(57)【要約】【課題】本発明は、インクの吐出精密度を向上したノズルプレート及びこれを備えるインクジェットプリンタヘッドを提供する。【解決手段】第１のシリコン基板１５３と、該第１のシリコン基板１５３とは異なる結晶方位を有し、第１のシリコン基板１５３と接合される第２のシリコン基板１５６とを含み、第１のシリコン基板１５３は第１の貫通ホール１５７ａを有し、第２のシリコン基板１５３は第１の貫通ホール１５７ａと連通しており、第１の貫通ホール１５７ａと異なる構造を有する第２の貫通ホール１５７ｂとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシリコン基板と、
前記第１のシリコン基板にとは異なる結晶方位を有し、前記第１のシリコン基板と接合される第２のシリコン基板とを含み、
前記第１のシリコン基板は、第１の貫通ホールを有し、
前記第２のシリコン基板は、前記第１の貫通ホールと連通しており、前記第１の貫通ホールと異なる構造を有する第２の貫通ホールと、を含むノズルプレート。
【請求項２】
前記第１のシリコン基板は、前記第２のシリコン基板に比べて上部に配設され、
前記第１のシリコン基板は、［１００］シリコンウェハであり、
前記第２のシリコン基板は、［１１０］シリコンウェハである、請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項３】
前記第１の貫通ホールは、下方へ行くほどその断面積が小さくなる柱形状を有し、
前記第２の貫通ホールは、上下で同じ断面を有する、請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項４】
前記第２のシリコン基板は、前記第１のシリコン基板に比べて薄い、請求項３に記載のノズルプレート。
【請求項５】
前記第１の貫通ホール及び前記第２の貫通ホールは、漏斗（ｆｕｎｎｅｌ）構造をなす、請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項６】
前記第１のシリコン基板と前記第２のシリコン基板との間に介在する接合層を、さらに含む、請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項７】
第１のシリコン基板と、
前記第１のシリコン基板とは異なる結晶方位を有し、前記第１のシリコン基板と接合される第２のシリコン基板と、
前記第１のシリコン基板及び前記第２のシリコン基板を貫通して、前記第１のシリコン基板と前記第２のシリコン基板との境界面を境にして異なる形状を有する吐出流路と、を含むノズルプレート。
【請求項８】
前記第１のシリコン基板は、［１００］シリコンウェハであり、
前記第２のシリコン基板は、［１１０］シリコシウェハである、請求項７に記載
のノズルプレート。
【請求項９】
前記吐出流路は、
前記第１のシリコン基板に設けられ、下方へ行くほどその断面積が小さくなる第１の貫通ホールと、
前記第２のシリコン基板に設けられ、前記第１の貫通ホールと連通し、上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールとを含む、請求項７に記載のノズルプレート。
【請求項１０】
前記第２のシリコン基板は、前記第１のシリコン基板に比べて薄い、請求項７に記載のノズルプレート。
【請求項１１】
前記吐出流路は、
前記第１のシリコン基板に設けられる第１の貫通ホールと、
前記第２のシリコン基板に設けられ,前記第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールとを含み、
前記第１の貫通ホール及び前記第２の貫通ホールは、漏斗構造をなす、請求項７に記載のノズルプレート。
【請求項１２】
結晶方位が異なるシリコンプレートを接合させて、プレート構造体を準備するステップと、
前記プレート構造体に吐出流路を設けたい領域を露出させるエッチング防止パターンを設けるステップと、
前記エッチング防止パターンをエッチングマスクとしてウェットエッチング工程によって、前記多層基板構造体に吐出流路を設けるステップと、
前記エッチング防止膜を除去するステップと、を含むノズルプレートの製造方法。
【請求項１３】
前記多層基板構造体を準備するステップは、
［１００］結晶方位を有する第１のシリコンプレートを準備するステップと、
［１１０］結晶方位を有する第２のシリコンプレートを準備するステップと、
前記第１のシリコンプレートと前記第２のシリコンプレートとを接合するステップとを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１４】
前記多層基板構造体を準備するステップは、
異なる結晶方位を有する第１のシリコンプレート及び第２のシリコンプレートを準備するステップと、
前記第１のシリコンプレートと前記第２のシリコンプレートとをシリコン直接ボンディング（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｉｎｇ：ＳＤＢ）方法で接合するステップとを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１５】
前記多層基板構造体を準備するステップは、
前記シリコンプレートの間に接合層を介在させて、前記シリコンプレートを互いに接合するステップを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１６】
前記エッチング防止パターンを設けるステップは、
前記多層基板構造体を覆うシリコン窒化膜を設けるステップと、
前記吐出流路を設けたい領域上の前記シリコン窒化膜を選択的に除去するステップとを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１７】
前記吐出流路を設けるステップは、
前記多層基板構造体をなすシリコンプレートのうち上部に配設されたシリコンプレートに第１の貫通ホールを設けるステップと、
