專利名稱：薄膜形成設(shè)備及方法、壓電元件形成方法、排放頭和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜形成設(shè)備、薄膜形成方法、壓電元件形成方法、液滴排放頭和噴墨記錄設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，用作圖像記錄設(shè)備或圖像形成設(shè)備的噴墨記錄設(shè)備，如打印機(jī)、傳真機(jī)和復(fù)印機(jī)的液滴排放頭包括用于排出墨滴的噴嘴、噴嘴通向其中的加壓腔(也稱作墨水流路、加壓液體腔、壓力腔、排放腔或者液體腔等)、以及加壓在加壓腔內(nèi)的墨水并且通過加壓墨水使得墨滴從噴嘴排出的結(jié)構(gòu)。這種加壓墨水的結(jié)構(gòu)包括電-機(jī)械變換器(以下稱為壓電元件)、熱電變換器，如加熱器、由形成墨水流路的壁面的隔膜和與隔膜相對的電極構(gòu)成的能量發(fā)生裝置等。描述利用壓電元件的液滴排放頭的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。圖16是示出液滴排放頭400 的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的橫截面圖。如圖16所示，在液滴排放頭400中，加壓腔421是由噴嘴板410、加壓腔襯底420(硅(Si)襯底)、和隔膜430形成。通向加壓腔421的噴嘴411設(shè)置在噴嘴板410上，并且壓電元件440經(jīng)粘結(jié)層441設(shè)置在隔膜430上。液滴排放頭400 被構(gòu)造成通過使得壓電元件440振動(dòng)隔膜430由此加壓該加壓腔421，從噴嘴板410的噴嘴411排出墨滴。噴墨記錄設(shè)備利用記錄頭在記錄介質(zhì)如片材上形成圖像，對應(yīng)于象素的液滴排放頭400以預(yù)定間隔排列在記錄頭中。作為液滴排放頭400的主要部分的壓電元件是借助于薄膜形成通過將下電極 442、電-機(jī)械變換器膜443和上電極444按照這個(gè)順序沉積在粘結(jié)層441上而形成的。下電極442和上電極444是使得電輸入到電-機(jī)械變換器膜443的電極。電-機(jī)械變換器膜 443將下電極442和上電極444實(shí)現(xiàn)的電輸入轉(zhuǎn)變成機(jī)械變形。具體地說，鋯鈦酸鉛(PZT) 陶瓷等用于電-機(jī)械變換器膜443，并且這些主要由多種金屬氧化物構(gòu)成，通常稱為金屬復(fù)合氧化物(metal composite oxide)。形成壓電元件440的傳統(tǒng)方法如下。首先，電-機(jī)械變換器膜443通過公知的膜形成技術(shù)沉積在下電極442上，該膜形成技術(shù)如各種真空膜形成方法(例如，濺射方法、利用金屬有機(jī)化合物的有機(jī)金屬化學(xué)蒸鍍(MO-CVD)方法)、真空沉積方法和離子鍍方法)、溶膠-凝膠方法、熱液合成方法、氣溶合成方法(AD)、或者金屬有機(jī)分解(MOD)方法，并且上電極444形成在電-機(jī)械變換器膜443上，此后，借助于光刻蝕刻進(jìn)行上電極444的構(gòu)圖，并且以相同的方式進(jìn)行電-機(jī)械變換器膜443和下電極442的構(gòu)圖，由此，將它們個(gè)別化。金屬復(fù)合氧化物，尤其是PZT不是干蝕刻容易處理的材料。Si半導(dǎo)體器件可以容易借助于反應(yīng)離子蝕刻(RIE)進(jìn)行蝕刻，但是，這種類型的材料增加離子種類的等離子體能量，因此用ICP等離子體、ECR等離子體和螺旋波(helicon)等離子體執(zhí)行特殊RIE (這導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備的高生產(chǎn)成本)。此外，PTZ不能獲得蝕刻率對基礎(chǔ)電極膜的高選擇比率。尤其是，蝕刻率的不一致對具有大面積的襯底來說是致命的。如果僅在蝕刻之前將難于蝕刻的PZT膜布置在理想?yún)^(qū)域上，上述制造過程可以被省略；但是這種嘗試是不成功的，具有很少的特例。制造PZT膜的方法分別是熱液合成、真空沉積方法、AD方法和噴墨方法。熱液合成PZT在鈦(Ti)金屬上選擇性生長。通過在生長之前構(gòu)圖Ti電極，PZT 膜僅在被構(gòu)圖的區(qū)域上生長。為了通過這種方法獲得具有足夠壓力耐性的PZT膜，膜厚度為5微米或更大的相對厚的膜是優(yōu)選的(如果膜厚度小于5微米，在施加電場的過程中在薄膜中容易發(fā)生介電擊穿，使得不能獲得具有理想特性的薄膜)。此外，在電子器件形成在硅襯底上的情況下，在強(qiáng)堿水溶液中執(zhí)行熱液合成，使得硅襯底對蝕刻的保護(hù)變成必須的。真空沉積遮光板用于生產(chǎn)有機(jī)電致發(fā)光(EL)器件，并且在發(fā)光層上進(jìn)行構(gòu)圖； PZT膜在500至600攝氏度的襯底溫度下形成。這是因?yàn)閺?fù)合氧化物必須結(jié)晶來浮現(xiàn)壓電特性，并且上述襯底溫度范圍是獲得結(jié)晶膜必須的。遮光板通常由不銹鋼制成，并且設(shè)置遮光板的可行性較低，這是由于Si襯底和不銹鋼之間的熱膨脹系數(shù)的差，遮光板不能充分遮擋。尤其是，在MO-CVD或者濺射方法中使用不銹鋼制成的遮光板更不適合，其中由于氣體散射無遮擋沉積在被沉積的膜生長中比較廣泛。AD方法已知一種在蝕刻之前通過光刻形成抗蝕劑圖案并且在沒有抗蝕劑處理的區(qū)域上形成PZT膜。類似于上述的熱液合成方法，AD方法適于厚膜生長但是不適于5微米或以下的厚度的薄膜。此外，由于PZT膜沉積在抗蝕劑膜上，在通過拋光處理局部去除沉積膜之后，執(zhí)行提脫(liftoff)處理。均勻地拋光較大面積的處理是繁重和復(fù)雜的，并且抗蝕劑膜對高溫沒有耐久性。因此，AD膜在室溫下形成，并且通過后退火處理，該膜轉(zhuǎn)變成壓電膜。噴墨方法作為與噴墨方法相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，其中通過排出液滴、隨后通過激光照射干燥和烘烤，而形成金屬布線圖案，已知專利文件(日本專利第4353145號、日本專利第4232753號、日本專利申請公開說明書第2007-152250號、日本專利申請公開說明書第 2007-105661 號)和非專利文件(K. D. Budd, S. K. Dey, D. A. Payne, Proc. Brit. Ceram. Soc 36，107 (1985)和 A. Kumar 和 G. Μ. ffhitesides, Appl. Phys. Lett. 63，2002 (1993))。日本專利第4353145號公開了具有噴墨機(jī)構(gòu)和激光照射機(jī)構(gòu)的薄膜形成設(shè)備，并且該薄膜形成設(shè)備包括繪制系統(tǒng)，該繪制系統(tǒng)用于向工件內(nèi)的目標(biāo)排出液滴并且能夠執(zhí)行將激光點(diǎn)向被排出液滴的快速和精確定位。日本專利第4232753號公開了一種通過用激光束精確照射液滴有效干燥/烘烤包含功能材料的排出液滴的技術(shù)。日本專利申請公開說明書第2007-152250 號公開了一種以對應(yīng)于液滴的流動(dòng)性的吸取率吸取來自液滴的蒸發(fā)成分由此改善圖案形成的可控制性的技術(shù)。