JP6345010B2 - インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット方式によりインクを吐出して記録媒体に記録を行うためのインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法に関するものである。
近年、省電力に駆動可能であり、かつ信頼性の高いサーマル式のインクジェット記録ヘッドが求められている。サーマル式のインクジェット記録ヘッド（以下、単に、「記録ヘッド」とも呼ぶ。）は、記録ヘッド用の素子基板と、インク液室とそれに連通するインク吐出口を構成する流路形成部材で主に構成されている。素子基板には、インクを発泡させ、インクを吐出させるためのエネルギーとなる熱を発生する発熱抵抗体（電気熱変換部）が設けられ、発熱抵抗体はインクとの接触を避ける保護層が設けられている。また、シリコン基板などの半導体基板と発熱抵抗体との間には、絶縁層が設けられている。このような記録ヘッドを省電力で駆動できるようにするには、発熱抵抗体と半導体基板の間にある絶縁層の熱伝導率を低くすることが有効である。従来、半導体基板上の絶縁層には、酸化シリコン（ＳｉＯと記す）膜が用いられていたが、ＳｉＯの熱伝導率は１．３Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であり、半導体基板への熱漏洩が十分に阻止できず、省電力化の障害となっていた。そこで、ＳｉＯの熱伝導率より小さい熱伝導率を持つ絶縁層、すなわち蓄熱層が求められている。
つまり、蓄熱層の熱伝導率が低いと、発熱抵抗体で発生した熱が蓄熱層を介して基板方向に逃げにくく、発熱抵抗体上のインクに触れる熱作用部の温度が効率よく上がり、発泡に必要な投入エネルギーが小さくなる。その結果、省電力に駆動ができる記録ヘッドを得ることができる。
特許文献１に開示されている記録ヘッドでは、図５に示すように、半導体基板２２上に、絶縁層２８、蓄熱層（低熱拡散性膜：low thermal diffusivity film）３２、発熱抵抗体層２６、被覆層（導電性金属層）６０、保護層３０が設けられ、被覆層６０と発熱抵抗体層２６との接面が液吐出動作部（fluid ejector actuator）１７となっている。絶縁層２８は、酸化シリコンや窒化シリコンなどが用いられ、上記蓄熱層３２にはシリカ、チタニア、アルミナなどのセラミック酸化物のエアロゲルが用いられている。この蓄熱層３２は１００ｎｍ未満の小さなポアサイズを有しており、約０．３〜１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の低い熱伝導率を有している。そのため、省電力に駆動ができる記録ヘッドを得ることができる。
特許文献１に記載の蓄熱層３２を構成するエアロゲルは、ゾルゲル法により、材料溶液を加水分解、縮重合などの化学反応をさせてゲルを作製している。その後、ゲルを基板に塗布し、熱処理をすることにより内部に残された溶媒を取り除き、緻密化をさせるプロセスを用いている。
しかしながら、上記プロセスにおいては、熱処理により溶媒を完全に取り除くことは難しく、残留溶媒が発生してしまう場合がある。記録ヘッドを駆動させると、蓄熱層が高温となり、蓄熱層内の残留溶媒がガス化してしまう可能性がある。残留溶媒のガス化が起こると、蓄熱層が膨張し、脱ガスにより収縮する。このような膨張・収縮を繰り返すことで蓄熱層にき裂が生じ、それに伴い蓄熱層上の発熱抵抗体層も割れ、断線によりヘッドが機能しなくなるという懸念がある。
本発明の目的は、省電力に駆動可能であり、かつ信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することである。
本発明の一態様によれば、上記目的を達成するものとして、
基板上に蓄熱層を形成する工程と、前記蓄熱層上に接する、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、を備えるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、
前記蓄熱層を形成する工程は、気相法でポーラス状の環状シラザン膜を成膜する工程を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、が提供される。
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前記蓄熱層を形成する工程は、気相法でポーラス状の環状シラザン膜を成膜する工程を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、が提供される。
