KR20050025923A - 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
소비 전력이 적거나, 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 베이스층(22)의 히터 배치부(22a) 및 배선층(26)을 덮도록 히터층(24)이 배치되어 있다. 히터층(24)은 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성되어 있으므로 시트 저항이 크다. 이 때문에, 작은 전류로 소정의 발열량을 얻을 수 있게 된다. 또, 히터층(24)의 두께를 얇게 하지 않아도 되므로 수명이 늘어난다. 또한, 히터부(24a)의 면적을 억제할 수 있다.
Description
관련 출원의 참조
일본 특허 출원 2003년 제315068 (2003년 9월 8일 출원)의 명세서, 청구의 범위, 도면 및 요약을 포함하는 전 개시 내용은, 이들 전 개시 내용을 참조함으로써 본 출원에 결합된다.
1. 기술 분야
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 서멀 방식의 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 관한 것이다.
2. 배경 기술
서멀 방식의 잉크젯 프린터 헤드에 사용되는 히터 보드 IC (집적 회로)가 알려져 있다(예를 들면, 특개2002-339085호 공보 참조). 도 6은, 이와 같은 종래의 히터 보드 IC(2)의 1 도트 분의 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다.
히터 보드 IC(2)는, 실리콘 산화물(SiO2)에 의하여 구성된 베이스층(4)과, 탄타륨 실리콘 질화물(TaSiN)에 의하여 구성된 히터층(6)과, 배선층(8)과, 실리콘 질화물(SiN)에 의하여 구성된 플라즈마 질화막(10)과, 탄타륨(Ta)에 의하여 구성된 히터 보호층(12)을 구비하고 있다. 히터층(6) 중, 배선층(8)에 덮여 있지 않는 부분이 히터부(14)이다.
히터 보드 IC(2)를 사용하여 인쇄를 행하는데는, 히터 보호층(12) 위에 인쇄용의 잉크를 공급하고, 공급한 잉크를 히터부(14)에 의하여 순간적으로 가열하여 도면 위쪽으로 방출한다. 방출된 잉크가 인쇄용지에 분무되어, 1도트 분의 인쇄가 행해진다. 히터 보드 IC(2)에는 이와 같은 도트 부분이 다수 마련되어 있고, 다수의 도트를 한번에 인쇄할 수 있다.
하지만, 종래의 이와 같은 히터 보드 IC(2)에는, 다음과 같은 문제점이 있었다. 종래의 히터 보드 IC(2)에 있어서는, 히터층(6)의 재료로서 탄타륨 실리콘 질화물을 사용하고 있기 때문에, 히터층(6)의 시트 저항은 그다지 크지 않았다(10∼200Ω/口 정도).
따라서, 히터부(14)에서 소정의 발열량을 얻기 위해서는 큰 전류를 흐르게 할 필요가 있고, 그 결과, 배선부에서의 전력 로스가 컸다.
또, 소정의 발열량을 얻는데 필요한 히터부(14)의 저항치를 확보하기 위해 히터층(6)의 두께를 얇게 하면, 가열의 반복에 의한 히터층(6)이 담금 단절이 빨리 일어나고 만다. 한편, 이것을 방지하기 위해 히터층(6)의 두께를 두껍게 하면, 발열에 필요한 히터부(14)의 저항치를 확보하기 위해, 히터부(14)의 면적을 크게 하지 않으면 안 된다. 즉, 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 히터 보드 IC를 실현하는 것이 곤란하였다.
