專利名稱：用于噴墨頭的襯底、使用所述襯底的噴墨頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將諸如油墨的功能液體噴射到包括紙、塑料片、布、物品等的記錄介質(zhì)的噴墨頭所用的襯底；使用該襯底的噴墨頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于一種用于噴墨記錄的噴墨頭的常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置多個(gè)排出口、與這些排出口相連的油墨流動(dòng)通道以及多個(gè)能夠產(chǎn)生用于噴墨的熱能的電熱轉(zhuǎn)換元件。每一個(gè)電熱轉(zhuǎn)換元件具有加熱電阻器和為加熱電阻器提供電能的電極，并且該電熱轉(zhuǎn)換元件涂有絕緣薄膜以保證各個(gè)電熱轉(zhuǎn)換元件之間的絕緣。每一個(gè)油墨流動(dòng)通道在其與油墨流動(dòng)通道的排出口相對(duì)的端部處與公共液體腔室相連，并且在公共液體腔室中，由作為油墨存儲(chǔ)容器部件的油墨箱供給的油墨被儲(chǔ)存。供給到公共油墨腔室的油墨通向各個(gè)油墨流動(dòng)通道以使油墨在排出口附近形成彎液面。在這種狀態(tài)下，電熱轉(zhuǎn)換元件被選擇性地驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生熱能，并且接著利用所產(chǎn)生的能量快速對(duì)油墨加熱并且在熱作用表面上產(chǎn)生氣泡，以使得在通過所述狀態(tài)變化所導(dǎo)致的壓力下排出油墨。
在油墨排出時(shí)間的期間，噴墨頭的熱作用部分被加熱電阻器加熱因此暴露于較高溫度下，同時(shí)，熱作用部分聯(lián)合受到由于油墨的起泡和收縮導(dǎo)致的氣蝕沖擊以及油墨的化學(xué)作用。油墨的這種化學(xué)作用會(huì)帶來以下現(xiàn)象。具體地，包含在油墨中的色材、添加劑等在高溫下被加熱，從而它們?cè)诜肿铀缴戏纸獠⑶肄D(zhuǎn)變?yōu)殡y以溶解的物質(zhì)，所述物質(zhì)被物理地吸收在上部保護(hù)層上。這種現(xiàn)象被稱作結(jié)垢(kogation)。當(dāng)難以溶解的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)以這種方式被吸收在上部保護(hù)層上時(shí)，從加熱電阻器到油墨的熱傳導(dǎo)變得不均勻，因此，起泡變得不穩(wěn)定。
迄今為止，可較大程度經(jīng)受氣蝕沖擊以及油墨的化學(xué)作用的Ta膜已被形成得具有0.2到0.5μm的厚度，從而可增加噴墨頭的使用壽命和可靠性。
參照?qǐng)D9，將關(guān)于熱作用部分中油墨的起泡和起泡停止所導(dǎo)致的狀態(tài)作出詳細(xì)描述。
圖9中的曲線(a)示出了在驅(qū)動(dòng)電壓Vop＝1.3×Vth(Vth表示油墨起泡閾值電壓)、驅(qū)動(dòng)頻率被設(shè)定為6kHz并且脈沖寬度被設(shè)定為5μs的情況下，從電壓被施加于加熱電阻器時(shí)的時(shí)刻開始上部保護(hù)層的表面溫度隨時(shí)間的改變。另外，曲線(b)示出了從電壓以相似方式被施加于加熱電阻器時(shí)的時(shí)刻開始成形氣泡的增長(zhǎng)狀態(tài)。如曲線(a)所示的，從電壓被施加的時(shí)刻開始溫度的升高，并且觀察到溫升峰值略微處于預(yù)定脈沖時(shí)間的后面(這是由于來自于加熱電阻器的熱量略晚到達(dá)上部保護(hù)層)。之后，由于熱擴(kuò)散溫度主要降低。另一方面，如曲線(b)所示的，從當(dāng)上部保護(hù)層的溫度達(dá)到約300℃時(shí)開始?xì)馀莸脑鲩L(zhǎng)，并且之后達(dá)到最大起泡，起泡停止。在實(shí)際噴墨頭中，重復(fù)上述操作。以這種方式，隨著油墨的起泡，上部保護(hù)層的表面溫度升高到例如約600℃，這說明通過高溫下的熱作用執(zhí)行噴墨記錄。
因此，要求與油墨相接觸的上部保護(hù)層在耐熱性、機(jī)械特性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性、抗堿性等方面具有出色的膜特性。作為用在上部保護(hù)層方面的材料，除上述提及的Ta膜以外，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的還有貴金屬、高熔點(diǎn)過渡金屬、這些金屬的合金、這些金屬的氮化物、硼化物、硅化物或碳化物、非晶硅等。
例如，如日本專利申請(qǐng)未審定公開號(hào)No.2001-105596中所述的，將上部保護(hù)層經(jīng)由絕緣層形成在加熱電阻器上，其中上部保護(hù)層是由成分公式TaαFeβNiγCrδ表示的非晶態(tài)合金制成的(其中滿足10at.％≤α≤30at.％、α+β＞80at.％、α＜β、δ＞γ、以及α+β+δ+γ＝100at.％)，并且其與油墨的接觸表面包含成分物質(zhì)的氧化物，因此提出了一種具有更長(zhǎng)使用壽命的可靠的記錄頭。
然而，近年來，對(duì)于更高質(zhì)量的記錄圖像和噴墨記錄設(shè)備中諸如高速記錄等更高性能的需求增加了，而為了滿足這些需求，要求增強(qiáng)的油墨性能。例如，為了獲得高質(zhì)量記錄圖像已提出了改進(jìn)的著色特性和抗氣候性的要求以及為了獲得高速記錄已提出了防止?jié)B色(不同顏色油墨之間的混淆)的要求。因此，作出了向油墨中添加各種成分的嘗試。關(guān)于油墨的種類，除黑色、黃色、品紅和青色之外，已研發(fā)出了通過減小濃度等獲得的淺色油墨，這已帶來油墨的多樣化。在一些情況中，出現(xiàn)了這樣一種現(xiàn)象，即，甚至是傳統(tǒng)上認(rèn)為可穩(wěn)定地作為上部保護(hù)層的Ta膜由于與油墨的熱化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致腐蝕。在其中使用包含諸如鈣和鎂等二價(jià)金屬鹽或構(gòu)成螯合物的成分的油墨的情況下，會(huì)更明顯地出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
