(57)【要約】【課題】インク吐出し性能及び駆動周波数が向上した一体型インクジェットプリントヘッドを提供する。【解決手段】インクチャンバ、マニホルド及びインクチャンネルが形成された基板と、基板上に積層された多数の保護層及び多数の保護層上に積層される熱発散層を含むノズルプレートと、ノズルプレートの保護層間に設けられるヒータ及び導体を備える。ノズルプレートにはインクチャンバからインクが吐出されるノズルが貫通して形成される。ノズルの下部は多数の保護層を貫通して形成され、ノズルの上部は熱発散層が出口方向へ行くほど断面積が小さくなるテーパ状に貫通して形成される。熱発散層は熱伝導性のある金属物質よりなる。ノズルプレートは基板上に一体で構成され、テーパ状のノズル上部はフォトレジストをテーパ状にパターニングして犠牲層を形成した後、電気メッキによって熱発散層を比較的厚く形成した後で犠牲層を除去することによって形成される。【選択図】図３
2004142456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　吐出されるインクが充填されるインクチャンバと、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホルドと、前記インクチャンバ及び前記マニホルドを連結するインクチャンネルが形成された基板と、
　前記基板上に積層された多数の保護層及び前記多数の保護層上に積層される熱発散層を含み、前記インクチャンバからインクが吐出されるノズルが貫通して形成されたノズルプレートと、
　前記ノズルプレートの前記保護層間に設けられ、前記インクチャンバの上部に位置して前記インクチャンバ内部のインクを加熱するヒータと、
　前記ノズルプレートの前記保護層間に設けられ、前記ヒータと電気的に連結されて前記ヒータに電流を印加する導体と、を備え、
　前記熱発散層は、前記ヒータ及びその周辺の熱を外部に発散させるために熱伝導性のある金属物質よりなり、前記ノズルの下部は前記多数の保護層を貫通して形成され、前記ノズルの上部は前記熱発散層が出口方向へ行くほど断面積が小さくなるテーパ状に貫通して形成されたことを特徴とする一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
　前記保護層は、前記基板上に順次に積層された第１保護層、第２保護層及び第３保護層を含み、前記ヒータは前記第１保護層及び前記第２保護層間に設けられ、前記導体は前記第２保護層及び前記第３保護層間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
　前記ノズルの下部は、シリンダ形状であることを特徴とする請求項１に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
　前記熱発散層は、電気メッキによって１０〜５０μｍの厚さで形成され、前記上部ノズルも１０〜５０μｍの長さを有したことを特徴とする請求項１に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
　前記熱発散層は、ニッケル及び金を含む遷移元素金属のうち何れか一つの金属よりなることを特徴とする請求項１に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項６】
　前記ノズルプレートには、前記インクチャンバの上側に配置され、前記ヒータ及び導体から絶縁され、前記基板及び前記熱発散層に熱的に接触する熱伝導層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項７】
　前記熱伝導層は、金属物質よりなることを特徴とする請求項６に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項８】
　前記導体及び前記熱伝導層は、同じ金属物質よりなり、同じ保護層上に設けられることを特徴とする請求項６に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項９】
　前記導体及び前記熱伝導層間には、絶縁層が設けられたことを特徴とする請求項６に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】
　前記ノズルの下部には、前記インクチャンバの内部に延びたノズルガイドが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
【請求項１１】
　（Ａ）基板を備える段階と、
　（Ｂ）前記基板上に多数の保護層を順次に積層しつつ、ヒータ及び前記ヒータに連結される導体を前記保護層間に形成する段階と、
　（Ｃ）前記保護層上に金属よりなる熱発散層を形成しつつ、前記保護層には下部ノズルを形成し、前記熱発散層には出口方向へ行くほど断面積が小さくなるテーパ状の上部ノズルを形成し、前記保護層及び前記熱発散層よりなるノズルプレートを前記基板に一体に構成する段階と、
　（Ｄ）前記基板をエッチングしてインクが充填されるインクチャンバと、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホルドと、前記インクチャンバ及び前記マニホルドを連結するインクチャンネルを形成する段階と、を備えることを特徴とする一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１２】
　前記（Ａ）段階において、前記基板はシリコンウェーハよりなることを特徴とする請求項１１に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１３】
　前記（Ｂ）段階は、
　前記基板の上面に第１保護層を形成する段階と、
　前記第１保護層上に前記ヒータを形成する段階と、
　前記第１保護層及び前記ヒータ上に第２保護層を形成する段階と、
　前記第２保護層上に前記導体を形成する段階と、
　前記第２保護層及び前記導体上に第３保護層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１４】
　前記（Ｂ）段階において、前記保護層間に前記インクチャンバの上側に配置され、前記ヒータ及び導体から絶縁され、前記基板及び前記熱発散層に接触する熱伝導層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１５】
　前記熱伝導層は、スパッタによって金属物質を所定厚さで蒸着することによって形成されることを特徴とする請求項１４に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１６】
　前記熱伝導層は、前記導体と同じ金属物質で同時に形成されることを特徴とする請求項１４に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１７】
　前記導体上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層上に前記熱伝導層を形成することを特徴とする請求項１４に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１８】
　前記（Ｃ）段階は、
　前記ヒータの内側に前記保護層をエッチングして前記下部ノズルを形成する段階と、
　前記下部ノズルの内部に第１犠牲層を形成する段階と、
　前記第１犠牲層上に前記上部ノズルを形成するための第２犠牲層をテーパ状に形成する段階と、
　前記保護層上に前記熱発散層を電気メッキによって形成する段階と、
