專利名稱：通過半導(dǎo)體制造工藝形成的靜電激勵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電激勵器，更具體而言，涉及一種用于液體排放機(jī)構(gòu)、如噴墨記錄設(shè)備的噴墨頭的靜電激勵器。
背景技術(shù)：
噴墨記錄設(shè)備用作圖像記錄設(shè)備或成像設(shè)備，如打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等。噴墨記錄設(shè)備配備噴墨頭作為液滴排放頭。通常，這種噴墨頭包括一個或多個用于排放墨滴的噴嘴；與噴嘴連接的排放室；和用于產(chǎn)生壓力以對排放室中的墨加壓的壓力產(chǎn)生裝置。排放室可以稱為加壓室、墨室、液體室、加壓液體室、壓力室或墨通道。通過使用壓力產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的壓力對排放室中的墨加壓，從噴嘴排放墨滴。
通常，對于噴墨頭，使用壓電型、熱型和靜電型以作為液滴排放頭。壓電噴墨頭通過使用機(jī)電轉(zhuǎn)換器、如壓電元件作為壓力產(chǎn)生裝置，使形成排放室壁的振動片(隔膜)變形來排放墨滴。熱噴墨頭通過使用電熱轉(zhuǎn)換器、如設(shè)置于排放室中的熱產(chǎn)生電阻的膜狀沸騰來排放墨滴。靜電噴墨頭通過靜電力使形成排放室壁的振動片變形來排放墨滴。
近年來，從環(huán)境問題的觀點(diǎn)來看，不使用含鉛部件的熱型和靜電型吸引引起了關(guān)注。特別是，除了無鉛的特征之外，從低功耗的觀點(diǎn)來看已經(jīng)提出了數(shù)種靜電噴墨頭。
日本特開專利申請No.6-71882公開了一種設(shè)置有一對電極的靜電噴墨頭，在所述一對電極之間形成空氣間隙。兩個電極之一作為振動片，在與面對振動片的電極相對的振動片一側(cè)形成填充墨的墨室。通過跨過電極(在振動片和電極之間)施加電壓，在該對電極之間產(chǎn)生靜電吸引力，導(dǎo)致電極(振動片)的變形。在撤除電壓時，由于彈力使振動片返回到初始位置，由于振動片的返回力而排放墨滴。
此外，日本特開專利申請No.2001-18383和WO99/34979公開了一種噴墨頭的結(jié)構(gòu)，其中通過蝕刻犧牲層在振動片和電極之間形成小的空氣間隙，并且液體室襯底連接到其上。
而且，日本特開專利申請No.11-314363公開了一種噴墨頭，通過形成帶有墨能流入的間隙的懸臂梁或跨立式梁(straddle mounted beam)的振動片，并在間隙中填充高介電常數(shù)的墨，所述噴墨頭可以用低電壓驅(qū)動。
此外，日本特開專利申請No.9-193375公開了具有彼此非平行設(shè)置的振動片和電極的噴墨頭。
此外，日本特開專利申請No.2001-277505公開了一種噴墨頭，其通過改變在電極上形成的介電絕緣層的厚度以產(chǎn)生非平行電場而試圖以低電壓驅(qū)動。
在包含配備有振動片和面對振動片的電極的靜電激勵器的靜電噴墨頭中，需要使電極之間的空氣間隙非常小，從而實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動。
但是，在上述日本特開專利申請No.6-71882所公開的噴墨頭中，因?yàn)橥ㄟ^蝕刻形成空腔并通過陽極接合(anode junction)來鍵合振動片襯底以形成空氣間隙，很難精確地形成幾乎不變的小空氣間隙，這會造成產(chǎn)率低的問題。
因此，在上述日本特開專利申請No.2001-18383所公開的噴墨頭中，盡管根據(jù)使用蝕刻犧牲層的間隙形成方法形成足夠精度的空氣間隙，但由于在振動片中形成用于蝕刻犧牲層的蝕刻孔，存在振動片的可靠性低的問題。此外，因?yàn)槭褂迷谖g刻犧牲層之后用絕緣層密封蝕刻孔的方法，密封蝕刻孔的絕緣層必須較厚。因此，存在振動片的剛性增加和驅(qū)動電壓增大的問題，這會造成振動片剛性的波動。而且，由于形成了空氣間隙，激勵器襯底的表面不平，當(dāng)連接液體室襯底時，需要高對準(zhǔn)精度。而且，因?yàn)榻雍厦娣e小，易于引起操作失誤、如連接時的接觸所致的破裂等，也存在可靠性降低和產(chǎn)率降低的問題。
而且，在上述日本特開專利申請No.11-314363所公開的噴墨頭中，盡管通過蝕刻犧牲層形成空氣間隙，但振動片具有懸臂梁或跨立式梁的結(jié)構(gòu)，并且空氣間隙與液體室連通。在這種情況下，因?yàn)闊o需形成用于蝕刻犧牲層的蝕刻孔，并允許墨進(jìn)入空氣間隙，可通過使用減小有效空氣間隙的高介電常數(shù)墨來實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動。但是，因?yàn)殡妷菏┘拥介g隙中的墨上，易于出現(xiàn)墨成分凝結(jié)的問題，并且由于間隙中墨的導(dǎo)電，存在不能進(jìn)行高速驅(qū)動的問題。
而且，上述日本特開專利申請No.9-193375和日本特開專利申請No.2001-277505沒有公開任何形成非平行空氣間隙的方法或任何用于改變介電絕緣層厚度的具體方法，因此，沒有解決很難形成具有幾乎不變的小空氣間隙的問題。
在靜電噴墨頭中，振動片和電極之間距離的尺寸精度很大程度上影響靜電噴墨頭的性能。特別是，在噴墨頭的情況下，如果每個激勵器的特性變化大，打印精度和圖像再現(xiàn)質(zhì)量顯著下降。而且，為了獲得低電壓操作，空氣間隙的尺寸必須為0.2μm-2.0μm，這要求更高的尺寸精度。
日本特開專利申請No.2001-18383和WO99/34979公開了通過應(yīng)用犧牲層工藝(蝕刻犧牲層)和將流動通道襯底連接其上，以在振動片和電極之間形成小空氣間隙而構(gòu)造的噴墨頭。根據(jù)這種方法，空氣間隙的尺寸取決于形成犧牲層工藝中的變化，因此，可以抑制尺寸的變化，由此獲得高精度和高可靠性的激勵器和噴墨頭。
而且，當(dāng)使用上述的犧牲層工藝形成空氣間隙時，需要密封用于去除犧牲層的通孔(犧牲層去除孔)。因此，WO99/34979公開了在去除犧牲層之后，用通過PVD或CVD法形成的Ni膜或SiO2膜封閉犧牲層去除孔。但是，如果犧牲層去除孔用這種膜淀積法密封，膜的成分會進(jìn)入空氣間隙。此外，犧牲層去除孔也用于保持隔墻的強(qiáng)度，它們不能做得太小。因此，通過使用PVD或CVD法的膜淀積密封犧牲層去除孔會影響激勵器的操作特性和可靠性，并且其不能處理稠化問題。
而且，在日本特開專利申請No.2001-18383所公開的噴墨頭中，在分隔部件和振動片中形成了臺階，這在連接流動通道襯底時需要高的精度。而且，因?yàn)樵谌コ隣奚鼘又?，薄振動片浮置在周圍的部件上，振動片在后續(xù)工藝中會被損傷，很難以足夠的產(chǎn)率制造激勵器。
此外，盡管犧牲層去除孔通過使用真空裝置的膜淀積法形成的膜來密封，但使用真空裝置會產(chǎn)生問題。如果用真空裝置進(jìn)行膜淀積，膜淀積工藝在真空環(huán)境中進(jìn)行并且振動片和電極之間的空氣間隙在真空中密封。因此，當(dāng)激勵器暴露于大氣時，由于在空氣間隙內(nèi)的負(fù)壓，會產(chǎn)生振動片彎曲的問題。此外，如果有振動片的彎曲變化，會出現(xiàn)振動片的位移變化。此外，因?yàn)檎婵彰芊獠荒芴峁┟芊庥诳諝忾g隙中的氣體的阻尼效應(yīng)，相對于振動片厚度變化的振動振幅的變化變大。
為了解決這個問題，需要提供用于對大氣開放空氣的結(jié)構(gòu)或工藝，這造成成本增加和產(chǎn)率下降。因此，如果使用傳統(tǒng)的犧牲層工藝，難以用低成本獲得具有高精度和可靠性的靜電激勵器。
同時，在噴墨記錄設(shè)備中，為了以高速實(shí)現(xiàn)彩色圖像的高清晰度記錄，使用利用微型機(jī)械技術(shù)的高密度處理以獲得高質(zhì)量圖像。因此，構(gòu)成噴墨頭的部件的材料從金屬或塑料轉(zhuǎn)移到硅、玻璃或陶瓷。特別是，硅用作適于微處理的材料。
而且，在彩色化方面，墨和記錄介質(zhì)的發(fā)展是主流，相對于墨的構(gòu)成和成分已進(jìn)行了發(fā)展，以便優(yōu)化吸收性、彩色特性和顏色混合防止特性，或者改善打印介質(zhì)的長期存儲和墨本身的存儲穩(wěn)定性。
在這種情況下，根據(jù)墨的混合和噴墨頭組成部件的材料，組成部件可以溶解在墨中。特別是，如果流動通道形成部件由硅形成，硅在墨中洗提并淀積在噴嘴部件上，這樣由于噴嘴阻塞或墨的著色下降，造成了圖像質(zhì)量的下降。而且，在使用由薄硅膜形成的振動片的噴墨頭中，如果形成振動片的硅在墨中洗提，會改變振動特性或者振動片不能振動。
如果改變組成部件的材料以解決所述問題，在許多情況下難以實(shí)現(xiàn)高密度處理或者處理精度會下降。而且，材料的變化要求制造工藝或裝配工藝較大地變化，這導(dǎo)致了噴嘴密度的增加，因而造成打印質(zhì)量的下降。
另一方面，如果通過調(diào)整墨的成分來解決問題，因?yàn)槟某煞趾蜆?gòu)成被初始調(diào)整所以高質(zhì)量圖像會變差，因此，優(yōu)化相對于記錄介質(zhì)的滲透性和著色特性，從而提高打印質(zhì)量并提高存儲穩(wěn)定性。
因此，在傳統(tǒng)的噴墨頭中，在與墨接觸的流動通道形成部件的表面上形成具有抗墨性的薄膜。例如，在WO98/42513中公開了在與墨接觸的表面上形成鈦、鈦化合物或氧化鋁。在日本特開專利申請No.5-229118公開了在與墨接觸的表面上形成氧化膜。在日本特開專利申請No.10-291322中公開了在氧化硅膜的表面上形成具有抗墨性的薄膜，如氧化物、氮化物或金屬。在日本特開專利申請No.2000-246895中公開了在壓電材料形成的墨室表面上形成有機(jī)樹脂膜。
在上述的噴墨頭中，可以形成有機(jī)樹脂膜、如對二甲苯作為在具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)和振動片的墨室側(cè)壁上的抗腐蝕膜。因?yàn)橥ㄟ^真空汽相淀積法形成有機(jī)樹脂膜、如對二甲苯，由于其淀積性質(zhì)，膜的覆蓋特性不好，并且液體室內(nèi)部或振動片上的膜厚度的分布出現(xiàn)較大的不均勻性。
當(dāng)膜厚度很小的區(qū)域與墨長期接觸時，存在長期可靠性的較大問題，因?yàn)榭垢g膜被溶解，最終基底材料被腐蝕。而且，由于在振動片上有機(jī)樹脂膜的膜厚度變化造成的內(nèi)部應(yīng)力的分布而產(chǎn)生大的彎曲，這引起噴墨特性的較大變化。
而且，在用濺射法或汽相淀積法在振動片上形成金屬抗墨膜的噴墨頭中，與上述有機(jī)樹脂膜類似，抗腐蝕膜的覆蓋特性較差。依賴于其中以非常小的厚度形成抗腐蝕膜的區(qū)域、位置，當(dāng)墨長期接觸這樣的區(qū)域時，抗腐蝕膜被溶解，最后基底材料被腐蝕。因此，不能獲得長期的可靠性，并且由于金屬抗墨膜的厚度波動，在振動片中產(chǎn)生較大彎曲，這造成了噴墨特性的變化。
特別是，這個問題在靜電頭中比壓電頭中更嚴(yán)重，因?yàn)檎駝悠瑥澢万?qū)動電壓不同于設(shè)計(jì)值導(dǎo)致振動片和電極之間的距離變化。
而且，在形成上述抗腐蝕膜的噴墨頭中，因?yàn)檎駝悠碗姌O之間的空氣間隙沒有密封，操作的可靠性低，使得由于外部環(huán)境例如濕度的影響，造成振動片與電極接觸。
而且，在振動片和電極之間的空氣間隙被密封從而不受外部環(huán)境影響的噴墨頭中，因?yàn)樵谡駝悠蠜]有形成抗腐蝕膜，能使用的墨的PH值受到限制，因此必須保持與墨的匹配，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總的目的是提供一種改善的和有用的靜電激勵器以及使用了其中消除上述問題的靜電激勵器的設(shè)備。
本發(fā)明更具體的目的是提供具有更少特性變動并具有高可靠性的靜電激勵器和使用這種靜電激勵器的各種設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供能用低電壓驅(qū)動的靜電激勵器和使用這種靜電激勵器的各種設(shè)備。
本發(fā)明的又一目的是提供一種靜電激勵器和使用這種靜電激勵器的設(shè)備，其通過防止組成部件的腐蝕和防止外部環(huán)境的影響，能夠提供穩(wěn)定的液體排放性能和足夠的長期可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供了一種靜電激勵器，包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓產(chǎn)生的靜電力而可以變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分。
根據(jù)上述發(fā)明，因?yàn)橥ㄟ^蝕刻犧牲層形成振動片和電極之間的空氣間隙，振動片和電極之間的距離可以被精確地設(shè)定為犧牲層的厚度。此外，在通過蝕刻形成空氣間隙后，限定振動片和電極之間空氣間隙的分隔部件通過犧牲層的剩余部分形成，振動片的上表面可以變平。因此，根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器通過半導(dǎo)體制造工藝形成，導(dǎo)致具有更小特性變化的穩(wěn)定性能。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，襯底優(yōu)選為硅襯底。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可以包括在對應(yīng)于分隔部件的位置處的偽電極(dummy electrode)，偽電極通過分離槽(separation groove)與電極電分離。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，犧牲層優(yōu)選由選自多晶硅、非晶硅、氧化硅、鋁、氮化鈦和聚合物構(gòu)成的組中的材料形成。此外，電極優(yōu)選由選自多晶硅、鋁、鈦、氮化鈦、硅化鈦、鎢、硅化鎢、鉬、硅化鉬和ITO組成的組中的材料形成。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，可以在電極上形成絕緣層，并用絕緣層填充分離槽。絕緣層的厚度優(yōu)選等于或大于每個分離槽寬度的一半。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，通過分離槽劃分犧牲層，并在犧牲層上形成絕緣層，使得用絕緣層填充分離槽。絕緣層的厚度優(yōu)選等于或大于每個分離槽寬度的一半。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，犧牲層優(yōu)選由導(dǎo)電材料形成，并且犧牲層的剩余部分電連接到襯底、電極和振動片之一，使得剩余部分與襯底、電極和振動片之一等電勢。此外，犧牲層優(yōu)選由導(dǎo)電材料形成，偽電極和犧牲層剩余部分中的至少一個可用作電連線(electric wiring)的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可以包括在電極和面對電極的振動片表面上的絕緣層，其中犧牲層可由多晶硅和非晶硅之一形成，絕緣層可由氧化硅形成。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，犧牲層由氧化硅形成，電極可由多晶硅形成。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，可在振動片中形成通孔，以用于通過通孔用蝕刻去除部分犧牲層，從而形成空氣間隙。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，通孔可位于分隔部件附近。振動片基本上具有矩形形狀，并且振動片的短邊可基本上等于或小于150μm。沿與面對振動片的電極表面垂直的方向測量的空氣間隙的距離基本上是0.2μm-2.0μm。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，多個通孔沿振動片的長邊、以等于或小于振動片短邊長度的間隔排列。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可以包括形成在振動片中的通孔，以用于通過所述通孔去除部分犧牲層從而形成空氣間隙；以及形成在與面對電極的表面相對的表面上的樹脂膜，其中通過樹脂膜的接合表面(joining surface)來密封通孔。每個通孔的橫截面面積基本上等于或大于0.19μm2并且等于或小于10μm2。在通孔的開口周圍的絕緣層厚度基本上等于或大于0.1μm。電極和振動片之間的空氣間隙基本上等于或大于0.1μm。樹脂膜相對于將與振動片接觸的物質(zhì)具有抗腐蝕性。樹脂膜可由聚苯并噁唑(polybenzaoxazole)膜和聚酰亞胺膜之一形成。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可包括連接到振動片的上表面的部件，其中通過所述部件的接合表面來密封通孔。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可以包括形成在面對電極的振動片表面上的絕緣層，其中靠近彼此相鄰的分隔部件之間中心的絕緣層的厚度大于靠近分隔部件的絕緣層的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可以包括形成在電極上的絕緣層，其中靠近彼此相鄰的分隔部件之間中心的絕緣層的厚度大于靠近分隔部件的絕緣層的厚度。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器中，可在電極和襯底之間形成空腔，并且電極可具有將空腔連接到空氣間隙的連接通孔。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器還可以包括在電極兩側(cè)的絕緣層，其中電極和絕緣層的總厚度超過振動片的厚度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種靜電激勵器的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成電極；在電極上形成犧牲層；在犧牲層上形成振動片，該振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻去除部分犧牲層，形成電極和振動片之間的空氣間隙，使得蝕刻之后犧牲層的剩余部分形成界定空氣間隙的分隔部件。