為了進(jìn)一步加速噴墨記錄，要求由比以往更短的脈沖驅(qū)動(dòng)(即，通過增加的驅(qū)動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng))。在所述更短的脈沖驅(qū)動(dòng)中，由于在短時(shí)間內(nèi)在噴墨頭的熱作用部分中重復(fù)加熱、起泡、起泡停止和冷卻的程序，因此與傳統(tǒng)噴墨頭相比較，該熱作用部分在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)受更大的熱應(yīng)力。而且，由于更短的脈沖驅(qū)動(dòng)在比以往更短的時(shí)間內(nèi)將來自于油墨起泡和收縮的氣蝕沖擊集中在上部保護(hù)層上，因此期望存在在機(jī)械沖擊特性方面尤為出色的上部保護(hù)層。
雖然已作出了各種改進(jìn)，然而還是發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)問題，即，在形成了如上所述的具有改進(jìn)的抗油墨腐蝕性能的上部保護(hù)層的情況下，使用某種油墨可產(chǎn)生由于結(jié)垢明顯沉積在加熱部分上而導(dǎo)致的產(chǎn)物，從而降低了排出性能。
此外，作為用于噴墨的形成有上述上部保護(hù)層的襯底的制造方法，在許多情況中通常使用通過干法蝕刻的工藝。然而，在形成了具有改進(jìn)的抗油墨腐蝕性能的上部保護(hù)層的情況中，盡管可長(zhǎng)時(shí)間保持高耐用性，但是預(yù)示通過蝕刻等形成期望圖案等的工藝變得困難。圖8A到8E示出了這種情況。如圖8A到8E中所示的，在上部保護(hù)層的圖案形成中，在許多情況中通常使用的通過干法蝕刻的工藝可導(dǎo)致接觸上部保護(hù)層的絕緣保護(hù)層被蝕刻。如果如同在傳統(tǒng)襯底中那樣可充分地確保絕緣保護(hù)層與上部保護(hù)層之間的蝕刻選擇性的話，那么可蝕刻留有絕緣保護(hù)層的上部保護(hù)層。實(shí)際上，在與上部保護(hù)層之間的邊界部分處的過度蝕刻可產(chǎn)生階(圖8E中A和B之間)。由于這樣一種現(xiàn)象，由于蝕刻導(dǎo)致邊界部分處的絕緣保護(hù)層變得更薄從而具有比期望膜厚度b更小的膜厚度b，這將導(dǎo)致其保護(hù)功能的不充分施加。因此，必須結(jié)合考慮蝕刻氣體對(duì)于上部保護(hù)層的蝕刻速度根據(jù)蝕刻時(shí)間獲得只蝕刻上部保護(hù)層之后執(zhí)行圖案形成的控制條件。然而，已發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題，即，由于上部保護(hù)層可能未被蝕刻而留下，或者相反，由于歸因于裝置的不均勻性或蝕刻條件導(dǎo)致絕緣保護(hù)層可被蝕刻，從而不能穩(wěn)定地執(zhí)行上部保護(hù)層的圖案形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有這樣一種保護(hù)層的噴墨頭，所述保護(hù)層在抗氣蝕性和抗腐蝕性方面出色，并且具有高耐用性，同時(shí)具有與Ta膜制成的傳統(tǒng)保護(hù)層相似的排出性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于包括這樣一種保護(hù)層的噴墨頭的襯底、包括所述襯底的噴墨頭以及其制造方法，即使使用了與精細(xì)記錄圖像相對(duì)應(yīng)的小點(diǎn)、與高速記錄相對(duì)應(yīng)的高速驅(qū)動(dòng)或各種油墨，所述保護(hù)層也具有較長(zhǎng)的使用壽命。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于包括產(chǎn)生用于從油墨排出口中排出油墨的熱能的加熱電阻器和設(shè)在加熱電阻器上方并且具有與油墨接觸的接觸表面的上部保護(hù)層的噴墨頭的襯底、包括所述襯底的噴墨頭以及其制造方法，所述上部保護(hù)層由包括Ta和Cr(其中Ta的含量大于Cr的含量)的非晶態(tài)合金制成。


圖1是部分截面圖，示出了用于本發(fā)明所適用的噴墨頭的襯底。
圖2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G和2H是示出了用于在本發(fā)明所適用的噴墨頭的襯底上形成噴射元件的方法的視圖。
圖3是示出了用于形成用于本發(fā)明所適用的噴墨頭的襯底的各個(gè)層的膜形成設(shè)備的例證性視圖。
圖4是示出了裝有本發(fā)明所適用的噴墨頭的噴墨記錄設(shè)備的一個(gè)構(gòu)成示例的例證性視圖。
圖5A、5B、5C和5D示出了在上部保護(hù)層中的燃燒沉積以及其分離的狀態(tài)的例證性視圖。
圖6A、6B和6C是示出了在排出耐用性測(cè)試中觀察到的加熱元件的截面的例證性視圖。
圖7是示出了相對(duì)于Ta含量的蝕刻速度的圖表。
圖8A、8B、8C、8D和8E是示出了上部保護(hù)層如何經(jīng)受干法蝕刻的視圖。
圖9是示出了在施加電壓后上部保護(hù)層的溫度和起泡狀態(tài)中的變化的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖1是例證性部分截面圖，示出了用于本發(fā)明所適用的噴墨頭的襯底。
在圖1中，附圖標(biāo)記101表示硅襯底，附圖標(biāo)記102表示由熱氧化膜制成的熱量積聚層。附圖標(biāo)記103表示由SiO膜、SiN膜等制成的層間膜，層間膜103也具有積聚熱量的功能，附圖標(biāo)記104表示熱阻層，附圖標(biāo)記105表示用作由諸如Al、Al-Si、以及Al-Cu等金屬性材料制成的用作布線的金屬布線層、附圖標(biāo)記106表示由SiO膜、SiN膜等制成的保護(hù)層，保護(hù)層106還用作絕緣層。附圖標(biāo)記107表示設(shè)在保護(hù)層106上的上部保護(hù)層，用于保護(hù)電熱轉(zhuǎn)換元件不受來自于加熱電阻器的加熱的化學(xué)和物理沖擊。此外，附圖標(biāo)記108表示熱作用部分，在該熱作用部分108中，熱阻層104的熱阻元件中產(chǎn)生的熱量作用在油墨上。
