喷墨印刷装置以及形成该喷墨印刷装置的喷嘴的方法

摘要

本发明提供了喷墨印刷装置以及形成该喷墨印刷装置的喷嘴的方法。该喷墨印刷装置包括喷嘴和致动器，该致动器提供驱动力以经由喷嘴喷射墨水。喷嘴包括：第一喷嘴部，形成为锥形；第二喷嘴部，从第一喷嘴部延伸；以及第三喷嘴部，形成为从第二喷嘴部延伸的锥形。

说明书

技术领域

本公开涉及喷墨印刷装置以及形成喷嘴的方法，更具体地，涉及经由微 小的喷嘴喷射墨滴的喷墨印刷装置以及形成该喷嘴的方法。

背景技术

喷墨印刷装置通过在印刷介质的期望区域上喷射微小的墨滴而印刷预 定图像。

喷墨印刷装置可以根据喷墨方法而分为压电型喷墨印刷装置和静电型 喷墨印刷装置。压电型喷墨印刷装置经由压电变形来喷墨，静电型喷墨印刷 装置经由静电力来喷墨。静电型喷墨印刷装置可以采用通过静电感应喷射墨 滴的方法或者采用在积聚带电的颜料之后经由静电力喷射墨滴的方法。

发明内容

本发明提供了能够喷射均一的微小墨滴的喷墨印刷装置以及形成该喷 墨印刷装置的喷嘴的方法。

本发明提供了包括具有均一形状和均一直径的孔的喷嘴的喷墨印刷装 置以及形成该喷嘴的方法。

额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述而变 得明显或者可以通过实践给出的实施方式而掌握。

根据本发明的一方面，一种喷墨印刷装置包括喷嘴和致动器，致动器提 供驱动力以经由喷嘴喷墨。喷嘴包括：第一喷嘴部，形成为锥形；第二喷嘴 部，从第一喷嘴部延伸；以及第三喷嘴部，形成为从第二喷嘴部延伸的锥形。

第二喷嘴部可以形成为与喷嘴延伸的方向成一锐角的锥形。

第二喷嘴部的锥角可以小于第一喷嘴部和第三喷嘴部的锥角。

第一喷嘴部和第三喷嘴部的锥角可以相同。

该装置还可以包括位于喷嘴周围的沟槽。

沟槽可以形成在整个喷嘴周围。

沟槽可以沿第一方向延伸并在垂直于第一方向的第二方向上位于喷嘴 的两侧。

喷嘴的出口可以在沟槽里面延伸。

喷嘴可以形成为多棱锥形状。

喷嘴可以形成在单晶硅基板中。

喷嘴可以形成为四角锥形状。

该装置还可以包括压力室，致动器可以包括压电致动器，该压电致动器 提供变化的压力以喷射压力室中的墨水。

致动器可以包括向喷嘴中的墨水提供静电驱动力的静电致动器。

根据本发明的另一方面，一种形成喷墨印刷装置的喷嘴的方法包括：通 过从第一表面将基板蚀刻为锥形而形成第一凹部；通过从基板的与第一表面 相反的第二表面蚀刻而形成贯穿部（penetration part）以连接到第一凹部的 顶点；通过蚀刻第一凹部和贯穿部，在第一凹部和贯穿部之间的边界处形成 第二凹部以具有与第一凹部不同的锥角，以及在贯穿部上形成第三凹部以具 有与第二凹部不同的锥角。