本発明の一態様によれば、蓄熱層がポーラス状の環状シラザン膜を含む絶縁膜であることによって、ＳｉＯ絶縁膜よりも省電力に駆動でき、かつ信頼性の高いインクジェット記録ヘッド用基板が提供される。また、ポーラス状の環状シラザン膜は、気相法で形成されるため、背景技術のゾルゲル法と比べて、膜中に残留溶媒を含まず、脱ガスの懸念が少ない蓄熱層が形成される。そのため、省電力駆動が可能となると共に、信頼性の高いインクジェット記録ヘッド用基板が提供できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［インクジェット記録装置の説明］
図４Ａは、本発明に係るインクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。図４Ａ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５００８，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣはインクジェットヘッドユニット４１０を載置可能であり、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矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
図４Ａは、本発明に係るインクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置を示す概略斜視図である。図４Ａ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５００８，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣはインクジェットヘッドユニット４１０を載置可能であり、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矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
［インクジェット記録ヘッドの説明］
図４Ｂはインクジェットヘッドユニットの一例を示す斜視図である。インクジェットヘッドユニット４１０は、インクジェット記録ヘッド１と、インクジェット記録ヘッド１へ供給するインクを収容するインク収容部４０４を備え、これらが一体となったインクジェットカートリッジを構成している。インクジェット記録ヘッド１は図４Ａに示す記録媒体Ｐに対向する面に設けられている。なお、これらは必ずしも一体になっている必要はなく、インク収容部４０４は取り外しが可能な形態を取ることもできる。４０２はインクジェット記録ヘッド１に電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Tape Automated Bonding）用のテープ部材である。このテープ部材４０２は、記録装置本体から接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りすることができる。図４Ｃは、本発明の第一の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１の模式的な斜視図である。
図４Ｂはインクジェットヘッドユニットの一例を示す斜視図である。インクジェットヘッドユニット４１０は、インクジェット記録ヘッド１と、インクジェット記録ヘッド１へ供給するインクを収容するインク収容部４０４を備え、これらが一体となったインクジェットカートリッジを構成している。インクジェット記録ヘッド１は図４Ａに示す記録媒体Ｐに対向する面に設けられている。なお、これらは必ずしも一体になっている必要はなく、インク収容部４０４は取り外しが可能な形態を取ることもできる。４０２はインクジェット記録ヘッド１に電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Tape Automated Bonding）用のテープ部材である。このテープ部材４０２は、記録装置本体から接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りすることができる。図４Ｃは、本発明の第一の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１の模式的な斜視図である。