日本專利申請公開說明書第2007-105661號公開了一種開閉機(jī)構(gòu)設(shè)置在激光的照射口以在沒有激光束照射時(shí)關(guān)閉照射口，由此保持激光器光學(xué)特性的技術(shù)。 K.D.Budd，S. K. Dey, D.A.Payne，Proc. Brit. Ceram. Soc. 36,107(1985)給出了一種通過溶膠-凝膠方法形成金屬復(fù)合氧化物制成的薄膜相關(guān)的技術(shù)。A. Kumar和G. M. ffhitesides, Appl. Phys. Lett. 63，2002 (1993)描述了烷烴硫醇可以形成在Au膜上作為自組裝成膜 (self-assembled monlayer) (SAM)，并且SAM圖案通過微接觸壓印方法利用這個(gè)現(xiàn)象轉(zhuǎn)印， 以在隨后的過程中，如蝕刻中使用。但是，在上述傳統(tǒng)的噴墨方法中，薄膜是通過利用激光直接照射液滴的表面由此干燥/烘烤液滴來形成的，由于液滴從表面干燥，這導(dǎo)致特性退化。在利用包含這種特性退化的壓電元件的噴墨記錄設(shè)備中，圖像質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少部分解決傳統(tǒng)技術(shù)中的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種薄膜形成設(shè)備，用于利用噴墨方法在襯底上形成薄膜。該薄膜形成設(shè)備包括墨水施加單元，其將用于薄膜形成的液滴施加到襯底表面上的預(yù)定區(qū)域上；至少一個(gè)激光源，用于加熱墨滴，由此形成薄膜；以及激光照射單元，其利用來自激光源的激光照射位于襯底預(yù)定區(qū)域的后側(cè)上的第一點(diǎn)，其中所述墨滴已經(jīng)施加到所述襯底的預(yù)定區(qū)域上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種薄膜形成方法，用于利用噴墨方法在襯底上形成薄膜。該薄膜形成方法包括施加用于薄膜形成的墨滴到襯底表面的預(yù)定區(qū)域上；通過用來自激光源的激光照射位于襯底預(yù)定區(qū)域的后側(cè)上的第一點(diǎn)來烘烤墨滴，由此加熱墨滴，所述墨滴已經(jīng)施加到所述襯底的預(yù)定區(qū)域上。本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)及工業(yè)重要性將通過閱讀下面本發(fā)明目前優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖考慮時(shí)，變得更容易理解。


圖IA是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第一實(shí)施例的第一步驟的示意圖；圖IB是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第一實(shí)施例的第二步驟的示意圖；圖IC是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第一實(shí)施例的第三步驟的示意圖；圖ID是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第一實(shí)施例的第四步驟的示意圖；圖2A是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第二實(shí)施例的第一步驟的示意圖；圖2B是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第二實(shí)施例的第二步驟的示意圖；圖2C是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第二實(shí)施例的第三步驟的示意圖；圖2D是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第二實(shí)施例的第四步驟的示意圖；圖3A是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第三實(shí)施例的第一步驟的示意圖；圖;3B是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第三實(shí)施例的第二步驟的示意圖；圖3C是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第三實(shí)施例的第三步驟的示意圖；圖3D是示出用于構(gòu)圖SAM膜的第三實(shí)施例的第四步驟的示意圖；圖4A是示出通過利用噴墨方法反復(fù)施加PZT前體的過程的第一步驟的示意圖；圖4B是示出通過利用噴墨方法反復(fù)施加PZT前體的過程的第二步驟的示意圖；圖4C是示出通過利用噴墨方法反復(fù)施加PZT前體的過程的第三步驟的示意圖；圖4D是示出通過利用噴墨方法反復(fù)施加PZT前體的過程的第四步驟的示意圖；圖4E是示出通過利用噴墨方法反復(fù)施加PZT前體的過程的第五步驟的示意圖；圖4F是示出通過利用噴墨方法反復(fù)施加PZT前體的過程的第六步驟的示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成設(shè)備的透視圖；圖6是用于解釋薄膜形成設(shè)備中的激光照射機(jī)構(gòu)的概念圖；圖7是用于解釋改進(jìn)的激光照射機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的概念圖；圖8是示出在SAM膜形成部分上水接觸角的測量的照片；圖9是示出在SAM膜去除部分上水接觸角的測量的照片；圖10是示出通過根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成生產(chǎn)的壓電元件的P-E磁滯曲線的曲線圖；圖11是用于示意性圖示通過構(gòu)圖襯底上的墨滴來形成薄膜的橫截面圖；圖12是用于示意性圖示通過構(gòu)圖襯底上的墨滴來形成薄膜的橫截面圖，該襯底在其后側(cè)上具有構(gòu)件；圖13是示出通過根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成所形成的液滴排放頭的構(gòu)型的橫截面圖；圖14是根據(jù)本實(shí)施方式的噴墨記錄設(shè)備的解釋透視圖；圖15是根據(jù)本實(shí)施方式的噴墨記錄設(shè)備的機(jī)械部分的說明性側(cè)視圖；圖16是液滴排放頭的構(gòu)型的示例性橫截面圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)實(shí)施方式的薄膜形成設(shè)備的透視圖；圖18是用于解釋根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)實(shí)施方式的薄膜形成設(shè)備的激光照射機(jī)構(gòu)的概念圖；圖19是用于解釋改進(jìn)的激光照射機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的概念圖；圖20是示出將激光照射到襯底的后側(cè)和前側(cè)上的實(shí)施例的概念圖；圖21是示出照射時(shí)刻和激光強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖；以及圖22是示出照射時(shí)刻和激光強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)解釋根據(jù)本發(fā)明的薄膜形成設(shè)備、薄膜形成方法、壓電元件形成方法、液滴排放頭和噴墨記錄設(shè)備的示例性實(shí)施方式。