噴墨頭中的熱作用部分是由于加熱電阻器中產(chǎn)生的熱量而暴露于高溫下并且主要遭受來自于油墨起泡或起泡后的氣泡收縮的氣蝕沖擊或油墨的化學(xué)作用的部分。因此，該熱作用部分具有用于保護(hù)電熱轉(zhuǎn)換元件不受該氣蝕沖擊或油墨的化學(xué)作用的上部保護(hù)層107。上部保護(hù)層107在施加預(yù)定圖像的掩模之后通過氯氣等經(jīng)受干法蝕刻或在施加預(yù)定圖案的抗蝕劑(resist)之后通過氫氟酸、硼酸、鹽酸等經(jīng)受濕法蝕刻以便于形成圖案。之后，在上部保護(hù)層107上，使用流徑形成元件109形成了具有用于排出油墨的排出口110的噴射元件。
圖2A到2H示出了用于形成噴墨頭的噴射元件的方法，其中在形成圖案的上部保護(hù)層107上形成了液體流徑和排出口。
如圖2A中所示的，在400℃的溫度條件下通過CVD方法將具有大約2μm厚度的SiO2膜502形成在用于噴墨頭501(包括硅襯底101、熱量積聚層102、層間膜103以及分別經(jīng)受預(yù)定圖案形成的熱阻層104、金屬布線層105、絕緣保護(hù)層106以及上部保護(hù)層107)的襯底的下表面上。這里，附圖標(biāo)記507對(duì)應(yīng)于熱作用部分108。
如圖2B中所示的，抗蝕劑被涂覆在該SiO2膜502上以便于在曝光和顯影之后通過干法蝕刻或濕法蝕刻形成開口511。當(dāng)稍后形成通孔513之后該SiO2膜502將用作掩模并且通孔513將從開口511中形成。例如，在干法蝕刻的情況下，使用CF4作為蝕刻氣體通過反應(yīng)離子蝕刻執(zhí)行SiO2膜502的蝕刻，而在濕法蝕刻的情況下，使用含有緩沖劑的氫氟酸執(zhí)行SiO2膜502的蝕刻。
接下來，如圖2C中所示的，在350℃的溫度條件下通過CVD方法將具有大約20μm厚度的PSG(磷硅酸鹽玻璃)膜503形成在襯底的上表面?zhèn)壬稀?br> 接下來，如圖2D中所示的，PSG膜503被加工以形成預(yù)定流徑圖案。這里，最好使用抗蝕劑通過干法蝕刻加工PSG膜，因?yàn)檫@不會(huì)損壞下表面上的SiO2膜502。
接下來，如圖2E中所示的，在400℃的溫度條件下通過CVD方法將具有大約5μm厚度的氮化硅膜504形成在流徑圖案中所形成的PSG膜503上。此時(shí)，開口502中也被填充了氮化硅膜。
這里，由于所形成的氮化硅膜的膜厚度限定了排出口的厚度并且先前形成的PSG膜的膜厚度限定了油墨流徑的間隙，從而較大地影響了油墨噴射的油墨排出特性，并且根據(jù)所要求的特性確定氮化硅膜和PSG膜的膜厚度。
接下來，如圖2F中所示的，使用先前已成形的SiO2膜502作為掩模將通孔513形成在硅襯底501上以用作供墨口。盡管可使用通孔的任何形成方法，但是以CF4和氧氣作為蝕刻氣體的ICP(感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻方法是優(yōu)選的，這是由于它不會(huì)功率地?fù)p壞襯底并且可在低溫下形成。
接下來，如圖2G中所示的，使用氮化硅膜504作為抗蝕劑通過干法蝕刻形成排出口514。使用在各向異性蝕刻方面出色的反應(yīng)離子蝕刻作為該形成方法。
接下來，如圖2H中所示的，使用含有緩沖劑的氫氟酸將PSG膜503洗提并將其從排出口514上移除。
之后，通過等離子聚合將包含Si的防水劑膜形成在排出口的表面上并且油墨供應(yīng)元件(未示出)被附在硅襯底501的底側(cè)上從而完成噴墨頭。
除如上所述的用于在襯底上形成流徑和排出口的干法之外，也可使用以下的濕法制造噴墨頭。
如圖2A中所示的，通過旋涂方法將抗蝕劑作為可溶性固體層涂覆在用于噴墨頭501(包括硅襯底101、熱量積聚層102、層間膜103以及分別經(jīng)受預(yù)定圖案形成的熱阻層104、金屬布線層105、絕緣保護(hù)層106以及上部保護(hù)層107)的襯底上，所述抗蝕劑最后將變成為油墨液體流徑。由PMIPK(聚甲基異丙烯基酮，polymethylisopropheyl ketone)制成的抗蝕劑用作負(fù)性抗蝕劑并且通過使用照相平版技術(shù)將其成形為油墨液體流徑的形狀。隨后，形成涂層樹脂層以便于形成液體流徑或排出口。在形成該涂層樹脂層之前，可根據(jù)需要執(zhí)行硅烷耦聯(lián)處理等以提高粘附力。在通過可從公知涂敷法中選擇出來的涂敷法形成液體流徑圖案的情況下，涂膜層可被涂覆在用于噴墨頭的襯底上。之后，通過使用各向異性蝕刻方法、噴砂方法、各向異性等離子體蝕刻方法等從用于噴墨頭的后側(cè)形成與513相對(duì)應(yīng)的油墨液體供應(yīng)口。更具體地說，使用四甲基羥胺(TMAH)、NaOH、KOH等的化學(xué)硅各向異性蝕刻方法可用于形成油墨液體供應(yīng)口。隨后執(zhí)行通過遠(yuǎn)紫外線的完全曝光以移除可溶性固體層，之后執(zhí)行顯影和干燥。
在任何工藝中，噴墨頭的熱作用部分都是由于加熱電阻器中產(chǎn)生的熱量而暴露于高溫下并且主要遭受來自于油墨起泡或起泡后的氣泡收縮的氣蝕沖擊或油墨的化學(xué)作用的部分。因此，熱作用部分具有用于保護(hù)電熱轉(zhuǎn)換元件不受來自于加熱電阻器的加熱的化學(xué)和物理沖擊的上部保護(hù)層107。要求可與油墨相接觸的上部保護(hù)層107具有在熱阻、機(jī)械特性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性、抗堿性等方面出色的膜特性。依照本發(fā)明，形成有由Ta和Cr(其中Ta的含量大于Cr的含量)構(gòu)成的非晶態(tài)合金。本發(fā)明所涉及的非晶態(tài)合金是指具有顯示出無峰值的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的合金，其中通過X射線衍射方法在晶體結(jié)構(gòu)分析中示出了特定晶面(或者即使有的話，具有極低的峰值)和寬衍射圖案的存在。
假定非晶態(tài)合金中Cr的含量表示為y，那么最好滿足0at.％＜y≤30at.％，而且，更好的是滿足0at.％＜y≤25at.％。
從50nm到500nm(最好是從100nm到300nm)的范圍內(nèi)選擇該上部保護(hù)層107的膜厚度。
而且，該上部保護(hù)層的膜應(yīng)力至少具有壓應(yīng)力并且最好不大于1.0×1010dyn/cm2。
