專利名稱：制造整體式噴墨打印頭的方法
技術領域：
本發明涉及一種制造噴墨打印頭的方法，特別是涉及一種利用光致抗蝕劑通過光刻法制造整體式噴墨打印頭的方法。
背景技術：
一般來說，噴墨打印頭是用于通過在記錄片材上的預期位置處噴射出微小印刷油墨液滴來打印預定彩色圖像的裝置。噴墨打印機種的噴墨機構通常被分為兩種不同類型熱驅動類型，其中采用一加熱源來在油墨中形成氣泡，由此導致噴射出油墨液滴，和壓電驅動類型，其中通過利用一壓電元件的變形來改變油墨體積而噴射出油墨液滴。
在圖1中示出了熱驅動式噴墨打印頭的一般結構。參照圖1，一噴墨打印頭包括一基底10、一疊置在基底10上的通道形成層20以及一形成于通道形成層20上的噴嘴層30。在基底10上形成有一油墨供給孔51。通道形成層20具有一貯存油墨的油墨腔室53，和一將油墨供給孔51與油墨腔室53連通起來的節流閥52。噴嘴層30具有一噴嘴54，通過該噴嘴54從油墨腔室53中噴出油墨。還有，在基底10上設置有一用于對油墨腔室53中的油墨進行加熱的加熱器41，和一用于向加熱器41供給電流的電極42。
下面將對具有上述構造的常規熱驅動式噴墨打印頭中的噴墨機構進行描述。油墨通過油墨供給孔51和節流閥52被從一油墨儲器(未示出)供送至油墨腔室53。利用由電阻加熱元件構成的加熱器41對填充在油墨腔室53中的油墨進行加熱。油墨沸騰來形成氣泡，這些氣泡發生膨脹從而使得油墨腔室53中的油墨在氣泡壓力下噴射出去。因此，油墨腔室53中的油墨通過噴嘴54被以油墨液滴形式噴射到油墨腔室53的外部。
具有前述構造的常規熱驅動式噴墨打印頭可以利用光刻法整體式制造而成，并且其制造工藝在圖2A至2E中示出。
參照圖2A，制備一具有預定厚度的基底10，并且在基底10上形成一用于對油墨進行加熱的加熱器41和一用于向加熱器41供給電流的電極42。
如圖2B中所示，一種負型光致抗蝕劑被涂敷在基底10的整個表面上，達到預定的厚度，并且利用光刻法被圖案化處理成環繞在一油墨腔室和一節流閥的周圍，由此形成一通道形成層20。
如圖2C中所示，利用負型光致抗蝕劑對由通道形成層20環繞起來的空間進行填充，由此形成一犧牲層S。具體來說，所述負型光致抗蝕劑被涂敷在基底10的整個表面上，達到預定的厚度，并且經過圖案化處理，由此形成一犧牲層S。在此，所述負型光致抗蝕劑通過利用旋涂操作進行涂敷，并且由于離心力的作用，所涂敷負型光致抗蝕劑的頂表面并不平整。換句話說，由于旋涂操作過程中的離心力作用，所述負型光致抗蝕劑會環繞通道形成層20向上隆起，如圖2C中的點劃線所示。如果對所述負型光致抗蝕劑的不平坦表面進行圖案化處理，那么犧牲層S將在其周邊處向上突起。
如圖2D中所示，負型光致抗蝕劑被涂敷在通道形成層20和犧牲層S上，達到預定的厚度，并且利用光刻法進行式刻，由此形成一具有噴嘴54的噴嘴層30。
接著，如圖2E中所示，對基底10的底表面進行濕法蝕刻，來形成一油墨供給孔51，并且通過油墨供給孔51將犧牲層S去除，由此在通道形成層20中形成一節流閥52和一油墨腔室53。
再次參照圖2D，當通過向犧牲層S上涂敷負型光致抗蝕劑來形成噴嘴層30時，由正型光致抗蝕劑制成的犧牲層S的突起邊緣會與一種包含于負型光致抗蝕劑中的溶劑發生反應，倒轉發生變形或者熔融。由此，如圖2E中所示，在通道形成層20與噴嘴層30之間形成一凹腔C。
圖3是常規噴墨打印頭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。參照圖3，由于在通道形成層20與噴嘴層30之間形成有凹腔C，所以通道形成層20和噴嘴層30沒有被很好地相互粘合起來。
如前所述，根據噴墨打印頭的常規制造方法，由于油墨通道的形狀和尺寸不易于控制，所以難以獲得均勻的油墨通道，并且打印頭的噴墨性能會下降。還有，由于通道形成層20和噴嘴層30沒有被很好地相互粘接起來，所以噴墨打印頭的耐用性下降。
參照圖2D，通過曝光、顯影以及烘焙來對涂敷在犧牲層S上的負型光致抗蝕劑進行圖案化處理。在曝光過程中，通常使用寬頻帶的UV光，包括I線(353納米)、H線(405納米)以及G線(436納米)。在此，具有一相對較長波長的H線和G線具有較長的穿透深度，影響由負型光致抗蝕劑形成的噴嘴層30和由正型光致抗蝕劑形成的位于噴嘴層30下方的犧牲層S。還有，當利用UV光對廣泛使用的正型光致抗蝕劑進行照射時，包含于其中的光敏劑可以在光的作用下發生分解，產生氮氣(N2)。所產生的氮氣在烘焙過程中發生膨脹，使得噴嘴層30鼓起，導致噴嘴層30發生變形。
