(57)【要約】【目的】トリミング処理を行なわずに、複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値のばらつきを抑えられるサーマルヘッド及びその製造方法を得る。また、抵抗値変化の少ないサーマルヘッド及びその製造方法を得る。【構成】グレーズ保温層２を有するアルミナ基板２上に連続成膜された、複数の発熱抵抗体４ａと；複数の発熱抵抗体４ａの抵抗長方向の両端部それぞれに導通する導体５と；を備えたサーマルヘッド１において、導体５に複数の発熱抵抗体４ａの表面を露出させる開放部７を形成し、この開放部７内に、絶縁性を有する無機酸化物、例えばＳｉＯ２からなる絶縁無機酸化物層１０を設けた。【選択図】  図１
2004154969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に連続成膜された、複数の発熱抵抗体と；複数の発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部それぞれに導通する導体と；を備えたサーマルヘッドにおいて、
前記導体に前記複数の発熱抵抗体の表面を露出させる開放部を形成し、この開放部内に、絶縁性を有する無機酸化物からなる絶縁無機酸化物層を設けたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のサーマルヘッドにおいて、前記絶縁無機酸化物層がＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかによって形成されているサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載のサーマルヘッドにおいて、さらに、前記絶縁無機酸化物層及び前記導体上に形成された保護層を備え、前記絶縁無機酸化物層の膜厚が２００Å以上２０００Å以下であるサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記発熱抵抗体の抵抗長方向に沿って前記絶縁無機酸化物層を切断したとき、前記開放部の断面形状は略逆台形状をなし、前記絶縁無機酸化物層の断面形状は、前記導体に接する両端部が鋭尖形でこの両端部に挟まれた中央部が平坦な略凹形状をなしているサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記導体がＡｌ導体であるサーマルヘッド。
【請求項６】
基板上に抵抗膜及び導体を連続成膜する工程；
発熱抵抗体の抵抗幅及び導体パターンを定める導体用レジストを前記導体上に形成した後、この導体用レジストに覆われていない導体及び抵抗膜を除去し、該導体用レジストを除去する工程；
発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストを前記導体上に形成した後、この開放部用レジストに覆われていない導体を除去して複数の発熱抵抗体を露出させる開放部を形成する工程；
前記開放部用レジストを残したまま、絶縁性を有する無機酸化物からなる絶縁無機酸化物層を、前記開放部用レジスト及び露出させた複数の発熱抵抗体を含む基板表面上に成膜する工程；及び
前記開放部用レジストと該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層を除去する工程；を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のサーマルヘッドの製造方法において、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかによって前記絶縁無機酸化物層を形成するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記開放部用レジストと該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層を除去する工程の後に、前記導体及び前記絶縁無機酸化物層の表面を削り、この削られた導体及び絶縁無機酸化物層上に保護層を形成する工程を有するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記絶縁無機酸化物層を４００Å以上２２００Å以下の膜厚で成膜しておき、前記保護層を形成する工程において、前記絶縁無機酸化物層を２００Å以上２０００Å以下の膜厚まで削るサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記開放部用レジストをリフトオフレジストで形成し、この開放部用レジスト及び該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層をリフトオフにより除去するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項６ないし１０のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記導体をＡｌ導体で形成し、ウエットエッチングまたは反応性イオンエッチングにより除去するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項６ないし１１のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記抵抗膜を反応性イオンエッチングにより除去するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１３】
基板上に抵抗膜及び導体を連続成膜する工程；
発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストを前記導体上に形成し、この開放部用レジストに覆われていない導体を除去して複数の発熱抵抗体を露出させる開放部を形成する工程；
前記開放部用レジストを残したまま、絶縁性を有する無機酸化物からなる絶縁無機酸化物層を、前記開放部用レジスト及び前記露出させた複数の発熱抵抗体を含む基板表面上に成膜する工程；
前記開放部用レジスト及び該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層を除去した後、発熱抵抗体の抵抗幅及び導体パターンを定める導体用レジストを基板表面上に形成する工程；