在形成了具有改進(jìn)的抗腐蝕性的上述上部保護(hù)層107的情況下，由于高抗腐蝕性使得其表面難于損壞，從而易于產(chǎn)生由于結(jié)垢的產(chǎn)物，這降低了油墨排出速度或使得噴射本身不穩(wěn)定?？梢酝茰y(cè)，在傳統(tǒng)保護(hù)層107中所使用的Ta膜中產(chǎn)生了更少量結(jié)垢產(chǎn)物的原因在于在Ta膜中以平衡的方式產(chǎn)生了微小腐蝕和結(jié)垢產(chǎn)物，并且Ta膜的表面由于微小腐蝕而被刮去從而限制結(jié)垢產(chǎn)物被沉積。
然而，如上所述的，在添加了SUS成分以提高抗腐蝕性的上部保護(hù)層107中，當(dāng)增加Ta成分以抑制結(jié)垢產(chǎn)物的沉積時(shí)，不能提高耐用性。可推測(cè)的是，這是由于Ta成分的增加導(dǎo)致了SUS成分的減少，這減少了被認(rèn)為是有助于耐用性的Cr成分。
通過向傳統(tǒng)Ta層加入化學(xué)穩(wěn)定的Cr使得本發(fā)明所適用的上部保護(hù)層107無定形化，并且明顯減少了會(huì)變成腐蝕反應(yīng)之起始點(diǎn)的存在晶體界面的點(diǎn)，從而與傳統(tǒng)Ta層相比較提高了抗腐蝕性。
而且，由于本發(fā)明所適用的上部保護(hù)層107具有高Ta含量的成分，因此上部保護(hù)層的表面略微腐蝕以抑制結(jié)垢產(chǎn)物的沉積，這可保持與傳統(tǒng)Ta層相同程度的排出性能。
這里，將參照?qǐng)D5A到5D，描述傳統(tǒng)使用的Ta層與本發(fā)明所涉及的TaCr膜之間的差異。
圖5A是示出了在上部保護(hù)層107是由傳統(tǒng)Ta層制成的情況下上部保護(hù)層107和與油墨的分界面的例證性圖。通過驅(qū)動(dòng)加熱電阻器將結(jié)垢產(chǎn)物301沉積在熱作用部分中。另外，通過驅(qū)動(dòng)期間產(chǎn)生的熱量使得上部保護(hù)層107的Ta構(gòu)成氧化膜302。該氧化膜的膜厚度隨著驅(qū)動(dòng)脈沖的數(shù)量的增加而增加，并且最終沿膜厚度方向完全形成氧化膜。如圖5B中所示的，該氧化膜302的部分和結(jié)垢產(chǎn)物301一起與上部保護(hù)層107相分離。因此可以認(rèn)為，以這種方式，抑制了結(jié)垢產(chǎn)物301的沉積以保持排出性能并且減小上部保護(hù)層107的膜厚度。
相反，如圖5C中所示的，與傳統(tǒng)Ta層的氧化膜相比較，在本發(fā)明所適用的上部保護(hù)層107中，在與油墨的分界面中氧化膜302被極薄地形成在金屬層303上。如圖5D中所示的，該氧化膜302和所沉積的結(jié)垢產(chǎn)物301一起與上部保護(hù)層107相分離以抑制結(jié)垢產(chǎn)物301的沉積，這可保持排出性能。此時(shí)，與傳統(tǒng)Ta層的氧化膜相比較，由于氧化膜302被形成得極薄，因此上部保護(hù)層107的膜厚度上的減小是小的，因此與傳統(tǒng)Ta層相比較，可認(rèn)為提高了耐用性。
因此，通過加入化學(xué)穩(wěn)定的Cr同時(shí)具有適當(dāng)含量的Ta使得上部保護(hù)層107無定形化，這可提高抗腐蝕性同時(shí)保持排出性能。
而且，由于上部保護(hù)層107具有高Ta含量的成分，因此與傳統(tǒng)Ta相比較可將通過氯氣使上部保護(hù)層的蝕刻速度的減小抑制得較小。因此降低了絕緣保護(hù)層的蝕刻數(shù)量并且可保持可靠性。
可通過各種膜形成方法制造的上部保護(hù)層107通?？墒褂蒙漕l(RF)電源或直流電電源通過磁控管濺射法制成。
圖3示出了用于形成上部保護(hù)層的濺射設(shè)備的總圖。
在圖3中，附圖標(biāo)記4001表示由Ta靶和Cr靶構(gòu)成的兩種類型的靶。附圖標(biāo)記4002表示平面靶、附圖標(biāo)記4011表示用于控制襯底上的膜形成的閘板、附圖標(biāo)記4003表示襯底固定器、附圖標(biāo)記4004表示襯底、附圖標(biāo)記4006表示與靶4001和襯底固定器4003相連接的電源。此外，在圖3中，附圖標(biāo)記4008表示以圍繞膜形成腔室4009的外周壁的方式提供的外部加熱器。外部加熱器4008用于調(diào)節(jié)膜形成腔室4009的環(huán)境溫度。用于控制襯底溫度的內(nèi)部加熱器4005被設(shè)在襯底固定器4003的后表面上。最好使用內(nèi)部加熱器4005和外部加熱器4008兩者執(zhí)行襯底4004的溫度控制。
如下所述那樣執(zhí)行使用圖3設(shè)備的膜形成。首先，使用排氣泵4007將空氣從膜形成腔室4009中抽空到高達(dá)1×10-5到1×10-6Pa。接下來，經(jīng)由質(zhì)量流量控制器(未示出)將氬氣從氣體引入孔4010中引入到膜形成腔室4009中。此時(shí)，調(diào)節(jié)內(nèi)部加熱器4005和外部加熱器4008以獲得預(yù)定襯底溫度和環(huán)境溫度。接著，功率從電源4006中被提供到靶4001，并且在調(diào)節(jié)閘板4011的同時(shí)執(zhí)行濺射排出以便于在襯底4004上形成薄膜。
依照本發(fā)明，兩種類型的靶，即，Ta靶和Cr靶可用于通過其中從連接于相應(yīng)靶的兩個(gè)電源供應(yīng)功率的二元同步濺射方法形成薄膜。在這種情況下，可獨(dú)立地控制供應(yīng)到相應(yīng)靶的功率?；蛘?，制備其成分已被預(yù)先調(diào)節(jié)的多種合金靶，并且每種合金靶被獨(dú)立地濺射或者兩種合金靶或更多種合金靶被同時(shí)濺射以形成具有期望成分的薄膜。
此外，如上所述的，當(dāng)形成上部保護(hù)層107時(shí)，襯底被加熱到高達(dá)100℃到300℃以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)膜粘附性。另外，通過如上所述的能夠形成具有較大動(dòng)能的顆粒的濺射方法形成膜，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)膜粘附性。
通過使得膜應(yīng)力至少具有壓應(yīng)力，并且將其設(shè)為1.0×1010dyn/cm2或更低，同樣可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)膜粘附性。在每種情況中通過設(shè)定引入到膜形成設(shè)備中的氬氣的流速、施加于靶的功率或襯底加熱溫度可調(diào)節(jié)該膜應(yīng)力。