前記シリコンプレートのうち下部に配設されるシリコンプレートに、前記第１の貫通ホールと連通され、前記第１の貫通ホールと異なる構造を有する第２の貫通ホールを設けるステップとを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１８】
前記吐出流路を設けるステップは、
前記多層基板構造体を貫通する漏斗形状の貫通ホールを設けるステップを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１９】
前記多層基板構造体を準備するステップは、
［１００］結晶方位を有する第１のシリコンプレートを準備するステップと、
［１１０］結晶方位を有する第２のシリコンプレートを準備するステップとを含み、
前記吐出流路を設けるステップは、
前記第１のシリコンプレートに下方へ行くほどその断面積が減少する形状の第１の貫通ホールを設けるステップと、
前記第２のシリコンプレートに、前記第１の貫通ホールに連通され、上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールを設けるステップとを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２０】
前記吐出流路を設けるステップは、
前記多層基板構造体をなすシリコンプレートのうち上部に配設されたシリコンプレートに、相対的に下部に配設されたシリコンプレートを露出させる第１の貫通ホールを設けるステップと、
前記上部に配設されたシリコンプレートをエッチングマスクとして、前記下部に配設されたシリコンプレートに、前記第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールを設けるステップとを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２１】
前記多層基板構造体を準備するステップは、前記シリコンプレートの相対的な厚さを調節するステップを含み、
前記シリコンプレートの相対的な厚さを調節するステップは、
前記シリコンプレートのうちの少なくともいずれか一つをグラインディングするステップを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２２】
前記吐出流路を設けるステップは、前記多層基板構造体を異方性にエッチングするエッチング液を供給するステップを含む、請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２３】
前記エッチング液を供給するステップは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング液を供給するステップを含み、
前記水酸化カリウムエッチング液は、前記多層基板構造体の下面を覆う前記エッチング防止パターンが露出されるように、前記多層基板構造体をエッチングする、請求項に記載２２のノズルプレートの製造方法。
【請求項２４】
前記吐出流路を設けるステップは、
前記エッチング液が前記多層基板構造体をなすシリコンプレートのうち上部に配設されたシリコンプレートをエッチングして、該上部に配設されたシリコンプレートに第１の貫通ホールを設けるステップと、
前記エッチング液が前記上部に配設されたシリコンプレートにより自己整列されつつ、前記シリコンプレートのうち下部に配設されたシリコンプレートに、前記第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールを設けるステップとを含む、請求項２２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２５】
結晶方位が異なる複数のシリコンプレートから成るプレート構造体を準備するステップと、
前記プレート構造体に前記複数のシリコンプレート間の境界面を境にして異なる構造を有する吐出流路を設けるステップと、を含むノズルプレートの製造方法。
【請求項２６】
前記吐出流路を設けるステップは、
前記プレート構造体に吐出流路を設けたい領域を露出させるエッチング防止パターンを設けるステップと、
前記エッチング防止パターンをエッチングマスクとしてウェットエッチング工程を行うステップとを含む、請求項２５に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２７】
前記吐出流路は、異なる形状の上部流路及び下部流路を含み、
前記吐出流路を設けるステップは、前記上部流路と前記下部流路との境界点を画定するステップを含み、
前記上部流路と前記下部流路との境界点を画定するステップは、前記シリコンプレートの相対厚さを調節して行われる、請求項２５に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項２８】
前記プレート構造体は、上下に接合された第１のシリコンプレート及び第２のシリコンプレートを含み、
前記吐出流路を設けるステップは、
前記第１のシリコンプレートに、前記第２のシリコンプレートへ行くほどその断面積の減少する形状の第１の貫通ホールを設けるステップと、
前記第２のシリコンプレートに上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールを設けるステップとを含む、請求項２５に記載のノズルブレートの製造方法。
【請求項２９】
内部にインクが移動する供給流路を画定する空間を有する多層プレート構造体と、
前記多層プレート構造体の上部に配設されたアクチュエータと、
前記多層プレート構造体の下部に配設されたノズルプレートとを含み、
前記ノズルプレートは、
第１のシリコン基板と、
前記第１のシリコン基板とは異なる結晶方位を有し、前記第１のシリコン基板と接合される第２のシリコン基板と、
前記第１のシリコン基板及び前記第２のシリコン基板を貫通して、前記第１のシリコン基板と前記第２のシリコン基板との境界面を境にして異なる構造の吐出流路とを含む、インクジェットプリンタヘッド。
【請求項３０】
