(57)【要約】      （修正有）【課題】熱エネルギー発生素子を有する液体吐出ヘッド用基板の熱エネルギー発生素子上に、精度良く第２の保護層を形成することができる液体吐出ヘッド用基板の製造方法を提供する。【解決手段】有機金属化合物を含むガス雰囲気中において熱エネルギー発生素子によって熱エネルギーを発生させて有機金属化合物を熱分解することで、第１の保護層の上側の熱エネルギー発生素子に対応する位置に第２の保護層を形成することにより、保護層形成後にパターニング工程を必要とせず、有効発泡領域の面積の減少を抑えた保護層を備えた液体吐出ヘッド。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子と、前記熱エネルギー発生素子の上側に配され、前記熱エネルギー発生素子を覆う第１の保護層と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
有機金属化合物を含むガス雰囲気中において前記熱エネルギー発生素子によって熱エネルギーを発生させて前記有機金属化合物を熱分解することで、前記第１の保護層の上側の前記熱エネルギー発生素子に対応する位置に第２の保護層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の保護層を形成する前に、外部との電気接続のための電極部を形成し、
前記電極部を介して前記熱エネルギー発生素子に電圧を印加し、熱エネルギーを発生させて、前記第２の保護層を形成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項３】
前記熱エネルギー発生素子は、第１の熱エネルギー発生素子と第２の熱エネルギー発生素子とを含み、
前記第２の保護層を形成する際に、前記第１の熱エネルギー発生素子と前記第２の熱エネルギー発生素子とで、熱エネルギーを発生させる条件を変えることで、前記第１の熱エネルギー発生素子に対応する前記第２の保護層と前記第２の熱エネルギー発生素子に対応する前記第２の保護層との厚さを異ならせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の熱エネルギー発生素子と前記第２の熱エネルギー発生素子とで、熱エネルギーを発生させる時間を変えることで、前記第２の保護層の厚さを異ならせることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の熱エネルギー発生素子と前記第２の熱エネルギー発生素子とで、前記熱エネルギー発生素子に対応する位置の温度を変えることで、前記第２の保護層の厚さを異ならせることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の熱エネルギー発生素子と前記第２のエネルギー発生素子とには、異なる種類のインクが供給されることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１の保護層の上に中間層を形成し、前記中間層の上の前記熱エネルギー発生素子に対応する位置に前記第２の保護層を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項８】
Ｔａを含む材料で前記中間層を形成する請求項７に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項９】
前記有機金属化合物は白金族元素を含み、前記白金族元素を含む材料からなる前記第２の保護層を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の保護層は、シリコン化合物で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１１】
液体を吐出するための熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子と、前記熱エネルギー発生素子の上側に配され、前記熱エネルギー発生素子を覆う第１の保護層と、を有する基板を備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
有機金属化合物を含むガス雰囲気中において前記熱エネルギー発生素子によって熱エネルギーを発生させて前記有機金属化合物を熱分解することで、前記第１の保護層の上側の前記熱エネルギー発生素子に対応する位置に第２の保護層を形成する工程と、
前記基板の上側に吐出口を形成する吐出口形成部材を設ける工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第２の保護層を形成する前に、外部との電気接続のための電極部を形成し、