噴墨記錄設(shè)備能夠高速打印，同時(shí)噪聲最小并且具有很多優(yōu)點(diǎn)，如噴墨記錄設(shè)備在選擇墨水類型方面具有柔性并且可以使用廉價(jià)的普通紙張。因此，噴墨打印設(shè)備廣泛用作圖像記錄設(shè)備或者圖像形成設(shè)備，如打印機(jī)、傳真機(jī)和復(fù)印機(jī)。用于噴墨記錄設(shè)備的液滴排放頭包括用于排出墨滴的噴嘴、噴嘴通向其中的加壓腔(也稱作墨水流路、加壓液體腔、 壓力腔、排放腔或者液體腔等)、以及對加壓腔內(nèi)的墨水加壓并且通過加壓墨水使得墨滴從噴嘴排出的結(jié)構(gòu)。具有很多類型的加壓墨水的結(jié)構(gòu)，如壓電類型結(jié)構(gòu)，其中，通過利用壓電元件形成加壓腔的壁面的隔膜變形并且偏移，由此排出液滴；氣泡類型(熱力型)結(jié)構(gòu)，其中，利用放置于加壓腔內(nèi)的電熱轉(zhuǎn)換器，如電阻加熱元件，借助于墨水膜沸騰產(chǎn)生氣泡，由此排出墨滴、等等。對于壓電類型結(jié)構(gòu)，具有多種類型，如利用在d33方向變形的縱向振動(dòng)類型、利用在d31方向上變形的橫向振動(dòng)(彎曲模式)類型、和利用剪切變形的剪切模式類型等(d33 和d31是壓電電荷常數(shù))。此外，最近，隨著半導(dǎo)體工藝和微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ的發(fā)展，已經(jīng)研制出薄膜致動(dòng)器，其中，液體腔和壓電元件直接形成在Si襯底上。在下面描述的實(shí)施方式中，薄膜形成設(shè)備、薄膜形成方法、壓電元件形成方法、液滴排放頭和噴墨記錄設(shè)備以利用在d31方向上變形的橫向振動(dòng)(彎曲模式)類型壓電元件為實(shí)施例進(jìn)行解釋。通過溶膠-凝膠方法形成壓電層在壓電層用PZT形成的情況下，利用乙酸鉛、烷氧基鋯和烷氧基鈦的化合物作為起始材料(見 K. D. Budd, S. K. Dey, D. A. Payne, Proc. Brit. Ceram. Soc. 36，107 (1985))，該化合物用甲氧基乙醇(methoxyethanol)作為公共溶劑溶解，以獲得均質(zhì)溶液。這個(gè)均質(zhì)溶液被稱為PZT前體溶液。PZT是鋯酸鉛(PbZrO3)和鈦酸鉛(PbTiO3)的固體溶液，并且PZT特性隨著PWrO3 和I^bTiO3之間的比率而變化。通常，具有優(yōu)異壓電特性的組合物是在1 和I^bTiO3之間的比率為53 47的情況下獲得的，它用化學(xué)方程式表示為H3(Zra53Jia47)O3，并且通常表示為PZT (53/47)。作為乙酸鉛、烷氧基鋯和烷氧基鈦的化合物的起始材料根據(jù)這個(gè)化學(xué)方程式稱重。烷氧基金屬化合物容易被大氣中的水分而水解，因此，可以將適當(dāng)量的穩(wěn)定劑，如乙酰丙酮、乙酸、或者二乙醇胺加入到前體溶液中作為穩(wěn)定劑。PZT之外的復(fù)合氧化物包括鈦酸鋇。作為起始材料的烷氧基鋇和烷氧基鈦的化合物溶解在公共溶液中，而生產(chǎn)鈦酸鋇。在PZT膜形成在用作基底的襯底的整個(gè)表面上的情況下，通過溶液涂敷方法如旋涂方法形成涂敷膜，并且涂敷膜經(jīng)歷包括溶劑蒸發(fā)、高溫分解、結(jié)晶的每種熱處理。從涂敷膜向結(jié)晶膜的轉(zhuǎn)變是與體積收縮相關(guān)聯(lián)的，因此，為了獲得無裂縫膜，前體的濃度必須被調(diào)節(jié)使得在單個(gè)工藝中獲得的膜厚度為100納米或更小。在PZT膜用作液滴排放頭的壓電元件的情況下，PZT膜的膜厚度需要在1微米和2 微米之間的范圍內(nèi)。為了通過上述方法獲得這種膜厚度，該工藝必須反復(fù)超過10次。在通過溶膠-凝膠方法形成構(gòu)圖的壓電層的情況下，通過控制用作基底的襯底的可潤濕性，選擇性施加PZT前體溶液。在A.Kumar 和 G.M. Whitesides，Appl. Phys. Lett 63,2002(1993)中示出在特定燒
氧基金屬上的自排列現(xiàn)象。 硫醇在鉬族金屬上形成自組裝成膜(SAM) 利用Pt用于下電極，并且下電極的整個(gè)表面經(jīng)歷SAM處理·烴基族布置在SAM膜上，使得SAM膜變成疏水的 通過光刻蝕刻的公知技術(shù)，SAM膜經(jīng)歷構(gòu)圖 被構(gòu)圖的SAM膜即使在去除抗蝕劑后仍保持該區(qū)域是疏水的 去除SAM的區(qū)域是鉬的表面并且是親水的 利用SAM存在或缺失所產(chǎn)生的表面能的反差，PZT前體溶液選擇性施加到金屬上 取決于反差程度，PZT前體溶液可以施加成圖案，即使在PZT前體溶液利用旋涂方法施加到整個(gè)表面上時(shí) 順便提及，PZT前體溶液可以通過刮刀涂敷方法進(jìn)行施加 此外，PZT前體溶液可以通過滴涂(dip coating)方法進(jìn)行施加 噴墨涂敷方法可以用于減少PZT前體溶液的消耗 也可以采用凸版印刷參照圖IA到1D、圖2A到2D和圖3A到3D描述構(gòu)圖烷氧基SAM膜的三種不同方法，其中構(gòu)圖所開始的圖1A、2A和3A每一個(gè)中所示的襯底1的最上表面被描述為鉬，其具有與硫醇非常優(yōu)異的反應(yīng)性。雖然烷氧基硫醇取決于分子鏈的長度呈現(xiàn)出不同的反應(yīng)性或疏水性(水排斥性)，從C6到C18的分子溶解在通常的有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮或甲苯)中(在幾mol/Ι的濃度下)。襯底1浸入在這個(gè)溶液中，并且在預(yù)時(shí)刻間段消逝之后從溶液中取出。此后，利用溶液，剩余分子經(jīng)歷置換清洗(!^placement washing)，并干燥，使得SAM膜2形成在鉬表面上(圖1B、3B)。在圖IA到ID所示的方法中，通過光刻方法，光阻材料3形成圖案(圖1C)，沒有被光阻材料3遮擋的SAM膜2的部分通過干蝕刻予以去除，用于這個(gè)處理的光阻材料3被去除，并且完成SAM膜2的構(gòu)圖。在圖2A到2D所示的方法中，光阻材料3首先形成(圖2B)，SAM處理在此后進(jìn)行。 在SAM處理之后的狀態(tài)下，SAM膜2沒有形成在光阻材料3上(圖2C)。然后，去除光阻材料2，并且完成SAM膜2的構(gòu)圖(圖2D)。在圖3A到3D所示的方法中，SAM膜2通過與圖IA到ID所示的相同的方法首先形成(圖:3B)。然后，在存在光掩膜4的情況下，SAM膜2用紫外線輻射來照射，以進(jìn)行曝光 (圖3C)。通過這個(gè)曝光，SAM膜2的未曝光部分被保留，且SAM膜2的曝光部分消失(圖 3D)。然后，通過用噴墨方法將PZT前體反復(fù)施加到襯底上來形成薄膜(圖4A到4F)。 