 갖는다.

도 9c에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 제1 고체층(3a)의 경사와 접하도록 제1 고체층(3a) 상에 형성된다. 제2 고체층(4a)은 제1 고체층(3a)을 덮을 수도 있다.

도 9d에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 노광된다.

도 9e에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 현상되어, 패턴(4)이 형성되고 제1 고체층(3a)이 부분적으로 노출된다. 패턴(4)은 제1 고체층(3a)의 경사로부터 전사된 측부를 갖고, 따라서 저부와, 저부 보다 더 긴 상부를 갖는다.

도 9f에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)이 제거된다.

이 단계에서, 제1 고체층(3a)은 필요에 따라 전체적으로 노광된 후 용매 등에 의해 제거될 수도 있다.

도 9f에 도시된 단계에 후속하는 단계는 도 4a 내지 도 4c를 참조로 하여 제 2 실시 형태에서 기재된 단계와 동일하다. 액체 토출 헤드는 전술된 단계를 통해 얻어진다. 도 9g에 도시된 바와 같이, 액체 토출 헤드는 저부와, 저부 보다 더 긴 상부를 갖는 유로(13)를 포함한다.

전술된 유로(13)를 형성하는 패턴을 형성하는 방법에 의해 형성된 패턴은 MEMS 분야 등에서 미세구조체로서 사용될 수 있다. 즉, 전술된 바와 같이 기판 상에 제1 유로 패턴(3) 및 제2 유로 패턴(4)을 형성하는 방법은 다양한 산업 분야에서 전술된 바와 같이 기판 상에 미세구조체와 또 다른 미세구조체를 형성하는 방법으로서 사용될 수 있다.

본 발명이 실시예를 참조로 상세하게 더 설명된다.

(실시예)

본 발명의 실시예가 도 3a 내지 도 3h를 참조로 후술된다.

액체 토출 헤드를 이하와 같이 준비하여 평가를 행하였다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 에너지 발생 소자로서 기능하는 복수의 가열기(2)가 Si 기판(1) 상에 배치되었다. 가열기(2)는 가열기(2)를 작동시키는 제어 신호를 가열기(2)에 입력하는 전극(도시되지 않음)에 접속되었다.

폴리에테르 아미드로 이루어진 밀착층(도시되지 않음)이 Si 기판(1) 상에 형성되었다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 막이 폴리(메틸 이소프로페닐 케톤)을 적당한 용매에 용해시켜 마련된 용액을 사용하여 스핀 코팅에 의해 밀착층 상에 형성된 후, 6분 동안 150℃에서 구워져, 11㎛의 두께를 가진 제1 고체층(3a)이 형성되었다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 고체층(3a)이 우시오 인코포레이티드(Ushio Inc.)의 노광 장치인 UX3000™을 사용하여 260㎚ 이상의 파장에서 노광되어, 제1 유로 패턴(3)이 형성되었다. 제1 고체층(3a)은 Si 기판(1)의 주면과 115°의 각을 형성하는 측면과, 34㎛의 길이(L)의 저부와, 28㎛의 길이(M)의 상부를 가졌다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 막이 주로 메틸 메타크릴레이트를 함유하는 수지를 사용하여 스핀 코팅에 의해 제1 고체층(3a) 위에 형성된 후, 20분 동안 90℃에서 구워져, 제2 고체층(4a)이 형성되었다.

도 3e에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(4a)이 우시오 인코포레이티드의 노광 장치인 UX3000™을 사용하여 250㎚ 미만의 파장에서 노광되어, 제2 유로 패턴(4)이 형성되었다. 도 3f에 도시된 바와 같이, 제2 유로 패턴(4)은 9.5㎛의 길이(C)의 저부와, 14.5㎛의 길이(D)의 상부를 가졌다. 제2 고체층(4a)이 제1 고체층(3a)의 위에 형성되었기 때문에, 제2 유로 패턴(4)은 약 11㎛의 두께를 갖는다.

제1 고체층(3a)이 260㎚ 이상의 파장에서 다시 노광된 후 현상되어, 제1 유로 패턴(3)이 형성되었다. 제1 및 제2 유로 패턴(3, 4) 사이의 거리(E)는 6㎛이었다. 도 3h에 도시된 바와 같이, 제1 유로 패턴(3)은 16㎛의 길이(B)의 상부와 22㎛의 길이(A)의 저부를 가졌다. 제2 유로 패턴(4)은 제1 유로 패턴(3) 상에 배치된다.