圖4A是一個平面圖，示出了這樣一種狀態，其中在犧牲層中產生有氣泡，而圖4B是一張圖片，示出了一個產生有氣泡的部分的橫剖面。參照圖4A和4B，在由正型光致抗蝕劑制成的犧牲層S中產生了氮氣，并且噴嘴層30已經在這些氮氣的作用下發生了變形。
發明內容
本發明提供了一種制造整體式噴墨打印頭的方法，其可以通過對犧牲層的頂表面進行平整而輕易地控制油墨通道的形狀和尺寸，由此提高油墨通道的均一度。本發明的其它方面和優點將在下面的描述中部分地予以陳述，并且部分地將從這些描述中看出，或者可以通過實施該總的發明構思而領會。
一種制造整體式噴墨打印頭的方法，該方法包括在一基底上形成一油墨加熱構件，來對油墨進行加熱；通過向所述基底上涂敷一負型光致抗蝕劑圖案來形成一通道形成層，該通道形成層環繞在油墨通道的周圍；通過反復向具有所述通道形成層的基底上涂敷一正型光致抗蝕劑圖案來在由所述通道形成層環繞起來的空間中形成一具有平整頂表面的犧牲層；通過向所述通道形成層和犧牲層上涂敷一負型光致抗蝕劑圖案來形成具有噴嘴的噴嘴層；對所述基底的底部進行打孔操作，來形成油墨供給孔，并且去除所述犧牲層。
在本發明的一個方面，各個正型光致抗蝕劑圖案均可以通過光刻工藝來形成。
在本發明的另外一個方面，所述基底底部的打孔可以利用蝕刻工藝來實現。
在本發明的另外一個方面，所述通道形成層的形成可以包括在基底的整個表面上涂敷一第一負型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案對該第一負型光致抗蝕劑層進行曝光，并且去除該第一負型光致抗蝕劑上的未曝光部分。
在本發明的另外一個方面，所述油墨通道圖案可以利用一第一光掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層可以被制成具有基本上與所述通道形成層相同的高度。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層的形成可以包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第一正型光致抗蝕劑層進行曝光，去除該第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第二正型光致抗蝕劑層進行曝光，去除該第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，對該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光(blank-exposing)，來使得它們具有與所述通道形成層相同的高度，以及去除該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
在本發明的另外一個方面，所述油墨通道圖案可以利用一第二掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層的形成可以包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第一正型光致抗蝕劑層進行曝光，去除該第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層，對該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層相同的高度，去除該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，以一油墨通道圖案部分地對該第二正型光致抗蝕劑層進行曝光，以及去除該第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
在本發明的另外一個方面，所述油墨通道圖案可以利用一第二掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層的形成可以包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第一正型光致抗蝕劑層進行曝光，去除該第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第二正型光致抗蝕劑層進行曝光，對該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層的頂表面相同的高度，以及去除該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