根據(jù)上述發(fā)明，因?yàn)橥ㄟ^蝕刻犧牲層形成振動片和電極之間的空氣間隙，振動片和電極之間的距離可以被精確地設(shè)定至犧牲層的厚度。此外，在通過蝕刻形成空氣間隙后，界定振動片和電極之間的空氣間隙的分隔部件由犧牲層的剩余部分形成，可以使振動片的上表面平坦。因此，根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器通過半導(dǎo)體制造工藝形成，導(dǎo)致特性變化很小的穩(wěn)定性能。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的方法中，空氣間隙形成步驟優(yōu)選包括在形成電極和振動片之后蝕刻部分犧牲層。
另外，根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的方法，還包括在形成犧牲層之前，在電極上形成絕緣層的步驟，其中空氣間隙形成步驟包括蝕刻絕緣層，使得靠近彼此相鄰的分隔部件之間中心的絕緣層的厚度大于靠近分隔部件的絕緣層的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的方法，還包括在形成犧牲層之后，在面對電極的振動片的表面上形成絕緣層的步驟，其中空氣間隙形成步驟包括蝕刻絕緣層，使得靠近彼此相鄰的分隔部件之間中心的絕緣層的厚度大于靠近分隔部件的絕緣層的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的方法，還包括在電極上形成絕緣層的步驟；以及在面對電極的振動片的表面上形成絕緣層的步驟，其中通過使用六氟化硫(SF6)或二氟化氙(XeF2)的等離子體蝕刻法和使用氫氧化四甲銨(TMAH)的濕蝕刻法之一來進(jìn)行犧牲層的蝕刻。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的制造方法，還包括步驟在振動片中形成通孔，用于去除部分犧牲層；以及在振動片上形成樹脂膜，以便密封所述通孔。
在根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的制造方法中，振動片形成步驟可包括形成短邊基本等于或小于150μm的矩形形狀的振動片的步驟。振動片形成步驟可包括形成防止振動片彎曲的防彎曲膜(bend-preventing film)的步驟。另外，樹脂膜形成步驟可包括通過將其上形成樹脂膜的振動片的表面暴露于包括六氟化硫(SF6)或二氟化氙(XeF2)的氟化物混合氣體而改變振動片的表面條件的步驟。另外，樹脂膜形成步驟可包括通過將其上形成樹脂膜的振動片的表面暴露于等離子體而改變振動片的表面條件的步驟。樹脂膜形成步驟可包括通過相對于將與振動片接觸的液體具有抗腐蝕性的材料來形成樹脂膜的步驟。樹脂膜形成步驟可包括通過旋涂法形成樹脂膜。
根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的制造方法，還包括步驟在振動片中形成多個通孔，用于去除部分犧牲層；以及將密封部件連接到振動片的表面，以便密封所述通孔。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液滴排放頭，包括用于排放液滴的噴嘴；與噴嘴連接并儲存液體的液體加壓室；以及用于對儲存在液體加壓室中的液體加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分。
在根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭中，可在振動片中形成多個通孔，用于通過所述通孔經(jīng)由蝕刻去除部分犧牲層從而形成空氣間隙，并且形成液體加壓室的流動通道形成部件密封振動片的通孔?？煽拷指舨考纬赏住?br> 另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液體供應(yīng)盒(liquid supplycartridge)，包括用于排放液滴的液滴排放頭；以及與液體排放頭集成的液體罐(liquid tank)，用于將液體供應(yīng)到液滴排放頭，其中所述液滴排放頭包括用于排放液滴的噴嘴；與噴嘴連接并儲存液體的液體加壓室；以及用于對儲存在液體加壓室中的液體加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種噴墨記錄設(shè)備，包括用于排放墨滴的噴墨頭；以及與噴墨頭集成的墨罐，用于將墨供給噴墨頭，其中噴墨頭包括用于排放墨滴的噴嘴；與噴嘴連接并儲存墨的液體加壓室；以及用于對儲存在液體加壓室中的墨加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液體噴射設(shè)備，包括用于排放液滴的液滴排放頭；以及與液體排放頭集成的液體罐，用于將液體供應(yīng)到液滴排放頭，其中所述液滴排放頭包括用于排放液滴的噴嘴；與噴嘴連接并儲存液體的液體加壓室；以及用于對儲存在液體加壓室中的液體加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種微型泵，包括液體通過其流動的流動通道；用于使流動通道變形使得液體在流動通道中流動的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光學(xué)裝置，包括反射光的鏡；以及用于使所述鏡變形的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在襯底上的電極；形成在電極上的多個分隔部件；形成在分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到電極上的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；以及通過蝕刻形成在電極和振動片之間的部分犧牲層而形成在多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在蝕刻之后的犧牲層的剩余部分，并且所述鏡形成在振動片上，使得所述鏡通過振動片的變形而可變形。
通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明了。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電激勵器的平面圖；圖1B和1C是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖；圖2A、2B和2C是用于說明被絕緣層填充的分離槽的合適寬度的橫截面圖；圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖；圖4是用于說明施加到各個電極上的一組電勢的激勵器的橫截面圖；圖5A和5B是用于說明當(dāng)設(shè)置偽電極時施加到各個電極的一組電勢的激勵器的橫截面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電激勵器的透視平面圖；圖6B是沿圖6A的線X1-X1′的橫截面圖；圖6C是沿圖6A的線X2-X2′的橫截面圖；圖6D是沿圖6A的線Y1-Y1′的橫截面圖；圖6E是沿圖6A的線Y2-Y2′的橫截面圖；圖7A、7B和7C是犧牲層去除孔排布實(shí)例的平面圖；圖8是表示當(dāng)通過蝕刻去除犧牲層時，從犧牲層去除孔到反應(yīng)面之間距離的關(guān)系曲線圖；圖9A、9B和9C是用于說明犧牲層去除和犧牲層的蝕刻區(qū)域之間的距離關(guān)系的圖；圖10A-10D是用于說明犧牲層去除孔的視圖；圖11A和11B是用于說明通過樹脂膜密封犧牲層去除孔的激勵器的橫截面圖；圖12A-12G是沿平行于振動片短邊的線得到的橫截面圖；圖13A-13D是用于說明防彎曲膜實(shí)例的橫截面圖；圖14A和14B是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖；圖15A和15B是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖；圖17A-17G是沿平行于振動片短邊的線得到的橫截面圖，用于說明圖16所示的靜電激勵器的制造過程；圖18是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的噴墨頭的橫截面圖；圖19是圖18所示的噴墨頭的透視平面圖；圖20A-20E是用于說明圖18所示的噴墨頭的制造方法的橫截面圖；
圖21是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的噴墨頭在噴嘴形成部件抬起并且激勵器形成部件的一部分被切除的狀態(tài)下的透視圖；圖22是沿平行于振動片短邊的線得到的噴墨頭的橫截面圖；圖23A是噴墨頭的透視平面圖；圖23B是沿平行于振動片短邊的線得到的噴墨頭的橫截面圖；圖23C是沿平行于振動片長邊的線得到的噴墨頭的橫截面圖；圖24A-24F是沿平行于振動片短邊的線得到的橫截面圖，用于說明圖21所示的噴墨頭的制造過程；圖25是根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭的墨盒集成頭的透視圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明的噴墨記錄設(shè)備的透視圖；圖27是圖26所示的噴墨記錄設(shè)備的機(jī)械部件的側(cè)視圖；圖28是根據(jù)本發(fā)明的微型泵的一部分的橫截面圖；圖29是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的橫截面圖；圖30是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的透視圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例現(xiàn)將參照圖1A，1B和1C以及圖2A，2B和2C來描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電激勵器的平面圖。圖1B和1C分別表示沿圖1A的線X1-X1′和線X2-X2′得到的橫截面圖(兩個平行的橫截面)。
在這些圖中，1表示形成激勵器的襯底；11為絕緣層；12a為電極(可以稱為單個電極)；14為犧牲層；15為絕緣層(可以稱為振動片側(cè)絕緣層)；16為振動片電極層；17為絕緣層，其也用于振動片的應(yīng)力調(diào)整。此外，19表示由絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17構(gòu)成的振動片。另外，14a表示通過去除部分犧牲層形成的空氣間隙；“g”為空氣間隙的距離；60為犧牲層去除孔(通孔)；50a為分隔部件；14b為剩余在分隔部件50a中的剩余犧牲層；10為其中形成激勵器的激勵器形成部件。
第一實(shí)施例的激勵器形成部件10包括形成激勵器的襯底1；形成在襯底1上的電極12a；形成在電極12a上的分隔部件50a；形成在分隔部件50a上的振動片19，其通過施加給電極12a的電壓所產(chǎn)生的靜電力而變形；形成在相鄰的分隔部件50a之間的空氣間隙14a；通過蝕刻去除形成在電極12a和振動片19的電極16之間的犧牲層14的蝕刻部分來形成空氣間隙14a。應(yīng)注意的是，沒有被蝕刻去除的犧牲層14的其它部分剩余在分隔部件50a中。
通過重復(fù)膜淀積和膜處理(光刻和蝕刻)來形成激勵器形成部件10，使得在高清潔度的襯底上形成電極和絕緣層。通過使用硅制成襯底1，可以采用高溫處理來形成激勵器形成部件10。應(yīng)該注意的是，高溫處理指的是用于形成高質(zhì)量膜的處理，如熱氧化法或熱氮化法，形成高溫氧化膜(HTO)的熱CVD法或形成高質(zhì)量氮化物膜的LP-CVD法。通過采用高溫處理，高質(zhì)量電極材料和絕緣材料變得可以使用，這可以提供具有極佳傳導(dǎo)性和絕緣性的激勵器裝置。而且，高溫處理在膜厚度的可控性和可重復(fù)性方面極佳，由此提供電特性幾乎不變的激勵器裝置。而且，因?yàn)榭煽匦院涂芍貜?fù)性極佳，工藝設(shè)計(jì)變得簡單，并且可以實(shí)現(xiàn)低成本的大批量生產(chǎn)。
在圖1B和1C中，電極層12形成在形成于襯底1上的絕緣層11上，并且通過分離槽82被劃分成每個信道(每驅(qū)動位)。如圖1C中用虛線圈起來的部分A1所示，分離槽82被形成在電極層12上的絕緣層13填充。因此，通過用分離槽82劃分電極層12并且用絕緣層13覆蓋電極層12從而用絕緣層13填充分離槽82，可以在后續(xù)工藝中形成幾乎沒有臺階或不平度的平坦表面。結(jié)果，可以獲得具有高精度尺寸并且電特性幾乎不變的激勵器。
圖2A、2B和2C是用于說明被絕緣層填充的上述分離槽的合適寬度的橫截面圖。圖2A是圖1C的部分A1的放大橫截面圖。
在分離槽中填充絕緣層的重要要素是能夠形成共形絕緣層(conformalinsulating layer)的膜淀積法以及分離槽寬度與絕緣層厚度之間的關(guān)系。圖2B和2C表示對于分離槽的寬度與絕緣層的厚度之間關(guān)系變化的絕緣層的狀態(tài)。在這種情況下，熱CVD(熱化學(xué)汽相淀積)法作為用于絕緣層的膜淀積法是有效的，并且HTO膜是通過熱CVD法形成的典型絕緣層。關(guān)于絕緣層的厚度t1，優(yōu)選將厚度t1設(shè)定為等于或大于分離槽寬度s1的1/2，從而形成基本平坦的絕緣層表面。對于分離槽82的寬度s1，優(yōu)選將寬度s1設(shè)定為等于或小于絕緣層厚度t1的兩倍。根據(jù)上述關(guān)系，分離槽82可以完全由絕緣層填充，得到如圖2C所示的基本上平坦的絕緣層表面。因此，由于通過形成厚度等于或大于電極層分離槽的寬度的1/2的絕緣層而基本消除了表面水平差，因而下面說明的后續(xù)工藝，諸如空氣間隙形成工藝、樹脂膜形成工藝或者與其它部件的連接工藝可以容易地進(jìn)行。結(jié)果，可以獲得具有精確距離空氣間隙的激勵器，同時，可以努力降低成本并提高可靠性。
這里，作為用于形成電極12a的電極層12的材料，優(yōu)選使用復(fù)合硅化物(compound silicide)如多晶硅、硅化鈦、硅化鎢或硅化鉬，或者使用金屬化合物如氮化鈦。因?yàn)檫@些材料可以以穩(wěn)定的質(zhì)量被淀積和處理，并且可以被制成能經(jīng)受住高溫處理的結(jié)構(gòu)，所以相對于其它工藝的溫度存在很少的限制。例如，可以在電極層12上層疊HTO(高溫氧化物)膜等作為絕緣層13，HTO膜是具有高可靠性的絕緣層。因此，選擇范圍可以擴(kuò)大，能夠努力降低成本并提高可靠性。此外，也可以使用諸如鋁、鈦、鎢、鉬或ITO的材料。通過使用這些材料，可以實(shí)現(xiàn)顯著的電阻減小，這導(dǎo)致了驅(qū)動電壓的降低。此外，由于這些材料制成的膜的淀積和處理可以以穩(wěn)定的質(zhì)量很容易地實(shí)現(xiàn)，因而可以實(shí)現(xiàn)成本降低并提高可靠性。
在圖1B和1C中，盡管通過蝕刻去除部分犧牲層14而形成空氣間隙14a，但用14b表示并嵌入圖1B中的分隔部件50a的犧牲層14的其它部分在本發(fā)明中保留而不去除。因?yàn)榭諝忾g隙14a的距離g是通過去除部分犧牲層14而形成空氣間隙14a的犧牲層14的厚度精確限定的，所以空氣間隙14a的距離“g”的變動非常小，由此實(shí)現(xiàn)特性幾乎不變的精確激勵器。這里，空氣間隙14a的距離“g”對應(yīng)于振動片19和電極12a之間空氣間隔的尺寸。此外，因?yàn)榉乐雇獠课镔|(zhì)進(jìn)入空氣間隙，其可以用穩(wěn)定的產(chǎn)率制成并且可以獲得可靠的激勵器。另外，因?yàn)樵诜指舨考?0a中保留了犧牲層14b并且用分隔部件50a牢固地固定振動片19，可以很好地保持空氣間隙14a的距離“g”的精度，激勵器的結(jié)構(gòu)耐久性極佳。而且，因?yàn)樵诿總€分隔部件50a中保留了犧牲層14b，所以在振動片19的表面上幾乎沒有臺階或不平度，這使得在激勵器形成部件10上形成基本平坦的表面。因此，可以容易地進(jìn)行后面提及的樹脂膜的形成或用于將激勵器連接到其它部件的工藝，這使得成本降低并提高了可靠性。
