JP6643911B2 - 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、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、液体を吐出する液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板、これを有する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関する。
液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板には、液体を吐出するための発熱抵抗体が設けられている。近年、基板の小型化のためにこの発熱抵抗体を高密度に配置することが求められている。また、液体吐出ヘッドの性能として高耐久性や省電力化も求められている。
特許文献１には、第１電極配線層、層間絶縁層、及び発熱抵抗体層がこの順に設けられた液体吐出ヘッド用基板が記載されている。この発熱抵抗体層は層間絶縁層に形成されたスルーホール部を介して第１電極配線層と電気的に接続されており、また、発熱抵抗体層はその下層に設けられた第２電極配線層と電気的に接続されている。このように、基板内で発熱抵抗体層の下層において、第１電極配線層と第２電極配線層とが積層方向に立体的な折り返し構造として配設されている。このため、隣接する発熱抵抗体同士の間隔を小さくすることができ、高密度に発熱抵抗体を設けることができる。
また、特許文献１に記載の構成では、層間絶縁層、スルーホール部及び第２電極配線層の表面がＣＭＰ（化学的機械研磨）法により平坦化されており、その平坦化された表面に発熱抵抗体層が設けられている。ここで、この構成とは異なり、電極配線層のような厚い層が発熱抵抗体層の上に設けられた構成の場合、電極配線層を被覆する被覆層の厚さを薄くすると電極配線層によって生じる大きな段差部分において被覆層にピンホールやクラックが発生する恐れがある。一方で、特許文献１に記載されたような構成では、電極配線層による段差がなく、平坦化された表面に発熱抵抗体層を被覆する被覆層を成膜するため、被覆層を薄く形成しても良好に発熱抵抗体層を被覆することが可能となる。そのため、効率よく液体に対して熱エネルギーを付与することができ、液体吐出ヘッドの省電力化を図ることが可能となる。
しかし、層間絶縁層（以下、絶縁層とも称する）やスルーホール部（以下、開口部とも称する）に埋め込まれた電極の表面をＣＭＰ法によって平坦化すると、スラリーの化学的作用やポリッシングパッドの圧縮作用で電極の一部が開口部から取り除かれてしまう。これに伴い、絶縁層の表面と電極の表面との間で段差が生じ、開口部において絶縁層の角部が露出した状態となってしまう。なお、このようにして開口部に形成された絶縁層と電極の表面とで構成される凹部をリセスとも呼ぶ。
このような角部を有する絶縁層の表面に発熱抵抗体層を成膜すると、角部において発熱抵抗体層が成膜されにくいため、平坦な表面上に成膜される発熱抵抗体層と比べて角部上に成膜される発熱抵抗体層が薄く形成される。この発熱抵抗体層が薄い部分はヘッドが駆動された時に大きな電圧が印加されて発熱抵抗体の酸化が促進されてしまい、ヘッド自体の耐久性が低下する恐れがある。
上記の問題の解決にあたって、ステップカバレージを向上するために発熱抵抗体層を厚く成膜すると、発熱抵抗体の抵抗値が下がり、ヘッドの駆動に必要な電力が大きくなってしまう。
そこで、本発明は、高い耐久性を有し、駆動に要する電力の増大を抑えることが可能な液体吐出ヘッド用基板を提供することを目的とする。
本発明の液体吐出ヘッド用基板は、絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられる発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続される電極と、を有する液体吐出ヘッド用基板において、前記絶縁層は、前記絶縁層の前記表面に設けられた第１の開口と、前記第１の開口よりも開口面積が小さい第２の開口と、前記第１の開口と前記第２の開口とを繋ぐ面と、を含む第１の開口部と、前記第２の開口から前記絶縁層の裏面へ向かって延在する第２の開口部と、を備えており、前記電極は前記第２の開口部に設けられており、前記発熱抵抗体は、前記絶縁層の前記表面と、前記絶縁層の前記表面側の面である前記電極の表面と、前記第１の開口と前記第２の開口とを繋ぐ前記面を含む前記絶縁層の前記表面と前記電極の前記表面との間の前記絶縁層の面と、に対して繋がって接することを特徴とする。