前記第１のシリコン基板は、［１００］シリコンウェハであり、
前記第２のシリコン基板は、［１１０］シリコンウェハである、請求項２９に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項３１】
前記第１のシリコン基板は、下方へ行くほどその断面積が小さくなる第１の貫通ホールを有し、
前記第２のシリコン基板は、前記第１の貫通ホールと連通しており、上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールを有する、請求項２９に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項３２】
前記第１のシリコン基板は、前記吐出流路の上部流路を画定する第１の貫通ホールを含み、
前記第２のシリコン基板は、前記吐出流路の下部流路を画定する第２の貫通ホールを含み、
前記第１の貫通ホール及び前記第２の貫通ホールは、漏斗構造をなして互いに連通される、請求項２９に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項３３】
前記第１のシリコン基板及び前記第２のシリコン基板のうち相対的に低い位置に配設される基板は、薄い厚さを有する、請求項２９に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルプレート及びその製造方法並びにノズルプレート付きインクジェットプリンタヘッドに関するものであり、より詳しくは、インクの吐出精密度を向上したノズルプレート及びその製造方法並びにノズルプレート付きインクジェットプリンタヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、インクジェットプリンタを用いてイメージを具現する技術が広く用いられている。最近では、カラーフィルタ（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）、太陽電池（Ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ  ｂａｔｔｅｒｙ）、有機電界発光表示素子（ＯＬＥＤ）及び印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）の製造工程にインクジェットプリンタ技術を適用しようとする研究が進行している。
【０００３】
インクジェットプリンタは、インクを吐出させるインクジェットプリンタヘッドを備える。該インクジェットプリンタヘッドは、ノズルパッケージと、該ノズルパッケージの下部に設けられ、最終的にインクを精密に吐出させるノズルプレートとを備える。該ノズルパッケージは、内部にインクが移動する供給流路を画定するプレート積層構造体を有する。また、該ノズルプレートは、該流路から供給されるインクを最終的に外部に吐出させる吐出流路を有する。
【０００４】
普通、ノズルプレートは、ウェットエッチング工程によってシリコン基板に吐出流路を設けることによって製造される。例えば、ノズルプレートの製造は、所定のエッチング液を用いるウェットエッチング工程で、該シリコン基板に貫通ホールを設けてなされる。該吐出流路は、上開口が下開口に比べて大径を有して設けられる。そのため、該吐出流路は、略下方へ行くほどその断面積が小さくなるような四角柱、円柱、円錐などの形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０３６６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述のように、ウェットエッチング工程でノズルプレートを設ける場合、該吐出流路の精密な形成に限界がある。特に、前述のようなウェットエッチング工程によって該吐出流路を設ける場合、該吐出流路の最終端が鋭く設けられるため、製造されるインクジェットプリンタヘッドのインクの吐出精密度が低下するという現象が発生する。
【０００７】
また、最近は、インクの吐出精密度を高めるために、該ノズルプレート内で吐出流路の形状が２種類以上の構造を有するものがある。例えば、該吐出流路は、傾斜した上部流路と垂直な下部流路とから成り、略漏斗（ｆｕｎｎｅｌ）形状を有するように構成される。しかし、前述のような構造の吐出流路をウェットエッチング工程によって精密に制御して設けることは非常に難しく、仕上がりのノズルプレートの不良率が高くなる。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、インクの吐出精密度を向上したノズルプレート及びこれを備えるインクジェットプリンタヘッドを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、インクの吐出精密度を向上したノズルプレートの製造方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明のさらに他の目的は、インクを最終的に外部に吐出させる吐出流路を精密に形成可能なノズルプレートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を解決するために、本発明の好適な実施の形態によるノズルプレートは、第１のシリコン基板と、該第１のシリコン基板とは異なる結晶方位を有し、該第１のシリコン基板と接合される第２のシリコン基板とを含み、前記第１のシリコン基板は第１の貫通ホールを有し、前記第２のシリコン基板は、該第１の貫通ホールと連通しており、該第１の貫通ホールと異なる構造を有する第２の貫通ホールを含むことができる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板は、該第２のシリコン基板に比べて上部に配設され、該第１のシリコン基板は、［１００］シリコンウェハであり、該第２のシリコン基板は、［１１０］シリコンウェハであってもよい。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、該第１の貫通ホールは、下方へ行くほどその断面積が小さくなる柱形状を有し、該第２の貫通ホールは、上下で同じ断面を有することができる。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、該第２のシリコン基板は、該第１のシリコン基板に比べて薄くてもよい。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、該第１の貫通ホール及び該第２の貫通ホールは、漏斗（funnel）構造を有することができる。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板と該第２のシリコン基板との間に介在する接合層を、さらに含むことができる。
