JP7166776B2 - 液体吐出ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッド用基板及びその製造方法に関する。また本発明は、液体吐出ヘッドに関する。
特許文献１には、絶縁基板上に発熱抵抗体を形成する第一工程と、発熱抵抗体と電気的に接続する配線（配線電極）を形成する第二工程と、発熱抵抗体と発熱抵抗体周辺の配線を覆う保護膜を形成する第三工程とを有するサーマルヘッドの製造方法が開示される。前記第二工程は、絶縁基板から離れるにしたがってエッチングレートの大きい材料で構成される配線用膜を形成する成膜工程と、配線用膜上にレジストを形成する工程と、を備える。さらに前記第二工程は、配線用膜を１種類のエッチング液による１回のウェットエッチング処理に付すことにより配線を形成する工程を備える。ウェットエッチングを行うと、膜厚方向だけでなく面方向にもエッチングが進む。したがって、この方法では、電極周縁部の断面形状がテーパー形状に形成された配線が得られる。
また、特許文献１には、ＡｌにＳｉ、Ｃｕ、Ｔｉ等を添加したＡｌ合金電極膜では、結晶粒径が微細になるためエッチングレートが早くなることが開示される。
液体吐出ヘッドの配線材料としてのＡｌにＣｕを添加することは、液体吐出ヘッドの製造に際してヒロックの抑制に効果的であり、したがって配線の短絡防止に効果的である。しかしながら、Ａｌを主成分としＣｕを含む合金を用いて配線用膜を形成し、配線用膜をウェットエッチングによってパターニングして配線を形成すると、配線のエッチング面に穴が発生することがある。その様子を図２に模式的に示す。基体１０１上に絶縁層１０２、発熱抵抗体層１０３、配線１０４が形成されている。発熱抵抗体層１０３の配線１０４が形成されていない部分が電気熱変換部１０８である。配線１０４のウェットエッチング面（テーパー面）１０６には穴１０７が生じている。
配線の上に保護膜を形成する際に、穴に対する保護膜のステップカバレッジは低く、穴付近の保護膜が薄くなったり、膜質が不均一になったりすることがある。特に電気熱変換部付近の熱伝導性の観点から保護膜は厚く形成することができないため、電気熱変換部付近の配線に大きな穴が生じると、液体吐出ヘッドの耐久性低下に繋がる可能性がある。したがって、配線をウェットエッチングによって形成した場合でも、大きな穴が生じにくくすることが望まれる。
本発明の目的は、Ａｌを主成分としＣｕを含む合金を用いて配線を形成する際のウェットエッチングにおいて保護膜の成膜性に影響する穴の発生を抑制し、高耐久性の液体吐出ヘッド用基板とその製造方法、ならびに液体吐出ヘッドを提供することである。
本発明の一態様によれば、
基体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層と電気的に接続され、前記電気熱変換部を規定する配線を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層のうちの少なくとも前記電気熱変換部及び前記配線を覆う保護膜を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記配線を形成する工程が、
Ａｌを主成分としＣｕを含む合金であって結晶粒径が１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である合金からなる配線用膜を形成する成膜工程と、
前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程と、
を含み、
前記成膜工程において、スパッタリング法によって前記配線用膜を形成し、該スパッタリング法においてステージ温度を３０℃以上１００℃以下と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が提供される。
基体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層と電気的に接続され、前記電気熱変換部を規定する配線を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層のうちの少なくとも前記電気熱変換部及び前記配線を覆う保護膜を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記配線を形成する工程が、
Ａｌを主成分としＣｕを含む合金であって結晶粒径が１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である合金からなる配線用膜を形成する成膜工程と、
前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程と、
を含み、
前記成膜工程において、スパッタリング法によって前記配線用膜を形成し、該スパッタリング法においてステージ温度を３０℃以上１００℃以下と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が提供される。
本発明の別の態様によれば、
基体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層と電気的に接続され、前記電気熱変換部を規定する配線を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層のうちの少なくとも前記電気熱変換部及び前記配線を覆う保護膜を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記配線を形成する工程が、