본 발명은, 이와 같은 종래의 히터 보드 IC 등의 문제점을 해결하고, 소비 전력이 적은, 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 관한 것으로, 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과, 베이스층을 부분적으로 덮도록 배치되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과, 베이스층 중 배선층에 덮여 있지 않는 히터 배치부와 배선층을 덮도록 배치되고 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과, 히터층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 관한 것으로, 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과, 베이스층을 덮도록 배치되고 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과, 히터층을 부분적으로 덮도록 배치되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과, 히터층 중 배선층에 덮여 있지 않는 히터부와 배선층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 관한 것으로, 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과, 베이스층의 적어도 일부를 덮도록 배치된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과, 히터층과 전기적으로 접속되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과, 히터층과 배선층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층을 갖는 반도체 기판을 준비하는 스텝과, 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층을 베이스층을 덮도록 형성하는 스텝과, 에칭에 의하여 배선층을 부분적으로 제거하여 베이스층을 부분적으로 노출시켜서 히터 배치부를 형성하는 스텝과, 스패터링에 의하여 형성된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 히터 배치부 및 배선층을 덮도록 형성하는 스텝과, 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 히터층을 덮도록 형성하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층을 갖는 반도체 기판을 준비하는 스텝과, 스패터링에 의하여 형성된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 베이스층을 덮도록 형성하는 스텝과, 알루미늄을 포함한 배선 재료에 의하여 구성된 배선층을 히터층을 덮도록 형성하는 스텝과, 에칭에 의하여 배선층을 부분적으로 제거하여 히터층을 부분적으로 노출시켜서 히터부를 형성하는 스텝과, 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 히터부 및 배선층을 덮도록 형성하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징은 상기와 같이 넓게 나타낼 수 있으나, 그 구성이나 내용은 목적 및 특징과 함께 도면을 고려함으로써, 이하의 개시에 의하여 더욱 명백해질 것이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
도 1에, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치인 히터 보드 IC(20)의 1 도트 분의 단면 구성을 설명하기 위한 도면을 나타낸다. 히터 보드 IC(20)는, 서멀식(가열식)의 잉크젯식 프린터 등의 프린터 헤드에 사용되는 IC(집적 회로)이다.
히터 보드 IC(20)는, 반도체 기판상에 배치된 베이스층(22)과, 베이스층(22)을 부분적으로 덮도록, 이것에 접하여 배치된 배선층(26)을 구비하고 있다. 베이스층(22)은, 절연 재료인 실리콘 산화물(SiO2)에 의하여 구성되어 있다. 배선층(26)을 구성하는 배선 재료는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는, 배선 재료로서 알루미늄·구리(Al-Cu)를 사용하고 있다.
베이스층(22) 중 배선층(26)에 덮여 있지 않는 부분을 히터 배치부(22a)라 칭한다. 히터 배치부(22a) 및 배선층(26)을 덮도록, 이들에 접하여 히터층(24)이 배치되어 있다. 히터층(24)은 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성되어 있다.
히터층(24) 중 히터 배치부(22a)의 상부에 배치된 부분이 발열 부분이고, 이 부분을 히터부(24a)라 칭한다.
히터층(24)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 200∼1500 Å(옹스트롬) 정도가 바람직하다. 200Å 보다 얇으면 발열에 의하여 단선될 가능성이 높아지고, 1500 Å 보다 두꺼우면 주변 회로와의 단차가 너무 커지기 때문이다.
또한, 히터층(24)을 구성하는 재료를 시트 저항이 큰 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성한(500Ω/口 ∼ 20KΩ/口 정도) 것으로, 히터층(24)의 두께의 자유도가 증가하며, 그 결과 히터부(24a)의 저항치의 선택 폭을 크게 할 수 있다. 이 실시 형태에 있어서는, 히터부(24a)의 저항치를 100∼10000 Ω정도의 범위에서 선택 가능하였다.
히터층(24)을 덮도록, 이것에 접하여 절연성 보호막인 플라즈마 질화막(28)(플라즈마 실리콘 질화막, P-SiN)이 배치되어 있다. 플라즈마 질화막(28)은, 절연 재료인 실리콘 질화물(SiN)에 의하여 구성되어 있다.
플라즈마 질화막(28)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 이 실시 형태에 있어서는 1000∼5000 Å 정도로 설정하고 있다.
플라즈마 질화막(28)의 적어도 일부를 덮도록, 플라즈마 질화막(28)에 접하여 내잉크성의 히터 보호층(30)이 배치되어 있다. 히터 보호층(30)은 탄타륨(Ta)에 의하여 구성되어 있고, 적어도 히터부(24a)의 상부에 배치되어 있다.
히터 보호층(30)의 두께는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 이 실시 형태에 있어서는 1000 Å 정도 이상으로 설정하고 있다.
이와 같이 하여 형성된 히터 보드 IC(20)를 사용하여 인쇄를 행하는데는, 히터 보호층(30) 위에 인쇄용의 잉크(도시하지 않음)를 공급하고, 공급한 잉크를 히터부(24a)에 의하여 순간적으로 가열하여 도면 위쪽으로 방출한다. 방출된 잉크가 인쇄용지(도시하지 않음)에 분무되어 1 도트 분의 인쇄가 행해진다. 히터 보드 IC(20)에는 이와 같은 도트 부분이 다수 마련되어 있고, 다수의 도트를 한번에 인쇄할 수 있다.