前記電極部を介して前記熱エネルギー発生素子に電圧を印加し、熱エネルギーを発生させて、前記第２の保護層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記熱エネルギー発生素子は、第１の熱エネルギー発生素子と第２の熱エネルギー発生素子とを含み、
前記第２の保護層を形成する際に、前記第１の熱エネルギー発生素子と前記第２の熱エネルギー発生素子とで、熱エネルギーを発生させる条件を変えることで、前記第１の熱エネルギー発生素子に対応する前記第２の保護層と前記第２の熱エネルギー発生素子に対応する前記第２の保護層との厚さを異ならせることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド用基板の製造方法、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを用いた記録方式の中で、熱エネルギーを利用してインクを発泡、吐出させる記録方式は、インクを吐出するインク吐出口を高密度に集積させることができ、高精度且つ高速な記録を実現出来る。この記録方式で採用されるインクジェットヘッドの構成としては、インク吐出口と、インク吐出口に連通する流路、インクを発泡させる熱エネルギーを発生する電気熱変換素子とを有する構成が一般的である。また、電気熱変換素子は電気的絶縁性を有する保護層（第１の保護層とも称する）により、インクや各電気熱変換素子間の絶縁性が確保されている。
【０００３】
この電気熱変換素子は駆動されることで熱エネルギーを発生し、電気熱変換素子の上方のインクとの接触部分（熱作用部）においてインクが急激に加熱されて発泡が生じ、インクが吐出されて記録媒体に記録が行われる。
【０００４】
その際、インクジェットヘッドの熱作用部は、インクの発泡、収縮に伴うキャビテーションによる衝撃といった物理的作用や、インクによる化学的作用を複合的に受ける。これらの影響から電気熱変換素子を保護するために、熱作用部にタンタル（Ｔａ）からなる上部保護層（第２の保護層とも称する）を設ける構成が知られている。また、近年の記録の高速化や高品位化の要望よって、更なる耐久性が重視されるようになってきたため、その観点からＴａより化学的に安定なイリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）等の白金族元素を用いることも考えられている。
【０００５】
上記の上部保護層を形成する方法として、特許文献１には、スパッタ法を用いて基板全面に成膜した後、フォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程、レジスト剥離工程を経て、所定のパターンにパターニングすることが記載されている。
【０００６】
ここで、インクの発泡に直接寄与する領域（以下、有効発泡領域という）を上部保護層で確実に覆うために、フォトリソグラフィー工程のレジスト露光の際のアライメント精度・寸法のばらつきや、エッチング工程の寸法ばらつき等を考慮する必要がある。そのため、上部保護層のパターンは、有効発泡領域の外周に対して数μｍ以上大きく設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１０１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように上部保護層のパターンを大きく設計すると、インクが発泡する際に熱伝導率が大きい上部保護層を介して、所望の有効発泡領域から外側へ熱が逃げて、有効発泡領域の面積が小さくなる可能性がある。特に、上部保護層を数１００ｎｍ以上に厚くした場合や、熱伝導率が比較的高いＩｒ、Ｐｔ等の白金族元素を含む材料で上部保護層を形成した場合は、熱の逃げがより顕著になる。したがって、所望の有効発泡領域の面積を得るために、上部保護層を精度よく形成することが求められる。
【０００９】