Ａｌを主成分としＣｕを含む合金であって結晶粒径が３００ｎｍ以下である合金からなる配線用膜を形成する成膜工程と、
前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程と、
を含み、
前記成膜工程において、スパッタリング法によって前記配線用膜を形成し、該スパッタリング法において、ターゲットの単位面積当たり１．２Ｗ／ｃｍ ２ 以上１２．６Ｗ／ｃｍ ２ 以下のＤＣパワーを用いることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法が提供される。
基体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層と電気的に接続され、前記電気熱変換部を規定する配線を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層のうちの少なくとも前記電気熱変換部及び前記配線を覆う保護膜を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記配線を形成する工程が、
Ａｌを主成分としＣｕを含む合金であって結晶粒径が３００ｎｍ以下である合金からなる配線用膜を形成する成膜工程と、
前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程と、
を含み、
前記成膜工程において、スパッタリング法によって前記配線用膜を形成し、該スパッタリング法において、ターゲットの単位面積当たり１．２Ｗ／ｃｍ ２ 以上１２．６Ｗ／ｃｍ ２ 以下のＤＣパワーを用いることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法が提供される。
本発明によれば、Ａｌを主成分としＣｕを含む合金を用いて配線を形成する際のウェットエッチングにおいて保護膜の成膜性に影響する穴の発生を抑制し、高耐久性の液体吐出ヘッド用基板とその製造方法、ならびに液体吐出ヘッドを提供することである。
以下、液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッド用基板として、それぞれインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッド用基板を例にして説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
［Ａｌ－Ｃｕ合金に生じる穴］
ここで、Ａｌを主成分としＣｕを含む合金（以下、「Ａｌ－Ｃｕ合金」ということがある）に穴が生じる理由について説明する。
ここで、Ａｌを主成分としＣｕを含む合金（以下、「Ａｌ－Ｃｕ合金」ということがある）に穴が生じる理由について説明する。
通常、配線は金属膜で形成されている。金属膜は結晶構造を持ち、その構造中には結晶粒や粒界が存在している。Ａｌは熱膨張係数が高いため、インクジェット記録ヘッドの製造過程で加熱された際に、Ａｌが表面に移動し突起する現象すなわちヒロックが生じやすい。このようなヒロックは配線の短絡の原因となる。ＡｌにＣｕを添加することが、ヒロックの抑制に効果的である。
このような合金でヒロックが生じ難い理由として、金属膜堆積時にＡｌの結晶粒の中に存在していたＣｕ原子が、成膜後にＡｌの結晶粒の粒界に析出し、析出したＣｕがＡｌの移動を抑制することが考えられる。
Ｃｕ原子の析出に際しては、Ａｌの結晶粒の粒界に近い部分のＣｕが、より多く析出する。そのため、Ｃｕが析出前に存在していた部分の近傍では、析出後には粒界に沿った形でＣｕ原子が疎になっていると考えられる。その状態で、Ａｌ－Ｃｕ合金のウェットエッチングを行うと、Ｃｕ原子が疎になっている結晶粒界に沿ってエッチング液が浸入することがあり、そこから結晶粒が脱落することで、エッチング面に穴が発生すると考えられる。そのため、結晶粒径が大きければ大きいほど、エッチング面に発生する穴も大きくなってしまうと考えられる。
またＡｌの結晶粒界に析出したＣｕと、Ａｌの結晶粒との間で、電気化学反応が生じ、Ｃｕ析出箇所を中心としてエッチング面に穴が発生することも考えられる。Ａｌ－Ｃｕ合金の結晶粒径が大きければ大きいほど、Ｃｕの析出量も多くなり、それに伴い電気化学反応も大きく進行し、エッチング面に発生する穴が大きくなってしまうと考えられる。
インクジェット記録ヘッド用基板では、発熱抵抗体や配線は吐出するインクと接触しないように保護膜で保護されている。このように配線などの段差のある基板上に保護膜をカバレッジよく形成するために、配線の端面、特に発熱抵抗体層の電気熱変換部と隣接する端面をテーパー状に形成することができる。このようなテーパー部を形成するためのウェットエッチングにおいて、上記の現象が発生する。
本発明者らは、Ａｌ－Ｃｕ合金に生じる穴を小さくするため、Ａｌ－Ｃｕ合金の成膜条件を変更することで、結晶粒径の小さいＡｌ－Ｃｕ合金からなる配線層が形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
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］