在本發明的另外一個方面，所述油墨通道圖案可以利用一第二掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層的形成可以包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第一正型光致抗蝕劑層進行曝光，去除該第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層，對該第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層的頂表面相同的高度，以一油墨通道圖案部分地對該第二正型光致抗蝕劑層進行曝光，以及去除該第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
在本發明的另外一個方面，所述油墨通道圖案可以利用一第二掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述正型光致抗蝕劑的涂敷可以通過旋涂工藝來實現。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層可以利用一酰亞胺基正型光致抗蝕劑形成，并且具有一大于所述通道形成層的高度。
在本發明的另外一個方面，所述犧牲層的形成可以包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一酰亞胺基正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第一犧牲層進行曝光，去除該第一酰亞胺基正型光致抗蝕劑層上的曝光部分，向具有所述通道形成層和第一酰亞胺基正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二酰亞胺基正型光致抗蝕劑層，以一油墨通道圖案部分地對該第二酰亞胺基正型光致抗蝕劑層進行曝光，以及去除該第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
在本發明的另外一個方面，所述油墨通道圖案可以利用一第二掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述酰亞胺基正型光致抗蝕劑的涂敷可以通過旋涂工藝來實現。
在本發明的另外一個方面，所述噴嘴層的形成可以包括向所述通道形成層和犧牲層上涂敷一第二負型光致抗蝕劑層，以一噴嘴圖案部分地對該第二負型光致抗蝕劑層進行曝光，以及去除該第二負型光致抗蝕劑層上的未曝光部分，來形成噴嘴和噴嘴層。
在本發明的另外一個方面，所述噴嘴圖案可以利用一第三掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，在所述第二負型光致抗蝕劑層的曝光過程中，可以使用不超過I線輻射的UV光束、電子束或者X射線。
在本發明的另外一個方面，對所述基底進行蝕刻可以包括向所述基底的后表面上涂敷一光致抗蝕劑層，以油墨供給孔形式對所述光致抗蝕劑進行圖案化處理，并且對呈油墨供給孔形式的基底后表面進行蝕刻，來形成油墨供給孔。
在本發明的另外一個方面，所述油墨供給孔形式可以通過利用一蝕刻掩模來形成。
在本發明的另外一個方面，所述基底后表面的蝕刻可以通過利用等離子體進行干式蝕刻來實現。
在本發明的另外一個方面，所述基底后表面的蝕刻可以通過利用羥化四甲基銨(TMAH)或者KOH進行濕式蝕刻來實現。
根據本發明，由于所述犧牲層的頂表面被平整化，所以油墨通道的形狀和尺寸可以輕易控制，由此提高了油墨通道的均一度。還有，由于不會在犧牲層中產生氣體，所以可以避免噴嘴層由于這些氣體所致的變形現象。
通過參照附圖對本發明的示例性實施例進行詳細描述，本發明的前述和其它特征以及優點將變得更為明了，其中圖1是一個示意性透視圖，示出了一個常規熱驅動式噴墨打印頭的結構；圖2A至2E是若干個剖視圖，示出了一種制造圖1中所示常規噴墨打印頭的方法；圖3是圖1中所示常規噴墨打印頭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片；
