JP2014000795A - 液体吐出ヘッド用基板、及び液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 保護層の溶解による液体吐出ヘッドの信頼性の低下を抑制する。
【解決手段】 液体吐出ヘッド用基板５は、基体１と、基体１の上に設けられた発熱抵抗層１０及び一対の配線９と、発熱抵抗層１０及び一対の配線９を覆う保護層１４と、を有する。保護層１４は、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），３０≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％））で表わされる材料を含む。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド用基板、及び液体吐出ヘッドに関する。

液体吐出ヘッドとして代表的なインクジェットヘッドを用いた記録方式の一つに、発熱素子によってインクを加熱して発泡させ、この気泡を利用してインクを吐出する方式がある。

特許文献１には、発熱素子及び発熱素子を駆動するための配線をインクから保護するための絶縁保護層として、ＣＶＤ法で形成されたプラズマＳｉＮ膜などを使用することが記載されている。

特開２０００−２２５７０８号公報

特許文献１に開示されるプラズマＳｉＮ膜を保護層に適用したインクジェットヘッドにおいては、従来のインクに対しては十分な保護が可能であった。しかし、近年インクジェットプリンタでの印刷における発色性、耐候性、紙への定着性などのインクの性能向上を目的としてインクの種類が多様化している。それらのインクの中にはプラズマＳｉＮやプラズマＳｉＯなどのような従来のインクジェットヘッド用基板に用いられてきた保護層を溶解するインクが存在する。

インクによって保護層が溶解することで、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子や配線に、インクを介して電流が流れる可能性があり、これにより、断線を引き起こす可能性がある。あるいは、エネルギー発生素子がインク中の酸素と反応し酸化することによって断線を引き起こす可能性がある。このように、保護層の溶解によってインクジェットヘッドの信頼性を低下させてしまうことが課題となる。

なお、インクジェットヘッド用基板の保護層としては、インクに対する耐溶解性に加え、流路形成部材との密着性、電気的絶縁性、加工性といった性能を満たすことが要求される。

そこで、本発明は、流路形成部材との密着性、電気的絶縁性、加工性といった保護層として求められる性能を満たしつつ、保護層の溶解による液体吐出ヘッドの信頼性の低下を抑制できる液体吐出ヘッド基板を提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッド用基板は、基体と、前記基体の上に設けられた発熱抵抗層及び一対の配線と、前記発熱抵抗層及び前記一対の配線を覆う保護層と、を有する液体吐出ヘッド用基板において、前記保護層は、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），３０≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％））で表わされる材料を含むことを特徴とする。

本発明によると、流路形成部材との密着性、電気的絶縁性、加工性といった保護層として求められる性能を満たしつつ、保護層の溶解による液体吐出ヘッドの信頼性の低下を抑制できる液体吐出ヘッド基板を提供することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドを備えるヘッドユニットと、ヘッドユニットを搭載可能な液体吐出装置の一例を示す図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの斜視図及び上面図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの断面を模式的に示す図である。 Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の成膜装置を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成領域及び各実験例に用いたＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成を表す三点グラフである。 本発明のその他の実施形態に係るＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成領域及び各実験例に用いたＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成を表す三点グラフである。

液体吐出ヘッドは、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、さら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、この液体吐出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被記録媒体に記録を行うことができる。

本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被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こととする。

さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、記録動作に用いるインクのみならず、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは被記録媒体の処理とは、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上するための処理のことを言う。さらに、本発明の液体吐出装置に用いられるような「液体」は、一般的に電解質を多く含むものであり、導電性を有している。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与する。

（液体吐出装置）
図１（ａ）は、液体吐出装置を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、リードスクリュー５００４は、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣは、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に係合するピン（不図示）を有しており、リードスクリュー５００４が回転することによって、キャリッジＨＣは矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、ヘッドユニット４０が搭載されている。

（ヘッドユニット）
図１（ｂ）は、図１（ａ）のような液体吐出装置に搭載可能なヘッドユニット４０の斜視図である。液体吐出ヘッド４１（以下、ヘッドとも称する）はフレキシブルフィルム配線基板４３により、液体吐出装置と接続されるコンタクトパッド４４に導通している。また、ヘッド４１は、インクタンク４２と接合されることで一体化されヘッドユニット４０を構成している。ここで例示しているヘッドユニット４０は、インクタンク４２とヘッド４１とが一体化されたものであるが、インクタンクを分離できる分離型とすることも出来る。