　前記第２犠牲層及び前記第１犠牲層を除去して前記下部ノズル及び前記上部ノズルよりなるノズルを形成する段階と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項１９】
　前記下部ノズルは、前記保護層を反応性イオンエッチングによってドライエッチングすることによってシリンダ形状に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２０】
　前記第１及び第２犠牲層は、フォトレジストよりなることを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２１】
　前記第２犠牲層は、フォトマスクを前記フォトレジストの表面から所定間隔離隔されるように設置して露光させる近接露光によって前記フォトレジストを傾けてパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項２０に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２２】
　前記フォトレジスト及び前記フォトマスク間の間隔及び露光エネルギーを調節することによって前記第２犠牲層の傾度を調節することを特徴とする請求項２１に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２３】
　前記第１犠牲層及び前記保護層上に前記熱発散層の電気メッキのためのシード層を形成した後、前記第２犠牲層を形成することを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２４】
　前記保護層上に前記熱発散層の電気メッキのためのシード層を形成した後、前記第１犠牲層及び前記第２犠牲層を一体に形成することを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２５】
　前記熱発散層は、ニッケル及び金を含む遷移元素金属のうち何れか一つの金属よりなることを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２６】
　前記熱発散層は１０〜５０μｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２７】
　前記熱発散層を形成する段階の後に、前記熱発散層の上面を化学機械的研磨工程によって平坦化する段階と、をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２８】
　前記下部ノズルを形成する段階は、
　前記ヒータの内側に前記保護層及び前記基板を異方性エッチングして所定深さのホールを形成する段階と、
　前記ホールの内面に所定の物質層を蒸着する段階と、
　前記ホールの底部位に形成された前記物質層をエッチングして前記基板を露出させると同時に前記ホールの側面に前記物質層よりなり、前記下部ノズルを限定するノズルガイドを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１８に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２９】
　前記（Ｄ）段階は、
　前記ノズルを通じて露出された基板をエッチングして前記インクチャンバを形成する段階と、
　前記基板の背面をエッチングして前記マニホルドを形成する段階と、
　前記マニホルド及び前記インクチャンバ間の前記基板を貫通するようにエッチングして前記インクチャンネルを形成する段階と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はインクジェットプリントヘッドに係り、より詳細には基板及びノズルプレートが一体に形成される熱駆動方式の一体型インクジェットプリントヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般的にインクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小した液滴を記録用紙上の所望の位置に吐出して所定色合いの画像に印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドは、インク液滴の吐出しメカニズムによって大きく２つの方式に分類されうる。その一つは、熱源を利用してインクにバブルを発生させてそのバブルの膨張力によってインク液滴を吐出する熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドであり、他の一つは圧電体を使用してその圧電体の変形によってインクに加えられる圧力によってインク液滴を吐出する圧電駆動方式のインクジェットプリントヘッドである。
【０００３】
　前記熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでのインク液滴吐出しメカニズムをより詳細に説明すれば、次のようである。抵抗発熱体よりなるヒータにパルス形態の電流が流れれば、ヒータから熱が発生しつつヒータに隣接したインクは約３００℃に瞬間加熱される。これにより、インクが沸騰しつつバブルが生成され、生成されたバブルは膨脹してインクチャンバ内に充填されたインクに圧力を加える。これによってインク液滴がインクチャンバからノズルを通じて吐出される。
【０００４】
　ここで、バブルの成長方向及びインク液滴の吐出し方向によって前記熱駆動方式は再びトップシューティング、サイドシューティング、バックシューティング方式に分類されうる。トップシューティング方式は、バブルの成長方向及びインク液滴の吐出し方向が同じ方式であり、サイドシューティング方式はバブルの成長方向及びインク液滴の吐出し方向が直角となる方式であり、そしてバックシューティング方式はバブルの成長方向及びインク液滴の吐出し方向が相反するインク液滴吐出し方式である。
【０００５】
　このような熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドは、一般的に次のような要件を満足しなければならない。第一、可能なかぎりその製造が簡単で製造コストが低く、量産できなければならない。第二、高画質の画像を得るためには隣接したノズル間の干渉は抑制しつつ隣接したノズル間の間隔は可能なかぎり狭めなければならない。すなわち、ＤＰＩ（Ｄｏｔｓ　Ｐｅｒ　Ｉｎｃｈ）を高めるためには多数のノズルを高密度で配置できなければならない。第三、高速印刷のためには、インクチャンバからインクが吐出された後、インクチャンバにインクがリフィルされる周期を可能なかぎり短くしなければならない。すなわち、加熱されたインク及びヒータを速く冷却して駆動周波数を高めなければならない。
【０００６】
　図１Ａ及び図１Ｂは、従来の熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドの一例であって、特許文献１に開示されたインクジェットプリントヘッドの構造を示した切開斜視図及びそのインク液滴吐出し過程を説明するための断面図である。
【０００７】
　図１Ａ及び図１Ｂに示された従来の熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドは、基板１０と、その基板１０上に設置されてインク２９が充填されるインクチャンバ２６を限定する隔壁１４と、インクチャンバ２６内に設置されるヒータ１２と、インク液滴２９’が吐出されるテーパ状のノズル１６が形成されたノズルプレート１８と、を備えている。前記ヒータ１２にパルス形態の電流が供給されてヒータ１２から熱が発生すれば、インクチャンバ２６内に充填されたインク２９が加熱されてバブル２８が生成される。生成されたバブル２８は膨脹し続け、これによりインクチャンバ２６内に充填されたインク２９に圧力が加えられてノズル１６を通じてインク液滴２９’が外部に吐出される。その後に、マニホルド２２からインクチャンネル２４を通じてインクチャンバ２６内部にインク２９が吸入されてインクチャンバ２６は再びインク２９に充填される。
