(57)【要約】【課題】本発明の目的は、液体吐出ヘッドに用いる保護層として、緻密で化学的および物理的に安定し、薄膜化してもインク等の液体に対して絶縁性および耐性があり、段差部のカバレッジ性に優れた、さらに好ましくはより薄い保護層を提供することにある。【解決手段】液体吐出ヘッド基体に用いる保護層として、緻密で化学的および物理的に安定し、薄膜化しても液体に対して絶縁性および耐性があり、段差部のカバレッジ性に優れ、より薄化できる保護層を提供するため、本発明の液体吐出ヘッド基体は、基体と、基体に形成された発熱抵抗層と、液体の流路と、発熱抵抗層に積層され、その端部が発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、発熱抵抗層と段差部を含む配線層とを覆い、発熱抵抗層と流路との間に配された保護層と、を有する液体吐出ヘッド基体において、保護層は、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする。【選択図】  図６
2008155611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体に形成された発熱抵抗層と、
液体の流路と、
前記発熱抵抗層に積層され、その端部が前記発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、
前記発熱抵抗層と前記段差部を含む前記配線層とを覆い、前記発熱抵抗層と前記流路との間に配された保護層と、
を有する液体吐出ヘッド基体において、
前記保護層は、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド基体。
【請求項２】
前記保護層が、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣＮ膜、もしくはＳｉＯＣ膜であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項３】
前記保護層がＳｉＮ膜であり、その膜厚が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項４】
メッキ法により形成された共通配線と、該共通配線上にＣａｔ−ＣＶＤ法で形成された保護層と、をさらに有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基体。
【請求項５】
前記保護層がＳｉＮ膜であることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド基体を用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
基体と、
前記基体に形成された発熱抵抗層と、
液体の流路と、
前記発熱抵抗層に積層され、その端部が前記発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、
前記発熱抵抗層と前記段差部を含む前記配線層とを覆い、前記発熱抵抗層と前記流路との間に配された複数の保護層と、
を有する液体吐出ヘッド基体において、
複数の前記保護層のうち最も前記流路に近い保護層が、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド基体。
【請求項８】
複数の前記保護層のうち最も前記発熱抵抗層に近い保護層が、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項９】
前記保護層が、窒化シリコン系の膜であることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項１０】
複数の前記保護層のうち最も前記発熱抵抗層に近い保護層が、プラズマＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項１１】
前記保護層が、シリコン系の膜であることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項１２】
複数の前記保護層のうち最も前記発熱抵抗層に近い保護層は、最も前記流路に近い保護層よりも柔らかい層であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド基体を用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
基体と、
前記基体に形成された発熱抵抗層と、
液体の流路と、
前記発熱抵抗層に積層され、その端部が前記発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、
前記発熱抵抗層と前記段差部を含む前記配線層とを覆い、前記発熱抵抗層と前記流路との間に配された保護層と、
を有する液体吐出ヘッド基体の製造方法において、
前記保護層が、少なくともシリコンを含むガスと窒素を含むガスとを供給し、基板温度が５０℃以上４００℃以下の条件で、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で成膜されたことを特徴とする液体吐出ヘッド基体の製造方法。
【請求項１５】
前記保護層が複数の層から形成され、最も前記発熱抵抗層に近い保護層を成膜する際の基板温度が、最も前記流路に近い保護層を成膜する際の基板温度以上であることを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記保護層を成膜する前に、プラズマＣＶＤ法により前記発熱抵抗層と前記段差部を含む前記配線層とを覆う他の保護層を形成することを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出ヘッド基体。
【請求項１７】
基体と、
前記基体に形成された発熱抵抗層と、
液体の流路と、
前記発熱抵抗層に積層され、その端部が前記発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、
前記発熱抵抗層と前記段差部を含む前記配線層とを覆い、前記発熱抵抗層と前記流路との間に配された保護層と、
を有する液体吐出ヘッド基体の製造方法において、
前記保護層を、少なくともシリコンを含むガスと窒素を含むガスと水素を含むガスとを供給し、基板温度が３５０℃以上４００℃以下の条件でＣａｔ−ＣＶＤ法で成膜する際に、前記基体の水素化処理を行なうことを特徴とする液体吐出ヘッド基体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１４乃至請求項１７に記載された液体吐出ヘッド基体の製造方法で製造した基体に、液体を吐出する吐出口を有する流路形成部材を設けることを特徴とする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、液体を吐出させるための液体吐出ヘッド基体、その基体を用いた液体吐出ヘッドおよびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微少量の液体を吐出口から吐出する液体吐出ヘッドとして、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェットヘッドが知られている。近年、そのインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置の高速記録化が要求されている。このために、インクジェットヘッドの発熱抵抗層を駆動する駆動周波数の高周波化、あるいは吐出口数の増加が図られている。ところが、一定の大きさのヘッド基板に多数の吐出口を設けるためには、配線の幅を狭めなければならないが、そのために配線抵抗が高くなってしまう。この配線幅の狭小化による配線の高抵抗化を避ける簡便な方法は、配線の高さを高く（配線層の厚さを厚く）することである。
【０００３】
ここで、特許文献１として従来から知られている、熱エネルギーを用いてインクを吐出するインクジェットヘッドの発熱部付近の積層構成を図１３の断面模式図を用いて説明する。
【０００４】
Ｓｉ基板１２０上に、熱酸化等で形成されたＳｉＯ2膜からなる蓄熱層１０６が形成され、蓄熱層１０６上にはインクに熱エネルギーを付与する発熱抵抗層１０７と発熱抵抗層１０７に電圧を印加するための配線１０３および配線１０４とが形成されている。発熱抵抗層１０７の配線１０３および配線１０４から露出した部分が、発熱部１０２となる。また、この発熱抵抗層１０７、配線１０３および配線１０４上には、発熱抵抗層１０７、配線１０３および配線１０４を保護するための絶縁保護膜１０８が設けられている。更に、絶縁保護膜１０８上には、耐キャビテーション膜であるＴａ膜１１０が設けられている。
【０００５】
発熱部１０２の上にはインク流路（図示せず）が形成されている。発熱部１０２は、インクと触れ合うため、金属からなる配線１０３、配線１０４および発熱部１０２がインクと接触することで腐食等の化学的なダメージやインクの発泡による物理的なダメージを受ける場合がある。これらのダメージから発熱部１０２および配線１０３および配線１０４を保護するための絶縁保護膜１０８と、上部保護膜となるＴａ膜１１０とが形成されている。Ｔａ膜１１０のインクに接する部位で発熱部１０２上の部分が熱作用部となる。
【０００６】
このような構造のインクジェットヘッド基板において、基板上に積層された配線をインク等の液体から保護する（インク等に触れさせない）保護層（保護膜）を形成するには、配線の段差、つまり配線の高さが小さいほど、保護層の段差部被覆性は良い。
【特許文献１】特開平８−１１２９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の保護層（絶縁保護層）を形成する方法のうち、温度を下げて（４５０℃以下）形成することが可能な方法としては、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法およびスパッタリング法が知られている。しかしながら、常圧ＣＶＤ法は、基板にダメージを与えることが小さいがテーパーカバレッジ性が悪いという問題がある。又、プラズマＣＶＤ法およびスパッタリング法は、粒子に高エネルギーを付加し、該粒子を基板堆積させるため、基板表面にダメージを加えるという問題がある。基板に与えるダメージが比較的小さい方法として減圧ＣＶＤ法があるが、減圧ＣＶＤ法の場合、８００℃程度の高温を必要とするため、金属材料からなる配線を形成後に、絶縁膜を堆積することは困難である。
【０００８】
また、各方法により形成された膜の緻密さは、シリコン酸化膜の場合、熱酸化法＞減圧ＣＶＤ法＞常圧ＣＶＤ法＞プラズマＣＶＤ法と言われている。
従来、上述のインクジェットヘッドの保護層はプラズマＣＶＤ法によって形成されていたが、このようにして形成される保護層の層質（膜質）は、成膜温度をより高温にすることで向上させることが可能である。具体的には、配線に耐熱性のあるアルミニウムとシリコン等の合金やチタンシリサイド等のシリサイドを用い、成膜温度をより高温にすることができる。
【０００９】
しかしながら、アルミニウムとシリコン等の化合物やチタンシリサイド等のシリサイドは、アルミニウムに比べて高抵抗なために配線の高さがより高くなり、保護層のカバレッジ性がより要求されることとなる。さらに、アルミニウム又はアルミニウム合金は、高温に曝されると、ヒロックと呼ばれる先端が針状の凸部が形成され、表面の平坦性が失われる。このヒロックの形成を抑えるためには、アルミニウム又はアルミニウム合金による配線上に形成する保護層の層厚（膜厚）を更に厚くしなければならず、薄層化（薄膜化）の要請に反することになる。このような観点から、成膜温度を上げて保護層の膜質を向上させることは、困難である。
【００１０】
更に、プラズマＣＶＤ法で形成される保護層は、膜質が要求されるほどの緻密さでないため、以下のような問題点があった。
１．インクに対して一定の保護機能を有しているものの、ある種のインクに対して膜が溶出することがある。
２．段差部においてカバレッジ性が必ずしも十分ではないため、カバレッジ性の不十分な部分を起点としてインクが侵入してしまい、断線に至ることがある。
３．耐キャビテーション性が十分ではなく、発泡と消泡とを繰り返す過程で削られてしまうので、耐キャビテーション性の高いＴａ等の金属による保護層を必要とする。
【００１１】
本発明の目的は、液体吐出ヘッドに用いる保護層として、緻密で化学的および物理的に安定し、薄膜化してもインク等の液体に対して絶縁性および耐性があり、段差部のカバレッジ性に優れた、さらに好ましくはより薄い保護層を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明は、基体と、基体に形成された発熱抵抗層と、液体の流路と、発熱抵抗層に積層され、その端部が発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、発熱抵抗層と段差部を含む配線層とを覆い、発熱抵抗層と流路との間に配された保護層と、を有する液体吐出ヘッド基体において、保護層は、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド基体、及び、該液体吐出ヘッド基体用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液体吐出ヘッドに用いる保護層として、緻密で化学的および物理的に安定し、薄膜化してもインク等の液体に対して絶縁性および耐性があり、段差部のカバレッジ性に優れた、さらに好ましくはより薄い保護層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の各実施例では、基体と、基体に形成された発熱抵抗層と、液体の流路と、発熱抵抗層に積層され、その端部が発熱抵抗層上で段差部を形成する配線層と、を有する液体吐出ヘッドを用いて説明する。この液体吐出ヘッドは、さらに、発熱抵抗層と段差部を含む配線層とを覆い、発熱抵抗層と流路との間に配された保護層と、を有する。これにより、金属配線部の保護層（絶縁保護層）として、緻密、且つ、カバレッジ性の良い、さらに好ましくはより薄膜化が可能な保護層が形成された液体吐出ヘッド基体としてのインクジェットヘッド基板について説明する。また、それを用いた液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド、およびそのヘッドを用いた液体吐出装置としてのインクジェット記録装置について説明する。このような優れた保護層は、触媒化学蒸着法（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、Ｃａｔ−ＣＶＤ法と称す）を用いて形成することにより得ることができる。