도 5는, 히터 보드 IC(20)의 평면 구성을 나타내는 모식도이다. 상술한 도 1은, 도 5의 단면 I-I에 대응하는 단면도이다.
도 5의 예에서는, 1개의 히터 보드 IC(20)에 다수의 도트 부분(히터부(24a))이 행렬 배치되어 있다. 이 예에서는, 각 열의 도트 부분을 각각 연속하여 덮도록 히터 보호층(30)이 형성되어 있다. 또, 인접하는 2열의 도트 부분의 거의 중간에 잉크 공급구(32)가 설치되어 있다. 이 도면에서는, 6열의 도트 부분과, 3개의 잉크 공급구(32)가 설치되어 있다. 잉크 공급구(32)를 거쳐, 히터 보호층(30) 위에 잉크가 공급되게 된다.
다음에, 히터 보드 IC(20)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 2a∼도 2c는, 히터 보드 IC(20)를 제조하는 순서를 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에 있어서의 히터 보드 IC(20)의 주요 부분 단면을 나타낸다. 도 2a∼도 2c 및 도 1에 의거하여 히터 보드 IC(20)의 제조 방법을 설명한다.
히터 보드 IC(20)를 형성하는데는, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 먼저 실리콘 산화물(SiO2)에 의하여 구성된 베이스층(22)을 갖는 반도체 기판을 준비하고, 베이스층(22)의 위에, 알루미늄·구리(Al-Cu)에 의하여 구성된 배선층(26)을 형성한다. 배선층(26)의 형성 방법, 막 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 스패터링 법을 사용하여 6000 Å 정도의 막 두께로 형성한다.
다음에, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 드라이 에칭에 의하여 배선층(26)을 부분적으로 제거하여 베이스층(22)을 부분적으로 노출시켜서, 히터 배치부(22a)를 형성한다.
이 실시 형태에 있어서는, 에칭 조건을 조정하여 에칭시의 압력을 통상보다 낮은 값, 예를 들면 1.5Pa 정도로 설정하는 것으로, 배선층(26)의 히터 배치부(22a) 측의 단부의 경사각 α가 완만하게(즉, 예각으로) 되도록 하고 있다. 즉, 아래 번짐의 에칭을 행하도록 하고 있다. 경사각 α의 예각의 정도는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 80∼45°정도이다. 더욱이, 바람직하게는 60∼45° 정도이고, 거의 45도 정도이면 더욱 바람직하다.
경사각 α를 예각으로 함으로써, 그 상부에 형성되는 각 층의 커버리지가 개선된다. 이 때문에, 예를 들면 잉크가 직접 접촉하는 히터 보호층(30)의 커버리지 불량을 경감할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 배선층(26)의 전기 저항을 경감하기 위해 배선층(26)의 막 두께를 두껍게 하는 경우라도, 히터 보호층(30)의 커버리지 불량에 기인하여 발생하는 잉크에 의한 배선층(26)의 침식을 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이 실시 형태에 있어서는, 배선층(26)에는 실리콘이 거의 첨가되어 있지 않다. 이 때문에, 배선층(26)을 에칭할 때, 첨가 실리콘에 기인하는 히터 배치부(22a)의 거칠어짐이 거의 생기지 않는다. 그 결과, 히터 배치부(22a)에 접하여 형성되는 히터층(24)을 플랫한 상태로 완성할 수 있다.
다음에, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성된 히터층(24)을, 히터 배치부(22a) 및 배선층(26)을 덮도록 형성한다. 히터층(24)의 형성 방법 및 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 이 실시 형태에 있어서는, 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성된 타겟을 사용한 스패터링에 의하여, 400 Å 정도의 막 두께로 형성하도록 하고 있다.
이 타겟의 조성비는, 예를 들면, Ta : SiO2 = 50 : 50 ∼ 90 : 10의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성된 타겟을 사용하는 것으로 한정되는 것이 아님은 말할 필요도 없다. 예를 들면, Ta만으로 구성된 타겟과 SiO2만으로 구성된 타겟의 2종류의 타겟을 준비하고, 소정 비율로 교호적으로 스패터링을 행하도록 구성할 수도 있다.
다음에, 도 1에 나타내는 바와 같이 히터층(24)을 덮도록, 예를 들면 플라즈마 CVD법(화학적 기상 성장법)을 사용하여 플라즈마 질화막(28)을 형성한다. 플라즈마 질화막(28)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 3000 Å 정도로 하고 있다.