前記導体用レジストから露出している導体を除去する工程；
前記導体用レジストから露出している絶縁無機酸化物層を除去する工程；
前記導体用レジストから露出している抵抗膜を除去する工程；及び
前記導体用レジストを除去する工程；を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のサーマルヘッドの製造方法において、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかによって前記絶縁無機酸化物層を形成するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記導体用レジストを除去する工程の後に、前記導体及び前記絶縁無機酸化物層の表面を削り、この削られた導体及び絶縁無機酸化物層上に保護層を形成する工程を有するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記絶縁無機酸化物層を４００Å以上２２００Å以下の膜厚で成膜しておき、前記保護層を形成する工程において、前記絶縁無機酸化物層を２００Å以上２０００Å以下の膜厚まで削るサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１７】
請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記開放部用レジストをリフトオフレジストで形成し、この開放部用レジスト及び該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層をリフトオフにより除去するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１８】
請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記導体をＡｌ導体で形成し、ウエットエッチングまたは反応性イオンエッチングにより除去するサーマルヘッドの製造方法。
【請求項１９】
請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載のサーマルヘッドの製造方法において、前記絶縁無機酸化物及び前記抵抗膜を反応性イオンエッチングにより除去するサーマルヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、フォトプリンタやサーマルプリンタ等に搭載されるサーマルヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
フォトプリンタやサーマルプリンタ等に搭載されるサーマルヘッドは、複数の発熱抵抗体、この発熱抵抗体に給電する電極（導体）及び保護層などを備え、一般に次のような工程で形成される。先ず、基板上に抵抗膜及び導体が連続成膜され、アニール処理によって抵抗膜の抵抗値が安定化される。次に、フォトリソグラフィ技術により、不要な部分の導体及び抵抗膜が除去されて電極形状が定められた後、抵抗膜の発熱抵抗体上の導体が除去されて発熱抵抗体が露出する。そして、露出した発熱抵抗体及び導体の上に保護層が形成される。以上により、従来の一般的なサーマルヘッド（サーマルヘッドの発熱部）が得られる。
【０００３】
しかしながら、上記製造工程では、発熱抵抗体上の導体を除去する工程中に発熱抵抗体が露出している状態でレジストが除去されるため、レジスト除去時に発熱抵抗体の表面が酸化してしまい、複数の発熱抵抗体の間で抵抗値がばらついてしまう問題があった。このばらつきを解消するためには、発熱抵抗体の表面酸化層を逆スパッタやイオンビームエッチングで除去することが考えられるが、逆スパッタやイオンビームエッチングでは表面酸化層を一様に除去すること（発熱抵抗体の初期膜厚を維持すること）が困難であり、複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値を均一化させることは難しい。また、保護層を形成する際は該保護層と導体及び抵抗膜との密着を良くするため逆スパッタを行なうが、この逆スパッタのエッチングばらつきによっても複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値がばらついてしまっていた。このような複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値のばらつきは、サーマルヘッドがプリンタに搭載されたとき、印字品位の劣化（印字濃度ムラ）として現れる。よって、特にカラープリンタやフォトプリンタに用いられるサーマルヘッドに対しては、ヘッド内における複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値ばらつきを厳密に抑える必要がある。
【０００４】
そこで従来では、ヘッド形成後に、発熱抵抗体に適当な電圧パルスを印加して抵抗値を調整するトリミング処理を行ない、これによって発熱抵抗体の抵抗値を均一化させている。しかしながら、このトリミング処理は個々のヘッドに対して行なわなければならず、非常に煩雑である。またトリミング処理では電圧パルス印加により発熱抵抗体の抵抗値を強制的に低下させるので、発熱抵抗体の寿命、延いてはヘッドの寿命を短くさせてしまう。このような事情から、トリミング処理を行なわずに、発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを抑えたいという要望がある。
【０００５】
さらに近年では、データ大容量化や高速処理化に対応させてサーマルヘッドを高速動作できるように、印加電力が増大しても抵抗値変化の少ないサーマルヘッドの開発が望まれている。
【０００６】
【特許文献】
特開昭第６２−４３０１号公報
特開昭第６２−１０９６６８号公報
特開昭第６２−１７９９５６号公報
特開昭第６３−１８５６４４号公報
