少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプの製造方法及び変形可能な膜マイクロポンプ
本発明は、互いに取り付けられる第１の基板（１０）及び第２の基板（２０）を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプの製造方法に関連しており、前記第１の基板（１０）は少なくとも一つのキャビティ（１２−２）を備えており、及び前記第２の基板（２０）は前記キャビティ（１２−２）に面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜（２２−２）を備えている。前記方法は、前記第１の基板（１０）内に前記キャビティ（１２−２）を作るステップと、前記第１の基板（１０）と前記第２の基板（２０）とを取り付けるステップと、前記第２の基板（２０）内に前記変形可能な膜（２２−２）を作るステップと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、マイクロ流体の一般的分野に関連しており、及び少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプの製造方法、及び変形可能な膜マイクロポンプに関連している。
【背景技術】
【０００２】
マイクロポンプはマイクロチャネル内の流体の制御された流れを提供する。それらは、例えば、ラボオンチップ、医療物質注入システム、または流体冷却回路の電子チップのような数多くの微小流体システムにおいて利用されることができる。
【０００３】
流体流動は、機械的作用が対象の流体に実行されるかどうかに依存して、異なる方法で得られうる。様々な技術の概説が非特許文献１の記事において見出されることができる。
【０００４】
変形可能な膜マイクロポンプは、マイクロチャネルにおいて流体を排出させるように、機械的作用が膜を通して流体に適用されるような、マイクロポンプの第１のカテゴリーに属している。
【０００５】
特許文献１は、一つの中心のポンプ膜と二つの上流及び下流の二次膜を含む三つの変形可能な膜を備えているマイクロポンプの例を説明している。
【０００６】
図１に図示されるように、マイクロポンプ１は、マイクロチャネルを形成するように共に取り付けられた第１の基板１０と第２の基板２０とを備えている。
【０００７】
前記第１の基板１０は、前記基板の上面１１Ｓに形成された三つのキャビティ１２−１、１２−２、１２−３を備えており、一連に接続されている。
【０００８】
前記第２の基板２０は、前記キャビティに面して配置された三つの変形可能な膜２２−１、２２−２、２２−３を備えている。前記第２の基板２０が単一片から形成されており、それ故前記変形可能な膜は前記基板の一部であり、追加された部分ではないことに注意すべきである。
【０００９】
前記中心の膜２２−２及び対応するキャビティ１２−２は、前記マイクロポンプ１のポンプチャンバを共に定義している。前記上流２２−１及び下流２２−３は、対応するキャビティ１２−１及び１２−３と共に、アクティブバルブを形成している。
【００１０】
前記膜の変形は、前記膜の上面２１Ｓ上に配置された圧電性チップ３１を用いて得られる。
【００１１】
マイクロポンプのマイクロチャネル内の対象の流体の流動は、前記上流及び下流バルブの作用と連動して、ポンプチャンバの体積を増大または減少させる膜の制御された変形により得られる。
【００１２】
そのようなマイクロポンプを製造する方法は、キャビティと膜を製造する段階と、続いて、前記基板を取り付ける段階と、を備えている。
【００１３】
前記キャビティ及び膜はそれぞれ、従来のマイクロ電子技術、例えばフォトリソグラフィとそれに続く複数のエッチング段階を用いて、第１及び第２の基板内に最初に製造される。前記第２の基板の膜は、一般的に、数十ミクロンの範囲で厚さを有していることに注意すべきである。
【００１４】
第１及び第２の基板がシリコンで作られるとき、シリコン直接接合（ＳＤＢ）として参照されている分子結合によって共に取り付けられうる。
【００１５】
当業者に周知のこの取り付け技術は、非特許文献２において特に説明されている。
【００１６】
事前の基板面洗浄の段階と、続いて基板の整列と互いに接触させる段階と、を備えている。それから、全体が１０００℃の範囲にある高温に、数分から数時間の間さらされる。
【００１７】
しかしながら、この製造方法は、特に第２の基板に関して欠点をもたらす。
【００１８】
実際、取り付けの段階の前及び間、特に、直接接合の場合においては洗浄段階の間の前記第２の基板の処理は、第２の基板、特に、薄さに起因した膜に高い機械的ストレスが生じる。それ故、膜劣化（破断、破裂など）の危険は高い。
【００１９】
それ故、これらの危険を抑えるために、前記第２の基板は、エンボス加工された形状を有するようにエッチングされた。図１に示すように、膜２２−１、２２−２、２２−３は第２の基板の上面２１Ｓに作製されたリセスによって形成されている。このようにして、非エッチング部分は、前記膜を互いに分離する厚い部分、またはリブ２５を形成し、及びその厚さ及び配列に起因して、基板の要求される剛性を提供している。
【００２０】
しかしながら、第２の基板の上面内のリブの存在は、スピナーで感光性樹脂を堆積させることができないので、後続のフォトリソグラフィステップの達成を妨げる。
【００２１】
さらに、第２の基板の上面上への後続の誘電体または金属層の堆積の間、リブの存在により誘起された顕著な高さの変動に起因する、連続性の問題が生じる。
【００２２】
最後に、前記方法が、第１及び第２の基板を形成するプレートを用いて複数のマイクロポンプを同時作製することに関連しているとき、これらの様々な欠点は特に顕著となる。実際、これらのプレートは、厚さについて百ミリメートルの範囲の直径を有しており、第２の基板を形成するウェーハに関しては、膜上で数十マイクロメートルの範囲である。このアスペクト比は、取り付けの前及び間での処理の間、第２の基板を形成するウェーハを特に脆弱にさせることが理解できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１２３４２０号明細書
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】“ＭＥＭＳ−Ｍｉｃｒｏｐｕｍｐｓ： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ” Ｎｇｕｙｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ｆｌｕｉｄ．Ｅｎｇ．， Ｖｏｌ．１２４， ３８４−３９２
【非特許文献２】“Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ” Ｍａｌｕｆ ａｎｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓ， Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ， ２００４
【非特許文献３】“Ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｆｒｏｍ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ” Ｐｅｉ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍａｃｈ．Ｔｏｏｌ．Ｍａｎｕ．，４８（２００８）， １２９７−１３０７
【非特許文献４】“Ａ ｎｏｖｅｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓｐｈｉｎｃｔｅｒ ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ａ ｆｏｕｒ−ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ”， Ｄｏｌｌ ｅｔ ａｌ．， Ｓｅｎｓｏｒ．Ａｃｔｕａｔ．Ａ−ｐｈｙｓ．， ２００７， ｖｏｌ．１３９、 ２０３−２０９
【非特許文献５】“Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｙｅｒ ｆｏｒ Ｈａｒｓｈ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ” Ｍａｌｈａｉｒｅ ａｎｄ Ｂａｒｂｉｅｒ， ２００３， Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ， ４２７， ３６２−３６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、基板を取り付けるステップの間及び前に、基板、特に変形可能な膜を備えるための基板の劣化の危険を制限するために、共に取り付けられる二つの基板を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この目的のために、本発明は、共に取り付けられる第１の基板及び第２の基板を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプを製造する方法に関連しており、前記第１の基板は、少なくとも一つのキャビティを備えており、前記第２の基板は、前記キャビティに面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜を備えており、前記第１及び第２の基板は、前記キャビティ及び前記変形可能な膜が位置するところで共にマイクロチャネルの一部を画定しており、
前記方法は、
−前記第１の基板内に前記キャビティを形成するステップと、
−前記第２の基板内に前記変形可能な膜を形成するステップと、
−前記第１の基板と前記第２の基板とを取り付けるステップと、
を備えている。
【００２７】
本発明によると、前記変形可能な膜を形成するためのステップは、前記取り付けのステップの後に実施される。
【００２８】
両基板は、前記変形可能な膜を形成するステップの前に共に取り付けられる。前記第２の基板は、前記取り付けのステップの前及び間に、変形可能な膜を備えておらず、これによって局所的に脆弱な区間を備えていない。
【００２９】
それ故、前記取り付けのステップの前及び間に、処理の間に生じた過度の機械的ストレスに起因して、一般的に基板、特に第２の基板の劣化（破損、破裂、割裂など）の危険は、上で説明した従来技術による方法に存在する危険に関連して実質的に減少する。
【００３０】