다음에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 질화막(28)의 위에, 탄타륨(Ta)에 의하여 구성된 히터 보호층(30)을 형성한다. 히터 보호층(30)의 형성 방법은 특별히 한정되는 것이 아니나, 예를 들면 스패터링 법을 사용하여 플라즈마 질화막(28)을 전부 덮도록 탄타륨 층을 형성하고, 그 후 에칭 처리 등을 행함으로써 원하는 형상으로 패터닝하면 된다.
히터 보호층(30)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 2300 Å 정도로 하고 있다. 이와 같이 하여, 히터 보드 IC(20)를 형성할 수 있다.
또한, 이 실시 형태에 있어서는, 배선층을, 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성되도록 하고 있으나, 이것에 의해 컴팩트한 히터 장치를 실현할 수 있다.
한편, 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층은, 고온에서 활성화한 잉크에 의한 침식을 받기 쉽고, 일단 히터부 부근의 배선층이 침식되면, 침식은 더욱 내부의 배선층에까지 진행하여, 장치의 기능 부전을 일으킬 우려가 높지만, 이 실시 형태에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에서는, 배선층은 절연성 보호막뿐만 아니라 히터층에 의해서도 그 전체를 덮고 있다. 따라서 히터부 부근의 배선층이 잉크에 의한 침식을 받기 어렵고, 장치의 수명이 한층 더 길다.
또, 이 실시 형태에 있어서는, 드라이 에칭에 의하여 배선층을 부분적으로 제거하여 베이스층을 부분적으로 노출시켜서 히터 배치부를 형성하므로, 에칭 조건을 조정하여 배선층의 히터 배치부측의 단부의 경사각을 완만하게 할 수 있게 된다. 이 때문에, 히터 배치부 부근에 있어서의 절연성 보호막의 커버리지가 양호해진다. 그 결과, 잉크에 의한 배선층의 침식을 방지하고, 장치의 수명을 길게 할 수 있다.
도 3에, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치인 히터 보드 IC(40)의 1도트 분의 단면 구성을 설명하기 위한 도면을 나타낸다. 히터 보드 IC(40)는, 도 1에 나타내는 히터 보드 IC(20)와 동일하게, 서멀식의 잉크젯식 프린터 등의 프린터 헤드에 사용되는 IC이다.
히터 보드 IC(40)는, 반도체 기판상에 배치된 베이스층(42)과, 베이스층(42)을 덮도록, 이것에 접하여 배치된 히터층(44)을 구비하고 있다. 베이스층(42)은, 절연 재료인 실리콘 산화물(SiO2)에 의하여 구성되어 있고, 히터층(44)은 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성되어 있다.
히터층(44)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 200∼1500 Å 정도가 바람직하다. 200 Å보다 얇으면 발열에 의하여 단선될 가능성이 높아지고, 1500 Å보다 두꺼우면, 주변 회로와의 단차가 너무 커지기 때문이다.
또한, 히터층(44)을 구성하는 재료를 시트 저항이 큰 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성한(500Ω/口 ∼ 20KΩ/口 정도) 것으로, 히터층(44)의 두께의 자유도가 증가하고, 그 결과 후술하는 히터부(44a)의 저항치의 선택 폭을 크게 할 수 있었다. 이 실시 형태에 있어서는, 히터부(44a)의 저항치를 100∼10000 Ω정도의 범위에서 선택 가능하였다.
히터층(44)을 부분적으로 덮도록, 이것에 접하여 배선층(46)이 배치되어 있다. 배선층(46)을 구성하는 배선 재료는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 배선 재료로서 알루미늄·구리(Al-Cu)를 사용하고 있다.
히터층(44) 중 배선층(46)에 덮여 있지 않는 부분을 히터부(44a)라 칭한다. 히터부(44a)가 발열 부분이다.
히터부(44a) 및 배선층(46)을 덮도록, 이들에 접하여 절연성 보호막인 플라즈마 질화막(48)(플라즈마 실리콘 질화막, P-SiN)이 배치되어 있다. 플라즈마 질화막(48)은, 절연 재료인 실리콘 질화물(SiN) 에 의하여 구성되어 있다.
플라즈마 질화막(48)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 1000∼5000 Å 정도로 설정하고 있다.