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記事情に鑑み、トリミング処理を行なわずに、複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値のばらつきを抑えることができるサーマルヘッド及びその製造方法を得ることを目的とする。また本発明は、抵抗値変化の少ないサーマルヘッド及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、発熱抵抗体の表面を絶縁無機酸化物層で覆うことによって、発熱抵抗体の表面酸化を防止すると共に発熱抵抗体を製造工程中のエッチングダメージから保護して発熱抵抗体の抵抗値のばらつきを抑制し、且つ、電力印加によるアニール効果（発熱抵抗体を構成する元素の結晶化）を抑制して発熱抵抗体の抵抗値変化を少なくしたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、基板上に連続成膜された、複数の発熱抵抗体と；複数の発熱抵抗体の抵抗長方向の両端部それぞれに導通する導体と；を備えたサーマルヘッドにおいて、上記導体に複数の発熱抵抗体の表面を露出させる開放部を形成し、この開放部内に、絶縁性を有する無機酸化物からなる絶縁無機酸化物層を設けたことを特徴としている。
【００１０】
絶縁無機酸化物層は、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかによって形成されていることが好ましい。これらの絶縁無機酸化物材料であれば、発熱抵抗体の表面酸化及びエッチングダメージを防止できると共に、印加電力が増大したときに発熱抵抗体の抵抗値変化を抑制することができる。
【００１１】
絶縁無機酸化物層及び導体上には、ヘッド動作時に摩擦から絶縁無機酸化物層及び導体を保護するための保護層を形成することができる。この場合には一般に、保護層を成膜する前に、保護層と絶縁無機酸化物層及び導体との密着を良好にするため、逆スパッタ処理が施される。絶縁無機酸化物層は、発熱抵抗体の表面酸化を防止する機能、発熱抵抗体をエッチングによるダメージから保護する機能、及び発熱抵抗体の抵抗値変化を抑制する機能を十分に発揮できるように、逆スパッタ処理後の膜厚が２００Å以上２０００Å以下であることが好ましい。
【００１２】
絶縁無機酸化物層は、発熱抵抗体の抵抗長方向に沿って切断されたとき、その断面形状が、導体に接する両端部が鋭尖形でこの両端部に挟まれた中央部が平坦な略凹形状をなしている。このような略凹形状は、発熱抵抗体を露出させる開放部を形成するためのレジストを残したまま絶縁無機酸化物層が成膜され、後に不要な部分（開放部に埋め込まれた部分以外）が除去されることで、形成される。
【００１３】
本発明の製造方法による態様では、基板上に抵抗膜及び導体を連続成膜する工程；発熱抵抗体の抵抗幅及び導体パターンを定める導体用レジストを前記導体上に形成した後、この導体用レジストに覆われていない導体及び抵抗膜を除去し、該導体用レジストを除去する工程；発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストを導体上に形成した後、この開放部用レジストに覆われていない導体を除去して複数の発熱抵抗体を露出させる開放部を形成する工程；開放部用レジストを残したまま、絶縁性を有する無機酸化物からなる絶縁無機酸化物層を開放部用レジスト及び露出させた複数の発熱抵抗体を含む基板表面上に成膜する工程；及び開放部用レジストと該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層を除去する工程；を有することを特徴としている。
【００１４】
この製造方法によれば、絶縁無機酸化物層が開放部内に埋め込まれて複数の発熱抵抗体の表面を覆うため、この絶縁無機酸化物層によって、複数の発熱抵抗体の表面酸化が防止されると共にエッチングまたはスパッタによるダメージから複数の発熱抵抗体が保護される。よって、表面酸化やエッチングダメージによる、複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値のばらつきを十分に抑えることができる。また本製造方法によれば、抵抗膜と導体が連続成膜されるので、抵抗膜と導体との間に酸化層が介在せず、該抵抗膜と導体との密着不良による発熱抵抗体の抵抗値のばらつきも生じることがない。これにより従来のようなトリミング処理等は不要となるから、製造工程が簡略化し、また、ヘッド寿命を短くしてしまう虞もなくなる。また本製造方法によれば、複数の発熱抵抗体を露出させる開放部を形成した後に絶縁無機酸化物層を形成しているので、絶縁無機酸化物層及び複数の発熱抵抗体（発熱抵抗体の抵抗長Ｌ）のセルフアライメントがとれる。さらには、絶縁無機酸化物層を介して導体が各発熱抵抗体上にオーバーレイせず、導体をオーバーレイさせた場合における熱損失をなくすことができる。
【００１５】
開放部用レジストと該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層を除去する工程の後には、上記導体及び絶縁無機酸化物層の表面を削り、この削られた導体及び絶縁無機酸化物層上に保護層を形成する工程を有することが好ましい。この保護層は、ヘッド動作時に生じる摩擦から導体及び絶縁無機酸化物層を保護するための耐摩耗保護層である。この保護層を形成する場合に絶縁無機酸化物層は、４００Å以上２２００Å以下の膜厚で成膜しておき、保護層を形成する前に逆スパッタ等を用いて約１００Å程度削り、最終的には２００Å以上２０００Å以下の膜厚とすることが好ましい。
【００１６】
開放部用レジストは、開放部用レジスト及び該開放部レジスト上の絶縁無機酸化物層をリフトオフにより除去すべく、リフトオフレジストで形成することが好ましい。ただし、導体がＡｌで形成されている場合は、底辺の角に切り込みがない通常のレジスト層としてもよい。これは、Ａｌ導体ではサイドエッチングが生じやすく、導体除去時に生じたサイドエッチングにより底辺の角に切り込みが入るためであり、通常のレジスト層としてもリフトオフレジストの場合とほぼ同等の開放部形状が得られる。
【００１７】
導体は、低抵抗化及び低コスト化を図るため、Ａｌ導体で形成することが好ましい。このＡｌ導体は、ウエットエッチングまたは反応性イオンエッチングにより除去することが好ましい。また、抵抗膜は、高抵抗化しやすいＴａ−Ｓｉ−Ｏ、ＴａＳｉＯＮｂ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｏ等の高融点金属のサーメット材料から形成し、反応性イオンエッチングにより除去することが好ましい。
【００１８】