這里，作為犧牲層14的材料，優(yōu)選使用多晶硅或非晶硅。這些材料可以通過蝕刻被非常容易地去除，并且，優(yōu)選使用利用SF6氣體的各向同性干蝕刻法，利用XeF2氣體的干蝕刻法或者利用氫氧化四甲銨(TMAH)溶液的濕蝕刻法。此外，因?yàn)槎嗑Ч韬头蔷Ч璞黄毡槭褂?，材料不貴并經(jīng)受得住高溫，在后續(xù)工藝中的工藝自由度也較高。另外，因?yàn)橥ㄟ^在犧牲層上面和下面設(shè)置具有高抗蝕刻性的氧化硅膜(絕緣層13和15)而使極其重要的空氣間隙14a的距離“g”的變動非常小，所以可以獲得具有很小性能變動的精確激勵器。而且，也容易以低成本大批量生產(chǎn)。
對于犧牲層14的材料，可以使用氮化鈦、鋁、氧化硅或聚合物材料如樹脂膜。此外，在樹脂膜中，優(yōu)選使用感光樹脂材料(抗蝕劑材料)，因?yàn)檫@種材料容易處理。盡管蝕刻劑(蝕刻材料)和空氣間隙形成工藝依賴于形成犧牲層14的材料并且其工藝難度和加工成本可依據(jù)犧牲層14的材料而變化，但可以基于其目的來選擇犧牲層14的材料。
當(dāng)氧化硅膜用于犧牲層14時，優(yōu)選使用多晶硅作為蝕刻犧牲層的保護(hù)膜(蝕刻阻擋物(etching stopper))。多晶硅膜普遍用于電極層12和振動片電極層。為了去除形成犧牲層14的氧化膜，優(yōu)選使用濕蝕刻法，HF汽相法、化學(xué)干蝕刻法等。如果在空氣間隙14a之內(nèi)需要絕緣層，則通過氧化遺留下來作為蝕刻阻擋物的多晶硅膜的表面可以形成所述絕緣層。因此，如果氧化硅膜用作犧牲層14，可以通過使用用于半導(dǎo)體制造工藝的蝕刻材料來進(jìn)行犧牲層14的去除。此外，如果在犧牲層14的兩側(cè)形成了多晶硅膜，可以實(shí)現(xiàn)幾乎不變的制造工藝。另外，多晶硅膜實(shí)際上可以用作電極，這能夠以低成本大批量生產(chǎn)。而且，這樣獲得的激勵器也具有高質(zhì)量和高精度。
此外，通過犧牲層14的材料和蝕刻劑的不同組合可以實(shí)現(xiàn)相似的工藝。例如，當(dāng)聚合物材料用于犧牲層14時，可以通過O2等離子體或剝離液體(exfoliation liquid)來去除犧牲層14。當(dāng)鋁用于犧牲層14時，可以通過諸如KOH的液體來去除犧牲層14。當(dāng)?shù)佊糜跔奚鼘?4時，可以通過化學(xué)制品如NH3OH和H2O2的混合溶液來去除犧牲層14。
在圖1B和1C中，通過具有依次堆疊的絕緣層15、用作公共電極的振動片電極層16和用作振動片應(yīng)力調(diào)整的絕緣層17的層疊薄膜，來構(gòu)成振動片19。應(yīng)該注意的是，絕緣層15用作蝕刻犧牲層的保護(hù)膜(蝕刻阻擋物)，也用作用于留下分隔部件50a的犧牲層14b的保護(hù)膜。如用圖1C所示的虛線圈起來的部分A2所示，在犧牲層14b的壁表面上的絕緣層15對應(yīng)于已填充在形成于犧牲層14中的分離槽84中的材料。在圖1B和1C所示的實(shí)例中，盡管犧牲層14的分離槽84僅用絕緣層15填充，但除了絕緣層15之外，也可以用振動片的其它結(jié)構(gòu)層如電極層和絕緣層17來填充分離槽84。通過在劃分犧牲層14的分離槽84中填充絕緣層15，可以使形成在絕緣層15表面上的臺階或不平度很小。而且，由于填充在分離槽84中的絕緣層15的存在，在分隔部件中剩余了犧牲層14b。小臺階或不平度的效果如上所述。此外，因?yàn)楸惶畛涞慕^緣層15可靠地固定到犧牲層14b的壁表面上，使得振動片19被分隔部件50a牢固地固定，由此獲得的激勵器的空氣間隙14a的距離“g”的精度高，而且結(jié)構(gòu)耐久性極佳。
此外，與在電極層12的分離槽82中填充絕緣層13的情況類似，在絕緣層15填充在犧牲層14的分離槽84中的情況下，優(yōu)選形成厚度等于或小于犧牲層14的分離槽84寬度的1/2的絕緣層15。但是，也可以在分離槽84中填充整個振動片層(絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17的疊層)。因此，通常，犧牲層14的分離槽84的寬度可以大于電極層12的分離槽82的寬度。如上所述，幾乎可以消除激勵器形成部件的表面的水平差(臺階或不平度)，這種效果與前面說明的效果相同。
作為構(gòu)成部分振動片19的振動片電極層16的材料，出于與電極層12的材料相同的原因，可以使用如多晶硅、硅化鈦、硅化鎢、硅化鉬、氮化鈦、鋁、鈦、鎢、鉬的材料。此外，也可以使用如ITO膜的透明膜，透明導(dǎo)電膜(nesa film)或ZnO薄膜。當(dāng)使用透明膜時，可以容易地進(jìn)行對空氣間隙14a內(nèi)部的檢查。因此，在制造過程中可以檢測出異常性，這有助于實(shí)現(xiàn)成本的降低和可靠性的提高。
如上所述，由于在電極層12的分離槽82中填充了絕緣層13，在犧牲層14的分離槽84中填充了絕緣層15，犧牲層14b剩余在分隔部件50a中，以及通過形成在振動片19中的犧牲層去除孔60來蝕刻犧牲層14，使得激勵器形成部件10的表面(振動片19的表面)基本上平坦。因?yàn)榧钇鞯谋砻孀兤教?，為了通過密封犧牲層去除孔60而獲得環(huán)境抵抗性(對于高濕度的措施)并獲得振動片的抗腐蝕性的目的，可以如后面所述進(jìn)行樹脂膜形成工藝。而且，當(dāng)需要將分離的部件與激勵器裝置連接時，可以容易地進(jìn)行這種連接工藝。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的靜電激勵器具有極少的特性變化以及高可靠性。此外，根據(jù)本實(shí)施例的靜電激勵器可以用低成本大批量生產(chǎn)。
第二實(shí)施例現(xiàn)將參照圖3A和3B，圖4，圖5A和5B描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。在圖3A和3B，圖4，圖5A和5B中，與圖1B和1C所示部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。
在圖中，1表示形成激勵器的襯底；11為絕緣層；12a為電極(可以稱為單個電極)；12b為偽電極；14為犧牲層；15為絕緣層(可以稱為振動片側(cè)絕緣層)；16為振動片電極層；17為絕緣層，其也起振動片應(yīng)力調(diào)整的作用。此外，19表示由絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17構(gòu)成的振動片。另外，14a表示通過去除部分犧牲層形成的空氣間隙；“g”為空氣間隙的距離；60為犧牲層去除孔(通孔)；50a為分隔部件；14b為遺留在分隔部件50a中的剩余犧牲層；10為其中形成激勵器的激勵器形成部件。
圖3A和3B分別表示不設(shè)置和設(shè)置犧牲層去除孔60的情況下的部分激勵器的橫截面圖(兩個平行橫截面)。
第二實(shí)施例的激勵器形成部件10包括形成激勵器的襯底1；形成在襯底1上的電極層12(電極12a和偽電極12b)；形成在電極層12上的分隔部件50a；形成在分隔部件50a上的振動片19，其通過施加給電極12a的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；形成在相鄰的分隔部件50a之間的空氣間隙14a。通過蝕刻去除形成在電極12a和振動片19的電極16之間的部分犧牲層14，來形成空氣間隙14a。應(yīng)該注意的是，沒有被蝕刻去除的犧牲層14的其它部分遺留在分隔部件50a中作為剩余犧牲層14b。
通過重復(fù)膜淀積和膜處理(光刻和蝕刻)來形成激勵器形成部件10，使得在高清潔度的襯底上形成電極和絕緣層。通過使用硅制成襯底1，可以采用高溫處理來形成激勵器形成部件10。應(yīng)該注意的是，高溫處理指的是用于形成高質(zhì)量膜的處理，如熱氧化法或熱氮化法，形成高溫氧化膜(HTO)的熱CVD法或形成高質(zhì)量氮化物膜的LP-CVD法。通過采用高溫處理，高質(zhì)量電極材料和絕緣材料變得可以使用，這可以提供具有極佳傳導(dǎo)性和絕緣性的激勵器裝置。而且，高溫處理在膜厚度的可控性和可重復(fù)性方面極佳，由此提供電特性幾乎不變的激勵器裝置。而且，因?yàn)榭煽匦院涂芍貜?fù)性極佳，工藝設(shè)計(jì)變得簡單，并且可以實(shí)現(xiàn)低成本的大批量生產(chǎn)。
在圖3A和3B中，電極層12形成在形成于襯底1上的絕緣層11上，并且通過分離槽82被劃分成每個信道(每驅(qū)動位)。如圖3B中用虛線圈起來的部分A3所示，分離槽82被形成在電極層12上的絕緣層13填充。因此，通過用分離槽82劃分電極層12并且用絕緣層13覆蓋電極層12從而用絕緣層13填充分離槽82，可以在后續(xù)工藝中形成幾乎沒有臺階或不平度的平坦表面。結(jié)果，可以獲得具有高精度尺寸并且電特性幾乎不變的激勵器。
為了用絕緣層13完全填充分離槽82，優(yōu)選將絕緣層13的厚度設(shè)定為基本等于或大于分離槽寬度的1/2，以便形成基本上平坦的絕緣層表面。或者，優(yōu)選將分離槽的寬度設(shè)定為等于或小于絕緣層厚度的兩倍。根據(jù)上述關(guān)系，分離槽可以完全被絕緣層填充，這導(dǎo)致基本上平坦的絕緣層表面。因此，由于通過形成厚度基本等于或大于電極層12的分離槽82寬度的1/2的絕緣層而基本消除了表面水平差，因而下面說明的后續(xù)工藝，諸如空氣間隙形成工藝、樹脂膜形成工藝或者與其它部件的連接工藝可以容易地進(jìn)行。結(jié)果，可以獲得具有精確距離空氣間隙的激勵器，同時，可以努力降低成本并提高可靠性。
這里，作為用于形成電極12a的電極層12的材料，優(yōu)選使用復(fù)合硅化物如多晶硅、硅化鈦、硅化鎢或硅化鉬，或者使用金屬化合物如氮化鈦。因?yàn)檫@些材料可以以穩(wěn)定的質(zhì)量被淀積和處理，并且可以被制成能經(jīng)受住高溫處理的結(jié)構(gòu)，所以相對于其它工藝的溫度存在很少的限制。例如，可以在電極層12上層疊HTO(高溫氧化物)膜等作為絕緣層13，HTO膜是具有高可靠性的絕緣層。因此，選擇范圍可以擴(kuò)大，能夠努力降低成本并提高可靠性。此外，也可以使用諸如鋁、鈦、鎢、鉬或ITO的材料。通過使用這些材料，可以實(shí)現(xiàn)顯著的電阻減小，這導(dǎo)致了驅(qū)動電壓的降低。此外，由于這些材料制成的膜的淀積和處理可以以穩(wěn)定的質(zhì)量很容易地實(shí)現(xiàn)，因而可以實(shí)現(xiàn)成本降低并提高可靠性。
在圖3A和3B中，盡管通過蝕刻去除部分犧牲層14而形成空氣間隙14a，但用14b表示并嵌入圖1B中的分隔部件50a的犧牲層14的其它部分在本發(fā)明中保留而不去除。因?yàn)榭諝忾g隙的距離g是通過去除部分犧牲層14而形成空氣間隙14a的犧牲層14的厚度精確限定的，所以空氣間隙14a的距離“g”的變動非常小，由此實(shí)現(xiàn)特性幾乎不變的精確激勵器。此外，因?yàn)榉乐雇獠课镔|(zhì)進(jìn)入空氣間隙14a，其可以用穩(wěn)定的產(chǎn)率制造并且可以獲得可靠的激勵器。另外，因?yàn)樵诜指舨考?0a中保留了犧牲層14b并且用分隔部件50a牢固地固定振動片19，可以很好地保持空氣間隙14a的距離“g”的精度，激勵器的結(jié)構(gòu)耐久性極佳。而且，因?yàn)樵诜指舨考?0a中保留了犧牲層14b，所以在振動片19的表面上幾乎沒有臺階或不平度，這使得在激勵器形成部件10上形成基本平坦的表面。因此，可以容易地進(jìn)行后面提及的樹脂膜的形成或用于將激勵器連接到其它部件的工藝，這使得成本降低并提高了可靠性。
這里，作為犧牲層14的材料，優(yōu)選使用多晶硅或非晶硅。這些材料可以通過蝕刻被非常容易地去除，并且，優(yōu)選使用利用SF6氣體的各向同性干蝕刻法，利用XeF2氣體的干蝕刻法或者利用氫氧化四甲銨(TMAH)溶液的濕蝕刻法。此外，因?yàn)槎嗑Ч韬头蔷Ч璞黄毡槭褂?，材料不貴并經(jīng)受得住高溫，在后續(xù)工藝中的工藝自由度也較高。另外，因?yàn)橥ㄟ^在犧牲層上面和下面設(shè)置具有高抗蝕刻性的氧化硅膜(絕緣層13和15)而使極其重要的空氣間隙14a的距離“g”的變動非常小，所以可以獲得具有很小特性變動的精確激勵器。而且，也容易以低成本大批量生產(chǎn)。
對于犧牲層14的材料，可以使用氮化鈦、鋁、氧化硅或聚合物材料如樹脂膜。此外，在樹脂膜中，優(yōu)選使用感光樹脂材料(抗蝕劑材料)，因?yàn)檫@種材料容易處理。盡管蝕刻劑(蝕刻材料)和空氣間隙形成工藝依賴于形成犧牲層14的材料并且其工藝難度和加工成本可依據(jù)犧牲層14的材料而變化，但可以基于其目的來選擇犧牲層14的材料。
當(dāng)氧化硅膜用于犧牲層14時，優(yōu)選使用多晶硅作為蝕刻犧牲層的保護(hù)膜(蝕刻阻擋物)。多晶硅膜普遍用于電極層12和振動片電極層。為了去除形成犧牲層的氧化膜，優(yōu)選使用濕蝕刻法，HF汽相法、化學(xué)干蝕刻法等。如果在空氣間隙14a之內(nèi)需要絕緣層，則通過氧化遺留下來作為蝕刻阻擋物的多晶硅膜可以形成所述絕緣層。因此，如果氧化硅膜用作犧牲層14，可以通過使用用于半導(dǎo)體制造工藝的蝕刻材料來進(jìn)行犧牲層14的去除。此外，如果在犧牲層的兩側(cè)形成了多晶硅膜，可以實(shí)現(xiàn)幾乎不變的制造工藝。另外，多晶硅膜實(shí)際上可以用作電極，這能夠以低成本大批量生產(chǎn)。而且，這樣獲得的激勵器也具有高質(zhì)量和高精度。
此外，通過犧牲層的材料和蝕刻劑的不同組合可以實(shí)現(xiàn)相似的工藝。例如，當(dāng)聚合物材料用于犧牲層14時，可以通過O2等離子體或剝離液體來去除犧牲層14。當(dāng)鋁用于犧牲層14時，可以通過諸如KOH的液體來去除犧牲層14。當(dāng)?shù)佊糜跔奚鼘?4時，可以通過化學(xué)制品如NH3OH和H2O2的混合溶液來去除犧牲層14。
在圖3A和3B中，通過具有依次堆疊的絕緣層15、用作公共電極的振動片電極層16和用作振動片應(yīng)力調(diào)整的絕緣層17的層疊薄膜，來構(gòu)成振動片19。應(yīng)該注意的是，絕緣層15用作蝕刻犧牲層的保護(hù)膜(蝕刻阻擋物)，也用作用于留下分隔部件50a的犧牲層14b的保護(hù)膜。如用圖3B所示的虛線圈起來的部分A3所示，在犧牲層14b的壁表面上的絕緣層15對應(yīng)于在制造工藝期間已填充在形成于犧牲層14中的分離槽84中的材料。
在圖3A和3B所示的實(shí)例中，盡管犧牲層14的分離槽84僅用絕緣層15填充，但除了絕緣層15之外，也可以用振動片的其它結(jié)構(gòu)層如電極層和絕緣層17來填充分離槽84。通過在劃分犧牲層14的分離槽84中填充絕緣層15，可以使形成在絕緣層15表面上的臺階或不平度很小。
而且，由于填充在分離槽84中的絕緣層15的存在，在分隔部件中可遺留犧牲層14b。小臺階或不平度的效果如上所述。
此外，因?yàn)楸惶畛涞慕^緣層可靠地固定到犧牲層14b的壁表面上，使得振動片19被分隔部件50a牢固地固定，由此獲得的激勵器的空氣間隙14a的距離“g”的精度高，而且結(jié)構(gòu)耐久性極佳。
此外，與在電極層12的分離槽82中填充絕緣層13的情況類似，在絕緣層15填充在犧牲層14的分離槽84中的情況下，優(yōu)選形成厚度等于或小于犧牲層14的分離槽寬度的1/2的絕緣層15。但是，也可以在分離槽84中填充整個振動片層(絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17的疊層)。因此，通常，犧牲層14的分離槽84的寬度可以大于電極層12的分離槽82的寬度。如上所述，幾乎可以消除激勵器形成部件的表面的水平差(臺階或不平度)，這種效果與前面說明的效果相同。
作為構(gòu)成部分振動片19的振動片電極層16的材料，出于與電極層12的材料相同的原因，可以使用如多晶硅、硅化鈦、硅化鎢、硅化鉬、氮化鈦、鋁、鈦、鎢、鉬的材料。此外，也可以使用如ITO膜的透明膜，透明導(dǎo)電膜或ZnO薄膜。當(dāng)使用透明膜時，可以容易地進(jìn)行對空氣間隙14a內(nèi)部的檢查。因此，在制造過程中可以檢測出異常性，這有助于實(shí)現(xiàn)成本的降低和可靠性的提高。
如上所述，由于在電極層12的分離槽82中填充了絕緣層13，在犧牲層14的分離槽84中填充了絕緣層15，犧牲層14b剩余在分隔部件50a中，以及通過形成在振動片19中的犧牲層去除孔60來蝕刻犧牲層14，使得激勵器形成部件10的表面(振動片19的表面)基本上平坦。因?yàn)榧钇鞯谋砻孀兤教?，為了通過密封犧牲層去除孔60而獲得環(huán)境抵抗性(對于高濕度的措施)并獲得振動片的抗腐蝕性的目的，可以如后面所述進(jìn)行樹脂膜形成工藝。而且，當(dāng)需要將分離的部件與激勵器裝置連接時，可以容易地進(jìn)行這種連接工藝。結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施例的靜電激勵器具有極少的特性變化并具有高可靠性。此外，根據(jù)本實(shí)施例的靜電激勵器可以用低成本大批量生產(chǎn)。