第一凹部、第二凹部和第三凹部可以通过湿法蚀刻工艺形成。

贯穿部可以通过干法蚀刻工艺形成。

第二凹部的锥角可以小于第一凹部的锥角和第三凹部的锥角。

第一凹部的锥角和第三凹部的锥角可以相同。

该方法还可以包括通过从第二表面蚀刻基板而形成在第三凹部周围从 第二表面朝向第一表面下凹的沟槽。

沟槽可以形成在整个喷嘴的周围。

沟槽可以沿第一方向延伸并在垂直于第一方向的第二方向上位于喷嘴 的两侧。

形成沟槽可以通过湿法蚀刻工艺执行。

该方法还可以包括：在执行形成沟槽之前，在第一凹部、第二凹部和第 三凹部上形成保护层。

基板可以是单晶基板。

基板可以是单晶硅基板。

湿法蚀刻工艺可以是各向异性湿法蚀刻工艺。

第一凹部、第二凹部和第三凹部可以全部形成为四角锥形状。

该方法还可以包括：在形成贯穿部之前，通过从第二表面抛光基板而使 基板的厚度减小。

附图说明

通过以下结合附图对实施方式的描述，这些和/或其它的方面将变得明显 且更易于理解，在附图中：

图1是示出根据本发明实施方式的喷墨印刷装置的示意性截面图；

图2是示出根据本发明另一实施方式的喷墨印刷装置的示意性截面图；

图3是示出根据本发明另一实施方式的喷墨印刷装置的示意性截面图；

图4A是示出图1、图2和图3所示的区域“A”的详细视图；

图4B是截面图，示出在喷嘴的锥形部和贯穿部处发生未对准的情形；

图4C是截面图，示出由于未对准而发生的喷嘴的不对称性通过图4A 所示的喷嘴减轻的情形；

图5A是局部截面图，示出根据本发明另一实施方式的包括沟槽的喷墨 印刷装置；

图5B是示出喷嘴出口周围的等势线的视图；

图5C是透视图，示出具有在喷嘴周围形成的沟槽的喷墨印刷装置；

图6A至图6N是示出根据本发明一实施方式的形成喷嘴的方法的视图；

图7A至图7F是示出根据本发明另一实施方式的形成喷嘴的方法的视 图；

图8是曲线图，示出测量形成在基板上的一个芯片上的多个喷嘴的直径 的结果，所述多个喷嘴通过由单个工艺贯穿基板而形成为锥形形状；

图9是曲线图，示出测量通过使用根据本发明实施方式的方法形成在基 板上的一个芯片上的多个喷嘴的直径的结果；

图10是曲线图，示出根据在基板上的芯片的位置测量多个喷嘴的直径 的结果，所述多个喷嘴通过由单个工艺贯穿基板而形成为锥形形状；以及

图11是曲线图，示出通过使用根据本发明实施方式的方法，根据基板 上的芯片的位置测量多个喷嘴的直径的结果。

具体实施方式

在下文，将通过参照附图说明本发明的示例性实施方式来详细描述本发 明。附图中相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为了清晰，夸大了 层和区域的厚度。

图1是示出根据本发明一实施方式的喷墨印刷装置的结构视图。参照图 1，示出了流动通道板110和致动器，该致动器提供用于喷射墨滴的驱动力。 本实施方式的致动器包括提供压力驱动力（pressure-driving force）的压电致 动器130。

在流动通道板110中，形成了墨水通道以及用于喷射墨滴的多个喷嘴 200。墨水通道可以包括墨水流入其中的墨水入口121以及用于容纳墨水的 多个压力室125。墨水入口121可以形成在流动通道板110的上侧并连接到 墨水罐（未示出）。从墨水罐供应的墨水经由墨水入口121流入到流动通道 板110的内部。多个压力室125形成在流动通道板110中，通过墨水入口121 进入的墨水被储存在压力室125中。歧管（manifold）122和123以及限流 器124可以形成在流动通道板110中。歧管122和123连接墨水入口121和 压力室125。多个喷嘴200分别连接到压力室125。在压力室125中储存的 墨水以液滴的形式通过喷嘴200喷出。喷嘴200可以在流动通道板110的下 侧形成为单行或者两行或更多行。用于分别使压力室125和喷嘴200彼此连 接的多个缓冲器126可以形成在流动通道板110中。

流动通道板110可以是由具有良好的微机械加工性能的材料形成的基 板，诸如硅基板。例如，流动通道板110可以包括其中形成墨水通道的通道 形成基板和其中形成喷嘴200的喷嘴基板111。通道形成基板可以包括第一 通道形成基板113和第二通道形成基板112。墨水入口121可以形成为在流 动通道板110的最上侧贯穿第一通道形成基板113，压力室125可以形成在 第一通道形成基板113中从而具有自第一通道形成基板113的底表面的预定 深度。喷嘴200可以形成为贯穿在流动通道板110的最下侧的基板，即喷嘴 基板111。歧管122和123可以分别形成在第一通道形成基板113和第二通 道形成基板112中。缓冲器126可以形成为贯穿第二通道形成基板112。顺 序层叠的三个基板（也就是，第一和第二通道形成基板113和112以及喷嘴 基板111）可以通过硅直接键合（SDB）而彼此键合。在流动通道板110内 形成的墨水通道不限于图1所示的形状，而是可以被不同地形成和设置。

压电致动器130向压力室125提供用于喷射墨水的压电驱动力，也就是 压力的变化。压电致动器130形成在流动通道板110上以对应于压力室125。 压电致动器130可以包括按顺序依次层叠在流动通道板110上的下电极131、 压电层132和上电极133。下电极131可以用作公共电极，上电极133可以 用作向压电层132施加电压的驱动电极。压电电压施加器135向下电极131 和上电极133施加压电驱动电压。压电层132通过由压电电压施加器135施 加的压电驱动电压而变形，以使构成压力室125的上壁的第一通道形成基板 113变形。压电层132可以由预定的压电材料（例如，锆钛酸铅（PZT）陶 瓷材料）形成。