さらに、利用する取り付けの技術の選択はもはや限定されていない。従来技術とは違って、操作条件、特に圧力及び温度に関する操作条件が基板に高い機械的及び熱的ストレスを負わせるものから取り付けの技術を選択することが可能である。取り付けのステップの間の変形可能な膜の欠如に起因して、第２の基板の劣化の危険が実質的に減少するか、無視できる。
【００３１】
前記第２の基板は上部面及び下部面を備えており、前記基板は下部面上で前記第１の基板に取り付けられている。有利的に、前記変形可能な膜を製造するためのステップは、前記上部面から前記第２の基板を薄化することにより実施され、前記薄化は、機械的研磨、化学機械的研磨、及び／またはエッチングにより実施されている。
【００３２】
好ましくは、前記変形可能な膜を備えている前記第２の基板は、単一片から作られる。それ故、変形可能な膜は、第２の基板に堅く接続された追加の要素ではなく、前記第２の基板の構造部分である。
【００３３】
前記取り付けのステップは、分子結合、陽極、共晶結合、または接着により実施されうる。好ましくは、前記取り付けのステップは、分子結合によって実施される。この技術は、時としてシリコン直接結合（ＳＤＢ）として参照されている。
【００３４】
好ましくは、第１の基板は第１のキャビティに連絡している管を備えており、第１の基板の少なくとも一部をエッチングすることによる後続の薄化のステップは、前記管が貫通管を提供するように、下部面からなされる。
【００３５】
前記取り付けのステップは、有利的に、真空下で実施される。この方法において、マイクロチャネル部が第２の基板によって密閉された閉じた容積を形成する場合、前記容積内に存在するガスの熱膨張が生じる危険もなく、高温を印加することが可能である。この膨張は、特に取り付けを弱める高い機械的ストレスを前記基板内に生じさせる。
【００３６】
有利的に、前記変形可能な膜を製造するためのステップを受けて、第２の基板は、全体の表面で実質的に平坦な上部面を有している。
【００３７】
それ故、従来技術と違って、平面上で従来的に実施されるミクロ電子工学法は、第２の基板の上部面上で実施されうる。これらの方法は、後続のスピナーによる堆積、特に感光性樹脂の堆積、フォトリソグラフィ、及びエッチングのステップを備えうる。
【００３８】
複数のマイクロポンプは、前記第１及び第２の基板から実質的にに作られることができ、前記第１及び第２の基板は、それぞれ単一片から形成される。
【００３９】
前記製造方法は、前に作られたマイクロポンプを互いに分離する最終のステップを備えている。
【００４０】
本発明は同様に、共に取り付けられる第１の基板及び第２の基板を備えている変形可能な膜マイクロポンプに関連しており、前記第１の基板は、少なくとも一つのキャビティを備えており、前記第２の基板は、前記キャビティに面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜を備えており、前記第１及び第２の基板は、前記キャビティ及び前記変形可能な膜が位置するところで共にマイクロチャネルの一部を画定している。
【００４１】
本発明によると、前記第２の基板は、前記マイクロチャネル部に沿って、実質的に一定の厚さを有している。
【００４２】
実質的に一定の厚さとの用語は、問題になっている区間において、最大値の１０％以下、及び好ましくは、５％、または１％以下の局所的変化を示す傾向にある値の厚さを参照している。
【００４３】
前記第２の基板は、上部面及び下部面を備えており、前記基板は下部面上で前記第１の基板に取り付けられている。
【００４４】
有利的に、第２の基板は、全体の表面上で実質的に平坦な上部面を有している。
【００４５】
前記変形可能な膜は、３００μｍ以下、及び好ましくは１００μｍより小さく、または５０μｍより小さい厚さを有しうる。
【００４６】
前記第１及び第２の基板は、好ましくはシリコーン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、またはガラスで作られる。好ましくは、前記第１の基板は、シリコンで作られ、第２の基板は、ＳＯＩで作られる。
【００４７】
前記第１の基板は、変形可能な膜に面して前記キャビティ内に配置された、前記膜から受台を形成する少なくとも一つの突起を備えうる。このように、膜の製造の間に、利用する技術に起因して、第２の基板は、第１の基板に向かってたわみを引き起こす歪みを受けうる。突起の存在は、第２の基板に対する受台の形成により、たわみを制限することを可能にしている。このようにして、たわみに関連する機械的ストレスは同様に制限される。
【００４８】
有利的に、第１の基板は第２のキャビティを備えており、及び第２の基板は前記第２のキャビティに面して配置された第２の変形可能な膜を備えており、前記第２のキャビティ及び前記第２の変形可能な膜は、前記マイクロチャネル部内部に位置されており、前記第１の基板は、前記第２のキャビティ内部で突出しているリップによって画定された開口を経て、前記第２の変形可能な膜と平行にある前記第２のキャビティ内部を開口している管を備えている。
【００４９】
リップとの用語は、突出した硬いリブを参照している。
【００５０】
好ましくは、前記リップ及び前記第２の変形可能な膜は、相互に関連して、０．０１μｍから３μｍのギャップ備えている。好ましくは、前記ギャップは０．０１μｍから３μｍである。
【００５１】
このようにして、高温が印加される取り付け技術の場合において、基板のどちらかの熱変形の危険がない。第１の基板の特定の区間と第２の基板の特定の区間との間に特定の小さなギャップを作ることが可能である。
【００５２】
有利的には、ストレスの加えられた層が変形可能な膜に面して前記第２の基板の上部面に配置されており、それにより前記膜がアイドル位置で変形している。
【００５３】
有利的には、前記膜の変形を測定するために、変形可能な膜に面して前記第２の基板の上部面上に、歪みゲージが配置されている。
【００５４】
本発明のさらなる利点及び特徴は、以下の非限定的な詳細な説明において明らかとなる。
【００５５】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、非限定的な例としてここで説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】上で説明された図１は、従来技術の例による変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図３】図３は、キャビティを形成するためのステップの後であって、取り付けのステップより前の第１の基板の上面図である。
【図４】図４は、入口管及び出口管が、上流キャビティ及び下流キャビティの外側に部分的に配置されているところの、本発明によるマイクロポンプの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図５】図５は、図４で示された第１の基板の上面図である。
【図６】図６は、本発明によるマイクロポンプの別の実施形態の縦断面図であり、圧力を加えられた層が第２の基板の膜に配置されている。
【図７】図７は、変形可能な膜センサーを備えている本発明によるマイクロポンプの別の実施形態の上面図である。
【図８】図７に示されたセンサーの出力信号の展開を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
ここで説明される製造方法は、三つの変形可能な膜を備えているマイクロポンプに適用されるが、同様に、変形可能な膜マイクロポンプ、例えば、少なくとも一つの膜、及び前記膜の上流及び下流に配置されたチェックバルブまたは集束パイプを備えているようなマイクロポンプの如何なるタイプに適用されてもよい。前記方法は、本発明によるｎ個の膜を備えているマイクロポンプに適用されてもよく、ｎは１以上であり、好ましくは３に等しい。ｎが１に等しいとき、前記方法は、アクティブバルブの作製を導き、膜は入口管及び出口管の間に配置される。
【００５８】
さらに、前記方法は、単一のマイクロポンプの製造を参照することで説明されるが、複数のマイクロポンプの同時製造に適用されてもよい。
【００５９】
図２Ａから２Ｅは、好ましい実施形態による製造方法の様々なステップに対する変形可能な膜マイクロポンプの断面図を図示している。
【００６０】
図の明確性のため、尺度は守られていないことに注意すべきである。
【００６１】
以下の説明を通して、図２で示された正規直交座標（ｉ、ｊ、ｋ）が利用される。
【００６２】
さらに、以下で使用される用語「下部」及び「上部」は、この場合、図２Ａで示された正規直行座標（ｉ、ｊ、ｋ）のｋ方向に沿った方向の用語として理解される。
【００６３】
用語「厚さ」、「高さ」、及び「深さ」は、前記正規直行座標（ｉ、ｊ、ｋ）のｋ方向に沿った距離の用語として理解される。
【００６４】
例えば両面研磨シリコンウェーハから形成された第１の基板１０が考慮される。
【００６５】
例えばシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハから形成された第２の基板が考慮される。このようにして、ＳｉＯ２の層２３−２は、二つの上部シリコン層２３−１及び下部シリコン層２３−３の間に存在している。
【００６６】
第１及び第２の基板の厚さは、数百マイクロメートル、例えば７００μｍの範囲である。
【００６７】
第１及び第２の基板の直径及び対角は、数ミリメートルから数十センチメートル、例えば、１０、１５、２０、または３０ｃｍの範囲であってもよい。複数のマイクロポンプの同時製造の場合、基板は、数十センチメートルの範囲の直径及び対角を有しうる。前記製造方法に従って得られたマイクロポンプは、例えば寸法１ｃｍ×３ｃｍの長方形を形成しうる。
【００６８】
前記第２の基板２０の下部シリコン層２３−３の厚さは、後続して作られる前記変形可能な膜の厚さに実質的に等しい。この厚さは、数十から数百マイクロメートルの範囲であり、例えば、１０μｍから３００μｍ、及び好ましくは、１００μｍより小さく、または５０μｍより小さくてもよい。以下に詳述するように、前記第２の基板の下部層２３−３は、正確に作られる変形可能な膜の厚さを画定することを可能にしている。
【００６９】
方法の第１のステップによると、複数のキャビティ１２−１、１２−２、１２−３は、前記第１の基板１０の上面１１Ｓ内に、連絡管１３に沿って作られる。
【００７０】
キャビティとの用語は、固体表面内に作られたリセスまたはノッチを参照している。
【００７１】