そこで、本発明は、液体吐出ヘッド用基板に精度良く第２の保護層を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子と、前記熱エネルギー発生素子の上側に配され、前記熱エネルギー発生素子を覆う第１の保護層と、を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、有機金属化合物を含むガス雰囲気中において前記熱エネルギー発生素子によって熱エネルギーを発生させて前記有機金属化合物を熱分解することで、前記第１の保護層の上側の前記熱エネルギー発生素子に対応する位置に第２の保護層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、液体吐出ヘッド用基板に精度良く第２の保護層を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドユニットの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド用基板、インクジェットヘッドの製造方法の説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド用基板の製造装置の模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド用基板の有効発泡領域の説明図である。
【図７】実施例１のインクジェットヘッド用基板の製造方法の説明図である。
【図８】実施例２、実施例３の説明図である。
【図９】上部保護層を形成するために本実施例で用いた有機金属化合物の前駆体の説明図である。
【図１０】上部保護層を形成するために電気熱変換素子に印加する電圧パルスの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
１．インクジェット記録装置
本発明の実施形態に係る液体吐出装置としてのインクジェット記録装置の模式的斜視図を図１に示す。キャリッジ５００はインクジェットヘッドユニット４１０を取り付けて印字を行うために、ガイド５０２によって支持されている。ガイド５０２は、シャーシに取り付けられており、記録媒体の搬送方向に対して直角方向にキャリッジ５００を往復走査させるように案内支持している。ガイド５０２は、シャーシに一体に形成されており、キャリッジ５００の後端を保持してインクジェットヘッドユニット４１０と記録媒体との隙間を維持する役割を果たしている。
【００１５】
キャリッジ５００は、シャーシに取り付けられたキャリッジモータ５０４によりタイミングベルト５０１を介して駆動される。また、タイミングベルト５０１は、アイドルプーリ５０３によって張設、支持されている。
【００１６】
上記構成において記録媒体に画像形成する場合、行位置に対しては、不図示の搬送ローラおよびピンチローラからなるローラ対が、記録媒体を搬送して位置決めする。また、列位置に対しては、キャリッジモータ５０４によりキャリッジ５００を上記搬送方向と垂直な方向に移動させて、インクジェットヘッドユニット４１０を目的の画像形成位置に配置させる。位置決めされたインクジェットヘッドユニット４１０が記録媒体に対してインクを吐出する。前者の記録主走査においては、インクジェットヘッドユニット４１０により記録を行いながらキャリッジ５００が列方向に走査し、後者の副走査においては、搬送ローラ５１１により記録媒体が行方向に搬送される。本実施形態の記録装置は、記録主走査と副走査とを交互に繰り返すことにより、記録媒体上に画像を形成する構成となっている。
【００１７】
２．インクジェットヘッドユニット
図２は本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドユニット４１０の斜視図である。インクジェットヘッドユニット４１０は、インクジェットヘッド２０と、電気配線テープ（可撓性の配線基板）４０２、及びインクジェット記録装置本体と電気的に接続するための電気コンタクト部４０３を有している。
【００１８】
また、インクジェットヘッドユニット４１０は、インクを一旦貯留し、そこからインクジェットヘッド２０に供給するためのインクタンク４０４を備えている。なお、インクジェットヘッドユニット４１０は、インクジェットヘッドユニット４１０とインクタンク４０４とが別体として構成されていてもよい。
【００１９】
インクジェットヘッドユニットは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、このインクジェットヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。
【００２０】
３．インクジェットヘッド及びインクジェットヘッド用基板
図３は本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２０の斜視図である。インクジェットヘッド２０は、液体吐出ヘッド用基板としてのインクジェットヘッド用基板１００と吐出口形成部材１２０とを有している。
【００２１】