本発明によると、高い耐久性を有し、駆動に要する電力の増大を抑えることが可能な液体吐出ヘッド用基板を提供することができる。
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。なお、以下で説明する形態は本発明を実施するための一例であり、本発明を限定するものではない。
＜液体吐出装置＞
図３（ａ）は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置を示す概略斜視図である。図３（ａ）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は液体吐出ヘッドユニット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３（ａ）は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置を示す概略斜視図である。図３（ａ）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は液体吐出ヘッドユニット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。
＜液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドユニット＞
図３（ｂ）は本発明に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出ヘッドユニット４１０の一例を示す斜視図である。液体吐出ヘッドユニット４１０は、液体吐出ヘッド１と、液体吐出ヘッド１に供給する液体を収容する液体収容部４０４を備え、これらが一体となったカートリッジを構成している。液体吐出ヘッド１は図３（ａ）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である必要はなく、液体収容部４０４が取り外し可能な形態を取ることもできる。また、液体吐出ヘッドユニット４１０はテープ部材４０２を備えている。このテープ部材４０２は、液体吐出ヘッド１に電力を供給するための端子を有しており、液体吐出装置本体から接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りする。
図３（ｂ）は本発明に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出ヘッドユニット４１０の一例を示す斜視図である。液体吐出ヘッドユニット４１０は、液体吐出ヘッド１と、液体吐出ヘッド１に供給する液体を収容する液体収容部４０４を備え、これらが一体となったカートリッジを構成している。液体吐出ヘッド１は図３（ａ）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である必要はなく、液体収容部４０４が取り外し可能な形態を取ることもできる。また、液体吐出ヘッドユニット４１０はテープ部材４０２を備えている。このテープ部材４０２は、液体吐出ヘッド１に電力を供給するための端子を有しており、液体吐出装置本体から接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りする。
図３（ｃ）は、本発明に係る液体吐出ヘッド１の模式的な斜視図である。液体吐出ヘッド１は液体吐出ヘッド用基板１００と流路形成部材１２０とを備えている。液体吐出ヘッド用基板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。液体吐出装置からテープ部材４０２を介して液体吐出ヘッド用基板１００に電力や信号が送られ、発熱抵抗体が駆動されて生じた熱エネルギーが熱作用部１１７を介して液体に付与され、液体が発泡して吐出口１２１から液体が吐出される。
［液体吐出ヘッド用基板］