三つのキャビティ１２−１、１２−２、１２−３がこのようにして得られ、一つの中心キャビティ１２−２と二つの上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３は、連絡管１３を経て一連に連結されている。前記中心キャビティ１２−２は、ポンプチャンバを形成することを助け、二つの上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３は、アクティブバルブを形成することを助ける。
【００７２】
前記キャビティ１２−１、１２−２、１２−３は、円盤、リング、多角形、または同様な種類の任意の他の形状の形を有しており、数ミリメートル、例えば３ｍｍまたは６ｍｍの直径または対角、及び数マイクロメートルから数百マイクロメートルの範囲、例えば５０μｍから１００μｍの深さを有している。実際、膜によって排出された流体の体積と、膜に面して位置されたキャビティの体積との間の比に対応する圧縮率が決定されうる。この圧縮率を出来る限り高くすることが好ましい。加えて、キャビティの深さは、好ましくは１００μｍ以下である。
【００７３】
入口管１４及び出口管１５が、上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３の内部に、井戸型開口の形態で、しかし、好ましくは前記第１の基板１０に対して完全に貫通しないで作られる。それらは前記キャビティの中心に位置している。それらは数百マイクロメートルの範囲、例えば６００μｍの直径、及び数百マイクロメートルの範囲、例えば３００μｍの深さを有している。
【００７４】
前記入口管１４及び出口管は、環状リップ１６によって、縁のある穴を経て前記キャビティ内に開いている。前記リップ１６は、それらが位置しているキャビティの深さに実質的に等しい高さを有しうる。
【００７５】
この場合、対応するリップ１６に面することを目的として、前記基板２０の下部面２１Ｉ内にアンダーカット２４−１、２４−３が作られる。前記アンダーカットは、環状であるか、または円環形状を有しており、浅く、数マイクロメートルの範囲、例えば、２μｍ、または１０分の数マイクロメートル、例えば、０．１μｍである。
【００７６】
アンダーカットとの用語は、数十マイクロメートルの範囲、例えば５０または１００μｍのキャビティに面している、一般的に０．１μｍから３μｍの間の浅いリセスまたはノッチを参照している。前記第２の基板２０の下部面２１Ｉは、実質的に平面であると考慮されることができる。この例において、「実質的に」との用語は、数マイクロメートル、例えば３μｍを超えない前記基板の厚さの変動を参照している。
【００７７】
これらのアンダーカット２４−１、２４−３は、後続の基板取り付けのステップの間に、前記リップ１６の上部が、前記第２の基板の下部面２１Ｉに触れないことを確保することを可能にしている。さらに、これらのアンダーカット２４−１、２４−３は同様に、膜が機械的ストレスを受けない場合、入口管１４及び出口管１５と、それらが開口しているキャビティ１２−１、１２−３との間に流体連絡を提供する。
【００７８】
さらに、前記第１の基板１０の上面１１Ｓ内に突起１７が作られ、及び前記中心キャビティ１２−２の中心に実質的に位置されることができる。前記第２の基板２０の下部面２１Ｉと前記突起１７の上部の間の接触を避けるために、アンダーカット２４−２が前記下部面２１Ｉ内に有利的に作られる。
【００７９】
前記第１の基板１０内に前記キャビティ１２−１、１２−２、１２−３、連絡管１３及び入口管１４及び出口管１５、及び第２の基板２０内にアンダーカット２４−１、２４−２、２４−３の作製が、従来のミクロ電子工学技術、例えば、いくらかのエッチングステップが続くフォトリソグラフィを用いて実行されうる。エッチングはＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を利用して実行され、垂直な壁を得ることを可能にさせている。「垂直な」との用語は、位置（ｉ，ｊ，ｋ）のベクトルｋに沿って配向されることを意味している。
【００８０】
別の実施形態において、第２の基板２０の下部面２１Ｉ内でアンダーカットを作製しないで平面を維持することが可能である。前記リップ１６の高さは、それらが位置している前記上流キャビティ１２−１と前記下流キャビティ１２−３の深さより小さい。後続の基板取り付けのステップの間に、前記リップ１６の上部は、前記第２の基板の下部面２１Ｉに接触しない。さらに、機械的ストレスを受けない膜の場合、入口管１４及び出口管１５と、それらが開いているキャビティ１２−１、１２−３との間の流体連通が同様に提供される。同様に、突起１７を作ることが可能であり、その高さは、それが位置している中心キャビティ１２−２の深さより小さい。
【００８１】
方法の第二のステップにより、前記基板は共に取り付けられる。
【００８２】
好ましい実施形態によれば、第１及び第２の基板１０、２０は、それぞれシリコン及びＳＯＩから作られ、分子結合により取り付けを実施することが可能である。この種の結合は特に、Ｓｉ−ＳｉまたはＳｉ−ガラスのタイプの取り付けに適している。この技術は、融合結合または直接結合として参照されている。
【００８３】
この分子結合の取り付けのステップは、取り付けられる基板１０、２０の面を処理するための、より具体的には洗浄及び水和のための第１の段階を備えている。
【００８４】
前記基板１０、２０はＲＣＡ洗浄のような、特に、非特許文献２において説明されている湿式処理により洗浄される。この洗浄技術は、高いＯＨ基密度を有して、クリーンで汚染されていない表面を得ることを可能にしている。
【００８５】
図２Ｂにおいて示されるように、前記基板は整列され、互いに接触される。
【００８６】
最後に、高温結合のアニーリングが所定の時間で実施される。前記温度は、５００℃と１２５０℃の間、例えば、１０００℃の範囲であってもよく、アニーリングの時間は、１時間の範囲であってもよい。得られる基板アセンブリはこのように、抵抗性があり耐久性がある。
【００８７】
両基板の取り付けは、接着、共晶接合、または陽極接合のような他の方法を利用して実施されうる。
【００８８】
取り付けのステップの間に、前記第２の基板２０は、変形可能な膜の製造のステップをまだ受けていない。第２の基板２０の厚さは、その最初の厚さ、すなわち数百マイクロメートルに実質的に等しい。前記下部面２１Ｉ内に任意的に作られたアンダーカット２４−１、２４−２、２４−３は、前記第２の基板２０の全体の厚さに関して無視できる厚さを有しており、及びこのようにして、基板２０の全体の剛性は変わらない。それ故、取り付けのステップの前及び間の前記第２の基板２０の処理は、破壊または破断に起因する劣化の低い危険を含んでいる。
【００８９】
さらに、前記第１及び第２の基板１０、２０は、特に、結合が選択的に真空で実施される時に、前記結合の間に如何なる変形を無視させる十分な厚さを有している。前記第１の基板１０のリップ１６の上部と、前記第２の基板の下部面２１Ｉとの間のギャップは、非常に小さくてもよく、例えば、上述したように１マイクロメートルまたは１０分の１マイクロメートルである。それ故、前記基板のどちらかが熱変形を受けて、前記リップ１６と、前記第２の基板２０の下部面２１Ｉとが互いに接触して、前記表面の結合が起こるような危険はない。同様の理由のため、前記突起１７の上部と前記下部面２１Ｉとの間のギャップは同様に、１マイクロメートルまたは１０分の１マイクロメートルの範囲であってもよい。
【００９０】
前記アンダーカットの代わりに、またはそれとの組み合わせで、前記リップ１６及び前記突起１７の上部と、前記第２の基板の下部面２１Ｉとの間で局所的に結合することを妨げる表面処理を実施することを可能にしている。第２の基板の下部面２１Ｉ上であって前記リップ１６及び突起１７と面する表面上で好ましくは実施されるこの表面処理は、粗い表面状態を作るマイクロマシニング、低接着強度を有する疎水性材料の堆積、または化学表面処理、またはイオンプレーティングであってもよい。
【００９１】
最後に、この取り付けのステップの間に、前記入口管１４及び出口管１５は、図２Ａ及び図２Ｂにおいて見られるように貫通していなくてよい。この場合、前記取り付けのステップは、有利的には真空で実施される。周囲圧力は、例えば、数１０−４ｍｂａｒから数１０−２ｍｂａｒの間でありうる。これは、キャビティ１２−１、１２−２、１２−３及び管１３、１４、１５により形成された閉じた体積内に捕らえられるガスの熱膨張を避け、顕著な圧力上昇が、前記基板内部の過度な機械的ストレスを引き起こさないことを可能にしている。
【００９２】
方法の第３のステップによると、変形可能な膜が最終的に第２の基板内に作られる。
【００９３】
図２Ｂ及び２Ｃで示すように、この実施形態は、上部面２１Ｓから表面全体にわたって第２の基板２０を薄化することにより実施されうる。
【００９４】
研削のような第１の機械的研磨段階が実施されうる。この技術は、非特許文献３に具体的に説明されている。
【００９５】
前記研磨は、中間ＳｉＯ２層２３−２上で、数マイクロメートルまたは数十マイクロメートルで止められてもよい。
【００９６】
前記中間層２３−２までの薄化は、周知の化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって得られうる。あるいは、またはこの技術との組み合わせで、ＲＩＥドライエッチング及び／またはＫＯＲまたはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）によるウェットエッチングが実施されてもよい。ドライまたはウェットエッチングの場合、前記ＳｉＯ２層は、正確に形成されるべき膜の最終厚さを制御することを可能にするバリア層として機能する利点を提供している。
【００９７】
最後に、前記第２の基板２０の中間ＳｉＯ２層２３−２は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）ドライエッチングまたはフッ化水素酸（ＨＦ）エッチングまたは周知の還元手段によりエッチングされうる。
【００９８】
図２Ｃに図示されたように、前記第２の基板２０は、実質的に平面な上部面２１Ｓを備えており、及び初期ＳＯＩの下部層２３−３を本来備えている。
【００９９】
これは、上部面２１Ｓが実質的に平面である第２の基板をもたらし、厚さは実質的に均質である。「実質的に」との用語は、第２の基板２０の下部面２１Ｉ上に作られるアンダーカット２４−１、２４−２、２４−３から０．１μｍから３μｍの範囲で、厚さのいかなる変動を占めている。
【０１００】