（液体吐出ヘッド）
図２（ａ）に本発明に係る液体吐出ヘッド４１の斜視図を示す。液体吐出ヘッド４１は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２３を備えた液体吐出ヘッド用基板５と、液体吐出ヘッド用基板５の上に設けられた、流路形成部材としての流路壁部材１５と、を有している。

流路壁部材１５は、エポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂材料の硬化物で設けることができ、液体を吐出するための吐出口３と、吐出口３に連通する流路１７の壁１７ａとを有している。液体吐出ヘッド４１には、流路壁部材１５の吐出口３が設けられた面の裏面が、液体吐出ヘッド用基板５に接することにより、流路１７が設けられている。また、流路壁部材１５に設けられた吐出口３は、液体吐出ヘッド用基板５を貫通して設けられた供給口４に沿って所定のピッチで列をなすように設けられている。

供給口４から供給された液体は流路１７に運ばれ、さらにエネルギー発生素子２３で発生する熱エネルギーによって液体が膜沸騰することで気泡が生じる。このときに生じる圧力により、液体が吐出口３から吐出されることで、記録動作が行われる。

液体吐出ヘッド４１は、電気的接続を行うための端子２２を複数備えており、液体吐出装置からこれらの端子２２に、エネルギー発生素子２３を駆動するためのＶＨ電位・接地電位（ＧＮＤ電位）や駆動素子を制御するためのロジック信号等が送られる。

図２（ｂ）に液体吐出ヘッド４１の供給口４付近の模式的な上面図を示す。ここで、この上面図においては簡単化のため流路１７の壁１７ａより上層の部分を省略している。また、図３は、図２（ａ）及び（ｂ）のＡ−Ａ’線における液体吐出ヘッド４１の断面を模式的に示す図である。

図３に示すように、トランジスタ等の駆動素子（不図示）が設けられたシリコンからなる基体１の上には、基体１の一部を熱酸化して設けた熱酸化層２ａと、ＣＶＤ法などを用いて設けたシリコン化合物からなる層間絶縁層１３とが設けられている。熱酸化層２ａと層間絶縁層１３との間にはトランジスタ等の駆動素子を駆動するための配線層（不図示）が設けられている。なお、後述する一部の実施形態においては、層間絶縁層１３の材料としてＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚで表わされる材料を用いる。層間絶縁層１３はエネルギー発生素子２３で発生した熱の拡散を抑制するための蓄熱層としての機能も有する。

層間絶縁層１３の上に、通電されることで発熱する例えばＴａＳｉＮやＷＳｉＮなどの材料からなる発熱抵抗層１０が設けられている。発熱抵抗層１０に接するように、発熱抵抗層１０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、配線層としての一対の電極９が設けられている。

電極９の上に、電極９及び発熱抵抗層１０を液体から電気的あるいは化学的に保護するための保護層１４が設けられている。なお、後述する実施形態においては、保護層１４の材料としてＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚで表わされる材料を用いる。

保護層１４の上には、発泡後のキャビテーションからエネルギー発生素子２３を保護するための、ＴａやＩｒ等の金属材料からなる耐キャビテーション層（不図示）が単層あるいは複数層で設けられていてもよい。

保護層１４の上層には、エネルギー発生素子２３に液体を供給するための流路１７を形成する壁１７ａと、液体を吐出するための吐出口３を備えた流路壁部材１５が設けられている。ここで、保護層１４と流路壁部材１５との密着性をさらに向上させるために、保護層１４と流路壁部材１５との間にポリエーテルアミド樹脂等からなる密着層（不図示）が設けられていてもよい。

図４は本発明において使用したプラズマＣＶＤ装置の成膜室を模式的に示す断面図である。図４を用いて、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の成膜方法の概略を以下に説明する。本発明に係るＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜はプラズマＣＶＤ法を用いて成膜する。

まず、プラズマ放電の際の上部電極として機能するシャワーヘッド３０３と、下部電極として機能するサンプルステージ３０２の間の距離（ＧＡＰ）を、サンプルステージ３０２の高さを調整することで決定する。また、サンプルステージ３０２の温度をヒータ３０４によって加熱することで調整する。