圖4、圖5A和5B分別表示了用于說明存在和不存在偽電極時施加到各個電極的一組電勢的實(shí)例。電極12a對應(yīng)于向每個激勵器元件提供電勢波形的單個電極，電勢波形為正電勢波形或負(fù)電勢波形或者正和負(fù)電勢波形。而且，振動片的電極16對應(yīng)于多個激勵器公用的公共電極。因此，存在電極16供應(yīng)地電勢的情況或者電極16供應(yīng)不同于電極12a的電勢波形的情況。在本實(shí)施例中，犧牲層14b由導(dǎo)電材料形成，例如，由摻雜有如P或As的雜質(zhì)的多晶硅形成。
在圖4所示的實(shí)例中，因?yàn)殡姌O12a和電極16在每個分隔部件50a的區(qū)域中彼此面對，每個分隔部件50a被給予大的靜電容量。但是，通過將剩余在每個分隔部件50a中的犧牲層14b連接到參考電勢從而確定地降低靜電容量，可以實(shí)現(xiàn)激勵器的高速驅(qū)動。用于參考電勢的合適的電勢根據(jù)驅(qū)動方法而變化，諸如地電勢、振動片電極的電勢、單個電極的電勢、振動片和電極之間的電勢。因此，優(yōu)選根據(jù)驅(qū)動方法設(shè)定合適的電勢來作為參考電勢。在圖4的實(shí)例中，彼此反向的電勢波形被分別提供給電極12a和電極16。因此，優(yōu)選將剩余犧牲層14b設(shè)定為等于襯底1的電勢的地電勢。
在圖5A和5B所示的實(shí)例中，形成偽電極12b，并且電極12a和16在每個分隔部件50a的區(qū)域中不面對。因此，在每個分隔部件50a中產(chǎn)生的靜電容量小于圖4所示實(shí)例的靜電容量。但是，通過將遺留在每個分隔部件50a中的犧牲層14b連接到某個參考電勢，會進(jìn)一步降低靜電容量，這更進(jìn)一步地有助于激勵器的高速驅(qū)動。用于參考電勢的合適的電勢根據(jù)驅(qū)動方法而變化，諸如地電勢、振動片電極的電勢、單個電極的電勢、振動片和電極之間的電勢。因此，優(yōu)選根據(jù)驅(qū)動方法設(shè)定合適的電勢來作為參考電勢。
在圖5A的實(shí)例中，振動片19的電極16被設(shè)定為地(GND)電勢，并且優(yōu)選將偽電極12b和剩余犧牲層14b的電勢設(shè)定為地電勢。在圖5B的實(shí)例中，反向的電勢波形被分別提供給電極12a和電極16，因此，優(yōu)選將偽電極12b和剩余犧牲層14b設(shè)定為振動片的電勢。
當(dāng)分隔部件50a的剩余犧牲層14b由如同上述實(shí)例的導(dǎo)電材料形成時，剩余犧牲層14b和偽電極12b可以用作電連線的一部分。如果分隔部件50a的靜電容量產(chǎn)生問題，電極16可以被劃分，使得在分隔部件50a的區(qū)域中的部分電極16成為偽電極。
這樣形成的偽電極也可以用作電連線的一部分。通過使用這些作連線，可以在小區(qū)域內(nèi)形成每個激勵器元件，這實(shí)現(xiàn)了高密度集成。因此，可以以低成本和高性能來制造激勵器。
當(dāng)使用剩余犧牲層14b和偽電極12b作為電連線時，需要在電極之間電連接，因此，預(yù)先在絕緣層13、15和17中設(shè)置開口(通孔)。然而，因?yàn)樵谛纬赏椎膮^(qū)域中產(chǎn)生水平差，通孔必須形成在水平差不引起問題的區(qū)域中。
第三實(shí)施例現(xiàn)在，參照圖6A-6E描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的激勵器。圖6A是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的靜電激勵器的透視平面圖。圖6B是沿圖6A的線X1-X1′的橫截面圖。圖6C是沿圖6A的線X2-X2′的橫截面圖。圖6D是沿圖6A的線Y1-Y1′的橫截面圖。圖6E是沿圖6A的線Y2-Y2′的橫截面圖。
在圖中，附圖標(biāo)記1表示用于形成激勵器的襯底；11為絕緣層；12a為電極(可以稱作單個電極)；12b為偽電極；13為絕緣層(可以稱為電極側(cè)絕緣層)；14為犧牲層；15為絕緣層(可以稱為振動片側(cè)絕緣層)；16為振動片電極層；17為絕緣層，其也起振動片應(yīng)力調(diào)整的作用；18為對墨具有抗腐蝕性的樹脂膜。此外，附圖標(biāo)記19表示包括絕緣層15、振動片電極層16、絕緣層17和樹脂膜18的振動片。另外，附圖標(biāo)記14a表示通過去除部分犧牲層14而形成的空氣間隙；“g”為空氣間隙14a的距離；50a為分隔部件；14b為遺留在分隔部件50a中的剩余犧牲層；10為其中形成激勵器的激勵器形成部件。
此外，圖中的附圖標(biāo)記40表示形成空氣間隙14a的振動片可移動區(qū)域(vibration plate movable area)，50表示形成剩余犧牲層14b的分隔區(qū)域。而且，圖6A中的字母“a”表示振動片可移動區(qū)域40的短邊長度；“b”表示振動片可移動區(qū)域40的長邊長度；“f”表示分隔區(qū)域50的寬度(分隔寬度)；“c”表示犧牲層去除孔60(通孔)之間的間隔。
盡管在圖6A中分隔寬度“f”大于振動片的短邊長度“a”，但存在其中分隔寬度“f”設(shè)定得盡可能小而長度“a”設(shè)定得盡可能大的許多情況。而且，可能存在其中短邊與長邊互換的情況。
如圖6A所示，振動片可移動區(qū)域40通過填充在犧牲層14的分離槽84中的絕緣層15s而與分隔部件50a分開。每層的厚度和分離槽84的寬度設(shè)計(jì)成在分隔區(qū)域50和振動片可移動區(qū)域40之間不形成臺階。而且，經(jīng)由絕緣層11在襯底上形成電極12a，從而在電極12a和振動片19之間施加電壓，使得振動片在可移動區(qū)域40中變形。為了在振動片可移動區(qū)域40中形成空氣間隙14a，在振動片中形成犧牲層去除孔60。
如圖6A所示，在靠近分隔部件50a的用虛線圈起來的小矩形區(qū)域中形成犧牲層去除孔60。因?yàn)樾【匦螀^(qū)域的三條邊s1，s2和s3被分隔部件50a支撐，在矩形部分中的振動片部分具有相對高的強(qiáng)度。因此，如果犧牲層去除孔60設(shè)置在這個區(qū)域中，則在振動片中不會產(chǎn)生變形或扭曲。此外，因?yàn)樵谶@個區(qū)域的振動片相對堅(jiān)硬并且?guī)缀醪灰苿?，所以該區(qū)域?qū)儆诜指舨考?0a所在的分隔區(qū)域50。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以在部分振動片中形成犧牲層去除孔60，所述部分振動片不在振動片可移動區(qū)域中。
如上所述，通過在分隔部件50a的附近形成犧牲層去除孔60，可以使振動片可移動區(qū)域40平坦，這不會影響振動片的位移。例如，這對于振動片可移動區(qū)域40用作鏡(后面提及的光學(xué)裝置)的情況或者振動片可移動區(qū)域40用作噴墨頭的加壓室的情況是有用的。
另外，犧牲層去除孔60優(yōu)選沿振動片的長邊、以等于或小于振動片的短邊的長度“a”的間隔設(shè)置。
例如，當(dāng)用作噴墨頭的激勵器時，激勵器的結(jié)構(gòu)(從上面看)優(yōu)選為矩形形狀，因?yàn)樾枰愿呙芏扰挪级鄠€激勵器。通常采用這樣的排布，其中相鄰激勵器在矩形形狀的短邊方向?qū)?zhǔn)，其間具有分隔區(qū)域50。而且在許多其它微型激勵器的情況下，激勵器被制成矩形形狀。
基本上通過各向同性蝕刻進(jìn)行犧牲層14的蝕刻。因此，通常，犧牲層去除孔60在振動片可移動區(qū)域40中以相等間隔排列成柵格圖案是有效的。但是，如果犧牲層去除孔60位于振動片可移動區(qū)域40中，振動片的表面不能形成平坦表面，這會影響激勵器的振動特性。因此，優(yōu)選將犧牲層去除孔60設(shè)置在沿振動片19的長邊的端部以及分隔部件50a的附近。
另外，當(dāng)用作噴墨頭的激勵器時，需要形成小的空氣間隙、如2.0μm，使得剛性的振動片19必須在低電壓下變形。而且，為了將振動片用作墨流動通道(加壓液體室)的壁，通過其發(fā)生液體泄漏的犧牲層去除區(qū)域(大開口)必須不在振動片中。因此，盡管如根據(jù)本發(fā)明的激勵器那樣，需要形成其中多個小犧牲層去除孔60排布在分隔區(qū)域中的結(jié)構(gòu)，但已考慮到根據(jù)使用小犧牲層去除孔60的犧牲層去除工藝，難以形成相對大面積的小空氣間隙。
但是，已發(fā)現(xiàn)通過滿足以下所述的結(jié)構(gòu)、處理方法和處理?xiàng)l件，可以形成0.2μm-2.0μm的空氣間隙。
圖8是表示當(dāng)通過蝕刻去除犧牲層14時，從犧牲層去除孔60到反應(yīng)面的距離之間關(guān)系的曲線圖。當(dāng)通過犧牲層去除孔60經(jīng)由使用SF6的各向同性蝕刻來去除封閉空間內(nèi)的犧牲層14時，蝕刻時間依賴于距犧牲層去除孔60的距離。換句話說，被蝕刻部分的量依賴于距犧牲層去除孔60的距離，如圖8所示，當(dāng)所述距離等于或大于75μm時，被蝕刻部分的量趨于飽和。因此，當(dāng)沿振動片的長邊排列多個犧牲層去除孔60時，短邊的長度“a”優(yōu)選設(shè)定為等于或小于150μm(75μm×2)，在150μm的長度，被蝕刻部分的量飽和。
如果短邊設(shè)定為等于或大于150μm，未蝕刻部分會剩余在遠(yuǎn)離犧牲層去除孔60的部分中。如果蝕刻工藝時間延長以消除未蝕刻部分，則會出現(xiàn)非蝕刻區(qū)域(由掩模保護(hù)并且不被蝕刻的區(qū)域)被蝕刻的問題，或者由于蝕刻阻擋物的失效，使要留下作為剩余犧牲層14b的部分被蝕刻。而且，如果蝕刻工藝時間較長，則加工成本增加，這會在大批量生產(chǎn)時產(chǎn)生問題。
而且，從蝕刻犧牲層14的觀點(diǎn)來看，期望在被排列的犧牲層去除孔60的間隔(間距)c更小時，更大地提高蝕刻效率。如上所述，因?yàn)橛糜谌コ隣奚鼘?4的蝕刻是各向同性蝕刻，犧牲層去除孔60的間隔“c”優(yōu)選等于或小于振動片短邊的長度“a”。
圖9A，9B和9C是用于說明犧牲層去除孔60之間的距離和犧牲層的蝕刻區(qū)域之間關(guān)系的圖。
如圖9A和9B所示，當(dāng)沿振動片長邊排列的犧牲層去除孔60的間隔(間距)“c”和振動片的短邊長度“a”之間的關(guān)系是a＞c或者a＝c時，可以理解的是，沿短邊方向的振動片區(qū)域中的部分犧牲層被蝕刻之后的剩余犧牲層可以用輕微的過蝕刻(over etching)而被有效地蝕刻。
另一方面，如果如圖9C所示a＜c，在沿短邊方向的振動片區(qū)域中的部分犧牲層已被蝕刻之后，大部分犧牲層剩余下來。正如從圖8的曲線中所解釋的那樣，如果犧牲層去除孔60之間的間隔“c”大于150μm(75μm×2)，需要非常長的時間以完全蝕刻要蝕刻的犧牲層部分。出于這個原因，不要被蝕刻的膜的蝕刻量變?yōu)榭梢院雎缘牧?，這會引起問題。因此，當(dāng)通過各向同性蝕刻來蝕刻犧牲層時，通過將犧牲層去除孔60的間隔“c”設(shè)定為等于或小于振動片的短邊長度“a”，可以有效和確定地去除犧牲層。因此，提高了制造工藝的產(chǎn)率，也提高了激勵器的質(zhì)量。
為了參考，不同于圖6A所示的犧牲層去除孔60的排列表示在圖7A，7B和7C中。
在圖7A所示的排列中，犧牲層去除孔60沿兩條長邊彼此不相對。因此，蝕刻效率輕微地但進(jìn)一步地提高，可以進(jìn)行更精確的處理。
在圖7B所示的排列中，通過犧牲層去除孔60進(jìn)入的蝕刻劑可以容易地沿各個方向擴(kuò)散。因此，與圖6A或圖7A的排列相比，可以提高蝕刻效率，并且可以期望更高的生產(chǎn)量。但是，振動片的強(qiáng)度降低。
在圖7C所示的排列中，在振動片可移動區(qū)域40上方形成犧牲層去除孔60。盡管相對于上述排列實(shí)例的表面特性下降，但去除犧牲層14的蝕刻效率最大化并且分隔區(qū)域50的尺寸可以最小化。這里，盡管沿在振動片的長邊方向延伸的單條線來排列犧牲層去除孔60，但也可以沿多條線排列犧牲層去除孔60。而且，在多條線的情況下，孔可以以Z字形排布而排列?？梢愿鶕?jù)其應(yīng)用來選擇要使用的犧牲層去除孔60的排列。
從蝕刻犧牲層14的觀點(diǎn)來看，更優(yōu)選較大尺寸的犧牲層去除孔60，但是，從影響振動片可移動區(qū)域的觀點(diǎn)來看，更優(yōu)選較小的尺寸，獲得分隔部件50a的強(qiáng)度并用樹脂膜(后面會提及)密封犧牲層去除孔60。
每個犧牲層去除孔60的橫截面面積的最小值取決于在照相工藝中的分辨率的限制和用于去除犧牲層14的蝕刻的限制。盡管省略了詳細(xì)的說明，但作為詳細(xì)的評估結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)通過沿多條線排列多個犧牲層去除孔60可以消除蝕刻中的限制。因此，發(fā)現(xiàn)根據(jù)加工限制可以決定犧牲層去除孔60的尺寸。因?yàn)槭褂脗鹘y(tǒng)的半導(dǎo)體制造工藝形成犧牲層去除孔60，優(yōu)選將每個犧牲層去除孔60的橫截面面積(從振動片表面觀看的面積)設(shè)定為等于或大于0.19μm2。后面會提到每個犧牲層去除孔60的尺寸上限。
在本實(shí)施例中，如圖6B-6E所示，形成樹脂膜18以作為振動片19的最上層。出于密封犧牲層去除孔60和獲得激勵器表面的抗腐蝕性的目的而設(shè)置樹脂膜18。當(dāng)使用激勵器而犧牲層去除孔60不密封時，由于在高溫環(huán)境下的操作、環(huán)境變化(溫度變化)或在不同環(huán)境之間的運(yùn)輸，在空氣間隙內(nèi)部會發(fā)生露水的形成。此外，由于外部材料從操作環(huán)境進(jìn)入空氣間隙，可能出現(xiàn)操作失敗。在本實(shí)施例中，為了解決上述問題(為了密封犧牲層去除孔60)，形成樹脂膜18以作為振動片的最上層。
盡管抗腐蝕性的獲得不同于使用激勵器的環(huán)境，但樹脂層是在各種環(huán)境下具有抗腐蝕性的有用保護(hù)膜。當(dāng)激勵器用作噴墨頭的加壓部件時，因?yàn)檎駝悠谋砻媾c墨接觸，需要對墨具有抗腐蝕性的膜。特別是，在使用高PH值堿性墨的噴墨頭的情況下，抗腐蝕膜是不可缺少的，樹脂膜作為在墨中可溶解的膜(膜厚度不變)并具有耐久性。特別是，發(fā)現(xiàn)優(yōu)選使用聚酰亞胺膜或聚苯并噁唑膜。
圖11A和11B是用于說明用樹脂膜18密封犧牲層去除孔60的激勵器的橫截面圖。
在本實(shí)施例中，如圖11A所示，形成樹脂膜18從而使其填充在犧牲層去除孔60中但不進(jìn)入空氣間隙14a，并且也處于可移動區(qū)域中的振動片不變形的狀態(tài)。在本實(shí)施例中，可以通過旋涂法形成樹脂層18。如果使用傳統(tǒng)的方法，由于如圖11B所示的毛細(xì)管現(xiàn)象，存在密封材料被吸入空氣間隙的問題，空氣間隙14a被密封材料填充。
為了形成圖11A所示結(jié)構(gòu)的樹脂膜，需要考慮各種限制、結(jié)構(gòu)和條件，如其上形成樹脂膜的部件的表面粗糙度、其上形成樹脂膜的部件的表面浸潤特性(wet property)等。這里，浸潤特性是當(dāng)液體與表面接觸時，不排斥液體的表面性質(zhì)。
當(dāng)通過旋涂法形成樹脂膜18時，首要的因素是其上形成樹脂膜的部件的表面粗糙度。如果存在幾微米量級的不平度，就不能均勻地形成樹脂膜18。因此，必須努力降低至少包括振動片可移動區(qū)域40和分隔區(qū)域50的激勵器形成區(qū)域中的粗糙度和不平度。因?yàn)樵诟鶕?jù)本發(fā)明的激勵器中通過上述各種結(jié)構(gòu)和方法實(shí)現(xiàn)表面的平坦，所以可在振動片上很好地形成樹脂膜18。在本實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)在激勵器形成區(qū)域中的表面粗糙度或不平度為0.5μm或更小的級別。
當(dāng)通過旋涂法形成樹脂膜18時，其上形成樹脂膜18的部件的表面浸潤控制是很重要的。優(yōu)選在其上形成樹脂膜18的表面上存在氟(氟化的)。至于方法，有暴露于SF6氣體或二氟化氙(xenon difluoride)氣體的方法以及應(yīng)用等離子體工藝的方法。因?yàn)楹砻娼档土讼鄬τ跇渲さ慕櫶匦?，所以提高了工藝裕度并提高了產(chǎn)率和質(zhì)量。
在本實(shí)施例中，使用SF6等離子體進(jìn)行氟化工藝。因此，降低了相對于在部件表面上的樹脂膜的浸潤特性，這防止了樹脂膜18通過犧牲層去除孔60進(jìn)入空氣間隙14a，并且用樹脂膜18填充犧牲層去除孔60。而且，在本實(shí)施例中，通過使用SF6等離子體的蝕刻進(jìn)行去除犧牲層的蝕刻，這種蝕刻工藝用作氟化工藝，從而簡化制造激勵器的工藝。使用的材料和工藝流程不限于上面提及的。
在用旋涂法形成樹脂膜18的情況下，犧牲層去除孔60的結(jié)構(gòu)(橫截面面積和去除孔的長度)很重要。
圖10A-10D是用于說明犧牲層去除孔60的圖。圖10A是每個犧牲層去除孔60的區(qū)域的平面圖。圖10B-10D是表示不同橫截面實(shí)例的橫截面圖。在本實(shí)施例中，橫截面的結(jié)構(gòu)可以是平行柱面、錐形柱面或倒錐形柱面。犧牲層去除孔60的橫截面對應(yīng)于圖中的區(qū)域S。