この実施形態によると、第２の基板２０は、変形可能な膜を形成するための幾何学的に画定された区間を有していない。数十から数百マイクロメートルの範囲、例えば１０μｍから３００μｍ、及び好ましくは５０μｍ、の厚さに起因して、第２の基板における任意の区間は、それが下部基板内に作られたキャビティと面して位置されるとき、変形可能な膜を形成する傾向がある。それにもかかわらず、第２の基板２０の前記キャビティ１２−１、１２−２、１２−３に面して位置された区間は、変形可能な膜２２−１、２２−２、２２−３を形成することを目的としている。
【０１０１】
キャビティが真空内で閉じた体積をさらに形成している間、薄化のステップが周囲圧力で実施されてもよいことに注目すべきである。圧力が第２の基板２０の上部面２１Ｓ上に印加され、キャビティ１２−１、１２−２、１２−３の内部に湾曲をもたらす傾向がある。有利的に、中心キャビティ１２−２内に配置された突起１７は、第２の基板２０に対して受台を形成し、及びこのようにして曲げ偏向に制限を適用する。上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３内に位置されたリップ１６は同様に、第２の基板２０に対して受台を形成し、及び同様に、第２の基板の最大可能屈曲を制限することを支援する。
【０１０２】
さらに、変形可能な膜マイクロポンプの作製を終えるための後続のステップが実施されうる。
【０１０３】
第２の基板２０の上部面２１Ｓ内に突出したリブがないことに起因して、堆積、感光性樹脂によるフォトリソグラフィ、及びエッチングよりなるステップのような、従来のマイクロ製造を、この面で実施することが可能である。
【０１０４】
図２Ｄで示されたように、導電レベルが第２の基板２０の上部面２１Ｓ上に作られうる。この導電レベルは、金属層、例えば、金、アルミニウム、チタン、プラチナ、合金（例えばＡｌＳｉ）などの堆積により作られる。クリーンルーム内で利用可能ないかなる種類の従来の材料堆積が適しうる。
【０１０５】
誘電性パッシベイション層（図示せず）がマイクロポンプの面上に堆積されうる。材料は、数ナノメートルの厚さを有するＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４でありうる。この層は、前記導電層の保護と部分的な隔離を提供する。
【０１０６】
前記導電層及び前記パッシベイション層は、導電性トラック及び変形可能な活性化手段の電源供給区間を形成するために部分的にエッチングされる。
【０１０７】
膜の作動手段は、圧電性チップであってもよい。層は、外部システムでマイクロポンプの電力供給を提供するための接点ブロック３２と、該接点ブロックを導電性ディスクに接続させるための導電性トラック及び圧電性チップを受けるための導電性ディスク３３、を形成するためにエッチングされる。
【０１０８】
前記導電性ディスク３３は、圧電性チップの直径と実質的に等しい直径を有している。この直径は、ディスクが配置されて面しているキャビティの直径の０．５から０．８５倍の範囲でありうる。
【０１０９】
図２Ｅで示されるように、チップ３１は、第２の基板２０の上部面２１Ｓ上に作られ、及び変形可能な膜２２−１、２２−２、２２−３上に配置される。それらは、導電性ディスク３３上に置かれており、及び導電性接着剤を利用してそれと共に取り付けられている。圧電性チップの厚さは、百マイクロメートルの範囲、例えば、１２５マイクロメートルから２００マイクロメートルであってもよい。利用に適した圧電性材料の概略は、非特許文献４において見つけられる。
【０１１０】
代わりに、前記チップは、化学気相堆積（ＣＶＤ）またはソル−ゲル堆積の後に得られうる。この場合、前記チップの厚さは、１マイクロメートルまたは数マイクロメートルより小さくてもよい。
【０１１１】
最後に、電気ワイヤ３４が圧電性チップの上面に溶接され、導電性トラックに接続される。電圧が各々の圧電性チップに独立に印加されうる。圧電性チップの変形は、対応する変形可能な膜の変形を引き起こす。前記圧電性チップは、前記膜を変形させる膜作動手段として利用されうる。それらは、膜移動、または、変形により誘発された位置を測定するためのセンサーとして利用されうることに注目すべきである。
【０１１２】
本発明による方法の好ましい実施形態において、入口管１４及び出口管１５は完全に貫通していない。前記管の貫通を提供するために、任意的にフォトリソグラフィを伴うエッチングステップが、第１の基板１０の下部面１１Ｉ上で実施される。入口管１４及び出口管１５、キャビティ１２−１、１２−２、１２−３、及び連絡管１３から形成されたマイクロポンプのマイクロチャネルはそれから開口し、外部環境と繋がる。
【０１１３】
このステップは、前記製造方法に続いて有利的に実施される。これは、あらゆる種類の残留物または不純物により、前記マイクロポンプのマイクロチャネル内部が汚染することを防ぐことを可能にしている。上流及び下流バルブの閉塞または質の悪い操作の危険がこのようにして除外される。
【０１１４】
最終的に、複数のマイクロポンプが第１の基板を形成するウェーハ及び第２の基板を形成する第２のウェーハから同時に作られる場合、ウェーハは、作られたマイクロポンプを分離するために切断される。
【０１１５】
図４及び５は、マイクロポンプの代わりの実施形態を図示しており、入口管及び出口管が上流キャビティ及び下流キャビティの外側に位置されている。
【０１１６】
同一の参照番号は、図２Ａから２Ｅにおいて参照されたものと同一の、または類似の要素を参照している。
【０１１７】
この場合、入口管１４及び出口管１５は、上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３に実質的に隣接して配置されており、及び連絡管１３を経て連絡している。
【０１１８】
図４によると、出口管は第２の基板の内部に延在しているのに対して、入口管は第１の基板の内部に延在している。この配置は、単にここで例として与えられている。入口管を第２の基板内に、及び出口管を第１の基板内に配置すること、または前記両管を第２の基板内に配置することが可能である。
【０１１９】
図５に示されたように、アクティブバルブとして作用するように、各々のリップは、対応するキャビティ１２−１、１２−３の内部に延在し、及び前記第１の基板１０内に形成された真っ直ぐな（または湾曲した）リブ１８により置き換えられてもよい。対応する膜２２−１、２２−３は、リブと膜との間の対象の流体の如何なる流れを防ぐために、リブ１８と接触しうる。
【０１２０】
上で述べた好ましい実施形態の代わりの実施形態において、導電層の堆積の前に、ストレスの与えられた層が、作られる膜のどちらかの上面上に直接堆積されうる。このストレスの与えられた層は、問題となっている膜にストレスを印加し、変形を生じさせる。例えば、このストレスの与えられた層は、上流膜及び下流膜上に堆積され、及び膜の反対のリップとの接触を生じさせる。それ故、圧電性チップの場合、膜が作動手段によって作動されないとき、膜はアイドル位置に変形される。それらは、アイドル状態のとき閉ざされている上流及び下流バルブを形成する。
【０１２１】
このストレスの与えられた層は、数百メガパスカルの範囲、例えば、７００ＭＰａで内部の引張応力を有して、ＰＥＣＶＤにより堆積された、例えば、Ｓｉ３Ｎ３であってもよい。厚さは、０．１μｍから１μｍの範囲でありうる。図６に図示されたように、ストレスの与えられた層３５により誘導された膜２２−１の偏向は、数マイクロメートルであり、及び膜と対向するリップ１６との接触を誘発するのに十分である。
【０１２２】
代わりの実施形態において、歪みゲージが第２の基板の上部面上に作られ、変形可能な膜の上に配置されてもよい。これらのゲージは、膜の変形を測定し、それに関する位置（高い、低い、または中間の位置）を決定し、マイクロポンプのマイクロチャネル内の局所の圧力を測定するために利用される。例えば、上流キャビティと下流キャビティの間の圧力の差を測定し、及びそのようにして流体の流量を測定し、漏れを検出することが可能である。
【０１２３】
前記歪みゲージは、高いゲージ係数を有する導電材料、例えば白金のような金属、または好ましくは、ボロンイオンの注入により得られたｐドープシリコンのような半導体材料から作られうる。ボロンイオンの注入は、Ｓｉ膜上で直接実施されうる。
【０１２４】
対向する測定方向を有する四つのゲージで、ホイートストン・ブリッジを製造することが可能である。そのようなブリッジは、非特許文献５において具体的に説明されている。
【０１２５】
集積センサー１００の例は、図６で説明されたものと類似の、ポンプの上部面図に対応している図７で与えられる。センサー１００及び電気素子３２は、少なくとも一つの電気的レベル、一般的に、図２Ｄを参照して上で説明されたような金属層によって形成される。金属ディスク３３、ブロック３２、及び様々な電線、及びセンサー１００は、同一の金属材料で形成され、及び堆積、フォトリソグラフィ、エッチングのような単一のステップにより成形される。複数の電気レベルを集積しているより多くの複雑な実施形態が同様に構想されてもよい。例えば、ドープシリコンの圧電性抵抗器が構想されてもよい。
【０１２６】
図７の例において、材料は１００ｎｍから５００ｎｍの金層であり、標準のマイクロテクノロジー法によって堆積される。前記センサーは、同一の形状を有する四つのピエゾ抵抗器を有するホイートストン・ブリッジから形成される。例えば、抵抗器１０１は数マイクロメートル幅（３から１０μｍ）及びおおよそ１ｍｍ長さのコイルから形成される。ブロック３２に接続されたライン１０２はブリッジに電力を供給し、及び測定をするために利用される。抵抗器１０３の一つは、膜２２−３に面して位置される。好ましくは、前記抵抗器１０３は、膜が変形するときにストレス及び最大変形区域に位置するように、膜２２−３の埋め込みに位置されている。三つの別のホイートストン・ブリッジの抵抗器は、膜変形の状態に関わらず、一定の抵抗値を保持するように、膜の外側に位置されている。膜２２−３は、膜の二つの面の間の圧力差の作用の下、及び／または圧電性チップの作用の効果の下で変形される。これらの変形は、ピエゾ抵抗効果に起因して、抵抗器１０３の値に変化を生じさせる。この抵抗器の変化は、（当業者に周知である）ホイートストン・ブリッジ上で電気計測によって正確に測定される。例えば、前記ブリッジは、１Ｖの電圧Ｖｉｎで起動され、及び電圧Ｖｏｕｔが図７及び８において示されたように測定される。
【０１２７】