图2是示出根据本发明另一实施方式的喷墨印刷装置的结构视图。参照 图2，根据本实施方式的喷墨印刷装置与图1中的喷墨印刷装置的不同在于 以下方面：其包括提供静电驱动力的静电致动器140。静电致动器140可以 向喷嘴200中容纳的墨水提供静电驱动力。静电致动器140可以包括彼此面 对的第一静电电极141和第二静电电极142。静电电压施加器145在第一静 电电极141和第二静电电极142之间施加静电电压。

例如，第一静电电极141可以设置在流动通道板110上。第一静电电极 141可以形成在流动通道板110的上表面上，也就是在第一通道形成基板113 的上表面上。在此情形下，第一静电电极141可以形成在流动通道板110的 其中形成墨水入口121的部分上。第二静电电极142可以设置得与流动通道 板110的下表面间隔开。印刷介质P位于第二静电电极142上，从流动通道 板110的喷嘴200喷出的墨滴印刷在印刷介质P上。

静电电压施加器145可以施加脉冲型静电驱动电压。在图2中，第二静 电电极142接地，但是替代地，第一静电电极141可以接地。静电电压施加 器145可以施加直流（DC）电压型静电驱动电压。第一静电电极141的位 置不限于图2示出的。虽然在附图中没有示出，但是第一静电电极141可以 形成在流动通道板110中。例如，第一静电电极141可以形成在压力室125、 限流器124和歧管123的底表面上。然而，本发明不限于此，第一静电电极 141可以形成在流动通道板110内部的任意位置。

在图1和图2中，已经描述了分别包括压电致动器130和静电致动器140 的喷墨印刷装置，但是本发明不限于此。如图3所示，可以包括分别提供压 电驱动力和静电驱动力的压电致动器130和静电致动器140二者。在此情形 下，第一静电电极141可以与下电极131一体地形成。

喷墨技术扩展了其领域，可以应用到从传统的图形打印到工业可印刷电 子器件、显示器、生物工程、生物科学等的各种领域。这由喷墨技术的直接 图案化性能引起。与执行数次以形成期望图案的光刻工艺相比，当使用喷墨 技术时，图案可以通过更少的步骤形成，或者进一步地，图案可以通过一个 步骤形成，从而大大地减少了费用。此外，当使用喷墨技术制造电子电路时， 可以使用非平面的或柔性的基板，这对于利用光刻是不容易的。

如上所述，在向显示器领域或印刷电子工程领域积极地应用喷墨技术的 技术方案之一是超精细高分辨率印刷技术。这需要提供直径为几微米或更小 的喷嘴以喷射几微微升到几毫微微升的微小液滴。为了制造微小的喷嘴，需 要在制造中提供均一性的技术以及精确地形成喷嘴的形状以朝向出口逐渐 会聚的技术。这是因为当在喷嘴出口处产生的压力下降量随着喷嘴变得微小 而增大时，具有期望尺寸的液滴不能在期望方向上喷射，或者当脱离致动器 的性能极限时，液滴不能被喷射。

图4A示出图1、图2和图3所示的区域“A”的视图。参照图4A，喷 嘴200贯穿喷嘴基板111形成。喷嘴200具有其中其截面尺寸从喷嘴基板111 的上表面111a到其下表面111b减小的整体锥形形状。

喷嘴200包括第一喷嘴部210、第二喷嘴部220和第三喷嘴部230。第 一喷嘴部210连接到压力室125，并具有其截面尺寸从喷嘴基板111的上表 面111a到其下表面111b减小的锥形形状。第二喷嘴部220从第一喷嘴部210 朝向下表面111b延伸。第二喷嘴部220可以具有其截面尺寸朝向下表面111b 减小的锥形形状和其截面尺寸相同的圆柱形形状中的一种。第三喷嘴部230 从第二喷嘴部220延伸到喷嘴基板111的下表面111b，并具有其截面尺寸朝 向下表面111b减小的锥形形状。由于如上所述的结构，喷嘴200具有直径 非常小的出口240并且为整体锥形形状。