図１（ａ）は本発明に係る液体吐出ヘッド用基板１００の発熱抵抗体１０６を含む部分の上面図である。液体吐出ヘッド用基板１００に設けられた発熱抵抗体１０６の両端部に複数の電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ）がそれぞれ設けられている。電極１０５ａ、１０５ｂは対をなして設けられており、電極１０５ａ、１０５ｂを通って発熱抵抗体１０６に電気が流れることでその間の発熱抵抗体１０６の部分が発熱する。
図１（ａ）は本発明に係る液体吐出ヘッド用基板１００の発熱抵抗体１０６を含む部分の上面図である。液体吐出ヘッド用基板１００に設けられた発熱抵抗体１０６の両端部に複数の電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ）がそれぞれ設けられている。電極１０５ａ、１０５ｂは対をなして設けられており、電極１０５ａ、１０５ｂを通って発熱抵抗体１０６に電気が流れることでその間の発熱抵抗体１０６の部分が発熱する。
図１（ｂ）〜（ｉ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う液体吐出ヘッド用基板１００の模式的断面であり、液体吐出ヘッド用基板１００の製造工程を示す図である。以下、液体吐出ヘッド用基板１００の製造方法について説明する。
まず、図１（ｂ）に示すように、シリコン等の基体１０１の表面に、ＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用いて、例えば、アルミニウム、タングステン、銅、銀、金、白金や、これらの金属を１つ以上含む合金などの金属層を設ける。この金属層をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングし、配線１０２とする。なお、基体１０１はトランジスタ等のスイッチング素子や配線を備えていてもよく、また、それらを覆う絶縁層を含んでいてもよい。
次に、図１（ｃ）に示すように、例えばＳｉＯ、ＳｉＮなどからなる絶縁層１０３をＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いて形成し、配線１０２を被覆する。次に、図１（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ等の方法を用いて絶縁層１０３に開口部１０４を形成し、開口部１０４から配線１０２の表面を露出させる。以上の図１（ｂ）〜（ｄ）は開口部１０４を備えた絶縁層１０３が設けられた基板を用意する工程である。
次に、図１（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用いて、電極材料としての金属膜１０５を開口部１０４の内部と絶縁層１０３の表面に設ける。電極材料としては、例えば、アルミニウム、タングステン、銅、銀、金、白金や、あるいはこれらの金属を１つ以上含む合金などを用いることができる。
次に、図１（ｆ）に示すように、ＣＭＰ法を用いて金属膜１０５を絶縁層１０３の表面から除去して絶縁層１０３の表面１０３ａを露出させ、この表面１０３ａを平坦化する。これにより、金属膜１０５から開口部１０４の内部に設けられた電極１０５を形成する。
このとき、ＣＭＰ法で用いるスラリーの化学的作用とポリッシングパッドの圧縮作用により、電極１０５の一部が開口部１０４から取り除かれる。これに伴い、絶縁層１０３の表面１０３ａと電極１０５の表面１０５ａとの間で段差が生じ、絶縁層１０３の表面１０３ａと開口部１０４とで構成される角部１０３ｂが露出した状態となる。また、リセスと呼ばれる、開口部１０４と電極１０５の表面１０５ａとで構成される凹部１０７が形成された状態となる。なお、ＣＭＰ法の条件にもよるが、深さＤ（図１（ｆ））が５〜４０ｎｍ程度である凹部１０７が形成される。ここで、凹部１０７の深さＤとは、絶縁層の表面１０３ａに直交する方向における絶縁層の表面１０３ａと電極の表面１０５ａとの距離のことを言う。
次に、図１（ｇ）に示すように、逆スパッタリングを行うと、絶縁層１０３の角部１０３ｂが選択的にエッチングされて除去される。このようにして、角部１０３ｂが形成された部分に滑らかな面１０８を形成する。
次に、図１（ｈ）に示すように、絶縁層１０３の表面１０３ａと電極１０５の表面１０５ａとに接するように、発熱抵抗体層１０６を形成する。この発熱抵抗体層１０６としては、例えば、ＮｉＣｒ等の合金、ＺｒＢ２等の金属ホウ化物、あるいはＴａＮ、ＴａＳｉＮ等の金属窒化物を、真空蒸着法あるいはスパッタリング法等を用いて５〜１００ｎｍの厚さで形成する。