【００１７】
上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施形態によるノズルプレートは、第１のシリコン基板と、該第１のシリコン基板とは異なる結晶方位を有し、該第１のシリコン基板と接合される第２のシリコン基板と、該第１のシリコン基板及び該第２のシリコン基板を貫通し、該第１のシリコン基板と該第２のシリコン基板との境界面を基準に異なる形状を有する吐出流路とを有することができる。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板は、［１００］シリコンウェハであり、該第２のシリコン基板は、［１１０］シリコンウェハであってもよい。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路は、該第１のシリコン基板に設けられ、下方へ行くほどその断面積が小さくなる第１の貫通ホールと、該第２のシリコン基板に設けられ、該第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールとを含み、該第２の貫通ホールは上下で同じ断面を有することができる。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、該第２のシリコン基板は、該第１のシリコン基板に比べて薄くてもよい。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路は、該第１のシリコン基板に設けられる第１の貫通ホールと、該第２のシリコン基板に設けられ、該第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールとを含み、該第１の貫通ホール及び該第２の貫通ホールは、漏斗構造をなすことができる。
【００２２】
上記目的を解決するために、本発明のさらに他の好適な実施形態によるノズルプレートの製造方法は、結晶方位が異なるシリコンプレートを接合させて、プレート構造体を準備するステップと、該プレート構造体に吐出流路を設けたい領域を露出させるエッチング防止パターンを設けるステップと、該エッチング防止パターンをエッチングマスクとしてウェットエッチング工程を行って、該多層基板構造体に吐出流路を設けるステップと、該エッチング防止膜を除去するステップとを含むことができる。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、該多層基板構造体を準備するステップは、［１００］結晶方位を有する第１のシリコンプレートを準備するステップと、［１１０］結晶方位を有する第２のシリコンプレートを準備するステップと、該第１のシリコンプレートと該第２のシリコンプレートとを接合するステップとを含むことができる。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、該多層基板構造体を準備するステップは、異なる結晶方位を有する第１のシリコンプレート及び第２のシリコンプレートを準備するステップと、該第１のシリコンプレートと該第２のシリコンプレートとをシリコン直接ボンディング（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｉｎｇ：ＳＤＢ）方法によって接合するステップとを含むことができる。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、該多層基板構造体を準備するステップは、該シリコンプレート間に接合層を介在し、該シリコンプレート間を接合するステップを含むことができる。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、該エッチング防止パターンを設けるステップは、該多層基板構造体を覆うシリコン窒化膜を設けるステップと、該吐出流路を設けたい領域上の該シリコン窒化膜を選択的に除去するステップとを含むことができる。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路を設けるステップは、該多層基板構造体をなすシリコンプレートのうち上部に配設されたシリコンプレートに第１の貫通ホールを設けるステップと、該シリコンプレートのうち下部に配設されるシリコンプレートに、該第１の貫通ホールと連通され、該第１の貫通ホールと異なる構造を有する第２の貫通ホールを設けるステップとを含むことができる。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路を設けるステップは、該多層基板構造体を貫通する漏斗形状の貫通ホールを設けるステップを含むことができる。
【００２９】
本発明の実施形態によれば、該多層基板構造体を準備するステップは、［１００］結晶方位を有する第１のシリコンプレートを準備するステップと、［１１０］結晶方位を有する第２のシリコンプレートを準備するステップとを含み、該吐出流路を設けるステップは、該第１のシリコンプレートに下方へ行くほどその断面積が減少する形状の第１の貫通ホールを設けるステップと、該第２のシリコンプレートに、該第１の貫通ホールに連通し上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールを設けるステップとを含むことができる。