【０００８】
　しかし、このような構造を有した従来のトップ−シューティング方式のインクジェットプリントヘッドを製造するためには、ノズル１６が形成されたノズルプレート１８、インクチャンバ２６及びインクチャンネル２４がその上に形成された基板１０を別途に製作してボンディングしなければならないので、製造工程が複雑でノズルプレート１８及び基板１０のボンディング時に誤整列の問題が発生しうる短所がある。
【０００９】
　最近には、前記のような従来のインクジェットプリントヘッドの問題点を解消するために、多様な構造を有したインクジェットプリントヘッドが提案されており、図２Ａ及び図２Ｂには、その一例として特許文献２に公開された本出願人の米国特許出願に開示された一体型インクジェットプリントヘッドが示されている。
【００１０】
　図２Ａ及び図２Ｂを共に参照すれば、シリコン基板３０の表面側には半球形のインクチャンバ３２が形成されており、基板３０の背面側にはインク供給のためのマニホルド３６が形成されており、インクチャンバ３２の底にはインクチャンバ３２及びマニホルド３６を連結するインクチャンネル３４が貫通して形成されている。そして、基板３０上には多数の物質層４１，４２，４３が積層されたノズルプレート４０が基板３０と一体に形成されている。ノズルプレート４０にはインクチャンバ３２の中心部に対応する位置にノズル４７が形成されており、ノズル４７の周りには導体４６に連結されたヒータ４５が配置されている。ノズル４７のエッジにはインクチャンバ３２の深さ方向に延びたノズルガイド４４が形成されている。前記ヒータ４５から発生された熱は、絶縁層４１を通じてインクチャンバ３２の内部のインク４８に伝えられ、これによりインク４８は沸騰されてバブル４９が生成される。生成されたバブル４９は膨脹してインクチャンバ３２内に充填されたインク４８に圧力を加え、これによりインク４８はノズル４７を通じて液滴４８’の形態で吐出される。次いで、大気と接触するインク４８の表面に作用する表面張力によって、マニホルド３６からインクチャンネル３４を通じてインク４８が吸入されつつインクチャンバ３２にインク４８が再充填される。
【００１１】
　前記のような構造を有した従来の一体型インクジェットプリントヘッドにおいては、シリコン基板３０及びノズルプレート４０が一体に形成されて製造工程が簡単で誤整列の問題点が解消される長所がある。
【００１２】
　しかし、図２Ａ及び図２Ｂに示された一体型インクジェットプリントヘッドにおいては、ノズルプレート４０を構成する物質層４１，４２，４３が化学気相蒸着工程によって形成されるが、このような蒸着工程によっては物質層４１，４２，４３を厚く形成しにくい。したがって、ノズルプレート４０の厚さが約５μｍ程度に比較的薄くてノズル４７の長さを十分に長く形成できない短所がある。また、ノズル４７は物質層４１，４２，４３をエッチングすることによって形成されるので、ノズル４７が出口側へ行くほど直径が狭くなるテーパ状に形成しにくい短所もある。ノズル４７の長さが短ければ、吐出されるインク液滴４８’の直進性が低下される短所と共に、インク液滴４８’の吐出し後にインク４８の表面のメニスカスがノズル４７内に形成されなくてインクチャンバ３２内に侵入できて安定した高速印刷を具現しにくい。このような問題点を解消するために従来のインクジェットプリントヘッドではノズル４７のエッジにノズルガイド４４を形成させる。しかし、ノズルガイド４４の長さがあまり長ければ、基板３０をエッチングしてインクチャンバ３２を形成しにくく、またノズルガイド４４によってバブル４９の膨脹が制限される問題点が発生できるので、ノズルガイド４４によってノズル４７の長さを十分に確保するのには限界がある。
【００１３】
　そして、従来のインクジェットプリントヘッドではヒータ４５の周囲に形成された物質層４１，４２，４３が電気的な絶縁のために酸化物または窒化物のような熱伝導度の低い絶縁物質で構成されている。したがって、インク４８の吐出しのために加熱されたヒータ４５、インクチャンバ３２内のインク４８及びノズルガイド４４が初期状態まで十分に冷却されるのには比較的長時間が所要されるので、駆動周波数を十分に高めらない短所がある。
【特許文献１】米国特許ＵＳ４,８８２,５９５号公報
【特許文献２】大韓民国特許２００２０００８７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために創出されたことであり、その一目的はテーパ状のノズルを厚い金属層に形成してインク液滴の直進性及び吐出し速度の向上と共に放熱能力を向上させた一体型インクジェットプリントヘッドを提供することである。
【００１５】
　そして、本発明の他の目的は、前記一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
　前記課題を達成するために本発明は、吐出されるインクが充填されるインクチャンバと、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホルドと、前記インクチャンバ及び前記マニホルドを連結するインクチャンネルが形成された基板と、前記基板上に積層された多数の保護層及び前記多数の保護層上に積層される熱発散層を含み、前記インクチャンバからインクが吐出されるノズルが貫通して形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの前記保護層間に設けられ、前記インクチャンバの上部に位置して前記インクチャンバ内部のインクを加熱するヒータと、前記ノズルプレートの前記保護層間に設けられ、前記ヒータと電気的に連結されて前記ヒータに電流を印加する導体と、を備え、
【００１７】
　前記熱発散層は、前記ヒータ及びその周辺の熱を外部に発散させるために熱伝導性のある金属物質よりなり、前記ノズルの下部は前記多数の保護層を貫通して形成され、前記ノズルの上部は前記熱発散層が出口方向へ行くほど断面積が小さくなるテーパ状に貫通して形成されたことを特徴とする一体型インクジェットプリントヘッドを提供する。
【００１８】
　ここで、前記保護層は、前記基板上に順次に積層された第１保護層、第２保護層及び第３保護層を含み、前記ヒータは前記第１保護層及び前記第２保護層間に設けられ、前記導体は前記第２保護層及び前記第３保護層間に設けられることが望ましい。
【００１９】
　そして、前記ノズルの下部はシリンダ形状である。
【００２０】
　また、前記熱発散層は、電気メッキによって１０〜５０μｍの厚さで形成され、前記上部ノズルも１０〜５０μｍの長さを有したことが望ましい。
【００２１】
　また、前記ノズルプレートには、前記インクチャンバの上側に配置され、前記ヒータ及び導体から絶縁され、前記基板及び前記熱発散層に熱的に接触する熱伝導層が設けられたことが望ましい。
【００２２】
　前記導体及び前記熱伝導層は、同じ金属物質よりなり、同じ保護層上に設けられることが望ましい。
【００２３】
　一方、前記導体及び前記熱伝導層間には、絶縁層が設けられることもある。
【００２４】
　また、前記ノズルの下部には、前記インクチャンバの内部に延びたノズルガイドが形成されることもある。
【００２５】
　このような本発明のプリントヘッドによれば、厚い金属よりなる熱発散層にテーパ状の上部ノズルが形成され、インク液滴の直進性及び吐出し速度の向上と共に放熱能力が向上してインク吐出し性能及び駆動周波数が向上する。