この際、角部１０３ｂを除去する工程において逆スパッタリングを行う装置から基体を出さずに角部の除去の後に引き続いて装置内において発熱抵抗体層１０６を形成することが以下の理由からより好ましい。すなわち、逆スパッタリングによって絶縁層１０３の表面や面１０８が清浄された状態を維持したまま、発熱抵抗体層１０６を形成することができるので、より膜質のよい発熱抵抗体層１０６を形成することができるためである。さらに、電極１０５の表面１０５ａに形成される酸化膜が除去されるため、電極１０５と発熱抵抗体層１０６との電気的接触不良を抑制することができるためである。
次に、図１（ｉ）に示すように、発熱抵抗体層１０６をパターニングして発熱抵抗体１０６とする。
なお、発熱抵抗体１０６を保護するために、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＮからなる絶縁層や、例えば、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、ＩｒやＳＵＳなどの金属膜からなる耐キャビテーション層を形成して、発熱抵抗体１０６を被覆してもよい。
本実施形態では、上述のように、図１（ｇ）で絶縁層１０３の角部１０３ｂを除去し、その部分に面１０８を形成している。そのため、その上に発熱抵抗体層１０６を薄く形成した場合にも良好なステップカバレージが得られ、耐久性に優れた液体吐出ヘッド用基板を形成することができる。
図２は、角部１０３ｂを除去した後、発熱抵抗体層１０６を設ける前の状態である、液体吐出ヘッド用基板１００の電極１０５の近傍を示す断面図である。図２（ａ）を用いて、角部１０３ｂが除去された絶縁層１０３の開口部１０４の構成について説明する。開口部１０４は、絶縁層１０３の表面１０３ａ側に位置する第１の開口部１０９と、電極１０５が設けられた第２の開口部１１０と、を含んでいる。ここで、第１の開口部１０９は図１（ｇ）の絶縁層の角部１０３ｂを除去する工程によって形成された部分であり、第２の開口部１１０は図１（ｄ）の工程で形成された開口部１０４の一部である。また、第１の開口部１０９は、絶縁層１０３の表面１０３ａに設けられた第１の開口１１１と、第１の開口１１１よりも開口面積が小さい第２の開口１１２と、第１の開口１１１と第２の開口１１２と、を繋ぐ面１０８と、を含んでいる。すなわち、第２の開口１１２は、面１０８における最下部である。また、第２の開口部１１０は、第２の開口１１２から絶縁層１０３の裏面へ向かって延在している。
絶縁層の面１０８の形状の例を図２（ａ）〜（ｃ）に示す。面１０８は、絶縁層の表面１０３ａに対して傾斜する傾斜面（図２（ａ））であってもよく、内側に凹んでいる曲面（図２（ｂ））や外側に突出する曲面（図２（ｃ））であってもよい。なお、図２（ｂ）よりも図２（ｂ）に示す曲面の方が、その表面に発熱抵抗体層１０６がより成膜されやすいため好ましい。
なお、角部１０３ｂを除去する際に、電極の表面１０５ａと絶縁層の面１０８との段差、すなわち、絶縁層の表面１０３ａに直交する方向における電極の表面１０５ａと第２の開口１１２との距離Ｅ（図２（ａ））を以下のようにすることが好ましい。すなわち、この距離Ｅを、電極の表面１０５ａに成膜される発熱抵抗体層１０６の厚み（直交方向における長さ）よりも短くすることが好ましい。これにより、電極の表面１０５ａと絶縁層の面１０８との間の段差のカバレージを良好にすることができるためである。
また、発熱抵抗体層１０６を薄く形成した場合にも良好なステップカバレージを得るためには、距離Ｅが２５ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに、距離Ｅが０、すなわち、電極の表面１０５ａと第２の開口１１２とが同一面に設けられることが一層好ましい。また、面１０８の傾斜角度が７０°以下であることが好ましい。また、面１０８の傾斜角度は５°以上であることが好ましい。
なお、面１０８の傾斜角度は以下のように定義される。例えば図２（ａ）に示す断面において、面１０８と絶縁層１０３の平坦な表面１０３ａとの境界部を点Ｂ（第１の開口１１１が通る点）とする。ここで、点Ａ（第２の開口１１２が通る点）を通り絶縁層の表面１０３ａに平行な直線ｌと、点Ａと点Ｂとを通る直線ｍとが、絶縁層１０３の側でなす角θのことを面１０８の傾斜角度とする。また、面１０８の形状が曲面形状である場合（図２（ｂ）、（ｃ））など上記と異なる形状であっても、面１０８の傾斜角度は同様に定義される。