インクジェットヘッド用基板１００は、シリコン基板上に半導体製造技術を用いてインクを発泡するための熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素子としての電気熱変換素子８や、それを駆動させる駆動回路などが形成されている。また、インクジェットヘッド用基板１００の両面を連通するインク供給口１３がシリコン異方性エッチングにより形成されている。
【００２２】
また、樹脂材からなる吐出口形成部材１２０にはインクを吐出するインク吐出口１２１が形成されており、インク吐出口１２１と電気熱変換素子８との位置が対応するように、インクジェットヘッド用基板１００と吐出口形成部材１２０とが接合される。これにより、インク供給口１３とインク吐出口１２１とを連通するインク流路１２２が形成される。インク吐出口１２１に対応した電気熱変換素子８を駆動させ、インクを発泡することによりその圧力を利用してインクを吐出させ印字を行うことができる。
【００２３】
図４（ａ）から図４（ｅ）は、本発明の実施形態におけるインクジェットヘッド用基板１００およびインクジェットヘッド２０の製造工程を示す模式図である。図４（ａ）から図４（ｃ）、図４（ｅ）は、図３のＸ−Ｘ´線における断面模式図である。図４（ｄ）は、インクジェットヘッド用基板１００の電気熱変換素子８付近を上面から見た上面図である。なお、本明細書において、インクジェットヘッド用基板１００の「上側」とは、インクジェットヘッド用基板１００に対するインク流路１２２の側を意味する。
【００２４】
まず、図４（ａ）に示されるように、トランジスタ等の駆動素子が設けられたシリコンからなる基体１を用意する。この基体１の上には、その一部を熱酸化して設けた熱酸化層２（好ましくは、５００ｎｍ〜２μｍ）が設けられている。また、それらの上側にはシリコン化合物からなる蓄熱層４（好ましくは、５００ｎｍ〜２μｍ）が設けられている。さらに、後の工程でインク供給口１３となる領域に犠牲層３が設けられている。
【００２５】
蓄熱層４の上には、通電することで発熱する材料（例えばＴａＳｉＮやＷＳｉＮなど）からなる発熱抵抗層５（好ましくは、シート抵抗１００〜５００Ω／□）が設けられている。さらに、発熱抵抗層５に接するように、発熱抵抗層５より抵抗の低いアルミニウムなどを主成分とする材料からなる一対の電極６（好ましくは、１００ｎｍ〜２μｍ）が設けられている。一対の電極６の間に電圧を供給し、発熱抵抗層５の一対の電極６の間に位置する部分を発熱させることで、発熱抵抗層５のこの部分を電気熱変換素子８として用いる。
【００２６】
なお、発熱抵抗層５が一対の電極６の上に設けられた構成であってもよい。
【００２７】
これらの発熱抵抗層５と一対の電極６は、インクなどの吐出に用いられる液体との絶縁を図るために、ＳｉＮ等のシリコン化合物などの絶縁性材料からなる第１の保護層としての絶縁層７（好ましくは、１００ｎｍ〜５００ｎｍ）で被覆されている。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、パッド部９上の絶縁層７をドライエッチングにより除去し、アルミニウムなどを主成分とする材料からなる、外部との電気接続のための電極部としてのパッド部９を露出する。
【００２９】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁層７の上の電気熱変換素子８に対応する位置に、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）等の白金族元素からなる上部保護層１１を形成する。なお、本明細書では、上部保護層１１を第２の保護層とも称する。
【００３０】
ここで、本実施形態の上部保護層１１の形成方法を、図５に示す成膜装置の概略図を用いて説明する。本実施形態では、有機金属化合物を前駆体として用い、熱分解を利用した化学気相成長法を用いて上部保護層１１を形成する。
【００３１】
酸素ガスまたは水素ガスからなる反応ガスは、反応ガス導入配管２０１から、シャワーヘッド２０４を経由し成膜チャンバー２０５内に導入される。アルゴンガスからなるキャリアガスは、キャリアガス導入配管２０２からＩｒやＰｔ等の白金族元素の前駆体が入った気化容器２０３に導入される。気化容器２０３内で、前駆体が気化し、キャリアガスとともに、シャワーヘッド２０４を経由し成膜チャンバー２０５に導入される。反応ガス導入配管２０１、および、キャリアガス導入配管２０２は、気化した前駆体が凝縮しないように加熱されており、それぞれのガス流量は、マスフローコントローラー２０６、２０７により制御されている。
【００３２】
一般的な有機金属気相成長法では、数百℃に加熱したステージ上に基板を設置して基板上に成膜を行うため、基板の全面に金属膜を形成する。
【００３３】