圖4A是一個剖視圖，示出了這樣一種狀態，其中在犧牲層中產生有氣泡；圖4B是一個剖視圖，示出了一個產生有氣泡的部分；圖5A至5R是若干個剖視圖，示出了一種根據本發明的一實施例用于制造整體式噴墨打印頭的方法；圖6A至6F是若干個剖視圖，示出了一種根據本發明的另外一實施例用于制造整體式噴墨打印頭的方法；圖7A是一個噴墨打印頭的豎直剖視圖，該噴墨打印頭利用根據本發明的方法制造而成，而圖7B是圖7A的一個放大視圖；并且圖8A是利用根據本發明的方法制造而成的噴墨打印頭的平面圖，而圖8B是圖8A的一個放大視圖。
具體實施例方式
下面，將參照附圖詳細地對根據本發明的示例性實施例用于制造整體式噴墨打印頭的方法進行描述。
下面的示例用于例證目的而并非加以限制。貫穿這些附圖，相同的附圖標記指代的是相同元件，并且為了清楚起見，元件的形狀被夸大。還有，將會明白的是，當一個層被稱作位于另外一個層或者基底“上”時，其可以直接位于另外一個層或者基底上，或者也可以在它們之間存在中間層。
盡管在后面的附圖中僅示出了一硅晶片的一小部分，但是所述噴墨打印頭可以是由單塊晶片制成的數十或者數百芯片中的一個。
圖5A至5R是剖視圖，示出了一種根據本發明的一實施例用于制造整體式噴墨打印頭的方法。
如圖5A中所示，在一基底110上形成有對油墨進行加熱的加熱器141和向加熱器141供給電流的電極142。在此，一般將硅晶片用作基底110，硅晶片被廣泛應用于制造半導體器件并且尤其適合于大規模生產。
加熱器141可以通過利用濺射或者化學汽相淀積(CVD)工藝淀積一電阻加熱材料，比如氮化鉭或者鉭-鋁合金，并且對其進行圖案化處理而制成。電極142可以通過利用濺射工藝淀積一具有良好導電性的金屬，比如鋁或者鋁合金，并且對其進行圖案化處理而形成。盡管沒有示出，但是可以在加熱器141和電極142上形成一由氧化硅或者氮化硅制成的鈍化層。
如圖5B中所示，可以在基底110上形成有加熱器141和電極142的位置處形成一第一光致抗蝕劑層121。由于第一光致抗蝕劑層121形成了一環繞在油墨腔室和節流閥周圍的通道形成層(圖5D中的120)，所以其由對油墨化學穩定的負型光致抗蝕劑制成，其中油墨腔室和節流閥將在后面予以描述。尤其是，第一光致抗蝕劑層121通過向基底110的整個表面上涂敷負型光致抗蝕劑達到預定厚度而形成。在此，所述負型光致抗蝕劑可以被涂敷至其厚度對應于油墨腔室的高度，以便適應所噴射油墨液滴的量。所述負型光致抗蝕劑可以通過旋涂工藝涂敷在基底110上。前述方法也可以被應用于即將在后面描述的涂敷技術。
如圖5C中所示，利用一具有油墨腔室和節流閥圖案的第一光掩模161將由負型光致抗蝕劑制成的第一光致抗蝕劑層121暴露于紫外(UV)光中。在曝光操作中，暴露于UV光中的那部分第一光致抗蝕劑層121發生硬化，以便具有化學抗性和高的機械強度，同時未曝光部分會輕易地溶解于顯影劑中。
接著，第一光致抗蝕劑層121被顯影，來去除未曝光部分，形成一個空間，并且硬化的曝光部分得以保留，如圖5D中所示形成一通道形成層120。
圖5E至5I示出了在由通道形成層120環繞起來的空間中形成犧牲層S的操作。在本發明中，犧牲層S將通過兩次涂敷正型光致抗蝕劑操作和一次頂表面平整操作而具有平整的頂表面。
更具體地說，如圖5E中所示，正型光致抗蝕劑通過旋涂工藝被涂敷在具有通道形成層120的基底110的整個表面上，達到預定的厚度，由此形成一第一犧牲層123。在此，所述正型光致抗蝕劑由于突起的通道形成層120的存在而向上隆起，使得第一犧牲層123的頂表面不太平坦。如圖5F中所示，利用一具有油墨腔室和節流閥(restrictor)圖案的第二光掩模162將第一犧牲層123暴露于紫外(UV)光中。在曝光操作中，暴露于UV光中的由正型光致抗蝕劑制成的那部分第一犧牲層123變得易于溶解于顯影劑中。由此，當第一犧牲層123被顯影時，僅有第一犧牲層123上的未曝光部分得以暴露，同時曝光部分被去除，如圖5G中所示。
如圖5H中所示，再次利用旋涂工藝向具有通道形成層120和第一犧牲層123的基底110的整個表面上涂敷一種正型光致抗蝕劑，達到預定的厚度，由此形成一第二犧牲層124。第二犧牲層124的頂表面可以利用填充在由通道形成層120環繞起來的空間中的第一犧牲層123得以平整化。
如圖5I中所示，利用用于對第一犧牲層123進行曝光的第二光掩模162將第二犧牲層124暴露于UV光中。接著，對第二犧牲層124進行顯影，來去除該第二犧牲層124上的曝光部分。接著，如圖5J中所示，在由通道形成層120環繞起來的空間中形成犧牲層S，該犧牲層S由第一犧牲層123和第二犧牲層124組成并且具有平整的頂表面。