不管設(shè)在上部保護(hù)層107下面的保護(hù)層106是厚或是薄，本發(fā)明所涉及的非晶態(tài)合金膜制成的上部保護(hù)層107最好都是可應(yīng)用的。
圖4是示出了本發(fā)明所適用的噴墨設(shè)備的一個(gè)示例的大綱視圖。順便提及的是，盡管圖4中所示的噴墨設(shè)備是老式的，但是應(yīng)用于最近的噴墨設(shè)備的本發(fā)明會(huì)帶來更多的效果。
記錄頭2200被安裝在與導(dǎo)向螺桿2104的螺旋槽2121相接合的滑架2120上，所述導(dǎo)向螺桿2104通過驅(qū)動(dòng)力傳輸齒輪2102和2103與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2101的往復(fù)旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)。記錄頭2200沿箭頭方向a和b沿導(dǎo)軌2119與滑架2120一起往復(fù)移動(dòng)。用于通過記錄媒體供應(yīng)裝置(未示出)供給的記錄紙P的壓紙板2105橫過滑架2120的移動(dòng)方向?qū)⒂涗浖垑涸趬喊?106上。
附圖標(biāo)記2107和2108表示作為用于確認(rèn)該區(qū)域中桿2109的存在并且切換驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2101的旋轉(zhuǎn)方向的原位置檢測(cè)裝置的光電耦合器。附圖標(biāo)記2110表示支撐用于蓋住整個(gè)記錄頭2200的蓋元件2111的元件，而附圖標(biāo)記2112表示用于抽吸蓋元件2111的內(nèi)部的抽吸裝置，通過所述抽吸裝置2112經(jīng)由蓋開口2113執(zhí)行記錄頭2200的抽吸恢復(fù)。附圖標(biāo)記2114表示清潔刮刀、附圖標(biāo)記2115表示能夠使得該刮刀沿前后方向移動(dòng)的移動(dòng)元件。這些由主體支撐板2116支撐。應(yīng)該理解的是，作為清潔刮刀，公知的清潔刮刀以及本實(shí)施例可適用于該設(shè)備。
此外，附圖標(biāo)記2117表示用于開始用于抽吸恢復(fù)的抽吸的桿，所述桿隨著與滑架2120相接合的凸輪2118的移動(dòng)而移動(dòng)，從而來自于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2102的驅(qū)動(dòng)力的移動(dòng)受到公知傳輸裝置(諸如離合器轉(zhuǎn)換)的控制。用于將信號(hào)發(fā)送到設(shè)在記錄頭2200中的加熱部分或控制上述機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的記錄控制單元(未示出)被布置在記錄設(shè)備主體的側(cè)部上。
如上所述構(gòu)成的噴墨記錄設(shè)備2100在使得記錄頭2200在記錄紙P的整個(gè)寬度上往復(fù)移動(dòng)的同時(shí)相對(duì)于通過記錄媒體供應(yīng)裝置供給在壓板2106上的記錄紙P執(zhí)行記錄，并且由于記錄頭2200是以上述方式制造的，因此所述設(shè)備可實(shí)現(xiàn)高精度、高速度的記錄。
在下文中，將參照上部保護(hù)層的膜形成示例和使用由該合金膜等制成的上部保護(hù)層的噴墨頭的示例詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不局限于所述示例。
在使用圖3中所示的設(shè)備以上述膜形成方法將用在本發(fā)明所涉及的上部保護(hù)層17中的非晶體合金層形成在硅晶片上的情況下評(píng)價(jià)物理膜特性。
首先，將熱氧化膜形成在單晶硅晶片(襯底4004)上，所述單晶硅晶片被設(shè)置在圖3中所示的設(shè)備的膜形成腔室4009中的襯底固定器4003上。接著，使用排氣泵4007將空氣從膜形成腔室4009中抽空到高達(dá)8×10-6Pa。之后，將氬氣從氣體引入孔4010中引入到膜形成腔室4009中以便于設(shè)定以下所述的膜形成腔室4009內(nèi)部的條件。
襯底溫度200℃膜形成腔室內(nèi)部的氣體環(huán)境溫度200℃膜形成腔室內(nèi)部的氣體壓力0.3Ppa接著，每次選擇Ta靶或Cr靶中的任意一種并且如表1中所示的那樣設(shè)定供應(yīng)到相應(yīng)靶的功率，以便于獲得膜形成示例1到6。在膜形成示例1中形成了Ta膜、在膜形成示例2中形成了結(jié)晶的TaCr膜、在膜形成示例3到6中非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的TaCr膜，它們?cè)诠杈臒嵫趸ど暇哂?0nm的膜厚度。
此外，使用Ta靶和Ta18Fe61Cr15Ni6靶并且如表1中所示的那樣設(shè)定供應(yīng)到相應(yīng)靶的功率，以便于獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的膜形成示例7。而且使用Cr靶和Ta18Fe61Cr15Ni6靶并且如表1中所示的那樣設(shè)定供應(yīng)到相應(yīng)靶的功率，以便于獲得非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的膜形成示例8。
上述獲得的樣品經(jīng)歷RBS(盧瑟福后向散射)以便于進(jìn)行成分分析。其結(jié)果在表1中示出。
接下來，為了進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，對(duì)于如上所述形成在硅晶片上的上部保護(hù)層的TaCr膜執(zhí)行X射線衍射測(cè)量。結(jié)果，Ta89Cr11顯示出分明的衍射峰值，而Ta78Cr22沒有顯示出特定衍射峰值，這示出了從晶體結(jié)構(gòu)到非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