如圖4A所示，SAM膜2的表面是疏水部分，而沒有覆蓋SAM膜2的襯底1的表面的部分是親水部分。首先，通過噴墨方法形成第一個(gè)構(gòu)圖的PZT前體涂敷膜5 (圖4B)。然后，按照傳統(tǒng)溶膠-凝膠方法，第一個(gè)構(gòu)圖的前體涂敷膜5經(jīng)歷熱處理。SAM膜2通過在500°C或700°C 下前體的高溫處理而消失，在500°C下發(fā)生有機(jī)材料的燃燒，而在700°C下發(fā)生PZT結(jié)晶，并且PZT膜6通過烘烤而形成(圖4C)。出于下面的原因，第二和隨后的處理可以簡化(見圖4D到4F)。· SAM膜2不能形成在薄氧化物膜上。因此，在第一次處理之后，沒有PZT膜6，并且SAM膜2僅形成在曝光的襯底1上。 在本實(shí)施方式中，使用自組裝現(xiàn)象。SAM膜2的傳統(tǒng)構(gòu)圖和利用構(gòu)圖的SAM膜2 的功能著色材料(濾色片、聚合物有機(jī)電致發(fā)光(EL)材料和納米級金屬布線)的構(gòu)圖已經(jīng)在第一次SAM處理以及隨后的功能著色材料的排列中完成。但是，在溶膠-凝膠方法中，曾經(jīng)形成的膜的厚度較小，并因此需要多次重復(fù)處理。通過光刻蝕刻形成的每個(gè)構(gòu)圖的SAM 膜是繁瑣和復(fù)雜的過程。在本實(shí)施方式中，尤其是，其上不能形成SAM膜的薄氧化物膜和作為壓電元件的下電極是構(gòu)成元件，并且只有能夠在下電極上形成SAM膜的組合才實(shí)現(xiàn)構(gòu)圖的SAM膜的形成。 在其上形成圖案的襯底上第一次SAM膜處理之后(圖4D)，襯底1被選擇性涂敷有PZT前體溶液(圖4E)，隨后熱處理(圖4F)。 這些工藝反復(fù)進(jìn)行直到膜厚度達(dá)到理想值。 這個(gè)方法進(jìn)行的構(gòu)圖可以形成直到5微米厚度的陶瓷膜。作為用作下電極的材料，選擇耐熱金屬，其通過烷氧基硫醇的反應(yīng)形成SAM膜。雖然銅和銀形成SAM膜，由于它們通過在50(TC或更高溫度下在大氣條件下進(jìn)行熱處理會(huì)改變它們的屬性，因此不能使用它們。由于金對PZT膜的結(jié)晶起到不利作用，也不能使用滿足兩種條件的金。單體金屬，如鉬、銠、釕、和銥也可用。也是可用的是鉬基合金材料，如鉬銠合金，它們與其他鉬族元素的合金。布置在硅襯底上的隔膜是若干微米厚，并且可以是二氧化硅膜、氮化硅膜、氮化硅氧化物膜(silicon nitride oxide film)或者這些膜的疊層。此外，考慮到熱膨脹系數(shù)的不同，陶瓷膜，如氧化鋁膜或氧化鋯膜可以用作隔膜。這些材料都是絕緣體。作為信號輸入到壓電元件內(nèi)的公共電極，下電極電連接到壓電元件；因此，下層隔膜是絕緣體或者如果是導(dǎo)體的話也是絕緣的導(dǎo)體。對于硅基絕緣膜，使用熱氧化膜或者CVD沉積膜；通過濺射方法可以形成金屬氧化物膜。當(dāng)鉬族下電極布置在隔膜上時(shí)，需要加強(qiáng)膜粘著的粘結(jié)層(見圖16)。對于粘結(jié)層來說可用的材料包括鈦、鉭、氧化鈦、氧化鉭、氮化鈦、氮化鉭、和這些材料制成的疊層。下面解釋采用上述噴墨方法的薄膜形成設(shè)備。圖5是根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成設(shè)備20的透視圖。如圖5所示，在薄膜形成設(shè)備20中，Y軸方向驅(qū)動(dòng)單元201布置在板200上。其上安裝襯底202的工作臺203被Y軸方向驅(qū)動(dòng)單元201驅(qū)動(dòng)而在Y-Y’方向上移動(dòng)。順便提及，工作臺203包括粘附單元(未示出)，以通過抽真空、靜電吸引等將襯底202固定(pin) 在工作臺203上。襯底202借助于粘附單元固定于工作臺203上。工作臺203被構(gòu)造成將襯底202配裝到其開口部分內(nèi)，由此支撐襯底202，使得襯底202的后側(cè)能夠用激光照射 (下面詳細(xì)描述)。此外，在板200上，X軸方向支撐元件204被布置成跨過被Y軸方向驅(qū)動(dòng)單元201 驅(qū)動(dòng)在Y-Y’方向上移動(dòng)的工作臺203。X軸方向驅(qū)動(dòng)單元205安裝到X軸方向支撐元件 204上。安裝在Z軸方向驅(qū)動(dòng)單元211上的頂空組件(headspace)206被安裝到X軸方向驅(qū)動(dòng)單元205上。因此，頂空組件206被驅(qū)動(dòng)而在X-X，方向和Z-Z，方向上在工作臺203上移動(dòng)。用于將墨滴排出到固定于工作臺203上的襯底202上的噴墨(IJ)頭208和對齊攝像機(jī)215安裝在頂空組件(headspace) 206上。墨水供給管210連接到IJ頭208上。功能材料墨水(如PZT前體溶液)從墨水罐(未示出)經(jīng)由墨水供給管210提供到IJ頭208。 這導(dǎo)致IJ頭208排出墨滴，如PZT前體溶液到放置于工作臺203上的襯底202的表面上。 此外，用于清潔IJ頭208的頭清潔機(jī)構(gòu)212布置在板200上。對齊攝像機(jī)215是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，包括諸如CXD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器的圖像傳感器，并且連接到控制裝置，如中央處理單元(CPU)上，該控制裝置用于控制Y軸方向驅(qū)動(dòng)單元201、X軸方向驅(qū)動(dòng)單元205、和Z軸方向驅(qū)動(dòng)單元211的驅(qū)動(dòng)等。在薄膜形成設(shè)備 20中，置于工作臺203上的襯底202的表面的圖像被對齊攝像機(jī)215取得，并且控制裝置基于獲取的圖像控制驅(qū)動(dòng)，由此將IJ頭208與襯底202的表面對齊。照射襯底202的后側(cè)的激光被成像，并且控制裝置基于該圖像控制驅(qū)動(dòng)，由此將激光照射的光點(diǎn)與從IJ頭208 排放到襯底202上的墨滴的位置對齊。薄膜形成設(shè)備20可以被構(gòu)造成包括多個(gè)用于對齊的攝像機(jī)，取代單個(gè)對齊攝像機(jī)215。即，薄膜形成設(shè)備20可以被構(gòu)造成利用不同的攝像機(jī)使得IJ頭208的對齊和激光與墨滴位置的對齊單獨(dú)進(jìn)行。例如，用于成像激光的對齊攝像機(jī)215可以布置在工作臺203的一側(cè)上，以便從襯底202的后側(cè)獲取圖像。在對齊攝像機(jī) 215布置在襯底202之上的結(jié)構(gòu)中，襯底202的后側(cè)經(jīng)受激光照射，使得通過利用紅外攝像機(jī)等探測熱來進(jìn)行對齊。