例の結果が図８で与えられる。曲線は、電圧測定Ｖｏｕｔの進行を与えている。この電圧測定の値の変化は、ブリッジの不均衡からもたらされ、直接膜変形（位置）と関連付けられている。より具体的に、膜２２−３上に設置された前記圧電性チップは、方形波形態の電気信号により作動される。図８において、オン−オフ表示は、圧電性チップが作動しているかアイドル状態かの範囲をそれぞれ指定している。動作サイクルがセンサーの測定曲線に明確に見られることが検証されている。膜状態の変化は、このようにして電気的手段を用いて容易に検証され、視覚化され、定量化されることができる。センサーはこのようにして、ポンプ作動の間に膜の満足のいくふるまいを検証することを可能にしている。また、膜変形の大きさを決定することも可能である（変形の大きさは、圧電性チップに印加された電圧に実質的に比例している）。
【０１２８】
次に（図８のＡを参照）、１００ｍｂａｒの圧力がポンプ出口に印加される。この圧力（Ｐｏｕｔ）は、０から１００ｍｂａｒへ突然変化する。この変化は、図８で記録されたセンサー信号に明確に見られる。これは、センサーがポンプの満足のいく作動を検証するために、しかし同様にポンプ出口の圧力を測定するために利用されることができることを実証している。センサーは、ポンプから下流への流体流路の遮断を検出するために、またはより一般的に、ポンプ出口でシステムの水圧インピーダンスを測定するために利用される。明らかに、同様のセンサーが二つの他の膜２２−１、２２−２上に位置されうる。ポンプ入口での膜上の一つのセンサーで、圧力測定がポンプから上流でなされてもよい。
【０１２９】
センサーの製造は比較的微細な解像度を必要とする（例えば１から１０μｍの製図）。さらに、センサーは、膜の明確に画定された区間に正確に位置されるべきである。ポンプの上面が従来技術のようにエンボス加工されている場合（図１）、そのようなセンサーの製造は可能でない。フォトリソグラフィによってこれらのセンサーを製造するために、ポンプの上面が平面であることが必須である。これは、本願発明の利点を実証し、本発明により製造されたポンプにＭＥＭＳ技術の利用の付加価値を示している。
【０１３０】
上で説明した好ましい実施形態の別の実施形態において、受台を形成する複数の突起が、上流及び／または下流の中心キャビティ内に、または連絡管内に製造され及び配置されうる。上で説明したように、これらの突起は、第２の基板の薄化ステップの間に対応するキャビティでの生産の間に膜の変形を制限する。それらは、より一般的に、マイクロポンプ構造を強めることを助けうる。
【０１３１】
突起の高さは、対応するキャビティの深さに等しくてもよく、その場合、アンダーカットが第２の基板の下部面内に作られ、及びそれぞれの突起に面して配置される。あるいは、突起の高さは、１マイクロメートルまたは数十マイクロメートルの範囲の差と共に、対応するキャビティの深さより実質的に小さくてもよい。
【０１３２】
代わりの実施形態において、第１及び第２の基板はシリコンまたはガラスで作られうる。基板が、一つはシリコン（またはＳＯＩ）で作られ、もう一つはガラスで作られる場合、周知の陽極結合技術を利用して前記基板を共に取り付けるためのステップを実施することが可能である。
【０１３３】
さらに、キャビティ、膜、及び圧電性チップは、上で説明したような円形状を有しうる。それらは任意の他の形状、例えば、長方形、正方形、多角形を有しうる。
【０１３４】
中心の膜は、上流及び下流の膜に対して異なる大きさを有しうることに注意すべきである。対応するキャビティの大きさは、それに応じて適用される。このようにして、図のように、ポンプチャンバは、上流及び下流のチャンバが３ｍｍの大きさを有しているのに対して、おおよそ６ｍｍの大きさを有しうる。
【０１３５】
上で説明した方法とは別の実施形態において、第２の基板は、上面から、全体の面ではなく、前記基板の一部だけ薄化されうる。例えば、各々のマイクロポンプの第２の基板は、その縁部に配置されたリブを上面上に有してもよく、実質的に平坦な中心面を画定している。
【０１３６】
非限定的な例として単に上で説明した発明に対して、当業者によって様々な修正がなされうることは明らかである。
【０１３７】
上で説明した変形可能な膜マイクロポンプは、形成されたアクティブバルブを備えており、各々は変形可能な膜を備えている。しかしながら、本発明は、上流及び下流膜バルブに代わって、チェックバルブ及び収束管を備えうる。
【０１３８】
最後に、更なる種類の膜作動、例えば、周知の空気圧、磁気、または静電気の作動方法が実現可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ 基板
１１Ｉ 下部面
１２−１、１２−２、１２−３ キャビティ
１３ 連絡管
１４ 入口管
１５ 出口管
１６ リップ
１７ 突起
１８ リブ
２０ 基板
２１Ｉ 下部面
２２−１、２２−２、２２−３ 膜
２３−１ 上部シリコン層
２３−２ 中間層
２３−３ 下部シリコン層
２４−１、２４−２ アンダーカット
２５ リブ
３１ 圧電性チップ
３２ 接点ブロック
３３ 導電性ディスク
３４ 電気ワイヤ
３５ 層
１００ センサー
１０１ 抵抗器
１０２ ライン
１０３ 抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、マイクロ流体の一般的分野に関連しており、及び少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプの製造方法、及び変形可能な膜マイクロポンプに関連している。
【背景技術】
【０００２】
マイクロポンプはマイクロチャネル内の流体の制御された流れを提供する。それらは、例えば、ラボオンチップ、医療物質注入システム、または流体冷却回路の電子チップのような数多くの微小流体システムにおいて利用されることができる。
【０００３】
流体流動は、機械的作用が対象の流体に実行されるかどうかに依存して、異なる方法で得られうる。様々な技術の概説が非特許文献１の記事において見出されることができる。
【０００４】
変形可能な膜マイクロポンプは、マイクロチャネルにおいて流体を排出させるように、機械的作用が膜を通して流体に適用されるような、マイクロポンプの第１のカテゴリーに属している。
【０００５】
特許文献１は、一つの中心のポンプ膜と二つの上流及び下流の二次膜を含む三つの変形可能な膜を備えているマイクロポンプの例を説明している。
【０００６】
図１に図示されるように、マイクロポンプ１は、マイクロチャネルを形成するように共に取り付けられた第１の基板１０と第２の基板２０とを備えている。
【０００７】
前記第１の基板１０は、前記基板の上面１１Ｓに形成された三つのキャビティ１２−１、１２−２、１２−３を備えており、一連に接続されている。
【０００８】
前記第２の基板２０は、前記キャビティに面して配置された三つの変形可能な膜２２−１、２２−２、２２−３を備えている。前記第２の基板２０が単一片から形成されており、それ故前記変形可能な膜は前記基板の一部であり、追加された部分ではないことに注意すべきである。
【０００９】
前記中心の膜２２−２及び対応するキャビティ１２−２は、前記マイクロポンプ１のポンプチャンバを共に定義している。前記上流２２−１及び下流２２−３は、対応するキャビティ１２−１及び１２−３と共に、アクティブバルブを形成している。
【００１０】
前記膜の変形は、前記膜の上面２１Ｓ上に配置された圧電性チップ３１を用いて得られる。
【００１１】
マイクロポンプのマイクロチャネル内の対象の流体の流動は、前記上流及び下流バルブの作用と連動して、ポンプチャンバの体積を増大または減少させる膜の制御された変形により得られる。
【００１２】
そのようなマイクロポンプを製造する方法は、キャビティと膜を製造する段階と、続いて、前記基板を取り付ける段階と、を備えている。
【００１３】
前記キャビティ及び膜はそれぞれ、従来のマイクロ電子技術、例えばフォトリソグラフィとそれに続く複数のエッチング段階を用いて、第１及び第２の基板内に最初に製造される。前記第２の基板の膜は、一般的に、数十ミクロンの範囲で厚さを有していることに注意すべきである。
【００１４】
第１及び第２の基板がシリコンで作られるとき、シリコン直接接合（ＳＤＢ）として参照されている分子結合によって共に取り付けられうる。
【００１５】
当業者に周知のこの取り付け技術は、非特許文献２において特に説明されている。
【００１６】
事前の基板面洗浄の段階と、続いて基板の整列と互いに接触させる段階と、を備えている。それから、全体が１０００℃の範囲にある高温に、数分から数時間の間さらされる。
【００１７】
しかしながら、この製造方法は、特に第２の基板に関して欠点をもたらす。
【００１８】
実際、取り付けの段階の前及び間、特に、直接接合の場合においては洗浄段階の間の前記第２の基板の処理は、第２の基板、特に、薄さに起因した膜に高い機械的ストレスが生じる。それ故、膜劣化（破断、破裂など）の危険は高い。
【００１９】
それ故、これらの危険を抑えるために、前記第２の基板は、エンボス加工された形状を有するようにエッチングされた。図１に示すように、膜２２−１、２２−２、２２−３は第２の基板の上面２１Ｓに作製されたリセスによって形成されている。このようにして、非エッチング部分は、前記膜を互いに分離する厚い部分、またはリブ２５を形成し、及びその厚さ及び配列に起因して、基板の要求される剛性を提供している。
【００２０】
しかしながら、第２の基板の上面内のリブの存在は、スピナーで感光性樹脂を堆積させることができないので、後続のフォトリソグラフィステップの達成を妨げる。
【００２１】
さらに、第２の基板の上面上への後続の誘電体または金属層の堆積の間、リブの存在により誘起された顕著な高さの変動に起因する、連続性の問題が生じる。
【００２２】
最後に、前記方法が、第１及び第２の基板を形成するプレートを用いて複数のマイクロポンプを同時作製することに関連しているとき、これらの様々な欠点は特に顕著となる。実際、これらのプレートは、厚さについて百ミリメートルの範囲の直径を有しており、第２の基板を形成するウェーハに関しては、膜上で数十マイクロメートルの範囲である。このアスペクト比は、取り付けの前及び間での処理の間、第２の基板を形成するウェーハを特に脆弱にさせることが理解できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１２３４２０号明細書
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】“ＭＥＭＳ−Ｍｉｃｒｏｐｕｍｐｓ： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ” Ｎｇｕｙｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ｆｌｕｉｄ．Ｅｎｇ．， Ｖｏｌ．１２４， ３８４−３９２