如圖5K中所示，犧牲層S隨后被暴露于UV光中。在此，可以通過在不使用光掩模的條件下進行空白曝光來進行曝光。通過控制曝光時間和光強度，曝光可以持續進行，直至犧牲層S的頂表面變得與通道形成層120的頂表面相同。接下來，執行顯影操作，來去除犧牲層S上的曝光部分，并且降低犧牲層S的高度，從而使得犧牲層S具有與通道形成層120相同的高度，如圖5L中所示。
盡管前面的描述已經示出犧牲層S通過對第一犧牲層123進行涂敷、曝光和顯影，對第二犧牲層124進行涂敷、曝光和顯影以及執行空白曝光和顯影而形成，但是形成犧牲層S的順序可以發生變化。例如，在涂敷第二犧牲層124之后，可以執行空白曝光步驟。接著，可以執行顯影操作，來允許第二犧牲層124和第一犧牲層123保持與通道形成層120一樣高。接著，執行利用第二光掩模162的曝光步驟和顯影步驟，僅保留由通道形成層120環繞起來的犧牲層S。
可選擇地，犧牲層S可以以下述操作形成。在涂敷第二犧牲層124之后，可以執行利用第二光掩模的曝光操作和空白曝光操作。在此，這兩個曝光操作的順序可以顛倒。接著，利用顯影操作去除曝光部分，從而使得僅保留由通道形成層120環繞起來的犧牲層S。
盡管前面的描述已經示出為了形成具有平整頂表面的犧牲層S需要兩次涂敷正型光致抗蝕劑，但是也可以三次或者更多次地涂敷正型光致抗蝕劑，直至犧牲層S具有所需的厚度。在這種情況下，執行曝光和顯影的次數根據涂敷正型光致抗蝕劑的次數而增加。
接下來，如圖5M中所示，在基底110上形成有通道形成層120和犧牲層S的位置處形成一第二光致抗蝕劑層131。由于第二光致抗蝕劑層131在后續操作中形成了一噴嘴層(圖5O中的130)，所以類似于通道形成層120，其由一種對油墨化學穩定的負型光致抗蝕劑制成，其中所述后續操作將在后面予以描述。尤其是，第二光致抗蝕劑層131通過利用旋涂工藝向基底110的整個表面上涂敷負型光致抗蝕劑達到預定厚度而形成。在此，負型光致抗蝕劑層131可以被涂敷至這樣一個厚度，即足以獲得足夠長的噴嘴，并且能夠抵抗油墨腔室中的壓力變化。
在前面的步驟中，由于犧牲層S被制成基本上具有于通道形成層120相同的高度，也就是說，犧牲層S的頂表面得以平整化，所以能夠克服在現有技術中出現的變形或者熔融問題，也就是說，因為由正型光致抗蝕劑形成的犧牲層S會與由負型光致抗蝕劑形成的第二光致抗蝕劑層131之間發生反應，犧牲層S的邊緣會發生變化或者熔融。因此，第二光致抗蝕劑層131可以被很好地粘結在通道形成層120上。
圖7A和7B是利用圖5A至5R中所示方法制造而成的噴墨打印頭的豎直剖視圖。參照圖7A和7B，在通道形成層120與噴嘴層130之間沒有形成凹腔，這就表明通道形成層120與噴嘴層130很好地相互粘結起來。
如圖5N中所示，利用一具有噴嘴圖案的第三光掩模163對由負型光致抗蝕劑制成的第二光致抗蝕劑層131進行曝光。接著，對第二光致抗蝕劑層131進行顯影，由此去除未曝光部分并且形成噴嘴154，同時硬化的曝光部分得以保留，形成噴嘴層130，如圖5O中所示。在曝光操作中，優選使用不超過I線輻射(353納米)的UV光束、或者電子束、或者波長短于I線輻射的X射線。如前所述，通過利用具有相對較短波長的光線進行曝光，縮短了光線的傳播長度，從而使得位于第二光致抗蝕劑層131下方的犧牲層S不會受到曝光的影響。由此，不會在由正型光致抗蝕劑制成的犧牲層S中產生氮氣，由此與現有技術中不同，避免了由于氮氣而導致的噴嘴層130發生變形。
圖8A和8B示出了利用前述方法制造而成的噴墨打印頭。參照圖8A和8B，在犧牲層S中沒有產生氮氣。
如圖5P中所示，在基底110的后表面上形成有一蝕刻掩模171，該蝕刻掩模171用于形成一油墨供給孔(在圖5Q中為151)。蝕刻掩模171通過向基底110的后表面涂敷正型光致抗蝕劑或者負型光致抗蝕劑并且對其進行圖案化處理而形成。
接下來，如圖5Q中所示，利用蝕刻掩模171曝光后的基底110被從其后表面進行蝕刻，來形成穿孔，由此形成油墨供給孔151，此后將蝕刻掩模171去除。
更具體地說，可以通過利用等離子體的干式蝕刻工藝對基底110的后表面進行蝕刻。否則，可以通過利用羥化四甲基銨(TMAH)或者KOH作為蝕刻劑的濕式蝕刻工藝對基底110的后表面進行蝕刻。