ところで、上記製造方法によれば、導体及び抵抗膜の不要部分を除去してから、発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストを形成している。すなわち、凹凸のある膜面上に開放部用レジストが形成されることになる。このため、開放部用レジストが均一にのらず、発熱抵抗体の抵抗長の精度が悪化してしまう虞がある。そこで、発熱抵抗体の抵抗長を高精度に規定するには、以下の製造方法を用いることが好ましい。
【００１９】
すなわち、本発明の別の態様によるサーマルヘッドの製造方法では、基板上に抵抗膜及び導体を連続成膜する工程；発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストを前記導体上に形成し、この開放部用レジストに覆われていない導体を除去して複数の発熱抵抗体を露出させる開放部を形成する工程；開放部用レジストを残したまま、絶縁性を有する無機酸化物からなる絶縁無機酸化物層を、開放部用レジスト及び露出させた複数の発熱抵抗体を含む基板表面上に成膜する工程；開放部用レジスト及び該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層を除去した後、発熱抵抗体の抵抗幅及び導体パターンを定める導体用レジストを基板表面上に形成する工程；導体用レジストから露出している導体を除去する工程；導体用レジストから露出している絶縁無機酸化物層を除去する工程；導体用レジストから露出している抵抗膜を除去する工程；及び導体用レジストを除去する工程；を有することを特徴としている。
【００２０】
この製造方法によれば、平坦な導体上に、発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストが形成される。よって、複数の発熱抵抗体を露出させる開放部を正確に形成することができ、発熱抵抗体の抵抗長を高い精度で規定することが可能である。
【００２１】
導体用レジストを除去する工程の後には、導体及び絶縁無機酸化物層の表面を削り、この削られた導体及び絶縁無機酸化物層上に保護層を形成する工程を有することが好ましい。この保護層を形成する場合に絶縁無機酸化物層は、４００Å以上２２００Å以下の膜厚で成膜しておき、保護層を形成する前に逆スパッタ等を用いて約１００Å程度削り、最終的には２００Å以上２０００Å以下の膜厚とすることが好ましい。
【００２２】
開放部用レジストは、該開放部用レジスト及び該開放部用レジスト上の絶縁無機酸化物層をリフトオフにより除去すべく、リフトオフレジストで形成することが好ましい。ただし、導体がＡｌで形成されている場合は、底辺の角に切り込みがない通常のレジスト層としてもよい。これは、Ａｌ導体ではサイドエッチングが生じやすく、導体除去時に生じたサイドエッチングにより底辺の角に切り込みが入るためであり、通常のレジスト層としてもリフトオフレジストの場合とほぼ同等の開放部形状が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態によるサーマルヘッド１を示す断面図であり、図２はサーマルヘッド１（保護層８を除く）を示す平面図である。サーマルヘッド１は、グレーズ保温層（ガラス）２を有するアルミナ基板３上に連続成膜された、複数の発熱抵抗体４ａと、複数の発熱抵抗体４ａを通電するための導体（電極）５とを備えている。
【００２４】
複数の発熱抵抗体４ａは、サーメット材料によりグレーズ保温層２上に形成されていて、隣接する発熱抵抗体４ａ間には、図２に示すように発熱抵抗体４ａの抵抗幅Ｗを規制するギャップ領域６が設けられている。ギャップ領域６は、発熱抵抗体４ａの抵抗長方向（図１及び図２の左右方向）に平行な方向に細長く延びて形成された穴部である。このギャップ領域６からは、図２において、グレーズ保温層２が露出している。
【００２５】
導体５には、複数の発熱抵抗体４ａを露出させる断面逆台形状の開放部７が形成されている。この開放部７により、導体５は、全ての発熱抵抗体４ａに導通する１つのコモン電極５ａと各発熱抵抗体４ａに独立して導通する複数の個別電極５ｂとに分けられ、発熱抵抗体４ａの抵抗長方向の両端部に導通している。各個別電極５ｂの電極幅はギャップ領域６により規制され、発熱抵抗体４ａの抵抗長Ｌは開放部７により規制されている。導体５は、例えばＡｌ導体により形成されることが好ましい。
【００２６】
上記導体５の開放部７内には、絶縁無機酸化物層１０が埋め込まれている。絶縁無機酸化物層１０は、複数の発熱抵抗体４ａの表面を覆っていて、発熱抵抗体４ａの表面酸化を防止すると共に、製造工程中のエッチングによるダメージから発熱抵抗体４ａを保護する保護層である。この絶縁無機酸化物層１０は、絶縁性を有する無機酸化物により形成されることが好ましく、具体的にはＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３等により、約２００Å以上２０００Å以下程度の膜厚で形成されている。絶縁無機酸化物層１０の断面形状は、発熱抵抗体４ａの抵抗長方向に沿って絶縁無機酸化物層１０を切断したとき、導体５の発熱抵抗体４ａに接する側の端部（傾斜面）に沿って鋭尖形をなす両端部とこの両端部に挟まれた平坦な中央部とからなる略凹形状をなしている。
【００２７】
絶縁無機酸化物層１０及び導体５上には、例えばＳｉＡｌＯＮやＴａ２Ｏ５等の耐摩耗性材料からなる保護層８が形成されていて、この保護層８によって、ヘッド動作時に生じる摩擦から絶縁無機酸化物層１０及び導体５が保護されている。不図示であるが、サーマルヘッド１にはさらに、発熱抵抗体４ａを通電制御するための駆動ＩＣやＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）等も備えられている。このサーマルヘッド１は、フォトプリンタやサーマルプリンタ等に搭載され、発熱抵抗体４ａの発する熱を感熱紙またはインクリボンに与えることで印刷を行なう。
【００２８】
以上のような全体構造を有するサーマルヘッド１において、絶縁無機酸化物層１０は、発熱抵抗体４ａの表面酸化を防止する機能及び発熱抵抗体４ａをエッチングダメージから保護する機能に加え、印加電力による発熱抵抗体４ａの抵抗値変化を抑制する機能を有している。
【００２９】
以下では、絶縁無機酸化物層１０の、印加電力による発熱抵抗体４ａの抵抗値変化を抑制する機能について説明する。
【００３０】