【００１５】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法は、原料ガスを高温（１６００℃〜１８００℃）に加熱された熱触媒体に接触・分解させ、基板上に堆積させて薄膜形成する方法である。Ｃａｔ−ＣＶＤ法により得られる膜は、カバレッジ性の良い膜で、成膜時に基板に与えるダメージが小さい。更に、５０℃〜４００℃、好ましくは１００℃〜３００℃程度の基板温度で成膜された酸化膜の場合、熱酸化法に匹敵する緻密で欠陥の少ない薄膜を形成することが可能となる。もちろん、酸化膜以外の膜であっても、緻密で欠陥の少ない薄膜を形成することが可能である。
【００１６】
また、成膜の際の基板温度を下げても緻密な膜が得られるので、基板温度を下げることで膜応力を低減させることができ、薄膜化しても保護機能を維持することができる。保護層の薄膜化により、保護層で覆われた発熱抵抗層からの熱エネルギーを液体（インク）への伝熱ロスを抑えることができる。
【００１７】
＜Ｃａｔ−ＣＶＤ装置および該装置を用いたＣＶＤ膜の成膜方法＞
図６に示すＣａｔ−ＣＶＤ装置の概略図を用い、Ｃａｔ−ＣＶＤ装置および成膜方法を説明する。Ｃａｔ−ＣＶＤ装置は、成膜室３０１内に、基板ホルダー３０２と、ガスを接触分解反応させるための触媒体となるヒーター３０４と、ヒーター３０４に接触するように原料ガスを導入するガス導入部３０３とが形成されている。更に、成膜室３０１を減圧するための排気ポンプ３０５が配されている。また、基板を加熱するために基板ホルダー３０２にヒーターを設けても良い。
【００１８】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法は、触媒体となるヒーター３０４を加熱し、原料ガスをヒーター部３０４で触媒反応させて分解し、基板ホルダー３０２に載置された基板表面上に堆積させて膜を形成する方法である。このＣａｔ−ＣＶＤ法は、基板温度を下げて成膜することが可能となる成膜方法である。
【００１９】
ＳｉＮ膜を成膜する場合、シリコンの原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）や、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）等を、また窒素の原料ガスとしてはアンモニア（ＮＨ3）を用いることができる。触媒体としては、タングステン（Ｗ）を用いることができる。また、カバレッジ性の改善のために水素（Ｈ2）を添加しても良い。
【００２０】
また、Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ（ＤＭＳ）、Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＴＥＯＳ）、Ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＤＭＤＭＯＳ）等を原料ガスとして、ＳｉＯＣ膜を作製することができる。この際に、酸素（Ｏ2）を添加しても良い。
【００２１】
さらに、Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ（ＨＭＤＳ）を原料ガスとし、アンモニア（ＮＨ3）ガスを添加することにより、ＳｉＣＮ膜を作製することができる。
【００２２】
また、上記原料に限らず、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｏを含む原料ガスや原料ガス化合物を用いて成膜を行うことにより、所望の薄膜を形成することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施態様を詳細に説明する。但し、本発明は、以下に説明する各実施態様のみに限定されるものでなく、本発明の目的を達成し得るものであれば、特許請求の範囲を逸脱することなく適宜の構成を採用しても良いことは言うまでもない。特に、以下に説明する第１の実施態様〜第５の実施態様で、各実施態様を相互に組み合わせて液体吐出ヘッド基体や液体吐出ヘッドを作製し得る構成は、本発明が適用できる範囲内のものである。
【００２４】
（第１の実施態様）
本実施態様は、触媒化学蒸着法（Ｃａｔ―ＣＶＤ法）を用いて形成された薄膜をインクジェットヘッド基板の発熱部の絶縁保護層として使用することにある。Ｃａｔ−ＣＶＤ法は、従来の減圧、常圧あるいはプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法と比べて低温で緻密で欠陥の少ない薄膜を形成することが可能となる。つまり、従来用いられているような高エネルギーの粒子を用いたスパッタリング法やプラズマを用いたＣＶＤ法に比べて欠陥の少ない緻密な膜を、より低い基板温度（５０℃〜４００℃）で形成することができる。
【００２５】
また、成膜時の基板温度を下げることで膜応力を低減させることができ、緻密な膜が得られる。そのため、薄膜化しても保護層としての優れた保護機能を維持することができる。発熱抵抗層を覆う保護層の薄膜化により、発熱抵抗層からインクへの熱伝導ロスを抑えることができるので、熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００２６】
さらに、配線にアルミニウムあるいはアルミニウム系の合金（例えば、Ａｌ−Ｓｉ等）を用いた場合、プラズマを用いたＣＶＤ法では、成膜時の高い基板温度の外にプラズマによるダメージも加わり、ヒロックと呼ばれる先端の尖った表面粗れが生じる。これに対し、Ｃａｔ−ＣＶＤ法の場合、原料ガスと熱触媒との接触分解反応を用いているために、プラズマによるダメージが配線の表面に加わらないので、配線表面に分解表面粗れが発生しない。そのため、アルミニウム系の配線の表面に、厚い絶縁膜を形成する必要がない。
【００２７】
本実施態様のインクジェットヘッド基板は、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により保護層を形成しているので、従来よりも層厚（膜厚）の薄い保護層を用いてもインクに対する耐性に優れ、段差部におけるカバレッジ性が良好な保護層形成できる。
【００２８】
さらに、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による保護層は、従来の保護層よりも緻密な膜であり、耐キャビテーション性があるので、タンタル（Ｔａ）等の金属膜からなる上部保護層を形成しないことも可能となる。
【００２９】
また、発熱部の保護層の層厚（膜厚）を薄くすることが可能となり、発熱部から液体のインクへの熱伝導性が良好となるので、発熱部から基板側へ逃げる熱量が減り、インクジェットヘッド自体の蓄熱ないしは昇温の問題を抑制することができる。
【００３０】
また、高エネルギーの粒子を用いた成膜法とは異なり、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による成膜法では接触分解反応を利用して薄膜形成を行うため、膜の応力をコントロールし易い。これは、保護層の上方に有機樹脂等からなるインク流路等のヘッド構造部材を形成する場合、特に、有機樹脂等と保護層との応力のバランスを考慮して薄膜形成を行うことができるので、インクジェットヘッド製造上、好都合である。
【００３１】
インクジェットヘッドには、今後のインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置の一形態）の高速化・高解像度化に対応するために、更なる多ノズル化（インク吐出口の増加）が要求されている。これに伴い、ノズル列長が長くなり、その結果として、インクジェットヘッド基板が長尺化する傾向にある。
【００３２】
半導体集積回路（ＬＳＩ）のチップは、正方形に近い矩形であるので保護層の応力による変形が少ない。しかしながら、インクジェットプリンタ用のチップ（インクジェットヘッド基板）は、上述のような理由により、一辺に対し他の片が極端に長い長尺状のチップとなる。このため、チップの変形、破壊の原因となる保護層の膜応力（内部応力）を低減しておくことは重要である。
【００３３】
インクジェットヘッドは、カラーの色再現性を改善するため、多数の色のインクが用いられる。この結果、弱アルカリ性のインクや中性のインクあるいは弱酸性のインクが用いられる。これらのインクが常時膜に接するだけではなく、インク吐出の際の加熱されたインクに直接接するため、インクジェットヘッドに用いる保護層には、種々の制約が課せられる。
【００３４】
インクジェットヘッドに用いる保護層には、インクに対する耐性だけでなく発熱体（発熱抵抗層）からの熱を効率的にインクに伝達することが要求される。そのため、一般的な半導体分野の素子の保護層に比べて制約が大きく、インクへの耐性やエネルギー伝達効率の観点からの膜設計が要求される。Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成された保護層は、これらの要求を満たすことができるものであることがわかった。
【００３５】
（実施例１−１）
以下、図面を参照して実施例１−１を詳細に説明する。
【００３６】
図１および図２は、それぞれ、本発明の実施例１−１のインクジェットヘッド基板１１００の熱作用部周辺の模式的平面図およびそのＩＩ―ＩＩ線断面図である。ここで、図１〜図２の各部で同様に機能する部分については対応箇所に同一符号を付してある。
【００３７】
図１に示すように、インクジェットヘッド基板１１００上に形成された電極配線層１１０５の一部の配線層が除去され、電極配線層１１０５の下に形成された発熱抵抗層１１０４が露出している。
【００３８】
図２に示すように、シリコン基板１１０１からなるインクジェットヘッド基板１１００上に蓄熱層１１０２および層間膜１１０３がこの順に形成され、層間膜１１０３上に発熱抵抗層１１０４および電極配線層１１０５がこの順に形成される。そして、電極配線層１１０５の一部が除去されることで発熱抵抗層１１０４が露出して形成される部位が発熱部１１０４ａとなる。発熱抵抗層１１０４および電極配線層１１０５は、図１に示されるような配線パターンを有している。更に、電極配線層１１０５上に絶縁保護層１１０６および上部保護層１１０７がこの順に形成されている。ここで、発熱部１１０４ａに対応する、上部保護層１１０７の表面は、熱作用部１１０８となる。
【００３９】
次に、上述のインクジェットヘッド基板１１００の製造方法を説明する。まず、平面の結晶方位が＜１００＞のシリコン基板１１０１を用意した。シリコン基板１１０１は、予め駆動用の回路を作り込んだシリコン基板を用いても良い。次に、シリコン基板１１０１上に熱酸化法により層厚（膜厚）１．８μｍの蓄熱層１１０２となるＳｉＯ膜を形成し、さらに蓄熱層を兼ねる層間膜１１０３としてＳｉＯ膜をプラズマＣＶＤ法により膜厚１．２μｍに形成した。駆動用の回路を作りこんだシリコン基板を用いる場合、駆動用の回路を構成する半導体素子間を分離する局所酸化膜の形成時の熱酸化膜を用い、半導体素子を形成後、ＳｉＯ膜をプラズマＣＶＤ法により形成することができる。
【００４０】
次に、発熱抵抗層１１０４となるＴａＳｉＮ膜および電極配線層１１０５となるアルミニウム層を、スパッタリング法を用いて形成した。ＴａＳｉＮ膜は、合金ターゲットとしてＴａ−Ｓｉを用いた反応性スパッタリング法により、発熱抵抗層１１０４となるＴａＳｉＮ膜を形成した。
【００４１】
次に、フォトリソグラフィー法を用いてドライエッチングを行い、発熱抵抗層１１０４および電極配線層１１０５を同時にパター二ングした。続いて、フォトリソグラフィー法を用いてドライエッチングを行い、電極配線層１１０５の一部をエッチング除去してヒーターとして機能する２０μｍ×２０μｍの大きさの発熱部１１０４ａを形成した。なお、パターニングされた電極配線層１１０５の端部は、後の工程でその端部を覆うように形成される保護層のカバレッジ性を向上させるために、テーパ形状とすることが好ましい。電極配線層１１０５を構成するアルミニウムのドライエッチングエッチングは等方性エッチングの条件で行うことが好ましいが、ウェットエッチングで行うことも可能である。
【００４２】
続いて、絶縁保護層１１０６となる膜厚２５０ｎｍのＳｉＮ膜を、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成した。
【００４３】
最後に、スパッタリング法により上部保護層１１０７としてタンタル膜を２００ｎｍの厚さに形成した後、パターニングを行って図２に示すインクジェットヘッド基板１１００を得た。
【００４４】
ここで、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による成膜を、図６を用いて説明する。
【００４５】
まず、排気ポンプ３０５を用いて室３０１の内部の気圧が１×１０-5Ｐａ〜１×１０-6Ｐａになるまで排気した。次いで、ガス口３０３から成膜室３０１に、ＮＨ3ガス２００ｓｃｃｍを導入した。このとき、基板温度を３００℃になるように基板加熱用のヒーター（不図示）を調整した。また、外部電源を調整することで、加熱触媒体となるヒーター３０４の温度を１７００℃に加熱した。
【００４６】
次に、ＳｉＨ4ガス５ｓｃｃｍを導入し、ＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスとの接触分解反応により、基板ホルダー３０２上に載置されたシリコン基板１１０１の表面に、ＳｉＮ膜の形成を行った。なお、ガスを導入して成膜を行なっているときの成膜室３０１内の圧力（成膜圧力）は５Ｐａであった。
【００４７】
成膜されたＳｉＮ膜の膜厚は２５０ｎｍ、膜応力は２００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【００４８】
導入するガスの組成を連続的あるいは段階的に変化させることにより、膜厚方向で組成を変化させたＳｉＮ膜等の絶縁保護層を形成することもできる。例えば、ＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスの流量を変化させることにより、ＳｉＮ膜の組成を膜厚（層厚）方向に変化させた絶縁保護層を形成することができる。
【００４９】
また、原料ガスとしてＮＨ3ガスやＳｉＨ4ガスに加えて、微量の酸素を添加することによりＳｉＯＮ膜を作製することもできる。
【００５０】
なお、保護層として成膜した膜厚２００ｎｍのタンタル膜からなる上部保護層１１０７は、絶縁保護層１１０６に比べ熱伝導率が高く、従って熱効率を大きく低下させるものではない。また、上部保護層１１０７は、緻密な絶縁保護層１１０６上に直接的に形成されることから、発熱部１１０４ａからの熱エネルギーを熱作用部１１０８に効率よく伝導し、インクの吐出のために有効に作用させることができる。
【００５１】
続いて、上述のシリコン基板１１０１を用いて構成されるインクジェットヘッド基板１１００を、図４に示すインクジェットヘッドの模式的斜視図を用いて説明する。
【００５２】
シリコン基板１１０１の表面には、吐出されるインクを供給するための細長いインク供給口９と、その両側それぞれに熱作用部１１０８が列状に配されるように各層が図２にあるように積層されている。そのシリコン基板１１０１の表面に、インク吐出口５と、吐出口５と供給口９とを連通する流路（不図示）とが形成された流路形成部材４を形成することで、インクジェットヘッド基板１１００が構成される。