最后，利用一種溶劑將犧牲層S去除，由此在一沒有犧牲層S的空間中形成由通道形成層120環繞起來的油墨腔室153和節流閥152，如圖5R中所示。
以這種方式，制得一種具有圖5R中所示結構的整體式噴墨打印頭。
圖6A至6F是若干個剖視圖，示出了一種根據本發明的另外一實施例用于制造整體式噴墨打印頭的方法。在下面的描述中，與第一實施例中相同的部分將簡要描述或者不予描述。
在本實施例中，直至在基底210上形成犧牲層S所執行的操作基本上與如圖5A至5I所示前一實施例中相同，下面將簡要描述。如圖6A中所示，制備一基底210，并且在基底210上形成對油墨進行加熱的加熱器241和向加熱器241供給電流的電極242。接下來，一種負型光致抗蝕劑被涂敷在具有加熱器241和電極242的基底210上，達到預定的厚度，接下來進行曝光和顯影，由此形成通道形成層220。在此，通道形成層220可以被制成略微低于具有所需高度的油墨腔室。隨后，通過旋涂工藝將一種正型光致抗蝕劑涂敷到具有通道形成層220的基底210的整個表面上，達到預定的厚度，由此形成一第一犧牲層223并且通過曝光和顯影操作對其進行圖案化處理。接著，再次通過旋涂工藝將正型光致抗蝕劑涂敷到基底210的整個表面上，達到預定的厚度，由此形成一第二犧牲層224并且通過曝光和顯影操作對其進行圖案化處理。以這種方式，在由通道形成層220環繞起來的空間中形成一犧牲層S，該犧牲層S由第一犧牲層123和第二犧牲層124組成，并且具有平整的頂表面，如圖6A中所示。
當根據本實施例形成犧牲層S時，將酰亞胺基正型光致抗蝕劑用作所述正型光致抗蝕劑，并且不執行空白曝光和顯影操作，這些操作用于使得犧牲層S的高度等于通道形成層220的高度。酰亞胺基正型光致抗蝕劑需要在顯影后在140度左右經受硬化烘焙，同時不會受到包含于負型光致抗蝕劑中的溶劑的影響，并且不會由于曝光而產生氮氣，這些將在后面更為詳細地予以描述。
如圖6B中所示，一光致抗蝕劑層231被形成在具有通道形成層220和犧牲層S的基底210上。由于第二光致抗蝕劑層231在后續操作中形成了一噴嘴層(圖6D中的230)，所以其由一種對油墨化學穩定的負型光致抗蝕劑制成，其中所述后續操作將在后面予以描述。形成第二光致抗蝕劑層231的具體操作與前一實施例中相同。
在本例證實施例中，犧牲層S被制成高于通道形成層220突起。但是，由于犧牲層S由酰亞胺基正型光致抗蝕劑制成，所以如前所述，其不會受到包含在用于形成第二光致抗蝕劑層231的負型光致抗蝕劑中的溶劑的影響。因此，不同于現有技術，可以避免在犧牲層S的邊緣處的變形或者熔融問題。
接下來，如圖6C中所示，利用一具有噴嘴圖案的光掩模263對由負型光致抗蝕劑制成的第二光致抗蝕劑層231進行曝光。接著，對第二光致抗蝕劑層231進行顯影，由此去除未曝光部分并且形成噴嘴254，同時硬化的曝光部分得以保留，形成噴嘴層230，如圖6D中所示。
在本例證性實施例中，因為由酰亞胺基正型光致抗蝕劑形成的犧牲層S不會由于曝光而產生氮氣，所以類似于現有技術中的噴嘴層230由于氮氣導致的變形問題不會發生。因此，在曝光操作中，可以使用寬頻帶的UV光束，包括I線輻射(353納米)、H線輻射(405納米)以及G線輻射(436納米)，或者電子束，或者波長短于寬頻帶輻射的X射線。
如圖6E中所示，在基底210的后表面上形成有一蝕刻掩模271，由蝕刻掩模271顯露出來的基底210通過干式蝕刻和濕式蝕刻工藝被從其后表面進行蝕刻，來形成穿孔，由此形成油墨供給孔251。
形成蝕刻掩模271和油墨供給孔251的具體操作與前一實施例中相同。
最后，利用一種溶劑將犧牲層S去除，由此在一沒有犧牲層S的空間中形成由通道形成層220環繞起來的油墨腔室253和節流閥252，如圖6F中所示。
以這種方式，制得具有圖6F中所示結構得整體式噴墨打印頭。
如前所述，根據本發明中用于制造整體式噴墨打印頭的方法，由于犧牲層的頂表面被平整化，所以能夠克服在現有技術中出現的變形或者熔融問題，也就是說，由于正型光致抗蝕劑會與負型光致抗蝕劑之間發生反應，犧牲層S的邊緣會發生變形或者熔融。因此，可以輕易地控制油墨通道的形狀和尺寸，由此提高油墨通道的均一度，最終改善噴墨打印頭的噴墨性能。還有，由于通道形成層和噴嘴層被很好地相互粘結起來，所以打印頭的耐用性得以提高。
還有，根據本發明，由于在形成噴嘴的光刻操作中不會在犧牲層中產生氣體，所以可以避免噴嘴層由于氣體而發生變形。因此，可以進一步提高油墨通道的均一度。