図３に、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。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（インクジェットカートリッジ）４１０を載置可能である。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矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
図３に、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。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（インクジェットカートリッジ）４１０を載置可能である。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矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
［インクジェットヘッドユニット］
図４に、インクジェットヘッドユニットの一例を示す。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３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が取り外し可能な形態を取ることもできる。インクジェット記録ヘッド用基板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４０２が設けられる。このテープ部材４０２は、インクジェット記録装置本体との間で接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りすることを可能とする。
図４に、インクジェットヘッドユニットの一例を示す。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３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が取り外し可能な形態を取ることもできる。インクジェット記録ヘッド用基板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４０２が設けられる。このテープ部材４０２は、インクジェット記録装置本体との間で接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りすることを可能とする。
［インクジェット記録ヘッド］
図５に、インクジェット記録ヘッド１を示す。インクジェット記録ヘッド１は、インクジェット記録ヘッド用基板１００と、流路形成部材１２０とを備えている。インクジェット記録ヘッド用基板１００には発熱抵抗体によって生じた熱エネルギーを液体に付与するための熱作用部１１７が複数配列して設けられている。また、流路形成部材１２０には液体を吐出する吐出口１２１が熱作用部１１７に対応して複数配列して設けられている。流路形成部材１２０は、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１１８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装置からテープ部材４０２を介してインクジェット記録ヘッド用基板１００に電力や信号が送られる。これにより、発熱抵抗体（電気熱変換部１０８）が駆動されて生じた熱エネルギーが熱作用部１１７を介してインクに付与され、インクが発泡して吐出口１２１からインクが吐出される。
図５に、インクジェット記録ヘッド１を示す。インクジェット記録ヘッド１は、インクジェット記録ヘッド用基板１００と、流路形成部材１２０とを備えている。インクジェット記録ヘッド用基板１００には発熱抵抗体によって生じた熱エネルギーを液体に付与するための熱作用部１１７が複数配列して設けられている。また、流路形成部材１２０には液体を吐出する吐出口１２１が熱作用部１１７に対応して複数配列して設けられている。流路形成部材１２０は、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１１８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装置からテープ部材４０２を介してインクジェット記録ヘッド用基板１００に電力や信号が送られる。これにより、発熱抵抗体（電気熱変換部１０８）が駆動されて生じた熱エネルギーが熱作用部１１７を介してインクに付与され、インクが発泡して吐出口１２１からインクが吐出される。
［インクジェット記録ヘッド基板の製造］
以下、図１を用いて、インクジェット記録ヘッド用基板の製造例について説明する。この図には、製造インクジェット記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す。
以下、図１を用いて、インクジェット記録ヘッド用基板の製造例について説明する。この図には、製造インクジェット記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す。
図１（ａ）に示すように、シリコン基板等の基体１０１上に絶縁層１０２を形成する。なお、基体１０１には、図示しない領域にトランジスタ等のスイッチング素子や配線が形成されていてもよい。
