(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドの多くの構成要素を一つの基板に形成することにより、工程を単純化することができ、製作収率を向上できる。【解決手段】本発明は、インクを収容するチャンバと、チャンバに繋がり、チャンバにインクを提供するリザーバと、チャンバ及びリザーバに繋がり、インクの流れを調節するリストリクタと、チャンバに繋がり、インクを吐出するノズルと、ノズルとチャンバを連結させる流路と、を有するインクジェットヘッドを製造する方法であって、基板の一部をエッチングしてチャンバ、リザーバ、リストリクタ、及び流路を形成する段階Ｓ１０と、チャンバをカバーする段階Ｓ２０と、流路をカバーするように、ノズルが形成されたノズル板を基板に結合する段階Ｓ３０と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容するチャンバと、前記チャンバに繋がり、前記チャンバにインクを提供するリザーバと、前記チャンバ及び前記リザーバに繋がり、前記インクの流れを調節するリストリクタと、前記チャンバに繋がり、前記インクを吐出するノズルと、前記ノズルと前記チャンバを連結させる流路と、を有するインクジェットヘッドを製造する方法であって、
基板の一部をエッチングして前記チャンバと、前記リザーバと、前記リストリクタ、及び前記流路を形成する段階と、
前記チャンバをカバーする段階と、
前記流路をカバーするように、前記ノズルが形成されたノズル板を前記基板に結合する段階と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。
【請求項２】
前記基板は、第１シリコン層と第２シリコン層との間に絶縁層が介在されるＳＯＩ（Silicon on insulator）基板であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項３】
前記第１シリコン層の厚さは前記リザーバの深さに対応することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項４】
前記第１シリコン層と前記第２シリコン層の少なくとも何れか一つを研磨する段階をさらに含む請求項２に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項５】
前記チャンバをカバーする段階は、シリコン直接接合を用いて前記基板に膜を接合する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項６】
前記チャンバは、前記基板の一側をエッチングして形成され、前記リザーバは、前記基板の他側をエッチングして形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項７】
前記エッチングは、ＲＩＥ（reactive ion etching）により行われることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項８】
前記ノズル板は、ポリマー、ステンレススチール、及びシリコンの少なくとも何れか一つを含む材質からなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッド製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは電気信号を物理的力に変換し、ノズルを通してインク液滴が吐出されるようにする装置であって、従来技術によれば、２枚または３枚のウエハを用いて各々の機能を有する構造を製作して互いに接合する方法を用いる。
【０００３】
しかし、機能が追加されることにより、チャンバを小型化する必要が生じ、このため非常に薄いウエハを加工することになり、これは、工程中にウエハが割れる不良をもたらした。
【０００４】
このような問題点を鑑みると、従来技術のように各機能の構造を別に作製して接合する方法は収率を高めるのに適当ではなく、製品の信頼度に対する問題も有するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした従来技術の問題点を解決するために、本発明は、一つの基板をエッチングしてインクジェットヘッドの各構成要素を形成することにより、製作収率を向上させることができるインクジェットヘッド製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、インクを収容するチャンバと、チャンバに繋がり、チャンバにインクを提供するリザーバと、チャンバ及びリザーバに繋がり、インクの流れを調節するリストリクタと、チャンバに繋がり、インクを吐出するノズルと、ノズルとチャンバとを連結させる流路と、を有するインクジェットヘッドを製造する方法であって、基板の一部をエッチングしてチャンバ、リザーバ、リストリクタ、及び流路を形成する段階と、チャンバをカバーする段階と、流路をカバーするようにノズルが形成されたノズル板を基板に結合する段階と、を含むインクジェットヘッド製造方法が提供される。