【００５３】
図５は、図４のインクジェットヘッドを製造する工程を示す模式的断面図である。
【００５４】
発熱部１１０４ａが形成されたシリコン基板１１０１の裏面に形成されたＳｉＯX膜１００７上に、インク供給口９を形成するための耐アルカリ性を有するパターニングマスク１００８を形成した。
【００５５】
次に、図２のような積層構造が形成されたシリコン基板の表面側に、ポジ型フォトレジストをスピンコートによって所定の厚さとなるように塗布した。次に、ポジ型フォトレジストをフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングすることで、型材１００３を形成した（図５（ａ））。
【００５６】
次に、型材１００３を被覆するように、流路形成部材４の素材をスピンコートによって塗布した後、フォトリソグラフィー技術によって、所望の形状にパターニングした。そして、熱作用部１１０８と対向する位置に、インク吐出口５をフォトリソグラフィー技術によって開口させた。
【００５７】
その後、インク吐出口５が開口された流路形成部材４の表面には、ドライフィルムのラミネートなどによって撥水層１００６を形成した（図５（ｂ））。
【００５８】
流路形成部材４は、インク流路の流路壁を構成するものであり、インクジェットヘッド使用時には常にインクと接触することになるので、その材料としては、特に、光反応によるカチオン重合性化合物が適している。しかしながら、使用されるインク等の液体および特性によって耐久性などが大きく左右されるので、使用する液体によっては、上記の材料以外の相応の化合物を選択してもよい。
【００５９】
次に、シリコン基板１１０１を貫通する貫通口であるインク供給口９の形成を行う際、インクジェットヘッドの機能素子（例えば、熱作用部１１０８や駆動回路）が形成された面やシリコン基板１１０１の側面にエッチング液が触れないように処置を行なう。具体的には、樹脂からなる保護材１０１１をスピンコートなどによって塗布することで、エッチング液が触れてはならない部分を覆う。保護材１０１１の材料としては、異方性エッチングを行う際に使用する強アルカリ液体に対して十分な耐性を有する材料を用いる。このような保護材１０１１によって流路形成部材４の上面側をも覆うことによって、撥水層１００６の劣化を防ぐことも可能となる。
【００６０】
次に、予め形成しておいたパターニングマスク１００８を用いて、シリコン酸化膜１００７をウェットエッチングなどによってパターニングし、シリコン基板１１０１の裏面が露出する開口部１００９を形成した（図５（ｃ））。
【００６１】
次に、シリコン酸化膜１００７をマスクとして異方性エッチングによってインク供給口９を形成した。
【００６２】
その後、パターニングマスク１００８と保護材１０１１とを除去した。次に、型材１００３を溶解させ、インク吐出口５およびインク供給口９から除去した（図５（ｄ））。型材１００３の溶解・除去は、ＤｅｅｐＵＶ光によって全面露光を行った後、現像を行うことによって実施でき、必要に応じて現像の際、超音波浸漬すれば、型材１００３を除去することができた。
【００６３】
このように製造されたインクジェットヘッドは、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。
【００６４】
なお、本明細書において、「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
【００６５】
次に、インクジェットヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のインクジェットカートリッジ（図７）およびこれを用いたインクジェット記録装置（図８）について説明する。
【００６６】
図７は、記録装置に装着可能なカートリッジの形態を有するインクジェットカートリッジ４１０の構成例を示す図である。
外部からインクジェットカートリッジ４１０へ電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）用のテープ部材４０２が、インクジェットカートリッジ４１０の筐体表面に配置されている。インクジェットカートリッジ４１０には、インクタンク部４０４とインクジェットヘッド部４０５とが配置され、インクジェットヘッド部４０５の配線は、ＴＡＢ用のテープ部材４０２の端子４０３から延在する配線（不図示）と接続されている。
【００６７】
図８は、図７のインクジェットカートリッジ４１０を用いて記録を行うインクジェット記録装置の概略構成例を示すものである。
【００６８】
インクジェット記録装置には、無端ベルト５０１に固定されたキャリッジ５００が設けられ、ガイドシャフト５０２に沿って往復方向（図中のＡ方向）に主走査される。
【００６９】
キャリッジ５００上には、カートリッジ形態のインクジェットカートリッジ４１０が搭載されている。インクジェットカートリッジ４１０は、インクジェットヘッド部４０５の吐出口５が記録媒体としての用紙Ｐと対向し、かつ吐出口５の配列方向が主走査方向と異なる方向（例えば用紙Ｐの搬送方向である副走査方向）となるように、キャリッジ５００に搭載される。なお、インクジェットヘッド部４０５およびインクタンク部４０４の組は、使用するインク色に対応した個数を設けることができ、図示の例では４色（例えばブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）に対応して４組設けられている。
【００７０】
記録媒体としての記録紙Ｐは、キャリッジ５００の移動方向と直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。
【００７１】
以上のような構成によって、キャリッジ５００の移動に伴い、インクジェットカートリッジ４１０の吐出口５の列長に対応した幅の記録の実行と、記録用紙Ｐの搬送と、を交互に繰り返しながら、記録用紙Ｐ全体に対する記録が行われる。
【００７２】
なお、キャリッジ５００は、記録開始時または記録中に必要に応じてホームポジションと呼ばれる定位置で停止する。このホームポジションには、各インクジェットカートリッジ４１０の吐出口５が設けられた面（吐出口面）をキャッピングするキャップ部材５１３が設けられている。キャップ部材５１３には、吐出口５から強制的にインクを吸引することで、吐出口５の目詰まり等を防止するための吸引回復手段（不図示）が接続されている。
【００７３】
（実施例１−２）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、図２のインクジェットヘッド基板１１００とは異なり、絶縁保護層１１０６上に上部保護層１１０７が形成されていない（図３）。
【００７４】
まず、実施例１−１と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により絶縁保護層１１０６であるＳｉＮ膜を形成した。
【００７５】
原料ガスとして、成膜室３０１へ、ＮＨ3ガス５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスをｓｃｃｍ、Ｈ2ガス１００ｓｃｃｍをそれぞれ導入した。成膜の際の成膜室３０１内の圧力を５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３５０℃に設定して行った。形成された絶縁保護層１１０６は、層厚（膜厚）２５０ｎｍ、膜応力１５０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【００７６】
（実施例１−３）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、ＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６の組成を、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて層厚（膜厚）方向に変化させて形成した。その他は実施例１−２と同じ構成である。絶縁保護層１１０６は、インクに接する側を発熱抵抗層に接する側よりもＳｉ組成の多い組成とするように形成した。これは、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による成膜の際に、発熱抵抗層に接する側からインクに接する側に向けてＳｉＨ4ガス流量を多くなるように設定することで得られる。
【００７７】
まず、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、成膜のときの成膜室３０１内の圧力を５Ｐａ、ヒーター３０４の温度を１７００℃、基板温度を３５０℃とする条件で成膜を開始した。その後、ＳｉＨ4ガス量を徐々に増加させていき、膜厚３００ｎｍの厚さのＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６を形成した。この時の膜応力は、マイナス１５０ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【００７８】
（実施例１−４）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、実施例１−２で説明した図３の構成と同様であり、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて、膜厚２００ｎｍのＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６を形成した。
【００７９】
成膜条件は、ＮＨ3ガスを１０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３８０℃とした。この時の膜応力は、１００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【００８０】
（実施例１−５）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、実施例１−４で説明した成膜条件と同様の条件で、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて、膜厚を変化させたＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６を形成した。膜厚は１００ｎｍであった。
【００８１】
（実施例１−６）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、実施例１−２で説明した成膜条件と同様の条件で、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて、膜厚を変化させたＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６を形成した。膜厚は５００ｎｍであった。
【００８２】
（実施例１−７）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、実施例１−２で説明した図３の構成と同様であり、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて、膜厚３００ｎｍのＳｉＯＮ膜からなる絶縁保護層１１０６を形成した。
【００８３】
成膜条件は、ＮＨ3ガスを２０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを４００ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを２００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は２０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７５０℃、基板温度は５０℃とした。この時の膜応力は、５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【００８４】
（実施例１−８）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、実施例１−２で説明した図３の構成と同様であり、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて、膜厚２３０ｎｍのＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６を形成した。
【００８５】
成膜条件は、ＮＨ3ガスを１０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は６Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は４００℃とした。この時の膜応力は１００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【００８６】
（比較例１−１）
絶縁保護層をプラズマＣＶＤ法を用いて形成する以外は、実施例１−２で説明したものと同様にしてインクジェットヘッド基板を作製した。
【００８７】
成膜条件は、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとを用い、基板温度は４００℃、成膜のときの成膜室内の圧力は０．５Ｐａ、膜厚は２５０ｎｍ、膜応力はマイナス９００ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【００８８】
（比較例１−２）
本比較例は、上述の各実施例および比較例１にあるＳｉＮ膜の下に、ＳｉＮ膜の形成に先立ってプラズマＣＶＤ法を用いて７００ｎｍのＰＳＧ膜（第１の保護層）を形成したものである。そして、ＰＳＧ膜の上に、第２の保護層として３００ｎｍのＳｉＮ膜とを形成した。膜応力はマイナス５００ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【００８９】
（比較例１−３）
本比較例は、上述の各実施例および比較例１と同様に第１の保護層は形成しない層構成である。本比較例は、第２の保護層に相当する３００ｎｍの膜厚のＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法を用いて形成し、その上に膜厚２５０ｎｍのタンタル膜を形成した。膜応力はマイナス３００ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【００９０】
（インクジェットヘッド基板およびインクジェットヘッドの評価）
＜耐インク性の評価結果＞