【００３０】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路を設けるステップは、該多層基板構造体をなすシリコンプレートのうち上部に配設されたシリコンプレートに相対的に下部に配設されたシリコンプレートを露出させる第１の貫通ホールを設けるステップと、該上部に配設されたシリコンプレートをエッチングマスクとして、該下部に配設されたシリコンプレートに、該第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールを設けるステップとを含むことができる。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、該多層基板構造体を準備するステップは、該複数のシリコンプレートの相対的な厚さを調節するステップを含み、該複数のシリコンプレートの相対的な厚さを調節するステップは、該シリコンプレートのうちの少なくともいずれか一つをグラインディング（grinding）するステップを含むことができる。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路を設けるステップは、該多層基板構造体を異方性にエッチングするエッチング液を供給するステップを含むことができる。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、該エッチング液を供給するステップは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング液を供給するステップを含み、該水酸化カリウムエッチング液は、該多層基板構造体の下面を覆う該エッチング防止パターンが露出されるように、該多層基板構造体をエッチングすることができる。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路を設けるステップは、該エッチング液が該多層基板構造体をなすシリコンプレートのうち上部に配設されたシリコンプレートをエッチングして、該上部に配設されたシリコンプレートに第１の貫通ホールを設けるステップと、該エッチング液が該上部に配設されたシリコンプレートにより自己整列されつつ、該シリコンプレートのうち下部に配設されたシリコンプレートに、該第１の貫通ホールと連通する第２の貫通ホールを設けるステップとを含むことができる。
【００３５】
本発明によるノズルプレートの製造方法は、結晶方位が異なるシリコンプレートから成るプレート構造体を準備するステップと、該プレート構造体に該シリコンプレート間の境界面を境にして異なる構造を有する吐出流路を設けるステップとを含むことができる。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路を設けるステップは、該プレート構造体に吐出流路を設けたい領域を露出させるエッチング防止パターンを設けるステップと、該エッチング防止パターンをエッチングマスクとしてウェットエッチング工程を行うステップを含むことができる。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、該吐出流路は、異なる形状の上部流路及び下部流路を含み、該吐出流路を設けるステップは、該上部流路と該下部流路との境界点を画定するステップを含み、該上部流路と該下部流路との境界点を画定するステップは、該シリコンプレートの相対厚さを調節して行うことができる。
【００３８】
本発明の実施形態によれば、該プレート構造体は、上下に接合された第１のシリコンプレート及び第２のシリコンプレートを含み、該吐出流路を設けるステップは、該第１のシリコンプレートに該第２のシリコンプレートへ行くほどその断面積が減少する形状の第１の貫通ホールを設けるステップと、該第２のシリコンプレートに上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールを設けるステップとを含むことができる。
【００３９】
本発明によるインクジェットプリンタヘッドは、内部にインクが移動する供給流路を画定する空間を有する多層プレート構造体と、該多層プレート構造体の上部に配設されたアクチュエータと、該多層プレート構造体の下部に配設されたノズルプレートとを含み、該ノズルプレートは、第１のシリコン基板と、該第１のシリコン基板とは異なる結晶方位を有し、該第１のシリコン基板と接合される第２のシリコン基板と、該第１のシリコン基板と該第２のシリコン基板とを貫通して、該第１のシリコン基板と該第２のシリコン基板との境界面を境にして異なる構造の吐出流路とを有する。
【００４０】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板は、［１００］シリコンウヱハであり、該第２のシリコン基板は、［１１０］シリコンウェハであってもよい。
【００４１】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板は、下方へ行くほどその断面積が小さくなる第１の貫通ホールを有し、該第２のシリコン基板は、該第１の貫通ホールと連通しており、上下で同じ断面を有する第２の貫通ホールを有することができる。
【００４２】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板は、該吐出流路の上部流路を画定する第１の貫通ホールを含み、該第２のシリコン基板は、該吐出流路の下部流路を画定する第２の貫通ホールを含み、該第１の貫通ホール及び該第２の貫通ホールは、漏斗構造をなして互いに連通させることができる。
【００４３】