從用于去除犧牲層14的蝕刻的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選較大橫截面面積的犧牲層去除孔60，但是，從抑制對于振動片可移動區(qū)域40的影響以及用樹脂層18密封犧牲層去除孔60的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選較小的橫截面面積。如上所述，當(dāng)考慮用于去除犧牲層14的蝕刻時，犧牲層去除孔60的橫截面面積的下限是0.19μm2。另一方面，從密封犧牲層去除孔60的觀點(diǎn)來看，決定了犧牲層去除孔60的橫截面面積的上限，并且發(fā)現(xiàn)所述橫截面面積應(yīng)等于或小于10μm2。作為包括上述氟化工藝和形成樹脂膜18的表面的等離子工藝的各種評估的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)僅僅在犧牲層去除孔60的橫截面面積等于或小于10μm2時，可以在犧牲層去除孔60中填充樹脂膜18并防止樹脂膜材料進(jìn)入空氣間隙14a。
另外，發(fā)現(xiàn)所述表面的氟化工藝和等離子體工藝防止了變化，并有助于提高產(chǎn)率(防止樹脂膜材料進(jìn)入空氣間隙14a)。
而且，犧牲層去除孔60的長度，即其中形成犧牲層去除孔60的絕緣層(絕緣層15和17)的厚度t2，優(yōu)選等于或大于0.1μm。如果其中形成犧牲層去除孔60的絕緣層的厚度t2小于0.1μm，不能保持足夠的強(qiáng)度，并且由于在樹脂涂敷工藝期間的碰撞造成的犧牲層去除孔60外圍的破壞，樹脂膜可能進(jìn)入空氣間隙14a中。當(dāng)其中形成犧牲層去除孔60的絕緣層的厚度等于或大于0.1μm時，犧牲層去除孔60的外圍不被破壞并且能進(jìn)行密封，這提高了制造過程的產(chǎn)率。
存在形成包括樹脂膜的抗腐蝕性密封膜的各種其他方法，如真空淀積法。在這些方法中，旋涂法是傳統(tǒng)的并且是便宜的。根據(jù)旋涂法，可以形成約0.05μm到幾十μm的均勻厚度的樹脂膜。
通過實(shí)現(xiàn)樹脂膜的形成，包括使用旋涂法密封犧牲層去除孔60，可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的顯著提高和成本的下降。而且，通過使用上述方法形成樹脂膜可以進(jìn)一步改善表面特性。
根據(jù)本實(shí)施例的激勵器的其它結(jié)構(gòu)和特征與參照圖1B和1C、圖3A和3B說明的上述實(shí)施例中的激勵器相同，將省略對其的描述。
接下來，參照圖12A-12G描述根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的制造方法。應(yīng)注意的是，圖12A-12G中的每一個是沿平行于振動片短邊的線得到的橫截面圖。
這里，通過將電極材料、犧牲層材料和振動片材料的順序淀積到襯底1上而形成激勵器襯底。
首先，如圖12A所示，通過濕氧化法(高熱氧化法(pyrogenic oxidationmethod)，在具有(100)的平面方向(plane direction)并對應(yīng)于襯底1的硅襯底上，以例如約1.0μm的厚度形成對應(yīng)于絕緣層11的熱氧化膜。然后，將變成電極層12的多晶硅以0.4μm的厚度淀積在絕緣層11上，并將磷摻雜到電極層12的多晶硅中以降低電阻。在通過光刻蝕刻法(lithography etchingmethod)(照相處理技術(shù)和蝕刻技術(shù))在電極層12中形成分離槽82之后，即，在形成電極12a和偽電極12b之后，形成厚度為0.25μm的高溫氧化膜(HTO膜)作為絕緣層13。此時，用絕緣層13填充電極層12的分離槽82，使得絕緣層13的表面平坦。
隨后，如圖12B所示，在絕緣層13上淀積用作犧牲層14的厚度為0.5μm的多晶硅之后，通過光刻蝕刻法在犧牲層14中形成分離槽84，并進(jìn)一步淀積厚度為0.1μm-0.3μm的高溫氧化膜(HTO膜)以作為絕緣層15。此時，優(yōu)選分離槽的寬度等于分離槽84能夠被結(jié)構(gòu)層、如絕緣層15填充的寬度。盡管它依賴于振動片的厚度，優(yōu)選將所述寬度設(shè)定為等于或小于2.0μm。在本實(shí)施例中，分離槽84的寬度設(shè)定為0.5μm。
因此，通過用分離槽84劃分犧牲層14并將犧牲層14嵌入到絕緣層15或振動片層19(絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17)中，可以在后續(xù)工藝中形成具有很小不平度的基本上平坦的表面的振動片19。因此，激勵器襯底的表面可以變平坦，后續(xù)工藝的工藝設(shè)計(jì)變得容易。
另外，如圖12C所示，淀積厚度為0.2μm的磷摻雜多晶硅，其將變成振動片電極層(公共電極)16。然后，在以后形成犧牲層去除孔60的區(qū)域中，用尺寸超過犧牲層去除孔60的圖案，通過光刻蝕刻法來蝕刻振動片電極層16。隨后，形成厚度為0.3μm的絕緣層17。絕緣層17用作應(yīng)力調(diào)整(防彎曲)膜，用于防止振動片彎曲或變形。
在本實(shí)施例中，絕緣層17是厚度為0.15μm的氮化物膜和厚度為0.15μm的氧化膜的層疊膜。圖13A-13D是用于說明防彎曲膜實(shí)例的橫截面圖。這些圖的橫截面圖是對應(yīng)于圖12C所示的部分A5的局部放大圖。本實(shí)施例使用了圖13C所示的實(shí)例。在圖中，用虛線圈起來的部分A6對應(yīng)于后來形成犧牲層去除孔60的區(qū)域。在圖中，附圖標(biāo)記17a表示拉伸應(yīng)力膜，其通常由氮化物膜形成，17b表示壓縮應(yīng)力膜，其在許多情況下由氧化膜形成。在本實(shí)施例中，作為絕緣層17下層的各個振動片電極層16和絕緣層15由壓縮應(yīng)力膜形成。即，振動片19是其中拉伸應(yīng)力膜夾在壓縮膜之間的層疊膜，從而設(shè)計(jì)膜厚度以提供應(yīng)力松弛。
接下來，如圖12D所示，通過光刻蝕刻法形成犧牲層去除孔60。在圖1 2D中的附圖標(biāo)記70表示抗蝕劑。盡管用于去除犧牲層的蝕刻可以帶有附著到其上的抗蝕劑70來執(zhí)行，但本實(shí)施例中在去除抗蝕劑之后進(jìn)行用于去除犧牲層的蝕刻，如圖12E和12F所示。這是為了避免在去除犧牲層之后去除抗蝕劑。
盡管通過使用SF6氣體的各向同性干蝕刻進(jìn)行去除犧牲層14的蝕刻，但也可以使用利用堿性蝕刻液體如KOH或TMAH的濕蝕刻，或著可以使用利用XeF2氣體的干蝕刻。因?yàn)闋奚鼘?多晶硅)14被氧化膜包圍，所以在相對于氧化膜能提供高選擇性的犧牲層去除條件下可以去除犧牲層14，由此形成足夠精度的空氣間隙14a。而且，由分離槽84中填充的絕緣層15分離的犧牲層14b遺留在每個分隔部件50a中，這樣形成了基本上平坦的激勵器襯底的表面。
應(yīng)該注意的是，因?yàn)槿コ隣奚鼘拥奈g刻是各向同性蝕刻，優(yōu)選以等于或小于空氣間隙(可移動振動片)的短邊長度“a”的間隔排列犧牲層去除孔60。
然后，如圖12G所示，形成樹脂膜18作為振動片的最上層。為了通過密封犧牲層去除孔60而獲得環(huán)境抵抗性(防止在空氣間隙中形成露水以及外部物質(zhì)的侵入)并獲得振動片對于墨的抗腐蝕性而設(shè)置樹脂膜。
用旋涂法可以容易地進(jìn)行樹脂膜的形成。根據(jù)這種方法，可以均勻地形成厚度從約0.05μm至幾十μm的足夠精度的樹脂膜。而且，通過根據(jù)上述方法形成樹脂膜，可以進(jìn)一步改善表面特性。
在通過上述制造方法制造的靜電激勵器中，通過犧牲層14的厚度可以限定空氣間隙的距離“g”，因此，形成變動很小的足夠精度的空氣間隙14a。因此，振動片9的振動特性(排放特性)也幾乎不變。而且，因?yàn)橥ㄟ^半導(dǎo)體工藝可以形成激勵器的大部分，所以可以實(shí)現(xiàn)足夠產(chǎn)量的穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)。
第四和第五實(shí)施例接下來，參照圖14A和14B、15A和15B描述本發(fā)明的第四和第五實(shí)施例。各個圖14A和14B、15A和1 5B表示根據(jù)本發(fā)明第四或第五實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖。圖14A和14B表示第四實(shí)施例，圖15A和15B表示第五實(shí)施例。在圖14A和14B、15A和15B中，與圖1A和1B、圖3A和3B所示部分相同的部分具有相同的附圖標(biāo)記，將省略對其的描述。但是，并不意味著由相同的材料形成。
在圖14A和14B所示的第四實(shí)施例中，振動片19包括絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17。另一方面，在圖15A和15B所示的第五實(shí)施例中，振動片19包括絕緣層15、振動片電極層16、絕緣層17和樹脂膜18。
在圖14A和14B所示的第四實(shí)施例中，密封部件41被連接到振動片19的表面，從而密封犧牲層去除孔60。當(dāng)激勵器襯底用作激勵器而不密封振動片19中的犧牲層去除孔60時，由于在高溫環(huán)境下的操作、環(huán)境變化(濕度變化)或者在不同環(huán)境之間的運(yùn)輸，可能會產(chǎn)生在空氣間隙中形成露水的問題，或者由于從使用激勵器的環(huán)境中侵入外部物質(zhì)而造成操作失敗。在本實(shí)施例中，為了解決上述問題，密封部件被連接到振動片的表面，以便密封犧牲層去除孔60。
盡管在本實(shí)施例中薄片用作密封部件41，但本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)，密封部件可以是三維結(jié)構(gòu)物體。如后面所述，當(dāng)使用根據(jù)本實(shí)施例的激勵器作為噴墨頭時，形成墨流動通道(管道)的流動通道形成部件被連接以作為密封部件。
在圖15A和15B所示的第五實(shí)施例中，在振動片19的最上層上形成樹脂層18，并且密封部件41連接到樹脂層18。如上所述，形成樹脂膜的目的是密封犧牲層去除孔60，并獲得激勵器表面的抗腐蝕性。因?yàn)槊芊鉅奚鼘尤コ?0通過形成樹脂膜而密封或封閉，幾乎沒有可能由于在高溫環(huán)境下的操作、環(huán)境變化(濕度變化)或在不同環(huán)境之間的運(yùn)輸而在空氣間隙中形成露水。而且，幾乎沒有可能由于從使用激勵器的環(huán)境侵入外部物質(zhì)而使操作失敗。
但是，因?yàn)槠胀ǖ臉渲ど晕⒕哂袧B透性，所以如果激勵器被放在不總是在自然界的特殊環(huán)境中，則不能防止?jié)駳獾难杆俅┩?。在本?shí)施例中，為了解決上述問題，進(jìn)一步連接密封部件，從而完全密封犧牲層去除孔60。
盡管在本實(shí)施例中薄片用作密封部件41，但本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)，密封部件可以是三維結(jié)構(gòu)物體。如后面所述，當(dāng)使用根據(jù)本實(shí)施例的激勵器作為噴墨頭時，特別是當(dāng)使用高PH值的墨時，需要形成抗腐蝕膜如樹脂膜，并在形成樹脂膜之后進(jìn)一步連接流動通道形成部件。
在第四和第五實(shí)施例中，密封部件41可以連接到振動片19上，因?yàn)槊芊獠考?1連接到其上的表面通過上述實(shí)施例中說明的各種結(jié)構(gòu)和方法而變得平坦。
第六實(shí)施例現(xiàn)參照圖16描述根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例。圖16是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的靜電激勵器的橫截面圖。在圖16中，與圖3B和圖6A-6E所示部分相同的部分具有相同的附圖標(biāo)記，將省略對其的描述。但是，并不意味著由相同的材料形成。
在本實(shí)施例中，電極側(cè)絕緣層13和振動片側(cè)絕緣層15在存在空氣間隙14a的區(qū)域中厚度有變化。每個絕緣層13和絕緣層15的厚度設(shè)定為在沿平行于振動片短邊的線獲得的橫截面中的空氣間隙的中心部分較大，而在橫截面中的空氣間隙的相對端部較小。
在靜電激勵器中，當(dāng)在電極12a和振動片電極16上施加電壓時，在空氣間隙距離g的方向產(chǎn)生靜電吸引力，由此使振動片19朝向電極12a而變形。以分隔區(qū)域50作為固定端，在振動片可移動區(qū)域40中的振動片19通常以高斯曲線(從電極12a觀看時的凸面(convex))變形，在振動片的中心變形最大。在有些情況下，變型的振動片19會接觸電極12a。在這種情況下，振動片19的中心部分首先接觸。
而且，在電極12a和振動片電極16上的電壓以預(yù)定比率分配到絕緣層13、空氣間隙14a和絕緣層15中。所述預(yù)定比率根據(jù)各絕緣層的厚度、各絕緣層的介電常數(shù)、空氣間隙距離和空氣間隙的電介常數(shù)而決定。起靜電吸引力作用的電壓的一部分取決于分布到空氣間隙的電壓的一部分。因此，如果施加相同的電壓，靜電吸引力隨各絕緣層13和15的厚度相對于空氣間隙距離“g”的減小而增加。換句話說，通過減小絕緣層13和/或絕緣層15的厚度可以實(shí)現(xiàn)激勵器的低電壓操作。另一方面，為了保證激勵器的電可靠性(例如，能經(jīng)受的初始介電電壓和隨時間的介電擊穿電壓)，要求絕緣層有一定厚度。
根據(jù)上述原因，通過將在振動片19變形最大的中心部分處各絕緣層13和15的厚度設(shè)定為可以提供足夠的電可靠性并且減小在相對端部處的厚度，可以實(shí)現(xiàn)激勵器的低電壓操作，同時保持可靠性。不需要改變絕緣層13和15兩者的厚度，而可以僅改變絕緣層13的厚度或者僅改變絕緣層15的厚度?；蛘?，如圖16所示，改變絕緣層13和15兩者的厚度。
接下來，參照圖17A-17G描述靜電激勵器的制造方法。各個圖17A-17G是沿平行于振動片短邊的線獲得的橫截面圖。在圖17A-17G中，與圖12A-12G所示部分相同的部分具有相同的附圖標(biāo)記，將省略對其的描述。但是，并不意味著由相同的材料形成。
圖17A-17D的工藝與圖12A-12D的工藝相同，將省略對其的描述。
圖17E示出了去除犧牲層的蝕刻工藝的結(jié)果。通過進(jìn)行去除犧牲層14的蝕刻，在空氣間隙中的每個絕緣層13和15的厚度同時改變。這種工藝?yán)昧擞糜谌コ隣奚鼘?4的蝕刻從犧牲層去除孔60附近進(jìn)行的事實(shí)，并且在空氣間隙14a相對端的等離子體蝕刻時間長于在空氣間隙14a中心部分的等離子體蝕刻時間。
圖17E與圖12E的工藝之間的不同在于在將被蝕刻的犧牲層14和作為蝕刻阻擋物的絕緣層13和15之間的蝕刻選擇比不同。即，在圖17E的實(shí)例中，采取的手段使得蝕刻選擇比小于圖12E所示的實(shí)例。這里，蝕刻選擇比是用“犧牲層材料的蝕刻速率/絕緣層材料的蝕刻速率”表示的數(shù)值。
至于改變蝕刻選擇比的手段，有改變絕緣層13和15和/或犧牲層14的種類的手段，改變膜淀積條件和/或膜淀積方法的手段，改變?nèi)コ隣奚鼘?4的蝕刻條件的手段。盡管在本實(shí)施例中使用改變?nèi)コ隣奚鼘?4的蝕刻條件的手段，但在這種手段中還存在各種方法。例如，可以改變蝕刻劑的混合比率或流動量(使用量)，或者改變等離子體的電源。與圖12E的實(shí)例不同，在圖17E的實(shí)例中，抗蝕劑70遺留在其上而進(jìn)行去除犧牲層14的蝕刻。這是因?yàn)闋奚鼘?4與絕緣層13和15之間的蝕刻選擇比的降低影響絕緣層17之間的蝕刻選擇比。
接下來，如圖17F所示，通過氧等離子體去除抗蝕劑70。
最后，如圖17G所示，形成作為振動片19的最上層的樹脂膜18，以便獲得根據(jù)本實(shí)施例的靜電激勵器。但是，在本實(shí)施例的工藝中，因?yàn)樵谟糜谌コ隣奚鼘?4的蝕刻之后，空氣間隙14a的內(nèi)表面暴露于氧等離子體，所以在形成樹脂膜18之前，需要使用氟氣的等離子體進(jìn)行表面處理。
第七實(shí)施例現(xiàn)將參照圖18，圖19和圖20A-20E描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。圖18是沿平行于振動片短邊的線獲得的根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的噴墨頭的橫截面圖。
圖18所示的噴墨頭包括第一襯底(激勵器形成部件)1，以及分別連接到第一襯底的底表面和頂表面的第二襯底4和第三襯底(對應(yīng)于噴嘴形成部件)3。與上述實(shí)施例相似，通過將第三襯底3連接到第一襯底1上，形成連接到多個噴嘴孔31的液體加壓室21、公共液體室(未示出)和流動限制部分。
形成在第一襯底1中的液體加壓室21的底壁用作振動片19A。在振動片19A下面形成單個的電極12a，從而面對振動片19A，其間具有空氣間隙14a。靜電激勵器由振動片19A和單個的電極12a構(gòu)成。
振動片19A具有包括在電極12a側(cè)的氮化物膜5a和用作公共電極的多晶硅膜5b的兩層結(jié)構(gòu)。如后面所述，在形成電極12a和振動片19A之后，通過蝕刻形成在電極12a上的犧牲層14來形成空氣間隙14a。因此，振動片19A的電極材料是多晶硅膜，并且層疊對蝕刻氣體具有高選擇性的氮化物膜作為保護(hù)膜。由此，可以使用對蝕刻氣體具有低選擇性的電極材料，擴(kuò)大了用于形成激勵器襯底的工藝的選擇范圍，并實(shí)現(xiàn)了成本的降低。
連接到第一襯底1的底表面的第二襯底4用作保護(hù)第一襯底1的保護(hù)襯底。