ＳｉＮ膜は酸に対するよりもアルカリに対して耐性が乏しい。そこで、上部保護層（Ｔａ膜）が形成されていない実施例１−２〜実施例１−８、比較例１−１および比較例１−２を、ｐＨ９の弱アルカリ性のインク中に浸漬させ、７０℃の恒温槽に３日間放置した。そして、絶縁保護層の浸漬前の層厚（膜厚）に対して、浸漬放置後の層厚の変化を調べた。
【００９１】
その結果、比較例１−１および比較例１−２のインクジェットヘッド基板においては、ＳｉＮ膜が約８０ｎｍ減少した。一方、実施例２−１〜実施例１−６のインクジェットヘッド基板においては、ＳｉＮ膜が約１０ｎｍ減少した。また、実施例１−７のインクジェットヘッド基板においても、ＳｉＯX膜が約１０ｎｍ程度減少した。これより、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成した、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜は、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜に比べ、約７倍のインク耐性があることがわかった。
【００９２】
また、ＳｉＮ膜の窒素の組成を変化させた実施例１−３も、組成を変化させていないＳｉＮ膜と同等のインク耐性を持っていることがわかった。このことから、Ｃａｔ−ＣＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜は、窒素の組成にかかわらず、従来のプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＯX膜よりもインク耐性が高いことがわかった。
【００９３】
なお、保護層の層厚（膜厚）は、エリプソメーターを用い、５箇所の膜厚を測定した平均値を用いた。
【００９４】
実施例１−２〜実施例１−８は、全てが約１０ｎｍ程度の層厚（膜厚）の減少しか測定されなかった。このことから、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜は、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて成膜したＳｉＮ膜よりも、インクに対して耐性の強い膜であることがわかった。
【００９５】
これは、従来、絶縁保護層（絶縁保護膜）として用いていたプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜に対して、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜はインク耐性に優れることから、薄膜化しても必要充分な保護性能を得ることができることを示している。これにより、ＳｉＮ膜の膜厚を従来よりも薄くすることにより、発熱部１１０４ａからインクへの伝熱を良くすることができるので、エネルギー効率の高いインクジェットヘッドを得ることが可能となる。
【００９６】
表１に、実施例、比較例および従来の方法で作成した保護層の評価結果を示す。
【００９７】
【表１】
2008155611.tif 000003
【００９８】
＜ヘッド特性＞
次に実施例１−１〜実施例１−８および比較例１−１のインクジェットヘッド基板を用いて構成した各インクジェットヘッドをインクジェット記録装置に取り付け、吐出を開始する発泡開始電圧Ｖｔｈの測定および記録耐久試験を行った。本試験は、Ａ４サイズの用紙に、インクジェット記録装置に組み込まれている一般的なテストパターンを記録させることで行った。このとき、駆動周波数１５ＫＨｚ、駆動パルス幅１μｓのパルス信号を与え、発泡開始電圧Ｖｔｈを求めた。その結果を表２に示す。
【００９９】
【表２】
2008155611.tif 000004
【０１００】
図２の構成において、絶縁保護層１１０６をＣａｔ−ＣＶＤ法により形成し、上部保護層１１０７を膜厚３００ｎｍ形成したものでは，Ｖｔｈ＝１８．０Ｖであった（実施例１−１）。
【０１０１】
また、図３の構成のように、上部保護層１１０７を形成せずに絶縁保護層１１０６をインクに接する構成（実施例１−２）にしたものでは、表２に示されるようにＶｔｈ＝１４．５Ｖの結果が得られた。この表２から分かるように、各実施例では、Ｖｔｈが約１０〜約１５％程度低減され、消費電力の改善が見られた。
【０１０２】
また、ＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６の膜厚方向で組成を変化させた実施例１−３や、ＳｉＮ膜からなる絶縁保護層１１０６の膜厚を変化させた実施例１−４〜実施例１−６および実施例１−８においても、表２のようなＶｔｈの低下が見られた。
【０１０３】
さらに、ＳｉＯＮ膜からなる絶縁保護層を形成した実施例１−７のものにおいても、表２のようなＶｔｈの低下が見られた。
【０１０４】
実施例１−６においては、発泡開始電圧Ｖｔｈは、比較例１−１に比べて高い値となっているが、これは第２保護層の膜厚を５００ｎｍと厚くしているためで、同じ膜厚に換算して評価すると、消費電力の改善がされていた。
【０１０５】
次に、このＶｔｈの１．３倍に相当する電圧を駆動電圧Ｖｏｐとして、１５００文字の標準文書の記録を行った。その結果、実施例１−１〜実施例１−８のいずれのインクジェットヘッドにおいても、５０００枚以上の記録が可能であることが確認され、かつ記録品位の劣化も見られなかった。
【０１０６】
一方、比較例１−１のインクジェットヘッドにおいては、１０００枚程度の記録の後、記録不能となった。この原因を確認したところ、絶縁保護層が主としてキャビテーションおよびインクによる溶出により断線に至ったものであることがわかった。
【０１０７】
すなわち、本実施態様に係るＣａｔ−ＣＶＤ法による絶縁保護層を用いたインクジェットヘッドは、長期にわたり画像が安定しており、耐久特性にも優れていることがわかった。
【０１０８】
（第２の実施態様）
インクジェットヘッド基板は、発熱抵抗層および電極配線等を高密度に多数配置すると電極配線の幅が狭くなる場合がある。一定の電力供給することを考慮すると、電極配線の膜厚は厚くなるので、配線端部の段差は大きくなってしまう。
【０１０９】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法により得られる膜は、カバレッジ性の良い緻密な膜であるが、段差が大きくなると、カバレッジ性と膜の緻密性とを同時に満足される成長条件を求めることは可能であるものの、膜成長条件の許容範囲が狭くなり、量産性を悪くする場合があった。
【０１１０】
そこで、電極配線、発熱抵抗層あるいは発熱部といった配線側の絶縁保護膜をカバレッジ性の良い成長条件で成膜し、他方、インクに近い側の絶縁保護膜を耐インク性の高い緻密な絶縁膜とする。この構成により、耐インク性と段差カバレッジ性とを両立させた絶縁保護膜を得ることができる。
【０１１１】
（実施例２−１）
以下、図面を参照して実施例２−１を詳細に説明する。
【０１１２】
図９は、本発明の実施例２−１のインクジェットヘッド基板１１００の熱作用部１１０８周辺の模式的断面図である。
【０１１３】
図９に示すように、シリコン基板１１０１からなるインクジェットヘッド基板１１００上に蓄熱層１１０２及び層間膜１１０３がこの順に形成されている。層間膜１１０３上に発熱抵抗層１１０４及び電極配線層１１０５がこの順に形成され、電極配線層１１０５の一部が除去され発熱抵抗層が露出した発熱部１１０４ａが形成されている。発熱抵抗層１１０４及び電極配線層１１０５は、図１に示される配線パターンを有している。
【０１１４】
本実施例では、更に、電極配線層１１０５または発熱抵抗層１１０４、もしくは発熱部１１０４ａ等の導電材料で形成された配線層の上に、第１保護層１１０６ａ及び第２保護層１１０６ｂがこの順に形成されている。つまり、本実施例では、第１保護層１１０６ａは電極配線層等の配された側に配置され、第２保護層１１０６ｂはインク（液体）流路側に配置されている。この相違以外は、インクジェットヘッド基板の製造方法は第１の実施態様の製造方法と同様である。
【０１１５】
即ち、電極配線層１１０５が形成された後、続いて第１保護膜１１０６ａとなる膜厚１５０ｎｍのＳｉＮ膜を、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成した。その後、続いて第２保護層１１０６ｂとして膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜をＣａｔ−ＣＶＤを用いて形成し、パターニングを行って図９に示すインクジェットヘッド基板１１００を得た。
【０１１６】
本実施例では、図６の装置を用いた成膜は、以下のように行なった。
【０１１７】
排気ポンプ３０５を用いて成膜室３０１の内部の気圧が１×１０-5Ｐａ〜１×１０-6Ｐａになるまで排気した。次いで、ガス導入口３０３から成膜室３０１に、ＮＨ3ガス２００ｓｃｃｍを導入した。このとき、基板温度を３００℃になるように基板加熱用のヒーター（不図示）を調整した。また、外部電源を調整することで、加熱触媒体となるヒーター３０４の温度を１７００℃に加熱した。
【０１１８】
次に、原料ガスとして、ＳｉＨ4ガス１０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガス１００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス４００ｓｃｃｍを導入した。そして、それらのガスの接触分解反応により、基板ホルダー３０２上に載置されたシリコン基板１１０１の表面に、第１保護層１１０６ａとしてのＳｉＮ膜の形成を行った。なお、ガスを導入して成膜を行なっているときの成膜室内の圧力は５Ｐａであった。このとき成膜されたＳｉＮ膜の膜厚は１５０ｎｍ、膜応力は２００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１１９】
続いて、原料ガスの条件を変えることにより、第２保護層の形成を行った。この時の原料ガスの流量は、ＳｉＨ4ガス５ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガス２００ｓｃｃｍであり、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２００℃で第２保護層１１０６ｂとしてのＳｉＮ膜の形成を行った。このとき成膜されたＳｉＮ膜の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は４００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１２０】
インクジェット記録ヘッド基板１１０１を用いて構成されるインクジェットヘッド１１００は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図４に示すインクジェット記録ヘッドで説明したものと同一である。よって、その詳細な説明は省略する。
【０１２１】
インクジェットヘッドの製法は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図５の模式的工程断面で説明した製法と同一である。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１２２】
インクジェットヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のインクジェットカートリッジ（図７）およびこれを用いたインクジェット記録装置（図８）は、上述の第１の実施態様の実施例１−１で説明したものと同一である。よって、その詳細な説明は省略する。
【０１２３】
（実施例２−２）
本実施例では、上述の図９と異なり、図１０に示すように、第１保護層１１０６ａおよび第２保護層１１０６ｂの上に、上部保護層１１０７が形成されている。
【０１２４】
実施例２−１と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜からなる膜厚１５０ｎｍの第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる膜厚１００ｎｍの第２保護層１１０６ｂを形成した。この時の成膜条件は、実施例２−１と同条件で行った。
【０１２５】
最後に、スパッタリング法により上部保護層１１０７としてタンタル膜を１００ｎｍの厚さに形成し、パターニングを行って図１０に示すインクジェットヘッド基板１１００を得た。
【０１２６】
タンタル膜からなる上部保護層１１０７は、第１保護層１１０６ａや第２保護層１１０６ｂに比べ熱伝導率が高く、熱効率を大きく低下させるものではない。また、上部保護層１１０７は、緻密な絶縁保護層である第２保護層１１０６ｂ上に直接的に形成されることから、発熱部１１０４ａからの熱エネルギーを熱作用部１１０８に効率よく伝導できた。
【０１２７】
（実施例２−３）
本実施例では、保護層を実施例２−１と同様の２層構成にして、第１保護層１１０６および第２保護層１１０６ｂを形成した。
【０１２８】
まず、第１保護層１１０６ａとして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのＳｉＯＣ膜を形成した。この時の原料ガスとしては上述のＴＥＯＳを１５ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度２００℃に設定して行った。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１２９】
次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２００℃とした。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は４００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３０】
（実施例２−４）
本実施例では、保護層を実施例２−１と同様の２層構成にして、第１保護層１１０６ａおよび第２保護層１１０６ｂを形成した。
【０１３１】
まず第１保護層１１０６ａとして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により膜厚１２０ｎｍのＳｉＯＣ膜を形成した。成膜条件は、ＨＭＤＳガスを３０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを１０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度２００℃に設定して行った。この時の膜厚は１２０ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３２】
次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを８ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は１５０℃とした。この時の膜厚は８０ｎｍ、膜応力は３００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３３】