本発明の実施形態によれば、該第１のシリコン基板及び該第２のシリコン基板のうち相対的に低い位置に配設される基板は、薄い厚さを有することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によるインクジェットプリンタヘッドは、互いに結合されたノズルパッケージ及びノズルプレートを備え、該ノズルプレートは、異なる結晶方向を有する複数のシリコン基板から成り、該シリコン基板間の境界面を境にして異なる形状を有する吐出流路を画定することができる。これにより、本発明によるノズルプレート及びこれを備えるインクジェットプリンタヘッドは、該シリコン基板の結晶方向によって異なるエッチング面が設けられる原理を用いて、区間別に異なる形状を有して設けられた吐出流路を備えることによって、インクの吐出精密度を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明によるノズルプレートの製造方法は、異なる結晶方向を有する複数のシリコン基板を接合させ、区間別に異なる形状を有する吐出流路を有する多層プレート構造体を製造することができる。該吐出流路の具体的な構造は、該シリコン基板の結晶方向及び相対的な厚さを調節することによって多様に変更することができる。これにより、本発明によるノズルプレートの製造方法は、複数のシリコン基板の結晶方向によって異なるエッチング面が設けられることを用いて、区間別に異なる形状を有する吐出流路を精密に形成でき、インクの吐出精密度を向上したノズルプレートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドを示す図面である。
【図２】図１中のノズルプレートを示す図面である。
【図３】本発明の実施形態によるノズルプレートの製造方法を示す順序図である。
【図４】本発明の実施形態によるノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【図５】同じく、ノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【図６】同じく、ノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【図７】同じく、ノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【図８】同じく、ノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【図９】同じく、ノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化することができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることがある。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００４８】
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップと、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップと、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【００４９】
以下、添付図面を参照して、本発明によるノズルプレート及びその製造方法及び該ノズルプレート付きインクジェットプリンタヘッドについて詳細に説明する。
【００５０】
図１は、本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッドを示す図面であり、図２は、図１中のノズルプレートを示す図面である。
【００５１】
図１及び図２などに示すように、本発明の実施形態によるインクジェットプリンタヘッド（ｉｎｋｊｅｔ  ｐｒｉｎｔｅｒ  ｈｅａｄ）１００は、ノズルパッケージと、該ノズルパッケージに結合されるノズルプレート１５０とを含むことができる。
【００５２】
該ノズルパッケージは、多層プレート構造体１１１及びアクチュエータ１４０を含むことができる。該多層プレート構造体１１１は、複数のプレートが積層された構造を有することができる。例えば、該多層プレート構造体１１１は、第１のプレート１１２と、第２のプレート１２２と、第３のプレート１３２とを含むことができる。該第１のプレート１１２は、該多層プレート構造体１１１の最下部に配設される。該第１のプレート１１２はインク２を収容するレザバー（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）１１４を画定する貫通ホールを含むことができる。該第２のプレート１２２は、該第１のプレート１１２と該第３のプレート１３２との間に介在することができる。該第２のプレート１２２は、ノズルプレート１５Oへのインク２の供給のための第１の供給流路１２４を画定する貫通ホールを含んでもよい。第３のプレート１３２は、第２のプレート１２２の上部に配設してもよい。第３のプレート１３２は、第２のプレート１２２及び最上部の保護板１３６とともに、インク２の供給のための第２の供給流路１３４を画定する貫通ホールを含むことができる。
【００５３】
前述のように、第１〜第３のプレート１１２、１２２、１３２から成る該多層プレート構造体１１１は内部に、該ノズルプレート１５０にインク２を供給させるための供給流路を画定することができる。該供給流路は、レザバー１１４、第１の供給流路１２２、第２の供給流路１３２から成る空間であってもよい。
【００５４】
アクチュエータ１４０は、多層プレート構造体１１１の上部に配設してもよい。該アクチュエータ１４０は、複数の電極及び該複数の電極間に配設された圧電体から成る駆動手段であってもよい。前述のような構造のアクチュエータ１４０は、インク２の供給時、該複数の電極へ所定の電圧が印加され、これにより該圧電体が駆動して多層プレート構造体１１１内の供給流路を膨張させることによって、インク２に流動圧を与えることができる。
【００５５】
ノズルプレート１５０は多層基板構造体１５１を含むことができる。該多層基板構造体１５１は、複数の基板が上下に接合された構造を有することができる。例えば、該多層基板構造体１５１は、上下に接合された第１のシリコン基板１５３及び第２のシリコン基板１５６を含むことができる。