相對于X軸方向支撐元件204在Y-Y’方向上頂空組件206的相對側(cè)上，布置有激光頭213和與Z軸方向驅(qū)動(dòng)單元211協(xié)作來驅(qū)動(dòng)激光頭213的Z軸方向激光器驅(qū)動(dòng)單元 214。Z軸方向激光器驅(qū)動(dòng)單元214安裝到X軸方向驅(qū)動(dòng)單元205上，并且與頂空組件206 共享在X-X’方向上的運(yùn)動(dòng)。因此，相對于放置在工作臺203上的襯底202、在Y-Y’方向上和X-X’方向上頂空組件206的運(yùn)動(dòng)和激光頭213的運(yùn)動(dòng)彼此同步。在被驅(qū)動(dòng)沿著X-X’方向運(yùn)動(dòng)的激光頭213之下，反射器216設(shè)置在板200上。反射器216反射從激光頭213發(fā)出的激光，以將激光導(dǎo)引到襯底202之下的點(diǎn)。圖6是用于解釋薄膜形成設(shè)備20的激光照射機(jī)構(gòu)的概念圖。如圖6所示，激光頭 213向下發(fā)出激光L。被發(fā)出的激光L被反射器216反射，以基本上平行于襯底202，并且被導(dǎo)引向工作臺203之下，即襯底202之下的點(diǎn)。在工作臺203之下，布置了通過被上述控制裝置控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)而在Y-Y’方向上移動(dòng)的反射器301。反射器301反射被導(dǎo)引到襯底202之下的點(diǎn)的激光L，以便照射襯底202的后側(cè)。在控制裝置的控制下， 反射器301被驅(qū)動(dòng)沿著Y-Y’方向上運(yùn)動(dòng)，由此能夠任意控制用激光L照射襯底202的后側(cè)的時(shí)刻。即，可以任意控制通過從襯底202的后側(cè)照射激光L，干燥/烘烤已經(jīng)從IJ頭208 排出并粘附到襯底202表面上的墨滴I的時(shí)刻。此時(shí)，雖然激光頭213可以是多通道類型或者單通道類型的，多通道類型比單通道類型更優(yōu)選。激光的波長優(yōu)選的在紅外波長或者紫外波長范圍內(nèi)，并且，更優(yōu)選的是，具有被襯底202或者形成在襯底202上的膜高吸收系數(shù)的波長。激光照射機(jī)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)施例在根據(jù)上述實(shí)施方式的激光照射機(jī)構(gòu)中，可以使用任何機(jī)構(gòu)，只要該機(jī)構(gòu)可以將激光L照射到襯底202的背面即可。圖7是用于解釋改進(jìn)激光照射機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的概念圖。如圖7所示，激光頭213固定在與IJ頭208不同的位置處，并且激光頭213不必與IJ 頭208相協(xié)同地運(yùn)動(dòng)。從激光頭213發(fā)出的激光L被多角鏡302掃描，并然后被透鏡303 成形為平行光。此后，激光L被反射器301反射，以照射襯底202的后側(cè)。同樣在這個(gè)改進(jìn)實(shí)施例中，激光L仍照射到襯底202的后側(cè)，并且可以獲得與圖6所示實(shí)施例相等的效果。接著，解釋利用薄膜形成設(shè)備20的薄膜形成過程。在薄膜形成過程中，熱氧化膜 (膜厚度為1微米)已經(jīng)形成在硅晶片上，并且作為粘結(jié)層，鈦膜(膜厚度50納米)已經(jīng)通過濺射形成在熱氧化膜上。然后，作為下電極，鉬膜(膜厚度為200納米)已經(jīng)通過濺射形成在鈦膜上。此后，襯底已經(jīng)浸入到烷氧基硫醇溶液中，為此使用CH3 (CH2) 6-SH，在0. Olmol/ 1的濃度(異丙醇用作溶劑)，并已經(jīng)經(jīng)歷SAM處理。此后，在被異丙醇清洗和干燥之后，襯底經(jīng)歷構(gòu)圖。在SAM處理之后的疏水性已經(jīng)通過接觸角的測量來評估，并且在SAM膜上的水接觸角已經(jīng)被測量為92. 2度(見圖8)。相反，在SAM處理之前鉬濺射膜上的水接觸角已經(jīng)被測量為5度或更小(全潤濕)，以表明SAM膜處理已經(jīng)執(zhí)行。通過旋涂方法施加TOKYO OHKA KOGYO Co.，Ltd.制造的光阻材料(TSMR8800)，并且通過傳統(tǒng)光刻方法形成抗蝕劑圖案，隨之以氧氣等離子體處理，以去除SAM膜的暴露部分。在處理之后殘留的抗蝕劑已經(jīng)被丙酮溶解并被去除，并且如上面那樣進(jìn)行接觸角的類似的評估，發(fā)現(xiàn)在被去除部分的接觸角已經(jīng)被測量為5度或更小(全潤濕，見圖9)，并且在覆蓋有抗蝕劑的部分的接觸角已經(jīng)被測量為92. 4度，以確認(rèn)SAM膜已經(jīng)在該部分被構(gòu)圖。
作為另一構(gòu)圖方法，事先通過類似的抗蝕劑工作(work)形成抗蝕劑圖案，并且進(jìn)行類似的SAM處理。此后，通過丙酮去除抗蝕劑，并且已經(jīng)測量接觸角。在覆蓋有抗蝕劑的鉬膜的部分上的接觸角被測量為5度或更小(全潤濕)，而在其他部分上的接觸角被測量為92. 0度，以確認(rèn)SAM膜已經(jīng)在此被構(gòu)圖。作為再一構(gòu)圖方法，利用遮光板進(jìn)行紫外光在膜上的照射。用于照射的紫外光是受激準(zhǔn)分子燈產(chǎn)生的波長176納米的真空紫外線，并且具有遮光板的膜用真空紫外線照射十分鐘。照射部分上的接觸角被測量為5度或更小(全潤濕)，而未照射部分的接觸角被測量為92. 2度，以確認(rèn)SAM膜已經(jīng)被構(gòu)圖。作為壓電層，形成PZT(53/47)。在前體涂敷溶液的合成中，乙酸鉛三水合物、異丙氧基鈦和異丙氧基鋯作為起始材料。在乙酸鉛內(nèi)結(jié)晶的水已經(jīng)溶解在甲氧基乙醇中，并然后脫水。已經(jīng)設(shè)定與理想配比成分相比剩余10摩爾百分比的鉛。這是防止由于在熱處理中所謂的鉛揮發(fā)而結(jié)晶特性的減小。異丙氧基鈦和異丙氧基鋯已經(jīng)溶解在甲氧基乙醇中，由此加速乙醇互換反應(yīng)和酯化反應(yīng)，并且與已經(jīng)溶解了上述乙酸鉛的甲氧基乙醇溶液混合，由此，合成PZT前體溶液。 PZT濃度被設(shè)定為0. lmol/L·在一個(gè)溶膠-凝膠膜形成中獲得的膜厚度優(yōu)選的大約100納米，并且基于形成的膜的面積和施加的前體量之間的關(guān)系優(yōu)化前體濃度(因此，不局限于0. lmol/1)。通過噴墨方法(見圖4B)這個(gè)前體溶液已經(jīng)施加到被構(gòu)圖的SAM膜上。通過噴墨方法，液滴僅排出到親水部分上，而不排出到SAM膜上，S卩，通過接觸角的反差，僅在親水部分上形成涂敷膜。在這個(gè)膜涂敷過程中，通過照射到襯底后側(cè)上的激光加熱襯底，并且被構(gòu)圖的前體墨水已經(jīng)被干燥和結(jié)晶(烘烤)(見圖4C)。液滴通過噴墨方法被反復(fù)排放到相同位置，并且對該位置的激光照射已經(jīng)反復(fù)進(jìn)行，以為SAM膜涂外層釉(見圖4D至4F)。上述過程反復(fù)15次，并且獲得500納米厚的膜。在如此生產(chǎn)的膜中沒有諸如裂縫的缺陷。進(jìn)一步執(zhí)行PZT前體的選擇性涂敷和激光照射15次來執(zhí)行結(jié)晶處理。在膜中已經(jīng)沒有缺陷，如裂縫。膜厚度達(dá)到1000納米。上電極(鉬)膜已經(jīng)形成在被構(gòu)圖的膜上，并且評估電特性和電-機(jī)械變換能力。 圖10是示出通過根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成過程所生產(chǎn)的壓電元件的極化相對于施加場 (P-E)的滯后曲線的曲線圖。該曲線示出膜的相對介電常數(shù)為1220，介電損失為0.02，殘留極化為19. 