絶縁層１０２上に、例えば、ＮｉＣｒ等の合金、ＺｒＢ２等の金属ホウ化物、あるいはＴａＮ、ＴａＳｉＮ等の金属窒化物からなる発熱抵抗体層１０３を形成する。このとき、真空蒸着法あるいはスパッタリング法等を用いて、例えば厚さ５～５０ｎｍの発熱抵抗体層を形成する。
発熱抵抗体層１０３は電気熱変換部１０８を含む（図１（ｄ）参照）。発熱抵抗体層１０３はパターニングされていてもよい。したがって、発熱抵抗体層１０３の一部もしくは全部が電気熱変換部であってよい。
次に図１（ｂ）に示すように、発熱抵抗層１０３上に、ＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて、Ａｌ－Ｃｕ合金からなる配線用膜１０４ａを、５００～１５００ｎｍの厚さで形成する。このときの成膜条件を調整することで、配線用膜１０４ａの結晶粒径を３００ｎｍ以下の範囲になるように調整することができる。結晶粒径は、比抵抗を小さくする観点から、５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
成膜条件に関しては、例えば、スパッタリング法において、ステージ温度を３０℃以上、１００℃以下とすることができ、ターゲットの単位面積当たりのＤＣパワーを１．２Ｗ／ｃｍ２以上、１２．６Ｗ／ｃｍ２以下とすることができる。
次に図１（ｃ）に示すように、フォトレジストを塗布し、それをフォトマスクを用いて露光現像して、配線形状（パターン）を持つレジスト１０９を形成する。
次に、図１（ｄ）に示すように、リン酸、酢酸、硝酸および純水などからなる酸性のエッチング液により、配線用膜１０４ａをウェットエッチングして、配線１０４を形成する。発熱抵抗体層１０３のうち、ウェットエッチングによって配線用膜１０４ａが除去された部分が、電気熱変換部１０８となる。すなわち、配線１０４が発熱抵抗体層１０３のうちの電気熱変換部１０８を規定している。
この際、エッチング液は、レジスト１０９と配線用膜１０４ａの界面にも入り込み、厚さ方向と同時に面方向にもエッチングが進行する。したがって、エッチング終了時には、配線１０４の端面（エッチング面）を、テーパー状にすることができる。上記の結晶粒径制御の結果、ウェットエッチングの際に、エッチング面に形成される穴は微小であり、配線１０４の形状不良が抑制される。エッチング面の形状は、走査型電子顕微鏡を用いて観察できる。
次に図１（ｅ）に示すように、有機溶剤などの剥離液でレジスト１０９を除去する。
その後、図１（ｆ）に示すように、例えばＳｉＯまたはＳｉＮからなる保護膜１０５をスパッタリング法あるいはＣＶＤ法などを用いて１００～５００ｎｍの厚さで形成する。保護膜１０５は、配線を覆うように設ける。また、保護膜１０５は、発熱抵抗体層１０３の少なくとも電気熱変換部１０８を覆うように設ける。保護膜１０５は、発熱抵抗体層１０３の全部を覆うように設けることもできる。保護膜１０５は、配線１０４を介して発熱抵抗体層１０３を覆っていてもよい。
このようにしてインクジェット記録ヘッド用基板を得る。この際、配線１０４のエッチング面（テーパー部）に形成されている穴は微小であるため、その上に成膜される保護膜のステップカバレッジを良好にし、保護膜の付きまわりを良好にし、膜質の不均一などの層欠陥を抑制することができる。したがって実使用環境下におけるインクによる保護膜の膜減りや、電位の印加による酸化を抑制することが容易となる。これにより、高い耐久性を持つインクジェット記録ヘッド用基板を得ることが容易となる。このようにして得られたインクジェット記録ヘッド用基板の、電気熱変換部１０８の上に位置する部分が、熱作用部１１７となる。
インクジェット記録ヘッド用基板の上に、適宜の方法によって、流路形成部材を形成することによって、インクジェット記録ヘッドを製造することができる。
なお、配線１０４の端部（エッチング面）がテーパー形状であることは、その上に成膜する保護膜１０５のステップカバレージを良好とし、膜厚が薄くなることを防止する観点から、好ましい。また、配線１０４の端部（エッチング面）がテーパー形状であると、配線１０４の端部の上において保護膜１０５が面方向に連続的なつながりを持ち易く、膜質を均一にし易い。したがって、配線１０４の端部（電気熱変換部１０８に隣接する端面）がテーパー形状であることは、より高い耐久性を持つインクジェット記録ヘッド用基板を得るために、有効である。
なお、Ａｌ－Ｃｕ合金として、例えばＣｕを０．５質量％程度含み、残部がＡｌからなる合金を用いることができる。Ｃｕの含有量は、例えば０．４質量％以上、０．６質量％未満である。
また、配線用膜の比抵抗は、３．６μΩ・ｃｍ未満が好ましく、３．１μΩ・ｃｍ以下がより好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
（実施例１Ａ～１Ｃ）
実施例１Ａ～１Ｃのそれぞれにおいて、スパッタリングにおけるステージ温度が異なること以外は同様にして、インクジェット記録ヘッド用基板を作成し、評価した。実施例１Ｃは参考例を示す。
実施例１Ａ～１Ｃのそれぞれにおいて、スパッタリングにおけるステージ温度が異なること以外は同様にして、インクジェット記録ヘッド用基板を作成し、評価した。実施例１Ｃは参考例を示す。
先ず、Ｓｉ基板からなる基体１０１に、厚さ１μｍの絶縁膜１０２を形成した。次に、図１（ａ）に示すように、絶縁膜１０２上にＴａＳｉＮからなる発熱抵抗体層１０３を、スパッタリング法を用いて成膜した。発熱抵抗体層の膜厚は２０ｎｍとした。