【００５６】
第１のシリコン基板１５３は、第１の貫通ホール１５７ａを有することができる。該第１の貫通ホール１５７ａは、下へ行くほどその断面積が減少する形状を有することができる。すなわち、該第１の貫通ホール１５７ａの上開口の幅は、該第２の貫通ホール１５７ｂの下開口の幅に比べて大きくなる。これにより、該第１の貫通ホール１５７ａは略下方へ行くほどその断面積が減少する四角柱、円柱及び円錐のうちのいずれか一つの形状を有することができる。第２のシリコン基板１５６は、第１の貫通ホール１５７ａと連通する第２の貫通ホール１５７ｂを有することができる。該第２の貫通ホール１５７ｂは、上下で同じ断面を有することができる。すなわち、該第２の貫通ホール１５７ｂの上開口の幅と該第２の貫通ホール１５７ｂの下開口の幅との大きさは、同一であってもよい。これにより、該第２の貫通ホール１５７ｂは略四角柱及び円柱のうちのいずれか一つの形状を有することができる。
【００５７】
前述のような第１及び第２の貫通ホール１５７ａ、１５７ｂは漏斗形状の吐出流路１５７をなすことができる。すなわち、該第１の貫通ホール１５７ａは該吐出流路１５７の上部流路を画定し、該第２の貫通ホール１５７ｂは該吐出流路１５７の下部流路を画定することができる。該吐出流路１５７はノズルパッケージから供給されるインク２を最終的に外部に吐出させる構成であってもよい。ここで、該第２のシリコン基板１５６は該第１のシリコン基板１５３に比べて、薄い厚さを有することができる。すなわち、該第１のシリコン基板１５３は第１の厚さ（Ｔ１）で構成され、該第２のシリコン基板１５６は該第１の厚さ（Ｔ１）に比べて薄い第２の厚さ（Ｔ２）で構成されてもよい。これにより、該第２の吐出ホール１５７ｂの上下長さは、該第１の吐出ホール１５７ａの上下長さに比べて短くなる。
【００５８】
一方、前述のような第１及び第２の貫通ホール１５７ａ、１５７ｂは一度のウェットエッチング工程によって設けることができる。これにより、該第１及び第２の貫通ホール１５７ａ、１５７ｂを設けるウェットエッチング工程は、同じエッチング液を使用して現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で行われてもよい。この時、該第１及び第２の貫通ホール１５７ａ、１５７ｂは異なる形状を有するため、前述のような吐出流路１５７を設けるために、該第１及び第２のシリコン基板１５３、１５６が異なる結晶方向を有するようにすることができる。例えば、該第１のシリコン基板１５３は［１００］シリコンウェハであり、該第２のシリコン基板１５６は［１１０］シリコンウェハであってもよい。該多層基板積層体１５１をなすシリコン基板は［１００］シリコンウェハ、［１１０］シリコンウェハ及び［１１１］シリコンウェハのうちのいずれか一つであって、これらの結合順序及び組合方式などは、好みの吐出流路の形状によって多様に変更及び変形されてもよい。
【００５９】
前述のように、本発明によるインクジェットプリンタヘッド１００はノズルパッケージ及びノズルプレート１５０を備え、該ノズルプレート１５０は異なる結晶方向を有する第１及び第２のシリコン基板１５３、１５６から成り、漏斗形状の吐出流路１５７を画定することができる。これにより、本発明によるノズルプレート１５０及びこれを備えるインクジェットプリンタヘッド１００は、シリコン基板１５３、１５６の結晶方向によって異なるエッチング面が設けられるのを用いて、区間別に異なる形状を有する吐出流路１５７を精密に形成でき、インクの吐出精密度を向上させることができる。
【００６０】
続いて、前述の本発明の実施形態によるノズルプレートの製造方法を詳細に説明する。ここで、前述の実施形態によるノズルプレート１５０に関し重複する内容は、省略または簡略化する。
【００６１】
図３は、本発明の実施形態によるノズルプレートの製造方法を示す順序図で、図４〜図９は本発明の実施形態によるノズルプレートの製造過程を説明する図面である。
【００６２】
図３及び図４などに示すように、異種接合構造を有するプレート積層体を準備する（Ｓ１１０）。例えば、該プレート積層体を準備するステップは、第１のシリコンプレート１５２を準備するステップと、第２のシリコンプレート１５４を準備するステップと、第１のシリコンプレート１５２と第２のシリコンプレート１５４とを上下に接合するステップとを含むことができる。
【００６３】
ここで、第１のシリコンプレート１５２と第２のシリコンプレート１５４とは異なる結晶方位を有することができる。一例として、第１のシリコンプレート１５２としては［１００］シリコンウェハが用いられ、第２のシリコンプレート１５４としては［１１０］シリコンウェハが用いられることができる。これにより、該プレート積層体は、異なる結晶方位を有するシリコンウェハが積膚された構造を有することができる。
【００６４】
第１及び第２のシリコン基板１５２、１５４を接合するステップは、プレート積層体をシリコン直接接合方法（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｉｎｇ：ＳＤＢ）で接合して行われることができる。この場合、第１及び第２のシリコンプレート１５２、１５４間には別途の接合層が介在する必要がない。または、他の例として、第１及び第２のシリコンプレート１５２、１５４間に接合層を介在して、第１及び第２のシリコンプレート１５２、１５４を互いに接合させることができる。この場合、該接合層の厚さは、後続工程の吐出流路形成工程で、該吐出流路の形成を妨害しない程度に薄く設けられることが望ましい。
【００６５】