しかし、本実施形態では、上部保護層１１の材料となる金属を含むガス雰囲気中で、上部保護層１１を形成する前の図４（ｂ）の状態のインクジェットヘッド用基板１００の電気熱変換素子８を発熱させる。これにより、有効発泡領域１０上で前駆体の熱分解を加速させて、上部保護層１１を形成する。
【００３４】
インクジェットヘッド用基板１００は、サーマルヘッドと比較して、蓄熱層４や絶縁層７の膜厚が薄いため、非常に熱の応答性が良く、また、有効発泡領域１０とその周辺領域の温度差が大きいという特長を持つ。
【００３５】
本実施形態において電気熱変換素子８に印加する電圧パルスの条件の一例を図１０に示す。印加するパルス電圧を１０〜４０Ｖ、パルス幅３０１を０．１〜０．５μ秒、インターバル時間３０２を０．４〜２．０μ秒として、電気熱変換素子８にパルスを印加する。
【００３６】
図６（ａ）に、電気熱変換素子８に図１０に示したパルス電圧を印加した際のインクジェットヘッド用基板１００上の熱分布を、図６（ｂ）に、インクジェットヘッド用基板１００の電気熱変換素子８近傍の断面図を示す。
【００３７】
図６（ａ）のように、絶縁層７の有効発泡領域１０では３００℃程度の高温になるが、有効発泡領域１０の周辺部１４とその外側とでは表面温度の差が大きく、周辺部１４の外側では表面温度はほとんど上昇しない。
【００３８】
そこで、電圧パルス発生装置２０８とインクジェットヘッド用基板１００のパッド部９を電気的に接続し、有効発泡領域１０上の表面温度を２００℃〜５００℃になるように、電気熱変換素子８にパルスを印加することで上部保護層１１の成膜を行う。すると、基板の表面温度が前駆体の熱分解が可能となる温度以上になった領域のみ、前駆体は熱と反応ガスにより分解され、基板表面上に上部保護層１１が堆積していく。
【００３９】
つまり、電気熱変換素子８を上記手法で発熱させた場合、有効発泡領域１０とその周辺部１４のみで基板温度が上昇するため、上部保護層１１は、有効発泡領域１０とその周辺部に形成される。一方、有効発泡領域１０の周辺部１４より外側の領域では、電圧パルスを印加しても基板の表面温度はほとんど上昇しないため、上部保護層１１は成膜されない。
【００４０】
図４（ｃ）および図４（ｄ）は、それぞれ、上記の手法で上部保護層１１を形成した時の断面図および上面図である。上部保護層１１が有効発泡領域１０とその周辺部１４上のみに成膜されており、周辺部１４よりも外側の領域では、上部保護層１１が形成されていないことがわかる。
【００４１】
上部保護層１１を形成した後、図４（ｅ）に示すように、吐出口形成部材１２０、インク吐出口１２１およびインク供給口１３を形成し、インクジェットヘッド２０を形成する。
【００４２】
このように、電気熱変換素子８を発熱させて上部保護層１１を形成することで、有効発泡領域１０と周辺部１４のみに上部保護層１１を成膜することが可能となる。これにより、インクジェットヘッド用基板１００に対して精度良く上部保護層１１を形成することが可能となる。したがって、上部保護層１１を数１００ｎｍ以上に厚膜化した場合や、上部保護層１１を熱伝導率の高いＩｒやＰｔ等の白金族元素を含む材料で形成した場合でも、有効発泡領域１０の面積の減少を抑えることが可能となる。
【００４３】
また、基板の全面ではなく、電気熱変換素子８に対応する位置に上部保護層１１を選択的に形成できるため、上部保護層１１の形成後にフォトリソグラフィー工程、エッチング工程等のパターニング工程を必要とせず、製造工程を簡略化することができる。
【００４４】
また、インクジェットヘッド用基板１００は熱応答性が良く、基板の表面温度をマイクロ秒オーダーで制御することができ、成膜時の時間管理を容易に行えるため、上部保護層１１の膜厚を容易に精度良く調整することが可能となる。
【００４５】
以下に、図面を参照して本発明を適用したインクジェットヘッド用基板の製造方法の実施例について具体的に説明する。
【００４６】
（実施例１）
本発明の実施例１の製造工程を図７を用いて説明する。図７（ａ）から図７（ｃ）は、図３のＸ−Ｘ´で切ったときの断面模式図である。
【００４７】
図７（ａ）に示されるように、トランジスタ等の駆動素子が設けられたシリコンからなる基体１の上に、基体１の一部を熱酸化して設けた熱酸化層２を１μｍ、シリコン酸化膜１μｍからなる蓄熱層４を形成した。
【００４８】