次に、シャワーヘッド３０３を介して使用する各種ガスを成膜室３１０に流入する。その際、各種ガスは各々に対応する配管３００にそれぞれ取り付けられたマスフローコントローラー３０１によって流量を制御される。その後、使用するガスの導入バルブ３０７ａを開放することでガスは配管内で混合され、シャワーヘッド３０３に向けて供給される。続いて、真空ポンプ（不図示）に繋がる排気口３０５に取り付けられた排気バルブ３０７ｂを調整し、排気量を制御することで成膜室３１０内の圧力を一定に保つ。その後、２周波のＲＦ電源３０８ａおよび３０８ｂによってシャワーヘッド３０３とサンプルステージ３０２との間にプラズマを放電する。そのプラズマ中で解離した原子がウエハ３０６上に堆積されていくことで成膜が行われる。

本発明に係るＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の成膜条件は、以下の中から適宜選択する。
ＳｉＨ_４ガス流量：２０〜３００ｓｃｃｍ
ＮＨ_３ガス流量：１０〜４００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス流量：０〜１０ｓｌｍ
ＣＨ_４ガス流量：０．１〜５ｓｌｍ
ＨＲＦ電力：２００〜９００Ｗ
ＬＲＦ電力：８〜５００Ｗ
圧力：３１０〜７００Ｐａ
温度：３００℃〜４５０℃
これらの条件を調整し、ＳｉＨ_４，ＮＨ_３，ＣＨ_４の各プロセスガスの流量比を変更することで、組成比の異なるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を得ることができる。その結果、表１のＡ〜Ｌに示す水準のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を得ることが出来た。なお、ｘ＜２５の場合は、想定される成膜条件においては安定した放電ができず、膜を成膜することが出来なかった。なお、本明細書ではＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の各元素の含有割合を原子百分率（ａｔ．％）で示している。また、本発明において成膜されるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜においては、上述したＣＶＤ法の原料ガス由来の水素が含有されるが、水素含有量は考慮していない。ただし、上述の原料ガスを用いて成膜された膜には、一般的に１５〜３０（ａｔ．％）程度の水素が含まれており、その範囲を大きく逸脱するものでなければ水素が含まれても差し支えない。

（第１の実施形態）
本実施形態では図３に示される保護層１４を形成する材料としてＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚと表わされる材料を用いる。以下、本実施形態の液体吐出ヘッド４１の製造工程について具体的に説明する。

まず、トランジスタ等の駆動素子の分離層として設けられる熱酸化層２ａが設けられた表面と、供給口４を設ける際のマスクとなる熱酸化層２ｂが設けられた裏面とを有するシリコンからなる基体１を用意する。基体１の表面に、駆動素子を駆動するために外部からの電力を供給するための第一の配線層（不図示）を膜厚約２００ｎｍ〜５００ｎｍで設ける。第一の配線層は、例えばアルミニウムを主成分とする材料（例えばＡＬ−Ｓｉ合金）やポリシリコンを用いて、スパッタリング法とドライエッチング法により形成することができる。第一の配線層の上に、ＣＶＤ法等を用いて、膜厚約５００ｎｍ〜１μｍの酸化シリコンからなる層間絶縁層１３を設ける。

次に、層間絶縁層１３の上に膜厚約１０ｎｍ〜５０ｎｍのＴａＳｉＮまたはＷＳｉＮからなる発熱抵抗層１０となる材料と、一対の電極９となる膜厚約１００ｎｍ〜１．５μｍのアルミニウムを主成分とする第二の配線層をスパッタリング法により形成する。そして、ドライエッチング法を用いて、発熱抵抗層１０と第二の配線層とを加工し、さらに第二の配線層の一部をウェットエッチング法で除去することによって、一対の電極９を設ける。発熱抵抗層１０のうちの、第二の配線層を除去した部分に対応する部分、すなわち一対の電極９の間に設けられた部分が、エネルギー発生素子２３として用いられる。

続いて、発熱抵抗層１０と一対の電極９とを覆うように基板全面にＣＶＤ法によってＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚからなる膜厚約１００ｎｍ〜１μｍの保護層１４を設ける。ここで、本実施形態においては上記表１に示したＡからＬの各組成のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いて保護層１４を形成した。