플라즈마 질화막(48)의 적어도 일부를 덮도록, 플라즈마 질화막(48)에 접하여 내잉크성의 히터 보호층(50)이 배치되어 있다. 히터 보호층(50)은, 탄타륨(Ta)에 의하여 구성되어 있고, 적어도 히터부(44a)의 상부에 배치되어 있다.
히터 보호층(50)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 1000 Å 정도 이상으로 설정하고 있다.
이와 같이 하여 형성된 히터 보드 IC(40)를 사용하여 인쇄를 행하는 방법은, 도 1에 나타내는 히터 보드 IC(20)의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다. 또, 히터 보드 IC(40)의 평면 구성은, 전술한 히터 보드 IC(20)의 도 5에 나타내는 평면 구성과 거의 동일하므로 설명을 생략한다.
다음에, 히터 보드 IC(40)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 4a∼도 4c는, 히터 보드 IC(40)를 제조하는 순서를 설명하기 위한 도면이며, 각 공정에 있어서의 히터 보드 IC(40)의 주요 부분 단면을 나타낸다. 도 4a∼도 4c 및 도 3에 의거하여 히터 보드 IC(40)의 제조 방법을 설명한다.
히터 보드 IC(40)를 형성하는데는, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 먼저 실리콘 산화물(SiO2)에 의하여 구성된 베이스층(42)을 갖는 반도체 기판을 준비하고, 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성된 히터층(44)을, 베이스층(42)을 덮도록 형성한다.
히터층(44)의 형성 방법 및 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는, 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성된 타겟을 사용한 스패터링에 의하여, 400 Å 정도의 막 두께로 형성하도록 하고 있다.
이 타겟의 조성비는, 예를 들면 전술한 실시 형태의 경우와 동일하게 설정할 수 있다. 또, 스패터링에 즈음하여, 탄타륨 실리콘 산화물(TaSiO2)에 의하여 구성된 타겟을 사용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 Ta만으로 구성된 타겟과 SiO2만으로 구성된 타겟의 2종류의 타겟을 준비하고, 소정 비율로 교호적으로 스패터링을 행하도록 구성할 수 있는 점도, 전술한 실시 형태의 경우와 동일하다.
다음에, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 히터층(44)을 덮도록, 알루미늄·구리(A1-Cu)에 의하여 구성된 배선층(46)을 형성한다. 배선층(46)의 형성 방법, 막 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 스패터링 법을 사용하여 6000 Å 정도의 막 두께로 형성한다.
다음에, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태에 있어서는, 웨트 에칭에 의하여 배선층(46)을 부분적으로 제거하여 히터층(44)을 부분적으로 노출시켜서 히터부(44a)를 형성한다. 에칭 조건은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 인산 78.9퍼센트, 초산 15.8 퍼센트, 질산 3.2 퍼센트, 순수한 물 2.1 퍼센트의 구성을 갖는 에칭 액을 사용하고, 온도 55℃ 정도의 설정으로 행할 수 있다.
다음에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 히터부(44a) 및 배선층(46)을 덮도록, 예를 들면 플라즈마 CVD법(화학적 기상 성장법)을 사용하여 플라즈마 질화막(48)을 형성한다. 플라즈마 질화막(48)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 3000 Å 정도로 하고 있다.
다음에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 질화막(48) 위에, 탄타륨(Ta)에 의하여 구성된 히터 보호층(50)을 형성한다. 히터 보호층(50)의 형성 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 스패터링 법을 사용하여 플라즈마 질화막(48)을 전부 덮도록 탄타륨의 층을 형성하고, 그 후 에칭 처리 등을 행함으로써 원하는 형상으로 패터닝하면 된다.
히터 보호층(50)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이 실시 형태에 있어서는 2300 Å 정도로 하고 있다. 이와 같이 하여, 히터 보드 IC(40)를 형성할 수 있다.
이 실시 형태에 있어서는, 배선층을 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성토록 하고 있다. 이 때문에 컴팩트한 히터 장치를 실현할 수 있다.
또한 상술한 각 실시 형태에 있어서는, 히터층은 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 타겟을 사용한 스패터링에 의하여 형성되는 것이므로, 예를 들면, 탄타륨 및 실리콘에 의하여 구성된 타겟을 산소 분위기 속에서 스패터링함으로써 얻어지는 히터층과 비교하여 성분의 안정성이 높다. 이 때문에, 성분의 편차를 고려하여 히터부의 면적을 약간 크게 설정할 필요가 없다.