蓄熱層４の上に、ＴａＳｉＮ（シート抵抗３００Ω／□）からなる発熱抵抗層５、および、発熱抵抗層５より抵抗の低いアルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ、１μｍ）をスパッタ法により連続で成膜した。発熱抵抗層５とアルミニウム合金とをドライエッチングで、パターニングし、電極６を形成した。さらに、ウェットエッチングでアルミニウム合金を部分的に除去し、一対の電極６を形成した。一対の電極６の間に電圧を供給し、発熱抵抗層５の一対の電極６の間に位置する部分を発熱させることで、発熱抵抗層５のこの部分を電気熱変換素子８として用いた。本実施例では、電気熱変換素子８の大きさを、２６×２６μｍとした。電気熱変換素子８の端部から約１μｍはインクの発泡に寄与しない領域となるため、有効発泡領域１０は２４×２４μｍ程度となる。これらの発熱抵抗層５と一対の電極６は、インクなどの吐出に用いられる液体との絶縁を図るために、プラズマ化学気相成長法により、ウエハ全面に、ＳｉＮからなる絶縁層７で被覆した。
【００４９】
次に、図７（ｂ）に示すように、Ｔａ膜をスパッタ法を用いて１００ｎｍウエハ全面に成膜した後、電気熱変換素子８を覆うように所定のパターンでパターニングを行い、絶縁層７と後に形成する上部保護層１１との間の層となる中間層１２を形成した。上部保護層１１として用いるＩｒと絶縁層７であるＳｉＮ膜との密着性が低いため、中間層１２は層間の密着性を向上するための密着層としての役割がある。このように絶縁層７としてＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＳｉＣＮといったシリコン化合物を用いる場合には、Ｉｒ膜との間に密着層を設けることが好ましい。
【００５０】
また、Ｔａ膜は、Ｉｒの成膜時におけるシード層としての役割があり、Ｔａ膜をシード層として絶縁層７上に形成することで、その後の工程で成膜するＩｒの表面モホロジーを向上することができる。なお、Ｔａのみでなく、Ｔａの合金など、Ｔａを含む材料で中間層１２を形成してもよい。
【００５１】
次に、図７（ｃ）に示すように、パッド部９領域の絶縁層７をドライエッチングによりパターニングし、パッド部９を露出させた。
【００５２】
次に、図５に示した成膜装置を用い以下の成膜条件で、中間層１２の上に上部保護層１１の成膜を行った。また、図９に示す構造を有する前駆体を用いた。
前駆体：Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ＣＨＤ）［（１，３−ｃｙｃｌｏｈｅｘａｄｉｅｎｅ）（ｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌ）ｉｒｉｄｉｕｍ］
反応ガス：酸素（流量：２５〜１００ｓｃｃｍ）
キャリアガス：アルゴン（流量：１００〜２００ｓｃｃｍ）
反応ガス導入配管、および、キャリアガス導入配管：７０〜１００℃温調
チャンバー圧力：２００〜５００Ｐａ
上部保護層１１としてのＩｒ膜を成膜する際に、パッド部９にプローブ２０９（図５）を当て、有効発泡領域１０上の基板表面が３００℃になるように連続でパルスを印加した。
【００５３】
印加した電圧パルスの条件を、図１０を用いて説明する。本実施例においては、印加する電圧を２４Ｖ、パルス幅３０１を０．２μ秒、インターバル時間３０２を０．６μ秒として、成膜時間３０３を２０分として、電気熱変換素子８にパルスを印加した。
【００５４】
図６に示したように、有効発泡領域１０内では温度分布が均一であるため、前駆体の熱と酸素による分解反応が起こり、優れた膜厚分布のＩｒ膜が形成された。また、基板の表面温度が約２５０℃以上の有効発泡領域１０の約０．５μｍ外側の中間層１２上にも熱と酸素による分解反応が起こり、Ｉｒ膜が形成された。さらにその外側の領域では基板表面の温度がほとんど上昇しないため、前駆体の熱による分解反応が進まず、Ｉｒ膜は形成されなかった。
【００５５】
このようにして図７（ｄ）に示すように、Ｉｒ膜からなる５０ｎｍの上部保護層１１が有効発泡領域１０とその周辺部１４との上に形成された。
【００５６】
以上説明したように、電気熱変換素子８を発熱させて上部保護層１１を形成することで、インクジェットヘッド用基板１００に対して精度良く上部保護層１１を形成することが可能となった。
【００５７】
また、本実施例では、パッド部９を露出した後（図７（ｃ））、吐出口形成部材１２０を形成する前に上部保護層１１を形成したが、吐出口形成部材１２０の形成後やヘッド組み立て後に上部保護層１１を形成することも可能である。
【００５８】
（実施例２）
実施例２では、実施例１において上部保護層１１を形成する際にその厚さを電気熱変換素子８によって異ならせた。具体的には、電気熱変換素子８に印加する電圧、パルス幅３０１およびインターバル時間３０２を一定とし、成膜時間３０３を電気熱変換素子８によって適宜変化させて上部保護層１１の成膜を行った。
【００５９】