在第二襯底4中形成凹陷部分45，以便對應(yīng)于各個空氣間隙14a在單個電極12a下面形成空腔。凹陷部分45通過連接槽(在圖中未示出)相互連接。此外，每個單個電極12a被部分地去除，從而形成連接通孔46，使得空氣間隙14a通過連接通孔46連接到由凹陷部分45形成的空腔。
當(dāng)空氣間隙14a中的空氣通過振動片19A的位移而被壓縮時，在單個電極12a下面形成的空腔用作阻尼器(damper)。因此，由振動片19A的位移所致的空氣間隙14a中的壓力增大可以被減小，從而使激勵器的驅(qū)動電壓降低。
當(dāng)蝕刻形成在電極12a和振動片19A之間的犧牲層時，連接通孔46(對應(yīng)于上述實(shí)施例中的犧牲層去除孔60)用作通孔。圖19是圖18所示的噴墨頭的平面圖，表示了連接通孔46的排列。如圖19所示，連接通孔46排列在對應(yīng)于整個的單個電極12a(對應(yīng)于每個空氣間隙14a)的區(qū)域中。因此，能夠從整個單個電極12a去除犧牲層，這允許蝕刻氣體被供應(yīng)到將要形成空氣間隙14a的區(qū)域，減少了蝕刻時間。
在第二襯底4中也形成壓力調(diào)整凹陷部分和將壓力調(diào)整凹陷部分與外部連接的連接通孔。此外，在第一襯底中形成用于壓力調(diào)整的可移動片，從而形成由壓力調(diào)整凹陷部分限定的空腔的壁。因此，通過將干燥空氣供應(yīng)到空氣間隙14a以及由凹陷部分45和壓力調(diào)整凹陷部分限定的空腔之后封閉連接通孔46，使激勵器部分不受外部環(huán)境的影響。
接下來，將參照圖20A-20E描述上述噴墨頭的制造方法。圖20A-20E是說明噴墨頭制造方法的橫截面圖。
首先，如圖20A所示，在構(gòu)成第一襯底1的硅襯底上形成厚度為0.2μm的氮化物膜5a和厚度為0.1μm的多晶硅膜5b。硅襯底具有(110)的平面方向。此外，在本實(shí)施例中，在多晶硅膜5b上形成厚度為0.8μm的氧化膜5c。因?yàn)楣搽姌O(多晶硅膜5b)夾在絕緣層(氮化物膜5a和氧化膜5c)之間，所以任何導(dǎo)電材料可以用作公共電極的材料。
然后，在氧化膜5c上形成厚度為0.5μm的多晶硅20。多晶硅膜20用作犧牲層，多晶硅膜20的厚度限定了空氣間隙14a的距離(尺寸)。
另外，在多晶硅膜20上形成用作絕緣層13和單個電極12a的氧化膜。作為單個電極12a的材料，可以使用多晶硅、鋁、TiN、Ti、W、ITO等。
接下來，通過光刻蝕刻法構(gòu)圖單個電極12a，并且絕緣層13和多晶硅膜20也構(gòu)圖成需要的圖案。
然后，如圖20B所示，在絕緣層13上以及在單個電極12a和絕緣層15的暴露表面上形成對應(yīng)于絕緣層15的厚度為5μm的氧化膜。優(yōu)選通過約1μm的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)法使絕緣層15的表面變平。此外，優(yōu)選將絕緣層15的厚度設(shè)定為大于振動片19A的厚度，使得包含單個電極的部分的剛性等于或大于振動片19A的剛性的10倍。
接下來，如圖20C所示，通過光刻蝕刻法構(gòu)圖絕緣層13和15以及單個電極12a，從而形成用于去除用作犧牲層的多晶硅膜20的連接通孔46。另外，如圖19所示，在單個電極12a中也形成電極焊盤部分47。然后，在于側(cè)表面上暴露的單個電極12a的暴露表面上通過氧化形成氧化膜，并通過使用SF6的各向同性干蝕刻法去除多晶硅膜20。
因?yàn)橛米鳡奚鼘拥亩嗑Ч枘?0被氧化膜13和5c包圍，能夠在對氧化膜13和5c提供高選擇性(electivity)的犧牲層蝕刻條件下去除犧牲層，導(dǎo)致了空氣間隙14a的精確形成。至于用作犧牲層的多晶硅膜20的去除方法，可以使用利用TMAH的濕蝕刻法或者利用XF2氣體的正常壓力干蝕刻法。
此外，盡管在本實(shí)施例中，用于去除犧牲層的連接通孔46以柵格圖案排列，但連接通孔46的排列不限于柵格圖案。較大數(shù)目的連接通孔46會減小單個電極12a的面積，導(dǎo)致在單個電極12a和振動片19A之間產(chǎn)生的靜電吸引力的減小。因此，需要選擇連接通孔46的數(shù)目、結(jié)構(gòu)和尺寸同時努力與去除犧牲層的工藝相匹配。
此后，如圖20D所示，具有凹陷部分45的第二襯底通過粘合劑47連接到第一襯底1。然后，在第一襯底1的前表面上形成氮化物膜48，并通過光刻蝕刻法在液體加壓室21的結(jié)構(gòu)中構(gòu)圖氮化物膜48。然后，如圖20E所示，通過使用氮化物膜48的圖案作為掩模，通過使用KOH的濕蝕刻在第一襯底中形成液體加壓室21。
應(yīng)該注意的是，盡管在圖中沒有示出，最后將作為噴嘴形成部件的第三襯底連接到第一襯底的表面，完成靜電噴墨頭。在通過上述制造方法制造的噴墨頭中，因?yàn)橛蔂奚鼘拥暮穸认薅ㄩg隙間隔，可以以足夠的精度和很小的變化形成空氣間隙。此外，不需要進(jìn)行直接鍵合(direct bonding)或陽極鍵合(anode bonding)，并且大部分制造工藝是半導(dǎo)體制造工藝，可以以足夠的產(chǎn)率制造性能穩(wěn)定的噴墨頭。
第八實(shí)施例現(xiàn)將描述配備有根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的液滴排放頭。
配備有根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的液滴排放頭包括具有從其中排放液滴的噴嘴的噴嘴形成部件；具有連接到噴嘴的液體加壓室的流動通道形成部件；以及其中形成根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的激勵器形成部件。根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭可以用于以液滴形式排放液體抗蝕劑的液滴排放頭、以液滴形式排放DNA樣品的液滴排放頭或排放墨滴從而打印圖像或文件的噴墨頭。
例如，噴墨頭包括排放墨滴的一個或多個噴嘴孔；液體加壓室(可以稱為排放室、加壓室、墨室、液體室、壓力室或墨流動通道)；用作液體加壓室壁的可移動振動片；以及面對振動片的電極，其間具有空氣間隙。通過在電極上施加電壓，在電極(振動片電極和所述電極)之間產(chǎn)生靜電吸引力。因此，通過靜電吸引力使振動片變形，并且當(dāng)撤除電壓時，由于彈力，振動片返回到其初始狀態(tài)。振動片的返回動作產(chǎn)生了用于對液體加壓室中的墨加壓的壓力。因此，通過給液體加壓室中的墨加壓，從噴嘴孔排放墨滴。
現(xiàn)將參照圖21、圖22以及圖23A、23B和23C描述對應(yīng)于配備有根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的液體排放頭的噴墨頭。圖21是根據(jù)本發(fā)明的噴墨頭在噴嘴形成部件抬起并且激勵器形成部件的一部分被切除的狀態(tài)下的透視圖。圖22是沿平行于振動片短邊的線得到的噴墨頭的橫截面圖。圖23A是噴墨頭的透視平面圖。圖23B是沿平行于振動片短邊的線得到的噴墨頭的橫截面圖。圖23C是沿平行于振動片長邊的線得到的噴墨頭的橫截面圖。
如圖21所示的噴墨頭是側(cè)噴射型(side shooter type)(也可以稱為正面噴射型(face shooter type)，其從設(shè)置在襯底表面的噴嘴孔排放墨滴。噴墨頭包括激勵器形成部件10、流動通道形成部件20和噴嘴形成部件30，它們通過將一層疊置在另一層上而連接。通過連接上述三個部件，在這樣形成的結(jié)構(gòu)中形成液體加壓室21和公共液體室(公共墨室)25。從中排放墨滴的多個噴嘴孔31連接到液體加壓室21。設(shè)置公共液體室25，用于通過流動限制部分37將墨供應(yīng)到每個液體加壓室。
盡管在本實(shí)施例中在噴嘴形成部件30上形成流動限制部分37，但流動限制部分37也可以設(shè)置在流動通道形成部件20中。此外，盡管在噴嘴形成部件30的端面(side surface)(正面(face surface))上設(shè)置噴嘴孔31，但噴墨頭也可以是其中噴嘴孔設(shè)設(shè)置在噴嘴形成部件30的邊緣表面或流動通道形成部件20的邊緣表面上的邊緣噴射型(edge shooter type)。
在圖中，1表示形成激勵器的襯底；11為絕緣層；12a為電極(可以稱為單個電極)；12b為偽電極；14為犧牲層；15為絕緣層(可以稱為振動片側(cè)絕緣層)；16為振動片電極層；17為絕緣層，其也起振動片應(yīng)力調(diào)整的作用；18為對墨具有抗腐蝕性的樹脂膜。此外，19表示由絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17構(gòu)成的振動片。另外，14a表示通過去除部分犧牲層而形成的空氣間隙；“g”為空氣間隙的距離；60為犧牲層去除孔(通孔)；50a為分隔部件；14b為遺留在分隔部件50a中的剩余犧牲層；10為其中形成激勵器的激勵器形成部件。
第八實(shí)施例的激勵器形成部件10包括形成激勵器的襯底1；形成在襯底1上的電極層12(電極12a和偽電極12b)；形成在電極層12上的分隔部件50a；形成在分隔部件50a上的振動片19，其通過施加給電極12a的電壓所產(chǎn)生的靜電力而可變形；形成在相鄰的分隔部件50a之間的空氣間隙14a。通過蝕刻去除形成在電極12a和振動片19的電極16之間的部分犧牲層14，來形成空氣間隙14a。應(yīng)該注意的是，沒有被蝕刻去除的犧牲層14的其它部分遺留在分隔部件50a中作為剩余犧牲層14b。
通過重復(fù)膜淀積和膜處理(光刻和蝕刻)來形成激勵器形成部件10，使得在高清潔度的襯底上形成電極和絕緣層。通過使用硅制成襯底1，可以采用高溫處理來形成激勵器形成部件。應(yīng)該注意的是，高溫處理指的是用于形成高質(zhì)量膜的處理，如熱氧化法或熱氮化法，形成高溫氧化膜(HTO)的熱CVD法或形成高質(zhì)量氮化物膜的LP-CVD法。通過采用高溫處理，高質(zhì)量電極材料和絕緣材料變得可以使用，這可以提供具有極佳傳導(dǎo)性和絕緣性的激勵器裝置。而且，高溫處理在膜厚度的可控性和可重復(fù)性方面極佳，由此提供電特性幾乎不變的激勵器裝置。而且，因?yàn)榭煽匦院涂芍貜?fù)性極佳，工藝設(shè)計(jì)變得簡單，并且可以實(shí)現(xiàn)低成本的大批量生產(chǎn)。
電極層12形成在形成于襯底1上的絕緣層11上，并且通過分離槽82被劃分成每個信道(每驅(qū)動位)。如圖3B中用虛線圈起來的部分A3所示，分離槽82被形成在電極層12上的絕緣層13填充。因此，通過用分離槽82劃分電極層12并且用絕緣層13覆蓋電極層12從而用絕緣層13填充分離槽82，可以在后續(xù)工藝中形成幾乎沒有臺階或不平度的平坦表面。結(jié)果，可以獲得具有高精度尺寸并且電特性幾乎不變的激勵器。
為了用絕緣層13完全填充分離槽82，優(yōu)選將絕緣層13的厚度設(shè)定為等于或大于分離槽寬度的1/2，以便形成基本上平坦的絕緣層表面。或者，優(yōu)選將分離槽的寬度設(shè)定為等于或小于絕緣層厚度的兩倍。根據(jù)上述關(guān)系，分離槽可以完全被絕緣層填充，這導(dǎo)致基本上平坦的絕緣層表面。因此，由于通過形成厚度等于或大于電極層的分離槽寬度的1/2的絕緣層而基本消除了表面水平差，因而下面說明的后續(xù)工藝，諸如空氣間隙形成工藝、樹脂膜形成工藝或者與其它部件的連接工藝可以容易地進(jìn)行。結(jié)果，可以獲得具有精確距離空氣間隙的激勵器，同時，可以努力降低成本并提高可靠性。
這里，作為用于形成電極12a的電極層12的材料，優(yōu)選使用復(fù)合硅化物如多晶硅、硅化鈦、硅化鎢或硅化鉬，或者使用金屬化合物如氮化鈦。因?yàn)檫@些材料可以以穩(wěn)定的質(zhì)量被淀積和處理，并且可以被制成能經(jīng)受住高溫處理的結(jié)構(gòu)，所以相對于其它工藝的溫度存在很少的限制。例如，可以在電極層12上層疊HTO(高溫氧化物)膜等作為絕緣層13，HTO膜是具有高可靠性的絕緣層。因此，選擇范圍可以擴(kuò)大，能夠努力降低成本并提高可靠性。此外，也可以使用諸如鋁、鈦、鎢、鉬或ITO的材料。通過使用這些材料，可以實(shí)現(xiàn)顯著的電阻減小，這導(dǎo)致了驅(qū)動電壓的降低。此外，由于這些材料制成的膜的淀積和處理可以以穩(wěn)定的質(zhì)量很容易地實(shí)現(xiàn)，因而可以實(shí)現(xiàn)成本降低并提高可靠性。
盡管通過蝕刻去除部分犧牲層14而形成空氣間隙14a，但用14b表示并嵌入圖1B中的分隔部件50a的犧牲層14的其它部分在本發(fā)明中保留而不被去除。
因?yàn)榭諝忾g隙14a的距離“g”是通過去除部分犧牲層14而形成空氣間隙14a的犧牲層14的厚度精確限定的，所以空氣間隙14a的距離“g”的變動非常小，由此實(shí)現(xiàn)特性幾乎不變的精確激勵器。
此外，因?yàn)榉乐雇獠课镔|(zhì)進(jìn)入空氣間隙，其可以以穩(wěn)定的產(chǎn)量制造并且可以獲得可靠的激勵器。
另外，因?yàn)樵诜指舨考?0a中保留了犧牲層14b并且用分隔部件50a牢固地固定振動片19，可以很好地保持空氣間隙14a的距離“g”的精度，激勵器的結(jié)構(gòu)耐久性極佳。而且，因?yàn)樵诜指舨考?0a中保留了犧牲層14b，所以在振動片19的表面上幾乎沒有臺階或不平度，這使得在激勵器形成部件10上形成基本平坦的表面。因此，可以容易地進(jìn)行后面提及的樹脂膜的形成或者用于將激勵器連接到其它部件的工藝，這使得成本降低并提高了可靠性。
這里，作為犧牲層14的材料，優(yōu)選使用多晶硅或非晶硅。這些材料可以通過蝕刻被非常容易地去除，并且，優(yōu)選使用利用SF6氣體的各向同性干蝕刻法，利用XeF2氣體的干蝕刻法或者利用氫氧化四甲銨(TMAH)溶液的濕蝕刻法。此外，因?yàn)槎嗑Ч韬头蔷Ч璞黄毡槭褂茫牧喜毁F并經(jīng)受得住高溫，在后續(xù)工藝中的工藝自由度也較高。另外，因?yàn)橥ㄟ^在犧牲層14的上面和下面設(shè)置具有高抗蝕刻性的氧化硅膜(絕緣層13和15)而使極其重要的空氣間隙14a的距離“g”的變動非常小，所以可以獲得具有很小特性變動的精確激勵器。而且，也容易以低成本大批量生產(chǎn)。
對于犧牲層14的材料，可以使用氮化鈦、鋁、氧化硅或抗蝕劑材料(例如，用于光刻的感光樹脂材料)。盡管蝕刻劑(蝕刻材料)和空氣間隙形成工藝依賴于形成犧牲層14的材料并且其工藝難度和加工成本可依據(jù)犧牲層14的材料而變化，但可以基于其目的來選擇犧牲層14的材料。
當(dāng)氧化硅膜用于犧牲層14時，優(yōu)選使用多晶硅作為蝕刻犧牲層的保護(hù)膜(蝕刻阻擋物)。多晶硅膜普遍用于電極層12和振動片電極層。為了去除形成犧牲層的氧化膜，優(yōu)選使用濕蝕刻法，HF汽相法、化學(xué)干蝕刻法等。如果在空氣間隙14a之內(nèi)需要絕緣層，則通過氧化遺留下來作為蝕刻阻擋物的多晶硅膜可以形成所述絕緣層。因此，如果氧化硅膜用作犧牲層，可以通過使用用于半導(dǎo)體制造工藝的蝕刻材料來進(jìn)行犧牲層的去除。此外，如果在犧牲層的兩側(cè)形成了多晶硅膜，可以實(shí)現(xiàn)幾乎不變的制造工藝。另外，多晶硅膜實(shí)際上可以用作電極，這能夠以低成本大批量生產(chǎn)。而且，這樣獲得的激勵器也具有高質(zhì)量和高精度。
此外，通過犧牲層的材料和蝕刻劑的不同組合可以實(shí)現(xiàn)相似的工藝。例如，當(dāng)聚合物材料用于犧牲層14時，可以通過O2等離子體或剝離液體來去除犧牲層14。當(dāng)鋁用于犧牲層14時，可以通過諸如KOH的液體來去除犧牲層14。當(dāng)?shù)佊糜跔奚鼘?4時，可以通過化學(xué)制品如NH3OH和H2O2的混合溶液來去除犧牲層14。
通過具有依次堆疊的絕緣層15、用作公共電極的振動片電極層16和用作振動片應(yīng)力調(diào)整的絕緣層17的層疊薄膜，來構(gòu)成振動片19。應(yīng)該注意的是，絕緣層15用作蝕刻犧牲層的保護(hù)膜(蝕刻阻擋物)，也用作用于留下分隔部件50a的犧牲層14b的保護(hù)膜。在犧牲層14b的壁表面上的絕緣層15對應(yīng)于在制造工藝期間填充在形成于犧牲層14中的分離槽84中的材料。
通過在劃分犧牲層14的分離槽84中填充絕緣層15，可以使形成在絕緣層15表面上的臺階或不平度很小。而且，由于填充在分離槽84中的絕緣層15的存在，在分隔部件中可遺留犧牲層14b。小臺階或不平度的效果如上所述。
此外，因?yàn)楸惶畛涞慕^緣層可靠地固定到犧牲層14b的壁表面上，使得振動片19被分隔部件50a牢固地固定，由此獲得的激勵器的空氣間隙14a的距離“g”的精度高，而且結(jié)構(gòu)耐久性極佳。
此外，與在電極層12的分離槽82中填充絕緣層13的情況類似，在絕緣層15填充在犧牲層14的分離槽84中的情況下，優(yōu)選形成厚度等于或小于犧牲層14的分離槽84寬度的1/2的絕緣層15。這種效果與前面說明的效果相同。
作為構(gòu)成振動片19的一部分的振動片電極層16的材料，出于與電極層12的材料相同的原因，可以使用如多晶硅、硅化鈦、硅化鎢、硅化鉬、氮化鈦、鋁、鈦、鎢、鉬的材料。此外，也可以使用如ITO膜的透明膜，透明導(dǎo)電膜或ZnO薄膜。當(dāng)使用透明膜時，可以容易地進(jìn)行對空氣間隙14a內(nèi)部的檢查。因此，在制造過程中可以檢測出異常性，這有助于實(shí)現(xiàn)成本的降低和可靠性的提高。