その後図１（ｂ）に示すように、発熱抵抗体層の電気熱変換部１０８に電力を供給するための配線を形成するために、ＡｌにＣｕを０．５質量％添加したＡｌ－Ｃｕ合金を、スパッタリング法を用いて１０００ｎｍの厚さで成膜し、配線用膜１０４ａを形成した。
この際、ステージ温度を表１に示した温度にして、Ａｒガス雰囲気中でスパッタを行った。なお表１に示すように、ＤＣパワー（ターゲット単位面積当たり）に関しては実施例１Ａ～１Ｃで同じとした。
このとき、配線用膜１０４ａの表面を走査型電子顕微鏡にて観察し、配線用膜における結晶粒径を評価した。その結果を表１に示す。その際、結晶粒子の像を円換算してその径を算出した。またこのとき５個の結晶粒子を観察し、それぞれの円換算径を求め、その平均値を求めた。ステージ温度が上がるにつれ結晶粒径が大きくなっているのは、温度の上昇により、結晶成長が促進され、結晶粒径が増大したためであると考えられる。
またこのとき、配線用膜の比抵抗測定による評価を下記の判断基準で行った。比抵抗測定においては、膜厚をＸ線反射法により測り、シート抵抗を抵抗測定器により測り、それぞれの値から比抵抗を求めた（表１）。
◎：３．１μΩ・ｃｍ以下の比抵抗である。
○：３．１μΩ・ｃｍより高く３．６μΩ・ｃｍ未満の比抵抗である。
◎：３．１μΩ・ｃｍ以下の比抵抗である。
○：３．１μΩ・ｃｍより高く３．６μΩ・ｃｍ未満の比抵抗である。
実施例１Ｃに関しては、比抵抗が実施例１Ａ及び１Ｂより若干増加したことが確認された。その原因については、結晶粒径が小さくなったことにより結晶粒界の面積が増え、電子が粒界に衝突しやすくなり、比抵抗がわずかに増加したと考えられる。
次に図１（ｃ）に示すように、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光現像して、配線形状を持つレジスト１０９を形成した。
次に、図１（ｄ）に示すように、リン酸、酢酸、硝酸および純水などからなる酸性のエッチング液により、配線用膜をウェットエッチングして、配線１０４を形成した。次に図１（ｅ）に示すように、有機溶剤などの剥離液でレジスト１０９を除去した。
この際、配線１０４の表面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、各実施例にて、電気熱変換部１０８に隣接する配線１０４の端面が、テーパー状になっていることが確認できた。これはエッチング液がレジスト１０９と配線用膜１０４ａとの界面に入り込み、厚さ方向と同時に面方向にもエッチングが進行したためである。
また同時にＡｌ－Ｃｕ合金のテーパー面（エッチング面）に穴が形成されていることが確認された。さらにＡｌ－Ｃｕ合金の結晶粒径が大きいほど、穴が大きくなっていることが分かった。
テーパー面の穴による形状不良を評価するために、穴のサイズを以下の基準で評価した。その結果を表１に示す。
大：穴の大きさが３００ｎｍより大きい。
中：穴の大きさが１００ｎｍより大きく３００ｎｍ以下である。
小：穴の大きさが１００ｎｍ以下である。
大：穴の大きさが３００ｎｍより大きい。
中：穴の大きさが１００ｎｍより大きく３００ｎｍ以下である。
小：穴の大きさが１００ｎｍ以下である。
また、結晶粒径が小さくなるとエッチングレートがわずかに速くなったが、寸法精度やエッチング時間に影響を与えるレベルではなかった。
その後、図１（ｆ）に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、保護膜としてＳｉＮ膜を３５０ｎｍの厚みで形成した。以上によりインクジェット記録ヘッド用基板１００が形成された。
インクジェット記録ヘッド用基板１００を以下の条件で駆動させ、吐出耐久試験による評価を行った。
駆動周波数：１０ｋＨｚ、駆動パルス幅：１μｓｅｃ。
駆動電圧：インクが発泡する電圧の１．３倍。
ここで、吐出耐久試験による評価を下記の判断基準で行った。
◎：６．０×１０７パルス以上の耐久性がある。
○：４．０×１０７パルス以上６．０×１０７パルス未満で発熱抵抗体層が破断する。
△：４．０×１０７パルス未満で発熱抵抗体層が破断する。
駆動周波数：１０ｋＨｚ、駆動パルス幅：１μｓｅｃ。
駆動電圧：インクが発泡する電圧の１．３倍。
ここで、吐出耐久試験による評価を下記の判断基準で行った。
◎：６．０×１０７パルス以上の耐久性がある。
○：４．０×１０７パルス以上６．０×１０７パルス未満で発熱抵抗体層が破断する。
△：４．０×１０７パルス未満で発熱抵抗体層が破断する。
（比較例１）
ステージ温度を１５０℃にしたこと以外は実施例１Ａと同様にしてインクジェット記録ヘッド用基板を製造し、評価した。配線１０４の結晶粒径は、特許文献１で述べられている中での最小サイズである５００ｎｍとなった。この例でも、電気熱変換部１０８に隣接する配線１０４の端面が、テーパー状になっていた。
ステージ温度を１５０℃にしたこと以外は実施例１Ａと同様にしてインクジェット記録ヘッド用基板を製造し、評価した。配線１０４の結晶粒径は、特許文献１で述べられている中での最小サイズである５００ｎｍとなった。この例でも、電気熱変換部１０８に隣接する配線１０４の端面が、テーパー状になっていた。
（実施例２Ａ～２Ｃ）
スパッタ時のＤＣパワー（ターゲット単位面積当たり）を表２に示すように変化させたこと以外は、比較例１と同様にしてインクジェット記録ヘッド用基板を製造し、評価した。これらの例の条件と結果を表２にまとめる。これらの例でも、電気熱変換部１０８に隣接する配線１０４の端面が、テーパー状になっていた。