図８に本実施例のインクジェットヘッド用基板１３０を示す。本実施例では、実施例１の成膜方法および成膜条件で上部保護層１１を形成した。ただし、インクジェットヘッド用基板１３０の、第１のインク供給口１３１の両側に配された電気熱変換素子８ａ（第１の熱エネルギー発生素子）には、成膜時間３０３を２０分間としてパルスを印加した。一方、第２のインク供給口１３２の両側に配された電気熱変換素子８ｂ（第２の熱エネルギー発生素子）には、成膜時間３０３を４０分間としてパルスを印加した。
【００６０】
これにより、第１のインク供給口１３１の両側に配された電気熱変換素子８ａ上の上部保護層１１として５０ｎｍのＩｒ膜が形成された。一方、第２のインク供給口１３２の両側に配された電気熱変換素子８ｂ上の上部保護層１１として１００ｎｍのＩｒ膜が形成された。
【００６１】
インクジェットヘッド用基板１３０に形成された上部保護層１１の膜厚が異なることで、以下のようなメリットがある。
【００６２】
インクジェットヘッドを使用すると、上部保護層１１にインクに含まれる色材等の添加物が高温加熱されることにより分解されて難溶解性の物質に変化し、熱作用部を構成する上部保護層の表面に物理吸着される現象が起こる。この現象は「コゲ」と称されている。Ｉｒを上部保護層１１に用いたインクジェットヘッドにおいて、特許文献１に記載のように、上部保護層１１に正の電位を印加し、インクとの電気化学反応で上部保護層１１をインクに溶出させ、上部保護層１１上に付着したコゲを除去する手法が知られている。
【００６３】
ここで、インクの種類等によって上部保護層１１へのコゲの付着の程度が異なるため、上記のコゲの除去操作の回数をインクの種類によって異ならせることも考えられる。この際、コゲの除去動作によって上部保護層１１の膜厚は薄くなるため、コゲが付着しやすいインク用の上部保護層１１を厚くし、コゲが付着しにくいインク用の上部保護層１１を熱効率の観点から薄くすることが好ましい。
【００６４】
上記で説明したように電気熱変換素子８を発熱させて上部保護層１１を形成することで、一つのインクジェットヘッド用基板１３０に配される電気熱変換素子８上の上部保護層１１の膜厚を異ならせることが可能となった。
【００６５】
（実施例３）
実施例３では、実施例２と同様に上部保護層１１を形成する際にその厚さを電気熱変換素子８によって異ならせた。本実施例では、電気熱変換素子８に印加する電圧、パルス幅３０１および成膜時間３０３を一定とし、インターバル時間３０２を電気熱変換素子８によって適宜変化させて上部保護層１１の成膜を行った。
【００６６】
実施例１の成膜方法および成膜条件で上部保護層１１を形成するときに、インクジェットヘッド用基板１３０の、第１のインク供給口１３１（図８）の両側に配された電気熱変換素子８ａには、インターバル時間３０２を０．６μ秒としてパルスを印加した。一方、第２のインク供給口１３２の両側に配された電気熱変換素子８ｂには、インターバル時間３０２を０．３μ秒としてパルスを印加した。
【００６７】
上記のようにパルスを印加した場合、第１のインク供給口１３１の両側に配された電気熱変換素子８ａ上の基板表面温度は約３００℃となり、第２のインク供給口１３２の両側に配された電気熱変換素子８ｂ上の基板表面温度は約５００℃となった。そのため、第２のインク供給口１３２の両側に配された電気熱変換素子８ｂの上では、第１のインク供給口１３１の両側に配された電気熱変換素子８ａの上よりも速い成膜速度で上部保護層１１が形成された。
【００６８】
これにより、第１のインク供給口１３１の両側に配された電気熱変換素子８ａ上の上部保護層１１として５０ｎｍのＩｒ膜が形成された。一方、第２のインク供給口１３２の両側に配された電気熱変換素子８ｂ上の上部保護層１１として１００ｎｍのＩｒ膜が形成された。
【００６９】
上記で説明したように電気熱変換素子８を発熱させて上部保護層１１を形成することで、一つのインクジェットヘッド用基板１３０に配される電気熱変換素子８上の上部保護層１１の膜厚を異ならせることが可能となった。
【符号の説明】
【００７０】
７  絶縁層（第１の保護層）
８  電気熱変換素子（熱エネルギー発生素子）
１１  上部保護層（第２の保護層）
２０  インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
１００  インクジェットヘッド用基板（液体吐出ヘッド用基板）
【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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【図１０】
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