또, 상술한 각 실시 형태에 있어서는, 히터 보드 IC에 사용되는 베이스층을 구성하는 절연 재료, 배선 재료, 절연성 보호막을 구성하는 절연 재료, 히터 보호층을 구성하는 재료로서, 실리콘 산화물, 알루미늄·구리, 플라즈마 실리콘 질화물, 탄타륨을 각각 사용하였으나, 베이스층을 구성하는 절연 재료, 배선 재료, 절연성 보호막을 구성하는 절연 재료, 히터 보호층을 구성하는 재료는 이들에 한정되는 것은 아니며, 적절히 변경할 수 있다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서는, 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치로서 히터 보드 IC를 예로 설명하였으나, 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치는 히터 보드 IC에 한정되는 것은 아니다. 또한, 히터 보호층을 형성하지 않는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치는, 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과, 베이스층을 부분적으로 덮도록 배치되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과, 베이스층 중 배선층에 덮여 있지 않는 히터 배치부와 배선층을 덮도록 배치되고 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과, 히터층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 구비하고 있다.
따라서 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 사용함으로써, 시트 저항이 큰 히터층을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래에 비하여, 작은 전류로 소정의 발열량을 얻을 수 있게 된다. 그 결과, 배선부 등에서의 전력 로스를 작게 할 수 있다.
또, 히터층의 두께를 얇게 하지 않아도, 소정의 발열량을 얻는데 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 이 때문에, 가열의 반복에 의한 히터층의 담금 단절이 발생하기 어렵다. 또한, 이와 같이 히터층의 두께가 두꺼워도, 히터부의 면적을 그다지 크게 함이 없이 발열에 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 그 결과, 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 히터 보드 IC를 실현할 수 있게 된다.
즉, 소비 전력이 적거나, 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 있어서는, 배선층의 히터 배치부측의 단부의 경사각 α를 예각으로 한 것을 특징으로 한다.
따라서 배선층의 히터 배치부측의 단부가 경사 형상으로 되기 때문에, 배선층의 상부에 형성되는 각 층의 커버리지를 양호하게 할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 배선층의 전기 저항을 경감하기 위해 배선층의 막 두께를 두껍게 한 경우에 있어서도, 배선층의 상부에 형성되는 각 층의 커버리지 불량에 기인하여 발생하는 잉크에 의한 배선층의 침식을 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치는, 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과, 베이스층을 덮도록 배치되고 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과, 히터층을 부분적으로 덮도록 배치되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과, 히터층 중 배선층에 덮여 있지 않는 히터부와 배선층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 구비하고 있다.
따라서 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 사용함으로써, 시트 저항이 큰 히터층을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래에 비하여, 작은 전류로 소정의 발열량을 얻는 것이 가능해진다. 그 결과, 배선부 등에서의 전력 로스를 작게 할 수 있다.
또, 히터층의 두께를 얇게 하지 않아도, 소정의 발열량을 얻는데 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 이 때문에, 가열의 반복에 의한 히터층의 담금 단절이 발생하기 어렵다. 또한, 이와 같이 히터층의 두께가 두꺼워도, 히터부의 면적을 그다지 크게 함이 없이 발열에 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 그 결과, 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 히터 보드 IC를 실현하는 것이 가능해진다.
즉, 소비 전력이 적거나, 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치는, 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과, 베이스층의 적어도 일부를 덮도록 배치된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과, 히터층과 전기적으로 접속되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과, 히터층과 배선층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을 구비하고 있다.
따라서 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 사용함으로써, 시트 저항이 큰 히터층을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래에 비하여, 작은 전류로 소정의 발열량을 얻을 수 있게 된다. 이 결과, 배선부 등에서의 전력 로스를 작게 할 수 있다.
또, 히터층의 두께를 얇게 하지 않아도, 소정의 발열량을 얻는데 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 이 때문에, 가열의 반복에 의한 히터층의 담금 단절이 발생하기 어렵다. 또한, 이와 같이 히터층의 두께가 두꺼워도, 히터부의 면적을 그다지 크게 하지 않고 발열에 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 그 결과, 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 히터 보드 IC를 실현할 수 있게 된다.