その後に、外部からの電力を一対の電極９に供給するために用いるスルーホールをドライエッチング法によって形成する。以上の工程を経て液体吐出ヘッド用基板５を得る。

次に、液体吐出ヘッド用基板５の表面に、スピンコート法を用いて溶解可能な樹脂を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングして流路１７となる部分に型材を形成する。さらに、型材の上に、スピンコート法を用いてカチオン重合型エポキシ樹脂を形成し、その後にホットプレートを用いてベークを行い硬化させることで、流路壁部材１５を形成する。その後、フォトリソグラフィー技術を用いて吐出口３となる部分の流路壁部材１５を除去する。次に、環化ゴム層で流路壁部材１５を保護する。次に、基体１のエネルギー発生素子２３が設けられた面の裏面の熱酸化膜２ｂを、供給口４を形成するためのマスクとなるように開口させる。

さらに、水酸化テトラメチルアンモニウム溶液（ＴＭＡＨ溶液）や水酸化カリウム（ＫＯＨ溶液）等を用いて、基体１の裏面からウェットエッチングを行い、供給口４として設けられた貫通口を形成する。基体１として表面の結晶方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いることにより、アルカリ性の溶液（例えばＴＭＡＨ溶液やＫＯＨ溶液）を用いた結晶異方性エッチングで供給口４を形成することができる。このような基体１では（１１１）面のエッチングレートが他の結晶面のエッチングレートに比べ非常に遅いため、シリコン基板表面に対して約５４．７度という角度を成す供給口４を設けることが出来る。

続いて、ドライエッチング法を用いて、供給口４の形成によって露出した層間絶縁層１３と保護層１４を除去する。この際、バッファードフッ酸溶液（ＢＨＦ溶液）等を用いたウェットエッチングで層間絶縁層１３を除去し、その後に保護層１４をドライエッチング法により除去する工程としても構わない。その後、環化ゴム層と型材を除去し、液体吐出ヘッド４１が完成する。

以下に、表１に示したＡからＬまでのＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の性能を判断するための実験例を示す。以下の実験例では、従来使用されてきた膜としてプラズマＳｉＮ膜を水準Ｍ、プラズマＳｉＯ膜を水準Ｎとして併せて同様の実験を行った。

（実験例１）
第１の実施形態におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜のインクに対する耐浸食性を確認するために以下の実験を行った。まず、シリコン基板上に各Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を成膜した。その後、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜が成膜された基板を２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさとなるように割断した。その個片を、７０℃に加熱した３０ｃｃのｐＨ９程度の顔料インクの中に浸漬し７２時間放置した際の溶解量を調べた。その際、基板の端面及び裏面に露出しているＳｉが溶解することによる影響を無くすために、基板の裏面及び側面をインクに不溶な樹脂で保護した。なお、本実験例による膜厚の測定は反射分光法を用いた光干渉式膜厚計を用いて行った。

この実験における、膜厚の変動を調べることでＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜のインクに対する耐浸食性を確認した。結果を表２に示す。この実験における判断基準として、溶解量が１ｎｍ未満の場合を◎、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の場合を○、１０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の場合を△、３００ｎｍ以上の場合を×として判定を行った。

この際の判断結果として用いた、◎は非常に効果が得られるもの、○は効果が得られるもの、△は効果が少ないもの、×は逆効果となってしまうものとした。この判断は以下の実験例の結果も同様である。

表２に示した結果から、インクに対する耐浸食性を満足するＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成範囲は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），ｘ＞０，ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ＞０を満足する組成領域であることがわかる。特に、顔料インクを用いるときにこの組成領域の範囲内のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いることが有効である。また、ｐＨ５〜１１程度の顔料インク及び染料インクであっても上述の結果と同等の結果が得られる。

（実験例２）
第１の実施形態におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の、流路壁部材１５との密着性を確認するために以下の実験を行った。まず、上記の各実施例及び比較例によって得られた液体吐出ヘッド４１を３０ｃｃのｐＨ９程度の顔料インクの中に浸漬し、１２１℃、１００％ＲＨの雰囲気中でプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ試験）を１０時間行う。この後に液体吐出ヘッド４１の表面を顕微鏡で確認した。

この実験における、流路壁部材１５の剥離を調べることでＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜と流路壁部材１５との密着性を確認した。結果を表３に示す。この実験における判断基準として、流路壁部材１５の剥離が全く見られないものに関しては◎、流路壁部材１５が剥離はしていないが部分的に浮きが生じているものに関しては○として判定を行った。また、流路壁部材１５が剥離して部分的に消失しているものに関しては△、完全に流路壁部材１５が全て消失しているものに関しては×として判定を行った。