接下來，基于膜形成前后的襯底變形量確定各個(gè)樣品的膜應(yīng)力。作為結(jié)果，觀察到這樣一種趨勢(shì)，即，當(dāng)Cr成分較高時(shí)，膜應(yīng)力從壓應(yīng)力改變?yōu)閺垜?yīng)力，并且膜粘附力減小。通過使得膜應(yīng)力至少具有壓應(yīng)力并且將其設(shè)定為1.0×1010dyn/cm2或更低，可獲得相似的強(qiáng)膜粘附力。
(表1)

(上部保護(hù)層的結(jié)構(gòu)與結(jié)垢之間的關(guān)系)(示例1)作為本發(fā)明所涉及的關(guān)于油墨排出特性被分析的樣品襯底，可使用硅襯底或嵌有驅(qū)動(dòng)IC的硅襯底。在硅襯底的情況中，通過熱氧化方法、濺射方法、CVD方法等形成1.8μm厚度的SiO2熱量積聚層102(參照?qǐng)D1)，并且在嵌有驅(qū)動(dòng)IC的硅襯底的情況下，以相似的制造工藝形成SiO2熱量積聚層102。
接下來，通過濺射方法、CVD方法等形成1.2μm厚度的由SiO2制成的層間絕緣膜103。之后，使用Ta-Si靶通過反應(yīng)濺射法形成50nm厚的以成分公式Ta40Si21N39表示的加熱電阻器104。此時(shí)，襯底溫度為200℃。以200nm厚度形成了用作金屬布線105的Al膜。
接著，使用照相平版術(shù)執(zhí)行形成圖案并且形成了去除Al膜的30μm×30μm的熱作用部分108。接著，通過等離子體CVD方法將300nm厚的SiN制成的絕緣體形成為保護(hù)層106。之后，在表1中所示的膜形成示例3的條件下將230nm厚的Ta78Cr22形成為上部保護(hù)層107。隨后，通過干法蝕刻為上部保護(hù)層107形成圖案以制造用于噴墨的襯底。在這種情況下，最好使用稍后描述的示例7到15中的TaCr膜。
而且，如上所述的，可通過使用氫氟酸的濕法蝕刻取代干法蝕刻為上部保護(hù)層107形成圖案以制造用于噴墨頭的襯底。
接下來，使用通過任意一種方法制造的用于噴墨的襯底制造噴墨頭。之后，使用安裝在圖4中所示的這樣一種噴墨記錄設(shè)備上的該噴墨頭評(píng)價(jià)排出特性。
在該測(cè)試中，在5kHz的驅(qū)動(dòng)頻率下施加具有設(shè)為1μsec的脈沖寬度的1×108脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后測(cè)量各個(gè)樣品的排出速度。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓Vop為Vth×1.15。另外，使用市場(chǎng)上可買得到的用于噴墨打印機(jī)的油墨(商標(biāo)佳能公司生產(chǎn)的BCI-3e-Bk)。Vth表示油墨在其下被排出的起泡閾值電壓。
在示例1中，盡管在施加1×108脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后測(cè)量排出速度，但是也不會(huì)觀察到影響油墨排出特性的明顯主要降低。而且，通過在評(píng)價(jià)之后觀察加熱電阻器的表面，可確認(rèn)結(jié)垢產(chǎn)物的微小粘附。
(實(shí)施例2和3)使用與示例1相似的方法構(gòu)成具有230nm厚度的具有不同成分的TaCr膜以便于關(guān)于油墨排出特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果示在了表2中。
(比較示例1到3)使用與示例相似的方法評(píng)價(jià)油墨排出特性。作為比較示例，評(píng)價(jià)都具有230nm厚度的Ta膜、Ta40Cr60膜以及Ta28Fe52Cr15Ni5膜。在表2中示出了結(jié)果。
(表2)

如表2中所示的，在示例1到3的TaCr膜和比較示例1的Ta膜中，在施加了1×108脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后保持了排出速度。相反，在比較示例2和3中，排出速度減小了，因此不能保持期望的記錄圖像。將該噴射特性評(píng)價(jià)所使用的噴墨頭拆開以觀察其熱作用部分處的結(jié)垢產(chǎn)物的產(chǎn)生。結(jié)果在其中排出速度大大減小的比較示例2和3中，觀察到大量結(jié)垢產(chǎn)物沉積在熱作用部分上。因此，可以確認(rèn)噴墨頭排出速度上的減小會(huì)導(dǎo)致結(jié)垢產(chǎn)物的沉積。這說明了由于Ta含量減少了，結(jié)垢產(chǎn)物的沉積就變得明顯了，這阻止了排出特性的保持。
(示例4)使用與示例1相似的噴墨頭執(zhí)行排出耐用性測(cè)試。在該測(cè)試中，當(dāng)在5kHz的驅(qū)動(dòng)頻率下通過設(shè)為1μsec的脈沖寬度持續(xù)噴射直到噴墨記錄頭不能噴墨時(shí)檢測(cè)其使用壽命。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓Vop為Vth×1.15。另外，使用包含大約4％的具有硝酸基團(tuán)二價(jià)金屬(Ca(NO3)2·4H2O)的油墨。在表3中示出了其結(jié)果。
如表3中所示的，甚至當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)被連續(xù)地施加到高達(dá)1.0×109脈沖以便于連續(xù)噴射油墨時(shí)，也可保證穩(wěn)定的噴射。
(示例5和6)除分別將Ta74Cr26膜(示例5中)和Ta70Cr30膜(示例6中)形成為上部保護(hù)層107外，以與示例4相似的方法制備噴墨頭。使用這些噴墨頭以與示例4相似的方法執(zhí)行噴射驗(yàn)收試驗(yàn)。在表3中示出了其結(jié)果。
(比較示例4和5)除分別將Ta膜(比較示例4中)和Ta89Cr11膜(比較示例5中)形成為上部保護(hù)層107外，以與示例4相似的方法制備噴墨頭。使用這些噴墨頭以與示例4相似的方法執(zhí)行噴射驗(yàn)收試驗(yàn)。在表3中示出了其結(jié)果。
如表3中所示的，在比較示例4和5中，在到達(dá)施加4×108脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前出現(xiàn)了損壞，從而不能進(jìn)行噴射。