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１の熱作用部１１７付近の一例であり、図４ＣにおけるＩ−Ｉ’線に沿ってヘッドを垂直に切断した状態で示す模式的断面図である。
図１（ａ）において、１０１はシリコン等の基板である。基板上には、ポーラス状の環状シラザン膜を含む蓄熱層１０２が形成される。１０４は発熱抵抗体層、１０５はＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線層である。配線層１０５の一部を除去してギャップを形成し、その部分の発熱抵抗体層１０４を露出させた部分が電気熱変換部１０８となる。配線層１０５は不図示の駆動素子回路ないし外部電源端子に接続されて、外部からの電力供給を受けることができる。なお、図示の例では、発熱抵抗体層１０４上に配線層１０５を配置しているが、これに限定されない。例えば、配線層１０５を基板１０１上にギャップを設けて形成しその上に蓄熱層１０２を設け、蓄熱層１０２上に発熱抵抗体層１０４を配置し、蓄熱層１０２に発熱抵抗体層１０４と配線層１０５を電気的に接続するコンタクトを設ける構成を採用してもよい。また、蓄熱層１０２上に配線層１０５をギャップを設けて形成し、配線層１０５上及びギャップ間の蓄熱層１０２上に発熱抵抗体層１０４を設けても良い。つまり、配線層１０５は発熱抵抗体層１０４に電気的に接続されていれば良い。１０６は、この例では発熱抵抗体層１０４及び配線層１０５の上層として設けられ、ＳｉＯ膜，ＳｉＮ膜等からなる絶縁保護層である。絶縁保護層１０６は、電気熱変換部１０８で発生した熱を熱作用部１１７に伝導するため、蓄熱層１０２よりも熱伝導率に優れた膜であることが好ましい。電気熱変換部１０８上方の絶縁保護層１０６表面が熱作用部１１７となる。
以上の構成のインクジェット記録ヘッド用基板１００には流路形成部材１２０が形成される。この流路形成部材１２０は、熱作用部１１７に対応する位置にインク吐出口１２１を有するとともに、インクジェット記録ヘッド用基板１００を貫通して設けたインク供給口１０７から熱作用部１１７を経てインク吐出口１２１に連通するインク流路１１６を構成している。インクジェット記録ヘッド用基板１００と流路形成部材１２０を含んでインクジェット記録ヘッド１が構成される。
ここで、作製した蓄熱層１０２は環状シラザン膜を含み、環状シラザンは気相法、例えば、プラズマ化学気相堆積法（Ｐ−ＣＶＤ法）により成膜される。なお、蓄熱層１０２は、基板１０１表面に形成したＳｉＯ，ＳｉＮなどの絶縁膜を含むことができる。以下の説明においては、環状シラザン膜を単に蓄熱層１０２ということがある。
以下、Ｐ−ＣＶＤチャンバーの模式的断面を表す図６を用いて、Ｐ−ＣＶＤ法の説明を行う。図６はＰ−ＣＶＤチャンバーの断面を表す概略図である。使用するプロセスガスはシャワーヘッド２０３を介して成膜室２０７に流入する。その際、プロセスガスはマスフローコントローラ２０４により流量を制御される。また成膜室は排気口２０８とつながっており、ガスはここから排気されている。続いて、ＲＦ電源２０６よりＲＦ電力をシャワーヘッド２０３とトッププレート２０２に印加し、成膜室２０７にプラズマ放電によりラジカル生起する。そのプラズマ中で一部かい離した原子団、あるいは生起したラジカルとプロセスガスとが基板２０５の表面で化学的に反応して堆積されていくことで成膜が行われる。またヒータ２０１によりトッププレートの温度（成膜温度）を変更可能である。成膜温度は、室温（２５℃）以上の温度で、例えば、機能素子等を形成した基板を用いる場合には、機能素子等に悪影響を与えない範囲で適宜選択することができる。好ましくは４００℃以下の温度で実施することができる。高温で成膜するほど、空孔率が低下して機械的強度が増加するが、熱伝導率は低下する傾向にある。空孔率と熱伝導率とをバランス良く調整することによって、効果的な蓄熱層を形成することができる。
ここで、本発明に係る蓄熱層１０２は、環状シラザン膜を形成可能なプロセスガス（原料ガス）を用いて成膜される。図６のＰ−ＣＶＤチャンバーに環状シラザンの骨格形成材料であるガスを流入した。キャリアガスとして不活性ガス（窒素ガスやアルゴンガス）を用いることができる。そしてプラズマを発生させると原料ガスの結合の一部が切れ、環状シラザン骨格を有するポーラス状の環状シラザン膜（蓄熱層１０２）が形成される（図２（ａ））。
ここでいう環状シラザンとは、環骨格を有し、環骨格が−（−Ｓｉ−Ｎ−）ｎ−（ただし、ｎは整数）で表されるシラザン単位を有する化合物の総称で、単環構造であっても良く、多環構造であっても良い。環状シラザン膜とはこの環骨格が複数含まれる材料である。ここで、環骨格に関して、環骨格を形成するシラザン単位の結合数ｎは３〜２０であることが好ましい。この理由として、ｎが３未満では環骨格を形成し難く、また、２０を超えると機械的強度が低下し、熱ストレスなどに対する耐久が劣化するためである。結合数ｎは一つに限定されず、様々な結合数ｎの環状構造が含まれていても良い。