如上所述，因?yàn)榧钇餍纬刹考?0的表面(振動片19的表面)是平坦的，所以流動通道形成部件20和噴嘴形成部件30可以連接到具有足夠精度的激勵器形成部件10的表面。
在流動通道形成部件20中，在對應(yīng)于激勵器形成部件10的振動片可移動部分(對應(yīng)于圖中的空氣間隙14a)的部分中形成液體加壓室21，并且形成公共液體室25以用于將墨供應(yīng)到各個液體加壓室21中。而且，盡管在圖中沒有示出，設(shè)置連接到公共液體室的墨供應(yīng)口，從而從外部供應(yīng)墨。
在本實(shí)施例中，流動通道形成部件20的流動通道襯底2由厚度約為150μm的鎳片形成。為了簡化起見，通過簡單的機(jī)械沖壓形成襯底2，或者通過已知的光刻工藝技術(shù)和濕蝕刻技術(shù)形成襯底2。作為流動通道形成襯底2的材料，可以使用不銹鋼(SUS)襯底、玻璃襯底、樹脂片或樹脂膜、硅襯底、或上述材料的層疊襯底。特別是，因?yàn)楣?110)襯底可以在垂直方向通過各向異性蝕刻來蝕刻，對于形成高密度的噴墨頭非常有用。
存在一些將流動通道形成部件20連接到激勵器形成部件10的方法。在使用粘合劑的情況下，作為一個實(shí)例，通過施加擠壓力可以使粘合劑層變薄，獲得高裝配精度和高的墨密封性。因此，使用粘合劑的連接方法可以提供高質(zhì)量的噴墨頭。
噴嘴形成部件包括由厚度為50μm的鎳片形成的噴嘴襯底3。噴嘴孔31設(shè)置在噴嘴襯底3的表面部分，使得噴嘴孔31連接到各個液體加壓室21。此外，對應(yīng)于流動限制部分37的槽設(shè)置在面對流動通道形成部件20的噴嘴襯底表面上。作為噴嘴襯底3的材料，可以使用不銹鋼(SUS)襯底、玻璃襯底、樹脂片或樹脂膜、硅襯底、或上述材料的層疊襯底。
接下來，將簡要描述由此形成的噴墨頭的操作。在液體加壓室21充有墨的狀態(tài)下，當(dāng)40V的脈沖電壓從振蕩電路(驅(qū)動電路)施加到電極12a時，電極12a的表面被充以正電勢。因此，在電極12a和振動片電極16之間產(chǎn)生靜電吸引力，由此使振動片19朝向電極12a變形或彎曲。因此，在液體加壓室21中的壓力降低，這使得墨通過流動限制部分37從公共液體室25流進(jìn)液體加壓室21。
此后，當(dāng)脈沖電壓降到零時，已經(jīng)通過靜電力變形的振動片19由于其彈性恢復(fù)到其初始形狀。因此，液體加壓室21中的墨的壓力迅速上升，墨滴從噴嘴孔31朝向記錄紙排放，如圖22所示。通過重復(fù)上述操作，可以連續(xù)進(jìn)行墨滴的排放。
這里，在振動片電極16和電極12a之間產(chǎn)生的靜電吸引力F與電極之間的距離成反比例地增加。因此，在電極12a和振動片19之間形成空氣間隙14a的小距離(空氣間隙距離g)是很重要的。
然后，如上所述，通過犧牲層蝕刻法來形成空氣間隙14a，可以形成足夠精度的小空氣間隙。
現(xiàn)在，參照圖24A-24F描述根據(jù)本實(shí)施例的噴墨頭的制造方法。各個圖24A-24F是沿平行于振動片短邊的線獲得的橫截面圖。
在這個過程中，通過在激勵器襯底1上順序淀積電極材料、犧牲層材料和振動片材料來制造激勵器。
首先，如圖24A所示，通過濕氧化法，在具有(100)的平面方向并對應(yīng)于襯底1的硅襯底上，以例如約1.0μm的厚度形成對應(yīng)于絕緣層11的熱氧化膜。然后，將變成電極層12的多晶硅以0.4μm的厚度淀積在絕緣層11上，并將磷摻雜到電極層12的多晶硅中以降低電阻。在通過光刻蝕刻法(照相處理技術(shù)和蝕刻技術(shù))在電極層12中形成分離槽82之后，即，在形成電極12a和偽電極12b之后，形成厚度為0.25μm的高溫氧化膜(HTO膜)作為絕緣層13。此時，用絕緣層13填充電極層12的分離槽82，使得絕緣層13的表面平坦。應(yīng)注意的是，電極12a延伸到電極焊盤55。
隨后，如圖24B所示，在絕緣層13上以0.5μm的厚度淀積用作犧牲層14的多晶硅之后，通過光刻蝕刻法在犧牲層14中形成分離槽82，并進(jìn)一步淀積厚度為0.1μm-0.3μm的高溫氧化膜(HTO膜)以作為絕緣層15。此時，優(yōu)選分離槽84的寬度等于分離槽84能夠被結(jié)構(gòu)層、如絕緣層15填充的寬度。盡管它依賴于振動片的厚度，但優(yōu)選將所述寬度設(shè)定為等于或小于2.0μm。在本實(shí)施例中，分離槽84的寬度設(shè)定為0.5μm。
因此，通過用分離槽84劃分犧牲層14并將犧牲層14嵌入到絕緣層15或振動片層19(絕緣層15、振動片電極層16和絕緣層17)中，可以在后續(xù)工藝中形成具有很小不平度的基本上平坦的表面的振動片19。因此，激勵器襯底的表面可以變平坦，后續(xù)工藝的工藝設(shè)計(jì)變得容易。
另外，如圖24C所示，淀積厚度為0.2μm的磷摻雜多晶硅，其將變成振動片電極層(公共電極)16。然后，在以后形成犧牲層去除孔60的區(qū)域中，用尺寸超過犧牲層去除孔60的圖案，通過光刻蝕刻法來蝕刻振動片電極層16。
隨后，形成厚度為0.3μm的絕緣層17。絕緣層17用作應(yīng)力調(diào)整(防彎曲)膜，用于防止振動片彎曲或變形。在本實(shí)施例中，絕緣層17是厚度為0.15μm的氮化物膜和厚度為0.15μm的氧化膜的層疊膜。
接下來，如圖24D所示，通過光刻蝕刻法形成犧牲層去除孔60。
然后，通過使用SF6氣體的各向同性干蝕刻進(jìn)行用于去除犧牲層14的蝕刻。應(yīng)該注意的是，也可以使用利用堿性蝕刻液體如KOH或TMAH的濕蝕刻，或著可以使用XeF2氣體的干蝕刻。
因?yàn)闋奚鼘?多晶硅)14被氧化膜包圍，所以在相對于氧化膜提供高選擇性的犧牲層去除條件下可以去除犧牲層14，由此形成足夠精度的空氣間隙14a。
而且，被填充在分離槽84中的絕緣層15分離的犧牲層14b遺留在各個分隔部件50a中，使得形成基本上平坦的激勵器襯底的表面。
應(yīng)該注意的是，因?yàn)橛糜谌コ隣奚鼘拥奈g刻是各向同性蝕刻，所以優(yōu)選以等于或小于空氣間隙(可移動振動片)的短邊長度“a”的間隔排列犧牲層去除孔60。
此后，如圖24E所示，通過粘合劑將其中形成液體加壓室21和公共液體室25的流動通道形成部件20連接到由此形成的激勵器形成部件10上。此時，因?yàn)榧钇餍纬刹考?0的表面平坦，容易進(jìn)行粘合劑連接。此外，通過用流動通道形成部件20封閉犧牲層去除孔60，可以完全密封空氣間隙14a。
此后，如圖24F所示，通過將噴嘴形成部件30連接到流動通道形成部件20上來完成噴墨頭。如上所述，在包括用上述制造方法制造的靜電激勵器的液滴排放頭中，通過犧牲層14的厚度可以限定空氣間隙的距離“g”，因此，形成幾乎不變的具有足夠精度的空氣間隙。因此，振動片的振動特性(排放特性)也幾乎不變。因此，液體噴射特性(排放特性)幾乎不變，這實(shí)現(xiàn)了能夠進(jìn)行高質(zhì)量記錄的噴墨頭。而且，因?yàn)榧钇鞯拇蟛糠挚梢酝ㄟ^半導(dǎo)體工藝形成，可以實(shí)現(xiàn)足夠產(chǎn)量的穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)。
另外，因?yàn)榧钇餍纬刹考?0的表面平坦，可通過用旋涂法涂敷的感光聚酰亞胺或DFR來形成流動通道部分(液體加壓室和流動限制部分)。在這種情況下，雖然省略了說明，但不必獨(dú)立地制備流動通道形成部件。而且，在使用高PH值的堿性墨的噴墨頭的情況下，優(yōu)選在振動片的最上層設(shè)置抗腐蝕樹脂膜。
如上所述，因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施例的液滴排放頭包括具有用于排放液滴的噴嘴的噴嘴形成部件30，具有連接到噴嘴的液體加壓室的流動通道形成部件20，以及對液體加壓室中的液體加壓的激勵器形成部件，并且激勵器形成部件是根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器，所以，由此獲得的液滴排放頭具有幾乎不變的液體噴射特性，并且可靠且可以以低成本制造。
應(yīng)該注意，作為液體噴射頭，除了配備有根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的噴墨頭之外，根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器頭可以用于排放液體抗蝕劑的液滴排放頭，以作為排放除墨之外的液體的液滴排放頭。此外，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭可以用作液滴噴射頭，其配備給用于制造液晶顯示器濾色器的濾色器制造設(shè)備。而且，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭可以用作液體噴射頭，其配備給用于形成有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示器或面發(fā)光顯示器(face luminescence display，F(xiàn)ED)的電極的電極形成設(shè)備。在這種情況下，噴射如導(dǎo)電漿料的電極材料。另外，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭可以用作液體噴射頭，其配備給用于制造生物芯片的生物芯片制造設(shè)備。在這種情況下，液滴排放頭排放DNA樣品，生物有機(jī)材料等。另外，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭應(yīng)用于除了上述液體噴射頭之外的工業(yè)用液體噴射頭。
接下來，將參照圖25描述根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭的墨盒集成頭。
根據(jù)本發(fā)明的墨盒集成頭100包括根據(jù)上述實(shí)施例之一的噴墨頭102，其具有噴嘴孔101和用于將墨供給噴墨頭102的墨罐103。噴墨頭102和墨罐103彼此集成。因此，如果將用于供墨的墨罐與根據(jù)本發(fā)明的液滴排放頭集成，則可以以低成本實(shí)現(xiàn)液滴排放特性幾乎不變、與可靠的液滴排放頭集成的墨盒(墨罐集成頭)。
接下來，將參照圖26和27描述配備有作為根據(jù)本發(fā)明液滴排放頭的噴墨頭的噴墨記錄設(shè)備。圖26是根據(jù)本發(fā)明的噴墨記錄設(shè)備的透視圖。圖27是圖26所示的噴墨記錄設(shè)備機(jī)械部分的側(cè)視圖。
如圖26所示的噴墨記錄設(shè)備具有設(shè)備主體111。容納在設(shè)備主體111中的是打印機(jī)構(gòu)112，其包括沿主掃描方向移動的滑架(carriage)、安裝在滑架上的根據(jù)本發(fā)明的記錄頭以及向記錄頭供墨的墨盒。送紙盒(或送紙盤)114可拆卸地裝到設(shè)備主體111的下部，以便自由地從前側(cè)插入或拆卸。此外，繞樞軸轉(zhuǎn)動地設(shè)置手工傳送盤115，用于手工傳送打印紙。打印紙113從送紙盒114或手工傳送盤115傳送。通過打印機(jī)構(gòu)112在其上記錄預(yù)期圖像的打印紙113被排出到裝在設(shè)備主體111后側(cè)的排紙盤(paper eject tray)116上。
打印機(jī)構(gòu)部分112具有在左側(cè)和右側(cè)板(未示出)之間延伸的主導(dǎo)桿121和子導(dǎo)桿?；?23在主掃描方向(垂直于圖27的紙面的方向)被主導(dǎo)桿121和子導(dǎo)桿122可移動地支撐。由作為根據(jù)本發(fā)明液滴排放頭的噴墨頭組成的頭124安裝到滑架123上。頭124的多個排墨口沿垂直于主掃描方向的方向排列，以便沿向下的方向排放每種顏色的墨滴，黃(Y)、青(C)、品紅(M)和黑(Bk)。此外，滑架123可互換地配備有各個墨盒125，用于向頭124供應(yīng)每種顏色的墨。應(yīng)該注意的是，可以配備根據(jù)本發(fā)明的上述墨盒。
墨盒125在其上部設(shè)置有連接到大氣的大氣口，在其下部設(shè)置有向噴墨頭供墨的供應(yīng)口，并且被墨填充的多孔材料設(shè)置在其內(nèi)部。根據(jù)毛細(xì)管力，墨盒125將供應(yīng)給噴墨頭的墨維持在輕微的負(fù)壓。盡管每種顏色的頭124在這個實(shí)例中用作記錄頭，但具有噴嘴的單個頭h排放每種顏色的墨滴?；?23的后側(cè)(送紙方向的下游側(cè))與主導(dǎo)桿121嚙合，而前側(cè)(送紙方向的上游側(cè))可滑動地與子導(dǎo)桿嚙合。為了在主掃描方向移動和掃描滑架123，在被主掃描電動機(jī)127驅(qū)動的驅(qū)動輪128和惰輪129之間設(shè)置同步帶(timingbelt)130。同步帶130固定到滑架123上，使得滑架123響應(yīng)主掃描電動機(jī)127的正向和反向轉(zhuǎn)動而往復(fù)移動。為了將容納在送紙盒114中的打印紙113傳送到頭124下面的位置，該設(shè)備設(shè)置有從送紙盒114分離并供給每張打印紙113的供給輥131(feed roller)和摩擦墊132；引導(dǎo)每張打印紙113的導(dǎo)向部件；翻轉(zhuǎn)并傳送每張打印紙113的傳送輥(convey roller)134；壓向傳送輥134的圓周面的傳送輥135；以及限定由傳送輥134供給的每張打印紙113的供給角的端部輥(end roller)136。傳送輥134經(jīng)由齒輪系被子掃描電動機(jī)137旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。
而且，還設(shè)置用作打印紙導(dǎo)向部件的壓板部件(platen member)139。壓板部件139響應(yīng)在主掃描方向滑架123的移動范圍，將從傳送輥134供給的每張打印紙113引導(dǎo)到記錄頭124下面。在送紙方向壓板部件139的下游側(cè)，設(shè)置用于沿排紙方向供給每張打印紙113而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的傳送輥141以及惰輪142。另外，設(shè)置將每張打印紙排出到排紙盤116的排紙輥143和惰輪144，還設(shè)置導(dǎo)向部件145和146，用于限定排紙路徑。
當(dāng)記錄時，響應(yīng)圖像信號驅(qū)動記錄頭124，同時移動滑架123。由此，墨朝向停止的打印紙113排放從而記錄一行，然后，在將打印紙113傳送預(yù)定距離后，進(jìn)行下一行的記錄。在收到記錄終止信號或者表示打印紙113的尾邊到達(dá)記錄區(qū)域的信號時，記錄操作終止并排出打印紙113。
用于排除頭124排放故障的恢復(fù)裝置(recovery device)147位于滑架123移動方向上右端側(cè)記錄區(qū)域外部的位置。恢復(fù)裝置147具有壓蓋裝置、抽吸裝置和清潔裝置?；?23在打印等待(print standby)期間移動到恢復(fù)裝置147側(cè)，并且頭124被壓蓋裝置蓋住。由此，排放口部分保持在濕潤狀態(tài)，防止由于干墨引起的排放故障的產(chǎn)生。此外，在記錄期間，通過排放不用于記錄的墨，在所有排放口的墨的粘性保持不變，由此保持穩(wěn)定的排放性能。
當(dāng)出現(xiàn)排放故障時，頭124的排放口(噴嘴)被壓蓋裝置密封。然后，通過抽吸裝置從排放口抽出氣泡等以及墨。此外，通過清潔裝置清除粘附到排放口表面的墨和灰塵。由此，排放故障被排除。抽出的墨被排出到廢墨儲存器(圖中未示出)并被廢墨儲存器中的吸墨材料吸收。
因此，因?yàn)樯鲜鰢娔^配備有作為根據(jù)本發(fā)明的液體排放頭的噴墨頭，墨滴的排放性能幾乎不變，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量圖像的記錄。
盡管在上述描述中，說明了配備有噴墨頭的噴墨記錄設(shè)備，所述噴墨頭使用根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器，但根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器頭可以用于排放作為液滴的液體抗蝕劑的液滴排放設(shè)備。此外，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放設(shè)備可以用作液體噴射設(shè)備，其用于制造液晶顯示器濾色器的濾色器制造設(shè)備。而且，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放設(shè)備可以用作液體噴射設(shè)備，其用于形成有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示器或面發(fā)光顯示器(FED)的電極的電極形成設(shè)備。在這種情況下，所述液體噴射設(shè)備從液滴排放頭噴射如導(dǎo)電漿料的電極材料。另外，根據(jù)本發(fā)明的液滴排放設(shè)備可以用作液體噴射設(shè)備，其用于制造生物芯片的生物芯片制造設(shè)備。在這種情況下，液體噴射設(shè)備排放DNA樣品、生物有機(jī)材料等。另外，根據(jù)本發(fā)明的液體噴射應(yīng)用于除了上述液體噴射設(shè)備之外的工業(yè)用液體噴射設(shè)備。