図３は、絶縁無機酸化物層１０を有するサーマルヘッド１（図１）と絶縁無機酸化物層を有さない従来のサーマルヘッド１’（図２０）のそれぞれに対し、発熱抵抗体４ａに印加する電力の大きさを変化させて発熱抵抗体４ａの抵抗値を測定したステップストレス試験（ＳＳＴ）結果を示している。各サーマルヘッド１、１’には、試験前（抵抗膜４及び導体５の成膜直後）に予めアニール処理（５００℃）を施してある。また、各サーマルヘッド１、１’が備えた保護層の膜厚は共に４．０μｍであり、サーマルヘッド１が備えた絶縁無機酸化物層１０はＳｉＯ２膜（膜厚６００Å）である。
【００３１】
上記ステップストレス試験は、以下の条件で行なった。
【ＳＳＴ条件】
印加パルス幅＝４．３ｍｓ
印加パルス周期＝２２．８ｍｓ
印加パルス回数＝７００パルス
【００３２】
図３において、縦軸は抵抗変化率（％）、横軸は印加電力（Ｗ）である。図３を見ると、絶縁無機酸化物層を有さないサーマルヘッド１’の抵抗値は、０〜０．０５Ｗ付近まで一定となっており、印加電力が０．０５Ｗを超えると低下し始め、印加電力が０．１５Ｗのとき最も低くなっている。この最低抵抗値となるとき、その抵抗変化率は約−３０％程度である。そして印加電力が０．１５Ｗを超えると、抵抗値は急激に増大していく。これに対し、絶縁無機酸化物層１０を有するサーマルヘッド１の抵抗値は、０〜０．１２Ｗ付近まで一定となっており、印加電力が０．１２Ｗを超えると低下し始め、印加電力が０．１９Ｗのとき最も低くなっている。この最低抵抗値となるとき、その抵抗変化率は約−１０％程度である。そして印加電力が０．１９Ｗを超えると、抵抗値は急激に増大していく。
【００３３】
ところで、サーマルヘッドは一般に、発熱抵抗体の破壊を防止すべく、その抵抗値が一定となる印加電力範囲内で動作させる必要がある。すなわち、印加電力に対するサーマルヘッドの抵抗値変化が小さいほど、その抵抗値が一定となる印加電力範囲が拡がるため、サーマルヘッドに印加可能な最大電力値が大きくなり、サーマルヘッドをより高速で動作させることができる。
【００３４】
図３に示された、絶縁無機酸化物層を有さない場合（サーマルヘッド１’）と絶縁無機酸化物層１０を有する場合（サーマルヘッド１）の試験結果を比較すると、初期抵抗値はほぼ等しいが、印加電力に対する抵抗変化率は、絶縁無機酸化物層を有する場合のほうが絶縁無機酸化物層を有していない場合よりも小さくなっていることがわかる。よって、サーマルヘッドの抵抗値が一定となる印加電力範囲は、絶縁無機酸化物層を有する場合（０〜０．１２Ｗ）のほうが絶縁無機酸化物層を有さない場合（０〜０．０５Ｗ）よりも広く、具体的には約２倍（≒０．１２Ｗ／０．０５Ｗ）になっている。
【００３５】
図４は、絶縁無機酸化物層を有するサーマルヘッドの保護層の膜厚を変化させて行なった、ステップストレス試験結果である。図４には、保護層の膜厚が２．０μｍ、４．０μｍ、６．０μｍである場合の結果を示す。このステップストレス試験に用いたサーマルヘッドはいずれも、絶縁無機酸化物層としてＳｉＯ２膜（膜厚６００Å）を用いており、試験前（抵抗膜４及び導体５の成膜直後）にアニール処理（５００℃）が施されている。なお、ＳＴＴ条件は、図３で行なったステップストレス試験と同一である。
【００３６】
図４において、縦軸は抵抗変化率（％）、横軸は印加電力（Ｗ）である。図４を見ると、保護層の膜厚が異なっていても、印加電力に対する抵抗変化率はほぼ等しくなっている。すなわち、印加電力に対する抵抗変化率は、保護層の膜厚には依存していないことがわかる。
【００３７】
以上の図３及び図４に示される結果から、絶縁無機酸化物層が存在することによって、印加電力によるサーマルヘッドの抵抗値変化が抑制されることを本発明者は見出した。どのように絶縁無機酸化物層が抵抗値変化の抑制に寄与するのかは、以下のように推測することができる。
【００３８】
サーマルヘッドへの印加電力が大きくなると、先ず、該電力印加により発熱抵抗体の温度が上昇し、この温度上昇によって発熱抵抗体がアニールされた状態となる。このとき、発熱抵抗体上に絶縁無機酸化物層が存在していなければ、上記アニールによって発熱抵抗体（抵抗膜）を構成する元素の結晶化が進み、該元素が規則化するため、図３の実線Ａに示されるようにサーマルヘッドの抵抗値は下がる。しかしながら、発熱抵抗体上に絶縁無機酸化物層が存在していれば、温度上昇によって、アニールと同時に絶縁無機酸化物層内の酸素が活性化されるかまたは酸化物が拡散されるはずである。そして、この活性化された酸素または拡散された酸化物が発熱抵抗体を構成する元素の結晶化を妨げて該結晶化を遅らせる結果、図３の実線Ｂに示されるようにサーマルヘッドの抵抗値低下が抑制される（抵抗値を維持できる）のではないかと考えられる。なお、ある電力値からサーマルヘッドの抵抗値が急激に増大し始めるのは、発熱抵抗体（抵抗膜）の酸化及び結晶結合破壊が始まったためだと考えられる。
【００３９】
次に、図１に示すサーマルヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。図５〜図９はサーマルヘッド１の製造工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。本実施形態では、基板として、グレーズ保温層２を有するアルミナ基板（グレーズドアルミナ基板）３を用いる。
【００４０】
先ず、図５（ａ）（ｂ）に示すように、グレーズ保温層２上に全面的に、抵抗膜４と導体５を同一真空中で連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法を用いることができる。抵抗膜４は、高抵抗化しやすいＴａ−Ｓｉ−Ｏ、ＴａＳｉＯＮｂ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｏ等の高融点金属のサーメット材料で形成することが好ましく、導体５はＡｌにより形成することが好ましい。この抵抗膜４と導体５は同一真空内で連続成膜されるので、抵抗膜４と導体５の間に酸化膜が介在することなく、抵抗膜４と導体５の密着は良好である。
【００４１】
抵抗膜４と導体５を連続成膜したら、アニール処理を施す。このアニール処理は、ヘッド使用開始後の発熱抵抗体４ａの抵抗変化を減少させるため、予め大きい熱的負荷を加えて抵抗膜４の抵抗値を安定させる加速処理である。
【００４２】