【０００７】
基板は、第１シリコン層と第２シリコン層との間に絶縁層が介在されるＳＯＩ（Silicon on insulator）基板であってもよく、このとき、第１シリコン層の厚さはリザーバの深さに対応することがよい。第１シリコン層と第２シリコン層の少なくとも何れか一つを研磨して厚さを調節する段階をさらに含むことがもできる。
【０００８】
一方、チャンバをカバーする段階は、シリコン直接接合(ＳＤＢ：silicon direct bonding)を用いて基板に膜を接合することにより行われることができる。工程が容易に行われるように、チャンバは基板の一側をエッチングして形成され、リザーバは基板の他側をエッチングして形成されることができる。このようなエッチングのためにＲＩＥ（reactive ion etching）方式を用いることができる。ノズル板は、ポリマー、ステンレススチール、及びシリコンの少なくとも何れか一つを含む材質からなることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、インクジェットヘッドの多数の構成要素を一つの基板に形成することにより、工程を単純化することができ、製作収率の向上を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、特定実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、かかる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１１】
本願で用いた用語は、ただ特定の実施形態を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなければならない。
【００１２】
以下、本発明によるインクジェットヘッド製造方法の好ましいの実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。添付図面を参照して説明することに当たって、同一かつ対応する構成要素は、同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド製造方法を示す順序図であり、図２はＳＯＩ基板を示す断面図であり、図３は本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド製造方法を示す工程図である。図２及び図３を参照すると、ＳＯＩ基板１０、シリコン層１１、１１ａ、１１ｂ、絶縁層１２、チャンバ２０、リザーバ３０、リストリクタ４０、流路５０、ノズル板６０、ノズル６２、膜７０、アクチュエーター８０が示されている。
【００１４】
先ず、段階Ｓ１０で、基板の一部をエッチングしてチャンバ２０、リザーバ３０、リストリクタ４０、及び流路５０を形成する。本実施形態によるインクジェットヘッド製造方法について具体的に説明する前に、前述したインクジェットヘッドの各構成要素について簡単に説明すれば次のようである。
【００１５】
チャンバ２０は、インクを収容し、アクチュエーター８０などにより圧力が加えられると、収容されているインクをノズル６２の方向に移動させてインクが吐出されるようにする手段である。
【００１６】
リザーバ３０は、注入口３５などを通して外部からインクの供給を受けてこれを貯蔵し、前述したチャンバ２０にインクを供給する手段である。
【００１７】
リストリクタ４０は、前述したリザーバ３０とチャンバ２０とを連通させ、リザーバ３０とチャンバ２０との間のインクの流れを調節する機能を遂行する手段である。
【００１８】
流路５０はチャンバ２０とノズル６２とを連通させ、チャンバ２０に収容されているインクがノズル６２方向に移動されるようにする手段である。
【００１９】
このような各構成要素を基板の一部をエッチングすることにより形成することができる。基板としては、各種ウエハ（ウエーハ、wafer）が使用できるが、本実施形態ではＳＯＩ基板１０を使用した。ＳＯＩ基板１０は、図２に示すように、シリコン層１１の間に絶縁層１２が介在される形態の基板である。ＳＯＩ基板１０をエッチングして前述した構成要素を形成する過程について、図３を参照してより具体的に説明する。
【００２０】
先ず、図３の（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１０を準備して表面処理をする。図３の（ｂ）に示すように、表面処理のため、ＳＯＩ基板１０の表面に酸化膜１３を形成する方法を用いることができる。
【００２１】
一方、これに先立って、シリコン層１１を研磨する工程を行ってもよい。研磨することからシリコン層の厚さを調節して、形成しようとするチャンバ２０とリザーバ３０などの深さに適合な基板を準備するためである。上側のシリコン層１１ａが研磨された様子が図３の（ａ）に示されている。
【００２２】