現(xiàn)在，將參照圖28描述設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的作為微型裝置的微型泵。圖28是根據(jù)本發(fā)明的部分微型泵的橫截面圖。圖28所示的微型泵包括構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的流動通道襯底201和激勵器襯底202。在流動通道襯底201中形成流體通過其流動的流動通道203。激勵器襯底202包括可變形并形成流動通道203的壁的振動片(可移動片)222，以及與振動片222的各個可變形部分222a相對的電極224，其間具有預(yù)定的空氣間隙223。激勵器襯底202的表面形成為基本平坦的表面。激勵器襯底202的結(jié)構(gòu)與噴墨頭實(shí)施例中說明的結(jié)構(gòu)相同，將省略對其的詳細(xì)描述。
接下來，將描述微型泵的操作原理。象上述噴墨頭的情況一樣，通過向電極224選擇性地提供脈沖電勢，在振動片222之間產(chǎn)生靜電吸引力，并且振動片222的每個可變形部分222a朝向電極224變形。如果可變形部分222a從圖中的右側(cè)相繼接連地被驅(qū)動，則流動通道中的流體沿箭頭方向流動，這樣能夠傳輸流體。
在這個實(shí)例中，通過配備根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器，獲得了特性幾乎不變、低功耗的小微型泵。應(yīng)該注意，盡管這個實(shí)例中在振動片中形成多個可變形部分，但可變形部分的數(shù)量可以是一個。而且，為了提高傳輸效率，在可變形部分之間設(shè)置一個或多個閥，例如，止回閥(check valve)。
現(xiàn)在，將參照圖29描述具有根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器的光學(xué)裝置。圖29是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的橫截面圖。圖29所示的光學(xué)裝置包括激勵器襯底302，其包括具有能夠反射光的表面的可變形鏡301。優(yōu)選在鏡301的表面上形成介電多層膜或金屬膜，以增加反射率。
激勵器襯底302包括設(shè)置在基礎(chǔ)襯底321上的可變形鏡301(對應(yīng)于排放頭的振動片)以及面對鏡301的各個可變形部分301a、其間具有預(yù)定空氣間隙的電極324。鏡301的表面形成為基本上平坦的表面。除了具有鏡表面的振動片，激勵器襯底302具有與在上述噴墨頭的實(shí)施例中說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，將省略對其的描述。
此處，說明光學(xué)裝置的原理。與上述噴墨頭相似，通過選擇性地應(yīng)用電極324，在電極324和鏡301的各個可變形部分301a之間產(chǎn)生靜電力，由此，鏡301的可變形部分301a以凹面的形式變形并變成凹面鏡。因此，當(dāng)來自光源310的光經(jīng)過透鏡311照射到鏡301上時并且鏡301沒有被驅(qū)動時，光以與入射角相同的角度被反射。另一方面，當(dāng)鏡被驅(qū)動時，被驅(qū)動的可變形部分301變成凹面鏡并且反射光變成散射光。由此，實(shí)現(xiàn)光調(diào)制裝置。
因此，通過配備根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器，可以獲得特性幾乎不變、低功耗的小光學(xué)裝置。
現(xiàn)將參照圖30描述光學(xué)裝置的應(yīng)用。在圖30所示的實(shí)例中，多個上述可變形部分301二維排列，每個可變形部分301a被獨(dú)立地驅(qū)動。應(yīng)該注意，雖然示出4×4排列，也可以是多于它的排列。
因此，象上述圖29所示的結(jié)構(gòu)一樣，來自光源310的光通過透鏡311照射到鏡301上，入射到?jīng)]有被驅(qū)動的鏡301部分的光的一部分入射到投影透鏡312上。另一方面，通過向各個電極324施加電壓而使可變形部分301a變形的部分鏡301變成凹面鏡，光的一部分被散射而幾乎不入射到投影透鏡312上。入射到投影透鏡上的光被投射到屏幕上(在圖中未示出)，由此在屏幕上顯示圖像。
應(yīng)該注意，除了上述微型泵和光學(xué)裝置(光調(diào)制裝置)之外，根據(jù)本發(fā)明的靜電激勵器可應(yīng)用于多光學(xué)透鏡的激勵器(光開關(guān))、微型流量計(jì)、壓力傳感器等。
本發(fā)明不限于具體公開的實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下進(jìn)行變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種靜電激勵器，包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述襯底是硅襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，還包括在對應(yīng)于所述分隔部件位置處的偽電極，所述偽電極通過分離槽與所述電極電分離。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述犧牲層由選自多晶硅、非晶硅、氧化硅、鋁、氮化鈦和聚合物所構(gòu)成的組中的材料形成。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述電極由選自多晶硅、鋁、鈦、氮化鈦、硅化鈦、鎢、硅化鎢、鉬、硅化鉬和ITO所構(gòu)成的組中的材料形成。
6.如權(quán)利要求3所述的靜電激勵器，其中在所述電極上形成絕緣層，并且用絕緣層填充所述分離槽。
7.如權(quán)利要求6所述的靜電激勵器，其中所述絕緣層的厚度等于或大于每個所述分離槽的寬度的一半。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述犧牲層被分離槽劃分，并且在所述犧牲層上形成絕緣層，使得用所述絕緣層填充所述分離槽。
9.如權(quán)利要求8所述的靜電激勵器，其中所述絕緣層的厚度等于或大于每個所述分離槽的寬度的一半。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述犧牲層由導(dǎo)電材料形成，所述犧牲層的所述剩余部分電連接到所述襯底、所述電極和所述振動片之一，使得所述剩余部分與所述襯底、所述電極和所述振動片之一具有相同的電勢。
11.如權(quán)利要求3所述的靜電激勵器，其中所述犧牲層由導(dǎo)電材料形成，并且所述偽電極和所述犧牲層的所述剩余部分中的至少一個用作電連線的一部分。
12.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，還包括在所述電極上和面對所述電極的所述振動片表面上的絕緣層，其中所述犧牲層由多晶硅和非晶硅之一形成，所述絕緣層由氧化硅形成。
13.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述犧牲層由氧化硅形成，所述電極由多晶硅形成。
14.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中在所述振動片中形成通孔，用于通過所述通孔經(jīng)由蝕刻去除部分所述犧牲層，以形成所述空氣間隙。
15.如權(quán)利要求14所述的靜電激勵器，其中所述通孔位于所述分隔部件附近。
16.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中所述振動片基本上具有矩形形狀，并且所述振動片的短邊等于或小于150μm。
17.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中沿與面對所述振動片的所述電極的表面垂直的方向所測量的所述空氣間隙的距離基本上為0.2μm-2.0μm。
18.如權(quán)利要求14所述的靜電激勵器，其中多個所述通孔沿所述振動片的長邊、以等于或小于所述振動片的短邊長度的間隔排列。
19.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，還包括形成在所述振動片中的通孔，用于通過所述通孔去除部分所述犧牲層，從而形成所述空氣間隙；以及在與面對所述電極的表面相對的表面上形成的樹脂膜，其中所述通孔通過所述部件的所述樹脂膜密封。
20.如權(quán)利要求19所述的靜電激勵器，其中所述通孔的橫截面面積基本上等于或大于0.19μm2并且等于或小于10μm2。
21.如權(quán)利要求19所述的靜電激勵器，其中在所述通孔的開口周圍的絕緣層厚度基本上等于或大于0.1μm。
22.如權(quán)利要求19所述的靜電激勵器，其中所述樹脂膜相對于將與所述振動片接觸的物質(zhì)具有抗腐蝕性。
23.如權(quán)利要求19所述的靜電激勵器，其中所述樹脂膜由聚苯并噁唑膜和聚酰亞胺膜之一形成。
24.如權(quán)利要求14所述的靜電激勵器，還包括連接到所述振動片的上表面的部件，其中所述通孔通過所述部件的接合表面密封。
25.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，還包括形成在面對所述電極的所述振動片表面上的絕緣層，其中靠近彼此相鄰的所述分隔部件之間中心的所述絕緣層的厚度大于靠近所述分隔部件的所述絕緣層的厚度。
26.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，還包括形成在所述電極上的絕緣層，其中靠近彼此相鄰的所述分隔部件之間中心的所述絕緣層的厚度大于靠近所述分隔部件的所述絕緣層的厚度。
27.如權(quán)利要求1所述的靜電激勵器，其中在所述電極和所述襯底之間形成空腔，并且所述電極具有將所述空腔連接到所述空氣間隙的連接通孔。
28.如權(quán)利要求27所述的靜電激勵器，還包括在所述電極兩側(cè)的絕緣層，其中所述電極和所述絕緣層的總厚度超過所述振動片的厚度。
29.一種靜電激勵器的制造方法，包括以下步驟在襯底上形成電極；在所述電極上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成振動片，該振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻去除所述犧牲層的一部分，在所述電極和所述振動片之間形成空氣間隙，使得蝕刻之后所述犧牲層的剩余部分形成限定空氣間隙的分隔部件。
30.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述空氣間隙形成步驟包括在形成所述電極和所述振動片之后，蝕刻部分所述犧牲層。
31.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，還包括在形成所述犧牲層之前，在所述電極上形成絕緣層的步驟，其中所述空氣間隙形成步驟包括蝕刻所述絕緣層，使得靠近彼此相鄰的所述分隔部件之間中心的所述絕緣層的厚度大于靠近所述分隔部件的所述絕緣層的厚度。
32.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，還包括在形成所述犧牲層之后，在面對所述電極的所述振動片的表面上形成絕緣層的步驟，其中所述空氣間隙形成步驟包括蝕刻所述絕緣層，使得靠近彼此相鄰的所述分隔部件之間中心的所述絕緣層的厚度大于靠近所述分隔部件的所述絕緣層的厚度。
33.如權(quán)利要求30所述的靜電激勵器的制造方法，還包括在所述電極上形成絕緣層的步驟；以及在面對所述電極的所述振動片的表面上形成絕緣層的步驟，其中通過使用六氟化硫或二氟化氙的等離子蝕刻法和使用氫氧化四甲銨的濕蝕刻法之一進(jìn)行所述犧牲層的蝕刻。
34.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，還包括以下步驟在所述振動片中形成通孔，用于去除部分所述犧牲層；以及在所述振動上形成樹脂膜，以密封所述通孔。
35.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述振動片形成步驟包括以短邊等于或小于150μm的矩形形狀形成所述振動片的步驟。
36.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述振動片形成步驟包括形成防止所述振動片彎曲的防彎曲膜的步驟。
37.如權(quán)利要求34所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述樹脂膜形成步驟包括通過將其上將形成所述樹脂膜的所述振動片的表面暴露于包括六氟化硫和二氟化氙的氟化合物氣體，改變所述振動片的表面條件的步驟。
38.如權(quán)利要求34所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述樹脂膜形成步驟包括通過將其上將形成所述樹脂膜的所述振動片的表面暴露于等離子體，改變所述振動片的表面條件的步驟。
39.如權(quán)利要求34所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述樹脂膜形成步驟包括通過相對于將與所述振動片接觸的液體具有抗腐蝕性的材料來形成樹脂膜的步驟。
40.如權(quán)利要求34所述的靜電激勵器的制造方法，其中所述樹脂膜形成步驟包括通過旋涂法形成樹脂膜。
41.如權(quán)利要求29所述的靜電激勵器的制造方法，還包括步驟在所述振動片中形成通孔，用于去除部分所述犧牲層；以及將密封部件連接到所述振動片的表面，以密封通孔。
42.一種液滴排放頭，包括用于排放液滴的噴嘴；與所述噴嘴連接并儲存液體的液體加壓室；以及用于對儲存在所述液體加壓室中的液體加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分。
43.如權(quán)利要求42所述的液滴排放頭，其中在所述振動片中形成多個通孔，用于通過所述通孔經(jīng)由蝕刻去除部分所述犧牲層以形成所述空氣間隙，并且形成所述液體加壓室的流動通道形成部件密封所述振動片的通孔。
44.如權(quán)利要求42所述的液滴排放頭，其中所述通孔形成為靠近所述分隔部件。
45.一種液體供應(yīng)盒，包括用于排放液滴的液滴排放頭；以及與所述液滴排放頭集成的液體罐，用于將液體供應(yīng)到所述液滴排放頭，其中所述液滴排放頭包括用于排放液滴的噴嘴；與所述噴嘴連接并儲存液體的液體加壓室；以及用于對儲存在所述液體加壓室中的液體加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分。
46.一種噴墨記錄設(shè)備，包括用于排放墨滴的噴墨頭；以及與所述噴墨頭集成的墨罐，用于將墨供應(yīng)到所述噴墨頭，其中所述噴墨頭包括用于排放墨滴的噴嘴；與所述噴嘴連接并儲存墨的液體加壓室；以及用于對儲存在所述液體加壓室中的墨加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分。
47.一種液體噴射設(shè)備，包括用于排放液滴的液滴排放頭；以及與所述液滴排放頭集成的液體罐，用于將液體供應(yīng)到所述液滴排放頭，其中所述液滴排放頭包括用于排放液滴的噴嘴；與所述噴嘴連接并儲存液體的液體加壓室；以及用于對儲存在所述液體加壓室中的液體加壓的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分。
48.一種微型泵，包括流動通道，液體通過其流動；靜電激勵器，用于使所述流動通道變形從而使液體在所述流動通道中流動，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分。
49.一種光學(xué)裝置，包括反射光的鏡；以及用于使所述鏡變形的靜電激勵器，其中所述靜電激勵器包括襯底；形成在所述襯底上的電極；形成在所述電極上的多個分隔部件；形成在所述分隔部件上的振動片，所述振動片通過施加到所述電極的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形；以及通過蝕刻形成在所述電極和所述振動片之間的犧牲層的一部分而形成在所述多個分隔部件之間的空氣間隙，其中所述分隔部件包括在所述蝕刻之后的所述犧牲層的剩余部分，并且所述鏡形成在所述振動片上，使得所述鏡通過所述振動片的變形而變形。
全文摘要
一種靜電激勵器，具有高可靠性并且特性幾乎不變。在襯底(1)上形成有電極(12a)，在電極上形成有多個分隔部件(50a)。在分隔部件(50a)上形成有振動片(19)并且振動片通過施加到電極(12a)的電壓所產(chǎn)生的靜電力可變形，使得通過蝕刻在電極(12a)和振動片(19)之間形成的犧牲層(14)的一部分，在分隔部件(50a)之間形成空氣間隙(14a)。分隔部件(50a)由蝕刻之后犧牲層(14)的剩余部分形成。
文檔編號B41J2/14GK1681658SQ03822109
公開日2005年10月12日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者西村學(xué), 黑田隆彥, 阿部修也, 田中誠, 入野田貢, 橋本憲一郎 申請人:株式會社理光