【００２６】
　そして、本発明は前述した構造を有した一体型インクジェットプリントヘッドを製造する方法を提供する。
【００２７】
　本発明による一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法は、（Ａ）基板を備える段階と、（Ｂ）前記基板上に多数の保護層を順次に積層しつつ、ヒータ及び前記ヒータに連結される導体を前記保護層間に形成する段階と、（Ｃ）前記保護層上に金属よりなる熱発散層を形成しつつ、前記保護層には下部ノズルを形成し、前記熱発散層には出口方向へ行くほど断面積が小さくなるテーパ状の上部ノズルを形成し、前記保護層及び前記熱発散層よりなるノズルプレートを前記基板に一体で構成する段階と、（Ｄ）前記基板をエッチングしてインクが充填されるインクチャンバと、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホルドと、前記インクチャンバ及び前記マニホルドを連結するインクチャンネルを形成する段階と、を備える。
【００２８】
　そして、前記（Ａ）段階で、前記基板はシリコンウェーハよりなることが望ましい。
【００２９】
　前記（Ｂ）段階は、前記基板の上面に第１保護層を形成する段階と、前記第１保護層上に前記ヒータを形成する段階と、前記第１保護層及び前記ヒータ上に第２保護層を形成する段階と、前記第２保護層上に前記導体を形成する段階と、前記第２保護層及び前記導体上に第３保護層を形成する段階と、を含むことが望ましい。
【００３０】
　また、前記（Ｂ）段階で、前記保護層間に前記インクチャンバの上側に配置され、前記ヒータ及び導体から絶縁され、前記基板及び前記熱発散層に接触する熱伝導層を形成することが望ましい。
【００３１】
　前記熱伝導層は、前記導体と同じ金属物質、望ましくはアルミニウムまたはアルミニウム合金で同時に形成されうる。
【００３２】
　一方、前記導体上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層上に前記熱伝導層を形成しても良い。
【００３３】
　前記（Ｃ）段階は、前記ヒータの内側に前記保護層をエッチングして前記下部ノズルを形成する段階と、前記下部ノズルの内部に第１犠牲層を形成する段階と、前記第１犠牲層上に前記上部ノズルを形成するための第２犠牲層をテーパ状に形成する段階と、前記保護層上に前記熱発散層を電気メッキによって形成する段階と、前記第２犠牲層及び前記第１犠牲層を除去して前記下部ノズル及び前記上部ノズルよりなるノズルを形成する段階と、を備えることが望ましい。
【００３４】
　ここで、前記下部ノズルは前記保護層を反応性イオンエッチングによってドライエッチングすることによってシリンダ形状に形成されうる。
【００３５】
　そして、前記第１及び第２犠牲層はフォトレジストで形成されうる。
【００３６】
　この場合、前記第２犠牲層は、フォトマスクを前記フォトレジストの表面から所定間隔離隔されるように設置して露光させる近接露光によって前記フォトレジストを傾けてパターニングすることによって形成されうる。
【００３７】
　また、前記フォトレジスト及び前記フォトマスクの間隔及び露光エネルギーを調節することによって前記第２犠牲層の傾度を調節できる。
【００３８】
　そして、前記第１犠牲層及び前記保護層上に前記熱発散層の電気メッキのためのシード層を形成した後、前記第２犠牲層を形成することが望ましい。
【００３９】
　一方、前記保護層上に前記熱発散層の電気メッキのためのシード層を形成した後、前記第１犠牲層及び前記第２犠牲層を一体に形成することも望ましい。
【００４０】
　また、前記熱発散層はニッケル及び金を含む遷移元素金属のうち何れか一つの金属よりなり、１０〜５０μｍの厚さで形成されることが望ましい。
【００４１】
　そして、前記熱発散層を形成する段階の後に、前記熱発散層の上面を化学機械的研磨工程によって平坦化する段階と、をさらに備えうる。
【００４２】
　一方、前記下部ノズルを形成する段階は、前記ヒータの内側に前記保護層及び前記基板を異方性エッチングして所定深さのホールを形成する段階と、前記ホールの内面に所定の物質層を蒸着する段階と、前記ホールの底部位に形成された前記物質層をエッチングして前記基板を露出させると同時に前記ホールの側面に前記物質層よりなり、前記下部ノズルを限定するノズルガイドを形成する段階と、を含みうる。
【００４３】
　前記（Ｄ）段階は、前記ノズルを通じて露出された基板をエッチングして前記インクチャンバを形成する段階と、前記基板の背面をエッチングして前記マニホルドを形成する段階と、前記マニホルド及び前記インクチャンバ間の前記基板を貫通するようにエッチングして前記インクチャンネルを形成する段階と、を備えることが望ましい。
【００４４】
　前述した本発明の製造方法によれば、インクチャンバ及びインクチャンネルが形成された基板上にテーパ状のノズルが設けられたノズルプレートが一体に形成されるので、単一ウェーハ上で一連の工程によってインクジェットプリントヘッドを具現しうる。
【発明の効果】
【００４５】
　本発明による一体型インクジェットプリントヘッド及びその製造方法は次のような効果を有する。
【００４６】
　第一に、ノズルの長さが十分に長くて吐出されるインク液滴の直進性が向上でき、メニスカスをノズル内に維持できるので、安定したインクのリフィルが可能になる。また、熱発散層に形成された上部ノズルがテーパ状になっているので、流体抵抗が減少してインク液滴の吐出し速度が速くなる。
【００４７】
　第二に、厚い金属よりなる熱発散層によって放熱能力が向上してインク吐出し性能及び駆動周波数を向上させ、高速の印刷時にも過熱による印刷のエラー及びヒータの破損のような問題を防止できる。
【００４８】
　第三に、インクチャンバ及びインクチャンネルが形成された基板上にノズルが設けられたノズルプレートが一体化して形成されるので、単一ウェーハ上で一連の工程によってインクジェットプリントヘッドを具現できてインクチャンバ及びノズルが誤整列される従来の問題点が解消される。したがって、インクの吐出し性能及び収率が向上しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
　以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を指し、図面上で各構成要素のサイズは説明の明瞭性及び便宜上誇張されている。また、ある層が基板や他の層上に存在すると説明される時、その層は基板や他の層に直接接しつつその上に存在しても、その間に第３の層が存在しても良い。
【００５０】
　図３は、本発明の望ましい実施例による一体型インクジェットプリントヘッドの平面構造を示す図面であり、図４は図３に示されたＢ−Ｂ’線による本発明のインクジェットプリントヘッドの垂直断面図である。
【００５１】
　図３及び図４を共に参照すれば、インクジェットプリントヘッドの基板１１０には吐出されるインクが充填されるインクチャンバ１３２と、インクチャンバ１３２にインクを供給するためのマニホルド１３６と、インクチャンバ１３２及びマニホルド１３６を連結するインクチャンネル１３４が形成される。
【００５２】
　ここで、前記基板１１０では集積回路の製造に広く使われるシリコンウェーハが使用されうる。そして、インクチャンバ１３２は、基板１１０の表面側に所定深さを有した半球状に形成されうる。前記マニホルド１３６は、インクチャンバ１３２の下側に位置するように基板１１０の背面側に形成され、インクを含んでいるインク貯蔵庫（図示せず）と連結される。
【００５３】