例如，喷嘴200可以是圆锥形状和多棱锥形状中的一种。喷嘴200可以 通过对单晶硅基板执行各向异性湿法蚀刻而形成为具有四角锥形状，在该单 晶硅基板中上表面的晶向是方向<100>。当喷嘴200的截面具有多边形形状 时，喷嘴200的直径可以被示出为圆的等效直径。为了喷射具有均一尺寸的 微小液滴，出口240的直径可以是均一的。此外，由于在经过喷嘴200时压 力下降较小，所以可以精确地控制墨滴的尺寸。

当通过使用单个蚀刻工艺形成贯穿喷嘴基板111并具有其截面尺寸减小 的锥形形状的多个喷嘴时，喷嘴基板111的厚度均一性会对出口240的直径 均一性具有影响。换句话说，形成在喷嘴基板111的较厚区域中的喷嘴的出 口的直径可以小于形成在其较薄区域中的喷嘴的出口的直径。此外，当应用 各向异性蚀刻工艺以在单晶硅基板上形成将要形成为锥形的喷嘴时，需要非 常长的蚀刻时间来贯穿整个基板。在硅基板内部会存在晶体缺陷，这导致蚀 刻速度的局部差异，从而降低了喷嘴的形状和尺寸的均一性。此外，在蚀刻 工艺中产生的含氢气泡会被临时吸附到基板的表面上，从而使喷嘴的均一性 恶化。

作为另一示例，可以应用以下方法，其中通过对单晶硅基板的表面使用 各向异性蚀刻工艺形成不贯穿该基板的下表面的锥形部分，贯穿孔通过使用 后续工艺从基板的下表面形成到该锥形部分。然而，在此形状中，例如如图 4B所示，当喷嘴1的锥形部分11的顶点12没有与贯穿孔2精确对准时， 也就是在锥形部分11的顶点12和贯穿孔2之间存在未对准时，在喷射墨水 时可能引起大的压力下降。换言之，当存在未对准时，贯穿孔2的与锥形部 分11连接的长度比没有未对准的情形（由虚线示出）长，使得在喷射墨水 时压力下降会变得相对大。因此，考虑到该压力下降，需要提供大的驱动力 的致动器。此外，当发生未对准时，由于锥形部分11变得关于喷射方向不 对称，所以墨水的方向性能会劣化。随着喷嘴的直径减小，不对称性对墨水 的方向性能的影响增大。因此，当形成具有例如3微米的直径的喷嘴以喷射 微小的液滴时，未对准会对墨水的方向性能具有大的影响。

如图4A所示，根据本实施方式，喷嘴200由第一至第三喷嘴部210、 220和230形成。根据此结构，因为第一至第三喷嘴部210、220和230可以 通过单独的工艺形成，所以可以减少在所述单独的工艺中的蚀刻时间。因此， 可以较少地受喷嘴基板111的晶体缺陷和气泡影响。

此外，由于喷嘴200的出口240的直径取决于由单独的工艺形成的锥形 的第三喷嘴部230，所以具有均一直径的出口240的喷嘴可以通过减小出口 240的直径随着喷嘴基板111的厚度的变化而提供。

此外，在根据本实施方式的喷嘴200中，可以减小喷嘴200中的压力下 降并可以通过减轻喷嘴200的不对称性而改善所喷射的墨水的方向性能。参 照图4B，当喷嘴1的直径d0例如为3微米并且未对准d1是1.5微米时，未 对准d1是喷嘴1的直径d0的约50%。参照图4C，在根据本实施方式的喷 嘴200中，第一喷嘴部210和第三喷嘴部230通过第二喷嘴部220彼此连接， 从而形成整体均一的锥形形状的喷嘴200。

参照图4C，假设第三喷嘴部230从第一喷嘴部210的顶点211偏离d1， 仅第二喷嘴部220的直径d2对不对称性有影响。第二喷嘴部220的直径d2 大于第三喷嘴部230的直径d0。例如，当第三喷嘴部230的直径d0为约3 微米时，第二喷嘴部220的直径为例如约30微米。因此，由偏离量d1引起 的不对称性仅是第二喷嘴部220的直径d2的约5%，这意味着相对于图4B 所示的，不对称性可以被降低至约1/10。如上所述，由于喷嘴200不仅包含 具有微小直径d0的出口240而且喷嘴200是具有基本上均一性（也就是， 非常小的不对称性）的锥形形状，所以可以减小因不对称性引起的压力下降 并改善墨水的方向性能。

第一至第三喷嘴部210、220和230分别具有第一至第三锥角G1、G2 和G3。第一至第三喷嘴部210、220和230的锥形方向相同。第一至第三喷 嘴部210、220和230为其截面尺寸朝喷嘴基板111的下表面111b减小的形 状。第二锥角G2是关于喷嘴200延伸的方向的锐角。也就是，第二锥角G2 小于90度。第二锥角G2可以小于第一和第三锥角G1和G3。此外，第一 锥角G1和第三锥角G3可以是相同的。