【非特許文献２】“Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ” Ｍａｌｕｆ ａｎｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓ， Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ， ２００４
【非特許文献３】“Ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｆｒｏｍ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ” Ｐｅｉ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍａｃｈ．Ｔｏｏｌ．Ｍａｎｕ．，４８（２００８）， １２９７−１３０７
【非特許文献４】“Ａ ｎｏｖｅｌ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓｐｈｉｎｃｔｅｒ ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ａ ｆｏｕｒ−ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ”， Ｄｏｌｌ ｅｔ ａｌ．， Ｓｅｎｓｏｒ．Ａｃｔｕａｔ．Ａ−ｐｈｙｓ．， ２００７， ｖｏｌ．１３９、 ２０３−２０９
【非特許文献５】“Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｙｅｒ ｆｏｒ Ｈａｒｓｈ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ” Ｍａｌｈａｉｒｅ ａｎｄ Ｂａｒｂｉｅｒ， ２００３， Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ， ４２７， ３６２−３６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、基板を取り付けるステップの間及び前に、基板、特に変形可能な膜を備えるための基板の劣化の危険を制限するために、共に取り付けられる二つの基板を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この目的のために、本発明は、共に取り付けられる第１の基板及び第２の基板を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプを製造する方法に関連しており、前記第１の基板は、少なくとも一つのキャビティを備えており、前記第２の基板は、前記キャビティに面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜を備えており、前記第１及び第２の基板は、前記キャビティ及び前記変形可能な膜が位置するところで共にマイクロチャネルの一部を画定しており、
前記方法は、
−前記第１の基板内に前記キャビティを形成するステップと、
−前記第２の基板内に前記変形可能な膜を形成するステップと、
−前記第１の基板と前記第２の基板とを取り付けるステップと、
を備えている。
【００２７】
本発明によると、前記変形可能な膜を形成するためのステップは、前記取り付けのステップの後に実施される。
【００２８】
両基板は、前記変形可能な膜を形成するステップの前に共に取り付けられる。前記第２の基板は、前記取り付けのステップの前及び間に、変形可能な膜を備えておらず、これによって局所的に脆弱な区間を備えていない。
【００２９】
それ故、前記取り付けのステップの前及び間に、処理の間に生じた過度の機械的ストレスに起因して、一般的に基板、特に第２の基板の劣化（破損、破裂、割裂など）の危険は、上で説明した従来技術による方法に存在する危険に関連して実質的に減少する。
【００３０】
さらに、利用する取り付けの技術の選択はもはや限定されていない。従来技術とは違って、操作条件、特に圧力及び温度に関する操作条件が基板に高い機械的及び熱的ストレスを負わせるものから取り付けの技術を選択することが可能である。取り付けのステップの間の変形可能な膜の欠如に起因して、第２の基板の劣化の危険が実質的に減少するか、無視できる。
【００３１】
前記第２の基板は上部面及び下部面を備えており、前記基板は下部面上で前記第１の基板に取り付けられている。有利的に、前記変形可能な膜を製造するためのステップは、前記上部面から前記第２の基板を薄化することにより実施され、前記薄化は、機械的研磨、化学機械的研磨、及び／またはエッチングにより実施されている。
【００３２】
好ましくは、前記変形可能な膜を備えている前記第２の基板は、単一片から作られる。それ故、変形可能な膜は、第２の基板に堅く接続された追加の要素ではなく、前記第２の基板の構造部分である。
【００３３】
前記取り付けのステップは、分子結合、陽極、共晶結合、または接着により実施されうる。好ましくは、前記取り付けのステップは、分子結合によって実施される。この技術は、時としてシリコン直接結合（ＳＤＢ）として参照されている。
【００３４】
好ましくは、第１の基板は第１のキャビティに連絡している管を備えており、第１の基板の少なくとも一部をエッチングすることによる後続の薄化のステップは、前記管が貫通管を提供するように、下部面からなされる。
【００３５】
前記取り付けのステップは、有利的に、真空下で実施される。この方法において、マイクロチャネル部が第２の基板によって密閉された閉じた容積を形成する場合、前記容積内に存在するガスの熱膨張が生じる危険もなく、高温を印加することが可能である。この膨張は、特に取り付けを弱める高い機械的ストレスを前記基板内に生じさせる。
【００３６】
有利的に、前記変形可能な膜を製造するためのステップを受けて、第２の基板は、全体の表面で実質的に平坦な上部面を有している。
【００３７】
それ故、従来技術と違って、平面上で従来的に実施されるミクロ電子工学法は、第２の基板の上部面上で実施されうる。これらの方法は、後続のスピナーによる堆積、特に感光性樹脂の堆積、フォトリソグラフィ、及びエッチングのステップを備えうる。
【００３８】
複数のマイクロポンプは、前記第１及び第２の基板から実質的にに作られることができ、前記第１及び第２の基板は、それぞれ単一片から形成される。
【００３９】
前記製造方法は、前に作られたマイクロポンプを互いに分離する最終のステップを備えている。
【００４０】
本発明は同様に、共に取り付けられる第１の基板及び第２の基板を備えている変形可能な膜マイクロポンプに関連しており、前記第１の基板は、少なくとも一つのキャビティを備えており、前記第２の基板は、前記キャビティに面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜を備えており、前記第１及び第２の基板は、前記キャビティ及び前記変形可能な膜が位置するところで共にマイクロチャネルの一部を画定している。
【００４１】
本発明によると、前記第２の基板は、前記マイクロチャネル部に沿って、実質的に一定の厚さを有している。
【００４２】
実質的に一定の厚さとの用語は、問題になっている区間において、最大値の１０％以下、及び好ましくは、５％、または１％以下の局所的変化を示す傾向にある値の厚さを参照している。
【００４３】
前記第２の基板は、上部面及び下部面を備えており、前記基板は下部面上で前記第１の基板に取り付けられている。
【００４４】
有利的に、第２の基板は、全体の表面上で実質的に平坦な上部面を有している。
【００４５】
前記変形可能な膜は、３００μｍ以下、及び好ましくは１００μｍより小さく、または５０μｍより小さい厚さを有しうる。
【００４６】
前記第１及び第２の基板は、好ましくはシリコーン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、またはガラスで作られる。好ましくは、前記第１の基板は、シリコンで作られ、第２の基板は、ＳＯＩで作られる。
【００４７】
前記第１の基板は、変形可能な膜に面して前記キャビティ内に配置された、前記膜から受台を形成する少なくとも一つの突起を備えうる。このように、膜の製造の間に、利用する技術に起因して、第２の基板は、第１の基板に向かってたわみを引き起こす歪みを受けうる。突起の存在は、第２の基板に対する受台の形成により、たわみを制限することを可能にしている。このようにして、たわみに関連する機械的ストレスは同様に制限される。
【００４８】
有利的に、第１の基板は第２のキャビティを備えており、及び第２の基板は前記第２のキャビティに面して配置された第２の変形可能な膜を備えており、前記第２のキャビティ及び前記第２の変形可能な膜は、前記マイクロチャネル部内部に位置されており、前記第１の基板は、前記第２のキャビティ内部で突出しているリップによって画定された開口を経て、前記第２の変形可能な膜と平行にある前記第２のキャビティ内部を開口している管を備えている。
【００４９】
リップとの用語は、突出した硬いリブを参照している。
【００５０】
好ましくは、前記リップ及び前記第２の変形可能な膜は、相互に関連して、０．０１μｍから３μｍのギャップ備えている。好ましくは、前記ギャップは０．０１μｍから３μｍである。
【００５１】
このようにして、高温が印加される取り付け技術の場合において、基板のどちらかの熱変形の危険がない。第１の基板の特定の区間と第２の基板の特定の区間との間に特定の小さなギャップを作ることが可能である。
【００５２】
有利的には、ストレスの加えられた層が変形可能な膜に面して前記第２の基板の上部面に配置されており、それにより前記膜がアイドル位置で変形している。
【００５３】
有利的には、前記膜の変形を測定するために、変形可能な膜に面して前記第２の基板の上部面上に、歪みゲージが配置されている。
【００５４】
本発明のさらなる利点及び特徴は、以下の非限定的な詳細な説明において明らかとなる。
【００５５】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、非限定的な例としてここで説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】上で説明された図１は、従来技術の例による変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明による製造方法の様々な段階が示された変形可能な膜マイクロポンプの断面図である。
【図３】図３は、キャビティを形成するためのステップの後であって、取り付けのステップより前の第１の基板の上面図である。