3μ C/cm2，矯頑電場為36. 5kV/cm，且該膜具有與普通的陶瓷燒結(jié)體相等的特性?；谕ㄟ^利用激光多普勒振動(dòng)計(jì)測量的電場施加造成的變形量與計(jì)算機(jī)模擬之間的比較，計(jì)算電-機(jī)械變換能力。由此評估的壓電常數(shù)d31為-120pm/V，類似于陶瓷燒結(jié)體的值。這個(gè)值表示上述方法獲得的壓電材料可以在設(shè)計(jì)液滴排放頭中用作液滴排放頭的一部分。順便提及，電極膜可以按照與壓電層類似的方式形成，即，溶解鉬或諸如SrRuO3或 LaNiO3的金屬氧化物于溶劑中，并且將所獲得的溶液通過噴墨方法施加，并通過激光照射經(jīng)歷干燥/烘烤。圖11是用于解釋通過構(gòu)圖襯底202上的墨滴I形成薄膜的橫截面圖。如圖11所示，其上已經(jīng)構(gòu)圖墨滴I的襯底202的后側(cè)用激光L照射，照射產(chǎn)生的熱量通過襯底202傳導(dǎo)，并且施加到粘附于襯底202表面上的墨滴I。在這種情況下，墨滴I以激光L的光斑直徑確定的區(qū)域被加熱，使得激光L的光斑直徑根據(jù)要形成的圖案的精度予以調(diào)節(jié)。通過向墨滴I施加熱量，在中心被激光L照射的同時(shí)，結(jié)晶位置K從與襯底202的表面接觸的位置向墨滴I的表面擴(kuò)展。因此，與結(jié)晶位置從墨滴I的表面向內(nèi)側(cè)擴(kuò)散的情況相比，不易于導(dǎo)致如裂縫的缺陷。圖12是用于解釋通過構(gòu)圖襯底202上的墨滴I來形成薄膜的橫截面圖，在襯底后側(cè)上具有構(gòu)件。如圖12所示，在壓力腔421和隔膜430從襯底202的后側(cè)形成的情況下， 通過從襯底202的后側(cè)經(jīng)內(nèi)側(cè)到表面的熱傳導(dǎo)與經(jīng)隔膜430到表面的熱傳導(dǎo)之間的差異， 熱量被有效傳導(dǎo)到隔膜430上的墨滴I的部分上，并因此，可以容易并精確地形成覆蓋壓電元件的薄膜。圖13是示出通過根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成方法來形成的液滴排放頭40的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。如圖13所示，多個(gè)液滴排放頭40以預(yù)定間隔布置，使得每個(gè)液滴排放頭40 排放對應(yīng)于一個(gè)象素的墨滴。在本實(shí)施方式中，圖13所示的壓電元件40(并具有與大塊陶瓷相同的性能)可以通過簡單的生產(chǎn)方法予以形成，并且液滴排放頭40可以通過隨后的從后側(cè)進(jìn)行的蝕刻去除以用于形成加壓腔421以及與具有噴嘴411的噴嘴板410的連接而予以形成。順便提及，在圖13中，用于將墨水液體供給到加壓腔421的供給單元、流路和流阻的描述被省略。接著，參照圖14和15，給出噴墨記錄設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的描述，該噴墨記錄設(shè)備配備有多個(gè)液滴排放頭40。圖14是根據(jù)本實(shí)施方式的噴墨記錄設(shè)備的解釋性透視圖，圖 15是根據(jù)本實(shí)施方式的噴墨記錄設(shè)備的機(jī)械部分的解釋性側(cè)視圖。如圖14和15所示，噴墨記錄設(shè)備50在其主體81包括打印機(jī)械單元82，該打印機(jī)械單元包括在主掃描方向上可移動(dòng)的字車93、安裝在字車93上并且包括通過上述一種薄膜形成過程形成的液滴排放頭的記錄頭94、以及用于將墨水提供到記錄頭94的墨水盒 95等。在主體81的下部，安裝有紙盒84 (或者供紙托盤)和手動(dòng)供紙托盤85。紙盒84在其中包括多個(gè)片材83。紙盒84可拆卸地安裝在主體81內(nèi)，并且可以在前側(cè)上插入主體81 或從主體81去除。手動(dòng)供紙托盤85用于手動(dòng)供給片材83，并且可以打開和折回。由紙盒 84或者手動(dòng)供紙托盤85供給的片材83被傳送到打印機(jī)械單元82，并且所需的圖像通過打印機(jī)械單元82記錄在片材83上，此后，片材83排出到安裝于主體81的后側(cè)上的排出托盤 86。打印機(jī)械單元82保持字車93，通過將字車93設(shè)定在主導(dǎo)桿91和二次導(dǎo)桿92上， 使得字車93可以在主掃描方向上滑動(dòng)，所述主導(dǎo)桿91和二次導(dǎo)桿92是橫向跨在右側(cè)板和左側(cè)板(未示出)之間的導(dǎo)引元件。在字車93上，包括用于分別排出黃色(Y)、青色(C)、 品紅色(M)和黑色(Bk)墨水(YCMK墨水)的液滴排放頭的記錄頭安裝成多個(gè)墨水噴嘴布置在垂直于主掃描方向的方向上，并且墨水噴嘴的墨滴排放方向被設(shè)定為朝下，所述液滴排放頭是通過上述薄膜形成過程所形成的。此外，在字車93上，可更換地安裝有用于將墨水提供到記錄頭94的YCMK墨水盒95。每個(gè)墨水盒95在其上部具有開放于大氣的大氣開口、在其下部具有用于將墨水供給到噴墨頭的供給口、以及在其內(nèi)部具有填充有墨水的多孔體，并且供給到記錄頭94的墨水通過多孔體的毛細(xì)作用力保持在稍微負(fù)壓下。雖然彩色打印所需的多個(gè)顏色的顏色頭在這個(gè)實(shí)施例中用于記錄頭94，但是可以使用單個(gè)頭，該單個(gè)頭具有多個(gè)噴嘴，用于排出彩色打印所需的多種顏色的彩色墨滴。在此，字車93的后側(cè)(在片材傳送方向上的下游側(cè))可滑動(dòng)地配合在主導(dǎo)桿91 上，并且字車93的前側(cè)(在片材傳送方向上的上游側(cè))可滑動(dòng)地放置在二次導(dǎo)桿92上。然后，為了在主掃描方向上移動(dòng)字車93，同步帶100在被主掃描電機(jī)97驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)帶輪98和從動(dòng)帶輪99之間延伸，并且同步帶100被固定到字車93上，使得通過旋轉(zhuǎn)主掃描電機(jī)97，同步帶93被驅(qū)動(dòng)而在向前和向后方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另一方面，為了將紙盒84內(nèi)設(shè)置的片材83傳送到記錄頭94的下側(cè)，提供了 供紙輥101和摩擦墊102，用于從紙盒84拾取紙張并且一張接一張供給片材83 ；導(dǎo)引件103，用于導(dǎo)引片材83 ；傳送輥104，用于翻轉(zhuǎn)被供給的片材83并且傳送被翻轉(zhuǎn)的片材83 ；以及前端輥106，用于控制壓在傳送輥104的外周面上從傳送輥104和傳送輥105之間傳出的片材 83的角度。傳送輥104被副掃描電機(jī)107經(jīng)齒輪排驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。此外，提供了打印接收元件109，該打印接收元件109是用于在記錄頭94的下側(cè)根據(jù)字車93在主掃描方向上的移動(dòng)范圍導(dǎo)引從傳送輥104送出的片材83的片材導(dǎo)引元件。 