즉, 소비 전력이 적거나, 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치는, 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록 배치된 내잉크성의 히터 보호층으로서, 적어도 히터층의 발열 부분의 상부에 배치된 히터 보호층을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
따라서, 히터부 부근의 배선층이 잉크에 의한 침식을 더욱 받기 어렵기 때문에, 장치의 수명이 더욱 길다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법은, 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층을 갖는 반도체 기판을 준비하는 스텝과, 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층을, 베이스층을 덮도록 형성하는 스텝과, 에칭에 의하여 배선층을 부분적으로 제거하여 베이스층을 부분적으로 노출시켜서 히터 배치부를 형성하는 스텝과, 스패터링에 의하여 형성된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을, 히터 배치부 및 배선층을 덮도록 형성하는 스텝과, 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을, 히터층을 덮도록 형성하는 스텝을 구비하고 있다.
따라서, 이 방법에 의하여 제조된 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 있어서는, 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 사용함으로써, 시트 저항이 큰 히터층을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래에 비하여, 작은 전류로 소정의 발열량을 얻는 것이 가능해진다. 그 결과, 배선부 등에서의 전력 로스를 작게 할 수 있다.
또, 히터층의 두께를 얇게 하지 않아도, 소정의 발열량을 얻는데 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 이 때문에, 가열의 반복에 의한 히터층의 담금 단절이 발생하기 어렵다. 또한, 이와 같이 히터층의 두께가 두꺼워도, 히터부의 면적을 그다지 크게 하지 않고 발열에 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 그 결과, 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 히터 보드 IC를 실현하는 것이 가능해진다.
또, 배선층을 알루미늄을 포함하는 배선 재료로 구성함으로써, 더욱 컴팩트한 히터 장치를 실현할 수 있다.
한편, 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층은, 고온에서 활성화한 잉크에 의한 침식을 받기 쉽고, 일단 히터부 부근의 배선층이 침식되면, 침식은 더욱 내부의 배선층에까지 진행하여, 장치의 기능 부전을 일으킬 우려가 높지만, 이 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에서는, 배선층은 절연성 보호막뿐만 아니라 히터층에 의해서도 그 전체를 덮고 있다. 따라서 히터부 부근의 배선층이 잉크에 의한 침식을 받기 어려워서, 장치의 수명이 더욱 길다.
즉, 소비 전력이 작거나 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법은, 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층을 갖는 반도체 기판을 준비하는 스텝과, 스패터링에 의하여 형성된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을, 베이스층을 덮도록 형성하는 스텝과, 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층을, 히터층을 덮도록 형성하는 스텝과, 에칭에 의하여 배선층을 부분적으로 제거하여 히터층을 부분적으로 노출시켜서 히터부를 형성하는 스텝과, 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을, 히터부 및 배선층을 덮도록 형성하는 스텝을 구비하고 있다.
따라서 이 방법에 의하여 제조된 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 있어서는, 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을 사용함으로써, 시트 저항이 큰 히터층을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래에 비하여 작은 전류로 소정의 발열량을 얻는 것이 가능해진다. 그 결과, 배선부 등에서의 전력 로스를 작게 할 수 있다.
또, 히터층의 두께를 얇게 하지 않아도, 소정의 발열량을 얻는데 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 이 때문에, 가열의 반복에 의한 히터층의 담금 단절이 발생하기 어렵다. 또한, 이와 같이 히터층의 두께가 두꺼워도, 히터부의 면적을 그다지 크게 함이 없이 발열에 필요한 히터부의 저항치를 확보할 수 있다. 그 결과, 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 히터 보드 IC를 실현할 수 있게 된다.
또, 배선층을 알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성함으로써, 더욱 컴팩트한 히터 장치를 실현할 수 있다.
즉, 소비 전력이 작거나, 또는 수명이 긴 동시에 인쇄 해상도가 높은 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치를 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법은, 내잉크성의 히터 보호층을, 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록, 적어도 히터층의 발열 부분의 상부에 형성하는 스텝을 더욱 구비한 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 방법에 의하여 제조된 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치에 있어서는, 히터부 부근의 배선층이 잉크에 의한 침식을 더욱 받기 어렵기 때문에, 장치의 수명이 더욱 길다.