＜実施例＞
（実施例１−１〜１−４）
実施例１−１〜１−４の液体吐出ヘッド用基板１００を以下の通り作成した。
（実施例１−１〜１−４）
実施例１−１〜１−４の液体吐出ヘッド用基板１００を以下の通り作成した。
まず、基体１０１にＡｌで厚さ２００ｎｍの配線１０２を、スパッタリング法、フォトリソグラフィを用いて形成した（図１（ｂ））。次に、厚さ１μｍのＳｉＯを成膜して絶縁層１０３を形成し（図１（ｃ））、フォトリソグラフィを用いたパターニングにより絶縁層１０３に開口部１０４を形成し、配線１０２の表面を露出させた（図１（ｄ））。次に、ＣＶＤ法を用いて、開口部１０４の内部を埋め込むように、絶縁層１０３の表面にタングステン膜１０５を成膜した（図１（ｅ））。
次に、ＣＭＰ（化学的機械研磨）法を用いて絶縁層１０３の表面１０３ａが露出するようにタングステン膜１０５を除去し、絶縁層１０３の表面１０３ａを平坦化した。また、これによりタングステン膜１０５で電極１０５を形成した。このとき、絶縁層１０３の表面１０３ａ近傍のタングステン膜１０５の一部も除去され、絶縁層１０３の表面１０３ａに対して電極１０５の表面１０５ａが引込んだ位置に形成された。これにより、開口部１０４と電極の表面１０５ａとで構成される凹部１０７が形成され、絶縁層１０３の角部１０３ｂが露出した（図１（ｆ））。この凹部１０７の深さＤ（図２（ａ））は３０ｎｍであった。
次に、Ａｒガス雰囲気中で基体１０１にＲＦ電界を印加して逆スパッタリングを行うことで、絶縁層１０３の角部１０３ｂが選択的にエッチングされて除去された。このようにして絶縁層１０３の角部１０３ｂを滑らかな面１０８とした（図１（ｇ））。本実施例では、表１に示すように実施例ごとに逆スパッタリングの際の圧力条件を変えることで、面１０８の傾斜角度を変えた。各実施例において逆スパッタリングによる絶縁層１０３の深さ方向（表面１０３ａに直交する方向）における削れ長さＦ（図２（ａ））が２０ｎｍとなるように逆スパッタリングを行う時間を調整した。なお、削れ長さＦとは、絶縁層の表面１０３ａに直交する方向における第１の開口部１０９の長さでもある。
次に、絶縁層１０３、電極１０５の表面に、ＴａＳｉＮからなる発熱抵抗体層１０６を、スパッタリング法を用いて成膜した（図１（ｈ））。この際、絶縁層１０３の平坦化された表面１０３ａに設けられる発熱抵抗体層１０６の膜厚が２０ｎｍとなるようにした。
その後、プラズマＣＶＤ法を用いて、絶縁層としてＳｉＮを約１５０ｎｍの厚みに形成した（図１（ｉ））。
実施例１−１〜実施例１−４について、透過型電子顕微鏡で観察して絶縁層の面１０８の表面に形成された発熱抵抗体層１０６の最小膜厚を測定した。なお、面１０８が傾斜面である場合、この膜厚は、この面１０８に直交する方向における発熱抵抗体層１０６にお長さである。また、面１０８が曲面である場合、この膜厚は、この面１０８の接線に直交する方向における発熱抵抗体層１０６の長さである。また、図１（ｇ）の工程を行っていない絶縁層１０３に角部１０３ｂが形成されたままである比較例について、角部１０３ｂの上に形成された発熱抵抗体層１０６の最小膜厚を同様に測定した。
また、実施例１−１〜実施例１−４の液体吐出ヘッド用基板及び比較例の液体吐出ヘッド用基板を以下の条件で駆動させ、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：液体が発泡する電圧の１．３倍
ここで、熱ストレスによる発熱抵抗体１０６の耐久評価を下記の判断基準で行った。
Ａ：６．０×１０９パルス以上でも破断しなかった。
Ｂ：４．０×１０９パルス以上６．０×１０９パルス未満で破断した。
Ｃ：２．０×１０９パルス以上４．０×１０９パルス未満で破断した。
Ｄ：２．０×１０９パルス未満で破断した。
駆動周波数：１０ＫＨｚ、駆動パルス幅：２μｓｅｃ
駆動電圧：液体が発泡する電圧の１．３倍
ここで、熱ストレスによる発熱抵抗体１０６の耐久評価を下記の判断基準で行った。
Ａ：６．０×１０９パルス以上でも破断しなかった。
Ｂ：４．０×１０９パルス以上６．０×１０９パルス未満で破断した。
Ｃ：２．０×１０９パルス以上４．０×１０９パルス未満で破断した。
Ｄ：２．０×１０９パルス未満で破断した。