图5A是示出根据本发明另一实施方式的喷墨印刷装置的截面图。参照 图5A，在该喷墨印刷装置中，可以形成从下表面111b朝向台阶表面111c 下凹的沟槽160。经由此，喷嘴200的整体形状是向下变尖。

一般地，电荷聚集在尖头部分处。参照图5B，由静电驱动电压引起的 等势线由于沟槽160而集中于喷嘴200的出口240周围，从而在喷嘴200的 出口240周围形成非常大的电场，使得在喷嘴200的出口240处的静电驱动 力可以增大。因此，在给定的静电驱动电压的水平下，不仅可以非常有效地 加速液滴还可以减小液滴的尺寸。此外，可以朝向印刷介质P稳定地喷射几 微微升甚至几毫微微升的微小液滴。

图5C是透视图，示出具有在喷嘴200周围形成的沟槽160的喷墨印刷 装置。参照图5C，喷嘴组（nozzle block）170沿第一方向X在喷嘴基板111 上延伸，沟槽160沿垂直于第一方向X的第二方向Y定位并沿第一方向X 延伸。由此，喷嘴基板111具有喷嘴组170和沟槽160在第二方向Y上交替 布置的形状，并且沟槽160在第二方向Y上分别位于喷嘴组170的两侧。喷 嘴200形成为贯穿喷嘴基板111的喷嘴组170。

在通过使用喷墨印刷装置执行印刷工艺时，墨水或灰尘可能附着到喷嘴 200的出口240周围的喷嘴基板111的下表面111b。这样的杂质会使经由喷 嘴200喷射的墨滴的形状和量变形或者会扭曲喷射墨滴的方向。因此，在经 由喷嘴200喷射墨水之前或在喷射墨水确定的次数之后，可以执行擦拭工艺 以去除附着到在喷嘴200的出口240周围的下表面111b的墨水。例如，擦 拭工艺可以通过使用擦拭元件（诸如刮刀以及由橡胶和毡制品中的一种形成 的辊）沿第一方向X和第二方向Y之一来擦拭喷嘴基板111的下表面111b 而进行。

在图5C的喷墨印刷装置中，喷嘴200形成在沿第一方向X延伸的喷嘴 组170中并且沟槽160在第二方向Y上形成在喷嘴组170的两侧。因此，由 于喷嘴组170为整体沿第一方向X延伸的形状，所以喷嘴组170具有相当大 的强度。因此，可以在擦拭工艺期间减少对喷嘴200的损伤。此外，喷嘴200 在第二方向Y上的截面保持尖头形状，从而增大静电驱动力。

复合型喷墨印刷装置通过向墨水提供压电驱动力和静电驱动力来喷射 微小墨滴，并且可以通过控制施加到压电致动器130和静电致动器140的压 电驱动电压和静电驱动电压的施加顺序、电平和保持时间而以多种驱动模式 驱动从而喷射不同尺寸和形状的墨滴。例如，复合型喷墨印刷装置可以以喷 射具有比喷嘴的尺寸小的尺寸的微小液滴的滴注模式（dripping mode）、喷 射具有比滴注模式小的尺寸的微小液滴的锥型喷射模式（cone-jet mode）、以 及以zet流（zet-stream）形状喷射墨滴的喷雾模式（spray mode）来驱动。

如上所述，由于压电驱动方法与静电驱动方法一起使用，所以可以以能 够容易地控制印刷过程的按需滴墨（DOD）方法来喷射墨水。此外，由于喷 嘴200形成为其截面尺寸朝向出口240逐渐减小的整体尖头形状并且沟槽 160形成在喷嘴200周围，所以容易提供微小的液滴并可以通过改善所喷射 的墨滴的方向性能而进行精确的印刷。

在下文，参照图6A至图6N描述形成喷嘴200的方法。

【形成第一凹部410】

蚀刻掩模形成在基板300的表面上。例如，参照图6A，制备基板300， 其中上表面301的晶向是方向<100>，其中基板300可以是单晶硅基板。然 后，形成掩模层311。掩模层311可以为例如SiO₂层。SiO₂层可以通过氧化 基板300形成。光致抗蚀剂层312形成在掩模层311上，然后光致抗蚀剂层 312通过例如光刻被图案化从而暴露掩模层311的部分313。掩模层311通 过使用光致抗蚀剂层312作为掩模被图案化，从而形成具有孔314的掩模层 311，如图6B所示。图案化掩模层311的工艺可以通过使用HF溶液（缓冲 氟氢酸）的湿法蚀刻工艺或等离子体干法蚀刻工艺执行。