【図４】図４は、入口管及び出口管が、上流キャビティ及び下流キャビティの外側に部分的に配置されているところの、本発明によるマイクロポンプの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図５】図５は、図４で示された第１の基板の上面図である。
【図６】図６は、本発明によるマイクロポンプの別の実施形態の縦断面図であり、圧力を加えられた層が第２の基板の膜に配置されている。
【図７】図７は、変形可能な膜センサーを備えている本発明によるマイクロポンプの別の実施形態の上面図である。
【図８】図７に示されたセンサーの出力信号の展開を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
ここで説明される製造方法は、三つの変形可能な膜を備えているマイクロポンプに適用されるが、同様に、変形可能な膜マイクロポンプ、例えば、少なくとも一つの膜、及び前記膜の上流及び下流に配置されたチェックバルブまたは集束パイプを備えているようなマイクロポンプの如何なるタイプに適用されてもよい。前記方法は、本発明によるｎ個の膜を備えているマイクロポンプに適用されてもよく、ｎは１以上であり、好ましくは３に等しい。ｎが１に等しいとき、前記方法は、アクティブバルブの作製を導き、膜は入口管及び出口管の間に配置される。
【００５８】
さらに、前記方法は、単一のマイクロポンプの製造を参照することで説明されるが、複数のマイクロポンプの同時製造に適用されてもよい。
【００５９】
図２Ａから２Ｅは、好ましい実施形態による製造方法の様々なステップに対する変形可能な膜マイクロポンプの断面図を図示している。
【００６０】
図の明確性のため、尺度は守られていないことに注意すべきである。
【００６１】
以下の説明を通して、図２で示された正規直交座標（ｉ、ｊ、ｋ）が利用される。
【００６２】
さらに、以下で使用される用語「下部」及び「上部」は、この場合、図２Ａで示された正規直行座標（ｉ、ｊ、ｋ）のｋ方向に沿った方向の用語として理解される。
【００６３】
用語「厚さ」、「高さ」、及び「深さ」は、前記正規直行座標（ｉ、ｊ、ｋ）のｋ方向に沿った距離の用語として理解される。
【００６４】
例えば両面研磨シリコンウェーハから形成された第１の基板１０が考慮される。
【００６５】
例えばシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハから形成された第２の基板が考慮される。このようにして、ＳｉＯ２の層２３−２は、二つの上部シリコン層２３−１及び下部シリコン層２３−３の間に存在している。
【００６６】
第１及び第２の基板の厚さは、数百マイクロメートル、例えば７００μｍの範囲である。
【００６７】
第１及び第２の基板の直径及び対角は、数ミリメートルから数十センチメートル、例えば、１０、１５、２０、または３０ｃｍの範囲であってもよい。複数のマイクロポンプの同時製造の場合、基板は、数十センチメートルの範囲の直径及び対角を有しうる。前記製造方法に従って得られたマイクロポンプは、例えば寸法１ｃｍ×３ｃｍの長方形を形成しうる。
【００６８】
前記第２の基板２０の下部シリコン層２３−３の厚さは、後続して作られる前記変形可能な膜の厚さに実質的に等しい。この厚さは、数十から数百マイクロメートルの範囲であり、例えば、１０μｍから３００μｍ、及び好ましくは、１００μｍより小さく、または５０μｍより小さくてもよい。以下に詳述するように、前記第２の基板の下部層２３−３は、正確に作られる変形可能な膜の厚さを画定することを可能にしている。
【００６９】
方法の第１のステップによると、複数のキャビティ１２−１、１２−２、１２−３は、前記第１の基板１０の上面１１Ｓ内に、連絡管１３に沿って作られる。
【００７０】
キャビティとの用語は、固体表面内に作られたリセスまたはノッチを参照している。
【００７１】
三つのキャビティ１２−１、１２−２、１２−３がこのようにして得られ、一つの中心キャビティ１２−２と二つの上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３は、連絡管１３を経て一連に連結されている。前記中心キャビティ１２−２は、ポンプチャンバを形成することを助け、二つの上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３は、アクティブバルブを形成することを助ける。
【００７２】
前記キャビティ１２−１、１２−２、１２−３は、円盤、リング、多角形、または同様な種類の任意の他の形状の形を有しており、数ミリメートル、例えば３ｍｍまたは６ｍｍの直径または対角、及び数マイクロメートルから数百マイクロメートルの範囲、例えば５０μｍから１００μｍの深さを有している。実際、膜によって排出された流体の体積と、膜に面して位置されたキャビティの体積との間の比に対応する圧縮率が決定されうる。この圧縮率を出来る限り高くすることが好ましい。加えて、キャビティの深さは、好ましくは１００μｍ以下である。
【００７３】
入口管１４及び出口管１５が、上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３の内部に、井戸型開口の形態で、しかし、好ましくは前記第１の基板１０に対して完全に貫通しないで作られる。それらは前記キャビティの中心に位置している。それらは数百マイクロメートルの範囲、例えば６００μｍの直径、及び数百マイクロメートルの範囲、例えば３００μｍの深さを有している。
【００７４】
前記入口管１４及び出口管は、環状リップ１６によって、縁のある穴を経て前記キャビティ内に開いている。前記リップ１６は、それらが位置しているキャビティの深さに実質的に等しい高さを有しうる。
【００７５】
この場合、対応するリップ１６に面することを目的として、前記基板２０の下部面２１Ｉ内にアンダーカット２４−１、２４−３が作られる。前記アンダーカットは、環状であるか、または円環形状を有しており、浅く、数マイクロメートルの範囲、例えば、２μｍ、または１０分の数マイクロメートル、例えば、０．１μｍである。
【００７６】
アンダーカットとの用語は、数十マイクロメートルの範囲、例えば５０または１００μｍのキャビティに面している、一般的に０．１μｍから３μｍの間の浅いリセスまたはノッチを参照している。前記第２の基板２０の下部面２１Ｉは、実質的に平面であると考慮されることができる。この例において、「実質的に」との用語は、数マイクロメートル、例えば３μｍを超えない前記基板の厚さの変動を参照している。
【００７７】
これらのアンダーカット２４−１、２４−３は、後続の基板取り付けのステップの間に、前記リップ１６の上部が、前記第２の基板の下部面２１Ｉに触れないことを確保することを可能にしている。さらに、これらのアンダーカット２４−１、２４−３は同様に、膜が機械的ストレスを受けない場合、入口管１４及び出口管１５と、それらが開口しているキャビティ１２−１、１２−３との間に流体連絡を提供する。
【００７８】
さらに、前記第１の基板１０の上面１１Ｓ内に突起１７が作られ、及び前記中心キャビティ１２−２の中心に実質的に位置されることができる。前記第２の基板２０の下部面２１Ｉと前記突起１７の上部の間の接触を避けるために、アンダーカット２４−２が前記下部面２１Ｉ内に有利的に作られる。
【００７９】
前記第１の基板１０内に前記キャビティ１２−１、１２−２、１２−３、連絡管１３及び入口管１４及び出口管１５、及び第２の基板２０内にアンダーカット２４−１、２４−２、２４−３の作製が、従来のミクロ電子工学技術、例えば、いくらかのエッチングステップが続くフォトリソグラフィを用いて実行されうる。エッチングはＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を利用して実行され、垂直な壁を得ることを可能にさせている。「垂直な」との用語は、位置（ｉ，ｊ，ｋ）のベクトルｋに沿って配向されることを意味している。
【００８０】
別の実施形態において、第２の基板２０の下部面２１Ｉ内でアンダーカットを作製しないで平面を維持することが可能である。前記リップ１６の高さは、それらが位置している前記上流キャビティ１２−１と前記下流キャビティ１２−３の深さより小さい。後続の基板取り付けのステップの間に、前記リップ１６の上部は、前記第２の基板の下部面２１Ｉに接触しない。さらに、機械的ストレスを受けない膜の場合、入口管１４及び出口管１５と、それらが開いているキャビティ１２−１、１２−３との間の流体連通が同様に提供される。同様に、突起１７を作ることが可能であり、その高さは、それが位置している中心キャビティ１２−２の深さより小さい。
【００８１】
方法の第二のステップにより、前記基板は共に取り付けられる。
【００８２】
好ましい実施形態によれば、第１及び第２の基板１０、２０は、それぞれシリコン及びＳＯＩから作られ、分子結合により取り付けを実施することが可能である。この種の結合は特に、Ｓｉ−ＳｉまたはＳｉ−ガラスのタイプの取り付けに適している。この技術は、融合結合または直接結合として参照されている。
【００８３】
この分子結合の取り付けのステップは、取り付けられる基板１０、２０の面を処理するための、より具体的には洗浄及び水和のための第１の段階を備えている。
【００８４】
前記基板１０、２０はＲＣＡ洗浄のような、特に、非特許文献２において説明されている湿式処理により洗浄される。この洗浄技術は、高いＯＨ基密度を有して、クリーンで汚染されていない表面を得ることを可能にしている。
【００８５】
図２Ｂにおいて示されるように、前記基板は整列され、互いに接触される。
【００８６】
最後に、高温結合のアニーリングが所定の時間で実施される。前記温度は、５００℃と１２５０℃の間、例えば、１０００℃の範囲であってもよく、アニーリングの時間は、１時間の範囲であってもよい。得られる基板アセンブリはこのように、抵抗性があり耐久性がある。
【００８７】
両基板の取り付けは、接着、共晶接合、または陽極接合のような他の方法を利用して実施されうる。
【００８８】
取り付けのステップの間に、前記第２の基板２０は、変形可能な膜の製造のステップをまだ受けていない。第２の基板２０の厚さは、その最初の厚さ、すなわち数百マイクロメートルに実質的に等しい。前記下部面２１Ｉ内に任意的に作られたアンダーカット２４−１、２４−２、２４−３は、前記第２の基板２０の全体の厚さに関して無視できる厚さを有しており、及びこのようにして、基板２０の全体の剛性は変わらない。それ故、取り付けのステップの前及び間の前記第２の基板２０の処理は、破壊または破断に起因する劣化の低い危険を含んでいる。
【００８９】