도 4a에 도시된 바와 같이 에폭시 수지로 이루어진 유로 형성 부재(5)가 형성되어, 캐논 가부시끼가이샤(CANON KABUSHIKI KAISHA)의 마스크 얼라이너인 MPA-600™에 의해 노광된 후, 현상되어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 토출구(6)가 유로 형성 부재(5)에 형성되었다.

막이 보호층 형성 재료를 사용하여 스핀 코팅에 의해 형성된 후, 80℃ 내지 120℃에서 건조되어, 에칭시에 토출구(6)를 보호하는 보호층(도시되지 않음)이 형성되었다. 마스크는 Si 기판(1)의 배면 상에 배치되었다. 그 배면이 마스크를 통해 이방성 에칭되어, 공급구(도시되지 않음)가 형성되었다.

보호층이 제거되고 제1 및 제2 유로 패턴(3, 4)이 용해되어, 유로(13)가 형성되었다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 에폭시 수지로 이루어진 유로 형성 부재(5)가 1시간 동안 200℃에서 가열됨으로써 경화되어, 액체 토출 헤드가 얻어졌다. 유로(13)는 유로 패턴의 형상을 따르는 형상을 가졌기 때문에, 서로 인접하는 유로(13) 사이의 벽은 6㎛의 두께(E')를 가졌다. 서로 인접하는 에너지 발생실(13a) 사이에 개재된 유로(13)는 14.5㎛의 길이(D')의 상부와 9.5㎛의 길이(C')의 저부를 가졌고, 제2 유로 패턴(4)에 따라 약 11㎛의 높이를 가졌다.

(비교예)

도 10a 내지 도 10h를 참조로 비교예의 액체 토출 헤드의 제조 방법이 후술된다.

도 10a 내지 도 10h는 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 개략적인 단면도이고, 실시예에서 사용된 단면도와 유사하다.

도 10a에 도시된 바와 같이 에너지 발생 소자로서 기능하는 복수의 가열기(2)가 Si 기판(1) 상에 배치된다.

폴리에테르 아미드로 이루어진 밀착 향상층(도시되지 않음)이 Si 기판(1) 상 에 형성되었다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 막이 폴리(메틸 이소프로페닐 케톤)을 적당한 용매에 용해시켜 마련된 용액을 사용하여 스핀 코팅에 의해 밀착 향상층 상에 형성된 후, 6분 동안 130℃에서 구워져, 11㎛의 두께를 가진 제1 고체층(11)이 형성되었다.

도 10c에 도시된 바와 같이, 막이 주로 메틸 메타크릴레이트를 함유하는 수지를 사용하여 스핀 코팅에 의해 제1 고체층(11) 상에 형성된 후, 6분 동안 120℃에서 구워져, 제2 고체층(24a)이 형성되었다.

도 10d에 도시된 바와 같이, 제2 고체층(24a)이 우시오 인코포레이티드의 노광 장치인 UX3000™을 사용하여 250㎚ 미만의 파장에서 노광되어, 제2 패턴(24)이 형성되었다.

제1 고체층(11)이 260㎚ 이상의 파장에서 노광되어, 제1 패턴(23)이 형성되었다. 제1 패턴(23)은 에너지 발생실에 대응하는 제1 섹션(23a)을 가졌다. 제1 섹션(23a)은 75°의 경사각(θ)을 가졌다. 제1 섹션(23a)의 경사각(θ)이 90°미만인 이유는 다음과 같다. 제1 고체층(11)은 포지티브형 감광 수지로 이루어지기 때문에, 노광을 흡수하여 반응하고, 제1 고체층(11)을 통해 이동하는 광이 감쇄되어 그 저부에서 낮은 강도를 갖고, 제1 고체층(11)의 마스크화된 상부가 회절된 광에 노광된다. 실시예의 제1 유로 패턴(3)뿐만 아니라 제1 섹션(23a)도 22㎛의 길이(F)의 저부와 16㎛의 길이(G)의 상부를 가졌다. 제2 패턴(24)은 제1 패턴(23) 상에 배치되고, 실시예의 제2 유로 패턴(4)의 형상과 동일한 형상을 가졌다.