表３に示した結果から、流路壁部材１５との密着性を満足するＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成範囲は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），ｘ≧３０（ａｔ．％），ｙ＞０，ｚ＞０を満足する組成領域であることがわかる。特に、顔料インクを用いるときにこの組成領域の範囲内のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いることが有効である。また、ｐＨ５〜１１程度の顔料インク及び染料インクであっても上述の結果と同等の結果が得られる。

（実験例３）
第１の実施形態におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の電気的絶縁性を確認するために以下の実験を行った。まず、膜厚１μｍのシリコン熱酸化膜が形成されたシリコン基板上に、第一の電極として用いるために、アルミニウムを主材料とする金属層を６００ｎｍの厚さで形成し、２．５ｍｍ×２．５ｍｍの大きさとなるように加工する。その後Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を３００ｎｍの厚さで成膜し、さらにその上層に第二の電極として用いるためにアルミニウムを主材料とする２ｍｍ×２ｍｍの大きさとなり、第一の電極の直上からはみ出ないように６００ｎｍの厚さで形成する。その後第一の電極との電気的な接触を取るためのスルーホールをＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜に開口した。このようなサンプルを用いて、第一の電極と第二の電極との間に２０Ｖの電圧を加えた際の電流量を測定した。

この実験における、電流量を測定することでＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の電気的絶縁性を確認した。結果を表４に示す。この実験における判断基準として電流量が、１０ｎＡ未満のものに関しては◎、１０ｎＡ以上５００ｎＡ未満のものに関しては○、５００ｎＡ以上１μＡ未満のものに関しては△、１μＡ以上のものに関しては×とした。

表４に示した結果から、電気的絶縁性を満足するＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成範囲は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ＞０，ｚ＞０を満足する組成領域であることがわかる。

（実験例４）
本発明におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の加工性を確認するために以下の実験を行った。シリコン基板上にＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を成膜し、四フッ化炭素、酸素、アルゴン、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）の混合ガスを用いたドライエッチングでエッチングをした際のエッチングレートを測定した。なお、この際の膜厚の測定方法に関しては実験例１と同様である。

この実験における、エッチングレートを測定することでＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の加工性を確認した。結果を表５に示す。この実験における判断基準は以下の通りである。エッチングレートが２００ｎｍ／ｍｉｎ以上のものに関しては◎、１００ｎｍ／ｍｉｎ以上２００ｎｍ／ｍｉｎ未満のものに関しては○、５０ｎｍ／ｍｉｎ以上１００ｎｍ／ｍｉｎ未満のものに関しては△、５０ｎｍ／ｍｉｎ未満のものに関しては×とした。

表５に示した結果から、加工性を満足するＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成範囲は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），ｘ＞０，ｙ＞０，ｚ≧１５（ａｔ．％）を満足する組成領域であることがわかる。

以上の実験例１から実験例４の実験結果を表６にまとめる。総合的な判断は、各実験の結果の中で最も評価が低いものの判断を用いた。総合的な判断が○となる水準はＥ〜Ｊの各水準である。

液体吐出ヘッド用基板５の保護層１４としては、以上の実験例１から実験例４に挙げた性能を備えることが求められる。それぞれの実験結果により、各性能を満足するような好ましい保護層１４としてのＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），３０≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％）であることがわかる。その組成を三点グラフにより表現したものを図５に示す。

第１の実施形態において作成した各液体吐出ヘッド４１において実際に液体の吐出を行った。その結果、表６に示したＥ〜Ｊの水準を保護層１４に用いた液体吐出ヘッド４１においては、保護層１４の溶解による不良、流路壁部材１５の剥がれ、電気的な不良が発生せず、加工性にも優れた液体吐出ヘッド４１を得ることができた。

一方、Ａ，Ｂ，Ｃの水準を用いた液体吐出ヘッド４１に関しては、流路壁部材１５の剥がれによる不良が発生した。また、Ｄ，Ｌの水準に関しては、保護層１４を開口する工程において、膜のエッチング残りが発生したため、液体吐出ヘッド４１の駆動ができなかった。Ｋの水準に関してはリーク電流により配線間に電流が生じたために、吐出性能が著しく悪化した。