上述結(jié)果說明了以下情況。如表3中的結(jié)果所示的，我們發(fā)現(xiàn)排出耐用性測(cè)試中所示的耐用性明顯取決于其晶體結(jié)構(gòu)并且改變?yōu)榉蔷B(tài)結(jié)構(gòu)將增加耐用性。
表3

對(duì)于其中執(zhí)行排出耐用性測(cè)試直到施加了1×109脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例4的噴墨頭的加熱電阻器和其中執(zhí)行排出耐用性測(cè)試直到多個(gè)加熱電阻器中的部分已損壞的比較示例4的噴墨頭的未損壞的加熱電阻器，執(zhí)行橫截面觀察。在圖6A到6C中示出了它們的例證性圖。這里，圖6A示出了示例4和比較示例4的初始狀態(tài)，附圖標(biāo)記401表示與上部保護(hù)層107相對(duì)應(yīng)的層，其中示例4中為Ta78Cr22膜，而比較示例4中為Ta膜。此外，附圖標(biāo)記108表示熱作用部分、附圖標(biāo)記106表示絕緣保護(hù)層、附圖標(biāo)記105表示金屬布線、以及附圖標(biāo)記104表示熱阻層。圖6B是執(zhí)行排出耐用性之后直到1.0×109脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加到示例4的噴墨頭的加熱電阻器的例證性截面圖，并且附圖標(biāo)記402表示形成在上部保護(hù)層107上的氧化膜。圖6C是當(dāng)?shù)竭_(dá)4×108脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加之前比較示例4的噴墨頭的部分加熱電阻器被損壞時(shí)的未損壞的加熱電阻器的例證性截面圖，并且附圖標(biāo)記403表示形成在上部保護(hù)層107上的氧化膜。
從這些結(jié)果中，在比較示例4中，我們觀察到如氧化膜403中所示的熱作用部分上的大部分Ta被氧化并且在氧化膜中存在局部深陷的區(qū)域?？梢酝茰y(cè)在比較示例4的損壞的加熱電阻器中，該腐蝕狀態(tài)達(dá)到了熱阻層104，這導(dǎo)致了損壞。
相反，在示例4中，在熱作用部分108上的上部保護(hù)層107(401)上形成有極薄的氧化層402。其厚度大約為10nm。盡管整個(gè)膜厚度略微減小到大約190nm，但是大部分膜保持在金屬狀態(tài)。結(jié)果，可以推測(cè)，通過其中形成有這樣一種氧化膜402的結(jié)構(gòu)，與結(jié)垢產(chǎn)物的產(chǎn)生無關(guān)，在保持耐用性的同時(shí)，可保持良好的排出特性。
如上所述的，依照示例1到6，在其中通過加熱電阻器的驅(qū)動(dòng)而在具有與油墨接觸表面的上部保護(hù)層上產(chǎn)生結(jié)垢產(chǎn)物的噴墨頭中，通過形成由包括Ta和Cr(其中Ta的含量大于Cr的含量)的非晶態(tài)合金制成的上部保護(hù)層，可提供在抗氣蝕性和抗腐蝕性方面出色的噴墨頭，并且具有高耐用性，同時(shí)具有與Ta膜制成的傳統(tǒng)保護(hù)層相似的排出性能。
(2)上部保護(hù)層的結(jié)構(gòu)與蝕刻之間的關(guān)系接下來，下面將描述在上述試驗(yàn)中所使用的用于噴墨的襯底的上部保護(hù)層被形成并且通過干法蝕刻形成圖案的情況下本發(fā)明所適用的上部保護(hù)層帶來特異作用的這個(gè)事實(shí)。
首先，制備這樣的樣品，其中在具有相應(yīng)成分的使用上述膜形成示例1到8所涉及的膜的金屬膜上以預(yù)定形狀形成光致抗蝕劑，并且在300W的功率下對(duì)于各個(gè)樣品執(zhí)行干法蝕刻，同時(shí)使用反應(yīng)離子蝕刻設(shè)備在1Pa的壓力下以100sccm的流量引入Cl2氣。在圖7中示出了其結(jié)果。
圖7中示出了在使用Cl2氣執(zhí)行干法蝕刻的情況下，蝕刻速度取決于Ta量并且隨著Ta量的減少而降低。
在該試驗(yàn)中，盡管使用Cl2氣體執(zhí)行干法蝕刻。但是使用Cl2氣和其他氣體的混合氣體或使用其他氣體的情況也顯示出相似的趨勢(shì)。
(示例7)在上部保護(hù)層107經(jīng)受干法蝕刻之后，為了評(píng)價(jià)保護(hù)層的可靠性而執(zhí)行可靠性測(cè)試。
圖8A到8E是用于噴墨的襯底的例證性截面圖。這里，附圖標(biāo)記106表示絕緣保護(hù)層、附圖標(biāo)記107表示上部保護(hù)層、附圖標(biāo)記521表示包括硅襯底101、熱量積聚層102、層間膜103、熱阻層104以及金屬布線層105的加熱器襯底。附圖標(biāo)記522抽象地示出了由熱阻層104和具有圖1中所示的結(jié)構(gòu)的金屬布線105形成的熱量部分108。此外，附圖標(biāo)記523表示抗蝕劑。
在該測(cè)試中，通過蝕刻掉上部保護(hù)層下面的絕緣保護(hù)層(圖8E中的部分B)而評(píng)價(jià)由絕緣保護(hù)層覆蓋的是否不充分。為了作出該評(píng)價(jià)，在BHF(含有緩沖劑的氫氟酸)溶液中浸泡用于噴墨的襯底20分鐘，并且還在3％NaOH(氫氧化鈉)溶液中浸泡用于噴墨的襯底10分鐘。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的蝕刻速度設(shè)定蝕刻條件，以使得可執(zhí)行20％的過度蝕刻。關(guān)于示例7，可觀察到腐蝕狀態(tài)是否從絕緣保護(hù)層被蝕刻的部分處(圖8E中的部分B)發(fā)展。結(jié)果，從沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕狀態(tài)發(fā)展的部分的事實(shí)中?？梢源_認(rèn)保持了保護(hù)層的可靠性。
(示例8到12)以與示例7相似的方法相對(duì)于具有不同成分的TaCr膜執(zhí)行可靠性測(cè)試。在表4中示出了其結(jié)果。
(比較示例6到9)以與示例7相似的方法執(zhí)行可靠性測(cè)試。作為比較示例，評(píng)價(jià)Ta膜、Ta40Cr60膜、Ta28Fe52Cr15Ni5膜和Ta17Fe54Cr25Ni4，在表4中示出了其結(jié)果。
(表4)