環状シラザンを形成可能なプロセスガスとしては、Ｓｉを供給可能なシリコン化合物と、Ｎを供給可能なアミン系化合物を組み合わせて用いることができる。また、ＳｉとＮの両方を含むアミノシラン系化合物を用いても良い。さらに、環状シラザン構造を有する化合物をプロセスガスとして用いることができる。この場合は、シラザン単位の結合数ｎの一部を原料段階で調整できる。
気相法で形成されるポーラス状の環状シラザン膜は、その空孔サイズが０．１ｎｍ〜３ｎｍの範囲であることが望ましい。空孔サイズは、環骨格を形成するシラザン単位の結合数ｎや、環骨格を相互に連結する連結基の長さに応じて種々変化し、気相法では原料の選択や成膜条件によって調整することができる。
気相法では、プロセスガスの種類や流量比、成膜温度などの成膜条件により、形成される環状シラザン膜の構成が変わり、空孔率が変化する。空孔率の変化は膜物性に影響し、空孔率が高いほど熱伝導率は低く、空孔率が低いほど熱ストレスに対する耐久性が向上する。つまり、熱伝導率と熱ストレスに対する耐久性はトレードオフの関係にある。本発明では両者をバランス良く達成するため、空孔率を所定の範囲になるように調整することが好ましい。空孔率は、２０％〜７０％の範囲から選択することができる。特に、空孔率が３０％〜６０％の範囲であることが好ましい。また、空孔率は、成膜後に別途熱処理することでも調整することができる。環状シラザン膜の膜厚は、５０ｎｍ〜５０００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜３０００ｎｍがより好ましい。
このように形成されるポーラス状の環状シラザン膜（蓄熱層１０２）上に発熱抵抗体層１０４や配線層１０５を成膜する場合、環状シラザン膜の空孔サイズによっては膜の平坦性が低下したり、空孔内に熱伝導率の高い材料が入り込んで蓄熱層１０２の熱伝導率が上昇したりする場合がある。そこで、表面の空孔を封止して、蓄熱層１０２表面の平坦性の確保や空孔内への異物の侵入を阻止する封孔処理を行うことが好ましい。封孔処理は、図１（ｂ）に示すように、環状シラザン膜（蓄熱層１０２）の表面にＳｉＯ膜や窒化シリコン膜（ＳｉＮ）などの絶縁膜（封孔処理膜１０３という）を成膜する。封孔処理膜１０３は蓄熱層の一部となる。なお、ＳｉＮは、ＳｉＯよりも熱伝導率が高いため、膜厚が厚くなりすぎると面と平行な方向への熱拡散が大きくなる。したがって、封孔して、ある程度の平坦性が確保される程度の膜厚、例えば、５ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚で形成することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは無く、本発明の範囲内で変更することができる。
（実施例１）
以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板及びインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を説明する。
図２（ａ）〜（ｅ）は図１（ａ）に示したインクジェット記録ヘッド１の製造工程を説明するための模式的断面図である。
なお、以下の製造工程は、Ｓｉでなる基板１０１、ないしは電気熱変換部１０８を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ等の半導体素子でなる駆動素子が予め作り込こまれた基板に対して実施されるものである。しかし簡略化のために、以下の図ではＳｉでなる基板１０１が図示されている（図２（ａ））。
以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板及びインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を説明する。
図２（ａ）〜（ｅ）は図１（ａ）に示したインクジェット記録ヘッド１の製造工程を説明するための模式的断面図である。
なお、以下の製造工程は、Ｓｉでなる基板１０１、ないしは電気熱変換部１０８を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ等の半導体素子でなる駆動素子が予め作り込こまれた基板に対して実施されるものである。しかし簡略化のために、以下の図ではＳｉでなる基板１０１が図示されている（図２（ａ））。