（実施例２−５）
本実施例では、第１保護層１１０６ａ、第２保護層１１０６ｂを順に形成後、第２保護層１１０６ｂの上にさらに第３保護層を形成した。
【０１３４】
まず、第１保護層１１０６ａとして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのＳｉＯＣ膜を形成した。成膜条件は、ＴＥＯＳを５ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを１０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２５０℃とした。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は４００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３５】
次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＨＭＤＳガスを４０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを１０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２００℃とした。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は４００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３６】
最後に、第２保護層１１０６ｂの上にＣａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第３保護層を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを７ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２５０℃とした。この時の膜厚は５０ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３７】
（実施例２−６）
本実施例では、保護層を実施例２−１と同様の２層構成にして、第１保護層１１０６ａおよび第２保護層１１０６ｂを形成した。
【０１３８】
まず第１保護層１１０６ａとして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのＳｉＯＣ膜を形成した。成膜条件は、ＴＥＯＳを１５ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２００℃とした。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１３９】
次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は２００℃とした。この時の膜厚は３００ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１４０】
（比較例２−１）
保護層（絶縁保護層）を、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する以外は、実施例２−１と同様にしてインクジェットヘッド基板を作製した。成膜条件は、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスを用い、基板温度は４００℃、成膜のときの成膜室内の圧力は０．５Ｐａ、膜厚は２５０ｎｍ、膜応力はマイナス９００ＭＰａ（圧縮応力）とした。
【０１４１】
（インクジェットヘッド基板およびインクジェットヘッドの評価）
＜耐インク性の評価結果＞
上部保護層（Ｔａ膜）が形成されていない実施例２−１、実施例２−３〜実施例２−６および比較例２−１のインクジェットヘッド基板をインク中に浸漬させ、７０℃の恒温槽に３日間放置した。そして、絶縁保護層（保護層）の浸漬前の層厚（膜厚）に対して、浸漬放置後の層厚の変化を調べた。ここで、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜は、酸よりもアルカリ性の液体に対してエッチングされ易いので、耐インク性試験には、ｐＨ９程度の弱アルカリ性のインクを用いた。
【０１４２】
その結果、比較例２−１のインクジェットヘッド基板においては、ＳｉＮ膜が初期の膜厚に対して約８０ｎｍ減少したのに対し、本実施態様の各実施例のインクジェットヘッド基板においては約１０ｎｍ程度の膜厚の減少しか見られなかった。このことから、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で成膜した各実施例の保護層（保護膜）は、インクに対して耐性の強い膜であることがわかった。
【０１４３】
これは、従来、絶縁保護膜（絶縁保護層）として用いているプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜に対して、本実施態様における各実施例のように、複数のＣａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成した絶縁保護層では、インク耐性に優れていることがわかった。また、絶縁保護膜の段差部でのクラックの発生等はなく、カバレッジ性にも優れていることがわかった。
【０１４４】
つまり、複数の保護層で形成された絶縁保護層は、比較的柔軟性のある膜に成膜されて優れたカバレッジ性を備えた保護層を配線側に配し、緻密な膜に成膜されて優れた耐インク性を備えた保護層をインク（液体）流路側に配する構成とした。この構成により、カバレッジ性と耐インク性との双方の特性に優れ、液体吐出ヘッドあるいはインクジェットヘッドに好適な絶縁保護層が得られた。
【０１４５】
＜ヘッド特性＞
次に本実施態様の各実施例および比較例２−１のインクジェットヘッド基板を用いて構成した各インクジェットヘッドをインクジェット記録装置に取り付け、吐出を開始する発泡開始電圧Ｖｔｈの測定および記録耐久試験を行った。本試験は、Ａ４サイズの用紙に、インクジェット記録装置に組み込まれている一般的なテストパターンを記録させることで行った。このとき、駆動周波数１５ＫＨｚ、駆動パルス幅１μｓのパルス信号を与え、発泡開始電圧Ｖｔｈを求めた。その結果を３に示す。
【０１４６】
【表３】
2008155611.tif 000005
【０１４７】
図９の構成において、第１保護層１１０６ａをＣａｔ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜で、第２保護層１１０６ｂをＣａｔ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜により形成したものでは、Ｖｔｈ＝１４．２Ｖであった（実施例２−１）。また、他の実施例においても同様の結果が得られた。この表３から分かるように、各実施例では、Ｖｔｈが約１０％〜約１５％程度低減され、消費電力の改善が見られた。
【０１４８】
実施例２−６においては、第１保護層および第２保護層を合わせて４００ｎｍの厚さに形成しているため、Ｖｔｈが高くなっている。しかしながら、実際に吐出駆動可能な範囲であり、長期にわたるインクジェット記録を行うためには好ましい構成となっている。
【０１４９】
次に、このＶｔｈの１．３倍に相当する電圧を駆動電圧Ｖｏｐとし、１５００文字の標準文書の記録を行った。その結果、実施例２−１〜実施例２−６のいずれのインクジェットヘッドにおいても、５０００枚以上の記録が可能であることが確認され、かつ記録品位の劣化も見られなかった。
【０１５０】
一方、比較例２−１のインクジェットヘッドにおいては、１０００枚程度の記録の後、記録不能となった。この原因を確認したところ、絶縁保護層が主としてキャビテーションおよびインクによる溶出により断線に至ったものであることがわかった。
【０１５１】
すなわち、本実施態様に係るＣａｔ−ＣＶＤ法による絶縁保護層を用いたインクジェット記録ヘッドでは、長期にわたり画像が安定しており、耐久特性にも優れていることがわかった。
【０１５２】
（第３の実施態様）
本実施態様の積層構造を有する保護層（絶縁保護層または絶縁保護膜、もしくは単に保護膜）は、第２の実施態様と同様、インク（液体）流路側（インクに近い側）にＣａｔ−ＣＶＤ法により成膜した保護層を備えている。第２の実施態様と相違する構成としては、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で成膜した保護層の下側であって、電極配線または発熱抵抗層もしくは発熱部等の配線側の保護層をプラズマＣＶＤ法で成膜したことにある。
【０１５３】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ系の絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成したＳｉ系の絶縁膜に比べて緻密で、耐インク性および耐キャビテーション性に優れた膜である。一方、プラズマＣＶＤ法で形成されたＳｉ系の絶縁膜は、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で形成されたＳｉＮ系の絶縁膜に比べて緻密性と言う点では劣る膜であるが、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたＳｉＮ膜と比べると柔らかい膜である。そのため、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜と比べると柔らかい膜であるプラズマＣＶＤ法を用いたシリコン窒化膜が配されているので、クラックの発生を押さえることができる。Ｃａｔ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜は、プラズマＣＶＤ法による保護層により段差部の急峻性が改善された（なだらかになった）状態の上に形成される。そのため、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜は、段差部における応力集中の発生が大幅に緩和される。
【０１５４】
また、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による保護膜は、従来の保護膜よりも緻密な膜であり、耐キャビテーション性があるので、さらにその保護層の上にＴａ等の金属膜からなる上部保護膜を形成しないことも可能となる。
【０１５５】
また、発熱部１１０４ａを覆う保護膜の膜厚を薄くすることが可能となり、インクへの熱伝導性が良好となる。
【０１５６】
また、直接的に膜がインクに接する、あるいは直接的でないにしろ熱エネルギーを利用してインクを吐出するためにインクへの熱伝導効率性の良いことが要求され、一般的な半導体分野の素子の保護膜に比べて制約が大きい。従って、インクへの耐性やエネルギー効率の観点からの膜設計が要求される。
【０１５７】
プラズマＣＶＤ法を用いて形成されたＳｉＮ膜の膜厚Ｔｐｓ（ｎｍ）は、配線の段差部の急峻性を緩和し、且つ、段差部の応力により保護絶縁膜のクラックを防止する目的で設けた膜である。発熱抵抗層の層厚（膜厚）をＴｈｅ(ｎｍ)、配線の膜厚をＴｗ（ｎｍ）としたときに、インクジェットヘッドの層構成の範囲内では、実験データから経験的に得られた知見して、１００＋（Ｔｈｅ＋Ｔｗ)／３≧Ｔｐｓ≧（Ｔｈｅ＋Ｔｗ)／３であることが好ましい。つまり、少なくとも、保護膜の膜厚は、発熱抵抗層の層厚Ｔｈｅ(ｎｍ)と配線の膜厚Ｔｗ（ｎｍ）との和の1／３以上の膜厚があれば、段差部の応力を緩和することができる。保護層の膜厚の上限は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成されたＳｉＮ膜の膜厚Ｔｐｓ（ｎｍ）と、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜の膜厚Ｔｃｔ（ｎｍ）と、を合せた膜厚の値で制限される。これらの膜厚の合計膜厚が大きくなると、吐出駆動電圧も大きくなるが、印加できる駆動電圧にも一定の制限があるためである。Ｃａｔ−ＣＶＤ法による成膜は、その膜応力の大きさを成膜条件により制御でき、耐インク性および耐キャビテーション性が優れている。これらを考慮すると、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜の膜厚Ｔｃｔの膜厚を厚くすることが好ましいので、Ｔｃｔの値は（Ｔｈｅ＋Ｔｗ)／２（ｎｍ）程度であることが好ましい。
【０１５８】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜は、耐インク試験で、プラズマＣＶＤ法を用いて形成されたＳｉＮ膜に比べて約８倍の耐性があるので、少なくとも５０ｎｍ以上であることが好ましく、さらには７０ｎｍ以上あることがより好ましい。膜厚の大きさの上限は、特に制限されるものではないが、印加できる駆動電圧の大きさで決まる絶縁保護膜の膜厚の大きさの上限で決定される。また、膜の応力は５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【０１５９】
プラズマＣＶＤ法を用いて形成するＳｉ系の絶縁膜は、ＳｉＮ膜、ＳｉＯx膜あるいはＳｉＯx膜とＳｉＮ膜あるいはＳｉＯＮ膜との積層構造であっても良い。
【０１６０】
（実施例３−１）
以下、図面を参照して実施例３−１を詳細に説明する。
【０１６１】
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、上述の図９の層構成およびと同様であるので、その詳細な説明は省略する。また、保護層の形成方法以外のインクジェットヘッド基板の製造方法も上述した実施態様のものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１６２】
本実施例では、第１保護膜１１０６ａとなる膜厚１５０ｎｍのＳｉＮ膜を、プラズマＣＶＤ法を用いて形成した。成膜条件は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスを用い、基板温度は４００℃、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は０．５Ｐａとした。
【０１６３】
次に、第２保護層１１０６ｂとして膜厚２５０ｎｍのＳｉＮ膜をＣａｔ―ＣＶＤを用いて形成し、パターニングを行って図９に示すインクジェットヘッド基板１１００を得た。
【０１６４】
本実施例では、図６の装置を用いた成膜は、上述の第１の実施態様の実施例１−１で説明した各種成膜条件と同じ方法で行なった。
【０１６５】