盡管已經圖示和描述了本發明的少量示例性實施例，但是本技術領域中那些熟練技術人員將會明白的是，在不脫離本發明的基本原理和精神實質的條件下，可以對這些實施例進行改變，本發明的范圍在權利要求以及它們的等同描述中進行定義。例如，根據本發明的打印頭中的元件可以由在本說明書中沒有提及的其它材料制成。此外，前面提出的淀積材料和形成元件的方法僅用于示例目的。在本發明的范圍內，可以采用各種淀積方法和蝕刻方法。因此，本發明的精神實質和保護范圍由所附權利要求加以定義。
權利要求
1.一種制造整體式噴墨打印頭的方法，該方法包括在一基底上形成一油墨加熱構件，用來對油墨進行加熱；通過向所述基底上涂敷一負型光致抗蝕劑圖案，來形成一環繞在油墨通道周圍的通道形成層；通過反復向具有所述通道形成層的基底上涂敷一正型光致抗蝕劑圖案，來在由所述通道形成層環繞起來的空間中形成一具有平整頂表面的犧牲層；通過向所述通道形成層和犧牲層上涂敷一負型光致抗蝕劑圖案，來形成具有噴嘴的噴嘴層；對所述基底的一底部進行打孔操作，來形成一油墨供給孔；以及去除所述犧牲層。
2.如權利要求1所述的方法，其中各個正型光致抗蝕劑圖案均通過光刻工藝來形成。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述基底底部的打孔操作利用一蝕刻工藝來實現。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述通道形成層的形成包括在基底的整個表面上涂敷一第一負型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案對該第一負型光致抗蝕劑層進行曝光；以及去除該第一負型光致抗蝕劑上的未曝光部分。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述油墨通道圖案利用一第一光掩模來形成。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層被制成具有基本上與所述通道形成層相同的高度。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述犧牲層的形成包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對所述第一正型光致抗蝕劑層進行曝光；去除所述第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對所述第二正型光致抗蝕劑層進行曝光；去除所述第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；對所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層相同的高度；以及去除所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述油墨通道圖案利用一第二掩模來形成。
9.如權利要求6所述的方法，其中，所述犧牲層的形成包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對該第一正型光致抗蝕劑層進行曝光；去除所述第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層；對所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層相同的高度；去除所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；以一油墨通道圖案部分地對所述第二正型光致抗蝕劑層進行曝光；以及去除所述第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述油墨通道圖案利用一第二掩模來形成。
11.如權利要求6所述的方法，其中，所述犧牲層的形成包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對該第一正型光致抗蝕劑層進行曝光；去除所述第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對所述第二正型光致抗蝕劑層進行曝光；對所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層的頂表面相同的高度；以及去除所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述油墨通道圖案利用一第二掩模來形成。