在這個(gè)打印接受元件109沿片材傳送方向的下游側(cè)上，提供了形成排出路徑的傳送輥111、 齒輥112、排出輥113和114以及導(dǎo)引元件115和116，其中傳送輥111被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)以將片材83向排出方向供給，排出輥113和114用于將片材83排出到排出托盤86上。在記錄過程中，在移動(dòng)字車93的同時(shí)，記錄頭94根據(jù)圖像信號被驅(qū)動(dòng)，由此在一站(at a stop)的同時(shí)將墨滴排出到片材83上，并且用于一行的圖像記錄到片材83上，然后，在片材83被傳送預(yù)定距離之后，執(zhí)行用于下一行的圖像記錄。在接收到記錄結(jié)束信號或者表示片材83的尾端已經(jīng)到達(dá)記錄區(qū)域的信號時(shí)，記錄操作終止，并且片材83被排出。此外，沿著移動(dòng)方向在字車93右端的一側(cè)上記錄區(qū)域之外的位置處，布置有恢復(fù)裝置117，用于恢復(fù)記錄頭94的排放錯(cuò)誤?；謴?fù)裝置117是蓋帽單元、吸取單元和清潔單元。在處于打印待機(jī)時(shí)，字車93移動(dòng)到恢復(fù)裝置117的一側(cè)上，并且記錄頭94被蓋帽單元蓋住，噴嘴部分保持在潤濕狀態(tài)下，由此防止墨水干燥帶來的排放錯(cuò)誤。此外，例如，在記錄的中間階段，通過排放與記錄無關(guān)的墨水，所有噴嘴的墨水粘度保持恒定，并且保持穩(wěn)定的排放性能。在排放錯(cuò)誤的情況下，排放錯(cuò)誤被恢復(fù)使得記錄頭94的噴嘴用蓋帽單元密封，并且通過吸取單元經(jīng)管吸取墨水以及氣泡等，然后粘附到噴嘴表面上的墨水、灰塵等被清潔單元去除。順便提及，被吸取的墨水被排出到設(shè)置在主體下部的廢墨水儲(chǔ)池(未示出)中， 并且被廢墨水儲(chǔ)池中的墨水吸收器吸收和保持。上述噴墨記錄設(shè)備50配備有利用上述薄膜形成過程所形成的液滴排放頭的記錄頭94，使得噴墨記錄設(shè)備50不會(huì)具有隔膜驅(qū)動(dòng)誤差造成的墨滴排放誤差，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的墨滴排放特性，因此，改善了圖像質(zhì)量。改進(jìn)解釋薄膜形成設(shè)備的改進(jìn)。圖17是根據(jù)該改進(jìn)的薄膜形成設(shè)備20a的透視圖。順便提及，與上述相同的元件被賦予相同的附圖標(biāo)記，并且省略各元件的描述。如圖17所示，第二激光頭217安裝在薄膜形成設(shè)備20a的頂空組件206上。第二激光頭217發(fā)出激光到放置在工作臺203上的襯底202的表面上，由此加熱排出到襯底202 上的墨滴。由于第二激光頭217設(shè)置在頂空組件206上，第二激光頭217與IJ頭208相協(xié)同地在Y-Y’方向和X-X’方向上相對于放置在工作臺203上的襯底202移動(dòng)。S卩，從第二激光頭217發(fā)出的激光所掃描的位置與墨滴從IJ頭208排出的位置相關(guān)聯(lián)。順便提及，第二激光頭217不必須布置在頂空組件206上，只要從第二激光頭217發(fā)出的激光所掃描的位置與從IJ頭208排出的墨滴的位置相關(guān)聯(lián)即可。圖18是用于解釋根據(jù)該改進(jìn)的薄膜形成設(shè)備20a的激光照射機(jī)構(gòu)的概念圖。如圖 18所示，激光頭213向下發(fā)出激光Ll。被發(fā)出的激光Ll被反射器216反射以使其基本上平行于襯底202，并且被導(dǎo)引向工作臺203之下的位置，即在襯底202之下。在工作臺203之下，布置有被上述控制裝置控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)而在Y-Y’方向上移動(dòng)的反射器 301。反射器301反射被導(dǎo)引到襯底202之下位置的激光Li，以便用激光Ll照射襯底202 的后側(cè)。此時(shí)，在激光Ll的直徑大于目標(biāo)圖案(墨滴I的圖案)的狀態(tài)下，即，在激光Ll 沒有完全聚焦(失焦?fàn)顟B(tài))的狀態(tài)下，激光Ll用于照射。這個(gè)失焦?fàn)顟B(tài)是通過事先調(diào)節(jié)反射器301的反射表面以及安裝到激光頭213上的光學(xué)透鏡等來實(shí)現(xiàn)的。在控制裝置的控制下，反射器301被驅(qū)動(dòng)以在Y-Y’方向上移動(dòng)，由此任意控制用激光Ll照射襯底202的后側(cè)的時(shí)刻。即，通過從襯底202的后側(cè)照射激光Ll干燥/烘烤墨滴I的時(shí)刻可以被任意控制，該墨滴已經(jīng)從IJ頭208排出并且粘附到襯底202的表面上。此時(shí)，雖然激光頭213可以是多通道類型的或者單通道類型的，多通道類型比單通道類型優(yōu)選。激光的波長優(yōu)選的在紅外波長或紫外波長范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選的是，是具有高吸收系數(shù)的波長，以被襯底202或者襯底202上形成的膜吸收。然后，從第二激光頭217發(fā)出的第二激光L2在與激光頭213發(fā)出的激光Ll的同時(shí)或者在不同時(shí)刻照射到襯底202的表面上粘附的墨滴I上。第二激光L2根據(jù)所期望的圖案照射，使得第二激光L2的射線的形狀被調(diào)節(jié)以遵循墨滴I的圖案或者第二激光L2根據(jù)墨滴I的圖案等被掃描。以這種方式，在失焦?fàn)顟B(tài)的激光L1，S卩，照射區(qū)域大于要被干燥/烘烤的墨滴I的圖案的激光Ll被照射到襯底202的后側(cè)上，而第二激光L2根據(jù)墨滴I的圖案照射，結(jié)果， 能量可以恒定地施加到圖案及其周圍區(qū)域上，并且可以抑制由于圍繞圖案的熱傳導(dǎo)等造成的襯底202的熱耗散，由此，完成穩(wěn)定的熱量供給。此外，可以抑制過度的激光照射帶來的裂紋或消融，可以實(shí)現(xiàn)平滑、無損傷的干燥/烘烤過程。激光照射機(jī)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)施例順便提及，作為在該改進(jìn)中的上述激光照射機(jī)構(gòu)，可以使用任何機(jī)構(gòu)，只要該機(jī)構(gòu)可以用激光Ll照射襯底202的后側(cè)即可。圖19是用于解釋改進(jìn)的激光照射機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的概念圖。如圖19所示，激光頭213固定在與IJ頭208不同的位置，并且激光頭213不必須與IJ頭208相協(xié)同移動(dòng)。從激光頭213發(fā)出的激光Ll被多角鏡302掃描并然后被透鏡 303成形為平行光，此后，激光Ll被反射器301反射以照射襯底202的后側(cè)。而且在這個(gè)改進(jìn)中，激光Ll被照射到襯底202的后側(cè)，并且可以獲得與圖18所示的實(shí)施例相同的效果。圖20是示出將激光照射到襯底202的后側(cè)和前側(cè)上的實(shí)施例的概念圖。如圖20所示，激光L和第二激光L2向襯底202的后側(cè)和前側(cè)上的照射是這樣的首先，激光L照射到襯底202的其上已經(jīng)排出墨滴I的區(qū)域的后側(cè)上，然后第二激光L2被照射到墨滴I的表面上。