また、インクジェットヘッド基板１１００を用いたインクジェットヘッドは、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図４に示すインクジェットヘッドの説明のものと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１６６】
また、インクジェットヘッドの製法は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図５の模式的工程断面で説明した製法と同じであるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１６７】
また、インクジェットヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のインクジェットカートリッジ（図７）およびこれを用いたインクジェット記録装置（図８）は、上述の第１の実施態様の実施例１−１で説明したものと同一である。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１６８】
（実施例３−２）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、図９と異なり、図Ｊ１０に示すように、第１保護層１１０６ａと第２保護層１１０６とをこの順に成膜した後、第２保護層１１０６ｂの上に上部保護層１１０７が形成されている。
【０１６９】
実施例３−１と同様にして、プラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜からなる膜厚２００ｎｍの第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３５０℃とした。この時の膜厚は５０ｎｍ、膜応力は１５０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１７０】
最後に、スパッタリング法により上部保護層１１０７としてＴａ膜を１００ｎｍの厚さで形成し、パターニングを行って図１０に示すインクジェットヘッド基板１１００を得た。
【０１７１】
Ｔａ膜からなる上部保護層１１０７は、第１保護層１１０６ａや第２保護層１１０６ｂに比べ熱伝導率が高く、熱効率を大きく低下させるものではない。また、上部保護層１１０７は、緻密な絶縁保護層１１０６ｂ上に直接的に形成されることから、発熱部１１０４ａからの熱エネルギーを、熱作用部１１０８を介してその上方のインク（液体）に効率よく伝導することができた。
【０１７２】
（実施例３−３）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、実施例３−１と同様の層構成であり、第１保護層１１０６ａ、第２保護層１１０６ｂが形成されている。
【０１７３】
まず、第１保護層１１０６ａとして、プラズマＣＶＤ法により膜厚２００ｎｍのＳｉＯ膜を形成した。次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３５０℃とした。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１７４】
（実施例３−４）
本実施例のインクジェットヘッド１１００は、第１保護層１１０６ａ、第２保護層１１０６ｂの上に、さらに第３保護層が形成されている。
【０１７５】
まず、第１保護層１１０６ａとして、プラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのＳｉＯ膜を形成した。次に、第１保護層１１０６ａ上に、プラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。
【０１７６】
最後に、第２保護層１１０６ｂの上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第３保護層を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は１００℃とした。この時の膜厚は８０ｎｍ、膜応力は４００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１７７】
（実施例３−５）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、上述の実施例３−２と同様の層構成であり、第１保護層１１０６ａ、第２保護層１１０６ｂ、および上部保護層１１０７が形成されている。
【０１７８】
第１保護層１１０６ａとして、プラズマＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は１０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３５０℃とした。この時の膜厚は２００ｎｍ、膜応力は２００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１７９】
最後に、スパッタリング法により上部保護層１１０７としてＴａ膜を１００ｎｍの厚さで形成した。
【０１８０】
（実施例３−６）
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００は、上述の実施例３−１と同様層構成であり、第１保護層１１０６ａ、第２保護層１１０６ｂが形成されている。
【０１８１】
第１保護層１１０６ａとして、プラズマＣＶＤ法により膜厚２００ｎｍのＳｉＯ膜を形成した。次に、第１保護層１１０６ａ上に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＯＮ膜からなる第２保護層１１０６ｂを形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを２０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを４００ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを２００ｓｃｃｍとし、成膜時の成膜室３０１内の圧力は２０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３００℃とした。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０１８２】
（比較例３−１）
絶縁保護層を、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する以外は、実施例３−１と同様にしてインクジェットヘッド基板を作製した。成膜条件は、ＳｉＨ4ガスとＮＨ３ガスを用い、基板温度は４００℃、成膜のときの成膜室内の圧力は０．５Ｐａ、膜厚は２５０ｎｍとした。膜応力はマイナス９００ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【０１８３】
（インクジェットヘッド基板およびインクジェットヘッドの評価）
＜耐インク性の評価結果＞
上部保護層（Ｔａ膜）を形成していない実施例３−１、実施例３−３、実施例３−４、実施例３−６および比較例３−１のインクジェットヘッド基板をインク中に浸漬させ、７０℃の恒温槽に３日間放置した。そして、保護層の浸漬前の層厚（膜厚）に対して、浸漬放置後の膜厚の変化を調べた。ここで、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜は、酸よりもアルカリ性の液体に対してエッチングされ易いので、耐インク性試験には、ｐＨ９程度の弱アルカリ性のインクを用いた。
【０１８４】
その結果、比較例３−１のインクジェットヘッド基板においてはＳｉＮ膜の膜厚が約８０ｎｍ減少したのに対し、実施例３−１、実施例３−３、実施例３−４、実施例３−６のインクジェットヘッド基板においては約１０ｎｍ程度の膜厚の減少しか見られなかった。このことから、本実施態様に係る実施例の保護層は、インクに対して耐性の強い膜であることがわかった。
【０１８５】
従来、絶縁保護膜として用いているプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜に対して、本実施態様の各実施例では、複数の絶縁保護層からなり、少なくとも最上層の絶縁保護層をＣａｔ−ＣＶＤ法により形成した膜とした。このようにして形成された保護層は、優れた耐インク性を備えていることがわかった。また、この保護層は、膜の段差部でクラックの発生等はなく、優れたカバレッジ性を備えていることがわかった。
【０１８６】
＜ヘッド特性＞
次に実施例３−１〜実施例３−６および比較例３−１のインクジェットヘッド基板を用いて構成した各インクジェットヘッドをインクジェット記録装置に取り付け、吐出を開始する発泡開始電圧Ｖｔｈの測定および記録耐久試験を行った。本試験は、Ａ４サイズの用紙に、インクジェット記録装置に組み込まれている一般的なテストパターンを記録させることで行った。このとき、駆動周波数１５ＫＨｚ、駆動パルス幅１μｓのパルス信号を与え、発泡開始電圧Ｖｔｈを求めた。その結果を表４に示す。
【０１８７】
【表４】
2008155611.tif 000006
【０１８８】
図９の構成において、第１保護層１１０６ａをプラズマＣＶＤで、第２保護層１１０６ｂをＣａｔ−ＣＶＤ法により形成したものでは、Ｖｔｈ＝１４．２Ｖであった（実施例３−１）。また、他の実施例においても同様の結果が得られた。この表４から分かるように、各実施例では、Ｖｔｈが約５％程度低減され、消費電力の改善が見られた。なお、実施例３−５においては、第１保護層、第２保護層および上部保護層の総膜厚は６００nmと他の実施例に比べて厚いため、Ｖｔｈは高くなっている。しかしながら、実際の駆動できる範囲であり、長期の記録を行うためには好ましい構成となっている。
【０１８９】
次に、このＶｔｈの１．３倍に相当する電圧を駆動電圧Ｖｏｐとし、１５００文字の標準文書の記録を行った。その結果、実施例３−１〜実施例３−６のいずれのインクジェットヘッドにおいても、５０００枚以上の記録が可能であることが確認され、かつ記録品位の劣化も見られなかった。
【０１９０】
一方、比較例３−１のインクジェットヘッドにおいては、１０００枚程度の記録の後、記録不能となった。この原因を確認したところ、絶縁保護膜が主としてキャビテーションおよびインクによる溶出により断線に至ったためであることがわかった。
【０１９１】
すなわち、本実施態様に係る保護層（保護膜）を適用したインクジェットヘッドでは、長期にわたり画像が安定しており、耐久特性にも優れていることがわかった。
【０１９２】
（第４の実施態様）
本実施態様のインクジェットヘッド基板１１００は、基板上に複数の発熱部１１０４ａが形成されている。各々の発熱部１１０４ａは、発熱抵抗層１１０４を覆う絶縁保護層に設けられた開口（保護層を貫通するスルーホール）を介して外部電源と電気的に接続されている。これは、発熱抵抗層１１０４が、絶縁保護膜に設けられた開口にメッキ法により形成された金、銅等の金属からなる共通配線と接続される構成となっている。本実施態様では、液体吐出ヘッド基体（インクジェットヘッド基板）の共通配線を覆う絶縁保護膜を、基板温度を室温もしくは５０℃〜２００℃の条件でＣａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成するものである。
【０１９３】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法は、基板の温度を室温もしくは５０℃〜２００℃に下げて成膜しても膜の緻密性および被覆性が悪くなることが無い。このため、金および銅のようなメッキ法を用いて膜厚の厚い共通配線を形成後に、基板表面の保護膜としてＳｉＮ系の絶縁膜を成膜しても金等の金属材料が熱により拡散して隣接する配線間でのマイグレーションを起こすことがない。
【０１９４】
（実施例４−１）
以下、図面を参照して実施例４−１を詳細に説明する。
【０１９５】
本実施例のインクジェットヘッド基板１１００の構成は、上述の実施例１−１と基本的には同じ構成である。本実施例では、上述の各実施態様では説明されていない、共通配線と電極配線との接続部の構成に関するものである。
【０１９６】
図１１は、共通配線と電極配線との接続部を示す模式的断面である。
【０１９７】
発熱抵抗層１１０４上に形成されたアルミニウム、あるいはアルミニウムを主体とする合金からなる電極配線層１１０５は、表面を保護層１１０６が覆っている。電極配線１１０５上に形成された保護層１１０６を貫通するスルーホールの側面、底面および保護層１１０６の共通配線が形成される領域に膜厚２００ｎｍのＴｉＷからなる密着向上層（バリアメタル）３００１を形成した。その後、密着向上層３００１上に、金からなる膜厚５０ｎｍのメッキ用導体の金属３００２、および、共通配線を形成する膜厚５μｍのメッキ配線層３００３を形成した。その後、基板上に、さらに、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による膜厚３００ｎｍのシリコン窒化膜からなる絶縁保護膜３００４を形成した。
【０１９８】
次に、図１２の製造工程断面図を用いて、メッキ法による厚膜配線の製造方法を説明する。
【０１９９】
保護膜１１０６上に通常のフォトリソグラフィー法を用いて、保護膜１１０６のエッチング保護膜となるレジストパターン（不図示）を形成した。その後、通常のドライエッチング法を用いて電極配線１１０５が露出する開口を形成した。その後、高融点金属材料であるＴｉＷ等の密着向上層（バリアメタル）３００１をスパッタリングにより２００ｎｍ成膜した（図１２（ａ））。
【０２００】
次に、配線用金属となるメッキ用導体の金層３００２をスパッタリングにより５０ｎｍ成膜した（図１２（ｂ））。本実施例では導体金属として金を用いた。
【０２０１】
その後、メッキ用導体の金層の表面にフォトレジスト３００５をスピンコート法により塗布した（図１２（ｃ））。このとき、所望とする共通配線の厚さよりも、厚くなるようにフォトレジストを塗布した。例えば、５μｍのメッキ厚を形成する場合は、６μｍのフォトレジスト膜厚となる回転数条件で、スピンコート塗布を行った。
【０２０２】
次に、フォトリソグラフィー法にてレジスト露光・現像処理が行なわれ、共通配線を形成する部位のめっき用導体の金属を露出するようにフォトレジスト３００５を除去し、メッキ用の型材となるレジストを形成した。
【０２０３】
その後、電解メッキ法により亜硫酸金塩の電解浴中でメッキ用導体の金属に所定の電流を流し、フォトレジスト３００５で覆われていない所定の領域に金３００３を析出させた（図１２（ｄ））。
【０２０４】
次に共通配線層の形成に使用したフォトレジスト３００５を、レジスト除去液により除去した（図１２（ｅ））。これにより、密着向上層３００１を露出させた（図１２（ｆ））。
【０２０５】
その後、共通配線をマスクにして密着向上層３００１を、Ｈ2Ｏ2系のエッチング液に所定の時間にわたって浸漬させた。これにより、露出していた高融点金属材料からなる密着向上層３００１を除去した（図１２（ｇ））。
【０２０６】