孔314可以具有例如圆形形状。孔314的直径可以考虑最终将形成的喷 嘴200的直径来确定。当采用具有形成为圆形形状的孔314的掩模层311时， 基板300的晶向和掩模图案之间的对准在随后将描述的各向异性湿法蚀刻工 艺期间是不需要的。因此，可以防止由与基板300的晶向的未对准引起的喷 嘴200的形状的不均一性。

基板300通过使用掩模层311作为蚀刻掩模从上表面301（即，第一表 面）蚀刻。蚀刻工艺可以通过使用例如在90℃的温度的20%的氢氧化四甲 基铵（TMAH）的各向异性湿法蚀刻来执行。在此情形下，蚀刻速度可以为 约0.8～0.9μm/min。参照图6C，基板300的上表面301的晶向是方向<100>， 被蚀刻表面的晶向是方向<111>。由于晶向<100>和晶向<111>之间蚀刻速度 的差异，蚀刻向下快速地进行而侧向进行得慢。因此，如图6C和图6D所 示，第一凹部410形成在基板300中以具有其截面面积向下减小的锥形形状。 第一凹部410可以形成为具有四角锥形状，该四角锥形状是倒置的锥形形状 并且其截面区域是矩形。具体地，由于一些底部蚀刻朝向孔314的外部发生， 所以形成为四角锥形状的第一凹部410的上端不能完美地内接在形成为圆形 的孔314中。根据湿法各向异性蚀刻工艺，第一凹部410的倾斜角E可以为 例如约54.7度。

第一凹部410不贯穿下表面302（其是第二表面）。通过控制蚀刻时间， 第一凹部410的深度d410可以被控制。如果需要，如图6E所示，可以执行 通过蚀刻、抛光等来抛光基板300的下表面302的减薄工艺。

【形成贯穿部440】

如图6F所示，具有与第一凹部410的顶点411对准的孔322的掩模层 321形成在基板300的下表面302上。例如，掩模层321可以由SiO₂和Si₂N₄中的一种形成。在基板300的下表面302上，沉积SiO₂和Si₂N₄中的一种， 然后，去除SiO₂或Si₂N₄的与和第一凹部410的顶点411对准的位置相应的 部分，从而形成孔322。

例如，基板300通过使用掩模层321作为蚀刻掩模从下表面302干法蚀 刻，从而形成连接到第一凹部410的贯穿部440，如图6G所示。

图6H是示出图6G的区域“B”的详细图。参照图6H，如由虚线示出 的，理想的是贯穿部440与第一凹部410精确对准。然而，实质上，会发生 未对准，如由实线示出的，贯穿部440可能偏离第一凹部410的顶点441。 在理想情形下，如由虚线示出的，贯穿部440和第一凹部关于贯穿方向对称。 然而，当发生未对准时，如由实线所示，贯穿部440的沿贯穿方向的长度变 得不均一，并且第一凹部410关于贯穿方向也不对称。如上所述，这会引起 喷射墨水时大的压力下降以及方向性能的劣化。

【形成第二凹部420和第三凹部430】

为了解决上述未对准，可以执行蚀刻第一凹部410和贯穿部440的工艺。 在图6G中，掩模层311和掩模层321可以用作蚀刻掩模。例如，该蚀刻可 以通过与形成第一凹部410的工艺相同的湿法各向异性蚀刻工艺来进行。然 而，由于蚀刻量小，所以工艺时间被确定得比形成第一凹部410的工艺短。 工艺时间根据条件而不同，但是可以被确定为例如约10分钟。

参照图6I，在开始蚀刻贯穿部440的壁表面时，在方向<111>上的被蚀 刻表面451从基板300的下表面302形成并且形成将被蚀刻表面451连接到 第一凹部410的连接表面452。随着蚀刻的进行，如图6K所示，形成第一 凹部410、第二凹部420和第三凹部430。第三凹部430通过被蚀刻表面451 形成，第二凹部420通过将被蚀刻表面451连接到第一凹部410的连接表面 452形成。连接表面452可以在蚀刻贯穿部440的壁表面时在保持主贯穿角 的同时偏移地形成。此外，在竖直方向上的蚀刻速度可以比在横向方向上的 蚀刻速度快。因此，第二凹部420的锥角g420小于第一凹部410的锥角g410。 此外，形成第三凹部430的被蚀刻表面451在方向<111>上，第三凹部430 的锥角g430可以与第一凹部410的锥角g410相同。