続いて、図６（ａ）（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、形成すべき発熱抵抗体の抵抗幅Ｗ及び導体パターンを定める導体用レジスト（不図示）を導体５上に形成し、この導体用レジストに覆われていない部分の導体５及び抵抗膜４を除去して、導体用レジストを剥離する。この工程で導体５及び抵抗膜４が除去された範囲はギャップ領域６であり、このギャップ領域６からは図６（ｂ）に示すようにグレーズ保温層２が露出する。導体５を除去する際にはウエットエッチングまたはＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いることができ、抵抗膜４を除去する際にはＲＩＥを用いることができる。
【００４３】
続いて、図７（ａ）（ｂ）に示すように、形成すべき発熱抵抗体の抵抗長Ｌを定める開放部用レジストＲｒを導体５上に形成し、この開放部用レジストＲｒに覆われていない導体５をウエットエッチングまたはＲＩＥにより除去して、断面逆台形状の開放部７を形成する。このとき、導体５（コモン電極５ａ及び複数の個別電極５ｂ）の開放部７側の端部は傾斜面となっている。この図７までの工程により、抵抗長Ｌ及び抵抗幅Ｗの定められた複数の発熱抵抗体４ａが露出すると共に、導体５がコモン電極５ａと複数の個別電極５ｂとに分けられる。すなわち、複数の発熱抵抗体４ａ及び導体５が図１及び図２に示す完成状態となる。上記開放部用レジストＲｒは、リフトオフ用レジストであることが好ましい。ただし、導体５をＡｌで形成している場合は、通常のレジスト層（底辺の角に切り込みがないレジスト層）としてもウエットエッチングまたはＲＩＥ時に導体５にサイドエッチングが生じ、図７（ａ）に示すようなリフトオフ用レジストの場合とほぼ同等の開放部形状が得られるので、通常のレジスト層であってもよい。
【００４４】
複数の発熱抵抗体４ａを露出させたら、図８（ａ）（ｂ）に示すように開放部用レジストＲｒを残したまま絶縁無機酸化物層１０を全面的に成膜する。成膜にはスパッタ又はイオンビームスパッタ等を用いる。その後、図９（ａ）（ｂ）に示すように開放部用レジストＲｒ及び開放部用レジストＲｒ上の絶縁無機酸化物層１０をリフトオフにより除去する。この工程により、導体５の開放部７内には絶縁無機酸化物層１０が埋め込まれ、この絶縁無機酸化物層１０によって、露出させた複数の発熱抵抗体４ａの表面が覆われる。絶縁無機酸化物層１０の断面形状は、図９（ａ）に示されるように、導体５の発熱抵抗体４ａに接する側の端部（傾斜面）に沿って鋭尖形をなす両端部と、この両端部に挟まれた平坦な中央部とからなる略凹形状をなしている。
【００４５】
絶縁無機酸化物層１０は、絶縁性を有する無機酸化物で形成されることが好ましく、具体的にはＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかによって形成されるとよい。また、絶縁無機酸化物層１０は、４００Å以上２２００Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【００４６】
続いて、後工程で形成する保護層との密着性を高めるため、逆スパッタ等により絶縁無機酸化物層１０及び導体５を所定厚さだけ除去し、該絶縁無機酸化物層１０及び導体５の新たな膜面を露出させる。この逆スパッタ工程では、絶縁無機酸化物層１０により複数の発熱抵抗体４ａが覆われているので、複数の発熱抵抗体４ａがエッチングダメージを受けることがなく、複数の発熱抵抗体４ａの抵抗値にばらつきが生じることはない。本実施形態では、この工程で絶縁無機酸化物層１０及び導体５を１００Å程度除去し、最終的に、絶縁無機酸化物層１０の膜厚を２００Å以上２０００Å以下の範囲内に調整する。この範囲内であれば、絶縁無機酸化物層１０が、複数の発熱抵抗体４ａの表面酸化を防止する機能、複数の発熱抵抗体４ａをエッチングダメージから保護する機能、及びヘッド完成後に、印加電力による発熱抵抗体４ａの抵抗値変化を抑制する機能を十分に発揮することができる。
【００４７】
そして、露出させた絶縁無機酸化物層１０及び導体５の新たな膜面上に、ＳｉＡｌＯＮやＴａ２Ｏ５等の耐摩耗性材料からなる保護層８を形成する。この保護層８の形成にはバイアススパッタ法を用いることができる。以上により、図１に示すサーマルヘッド１を得ることができる。
【００４８】
ところで、上記製造方法によれば、発熱抵抗体の抵抗幅Ｗ及び導体パターンを定めてから、発熱抵抗体の抵抗長を定める開放部用レジストＲｒを形成している。この場合、グレーズ保温層２の露出するギャップ領域６が存在し、凹凸のある膜面上に開放部用レジストＲｒを形成することになる。このため、開放部用レジストＲｒを均一に形成することがやや難しく、設計通りの開放部形状に対してばらつきが発生してしまう場合がある。すなわち、発熱抵抗体の抵抗長を高精度に規定できない虞がある。そこで、発熱抵抗体の抵抗長の高精度化を図るためには、以下に述べる第２実施形態による製造方法を用いることが好ましい。
【００４９】
図１０〜図１９は、本発明の第２実施形態によるサーマルヘッドの製造方法を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。この第２実施形態による製造方法は、平坦な膜面上に開放部用レジストＲｒを形成し、この開放部用レジストＲｒを用いて発熱抵抗体の抵抗長Ｌを精度良く規定する方法である。図１０〜図１９では、第１実施形態と実質的に同一な構成要素に対して、図１、図２、図５〜図９と同一符号を付してある。この第２実施形態においても、基板として、グレーズ保温層２を有するアルミナ基板（グレーズドアルミナ基板）３を用いる。
【００５０】
先ず、第１実施形態（図５）と同様に、グレーズ保温層２上に全面的に、抵抗膜４と導体５を同一真空中で連続成膜した後、アニール処理を施す。成膜にはスパッタや蒸着法を用いることができる。抵抗膜４は、高抵抗化しやすいＴａ−Ｓｉ−Ｏ、ＴａＳｉＯＮｂ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｏ、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｏ等の高融点金属のサーメット材料で形成することが好ましく、導体５はＡｌにより形成することが好ましい。この抵抗膜４と導体５は同一真空内で連続成膜されるので、抵抗膜４と導体５の間に酸化膜が介在せず、抵抗膜４と導体５の密着は良好である。