如表4中所示的，在比較示例7到9中，由于蝕刻侵蝕了絕緣保護(hù)層，在圖8E的部分B中觀察到布線層的一定腐蝕。相反，在示例7到10和比較示例6中，沒有觀察到腐蝕，這說明保持了絕緣保護(hù)層的可靠性。而且，在示例11中，由于蝕刻速度的降低觀察到大量腐蝕，而在其中膜厚度較薄的示例12的情況中，由于蝕刻時(shí)間減少了因此絕緣保護(hù)層的蝕刻量減少了，并且在可靠性測(cè)試中沒有觀察到腐蝕。
這些結(jié)果說明，由于蝕刻速度隨著Ta含量的減少而降低，因此蝕刻深達(dá)保護(hù)層，這使得覆蓋不充分。
(示例13到15)除SiO用作保護(hù)層106之外，使用與示例9到11中相似的用于噴墨的襯底執(zhí)行與表3中相似的可靠性測(cè)試。在表5中示出了結(jié)果。
(比較示例10)除Ta17Fe54Cr25Ni4用作上部保護(hù)層之外，使用與示例13到15中相似的用于噴墨的襯底執(zhí)行與表4中相似的可靠性測(cè)試。在表5中示出了結(jié)果。
(表5)

如表5中所示的，在示例13到15中，沒有觀察到腐蝕。這是因?yàn)橛捎赟iO的蝕刻速度低于SiN的蝕刻速度并且保護(hù)層106是用SiO制成的，因此保持了保護(hù)層的覆蓋。相反，在比較示例10中，觀察到了一定的腐蝕。
盡管甚至在具有低Ta含量的區(qū)域中通過使得TaCr更薄或通過選擇性地將基底材料改變?yōu)檫m當(dāng)?shù)牟牧弦部杀３纸^緣保護(hù)層的可靠性，但是為了達(dá)到絕緣保護(hù)層的耐用性和可靠性之間的平衡，Cr的含量最好為30at.％或更低。
如上所述的，依照上述示例7到15，在用于具有設(shè)在加熱電阻器上的絕緣保護(hù)層和形成在絕緣保護(hù)層上的上部保護(hù)層并且通過干法蝕刻形成圖案的噴墨頭的襯底中，通過形成由包括Ta和Cr(其中Ta的含量大于Cr的含量)的合金制成的上部保護(hù)層，即使通過干法蝕刻為上部保護(hù)層形成圖案，可避免減小與上部保護(hù)層相接觸的絕緣保護(hù)層的保護(hù)能力。因此，提供具有在抗氣蝕性和抗腐蝕性方面出色的保護(hù)層，并且具有高耐用性。具體地，通過包含結(jié)合示例1到15中所述的結(jié)構(gòu)的噴墨頭，可實(shí)現(xiàn)更高的抗氣蝕性、抗腐蝕性和耐用性。
權(quán)利要求
1.一種用于噴墨頭的襯底，包括加熱電阻器，產(chǎn)生用于從油墨排出口中排出油墨的熱能；設(shè)在加熱電阻器上方的絕緣保護(hù)層；以及上部保護(hù)層，所述上部保護(hù)層被形成在絕緣保護(hù)層上方并且通過干法蝕刻形成圖案，所述上部保護(hù)層具有與油墨接觸的接觸表面，所述上部保護(hù)層由包括Ta和Cr的非晶態(tài)合金制成，其中Ta的含量大于Cr的含量。
2.依照權(quán)利要求1所述的用于噴墨頭的襯底，其特征在于，上部保護(hù)層的Cr的含量為30at.％或更低。
3.依照權(quán)利要求1所述的用于噴墨頭的襯底，其特征在于，上部保護(hù)層的膜厚度在50nm到500nm的范圍內(nèi)。
4.依照權(quán)利要求1所述的用于噴墨頭的襯底，其特征在于，上部保護(hù)層的膜應(yīng)力至少具有壓應(yīng)力并且為1.0×1010dyn/cm2或更小。
5.一種噴墨頭，包括加熱電阻器，產(chǎn)生用于從油墨排出口中排出油墨的熱能；以及形成在加熱電阻器上方并且具有與油墨接觸的接觸表面的上部保護(hù)層，所述上部保護(hù)層由包括Ta和Cr的非晶態(tài)合金制成，其中Ta的含量大于Cr的含量。
6.依照權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征在于，所述上部保護(hù)層被形成在設(shè)在加熱電阻器上的絕緣保護(hù)層上方，并且通過干法蝕刻形成圖案。
7.依照權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征在于，上部保護(hù)層的Cr的含量為30at.％或更低。
8.依照權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征在于，上部保護(hù)層的膜厚度在50nm到500nm的范圍內(nèi)。
9.依照權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征在于，上部保護(hù)層的膜應(yīng)力至少具有壓應(yīng)力并且為1.0×1010dyn/cm2或更小。
10.一種用于噴墨的記錄單元，包括依照權(quán)利要求5所述的噴墨頭；以及油墨儲(chǔ)存部分，用于儲(chǔ)存將被供給到噴墨頭的油墨。
11.依照權(quán)利要求10所述的記錄單元。其特征在于，用于噴墨的記錄單元具有其中噴墨頭和油墨儲(chǔ)存部分集成為整體的盒形式。
12.一種噴墨設(shè)備，包括依照權(quán)利要求5所述的噴墨頭；以及用于使得噴墨頭沿記錄媒體的記錄表面移動(dòng)的滑架。
13.一種用于噴墨頭的襯底的制造方法，包括在襯底上形成加熱電阻器的步驟；在加熱電阻器上形成絕緣保護(hù)層的步驟；用包括Ta和Cr的非晶態(tài)合金在絕緣保護(hù)層上形成上部保護(hù)層，并且通過干法蝕刻使上部保護(hù)層形成圖案的步驟，所述合金中Ta的含量大于Cr的含量。
14.依照權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在形成圖案的步驟中，通過使用氯氣的干法蝕刻對(duì)上部保護(hù)層形成圖案。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于噴墨頭的襯底，包括產(chǎn)生用于從油墨排出口中排出油墨的熱能的加熱電阻器和形成在加熱電阻器上方并具有與油墨接觸的接觸表面的上部保護(hù)層。而且所述上部保護(hù)層由包括Ta和Cr(其中Ta的含量大于Cr的含量)的非晶態(tài)合金制成。這種結(jié)構(gòu)可使得襯底在抗氣蝕性和抗腐蝕性方面出色，并且具有高耐用性，同時(shí)具有與Ta膜制成的傳統(tǒng)保護(hù)層相似的排出性能。本發(fā)明還提高了包括上述襯底的噴墨頭，以及其制造方法。
文檔編號(hào)B41J2/05GK1732087SQ200380107518
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者坂井稔康, 齊藤一郎, 橫山宇, 尾崎照夫 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社