次に、膜厚３００ｎｍのＳｉＮ膜からなる絶縁保護膜３００４をＣａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成した。膜応力は２００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２０７】
ここで、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による成膜は、上述の図６に示す装置で上述と同様にして行なった。
【０２０８】
なお、インクジェットヘッド基板１１０１を用いて構成されるインクジェットヘッド１１００は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図４に示すインクジェットヘッドで説明したものと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２０９】
また、インクジェットヘッドの製法は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図５（ａ）〜（ｄ）の模式的工程断面で説明した製法と同じであるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２１０】
また、インクジェットヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のインクジェットカートリッジ（図７）およびこれを用いたインクジェット記録装置（図８）は、上述の第１の実施態様の実施例１−１で説明したものと同一である。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２１１】
なお、本実施例では、発熱抵抗体層１１０４上に形成する絶縁保護膜１１０６はプラズマＣＶＤ法を用いて形成し、絶縁保護膜１１０６上に上部保護膜となるＴａ膜を形成している。絶縁保護膜１１０６は、第１実施態様で説明したように、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜であった方が好ましく、この場合には、上部保護膜となるＴａ膜を形成しなくとも良い。
【０２１２】
（比較例４−１）
絶縁保護層をプラズマＣＶＤ法を用いて形成する以外は、実施例４−１と同様にしてインクジェットヘッド基板を作製した。成膜条件は、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスを用い、基板温度は４００℃、成膜室内の圧力は０．５Ｐａ、膜厚は１０００ｎｍとした。膜応力はマイナス９００ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【０２１３】
（実施例４−２）
本実施例では、実施例４−１と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを１０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２０ｓｃｃｍとし、成膜室３０１内の圧力は５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は５０℃とした。この時の膜厚は３００ｎｍ、膜応力は１５０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２１４】
その後、実施例４−１と同様にして、インクジェットヘッドを作製した。
【０２１５】
（インクジェットヘッド基板およびインクジェットヘッドの評価）
実施例４−１および実施例４−２においては、２００℃以下の低温における成膜を行っている。このため、メッキ法で形成された金属が熱により拡散されて生じるマイグレーションにより、隣接配線間で電流リークが生じる、といった問題が解消された。
【０２１６】
一方、比較例４−１において形成されたプラズマＣＶＤ法による絶縁保護膜は、４００℃の高温にて成膜が行われている。このため、金属の熱拡散によるマイグレーションにより、隣接配線間で電流のリークが発生した。このように、比較例４−１のインクジェットヘッドでは、搭載されている駆動素子の耐圧低下の問題が発生し、歩留の低下を引き起こした。
【０２１７】
この結果、本実施態様の各実施例によると、高温における成膜を行う比較例４−１に示すプラズマＣＶＤ成膜よりも、配線間のリーク電流が小さく、耐圧の大きい信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができた。
【０２１８】
なお、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による保護膜の成膜は２００℃以下室温までの低温で行っているが、耐インク性は特に問題なかった。
【０２１９】
（第５の実施態様）
シリコン基板上にインクジェットヘッドを駆動するための半導体素子を形成した場合、半導体素子の特性の安定化のため、水素化処理が行なわれている。水素雰囲気中で３５０℃〜４５０℃程度の温度の拡散炉等で処理を行なう水素化処理が行なわれている。水素化処理は、表面保護膜となるＳｉＮ膜の形成後、３５０℃〜４５０℃程度の温度の拡散炉内部を水素雰囲気にしてシリコン基板を曝す処理である。この処理により、アルミニウム系の金属配線とシリコン基板および絶縁膜との密着性を高めることができる。
【０２２０】
水素化処理の上限の温度は、ｐ型の不純物となるボロンの拡散が生じない温度である４５０℃以下であることが好ましい。シリコン基板を構成するシリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素と結合するためには所定のエネルギーが必要であるため、水素化処理は、３５０℃以上の温度での熱処理が必要である。
【０２２１】
通常、水素化処理は、保護膜となるＳｉＮ膜を形成後、基板を成膜室から拡散炉へ移送し、バッチ処理することにより行われている。つまり、連続した工程で処理するのではなく、別な工程で行う必要があった。そのため、インクジェットヘッド基板の製造に要する時間がかかり、コスト的に不利になることは避けられなかった。
【０２２２】
従来のプラズマＣＶＤ法を用いる場合、アルミニウム系の金属を用いた配線の表面にプラズマによるダメージと高い基板温度によるダメージとから、ヒロックが発生する。
【０２２３】
一方、Ｃａｔ−ＣＶＤの場合、プラズマによるダメージがないため、基板温度を３５０℃〜４００℃として膜成長させても、アルミニウム配線表面にヒロックが発生することがない。このため、保護膜を薄く形成することができる。
【０２２４】
本実施態様では、原料ガスとしてＳｉＨ4ガスおよびＮＨ3ガス、希釈ガスとしてＨ2ガスを用い、Ｃａｔ−ＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍ〜５００ｎｍのＳｉＮ膜からなる絶縁保護膜を形成した。このときのＳｉＮ膜の成長時間は３０分〜１時間であった。
【０２２５】
このように、基板温度を３５０℃〜４００℃にして、Ｈ2ガスで雰囲気を希釈しながらＳｉＮ膜等の保護層を成膜することで、シリコン基板の水素化処理を兼ねさせることができた。
【０２２６】
アルミニウム系の金属よりも融点の高いＡｕ、Ｃｕ等の配線を用いる場合には、上述の基板温度よりも高い温度に、設定して基板の水素化処理を行うことが可能である。基板温度は、上述の基板温度に限定されるものではない。
【０２２７】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。但し、本発明は、以下に説明する各実施態様のみに限定されるものでなく、本発明の目的を達成し得るものであれば、特許請求の範囲を逸脱することなく適宜の構成を採用してもよいことは勿論である。
【０２２８】
本実施態様におけるインクジェットヘッド基板の製造は、例えば上述の第１の実施態様で説明したものと同様である。両者が相違する点は、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で保護層を成膜する際の基板温度の設定内容や、本実施態様では希釈ガスとしてＨ2ガスが用いられることである。
【０２２９】
以下に、上述の図６にあるＣａｔ−ＣＶＤ装置を用いた、本実施態様の絶縁保護層の成膜について説明する。
【０２３０】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法で成膜される絶縁保護層（膜）１１０６となるＳｉＮ膜は、膜厚２５０ｎｍとしたが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。
【０２３１】
膜の応力は、応力によるクラックの発生や基板の変形が生じない範囲に設定することが好ましい。例えば、５００ＭＰａ（引っ張り応力）からマイナス５００ＭＰａ（圧縮応力）の範囲が好ましい。
【０２３２】
Ｃａｔ―ＣＶＤ法は、上述したように、触媒体となるヒーター３０４表面での原料ガスの触媒反応を利用するものなので、本来、基板温度を下げて成膜することが可能となる。しかしながら、本実施態様では、絶縁保護層の成膜と同時に水素化処理をも兼ねるため、基板温度を３５０℃〜４００℃に制御した。
【０２３３】
まず、排気ポンプ３０５を用いて成膜室３０１の内部の気圧が１×１０-5Ｐａ〜１×１０-6Ｐａになるまで排気した。次いで、ガス導入口から成膜室３０１に、Ｈ2ガス１００ｓｃｃｍおよびＮＨ3ガス５０ｓｃｃｍを導入した。このとき、基板温度を４００℃になるように基板温度調整用のヒーターを調節した。次に、外部の電源により加熱触媒体となるヒーター３０４の温度を１７００℃となるように調整した。次に、ＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍ導入し、ＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスとの接触分解反応によりＳｉＮ膜を形成した。
【０２３４】
成膜時間は約３０分で、膜応力は２００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。なお、このときの成膜室３０１内の圧力は５Ｐａであった。
【０２３５】
Ｃａｔ−ＣＶＤ法では、希釈ガスとして水素ガスを用いる場合、基板温度を３５０℃以上に設定し、成長時間を３０分以上にすることで、従来の水素アニールをＣａｔ−ＣＶＤ法による保護膜成長と兼ねることができる。
【０２３６】
基板温度の上限は、トランジスタ素子のドレイン・ソース領域に拡散した不純物が保護膜を成長する際の基板温度により拡散し、特性を変化させない範囲で選択することが可能である。一方、成膜温度を上げることで基板と保護膜とのストレスが増大するので、ストレスの増大を防ぐため、４５０℃以下であることが好ましく、４００℃以下であることがより好ましい。
【０２３７】
以上のようにして、絶縁保護層の形成と同時に半導体素子の水素アロイ処理を行なった。
【０２３８】
最後に、スパッタリング法により上部保護層としてＴａ膜１１０７を２００ｎｍの厚さに形成した。
【０２３９】
インクジェットヘッド基板１１０１を用いて構成されるインクジェットヘッド１１００は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図４に示すインクジェットヘッドで説明したものと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２４０】
インクジェットヘッドの製法は、上述の第１の実施態様の実施例１−１の図５の模式的工程断面で説明した製法と同じであるので、ここでのは詳細な説明は省略する。
【０２４１】
また、インクジェットヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のインクジェットカートリッジ（図７）およびこれを用いたインクジェット記録装置（図８）は、上述の第１の実施態様の実施例１−１で説明したものと同一である。よって、ここでの詳細な説明は省略する。
【０２４２】
（実施例５−１）
上述の製造方法を用いて、以下のようなインクジェットヘッド基板を製造した。
【０２４３】
膜構成としては、まず、蓄熱層１１０２（熱酸化膜）を１．８μｍ、層間膜１１０３（ＣＶＤによるＳｉＯ膜）を１．０μｍ、発熱抵抗層１１０４（ＴａＳｉＮ膜）を４０ｎｍ、電極配線層１１０５（Ａｌ）を４００ｎｍ、それぞれ成膜した。その後、絶縁保護膜１１０６（Ｃａｔ−ＣＶＤによるＳｉＮ膜）を２５０ｎｍ、上部保護層１１０７（Ｔａ）を２００ｎｍ、それぞれ成膜した。
【０２４４】
（実施例５−２）
本実施例は、実施例５−１と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを６０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを８ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを８０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３８０℃とし、４０分間、成膜を行なった。この時の膜厚は２５０ｎｍ、膜応力は１５０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２４５】
実施例５−１においては、上部保護層１１０７としてＴａ膜を形成したが、本実施例においては、図３のような上部保護層を設けない構成とした。
【０２４６】
（実施例５−３）
本実施例は、図９の構成のように、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮ膜を膜厚方向にその組成を変化させて形成した。ＳｉＮ膜は、インクに近い側を、発熱抵抗層１１０４に接する側よりもＳｉの多い組成とするように形成した。つまり、発熱抵抗層１１０４に接する側からインクに近い側に向けて、ＳｉＨ4ガス流量を多くなるように設定した。
【０２４７】
まず、Ｈ2ガスを１２０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、成膜室３０１内の圧力を５Ｐａ、ヒーター３０４の温度を１８００℃、基板温度を３９０℃とする条件で成膜を開始した。その後、ＳｉＨ4ガスの流量を、６ｓｃｃｍ、７ｓｃｃｍと徐々に増加させて、膜厚３００ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。成膜時間は、全体で４０分であった。この時の膜応力は、マイナス１５０ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【０２４８】
それ以外は、実施例５−２と同様にして、インクジェットヘッド基板を製造した。
【０２４９】
（実施例５−４）