基板１０１に対し、表１に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの成膜条件で気相法にて環状シラザンからなる蓄熱層１０２を０．５μｍ〜２．０μｍの膜厚に形成した（図２（ａ））。成膜は、図６に示すＰ−ＣＶＤ装置を用いて、ＲＦ電力は５００Ｗ、原料ガスには下記式（Ａ）の２，４，６−トリメチル−２，４，６−トリビニルシクロトリシラザンを用いている。該化合物はＣＡＳ ＮＯ．５５０５−７２−６の既知の化合物であり、市場にて入手することができる。
上記式（Ａ）を用いて形成される環状シラザンは、例えば、ビニル基同士がラジカル重合して、下記式（Ｂ）のような構造を構成する。
式（Ｂ）のような構造では、Ｓｉ原子に置換するメチル基と、Ｓｉ原子間を連結するメチレン鎖を含む。なお、Ｓｉ原子間を連結するメチレン鎖は必ずしもビニル基同士の重合によるブチレンのみになるとは限らず、プラズマ中で一部メチレンが脱離してエチレンやプロピレンとなることがある。後述する表１に示すように、成膜温度が高くなるとこの傾向が多くなり、空孔サイズが小さくなることで空孔率が低下するものと考えられる。本発明では、環状シラザン構造が側鎖としてメチル基等のアルキル基、連結基としてメチレン鎖を含む、すなわち、側鎖及び／又は連結基に炭素原子を含む環状シラザンをＳｉＣＮと標記する。−（−Ｓｉ−Ｎ−）ｎ−で表される環骨格は、上記式（Ｂ）の構造では、ｎで表される結合数が３となっている。また、ｎ＝３の環骨格が連結基を介して複数結合し、さらに大環状構造を形成する。この大環状構造部分がサイズの大きい空孔となる。
このように形成される蓄熱層１０２はポーラスとなり、その空孔サイズは０．１〜３ｎｍである。
このように形成される蓄熱層１０２はポーラスとなり、その空孔サイズは０．１〜３ｎｍである。
次に、蓄熱層１０２上にＴａＳｉＮ等の発熱抵抗体層１０４を反応性スパッタリングにより約５０ｎｍの厚さに形成し、さらに配線層１０５となるＡｌ層をスパッタリングにより約２８５ｎｍの厚さに形成した。そして、フォトリソグラフィ法を用い、発熱抵抗体層１０４および配線層１０５に対して同時にドライエッチングを施した。なお、本実施形態では、ドライエッチングとしてリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いた。
次に、電気熱変換部１０８を形成するために、図２（ｂ）に示すように、再びフォトリソグラフィ法を用いて、エッチングにより配線層１０５を部分的に除去し、その部分の発熱抵抗体層１０４を露出させた。
その後、プラズマＣＶＤ法を用いて、図２（ｃ）に示すように、絶縁保護層１０６としてＳｉＮ膜を約３００ｎｍの厚みに形成した。以上によりインクジェット記録ヘッド用基板１００が形成される。
次に、図２（ｄ）に示すようにインクジェット記録ヘッド用基板１００上に液流路１１６を形成する流路形成部材１２０を形成し、熱作用部１１７に対向する位置にインク吐出口１２１を形成した。その後、図２（ｅ）に示すように基板１０１と蓄熱層１０２などを貫通し、液流路１１６に連通するインク供給口１０７を形成した。上記プロセスにより、インクジェット記録ヘッド１を製造した。
図２（ａ）の工程で基板１０１上に成膜したポーラス状のＳｉＣＮからなるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの蓄熱層１０２の空孔率を透過型電子顕微鏡で調べた。また蓄熱層１０２の熱伝導率を３ω法により評価した。結果を表１に示す。
また以上のプロセスにより形成されたインクジェット記録ヘッド１を以下の条件で電気熱変換部１０８を駆動させ、破断パルスによる熱ストレス耐久評価を行った。
駆動周波数：１０ＫＨｚ、駆動パルス幅：２μｓｅｃ
駆動電圧：インクを吐出する発泡電圧の１．３倍。
駆動周波数：１０ＫＨｚ、駆動パルス幅：２μｓｅｃ
駆動電圧：インクを吐出する発泡電圧の１．３倍。
ここで、熱ストレスによる耐久評価を下記の判断基準で行った。
◎：５．０×１０９パルス以上の耐久がある。
○：３．０×１０９パルス以上５．０×１０９パルス未満で破断する。
×：３．０×１０９パルス未満で破断する。
◎：５．０×１０９パルス以上の耐久がある。
○：３．０×１０９パルス以上５．０×１０９パルス未満で破断する。
×：３．０×１０９パルス未満で破断する。
さらに、熱伝導率と熱ストレスによる耐久性の総合評価を下記の判断基準で行った。
◎：熱伝導率が１．００Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１未満、かつ熱ストレスによる耐久評価で５．０×１０９パルス以上の耐久がある。