表面処理後、図３の（ｃ）に示すように、チャンバ２０を形成するためにＳＯＩ基板１０の上面にレジスト１４を形成し、図３の（ｄ）に示すように、エッチングを行うことができる。インクジェットヘッドの場合、各構成要素の形状が重要であるので、垂直形状制御に有利なＲＩＥ方式を用いることができる。
【００２３】
このようにチャンバ２０を形成した後、図３の（ｅ）に示すように、リザーバ３０と流路５０を形成するために基板の下面にレジスト１５を形成し、図３の（ｆ）に示すように、エッチングすることができる。インクジェットヘッドの構造を考慮して基板の上面をエッチングしてチャンバ２０を形成し、下面をエッチングしてリザーバ３０を形成することにより、工程が容易になることができる。
【００２４】
この場合にも、前述したチャンバ２０を形成する工程と同じに、垂直形状制御に有利なＲＩＥ方式を用いることができる。
【００２５】
この時、下側のシリコン層（第１シリコン層）１１ｂの厚さが設計値によるリザーバ３０の深さとほぼ同一であれば、リザーバ３０を形成するためのＳＯＩ基板１０のエッチングにおいて、上下シリコン層１１ａ、１１ｂの間に介在された絶縁層１２がストッパ（Stopper）としての機能をすることができるので、深さの制御が容易になり、工程の効率を高めることができる。このために、設計値によるリザーバ３０の深さに対応する厚さを有するシリコン層を備えることができる。これは、前述した研磨を通して行われてもよく、その外の多様な方法を用いることができることは勿論である。
【００２６】
次に、チャンバ２０とリザーバ３０とを連結させるリストリクタ４０と、リザーバ３０にインクを供給するための注入口３５とを形成するために、図３の（ｇ）に示すように、ＳＯＩ基板１０の上面に再度レジスト１６を形成し、図３の（ｈ）に示すように、エッチングすることができる。
【００２７】
本実施形態のように、圧電方式のインクジェットヘッドを製造するには、リストリクタの深さに対する制御が非常に重要な意味を有する。これを考慮して、本実施形態では前述したように、ＳＯＩ基板１０を用いて上下シリコン層１１ａ、１１ｂの間に介在された絶縁層１２がストッパとしての機能をするようにし、その結果、リストリクタ４０の深さに対する制御を容易に行うことができて信頼度の高い製品を製造することができる。
【００２８】
エッチングにより注入口３５とリザーバ３０、リザーバ３０とチャンバ２０、チャンバ２０と流路５０が完全に繋がった様子が図３の（ｉ）に示されている。
【００２９】
次に、Ｓ２０段階で、チャンバ２０をカバーする。チャンバ２０をカバーすることにより、アクチュエーター８０などを用いてチャンバ２０に圧力を供給することができる。このために、図３の（ｊ）に示すように、基板の上面に酸化膜１３’を形成し、図３の（ｋ）に示すように、シリコン直接接合(ＳＤＢ：silicon direct bonding)を用いて基板の上面に膜７０を結合することができる。このように、基板に結合された膜７０の上面にアクチュエーター８０を結合して振動を発生させると、振動により膜７０に変位が生じ、膜７０の変位によりチャンバ２０には圧力が供給されることになる。
【００３０】
一方、本実施形態ではチャンバ２０をカバーする手段として膜７０を提示したが、図４に示すように、アクチュエーター８０がチャンバ２０を直接カバーするようにすることもできる。
【００３１】
図３の（ｌ）に示すように、膜７０を結合することにより、注入口３５が詰まった場合、膜７０の一部を除去して注入口３５を再び開放することができる。
【００３２】
次に、Ｓ３０段階で、図３の（ｍ）に示すように、流路５０をカバーするように、ノズル６２が形成されたノズル板６０を基板の下面に結合する。ノズル板６０を基板の下面に結合することにより、流路５０とともにリザーバ３０もカバーできるようになり、インクジェットヘッドを製造する工程が容易になることができる。ノズル板６０としては、ポリマー、ステンレススチール（ＳＵＳ）、シリコンなどの材質を用いることができる。
【００３３】
以後、図３の（ｎ）に示すように、膜７０の上面にアクチュエーター８０を結合することができる。
【００３４】
以上、前記では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【００３５】
前述した実施形態以外の多い実施形態が本発明の特許請求範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド製造方法を示す順序図である。
【図２】ＳＩＯ基板を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ＳＯＩ基板
１１、１１ａ、１１ｂ  シリコン層
１２  絶縁層
２０  チャンバ
３０  リザーバ
４０  リストリクタ
５０  流路
６０  ノズル板
６２  ノズル
７０  膜
８０  アクチュエーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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