また、Ｍ，Ｎのヘッドに関しては、不良は生じなかったが、保護層１４及び層間絶縁層１３の溶解が確認された。なお、Ｎのヘッドを作製する際のプラズマＳｉＯをエッチングする工程においては、ドライエッチングでの加工が出来ない為、ＢＨＦ溶液を用いたウェットエッチング法を用いた。

（第２の実施形態）
液体吐出ヘッド用基板５に設けられた供給口４をインクが流れる際に、層間絶縁層１３の一部もインクに触れるため、使用するインクによっては従来層間絶縁層１３として用いられてきたプラズマＳｉＯ膜が溶解する可能性がある。特に、液体吐出ヘッド用基板５の小型化のために、供給口４とエネルギー発生素子２３との距離を短くすると、層間絶縁層１３の溶解がエネルギー発生素子２３の位置まで到達しやすくなってしまい、断線を引き起こす可能性がある。

そこで、本実施形態では、保護層１４に加え、層間絶縁層１３を形成する材料としてＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚと表わされる材料を用いる。なお、第１の実施形態と同様の構成や製造工程については記載を省略する。

また、本実施形態においては層間絶縁層１３と保護層１４とで、同じ組成水準のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いる。同じ組成水準の材料を用いたことによって、層間絶縁層１３と保護層１４との界面が強く結合されるため、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板５を提供できる。

本実施形態の液体吐出ヘッド４１の製造工程は、層間絶縁層１３を設ける工程において第１の実施形態と異なっている。具体的には、第一の配線層の上に、ＣＶＤ法等を用いて、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚからなる膜厚約１００ｎｍ〜１μｍの層間絶縁層１３を設ける。本実施形態においては上記表１に示したＡからＬの各組成のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いて層間絶縁層１３を形成した。

第２の実施形態におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜のインクに対する耐浸食性、流路壁部材１５との密着性、絶縁性、加工性を、上記実験例１から４によって確認した。本実施形態におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の必要性能は第１の実施形態で示したものと同様であり、全ての実験に関して◎あるいは○となる水準はＥ〜Ｊの各水準である。実験例１から４の結果により、第２の実施形態において好ましいＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），３０≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％）であることがわかる。その組成は上記第１の実施形態で得られた領域と同様であり、すなわち、図５に示した組成領域である。

第２の実施形態において作成した各液体吐出ヘッド４１において実際にインクの吐出を行った。その結果、表６に示したＥ〜Ｊの水準を層間絶縁層１３及び保護層１４に用いた液体吐出ヘッド４１においては、それらの層の溶解による不良、電気的な不良、流路壁部材１５の剥がれが発生せず、加工性にも優れた液体吐出ヘッド４１を得ることができた。

一方、Ａ，Ｂ，Ｃの水準を用いた液体吐出ヘッド４１に関しては、流路壁部材１５の剥がれによる不良が発生した。また、Ｄ，Ｌの水準に関しては、供給口４を開口する工程において、膜のエッチング残りが発生したため、流路壁部材１５の形成工程で不良が生じた。Ｋの水準に関してはリーク電流により配線間に電流が生じたために、ヘッド４１の駆動ができなかった。

また、Ｍ，Ｎのヘッドに関しては、不良は生じなかったが、保護層１４及び層間絶縁層１３の溶解が確認された。なお、Ｎのヘッドを作製する際のプラズマＳｉＯをエッチングする工程においては、ドライエッチングでの加工が出来ない為、ＢＨＦ溶液を用いたウェットエッチング法を用いた。

（その他の実施形態）
本実施形態は、インクによる層間絶縁層１３の溶解を低減するという課題を解決するための実施形態である。したがって、本実施形態では、層間絶縁層１３を形成する材料としてＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚと表わされる材料を用いるが、保護層１４の材料は特に限定されない。なお、上述の実施形態と同様の構成や製造工程については記載を省略する。

本実施形態では、第一の配線層の上に、ＣＶＤ法等を用いて、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚからなる膜厚約１００ｎｍ〜１μｍの層間絶縁層１３を設ける。層間絶縁層１３を形成する材料として上記表１に示したＡからＬの各組成のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いて膜厚約１００ｎｍ〜１μｍの層間絶縁層１３を形成した。