【００５１】
次に、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、形成すべき発熱抵抗体の抵抗長Ｌを定める開放部用レジストＲｒを導体５上に形成する。このとき、導体５の表面は平坦であるので、開放部用レジストＲｒを正確に形成することができる。続いて、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、開放部用レジストＲｒに覆われていない導体５をウエットエッチングまたはＲＩＥにより除去し、断面逆台形状の開放部７を形成する。この開放部７からは、抵抗長Ｌの定められた発熱抵抗体４ａ’が露出する。また、この開放部７によって、導体５がコモン電極側と個別電極側とに離される。
【００５２】
上記開放部用レジストＲｒはリフトオフ用レジストで形成することが好ましい。ただし、導体５がＡｌで形成されている場合は、通常のレジスト層（底辺の角に切り込みがないレジスト層）としてもウエットエッチングまたはＲＩＥ時に導体５にサイドエッチングが生じ、図１１（ａ）に示すようなリフトオフ用レジストの場合とほぼ同等の開放部形状が得られるので、通常のレジスト層であってもよい。
【００５３】
発熱抵抗体４ａ’を露出させたら、図１２（ａ）（ｂ）に示すように開放部用レジストＲｒを残したまま、絶縁無機酸化物層１０を全面的に成膜する。成膜にはスパッタ又はイオンビームスパッタ等を用いる。その後、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、開放部用レジストＲｒ及び開放部用レジストＲｒ上の絶縁無機酸化物層１０をリフトオフにより除去する。この図１２及び図１３の工程により、導体５の開放部７内には絶縁無機酸化物層１０が埋め込まれ、この絶縁無機酸化物層１０によって、露出させた発熱抵抗体４ａ’の表面が覆われる。絶縁無機酸化物層１０の断面形状は、図１３（ａ）に示されるように、導体５の開放部側の端部（傾斜面）に沿って鋭尖形をなす両端部と、この両端部に挟まれた平坦な中央部とからなる略凹形状をなしている。
【００５４】
絶縁無機酸化物層１０は、第１実施形態と同様、絶縁性を有する無機酸化物で形成されることが好ましく、具体的にはＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかによって形成されるとよい。また、絶縁無機酸化物層１０は、４００Å以上２２００Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５５】
続いて、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、発熱抵抗体４ａ’の抵抗幅Ｗ及び導体パターンを定める導体用レジストＲｅを導体５及び絶縁無機酸化物層１０の上に形成する。導体用レジストＲｅを形成したら、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、導体用レジストＲｅから露出している導体５をウエットエッチングまたはＲＩＥにより除去し、除去部分から抵抗膜４を露出させる。続いて、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、導体用レジストＲｅから露出している絶縁無機酸化物層１０をウエットエッチングまたはＲＩＥにより除去し、該除去部分から抵抗膜４を露出させる。そして、図１７（ａ）（ｂ）に示すように導体用レジストＲｅから露出している抵抗膜４をＲＩＥにより除去する。以上の図１４〜図１７の工程により抵抗膜４、導体５及び絶縁無機酸化物層１０が除去された範囲は、ギャップ領域６である。ギャップ領域６からは、図１７（ｂ）に示すようにグレーズ保温層２が露出する。このギャップ領域６によって、発熱抵抗体４ａ’が複数の発熱抵抗体４ａに分けられ、各発熱低後部４ａの抵抗幅Ｗが規定される。
【００５６】
ギャップ領域６を形成したら、導体用レジストＲｅを剥離する。導体用レジストＲｅの除去部分からは、図１８（ａ）（ｂ）に示すようにコモン電極５ａと複数の個別電極５ｂ、さらに各発熱抵抗体４ａの表面を覆う絶縁無機酸化物層１０が露出する。
【００５７】
導体用レジストＲｅを除去したら、第１実施形態と同様に、逆スパッタ等により絶縁無機酸化物層１０及び導体５を所定厚さだけ除去し、該絶縁無機酸化物層１０及び導体５の新たな膜面を露出させる。この逆スパッタ工程では、絶縁無機酸化物層１０により複数の発熱抵抗体４ａが覆われているので、複数の発熱抵抗体４ａがエッチングダメージを受けることがなく、複数の発熱抵抗体４ａの抵抗値にばらつきが生じることはない。この工程では、絶縁無機酸化物層１０及び導体５を１００Å程度除去し、最終的に、絶縁無機酸化物層１０の膜厚を２００Å以上２０００Å以下の範囲内に調整する。
【００５８】
そして、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、露出させた絶縁無機酸化物層１０及び導体５の新たな膜面上に、ＳｉＡｌＯＮやＴａ２Ｏ５等の耐摩耗性材料からなる保護層８を形成する。保護層８の形成にはバイアススパッタ法を用いることができる。以上により、サーマルヘッド１００を得ることができる。この第２実施形態によるサーマルヘッド１００では、絶縁無機酸化物層１０が各発熱抵抗体４ａ上にのみ存在している。
【００５９】
以上の各実施形態では、開放部用レジストＲｒを用いて複数の発熱抵抗体４ａを露出させる開放部７を形成し、この開放部用レジストＲｒを残したまま絶縁無機酸化物層１０を成膜するので、絶縁無機酸化物層１０が開放部７内に埋め込まれる。これにより、複数の発熱抵抗体４ａの表面が絶縁無機酸化物層１０で覆われるため、後の製造工程では、絶縁無機酸化物層１０によって、複数の発熱抵抗体４ａの表面酸化を防止することができると共に、エッチングまたはスパッタによるダメージから複数の発熱抵抗体４ａを保護することができる。すなわち、表面酸化やエッチングダメージによる、複数の発熱抵抗体４ａの抵抗値のばらつきを十分に抑えることができる。よって、従来のようなトリミング処理等は不要であり、ヘッド寿命を短くしてしまう虞もない。
【００６０】