　一方、図面にはインクジェットプリントヘッドの単位構造だけ示されているが、チップ状態で製造されるインクジェットプリントヘッドでは多数のインクチャンバ１３２がマニホルド１３６上に一列または２列に配置され、解像度をさらに高めるために３列以上に配置しても良い。
【００５４】
　そして、インクチャンバ１３２及びマニホルド１３６間にはそれを相互連結するインクチャンネル１３２が基板１１０を垂直貫通して形成されうる。インクチャンネル１３４は、インクチャンバ１３２の底面の中心部に形成され、その断面形状は円形であることが望ましい。一方、インクチャンネル１３４の断面形状は円形でなくても楕円形や多角形のような多様な形状を有しうる。
【００５５】
　前述したようにインクチャンバ１３２、インクチャンネル１３４及びマニホルド１３６が形成されている基板１１０の上部にはノズルプレート１２０が設けられる。前記ノズルプレート１２０は、インクチャンバ１３２の上部壁を構成し、インクチャンバ１３２の中心に対応する位置にはインクチャンバ１３２からインクが吐出されるノズル１３８が垂直貫通して形成される。
【００５６】
　前記ノズルプレート１２０は、基板１１０上に積層された多数の物質層よりなる。この物質層は第１及び第２保護層１２１，１２２と、熱伝導層１２４と、第３保護層１２６と、金属よりなる熱発散層１２８を含む。そして、第１及び第２保護層１２１，１２２間にはヒータ１４２が設けられ、第２保護層１２２及び第３保護層１２６間には導体１４４が設けられる。
【００５７】
　前記第１保護層１２１は、ノズルプレート１２０を構成する多数の物質層のうち最も下側の物質層であって、基板１１０の上面に形成される。前記第１保護層１２１は、その上に形成されるヒータ１４２及びその下の基板１１０間の絶縁及びヒータ１４２の保護のための物質層であって、シリコン酸化物やシリコン窒化物で形成されうる。
【００５８】
　第１保護層１２１上にはインクチャンバ１３２の上部に位置してインクチャンバ１３２の内部のインクを加熱するヒータ１４２がノズル１３８の周囲に形成される。このヒータ１４２は、不純物がドーピングされたポリシリコン、シリサイド、タンタル−アルミニウム合金、チタン窒化物またはタンタル窒化物のような抵抗発熱体よりなる。
【００５９】
　前記第２保護層１２２は、第１保護層１２１及びヒータ１４２上に設けられる。前記第２保護層１２２はその上に設けられる熱伝導層１２４及びその下のヒータ１４２間の絶縁及びヒータ１４２の保護のために設けられる。前記第２保護層１２２も第１保護層１２１と同様にシリコン窒化物またはシリコン酸化物で形成されうる。
【００６０】
　第２保護層１２２上にはヒータ１４２と電気的に連結されてヒータ１４２にパルス形態の電流を印加する導体１４４が設けられる。前記導体１４４の一端部は第２保護層１２２に形成された第１コンタクトホールＣ１を通じてヒータ１４２に接続され、その他端部は示されないボンディングパッドに電気的に連結される。そして、前記導体１４４は、導電性が良好な金属、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で形成されうる。
【００６１】
　前記熱伝導層１２４は、前記第２保護層１２２上に設けられる。前記熱伝導層１２４はヒータ１４２及びヒータ１４２の周辺の熱を基板１１０及び後述する熱発散層１２８に伝導させる機能をすることであって、可能なかぎりインクチャンバ１３２及びヒータ１４２を全て覆い包めるように広く形成されることが望ましい。ただし、熱伝導層１２４及び導体１４４間の絶縁のために熱伝導層１２４は導体１４４から所定間隔を置いて形成されなければならない。一方、熱伝導層１２４及びヒータ１４２間の絶縁は前述したようにその間に介在された第２保護層１２２によって形成されうる。そして、熱伝導層１２４は、第１保護層１２１及び第２保護層１２２を貫通して形成された第２コンタクトホールＣ２を通じて基板１１０の上面に接触する。
【００６２】
　前記熱伝導層１２４は、熱伝導性が良好な金属よりなる。前述したように熱伝導層１２４が導体１４４と共に第２保護層１２２上に形成される場合には、熱伝導層１２４は導体１４４のような金属物質、すなわちアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されうる。
【００６３】
　一方、熱伝導層１２４を導体１４４より厚く形成したり、導体１４４とは違う金属物質で形成する場合には、導体１４４及び熱伝導層１２４間に示されていない絶縁層が設けられる。
【００６４】
　前記第３保護層１２６は、前記導体１４４及び第２保護層１２２上に設けられる。前記第３保護層１２６はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）酸化物またはシリコン酸化物で形成されうる。前記熱伝導層１２４の上面には後述する熱発散層１２８との接触のために前記第３保護層１２６を可能なかぎり形成しないことが望ましい。
【００６５】
　前記熱発散層１２８は、ノズルプレート１２０を構成する多数の物質層のうちから最上部の物質層である。前記熱発散層１２８は、熱伝導性が良好な金属物質、例えばニッケルまたは金のような遷移元素金属よりなる。熱発散層１２８は、第３保護層１２６及び熱伝導層１２４上に前記金属物質を電気メッキすることによって１０〜５０μｍ程度の比較的厚く形成される。このために、第３保護層１２６及び熱伝導層１２４上には前記金属物質の電気メッキのためのシード層１２７が設けられる。前記シード層１２７はクロムまたは銅のような電気伝導性の良好な金属で形成されうる。
【００６６】
　このように、金属よりなる熱発散層１２８はメッキ工程によって形成されるので、インクジェットプリントヘッドの他の構成要素と一体に形成でき、また比較的厚く形成できる。したがって、熱発散層１２８を通じた放熱が効果的に行え、後述するように比較的長いノズル１３８を形成できる。前述したように、蒸着工程によれば物質層を厚く形成しにくいので、工程を数回反復しなければならない短所がある。
【００６７】
　このような熱発散層１２８は、ヒータ１４２及びその周辺の熱を外部に発散する機能をする。すなわち、インクが吐出された後にヒータ１４２及びその周辺に残留する熱は熱伝導層１２４を通じて基板１１０及び熱発散層１２８に伝導されて外部に発散される。したがって、インクが吐出された後にさらに速い放熱が行われ、ノズル１３８の周囲の温度が低められるので、高い駆動周波数で安定した印刷が可能になる。
【００６８】
　そして、ノズルプレート１２０にはインクチャンバ１３２からインクを吐出すためのノズル１３８が貫通して形成される。前記ノズル１３８は第１、第２及び第３保護層１２１，１２２，１２６に形成された下部ノズル１３８ａと、熱発散層１２８に形成された上部ノズル１３８ｂよりなる。前記下部ノズル１３８ａはシリンダ形状に形成される一方、上部ノズル１３８ｂは出口方向へ行くほど断面積が小さくなるテーパ状に形成される。
【００６９】
　このような上部ノズル１３８ｂは、前述したように比較的厚い熱発散層１２８に形成されるので、その長さを十分に長く確保する。したがって、ノズル１３８を通じて吐出されるインク液滴の直進性が向上する。すなわち、吐出されるインク液滴が基板１１０について正確に垂直方向に吐出されうる。
【００７０】
　また、上部ノズル１３８ｂの形状がテーパ状になっているので、流体抵抗が減少してインク液滴の吐出し速度が速くなる。これを詳細に説明すれば、流路を通じて流れる流体についての抵抗は流路の断面形状によって決定され、特に流路半径の４自乗に反比例する。したがって、本発明ではインクの吐出し量を決定する上部ノズル１３８ｂの出口側の半径は一定に固定させる一方、上部ノズル１３８ｂの入口側の半径を増加させることによって上部ノズル１３８ｂを出口側に行くにつれて次第にその半径が狭くなるテーパ状に形成する。これにより、上部ノズル１３８ｂ内の流体抵抗が減少され、これを通じて吐出されるインク液滴の吐出し速度が速くなるので、インクジェットプリントヘッドの駆動周波数を高められる。