また、層間絶縁層１３の上に形成した発熱抵抗層１０と一対の電極９とを覆うように、基板全面にＣＶＤ法によってプラズマＳｉＮからなる膜厚約１００ｎｍ〜１μｍの保護層１４を設ける。

液体吐出ヘッド用基板５の層間絶縁層１３としては、耐浸食性、絶縁性、加工性を備えることが求められる。そこで、本実施形態における層間絶縁層１３としてのＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜のインクに対する耐浸食性、絶縁性、加工性を上記実験例１，３，４によって確認した。本実施形態における必要性能を評価した実験結果を表７にまとめる。全ての実験に関して◎あるいは○となる水準はＡ，Ｂ，Ｅ〜Ｊの各水準である。

実験例１，３，４の結果により、本実施形態において好ましい層間絶縁層１３としてのＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），０＜ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％）であることがわかる。ただし、ｘ＜２５になると想定される成膜条件に関しては放電が安定してできず、膜を成膜することが出来なかった。安定して成膜できる領域を考慮すると、第２の実施形態において好ましい層間絶縁層１３としてのＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜の組成は、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），２５≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％）であることがわかる。その組成を三点グラフにより表現したものを図６に示す。

本実施形態において作成した各液体吐出ヘッド４１において実際に液体の吐出を行った。その結果、表６に示したＡ，Ｂ，Ｅ〜Ｊの各水準を層間絶縁層１３に用いた液体吐出ヘッド４１においては、層間絶縁層１３の溶解による不良、電気的な不良が発生せず、加工性にも優れた液体吐出ヘッド４１を得ることができた。

一方、Ｄ，Ｌの水準に関しては、供給口４を開口する工程において、膜のエッチング残りが発生したため、流路壁部材１５の形成工程で不良が生じた。Ｋの水準に関してはリーク電流により配線間に電流が生じたために、ヘッド４１の駆動ができなかった。

また、Ｃ，Ｍ，Ｎのヘッドに関しては、不良は生じなかったが、保護層１４及び層間絶縁層１３の溶解が確認された。なお、Ｎのヘッドを作製する際のプラズマＳｉＯをエッチングする工程においては、ドライエッチングでの加工が出来ないため、ＢＨＦ溶液を用いたウェットエッチング法を用いた。

なお、層間絶縁層１３と保護層１４とを共にＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚと表わされる材料を用いる場合に、それぞれの層で異なる組成水準のＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を用いてもよい。この場合は、保護層１４の組成水準は図５に示す範囲内、層間絶縁層１３の組成水準は図６に示す範囲内におけるＳｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ膜を組み合わせて適用すればよい。

１ 基体
５ 液体吐出ヘッド用基板
９ 電極
１０ 発熱抵抗層
１４ 絶縁保護層
２３ エネルギー発生素子
４１ 液体吐出ヘッド

Claims (6)

1. 基体と、
   前記基体の上に設けられた発熱抵抗層及び一対の配線と、
   前記発熱抵抗層及び前記一対の配線を覆う保護層と、
   を有する液体吐出ヘッド用基板において、
   前記保護層は、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），３０≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％））で表わされる材料を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
2. 前記一対の配線を備えた配線層と、前記基体の上に設けられた、前記配線層とは別の配線層と、前記配線層と前記別の配線層との間に設けられた絶縁層と、を有し、
   前記絶縁層は、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），２５≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％））で表わされる材料を含む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。
3. 前記保護層と前記絶縁層とが互いに接する部分を有し、
   前記保護層と前記絶縁層との材料の組成が同じであることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
4. 前記保護層の、前記一対の配線の間に設けられた前記発熱抵抗層に対応する部分を覆うように、前記保護層とは別の保護層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
5. 基体と、前記基体の上に設けられた発熱抵抗層及び一対の配線と、前記発熱抵抗層及び前記一対の配線を覆う保護層と、を備えた基板と、
   前記保護層と接する部分を備え、前記部分に樹脂を含む、液体が流れる流路を形成するための流路形成部材と、
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記保護層は、Ｓｉ_ｘＣ_ｙＮ_ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ａｔ．％），３０≦ｘ≦５９（ａｔ．％），ｙ≧５（ａｔ．％），ｚ≧１５（ａｔ．％））で表わされる材料を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 前記保護層は、液体が流れる流路となる部分を有することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。