スパッタ時のＤＣパワー（ターゲット単位面積当たり）を表２に示すように変化させたこと以外は、比較例１と同様にしてインクジェット記録ヘッド用基板を製造し、評価した。これらの例の条件と結果を表２にまとめる。これらの例でも、電気熱変換部１０８に隣接する配線１０４の端面が、テーパー状になっていた。
ＤＣパワーが上がるにつれ結晶粒径が大きくなっているのは、ＤＣパワーの上昇により、基板温度が上昇し結晶成長が促進され、結晶粒径が増大したことによると考えられる。
表１及び２に示す結果から、実施例１Ａ～１Ｃ及び２Ａ～２Ｃのインクジェット記録ヘッド用基板は、十分な耐久性を持つことがわかる。
比較例１では、結晶粒径が５００ｎｍと大きく、配線のウェットエッチング時にテーパー部に穴が発生し、その上に成膜された保護膜のステップカバレージが悪化したと考えられる。そのため、穴付近に成膜される保護膜の膜厚が薄く、かつ膜質が不均一になったと考えられる。インクジェット記録ヘッドは、その稼働時に、インクに曝され、また電位がかかるため、このような部分の保護膜の酸化や膜減りが起こり、最終的に発熱抵抗体が破断したと考えられる。
一方、実施例１Ａ～１Ｃでは、また、実施例２Ａ～２Ｃでは、結晶粒径が小さくなるにつれてテーパー部の穴が小さくなったため、保護膜の膜厚の付き回り、及び膜質が向上していったと考えられる。
すなわち、実施例では、配線１０４の端面（エッチング面）に生じる穴のサイズの増大が抑制されている。したがって、その上に保護膜を良好に形成することが容易である。これにより、高い耐久性を持つインクジェット記録ヘッドを得ることが容易となる。
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 基体
１０２ 絶縁層
１０３ 発熱抵抗体層
１０４ 配線
１０５ 保護膜
１０６ 配線の端面（ウェットエッチング面）
１０７ 穴
１０８ 電気熱変換部
１０９ レジスト
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 基体
１０２ 絶縁層
１０３ 発熱抵抗体層
１０４ 配線
１０５ 保護膜
１０６ 配線の端面（ウェットエッチング面）
１０７ 穴
１０８ 電気熱変換部
１０９ レジスト
４１０ インクジェットヘッドユニット
Claims (5)
- 基体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層と電気的に接続され、前記電気熱変換部を規定する配線を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層のうちの少なくとも前記電気熱変換部及び前記配線を覆う保護膜を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記配線を形成する工程が、
Ａｌを主成分としＣｕを含む合金であって結晶粒径が１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である合金からなる配線用膜を形成する成膜工程と、
前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程と、
を含み、
前記成膜工程において、スパッタリング法によって前記配線用膜を形成し、該スパッタリング法においてステージ温度を３０℃以上１００℃以下と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。 - 基体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、電気熱変換部を含む発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層と電気的に接続され、前記電気熱変換部を規定する配線を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層のうちの少なくとも前記電気熱変換部及び前記配線を覆う保護膜を形成する工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記配線を形成する工程が、
Ａｌを主成分としＣｕを含む合金であって結晶粒径が３００ｎｍ以下である合金からなる配線用膜を形成する成膜工程と、
前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程と、
を含み、
前記成膜工程において、スパッタリング法によって前記配線用膜を形成し、該スパッタリング法において、ターゲットの単位面積当たり１．２Ｗ／ｃｍ ２ 以上１２．６Ｗ／ｃｍ ２ 以下のＤＣパワーを用いることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記結晶粒径が１００ｎｍ以下である、請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記結晶粒径が５０ｎｍ以上である、請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記配線用膜をウェットエッチングして配線を形成する工程が、酸性のエッチング液を用いて行われる、請求項１～４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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