図３及び図５などに示すように、第１及び第２のシリコンプレート１５２、１５４の相対厚さを調節する（Ｓ１２０）。例えば、第１のシリコンプレート１５２に比べて第２のシリコンプレート１５４の厚さが薄くなるように、該基板積層体を加工するステップを含むことができる。一例として、該基板積層体を加工するステップは、第２のシリコンプレート１５４の処理面を選択的にグラインデイング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）して、薄い厚さの第２のシリコンプレート１５５を製造するステップを含むことができる。他の例として、該基板積層体を加工するステップは、第２のシリコンプレート１５４の処理面を選択的に湿式または乾式エッチング処理するステップを含んでもよい。これにより、第１のシリコンプレート１５２及び該第１のシリコンプレート１５２に比べて薄い第２のシリコンプレート１５５から成るプレート積層体が製造される。
【００６６】
図３及び図６などに示すように、プレート積層体に吐出流路形成領域１０を露出させるエッチング防止パターン１５８を形成する（Ｓ１３０）。例えば、該エッチング防止パターン１５８を設けるステップは、プレート積層体を均一な厚さで覆うシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を設けるステップと、該シリコン窒化膜に該プレート積層体の吐出流路形成領域１０を露出させる開口１５８ａを設けるステップとを含むことができる。
【００６７】
図３、図７及び図８などに示すように、エッチング防止パターン１５８をエッチングマスクとして、プレート積層体に対してウェットエッチング工程を行う（Ｓ１４０）。該ウェットエッチング工程を行うステップは、該プレート積層体にエッチング液を供給するステップを含むことができる。該エッチング液としては水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング液が挙げられる。該基板積層体に供給される該水酸化カリウムエッチング液は、エッチング防止パターン１５８の開口１５８ａを通じて露出されたプレート積層体の吐出流路形成領域１０をエッチングすることができる。
【００６８】
より詳細には、供給された該エッチング液は、まず第１のシリコンプレート（図６の１５２）をエッチングし、第１のシリコンプレート１５２に第１の貫通ホール１５７ａを形成する。この時、該第１のシリコンプレート１５２は［１００］結晶方位を有するシリコンウェハなので、該第１の貫通ホール１５７ａは図７に示すように、下方へ行くほどその断面積の減少する四角柱または円柱形状に形成すことができる。該第１の貫通ホール１５７ａの傾斜角度は、単結品インゴットを切断して第１のシリコンプレート１５２を準備する過程において、該単結品インゴットを切断する角度を調節することによって調節してもよい。これにより、下へ行くほどその断面積が減少する第１の貫通ホール１５７ａを有する第１のシリコン基板１５３が形成される。
【００６９】
続いて、該エッチング液は、第１のシリコン基板１５３をエッチングマスクとして第２のシリコンプレート（図７の１５５）をエッチングすることができる。この時、該エッチング液は、第１のシリコン基板１５３により自己整列（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ）され、第１のシリコン基板１５３により選択的に露出された第２のシリコンプレート１５５の部分をエッチングすることができる。これにより、該第２のシリコンプレート１５５に第１の貫通ホール１５７ａと連通する第２の貫通ホール１５７ｂを設けることができる。ここで、該第２のシリコン基板１５５は［１１０］結晶方位を有するシリコンウェハなので、該第２の貫通ホール１５７ｂは図８に示すように、垂直な円柱形状に形成することができる。該第２の貫通ホール１５７ｂの傾斜角度は、単結品インゴットを切断して第２のシリコンプレート１５４を準備する過程において、該単結晶インゴットを切断する角度を調節することによって調節してもよい。
【００７０】
前述のような過程によって、漏斗形状を有する吐出流路１５７を画定する第１のシリコン基板１５３と第２のシリコン基板１５６との接合構造を製造することができる。該吐出流路１５７は区間別に異なる形状を有することができる。特に、該吐出流路１５７は第１のシリコン基板１５３と第２のシリコン基板１５６との境界面を境にして異なる形状を有するため,第１及び第２のシリコン基板１５３、１５６の相対厚さを調節することによって、吐出流路１５７の区間別形状を区分する基準を調節することができる。
【００７１】
図３及び図９などに示すように、エッチング防止パターン１５８を除去する（Ｓ１５０）。該エッチング防止パターン１５８を除去するステップは、該プレート積層体に対してエッチング防止パターン１５８を選択的にエッチングするエッチング液を使用するウェットエッチング工程によって行われることができる。
【００７２】
前述のように、本発明によるノズルプレート１００の製造方法は、異なる結晶方向を有する第１及び第２のシリコン基板１５３、１５６を接合させて、区間別に異なる形状を有する吐出流路１５７を有する多層プレート構造体１５１を製造することができる。この時、該吐出流路１５７の具体的な構造は、該シリコン基板１５３、１５６の結晶方向及び相対的な厚さを調節することによって多様に変更することができる。これにより、本発明によるノズルプレート１００の製造方法は、シリコン基板１５３、１５６の結晶方向によって異なるエッチング面が設けられることを用いて、区間別に異なる形状を有する吐出流路１５７を精密に形成できるため、インクの吐出精密度が向上したノズルプレート１００を製造することができる。
【００７３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７４】
１００  インクジェットプリンタヘッド
１０１  積層プレート構造体
１１２  第１のプレート
１２２  第２のプレート
１３２  第３のプレート
１４０  アクチュエータ
１５０  ノズルプレート
１５１  多層基板構造体
１５３  第１のシリコン基板
１５６  第２のシリコン基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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