贯穿部440可以平行于贯穿方向或者贯穿部440可以为其截面尺寸朝向 基板300的下表面302逐渐减小的锥形。当贯穿部440形成为其截面尺寸朝 向基板300的下表面302逐渐增大的锥形（如图6J中示出的实线）时，当 再次蚀刻贯穿部440时，如图6J中示出的虚线，连接表面452是在与第一 凹部410和蚀刻表面451相反的方向上成锥形的形状，从而导致大的压力下 降。为了防止这种情形，贯穿部440的蚀刻工艺可以被维持直到蚀刻表面451 到达基板300的上表面301以去除连接表面452。然而，在此情形下，需要 长的蚀刻时间并且导致工艺时间的增加。根据本实施方式，贯穿部440形成 为与贯穿方向平行的圆柱形状，或者贯穿部440形成为在与第一凹部410相 同的方向上的锥形，使得第一、第二和第三凹部410、420和430可以形成 为在相同方向上的锥形并且蚀刻工艺时间可以减少。

如图6L所示，当去除掩模层311和321时，形成锥形的第一凹部410 （其截面尺寸从基板300的上表面301朝向下表面302减小）、锥形的第二 凹部420（其截面尺寸从第一凹部410朝向下表面302减小）以及锥形的第 三凹部430（其截面尺寸从第二凹部420朝向下表面302减小）。第一、第二 和第三凹部410、420和430分别对应于图4A的第一、第二和第三喷嘴部 210、220和230。因此，可以形成图4A所示的喷嘴200。

由于第二和第三凹部420和430通过部分地蚀刻第一凹部410并且完全 地蚀刻贯穿部440而形成，所以由第一凹部410和贯穿部440之间的未对准 引起的不对称性被减轻，可以形成具有均一的方形形状和均一的直径的出口 240的喷嘴200，如图6L所示。

【形成沟槽160】

如图6M所示，保护层331形成在处于图6L所示的状态的第一、第二 和第三凹部410、420和430的至少内壁表面上。保护层331可以是SiO₂层。 在此情形下，保护层331可以通过氧化基板300形成。然后，掩模层321的 在基板300的下表面302上的部分323例如通过光刻工艺去除，从而限定用 于形成沟槽160的部分。经由此，基板300的下表面302被部分地暴露。用 于形成沟槽160的部分可以根据形成沟槽160的范围而被不同地限定。例如， 如图5A所示，当在整个喷嘴200周围形成沟槽160时，部分323形成为围 绕第三凹部430的出口的形状。此外，例如，如图5C所示，当仅在喷嘴200 的两侧沿一个方向形成沟槽160时，部分323为与第三凹部430的出口分离 的条形以位于其两侧。

基板300通过使用掩模层321作为蚀刻掩模从下表面302蚀刻到台阶表 面303，从而形成图6N所示的沟槽160，掩模层311和321被去除。经由此， 可以制造图5A的具有形成在整个喷嘴200周围的沟槽160的喷墨印刷装置 或图5C的具有沿喷嘴200的一个方向（例如，图5C的Y方向）形成的沟 槽160的喷墨印刷装置。

参照图7A至图7K，描述根据本发明另一实施方式的形成喷嘴200的方 法。

【形成第一凹部410】

第一凹部410通过执行如上所述的图6A至图6E所示的工艺形成，如 果需要进行减薄工艺。

【形成贯穿部440】

如图7A所示，第一掩模层341形成在基板300的下表面302上。例如， 第一掩模层341可以通过沉积四乙氧基甲硅烷（TEOS）形成。在第一掩模 层341中，提供与第一凹部410的顶点411对准的孔342。第一掩模层341 形成在基板300的下表面302上且在孔342周围的外围区域上。因此，在基 板300的下表面302当中，除了孔342周围的外围区域之外的区域302a被 暴露。如有必要，区域302a用于形成沟槽160，如将描述的。因此，第一掩 模层341限定用于形成贯穿部440的区域和用于形成沟槽160的区域。具有 这样的形状的第一掩模层341可以通过在基板300的下表面302上完全沉积 TEOS层以及通过使用例如光刻工艺去除与孔302和区域302a相应的TEOS 层而形成。

如图7B所示，形成第二掩模层351。第二掩模层351覆盖下表面302 的暴露区域302a以及除孔342之外的第一掩模层341。第二掩模层351可以 通过例如施加光致抗蚀剂而形成。