13.如權利要求6所述的方法，其中，所述犧牲層的形成包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對所述第一正型光致抗蝕劑層進行曝光；去除所述第一正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；向具有所述通道形成層和第一正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二正型光致抗蝕劑層；對所述第二正型光致抗蝕劑層和第一正型光致抗蝕劑層進行空白曝光，來使得它們具有與所述通道形成層的頂表面相同的高度；以一油墨通道圖案部分地對該第二正型光致抗蝕劑層進行曝光；以及去除所述第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述油墨通道圖案利用一第二掩模來形成。
15.如權利要求1所述的方法，其中所述正型光致抗蝕劑的涂敷操作通過旋涂工藝來實現。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層利用一種酰亞胺基正型光致抗蝕劑形成，以具有一大于所述通道形成層的高度。
17.如權利要求15所述的方法，其中，所述犧牲層的形成包括在具有所述通道形成層的基底的整個表面上涂敷一第一酰亞胺基正型光致抗蝕劑層；以一油墨通道圖案部分地對該第一犧牲層進行曝光；去除所述第一酰亞胺基正型光致抗蝕劑層上的曝光部分；向具有所述通道形成層和第一酰亞胺基正型光致抗蝕劑層的基底的整個表面上涂敷一第二酰亞胺基正型光致抗蝕劑層；以油墨通道圖案部分地對所述第二酰亞胺基正型光致抗蝕劑層進行曝光；以及去除所述第二正型光致抗蝕劑層上的曝光部分。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述油墨通道圖案利用一第二掩模來形成。
19.如權利要求17所述的方法，其中所述酰亞胺基正型光致抗蝕劑的涂敷操作通過旋涂工藝來實現。
20.如權利要求1所述的方法，其中，所述噴嘴層的形成操作包括向所述通道形成層和犧牲層上涂敷一第二負型光致抗蝕劑層；以一噴嘴圖案部分地對所述第二負型光致抗蝕劑層進行曝光；以及去除所述第二負型光致抗蝕劑層上的未曝光部分，來形成噴嘴和噴嘴層。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述噴嘴圖案利用一第三掩模來形成。
22.如權利要求20所述的方法，其中在所述第二負型光致抗蝕劑層的曝光過程中，使用不超過I線輻射的UV光束、電子束或者X射線。
23.如權利要求1所述的方法，其中，對所述基底進行蝕刻包括向所述基底的后表面上涂敷一光致抗蝕劑層；以油墨供給孔形式對所述光致抗蝕劑進行圖案化處理；以及對呈油墨供給孔形式的基底后表面進行蝕刻，來形成油墨供給孔。
24.如權利要求23所述的方法，其中所述油墨供給孔形式通過利用一蝕刻掩模來形成。
25.如權利要求23所述的方法，其中所述基底后表面的蝕刻操作通過利用等離子體進行干式蝕刻來實現。
26.如權利要求23所述的方法，其中所述基底后表面的蝕刻操作通過利用TMAH或者KOH進行濕式蝕刻來實現。
全文摘要
一種制造整體式噴墨打印頭的方法包括在一基底上形成加熱器和用于向該加熱器供給電流的電極；通過向基底上涂敷負型光致抗蝕劑并且對其進行圖案化處理，形成環繞在油墨通道周圍的通道形成層；至少利用兩次光刻，通過反復向具有通道形成層的基底上涂敷正型光致抗蝕劑并且對其構圖處理，在由通道形成層環繞起來的空間中形成具有平整頂表面的犧牲層；通過向通道形成層和犧牲層上涂敷負型光致抗蝕劑并且對其構圖，形成具有噴嘴的噴嘴層；從基底的底表面對該基底進行蝕刻來進行打孔，并且形成油墨供給孔；以及去除犧牲層。由于犧牲層的頂表面被平整化，所以可輕易控制油墨通道的形狀和尺寸，由此提高油墨通道的均一度。
文檔編號B41J2/16GK1600549SQ2004100118
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月23日 優先權日2003年9月27日
發明者樸炳夏, 權明鐘, 河龍雄, 樸性俊 申請人:三星電子株式會社