発熱抵抗体１０６の膜厚と熱ストレス耐久評価の結果を表１にまとめて示す。
熱ストレスによる耐久評価結果から角部１０３ｂを除去して面１０８とした実施例１−１〜１−４は熱ストレスに十分耐えられることがわかった。面１０８や角部１０３ｂの上の発熱抵抗体１０６の膜厚は平坦化された絶縁層の表面１０３ａの上の発熱抵抗体１０６の膜厚よりも薄く形成されていた。しかし、実施例１−１〜１−４は角部１０３ｂを除去して面１０８としたため、発熱抵抗体１０６の厚さが薄い部分も十分な厚みを有する発熱抵抗体１０６が形成された。このため、ヘッド駆動で発熱抵抗体１０６の厚さが薄い部分に大きな電圧が印加されることによる発熱抵抗体１０６の酸化が抑制され、実施例１−１〜１−４は高い耐久性を示したものと考えられる。なお、面１０８の傾斜角度は７０°以下であると好ましいことがわかった。また、面１０８の傾斜角度は０°以上であればよいが、５°以上であれば好ましいことがわかった。
（実施例２−１〜２−３）
実施例２−１〜２−３の液体吐出ヘッド用基板１００を作成した。本実施例では、表２に示すように、逆スパッタリングの際の圧力条件を一定として面１０８の傾斜角度θを一定とし、その処理時間を調整して絶縁層１０３の深さ方向の削れ長さＦ（図２（ａ））を異ならせた。なお、表２に示す条件以外に関しては上述の実施例と同様にした。
実施例２−１〜２−３の液体吐出ヘッド用基板１００を作成した。本実施例では、表２に示すように、逆スパッタリングの際の圧力条件を一定として面１０８の傾斜角度θを一定とし、その処理時間を調整して絶縁層１０３の深さ方向の削れ長さＦ（図２（ａ））を異ならせた。なお、表２に示す条件以外に関しては上述の実施例と同様にした。
また、上述の実施例と同様に絶縁層の面１０８の上に形成された発熱抵抗体層１０６の膜厚の測定と熱ストレス耐久評価を行った。これらの結果を表２に示す。
熱ストレスによる耐久評価から角部１０３ｂを除去して面１０８とした実施例２−１〜２−３は熱ストレスに十分耐えられることがわかった。また、削れ長さＦが凹部１０７の深さＤ（図２（ａ））の値（本実施例では３０ｎｍ）に近いほど、より優れた耐久性を有することがわかった。ここで、削れ長さＦと凹部１０７の深さＤの差は、絶縁層の表面１０３ａに直交する方向における電極の表面１０５ａと第２の開口１１２との距離Ｅである（図２（ａ））。すなわち、この距離Ｅは、電極の表面１０５ａと絶縁層の面１０８との段差であり、この段差が小さいことで、面１０８の上に形成される発熱抵抗体層１０６のカバレージが良好となったものと考えられる。表２の結果から、距離Ｅ（図２（ａ））が２５ｎｍ以下であると好ましく、１０ｎｍ以下であるとより好ましいことがわかった。また、距離Ｅが０の場合、すなわち、電極の表面１０５ａと第２の開口１１２とが同一面に設けられることがさらに好ましいことがわかった。
また、上述のように本実施例では、絶縁層１０３の平坦化された表面１０３ａに設けられる発熱抵抗体層１０６の膜厚が２０ｎｍとなるように発熱抵抗体層１０６を成膜した。電極の表面１０５ａと絶縁層の面１０８との間の段差のカバレージを良好とするためには、成膜する発熱抵抗体層１０６の厚み（すなわち、直交方向における発熱抵抗体１０６の長さ）よりも上述の距離Ｅを短くすることがより好ましいことがわかった。
１００ 液体吐出ヘッド用基板
１０１ 基体
１０２ 配線層
１０３ 絶縁層
１０４ 開口部
１０５ 電極
１０６ 発熱抵抗体
１０１ 基体
１０２ 配線層
１０３ 絶縁層
１０４ 開口部
１０５ 電極
１０６ 発熱抵抗体
Claims (16)
- 絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられる発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接続される電極と、を有する液体吐出ヘッド用基板において、
前記絶縁層は、前記絶縁層の前記表面に設けられた第１の開口と、前記第１の開口よりも開口面積が小さい第２の開口と、前記第１の開口と前記第２の開口とを繋ぐ面と、を含む第１の開口部と、前記第２の開口から前記絶縁層の裏面へ向かって延在する第２の開口部と、を備えており、
前記電極は前記第２の開口部に設けられており、