○：熱伝導率が１．００Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１未満、かつ熱ストレスによる耐久評価で３．０×１０９パルス以上５．０×１０９パルス未満で破断する。または熱伝導率が１．００Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１以上１．３０Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１未満であり、かつ熱ストレスによる耐久評価で５．０×１０９パルス以上まで破断しない。
×：上記以外。
◎：熱伝導率が１．００Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１未満、かつ熱ストレスによる耐久評価で５．０×１０９パルス以上の耐久がある。
○：熱伝導率が１．００Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１未満、かつ熱ストレスによる耐久評価で３．０×１０９パルス以上５．０×１０９パルス未満で破断する。または熱伝導率が１．００Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１以上１．３０Ｗ・Ｋ−１・ｍ−１未満であり、かつ熱ストレスによる耐久評価で５．０×１０９パルス以上まで破断しない。
×：上記以外。
以上の結果を表１にまとめて示す。また、比較として、特許文献１に記載のゾルゲル法によるＳｉＯ膜と、シランと酸素を用いた熱ＣＶＤ法による従来のＳｉＯ膜について同様に評価した。
熱ストレスによる耐久評価は、表１のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの条件で作製した環状シラザン膜では◎、表１のＥの条件で作製した環状シラザン膜では○であった。この結果から、すべての条件で熱ストレスに十分耐えられることがわかる。なお、Ｅが○となった理由は、空孔率が高いため機械的強度が低下したものと考えられる。また特許文献１に記載のゾルゲル法で作製した蓄熱層は×となった。この理由として膜中の残留溶媒のガス化に伴う蓄熱層の膨張、収縮による発熱抵抗体層の割れが考えられる。
また、熱伝導率と熱ストレスによる耐久性の総合評価は、表１のＢ，Ｃ，Ｄは◎となり、表１のＡ、Ｅは○となった。
また、熱伝導率と熱ストレスによる耐久性の総合評価は、表１のＢ，Ｃ，Ｄは◎となり、表１のＡ、Ｅは○となった。
上記の結果から、本実施例のＳｉＣＮ膜はポーラスであり、従来のＣＶＤ−ＳｉＯからなる蓄熱層より熱伝導率が低く、かつ熱ストレスに十分耐えられることがわかった。また総合評価の結果から、ＳｉＣＮ膜は空孔率が３０％以上６０％以下であることがより好ましいことが分かる。つまり、式（Ａ）の原料ガスを用いる場合に、成膜温度を１００℃〜３００℃の範囲とすることが好ましい。さらに、本発明に係る蓄熱層は、気相プロセスであるＰ−ＣＶＤ法により形成されているため、ゾルゲル法と異なり膜中に残留溶媒を含むことはない。そのため、インクジェット記録ヘッドを駆動させた場合に、脱ガスの懸念が少なく、それに伴う蓄熱層の膨張や収縮が起きにくい。そのため、蓄熱層上の発熱抵抗体が割れて断線してしまうという問題も少なくなる。
以上通り、省電力に駆動でき、かつ信頼性の高いインクジェット記録ヘッド用基板が提供される。
（実施例２）
以下、本発明の別の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板の製造工程の一例を説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は図１（ｂ）に示したインクジェット記録ヘッド１の製造工程を説明するための模式的断面図である。
以下、本発明の別の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板の製造工程の一例を説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は図１（ｂ）に示したインクジェット記録ヘッド１の製造工程を説明するための模式的断面図である。