제1 패턴(23)은 제1 섹션(23a)과의 사이에 배치된 제2 섹션(23b)을 가졌다. 제2 섹션(23b)은 노광에 의해 제1 섹션(23a)과 함께 형성되었기 때문에, 9.5㎛의 길이(H)의 저부와 3.6㎛의 길이(I)의 상부를 가졌다. 이는 아마도 제1 섹션(23a)의 경사각(θ)이 90°미만인 이유와 동일한 이유 때문이다. 도 10e에 도시된 바와 같이, 실시예에 기재된 거리(E)뿐만 아니라 각 제2 섹션(23b)과 제1 섹션(23a)의 대응부 사이의 거리(J)도 6㎛이었다.

도 10f에 도시된 바와 같이 유로 형성 부재(5)가 Si 기판(1) 위에 배치되고, 도 10g에 도시된 바와 같이 토출구(6)가 유로 형성 부재(5)에 형성되고, 실시예에 기재된 바와 마찬가지의 방식으로 제1 패턴(23)이 제거되어, 도 10h에 도시된 바와 같이 비교예의 액체 토출 헤드를 얻었다.

도 10h에 도시된 바와 같이, 비교예의 액체 토출 헤드는 에너지 발생실(33a)과, 인접하는 에너지 발생실(33a) 사이에 각각 배치된 유로(33)를 포함했다. 유로(33)는 9.5㎛의 길이(H')의 저부와 3.6㎛의 길이(I')의 상부를 가졌다.

실시예와 비교예를 비교하면, 에너지 발생실(33a)은 동일한 형상을 갖는다. 에너지 발생실과, 에너지 발생실 사이에 배치된 유로 사이의 벽은 동일한 두께(E = J = 6㎛)를 갖는다. 이에 따라, 기판(1)과 유로 형성 부재(5) 사이의 접촉 면적은 변하지 않고, 기판(1)과 유로 형성 부재(5) 사이의 밀착성도 변하지 않는다. 실시예의 에너지 발생실(13a) 사이에 배치된 유로(13)(상부 길이 14.5㎛, 저부 길이 9.5㎛, 높이 11㎛)는 비교예의 유로(33)(상부 길이 3.6㎛, 저부 길이 9.5㎛, 높이 11㎛) 보다 더 큰 단면적을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 유로는 기판과 유 로 형성 부재 사이의 밀착성을 유지하면서 단면적이 증가될 수 있다. 이에 따라, 재충전 속도를 향상시킬 수 있다. 인쇄 듀티(duty)가 낮을지라도, 유로 형성 부재(5)와 기판(1) 사이의 접촉 면적은, 실시예의 유로(13)의 단면적이 비교예의 단면적까지 감소하게 하는 형태로 증가될 수 있다. 이 경우, 유로 형성 부재(5)와 기판(1) 사이의 밀착성을 재충전 속도를 유지하면서 향상시킬 수 있다.

(평가)

본 실시예의 액체 토출 헤드와 비교예의 액체 토출 헤드를 각각 토출 장치에 설치하였다. 각각의 액체 토출 헤드로부터 잉크가 기록지의 시트로 토출되었다. 높은 듀티에서 비교예의 액체 토출 헤드로부터 잉크를 토출하는 경우, 흰색의 줄무늬가 형성되었다. 이는 아마 불충분한 재충전 속도로 인해 잉크가 비교예의 액체 토출 헤드의 토출구를 통해 토출될 수 없기 때문이다. 반면에, 본 실시예의 잉크 토출 헤드로부터는 잉크가 아무 문제 없이 높은 듀티에서 토출되었다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조로 설명되어 있으나, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지는 않는다. 후술되는 청구범위의 범주는 모든 변형예, 등가의 구성 및 작용을 포함하도록 최광위로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도.

도 2는 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 사시도.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 제2 실시 형태에 따른 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 7은 종래의 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 8은 종래의 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 설명도.

도 9a 내지 도 9g는 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 10a 내지 도 10h는 비교예의 액체 토출 헤드의 제조 방법을 도시하는 단면도.

도 11은 본 발명에 사용가능한 자외선 흡수제의 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프.

도 12는 제1 실시 형태에 따른 제조 방법의 단계에서 처리되는 기판의 주면의 평면도.