圖21是示出激光的照射時(shí)刻和照射強(qiáng)度的曲線圖。如圖21所示，在施加到后側(cè)上的激光L和施加到前側(cè)上的激光之間的照射的時(shí)間差取決于被激光加熱的墨滴I的溫度升高速率；但是，優(yōu)選的是，時(shí)間差在大約幾毫秒到亞毫秒之間。此外，激光波長優(yōu)選的是在可見光波長到紅外波長之內(nèi)。尤其是，被功能材料吸收的波長范圍是更優(yōu)選的。從而，其上已經(jīng)排出墨滴I的襯底的后側(cè)被激光L照射之后，墨滴I的表面用第二激光L2照射，由此， 抑制過度照射帶來的裂紋或消融，并且可以實(shí)現(xiàn)平滑且無損傷的干燥/烘烤過程。此外，即使在照射到后側(cè)和前側(cè)上的激光L和第二激光L2之間沒有時(shí)間差且照射到后側(cè)上的激光L的強(qiáng)度大于照射到前側(cè)的第二激光L2的強(qiáng)度(照射到前側(cè)的第二激光 L2的強(qiáng)度小于照射到后側(cè)的激光L的強(qiáng)度)時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)平滑且無損傷的干燥/烘烤過程。圖22是示出激光的照射時(shí)刻和強(qiáng)度的曲線圖。如圖22所示，雖然激光的照射同時(shí)開始，保持(照射到后側(cè)的激光L的強(qiáng)度)> (照射到前側(cè)上的第二激光L2的強(qiáng)度) 這個(gè)關(guān)系能夠抑制在干燥/烘烤過程中出現(xiàn)裂紋或消融。此外，對于照射到前側(cè)上的第二激光L2b，優(yōu)選的是隨著時(shí)間增加用于前側(cè)上的干燥/烘烤過程的能量。根據(jù)本實(shí)施方式的薄膜形成設(shè)備和薄膜形成方法可以減少在噴墨方法中產(chǎn)生的特性退化。雖然為了完整和清楚公開的目的已經(jīng)相對于特定實(shí)施方式描述了本發(fā)明，所附的權(quán)利要求書不因此局限于此，而是應(yīng)理解為涵蓋完全落入在此的基本教導(dǎo)內(nèi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出的所有改進(jìn)和變型。與相關(guān)申請的橫向引用本申請要求2010年7月30日在日本提交的日本專利申請第2010-173107號、2010 年7月30日在日本提交的日本專利申請第2010-173111號和2011年3月18日在日本提交的日本專利申請第2011-061625號的優(yōu)先權(quán)并通過引用結(jié)合這些專利申請的全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種薄膜形成設(shè)備，用于利用噴墨方法在襯底上形成薄膜，該薄膜形成設(shè)備包括 墨水施加單元，該墨水施加單元將用于薄膜形成的墨滴施加到襯底表面上的預(yù)定區(qū)域；至少一個(gè)激光源，用于加熱墨滴由此形成薄膜；以及激光照射單元，該激光照射單元用來自所述激光源的激光照射位于襯底預(yù)定區(qū)域的后側(cè)上的第一點(diǎn)，其中在所述預(yù)定區(qū)域上已經(jīng)施加了墨滴。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成設(shè)備，其中 所述激光照射單元包括第一激光照射單元，該第一激光照射單元用激光照射比施加有墨滴的預(yù)定區(qū)域大的第一占.^ w\ 第二激光照射單元，該第二激光照射單元用激光照射所述襯底表面上的第二點(diǎn)，該第二點(diǎn)對應(yīng)于所述預(yù)定區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成設(shè)備，還包括成像單元，該成像單元獲取襯底的表面的圖像，其中所述薄膜形成設(shè)備基于所取得的圖像執(zhí)行襯底上要施加有墨滴的位置的對齊和已經(jīng)施加有墨滴的區(qū)域與要用激光照射的點(diǎn)之間的對齊。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成設(shè)備，其中墨水施加單元施加自組裝單分子膜材料到襯底的表面上，該材料具有液體排斥性，用于形成液體排斥部分和親液部分構(gòu)成的圖案；以及由液體排斥部分和親液部分構(gòu)成的圖案是通過激光照射單元所照射的激光去除自組裝單分子膜材料形成的。
5.一種薄膜形成方法，用于利用噴墨方法在襯底上形成薄膜，所述薄膜形成方法包括施加用于薄膜形成的墨滴到襯底表面上的預(yù)定區(qū)域上；以及通過用來自激光源的激光照射位于襯底預(yù)定區(qū)域的后側(cè)上的第一點(diǎn)來烘烤墨滴，由此加熱墨滴，其中所述襯底的預(yù)定區(qū)域上已經(jīng)施加有墨滴。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜形成方法，其中，所述施加包括施加墨滴到襯底的表面上， 在該襯底的表面上已經(jīng)形成由液體排斥部分和親液部分構(gòu)成的圖案。
7.如權(quán)利要求5所述的薄膜形成方法，其中所述施加包括施加具有液體排斥性的自組裝單分子膜材料到襯底的表面上，在所述襯底的表面上已經(jīng)形成由液體排斥部分和親液部分構(gòu)成的圖案；以及所述烘烤包括通過激光照射去除自組裝單分子膜材料來形成液體排斥部分和親液部分的區(qū)域。
8.如權(quán)利要求5所述的薄膜形成方法，其中，所述烘烤包括在用激光照射第一點(diǎn)之后，通過用激光照射襯底表面上的第二點(diǎn)來烘烤墨滴，所述第二點(diǎn)對應(yīng)于所述預(yù)定區(qū)域，由此加熱所述墨滴。
9.如權(quán)利要求5所述的薄膜形成方法，其中，所述烘烤包括用激光照射第二點(diǎn)，所述激光具有比照射第一點(diǎn)的激光小的強(qiáng)度。
10.一種壓電元件形成方法，用于利用如權(quán)利要求5所述的薄膜形成方法在襯底上形成壓電元件。
11.一種液滴排放頭，該液滴排放頭利用由如權(quán)利要求10所述的壓電元件形成方法形成的壓電元件。
12.—種噴墨記錄設(shè)備，包括如權(quán)利要求11所述的液滴排放頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜形成設(shè)備、薄膜形成方法、壓電元件形成方法、液滴排放頭和噴墨記錄設(shè)備，所述薄膜形成設(shè)備用于利用噴墨方法在襯底上形成薄膜，該薄膜形成設(shè)備包括墨水施加單元，該墨水施加單元將用于薄膜形成的墨滴施加到襯底表面上的預(yù)定區(qū)域；至少一個(gè)激光源，用于加熱墨滴由此形成薄膜；以及激光照射單元，該激光照射單元用來自激光源的激光照射位于襯底預(yù)定區(qū)域的后側(cè)上的第一點(diǎn)，其中在所述預(yù)定區(qū)域上已經(jīng)施加了墨滴。
文檔編號B41J2/045GK102407665SQ2011102148
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者八木雅廣, 木平孝和, 田代亮, 町田治, 秋山善一 申請人:株式會(huì)社理光