基板300例如通过使用第二掩模层351作为蚀刻掩模经由孔342被干法 蚀刻，从而形成连接到第一凹部410的贯穿部440，如图7C所示。

具有这样的形状的贯穿部440可以具有与第一凹部410的未对准，这已 经参照图6H描述。因此，执行补偿未对准的工艺。

【形成第二和第三凹部420和430】

如图7D所示，第二掩模层351被去除并且贯穿部440通过使用湿法各 向异性蚀刻工艺蚀刻。然后，如参照图6I至图6K所描述的，第三凹部430 和第二凹部420分别通过被蚀刻表面451和将第一凹部连接到被蚀刻表面 451的连接表面452形成。第一、第二和第三凹部410、420和430对应于图 4A的第一、第二和第三喷嘴部分210、220和230。因此，可以形成图4A 所示的喷嘴200。由于第二和第三凹部420和430通过部分地蚀刻第一凹部 410并且完全蚀刻贯穿部440而形成，所以由第一凹部410和贯穿部440之 间的未对准引起的不对称性被减轻，可以形成具有均一的方形形状和均一的 直径的出口240的喷嘴200。

基板300的下表面302的暴露区域302a也可以通过湿法蚀刻工艺被部 分地蚀刻，从而形成局部台阶表面303a。在此状态下，掩模层311和第一掩 模层341被去除，从而形成图4A所示的喷嘴200。

【形成沟槽160】

如图7E所示，保护层361形成在第一、第二和第三凹部410、420和 430的内壁表面上。保护层361可以是例如TEOS层。形成保护层361从而 在随后将描述的用于形成沟槽160的蚀刻工艺期间防止对第一、第二和第三 凹部410、420和430的损伤。在基板300的下表面302上，形成限定用于 形成沟槽160的部分的第一掩模层341。用于形成沟槽160的部分可以根据 形成沟槽160的范围而被不同地限定。例如，如图5A所示，当在整个喷嘴 200周围形成沟槽160时，部分323形成为围绕第三凹部430的出口的形状。 此外，例如，如图5C所示，当仅在喷嘴200的两侧沿一个方向形成沟槽160 时，部分323为与第三凹部430的出口分离的条形以位于其两侧。

基板300通过使用掩模层341作为蚀刻掩模从下表面302蚀刻到台阶表 面303，从而形成如图7F所示的沟槽160。

作为后续工艺，当去除保护层361、掩模层311和第一掩模层341时， 可以形成图5A的具有形成在整个喷嘴200周围的沟槽160的喷墨印刷装置 或图5C的具有沿喷嘴200的一个方向（例如，图5C的Y方向）形成的沟 槽160的喷墨印刷装置。

图8是曲线图，示出测量形成在基板上的一个芯片上的多个喷嘴的直径 的结果，所述多个喷嘴通过单个工艺形成为穿透基板的锥形形状。横轴表示 形成在基板的芯片上的喷嘴数。直径的平均值为约3.5微米，最小值为约2.3 微米，最大值为约5.5微米，直径的不均一性为约41%。

图9是曲线图，示出测量通过采用根据本发明实施方式的方法形成在基 板上的一个芯片上的多个喷嘴200的内直径NID的结果。横轴表示形成在基 板的芯片上的喷嘴200的数量。直径的平均值为约4.5微米，最小值为约4.4 微米，最大值为约4.6微米，直径的不均一性为约2.3%，这表明相对于图8 所示的示例可以形成具有非常均一直径的喷嘴。换言之，这表明由蚀刻工艺 的不均一性引起的喷嘴直径的不均一性可以被减轻。

图10是曲线图，示出根据在基板上的芯片的位置测量多个喷嘴的直径 的结果，所述多个喷嘴通过单个工艺形成为贯穿基板的锥形形状。横轴表示 在基板上的芯片的数量。直径的平均值为约5.0微米，最小值为约3.8微米， 最大值为约6.0微米，直径的不均一性为约44%。

图11是曲线图，示出通过采用根据本发明实施方式的方法，根据基板 上的芯片的位置来测量多个喷嘴200的内直径NID的结果。横轴表示在基板 上的芯片的数量。直径的平均值为约5.8微米，最小值为约5.5微米，最大 值为约6.0微米，直径的不均一性为约8%，这表明相对于图10所示的示例 可以形成具有非常均一直径的喷嘴。换言之，这表明由基板300的厚度的不 均一性引起的喷嘴直径的不均一性可以被减轻。

应当理解，这里描述的示例性实施方式应当仅以说明性含义来理解，而 不是为了限制的目的。在每个实施方式内的特征或方面的描述应当通常被理 解为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。

本申请要求享有2012年12月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申 请No.10-2012-0141180的权益，其公开通过引用整体结合于此。