【００７１】
　図５は、図４に示されたノズルプレートの変形例を示す垂直断面図である。ここで、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を指す。
【００７２】
　図５を参照すれば、ノズルプレート２２０に形成されたノズル２３８は、第１、第２及び第３保護層１２１，１２２，１２６に形成されたシリンダ形状の下部ノズル２３８ａと、熱発散層２２８に形成されたテーパ状の上部ノズル２３８ｂよりなる。そして、下部ノズル２３８ａにはインクチャンバ１３２内部に所定長さだけ延びたノズルガイド２２９が形成される。したがって、下部ノズル２３８ａはノズルガイド２２９によって長くなる。
【００７３】
　このように、ノズルガイド２２９が設ければノズル２３８の全長がさらに長くなって、ノズル２３８を通じて吐出されるインク液滴の直進性がさらに向上する長所がある。しかし、バブルの膨脹が制限でき、製造工程が複雑になる短所がある。
【００７４】
　以下、図６Ａないし６Ｃを参照して本発明によるインクジェットプリントヘッドからインクが吐出されるメカニズムを説明する。
【００７５】
　図６Ａを参照すれば、インクチャンバ１３２及びノズル２３８の内部にインク１５０が充填された状態で、導体１４４を通じてヒータ１４２にパルス形態の電流が印加されればヒータ１４２から熱が発生する。発生された熱はヒータ１４２下の第１保護層１２１を通じてインクチャンバ１３２の内部のインク１５０に伝えられ、これによりインク１５０が沸騰してバブル１６０が生成される。生成されたバブル１６０は継続的な熱の供給によって膨脹され、これによりノズル１３８の内部のインク１５０はノズル１３８の外部に押し出される。この時、上部ノズル１３８ｂがテーパ状になっているので、インク１５０の流れ速度がさらに速くなる。
【００７６】
　次いで、図６Ｂを参照すれば、バブル１６０が最大に膨脹された時点で印加した電流を遮断すれば、バブル１６０は収縮して消滅される。この時、インクチャンバ１３２内には負圧がかかってノズル１３８の内部のインク１５０は再びインクチャンバ１３２の内部に戻って来る。これと同時にノズル１３８の外部に押し出された部分は慣性力によって液滴１５０’の形態にノズル１３８の内部のインク１５０と分離されて吐出される。
【００７７】
　インク液滴１５０’が分離された後、ノズル１３８の内部に形成されるインク１５０の表面のメニスカスはインクチャンバ１３２の方向に後退する。この時、本発明では厚いノズルプレート１２０によって十分に長いノズル１３８が形成されているので、メニスカスの後退はノズル１３８内でだけ行われ、インクチャンバ１３２内まで後退しない。したがって、インクチャンバ１３２の内部に外気が流入されることが防止され、メニスカスの初期状態への復帰も速くなってインク液滴１５０’の高速の吐出しを安定的に維持できる。また、この過程ではインク液滴１５０’の吐出し後、ヒータ１４２及びその周辺に残留した熱が熱伝導層１２４及び熱発散層１２８を通じて伝導されて基板１１０または外部に発散されるので、ヒータ１４２、ノズル１３８及びその周辺の温度がさらに速くなる。
【００７８】
　次に図６Ｃを参照すれば、インクチャンバ１３２の内部の負圧が消えれば、ノズル１３８の内部に形成されているメニスカスに作用する表面張力によってインク１５０は再びノズル１３８の出口端部側に上昇する。この時、上部ノズル１３８ｂがテーパ状になっているので、インク１５０の上昇速度がさらに速くなる長所がある。これによりインクチャンバ１３２の内部はインクチャンネル１３４を通じて供給されるインク１５０に再び充填される。インク１５０のリフィルが完了して初期状態に復帰すれば、前述した過程が反復される。この過程でも、熱伝導層１２４及び熱発散層１２８を通じて放熱が行われて熱的にも初期状態への復帰がさらに速くなる。
【００７９】
　以下では、前述したような構造を有した本発明による一体型インクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を説明する。
【００８０】
　図７ないし図１７は、図４に示された本発明による一体型インクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【００８１】
　図７を参照すれば、本実施例で基板１１０ではシリコンウェーハを約３００〜５００μｍ程度の厚さで加工して使用する。シリコンウェーハは半導体素子の製造に広く使われるものであって、大量生産に効果的である。
【００８２】
　一方、図７はシリコンウェーハのごく一部を示すものであって、本発明によるインクジェットプリントヘッドは一つのウェーハで数十ないし数百のチップ状態に製造されうる。
【００８３】
　そして、備えられたシリコン基板１１０の上面に第１保護層１２１を形成する。前記第１保護層１２１は基板１１０の上面にシリコン酸化物またはシリコン窒化物を蒸着することによって形成されうる。
【００８４】
　次いで、基板１１０の上面に形成された第１保護層１２１上にヒータ１４２を形成する。前記ヒータ１４２は第１保護層１２１の全面に不純物がドーピングされたポリシリコン、シリサイド、タンタル−アルミニウム合金、チタン窒化物またはタンタル窒化物のような抵抗発熱体を所定厚さで蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されうる。具体的に、ポリシリコンは不純物であって、例えばリンＰのソースガスと共に低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ：Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって約０．５〜２μｍの厚さで蒸着でき、タンタル−アルミニウム合金またはタンタル窒化物はスパッタによって約０．１〜０．３μｍの厚さで蒸着できる。この抵抗発熱体の蒸着の厚さは、ヒータ１４２の幅及び長さを考慮して適正な抵抗値を有するように他の範囲にしても良い。第１保護層１２１の全面に蒸着された抵抗発熱体は、フォトマスク及びフォトレジストを利用した写真工程及びフォトレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチングするエッチング工程によってパターニングされうる。
【００８５】
　次いで、図８に示されたように、第１保護層１２１及びヒータ１４２の上面に第２保護層１２２を形成する。具体的に、第２保護層１２２はシリコン酸化物またはシリコン窒化物を約１〜３μｍの厚さで蒸着することによって形成されうる。次いで、第２保護層１２２を部分的にエッチングしてヒータ１４２の一部分、すなわち図９の段階で導体１４４と接続する部分を露出させる第１コンタクトホールＣ１を形成し、第２保護層１２２及び第１保護層１２１を順次にエッチングして基板１１０の一部分、すなわち図９の段階で熱伝導層１２４と接触する部分を露出させる第２コンタクトホールＣ２を形成する。前記第１及び第２コンタクトホールＣ１，Ｃ２の形成は同時に行われる。
【００８６】
　図９は、第２保護層１２２の上面に導体１４４及び熱伝導層１２４を形成した状態を示す図面である。具体的に、導体１４４及び熱伝導層１２４は電気及び熱伝導性が良い金属、例えばアルミニウムやアルミニウム合金をスパッタによって約１μｍの厚さに蒸着し、これをパターニングすることによって同時に形成されうる。この時、導体１４４及び熱伝導層１２４は相互絶縁されるように形成される。これにより、導体１４４は第１コンタクトホールＣ１を通じてヒータ１４２と接続し、熱伝導層１２４は第２コンタクトホールＣ２を通じて基板１１０と接触する。