前記発熱抵抗体は、前記絶縁層の前記表面と、前記絶縁層の前記表面側の面である前記電極の表面と、前記第１の開口と前記第２の開口とを繋ぐ前記面を含む前記絶縁層の前記表面と前記電極の前記表面との間の前記絶縁層の面と、に対して繋がって接することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。 - 前記第１の開口と前記第２の開口とを繋ぐ前記面は、前記絶縁層の前記表面に対して傾斜する傾斜面、または曲面である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記絶縁層の前記表面に直交する方向における前記第２の開口と前記電極の前記表面との距離は、前記電極の前記表面に接する前記発熱抵抗体の前記直交する方向における長さよりも小さい、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記絶縁層の前記表面に直交する方向における前記第２の開口と前記電極の前記表面との距離が２５ｎｍ以下である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記距離が１０ｎｍ以下である、請求項４に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記第２の開口と前記電極の前記表面とが同一面に設けられている、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記第２の開口を通り前記絶縁層の前記表面に平行な面と、前記第１の開口と前記第２の開口とを繋ぐ前記面とが前記絶縁層の側でなす角度が７０°以下である、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記角度が５°以上である、請求項７に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 前記発熱抵抗体は前記絶縁層の前記表面よりも前記絶縁層の前記裏面の側に凹んだ位置で前記電極の前記表面と接する、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
- 少なくとも一対の前記電極を有し、
前記発熱抵抗体のうちの、前記少なくとも一対の電極の間に位置する部分が発熱する、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。 - 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板を有し、前記発熱抵抗体を発熱させて液体を吐出する液体吐出ヘッド。
- 請求項１１に記載の液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置。
- 開口部を備えた絶縁層が設けられた基板を用意する工程と、
前記開口部を電極を形成するための電極材料で埋める工程と、
前記電極材料を研磨することで前記絶縁層の前記開口部を構成する開口が設けられた表面よりも前記電極の表面を引込んだ位置に位置させ、前記電極材料から前記電極を形成する工程と、
前記絶縁層の前記表面と前記電極の前記表面とに対して繋がって接する発熱抵抗体を設ける工程と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
前記発熱抵抗体を設ける工程の前に、前記電極を形成する工程において露出する角部であって、前記絶縁層の前記表面と前記開口部を形成する面とで構成される前記角部を除去する工程を有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。 - 逆スパッタリングによって前記角部を除去する工程を行う、請求項１３に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記角部を除去する工程を行う装置内で、スパッタリングによって前記発熱抵抗体を設ける工程を行う、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記電極を形成する工程では、化学的機械研磨法によって前記電極材料を研磨し、前記絶縁層の前記表面を平坦化する、請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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