まず、実施例１と同様に基板１０１に対し、ポーラス状のＳｉＣＮの蓄熱層１０２を形成した（図３（ａ））。次に、図３（ｂ）に示すように蓄熱層１０２上にモノシランガスとアンモニアガスを用いてＳｉＮ膜を１０ｎｍ厚に成膜し、表面の凹凸が埋まるように封孔処理を行い、封孔処理膜１０３を形成した。封孔処理をすることにより、次に成膜する発熱抵抗体層１０４の電気熱変換部１０８上、さらにその上のインクに触れる絶縁保護層１０６表面の熱作用部１１７の表面凹凸が緩和されるため、電気熱変換部１０８を発熱させたときの熱作用部１１７の熱の拡散が低減されるといった効果がある。また封孔処理膜１０３は、ポーラス状のＳｉＣＮからなる蓄熱層１０２の表面の凹凸を埋めるだけなので、封孔処理膜１０３を含む蓄熱層全体の熱伝導率には影響を与えない。
さらにその封孔処理膜１０３上に実施例１と同様に発熱抵抗体層１０４、配線層１０５、絶縁保護層１０６、液流路１１６を構成する流路形成部材１２０、インク供給口となる貫通口を形成した（図３（ｃ）〜（ｆ））。以上の工程を経て、インクジェット記録ヘッド１は製造される。
さらにその封孔処理膜１０３上に実施例１と同様に発熱抵抗体層１０４、配線層１０５、絶縁保護層１０６、液流路１１６を構成する流路形成部材１２０、インク供給口となる貫通口を形成した（図３（ｃ）〜（ｆ））。以上の工程を経て、インクジェット記録ヘッド１は製造される。
１ インクジェット記録ヘッド
１００ インクジェット記録ヘッド用基板
１０１ 基板
１０２ 蓄熱層（環状シラザン膜）
１０３ 封孔処理膜
１０４ 発熱抵抗体層
１０５ 配線層
１０６ 絶縁保護層
１０８ 電気熱変換部
１１６ 液流路
１１７ 熱作用部
１２０ 流路形成部材
１２１ インク吐出口
２０１ ヒータ
２０２ トッププレート
２０３ シャワープレート
２０４ マスフローコントローラ
２０５ 基板
２０６ ＲＦ電源
２０７ 成膜室
４１０ インクジェットヘッドユニット
１００ インクジェット記録ヘッド用基板
１０１ 基板
１０２ 蓄熱層（環状シラザン膜）
１０３ 封孔処理膜
１０４ 発熱抵抗体層
１０５ 配線層
１０６ 絶縁保護層
１０８ 電気熱変換部
１１６ 液流路
１１７ 熱作用部
１２０ 流路形成部材
１２１ インク吐出口
２０１ ヒータ
２０２ トッププレート
２０３ シャワープレート
２０４ マスフローコントローラ
２０５ 基板
２０６ ＲＦ電源
２０７ 成膜室
４１０ インクジェットヘッドユニット
Claims (9)
- 基板上に蓄熱層を形成する工程と、前記蓄熱層上に接する、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、を備えるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、
前記蓄熱層を形成する工程は、気相法でポーラス状の環状シラザン膜を成膜する工程を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。 - 前記環状シラザン膜は、環骨格を構成するシラザン単位−（−Ｓｉ−Ｎ−）ｎ−の結合数ｎが３〜２０である請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記環状シラザン膜は、側鎖及び／又は連結基に炭素原子を含むＳｉＣＮからなる請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記環状シラザン膜が、３０％以上６０％以下の範囲の空孔率を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記環状シラザン膜を成膜する工程は、２，４，６−トリメチル−２，４，６−トリビニルシクロトリシラザンを原料ガスとして用いるプラズマＣＶＤ法にて実施される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記プラズマＣＶＤ法における成膜温度が、１００℃〜３００℃の範囲である請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記蓄熱層の形成が、気相法で環状シラザン膜を成膜する工程と、該環状シラザン膜の上に該膜の表面の空孔を封止する封孔処理膜を成膜する工程とを含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記封孔処理膜が、窒化シリコン膜である請求項７に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
- 前記発熱抵抗体層上に前記発熱抵抗体層に電気的に接続される配線層を形成する工程と、前記発熱抵抗体層及び前記配線層を覆う絶縁保護層を形成する工程と、をさらに含む請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
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