상기에 있어서는, 본 발명을 바람직한 실시 형태로서 설명하였으나, 각 용어는 한정을 위해 사용한 것은 아니고 설명을 위해 사용한 것으로서, 본 발명의 범위 및 정신을 일탈함이 없이, 첨부의 특허 청구항의 범위에 있어서 변경할 수 있는 것이다. 또, 상기에 있어서는, 본 발명의 몇 개의 전형적인 실시 형태에 대해서만 상세히 기술하였으나, 당업자라면 본 발명의 새로운 교시 및 이점을 일탈함이 없이 상기 전형적인 실시 형태에 있어서 많은 변경이 가능한 것을 용이하게 인식할 것이다. 따라서 그와 같은 변경은 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 히터 보드 IC(20)의 1도트 분의 단면 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2a∼도 2c는 히터 보드 IC(20)를 제조하는 순서를 설명하기 위한 도면으로서, 각 공정에 있어서 히터 보드 IC(20)의 주요 부분 단면을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 히터 보드 IC(40)의 1 도트 분의 단면 구성을 설명하기 위한 도면.
도 4a∼도 4c는 히터 보드 IC(40)를 제조하는 순서를 설명하기 위한 도면으로서, 각 공정에 있어서의 히터 보드 IC(40)의 주요 부분 단면을 나타내는 도면.
도 5는 히터 보드 IC(20)의 평면 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6은 종래의 히터 보드 IC(2)의 1 도트 분의 단면 구성을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20, 40 : 히터 보드 IC 22, 42 : 베이스층
22a : 히터 배치부 24, 44 : 히터층
24a, 44a : 히터부 26, 46 : 배선층
28, 48 : 플라즈마 질화막 30, 50 : 히터 보호층
32 : 잉크 공급구
Claims (12)
- 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과,베이스층을 부분적으로 덮도록 배치되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과,베이스층 중 배선층에 덮여 있지 않는 히터 배치부와 배선층을 덮도록 배치되고 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과,히터층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을구비한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 배선층의 상기 히터 배치부측의 단부의 경사각 α를 예각으로 한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과,베이스층을 덮도록 배치되고 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과,히터층을 부분적으로 덮도록 배치되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과,히터층 중 배선층에 덮여 있지 않는 히터부와 배선층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을구비한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 반도체 기판상에 배치되고 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층과,베이스층의 적어도 일부를 덮도록 배치된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층과,히터층과 전기적으로 접속되고 배선 재료에 의하여 구성된 배선층과,히터층과 배선층을 덮도록 배치되고 절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을구비한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록 배치된 내잉크성의 히터 보호층으로서, 적어도 상기 히터층의 발열 부분의 상부에 배치된 히터 보호층을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층을 갖는 반도체 기판을 준비하는 스텝과,알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층을, 베이스층을 덮도록 형성하는 스텝과,에칭에 의하여, 상기 배선층을 부분적으로 제거하여 베이스층을 부분적으로 노출시켜서 히터 배치부를 형성하는 스텝과,스패터링에 의하여 형성된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을, 히터 배치부 및 배선층을 덮도록 형성하는 스텝과,절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을, 히터층을 덮도록 형성하는 스텝을구비한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법.
- 절연 재료에 의하여 구성된 베이스층을 갖는 반도체 기판을 준비하는 스텝과,스패터링에 의하여 형성된 탄타륨 실리콘 산화물에 의하여 구성된 히터층을, 베이스층을 덮도록 형성하는 스텝과,알루미늄을 포함하는 배선 재료에 의하여 구성된 배선층을, 히터층을 덮도록 형성하는 스텝과,에칭에 의하여, 상기 배선층을 부분적으로 제거하여 히터층을 부분적으로 노출시켜서 히터부를 형성하는 스텝과,절연성 재료에 의하여 구성된 절연성 보호막을, 히터부 및 배선층을 덮도록 형성하는 스텝을구비한 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,내잉크성의 히터 보호층을, 상기 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록, 적어도 상기 히터층의 발열 부분의 상부에 형성하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법.
- 제 2항에 있어서,상기 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록 배치된 내잉크성의 히터 보호층으로서, 적어도 상기 히터층의 발열 부분의 상부에 배치된 히터 보호층을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록 배치된 내잉크성의 히터 보호층으로서, 적어도 상기 히터층의 발열 부분의 상부에 배치된 히터 보호층을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록 배치된 내잉크성의 히터 보호층으로서, 적어도 상기 히터층의 발열 부분의 상부에 배치된 히터 보호층을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치.
- 제 7항에 있어서,내잉크성의 히터 보호층을, 상기 절연성 보호막의 적어도 일부를 덮도록, 적어도 상기 히터층의 발열부분의 상부에 형성하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드용 히터 장치의 제조 방법.
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