また上記各実施形態では、開放部７を形成した後に絶縁無機酸化物層１０を形成しているので、絶縁無機酸化物層１０及び複数の発熱抵抗体４ａ（複数の発熱抵抗体４ａの抵抗長Ｌ）のセルフアライメントがとれる。さらには、絶縁無機酸化物層１０を介して導体５が各発熱抵抗体４ａ上にオーバーレイせず、導体５のオーバーレイさせた場合における熱損失をなくすことができる。本実施形態では、導体幅及び抵抗幅Ｗのセルフアライメントもとれている。
【００６１】
また上記各実施形態では、同一真空中で抵抗膜４と導体５とを連続成膜しているので、抵抗膜４と導体５との間に酸化層が介在することなく、この抵抗膜４と導体５の密着不良が原因で生じる発熱抵抗体４ａの抵抗値のばらつきをなくすことができる。
【００６２】
さらに上記各実施形態によれば、複数の発熱抵抗体４ａ上に絶縁無機酸化物層１０が２００Å以上２０００Å以下程度の膜厚で存在するので、印加電力が増大したときに該印加電力によるアニール効果（発熱抵抗体４ａを構成する元素の結晶化）が遅れる。この結果、印加電力に対するサーマルヘッドの抵抗値変化は、発熱抵抗体上に絶縁無機酸化物層を有さないサーマルヘッドよりも小さくなる。すなわち、より大きな電力をサーマルヘッドに印加してもその抵抗値を一定に維持することができ、より高速でサーマルヘッドを動作させることが可能となる。
【００６３】
以上の各実施形態では、グレーズ保温層３がアルミナ基板２上の全面に形成された全面グレーズタイプのサーマルヘッド１について説明したが、本発明は部分グレーズやリアルエッジ、ダブルグレーズ、ＤＯＳ（Ｄｅｐｏｓｉｔ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の他タイプにも適用可能である。また本発明は、シリアルヘッドにもラインヘッドにも適用可能である。
【００６４】
また上記各実施形態では、ヘッド基板としてアルミナ基板２を用いているが、アルミナ基板２に替えてシリコン基板を用いることも可能である。シリコン基板を用いる場合には、保温層として酸化物の蒸着膜やスパッタ膜からなる保温層を用いることが好ましい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の発熱抵抗体を露出させる開放部内に絶縁無機酸化物層を埋め込んだので、この絶縁無機酸化物層によって複数の発熱抵抗体の表面が覆われ、複数の発熱抵抗体の表面酸化が防止されると共に複数の発熱抵抗体がエッチングによるダメージから保護される。これにより、複数の発熱抵抗体どうしの抵抗値のばらつきを抑えることができ、トリミング処理等は不要となる。また本発明によれば、複数の発熱抵抗体上に絶縁無機酸化物層が存在するので、電力印加によるアニール効果（発熱抵抗体を構成する元素の結晶化）が抑制され、印加電力に対する発熱抵抗体の抵抗値変化を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるサーマルヘッドを示す断面図である。
【図２】図１のサーマルヘッド（保護層を形成する前の状態）を示す平面図である。
【図３】絶縁無機酸化物層を有する又は有さないサーマルヘッドに対し、印加電力に対する抵抗値変化を測定した結果（耐パルス特性）を示すグラフである。
【図４】絶縁無機酸化物層を有するサーマルヘッドの保護層の膜厚を変化させ、印加電力に対する抵抗値変化を測定した結果（耐パルス特性）を示すグラフである。
【図５】図１に示すサーマルヘッドの製造方法の一工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図６】図５に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図７】図６に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図８】図７に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図９】図８に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるサーマルヘッドの製造方法の一工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１１】図１０に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１２】図１１に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１３】図１２に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１４】図１３に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１５】図１４に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１６】図１５に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１７】図１６に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１８】図１７に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図、（ｂ）平面図である。
【図１９】図１８に示す工程の次に行なわれる一工程の（ａ）断面図（本発明の第２実施形態によるサーマルヘッドの断面図）、（ｂ）平面図である。
【図２０】絶縁無機酸化物層を有さない従来のサーマルヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１    サーマルヘッド
２    グレーズ保温層
３    アルミナ基板
４    抵抗膜
４ａ  発熱抵抗体
５    導体
５ａ  コモン電極
５ｂ  個別電極
６    ギャップ領域（穴部）
７    開放部（穴部）
８    保護層
１０    絶縁無機酸化物層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004154969.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2004154969.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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