<도면 부호의 설명>

1: 기판

1a: 주면

2: 에너지 발생 소자

3: 제1 패턴

3a: 제1 고체층

4: 제2 패턴

4a: 제2 고체층

5: 유로 형성 부재

6, 7: 토출구

8: 공급구

12: 측면

13: 유로

Claims (13)

1. 기판과, 기판 위에 배치되고 액체가 토출되는 토출구에 연통된 유로를 갖는 부재를 포함하는 액체 토출 헤드의 제조 방법이며,

   포지티브형 감광 수지로 이루어진 제1 고체층을 그의 외측면이 기판과 둔각을 형성하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

   유로용 주형의 적어도 한 부분으로 처리되는 제2 고체층을 제1 고체층의 외측면과 접하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

   제2 고체층으로부터 유로용 주형의 적어도 한 부분을 형성하는 단계와,

   제1 고체층의 외측면의 일부를 제2 고체층을 통해 노광하는 단계와,

   제1 고체층으로부터 피노광부를 제거하는 단계와,

   유로용 주형의 일부 위에 부재로 처리되는 커버층을 배치하는 단계와,

   주형의 일부를 제거하여 유로를 형성하는 단계를 포함하는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체층은 제1 고체층 위에 배치된, 액체 토출 헤드 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 고체층이 노광되기 전에, 상기 제2 고체층이 유로에 대응하는 형상의 패턴으로 패터닝되는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 고체층의 외측면은 기판 위에 배치된 포지티브형 감광 수지를 노광함으로써 형성되는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 제2 고체층이 제1 고체층 위에 형성된 후, 상기 제2 고체층이 연마되는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 고체층은 제1 고체층이 노출되도록 연마되는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체층은 제1 고체층을 노광하는데 사용되는 광을 투과하고, 80% 이상의 투과율을 갖는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 고체층은 전체적으로 노광되는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
9. 기판과, 기판 위에 배치되고 액체가 토출되는 토출구에 연통된 유로를 갖는 부재를 포함하는 액체 토출 헤드의 제조 방법이며,

   제1 고체층을 그의 외측면이 기판과 둔각을 형성하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

   유로용 주형을 형성하는데 사용되는 제2 고체층을 제1 고체층의 외측면과 접하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

   제2 고체층으로부터 유로용 주형을 형성하는 단계와,

   제1 고체층을 제거하는 단계와,

   주형 위에 커버층을 배치하는 단계와,

   주형을 제거함으로써 유로를 형성하는 단계를 포함하는, 액체 토출 헤드 제조 방법.
10. 제1 고체층을 그의 외측면이 기판과 둔각을 형성하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

    포지티브형 감광 수지로 이루어지며 구조체로 처리되는 제2 고체층을 제1 고체층의 외측면과 접하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

    제1 고체층을 제거하는 단계를 포함하는, 구조체 형성 방법.
11. 포지티브형 감광 수지로 이루어진 제1 고체층을 그의 외측면이 기판과 둔각을 형성하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

    제2 고체층을 제1 고체층의 외측면과 접하도록 기판 위에 배치하는 단계와,

    제1 고체층의 외측면의 일부를 제2 고체층을 통해 노광하는 단계와,

    제1 고체층으로부터 피노광부를 제거하는 단계를 포함하는, 구조체 형성 방법.
12. 액체를 토출하는데 이용되는 에너지를 발생하는 복수의 소자에 대향하는 복수의 토출구와,

    액체를 토출구로 공급하는데 이용되는 공급구에 연통된 유로의 일부이며, 소자를 수용하는 에너지 발생실을 포함하는 액체 토출 헤드이며,

    공급구로부터 상대적으로 멀게 위치한 에너지 발생 소자에 대응하는 토출구에 연통된 제1 유로는, 공급구에 상대적으로 가깝게 위치한 2개의 소자에 대응하는 제1 에너지 발생실과 제2 에너지 발생실의 사이에 배치되고,

    제1 및 제2 에너지 발생실 각각은 공급구로부터 각 에너지 발생실로의 방향과 교차하는 방향에서 보았을 때 기판측 상에 위치한 부분과 토출구측 상에 위치한 부분을 가지며, 기판측 상에 위치한 부분은 토출구측 상에 위치한 부분 보다 더 길고,

    제1 유로는 그와 교차하는 방향에서 보았을 때 기판측 상에 위치한 부분과 토출구측 상에 위치한 부분을 가지며, 토출구측 상에 위치한 부분은 기판측 상에 위치한 부분 보다 더 긴, 액체 토출 헤드.
13. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체층이 기판 상에 기판과 접해서 배치되는, 액체 토출 헤드 제조 방법.

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