【００８７】
　一方、熱伝導層１２４を導体１４４より厚くしたり、熱伝導層１２４を構成する金属物質を導体１４４とは違う金属とする場合、または導体１４４及び熱伝導層１２４をより確実に絶縁させる場合には、導体１４４を形成した後に熱伝導層１２４を形成できる。より詳細に説明すれば、図８の段階で第１コンタクトホールＣ１だけ形成して導体１４４だけ形成した後、導体１４４及び第２保護層１２２上に絶縁層（図示せず）を形成する。絶縁層も第２保護層１２２と同じ物質で同じ方法によって形成されうる。次いで、絶縁層、第２及び第１保護層１２２，１２１を順次にエッチングして第２コンタクトホールＣ２を形成する。そして、熱伝導層１２４を前述した方法と同じ方法で形成する。これにより、導体１４４及び熱伝導層１２４間に絶縁層が介在される。
【００８８】
　図１０は、図９の結果物の全面に第３保護層１２６を形成した状態を示す図面である。具体的に、第３保護層１２６はＴＥＯＳ酸化物をプラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって約０．７〜１μｍ程度の厚さで蒸着することによって形成されうる。次いで、第３保護層１２６を部分的にエッチングして熱伝導層１２４を露出させる。
【００８９】
　図１１は、下部ノズル２３８ａを形成した状態を示す図面である。下部ノズル２３８ａは、ヒータ１４２の内側に、例えば１６〜４０μｍ程度の直径に第３保護層１２６、第２保護層１２２及び第１保護層１２１を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって順次にエッチングすることによって形成されうる。
【００９０】
　次いで、図１２に示されたように、下部ノズル１３８ａの内部に第１犠牲層ＰＲ１を形成させる。具体的に、図１１の結果物の全面にフォトレジストを塗布した後、これをパターニングして下部ノズル１３８ａの内部に充填されたフォトレジストだけ残す。残されたフォトレジストは第１犠牲層ＰＲ１を形成して以後の工程で下部ノズル１３８ａの形態を維持させる。次いで、前記段階の結果物の全面に電気メッキのためのシード層１２７を形成する。前記シード層１２７は、電気メッキのために導電性が良好なＣｒまたはＣｕのような金属をスパッタによって約５００〜２０００Åの厚さで蒸着することによって形成されうる。
【００９１】
　図１３は、上部ノズルを形成するための第２犠牲層ＰＲ２を形成した状態を示す図面である。具体的に、シード層１２７の全面にフォトレジストを塗布した後、これパターニングして上部ノズル（図１５の１３８ｂ）が形成される部位にだけフォトレジストを残存させる。残されたフォトレジストは上側に行くほどその断面積が次第に小さくなるテーパ状に形成されるが、これは以後の工程で上部ノズル１３８ｂを形成させるための第２犠牲層ＰＲ２の役割をする。この時、テーパ状の犠牲層ＰＲ２はフォトレジストの表面から所定間隔離隔されて設置されたフォトマスクを通じてフォトレジストを露光させる近接露光によって形成されうる。この場合、フォトマスクを通過した光は回折され、これによりフォトレジストの露光部位及び露光されていない部位の境界面が傾けて形成される。そして、第２犠牲層ＰＲ２の傾度は近接露光工程でフォトマスク及びフォトレジストの間隔及び／または露光エネルギーによって調節されうる。
【００９２】
　次いで、図１４に示されたように、シード層１２７の上面に所定厚さの金属物質よりなる熱発散層１２８を形成する。熱発散層１２８は、熱伝導性が良好な金属、例えばＮｉや金のような遷移元素金属をシード層１２７の表面に電気メッキさせて約１０〜５０μｍの厚さで形成できる。電気メッキ工程は第２犠牲層ＰＲ２の高さより低く、所望の上部ノズル１３８ｂの出口断面積が形成される高さまで熱発散層１２８が形成される時点で終了される。この熱発散層１２８の厚さは上部ノズル１３８ｂの断面積及び長さを考慮して適正に決まれる。
【００９３】
　電気メッキが完了した後の熱発散層１２８の表面はその下に形成された物質層によって凹凸を有する。したがって、化学機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって熱発散層１２８の表面を平坦化できる。
【００９４】
　次いで、上部ノズル形成用の第２犠牲層ＰＲ２と、第２犠牲層ＰＲ２下のシード層１２７と、下部ノズル維持用の第１犠牲層ＰＲ１を順次にエッチングする。これにより、図１５に示されたようにシリンダ形状の下部ノズル１３８ａ及びテーパ状の上部ノズル１３８ｂが連結されて完全なノズル１３８が形成され、多数の物質層が積層されて形成されたノズルプレート１２０が完成される。
【００９５】
　一方、前記ノズル１３８及び熱発散層１２８は、次のような段階を経て形成されても良い。図１２の段階で、下部ノズル１３８ａの維持のための第１犠牲層ＰＲ１を形成する前に、図１１の結果物の全面に電気メッキのためのシード層１２７を形成する。次いで、前記第１犠牲層ＰＲ１及び上部ノズル１３８ｂの形成のための第２犠牲層ＰＲ２を順次に形成したり、または一体に共に形成する。次いで、図１４に示されたように熱発散層１２８を形成した後、ＣＭＰによって熱発散層１２８の表面を平坦化させる。次いで、共に形成された第２犠牲層ＰＲ２、第１犠牲層ＰＲ１及び第１犠牲層ＰＲ１下の部分のシード層１２７をエッチングすれば、図１５に示されたようなノズル１３８及びノズルプレート１２０が形成されうる。
【００９６】
　図１６は、基板１１０の表面側に所定深さのインクチャンバ１３２を形成した状態を示す図面である。インクチャンバ１３２はノズル１３８によって露出された基板１１０を等方性エッチングすることによって形成できる。具体的に、ＸｅＦ２ガスまたはＢｒＦ３ガスをエッチングガスとして使用して基板１１０を所定時間ドライエッチングする。これにより図示されたように、深さ及び半径が約２０〜４０μｍである半球状のインクチャンバ１３２が形成される。
【００９７】
　図１７は、基板１１０の背面をエッチングしてマニホルド１３６及びインクチャンネル１３４を形成した状態を示す図面である。具体的に、基板１１０の背面にエッチングされる領域を限定するエッチングマスクを形成した後、基板１１０の背面をエッチング液としてＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ　Ｍｅｔｈｙｌ　Ａｍｍｏｎｉｕｍ　Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を使用してウェットエッチングすれば、図示されたように側面が傾斜したマニホルド１３６が形成される。一方、マニホルド１３６は基板１１０の背面を異方性ドライエッチングすることによって形成されても良い。次いで、マニホルド１３６が形成された基板１１０の背面にインクチャンネル１３４を限定するエッチングマスクを形成した後、マニホルド１３６及びインクチャンバ１３２間の基板１１０をＲＩＥによってドライエッチングしてインクチャンネル１３４を形成する。一方、インクチャンネル１３４は基板１１０の上面側でノズル１３８を通じてインクチャンバ１３２の底の基板１１０をエッチングして形成しても良い。
【００９８】
　前述した段階を経れば、図１７に示されたようにテーパ状の上部ノズル１３８ｂが形成され、金属よりなる熱発散層１２８を有したノズルプレート１２０を備えた本発明による一体型インクジェットプリントヘッドが完成される。
【００９９】