本実施例は、実施例５−２と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを６０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを８ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを８０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は２Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３８０℃とし、６０分間、成膜を行った。この時の膜厚は２５０ｎｍ、膜応力は１６０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２５０】
（実施例５−５）
本実施例は、実施例５−２と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを６０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを８ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを８０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３５０℃とし、４０分間、成膜を行った。この時の膜厚は２５０ｎｍ、膜応力は１５０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２５１】
（実施例５−６）
本実施例は、実施例５−２と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は４００℃とし、１５分間、成膜を行った。この時の膜厚は１００ｎｍ、膜応力は２２０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２５２】
（実施例５−７）
本実施例は、実施例５−２と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法を用いてＳｉＮ膜を形成した。成膜条件は、ＮＨ3ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスを１００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は５Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は４００℃とし、６０分間、成膜を行った。この時の膜厚は５００ｎｍ、膜応力は３００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２５３】
（従来技術）
従来より製造されているインクジェットヘッド基板を、以下のような成膜条件で製造した。
【０２５４】
第１保護層は、プラズマＣＶＤ法を用いて成膜した、膜厚７００ｎｍのＰＳＧ膜である。第２保護層は、プラズマＣＶＤ法を用いて成膜した、膜厚３００ｎｍのシリコン酸化膜である。上部保護層は、スパッター法を用いて成膜した、膜厚２５０ｎｍのＴａ膜である。そして、これらを順に積層してインクジェットヘッド基板を作成した。第２の保護膜の膜応力は９００Ｐａ（引っ張り応力）であった。
【０２５５】
（比較例５−１）
本比較例は、絶縁保護層を、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する以外は、実施例５−２と同様にしてインクジェットヘッド基板を作成した。成膜条件は、ＳｉＨ4ガスを２００ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを１５００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室内の圧力は０．５Ｐａ、基板温度は４００℃とした。この時の膜厚は２５０ｎｍ、膜応力はマイナス９００ＭＰａ（圧縮応力）であった。
【０２５６】
本比較例においては、絶縁保護膜を形成したインクジェットヘッド基板を加熱炉に入れ、炉内雰囲気をＨ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスにして水素処理を行った。その時の基板温度は４００℃、処理時間は３０分であった。
【０２５７】
（比較例５−２）
本比較例は、実施例５−２と同様であって、上部保護膜となるＴａが形成されておらず、また、ＳｉＮ膜はＣａｔ−ＣＶＤ法を用いて形成されている。本比較例が実施例５−２と相違するのは、実施例５−２がＣａｔ−ＣＶＤ法による保護層成膜と同時に水素化処理を行なうのに対し、本比較例では、水素化処理をＣａｔ−ＣＶＤ法による保護層形成後に別工程で行なうことである。
【０２５８】
成膜条件は、ＮＨ3ガスを２０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを４００ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスを２００ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は２０Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７５０℃、基板温度は１００℃とした。このようにして、膜厚３００ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。成膜時間は８０分であった。また、膜応力は５００ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２５９】
その後、比較例５−１と同様に、基板温度４００℃として、Ｈ2ガスとＮ2ガスとの混合ガス中で、３０分間の水素処理を行った。
【０２６０】
（比較例５−３）
本比較例は、実施例５−２と同様にして、Ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を形成した。本比較例が実施例５−２と相違するのは、実施例５−２がＣａｔ−ＣＶＤ法による保護層成膜と同時に水素化処理を行なうのに対し、本比較例では、水素化処理をＣａｔ−ＣＶＤ法による保護層形成後に別工程で行なうことである。
【０２６１】
成膜条件は、ＮＨ3ガスを６０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを８０ｓｃｃｍとし、成膜のときの成膜室３０１内の圧力は４Ｐａ、ヒーター３０４の温度は１７００℃、基板温度は３００℃とし、膜厚２５０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。成膜時間は、４０分間であった。このＳｉＮ膜の膜厚は２５０ｎｍ、膜応力は１５０ＭＰａ（引っ張り応力）であった。
【０２６２】
その後、比較例５−１と同様に、基板温度４００℃として、Ｈ2ガスとＮ2ガスとの混合ガス中で、３０分間の水素処理を行った。
【０２６３】
（インクジェットヘッド基板およびインクジェットヘッドの評価）
＜耐インク性の評価結果＞
ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜は、酸よりもアルカリ性の液体に対してエッチングされ易いので、ｐＨ９程度の弱アルカリ性のインクを用いて耐インク性の試験を行った。
【０２６４】
上部保護層（Ｔａ膜）を形成していない実施例５−２〜実施例５−７および比較例５−１〜比較例５−３のインクジェットヘッド基板をインク中に浸漬させ、７０℃の恒温槽に３日間放置した。そして、保護層の浸漬前の層厚（膜厚）に対して、浸漬放置後の膜厚の変化を調べた。
【０２６５】
その結果、比較例５−１のインクジェットヘッド基板においては、ＳｉＮ膜の膜厚が８０ｎｍ減少したのに対し、実施例５−２〜実施例５−７、比較例５−２および比較例５−３のインクジェットヘッド基板においては、１０ｎｍの減少しか見られなかった。
【０２６６】
これより、従来、絶縁保護膜として用いているプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜に対して、本実施態様の各実施例のＣａｔ−ＣＶＤ法により形成した膜はインク耐性に優れることが分かった。そのため、保護層を薄膜化しても要求される保護性能を得ることができるので、従来よりも薄膜化することができる。この結果、エネルギー効率の高い層構成が得られることが分かった。
【０２６７】
また、この結果から分かるように、比較例５−２および比較例５−３でも、Ｃａｔ−ＣＶＤ法で保護層を形成後に、別工程で水素化処理を行なっても良好な結果を得ることはできた。しかしながら、本実施例のように、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による保護層形成とともに水素化処理を行なうことで、製造に係る時間の短縮化と簡素化を図ることができた。
【０２６８】
【表５】
2008155611.tif 000007
【０２６９】
＜ヘッド特性＞
次に、本実施態様に係る各実施例および各比較例のインクジェットヘッド基板を用いて製造したインクジェットヘッドをインクジェット記録装置に取り付け、吐出を開始する発泡開始電圧Ｖｔｈの測定および記録耐久試験を行った。この試験は、Ａ４サイズの用紙に、インクジェット記録装置に組み込まれている一般的なテストパターンを記録させることで行った。このとき、駆動周波数１５ＫＨｚ、駆動パルス幅１μｓのパルス信号を与え、発泡開始電圧Ｖｔｈを求めた。その結果を表６に示す。
【０２７０】
【表６】
2008155611.tif 000008
【０２７１】
図２の構成において、絶縁保護層をＣａｔ−ＣＶＤ法により形成し、上部保護層を膜厚２００ｎｍと形成したものではＶｔｈ＝１８．０Ｖであった（実施例５−１）。
【０２７２】
また、図３のように、上部保護層を形成せずに絶縁保護層をインクに接する構成した実施例５−２〜実施例５−７の場合、表６の結果から、Ｖｔｈが約１０〜約１５％程度低減されたことが分かり、消費電力の改善が見られた。
【０２７３】
なお、実施例５−７においては、保護層の膜厚を５００nmと厚く形成しているためにＶｔｈは高くなっている。しかしながら、実際にインクジェットヘッドとして駆動できる範囲であり、長期にわたる記録を行うためには好ましい構成となっている。
【０２７４】
また、絶縁保護層の膜厚方向で組成を変化させた実施例５−３も含めて、本実施態様の実施例５−１〜実施例５−７においては、各比較例と比べてもヘッドの駆動に特に異常は見られなかった。
【０２７５】
また、比較例５−２および比較例５−３のように、水素化処理を絶縁保護層の形成後に行ったものと、本実施態様のように絶縁保護層の形成と同時水素化処理を行ったものでも、差は見られなかった。これは、本実施態様の製造方法においても、水素化処理が従来と同様に有効に行われていることを示す。
【０２７６】
次に、このＶｔｈの１．３倍に相当する電圧を駆動電圧Ｖｏｐとして、１５００文字の標準文書の記録を行った。その結果、実施例５−１〜実施例５−７、比較例５−２および比較例５−３のいずれのインクジェットヘッドにおいても、５０００枚以上の記録が可能であることが確認され、かつ記録品位の劣化も見られなかった。
【０２７７】
一方、比較例５−１のインクジェットヘッドにおいては、１０００枚程度の記録の後、記録不能となった。この原因を確認したところ、絶縁保護層が主としてキャビテーションおよびインクによる溶出により断線に至ったものであることがわかった。
【０２７８】
すなわち、Ｃａｔ−ＣＶＤ法による基板温度条件を、水素化アニールを兼ねるために３５０℃〜４００℃に上げた実施例も、基板温度を１００℃〜３００℃の比較的低温で成膜した比較例も、長期にわたり画像が安定しており、耐久特性に優れていることがわかった。
【０２７９】
これは、Ｃａｔ−ＣＶＤの基板温度条件を、水素化アニールを兼ねるために３５０℃〜４００℃に上げても、アルミニウム系の配線の表面にヒロックが発生せず、絶縁保護膜を薄くしても絶縁保護膜にピンホールの発生がない、ということに起因するものである。
【図面の簡単な説明】
【０２８０】
【図１】本発明に係る実施例としてのインクジェットヘッド基板の熱作用部周辺の模式的平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明に係る実施例としてのインクジェットヘッド基板の熱作用部周辺の模式的断面図である。
【図４】本発明に係る実施例としてのインクジェットヘッド基板の熱作用部周辺の模式的平面図である。
【図５】図４に示したインクジェットヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図である。
【図６】本発明に係る実施例の保護層を形成するための成膜装置の模式図である。
【図７】図４に示したインクジェットヘッドを用いて構成したインクジェットカートリッジを示す模式的斜視図である。
【図８】図７に示したインクジェットカートリッジを用いたインクジェット記録装置の概略構成例を示す模式的斜視図である。
【図９】本発明に係る実施例のインクジェットヘッド基板の熱作用部周辺の模式的断面図である。
【図１０】本発明に係る実施例のインクジェットヘッド基板の熱作用部周辺の模式的断面図である。
【図１１】共通配線と電極配線との接続部を示す模式的断面である。
【図１２】メッキ法による厚膜配線の製造方法を説明する模式的工程断面図である。
【図１３】従来のインクジェット基板の発熱部のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
【０２８１】
４  流路形成部材
５  インク吐出口
９  供給口
３０１  成膜室
３０２  基板ホルダー
３０３  ガス導入部
３０４  ヒーター
３０５  排気ポンプ
１００３  型材
１００６  撥水層
１００７  シリコン酸化（ＳｉＯX）膜
１００８  パターニングマスク
１０１１  保護材
１１００  インクジェットヘッド基板
１１０１  シリコン基板
１１０２  蓄熱層
１１０３  層間膜
１１０４  発熱抵抗層
１１０４ａ  発熱部
１１０５  電極配線層
１１０６  絶縁保護層
１１０６ａ  第１保護層
１１０６ｂ  第２保護層
１１０７  上部保護層
１１０８  熱作用部
【図１】
2008155611.tif 000009
【図２】
2008155611.tif 000010
【図３】
2008155611.tif 000011
【図４】
2008155611.tif 000012
【図５】
2008155611.tif 000013
【図６】
2008155611.tif 000014
【図７】
2008155611.tif 000015
【図８】
2008155611.tif 000016
【図９】
2008155611.tif 000017
【図１０】
2008155611.tif 000018
【図１１】
2008155611.tif 000019
【図１２】
2008155611.tif 000020
【図１３】
2008155611.tif 000021