　図１８ないし図２０は、図５に示されたノズルプレートを有したインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【０１００】
　図５に示されたノズルプレートを有するインクジェットプリントヘッドの製造方法は、ノズルガイド（図５の２２９）を形成する段階が追加されることを除いては、前述した図４に示されたインクジェットプリントヘッドの製造方法と同一である。すなわち、図７ないし図９に示された段階までは同一であり、その以後の段階ではノズルガイドを形成する段階が追加される。そして、ノズルガイドが形成された後の段階、すなわち図１３ないし図１７に示された段階も同一である。したがって、以下では前述した差異点を中心に説明する。
【０１０１】
　図１８に示されたように、図９に示された段階以後にヒータ１４２の内側に、例えば１６〜４０μｍμｍ程度の直径で第２保護層１２２及び第１保護層１２１をＲＩＥによって異方性エッチングし、次いで基板１１０を同じ方法で異方性エッチングして所定深さのホール２２１を形成する。
【０１０２】
　次いで、図１９に示されたように、図１８の結果物の全面に第３保護層１２６を形成する。第３保護層１２６は前述したように、例えば、ＴＥＯＳ酸化物をＰＥＣＶＤによって約０．７〜１μｍ程度の厚さで蒸着することによって形成されうる。この時、前記ホール２２１の内面に蒸着されるＴＥＯＳ酸化物はノズルガイド２２９を形成し、このノズルガイド２２９は下部ノズル２３８ａを限定する。次いで、第３保護層１２６を部分的にエッチングして熱伝導層１２４を露出させ、ホール２２１の底面をエッチングして基板１１０を露出させる。
【０１０３】
　一方、前記第３保護層１２６まで形成した後に前記ホール２２１を形成しても良い。この場合には、ノズルガイド２２９を形成するために前記ホール２２１の内面及び第３保護層１２６上に物質層をさらに蒸着する。
【０１０４】
　次いで、図２０に示されたように、ノズルガイド２２９によって限定された下部ノズル２３８ａの内部にフォトレジストよりなる第１犠牲層ＰＲ１を形成させた後、前述したように電気メッキのためのシード層１２７を形成する。
【０１０５】
　次いで、図１３ないし図１７に示された段階を経れば、図５に示されたように下部ノズル２３８ａにノズルガイド２２９が形成されたインクジェットプリントヘッドが完成される。
【０１０６】
　以上、本発明の望ましい実施例を上げる詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施例が可能である。例えば、本発明でプリントヘッドの各要素を構成するために使われる物質は例示されていない物質を使用することもある。すなわち、基板は必ずしもシリコンがなくても加工性の良い他の物質に代替でき、ヒータ、導体、保護層、熱伝導層や熱発散層も同様である。また、各物質の積層及び形成方法も単に例示されたものであって、多様な蒸着方法及びエッチング方法が適用されうる。また、各段階で例示された具体的な数値は製造されたプリントヘッドが碌に正常的に作動できる範囲内でいくらでも例示された範囲を外れて調整できる。また、本発明のプリントヘッド製造方法の各段階の順序は例示されたものと別途にできる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によって決まらなければならない。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
　本発明はインクジェットプリントヘッドに係り、テーパ状のノズルを厚い金属層に形成してインク液滴の直進性及び吐出し速度の向上と共に放熱能力を向上させた一体型インクジェットプリントヘッド及びその製造に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１Ａ】従来の熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドの一例を示す切開斜視図及びインク液滴吐出し過程を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】従来の熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドの一例を示す切開斜視図及びインク液滴吐出し過程を説明するための断面図である。
【図２Ａ】従来の一体型インクジェットプリントヘッドの一例を示す平面図である。
【図２Ｂ】従来の一体型インクジェットプリントヘッドの一例を示す図面であって、図２Ａに示されたＡ−Ａ’線による垂直断面図である。
【図３】本発明の望ましい実施例による一体型インクジェットプリントヘッドの平面構造を示す図面である。
【図４】図３に示されたＢ−Ｂ’線による本発明のインクジェットプリントヘッドの垂直断面図である。
【図５】図４に示されたノズルプレートの変形例を示す垂直断面図である。
【図６Ａ】本発明によるインクジェットプリントヘッドからインクが吐出されるメカニズムを説明するための図面である。
【図６Ｂ】本発明によるインクジェットプリントヘッドからインクが吐出されるメカニズムを説明するための図面である。
【図６Ｃ】本発明によるインクジェットプリントヘッドからインクが吐出されるメカニズムを説明するための図面である。
【図７】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図８】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図９】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１０】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１１】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１２】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１３】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１４】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１５】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１６】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１７】図４に示されたインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１８】図５に示されたノズルプレートを有したインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図１９】図５に示されたノズルプレートを有したインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【図２０】図５に示されたノズルプレートを有したインクジェットプリントヘッドの望ましい製造方法を段階的に説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
　１２４　　熱伝導層
　１３２　　インクチャンバ
１３８　　ノズル
１４２　　ヒータ
１４４　　導体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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