さらに、前記第１及び第２の基板１０、２０は、特に、結合が選択的に真空で実施される時に、前記結合の間に如何なる変形を無視させる十分な厚さを有している。前記第１の基板１０のリップ１６の上部と、前記第２の基板の下部面２１Ｉとの間のギャップは、非常に小さくてもよく、例えば、上述したように１マイクロメートルまたは１０分の１マイクロメートルである。それ故、前記基板のどちらかが熱変形を受けて、前記リップ１６と、前記第２の基板２０の下部面２１Ｉとが互いに接触して、前記表面の結合が起こるような危険はない。同様の理由のため、前記突起１７の上部と前記下部面２１Ｉとの間のギャップは同様に、１マイクロメートルまたは１０分の１マイクロメートルの範囲であってもよい。
【００９０】
前記アンダーカットの代わりに、またはそれとの組み合わせで、前記リップ１６及び前記突起１７の上部と、前記第２の基板の下部面２１Ｉとの間で局所的に結合することを妨げる表面処理を実施することを可能にしている。第２の基板の下部面２１Ｉ上であって前記リップ１６及び突起１７と面する表面上で好ましくは実施されるこの表面処理は、粗い表面状態を作るマイクロマシニング、低接着強度を有する疎水性材料の堆積、または化学表面処理、またはイオンプレーティングであってもよい。
【００９１】
最後に、この取り付けのステップの間に、前記入口管１４及び出口管１５は、図２Ａ及び図２Ｂにおいて見られるように貫通していなくてよい。この場合、前記取り付けのステップは、有利的には真空で実施される。周囲圧力は、例えば、数１０−４ｍｂａｒから数１０−２ｍｂａｒの間でありうる。これは、キャビティ１２−１、１２−２、１２−３及び管１３、１４、１５により形成された閉じた体積内に捕らえられるガスの熱膨張を避け、顕著な圧力上昇が、前記基板内部の過度な機械的ストレスを引き起こさないことを可能にしている。
【００９２】
方法の第３のステップによると、変形可能な膜が最終的に第２の基板内に作られる。
【００９３】
図２Ｂ及び２Ｃで示すように、この実施形態は、上部面２１Ｓから表面全体にわたって第２の基板２０を薄化することにより実施されうる。
【００９４】
研削のような第１の機械的研磨段階が実施されうる。この技術は、非特許文献３に具体的に説明されている。
【００９５】
前記研磨は、中間ＳｉＯ２層２３−２上で、数マイクロメートルまたは数十マイクロメートルで止められてもよい。
【００９６】
前記中間層２３−２までの薄化は、周知の化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって得られうる。あるいは、またはこの技術との組み合わせで、ＲＩＥドライエッチング及び／またはＫＯＲまたはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）によるウェットエッチングが実施されてもよい。ドライまたはウェットエッチングの場合、前記ＳｉＯ２層は、正確に形成されるべき膜の最終厚さを制御することを可能にするバリア層として機能する利点を提供している。
【００９７】
最後に、前記第２の基板２０の中間ＳｉＯ２層２３−２は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）ドライエッチングまたはフッ化水素酸（ＨＦ）エッチングまたは周知の還元手段によりエッチングされうる。
【００９８】
図２Ｃに図示されたように、前記第２の基板２０は、実質的に平面な上部面２１Ｓを備えており、及び初期ＳＯＩの下部層２３−３を本来備えている。
【００９９】
これは、上部面２１Ｓが実質的に平面である第２の基板をもたらし、厚さは実質的に均質である。「実質的に」との用語は、第２の基板２０の下部面２１Ｉ上に作られるアンダーカット２４−１、２４−２、２４−３から０．１μｍから３μｍの範囲で、厚さのいかなる変動を占めている。
【０１００】
この実施形態によると、第２の基板２０は、変形可能な膜を形成するための幾何学的に画定された区間を有していない。数十から数百マイクロメートルの範囲、例えば１０μｍから３００μｍ、及び好ましくは５０μｍ、の厚さに起因して、第２の基板における任意の区間は、それが下部基板内に作られたキャビティと面して位置されるとき、変形可能な膜を形成する傾向がある。それにもかかわらず、第２の基板２０の前記キャビティ１２−１、１２−２、１２−３に面して位置された区間は、変形可能な膜２２−１、２２−２、２２−３を形成することを目的としている。
【０１０１】
キャビティが真空内で閉じた体積をさらに形成している間、薄化のステップが周囲圧力で実施されてもよいことに注目すべきである。圧力が第２の基板２０の上部面２１Ｓ上に印加され、キャビティ１２−１、１２−２、１２−３の内部に湾曲をもたらす傾向がある。有利的に、中心キャビティ１２−２内に配置された突起１７は、第２の基板２０に対して受台を形成し、及びこのようにして曲げ偏向に制限を適用する。上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３内に位置されたリップ１６は同様に、第２の基板２０に対して受台を形成し、及び同様に、第２の基板の最大可能屈曲を制限することを支援する。
【０１０２】
さらに、変形可能な膜マイクロポンプの作製を終えるための後続のステップが実施されうる。
【０１０３】
第２の基板２０の上部面２１Ｓ内に突出したリブがないことに起因して、堆積、感光性樹脂によるフォトリソグラフィ、及びエッチングよりなるステップのような、従来のマイクロ製造を、この面で実施することが可能である。
【０１０４】
図２Ｄで示されたように、導電レベルが第２の基板２０の上部面２１Ｓ上に作られうる。この導電レベルは、金属層、例えば、金、アルミニウム、チタン、プラチナ、合金（例えばＡｌＳｉ）などの堆積により作られる。クリーンルーム内で利用可能ないかなる種類の従来の材料堆積が適しうる。
【０１０５】
誘電性パッシベイション層（図示せず）がマイクロポンプの面上に堆積されうる。材料は、数ナノメートルの厚さを有するＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４でありうる。この層は、前記導電層の保護と部分的な隔離を提供する。
【０１０６】
前記導電層及び前記パッシベイション層は、導電性トラック及び変形可能な活性化手段の電源供給区間を形成するために部分的にエッチングされる。
【０１０７】
膜の作動手段は、圧電性チップであってもよい。層は、外部システムでマイクロポンプの電力供給を提供するための接点ブロック３２と、該接点ブロックを導電性ディスクに接続させるための導電性トラック及び圧電性チップを受けるための導電性ディスク３３、を形成するためにエッチングされる。
【０１０８】
前記導電性ディスク３３は、圧電性チップの直径と実質的に等しい直径を有している。この直径は、ディスクが配置されて面しているキャビティの直径の０．５から０．８５倍の範囲でありうる。
【０１０９】
図２Ｅで示されるように、チップ３１は、第２の基板２０の上部面２１Ｓ上に作られ、及び変形可能な膜２２−１、２２−２、２２−３上に配置される。それらは、導電性ディスク３３上に置かれており、及び導電性接着剤を利用してそれと共に取り付けられている。圧電性チップの厚さは、百マイクロメートルの範囲、例えば、１２５マイクロメートルから２００マイクロメートルであってもよい。利用に適した圧電性材料の概略は、非特許文献４において見つけられる。
【０１１０】
代わりに、前記チップは、化学気相堆積（ＣＶＤ）またはソル−ゲル堆積の後に得られうる。この場合、前記チップの厚さは、１マイクロメートルまたは数マイクロメートルより小さくてもよい。
【０１１１】
最後に、電気ワイヤ３４が圧電性チップの上面に溶接され、導電性トラックに接続される。電圧が各々の圧電性チップに独立に印加されうる。圧電性チップの変形は、対応する変形可能な膜の変形を引き起こす。前記圧電性チップは、前記膜を変形させる膜作動手段として利用されうる。それらは、膜移動、または、変形により誘発された位置を測定するためのセンサーとして利用されうることに注目すべきである。
【０１１２】
本発明による方法の好ましい実施形態において、入口管１４及び出口管１５は完全に貫通していない。前記管の貫通を提供するために、任意的にフォトリソグラフィを伴うエッチングステップが、第１の基板１０の下部面１１Ｉ上で実施される。入口管１４及び出口管１５、キャビティ１２−１、１２−２、１２−３、及び連絡管１３から形成されたマイクロポンプのマイクロチャネルはそれから開口し、外部環境と繋がる。
【０１１３】
このステップは、前記製造方法に続いて有利的に実施される。これは、あらゆる種類の残留物または不純物により、前記マイクロポンプのマイクロチャネル内部が汚染することを防ぐことを可能にしている。上流及び下流バルブの閉塞または質の悪い操作の危険がこのようにして除外される。
【０１１４】
最終的に、複数のマイクロポンプが第１の基板を形成するウェーハ及び第２の基板を形成する第２のウェーハから同時に作られる場合、ウェーハは、作られたマイクロポンプを分離するために切断される。
【０１１５】
図４及び５は、マイクロポンプの代わりの実施形態を図示しており、入口管及び出口管が上流キャビティ及び下流キャビティの外側に位置されている。
【０１１６】
同一の参照番号は、図２Ａから２Ｅにおいて参照されたものと同一の、または類似の要素を参照している。
【０１１７】
この場合、入口管１４及び出口管１５は、上流キャビティ１２−１及び下流キャビティ１２−３に実質的に隣接して配置されており、及び連絡管１３を経て連絡している。
【０１１８】
図４によると、出口管は第２の基板の内部に延在しているのに対して、入口管は第１の基板の内部に延在している。この配置は、単にここで例として与えられている。入口管を第２の基板内に、及び出口管を第１の基板内に配置すること、または前記両管を第２の基板内に配置することが可能である。
【０１１９】
図５に示されたように、アクティブバルブとして作用するように、各々のリップは、対応するキャビティ１２−１、１２−３の内部に延在し、及び前記第１の基板１０内に形成された真っ直ぐな（または湾曲した）リブ１８により置き換えられてもよい。対応する膜２２−１、２２−３は、リブと膜との間の対象の流体の如何なる流れを防ぐために、リブ１８と接触しうる。
【０１２０】
上で述べた好ましい実施形態の代わりの実施形態において、導電層の堆積の前に、ストレスの与えられた層が、作られる膜のどちらかの上面上に直接堆積されうる。このストレスの与えられた層は、問題となっている膜にストレスを印加し、変形を生じさせる。例えば、このストレスの与えられた層は、上流膜及び下流膜上に堆積され、及び膜の反対のリップとの接触を生じさせる。それ故、圧電性チップの場合、膜が作動手段によって作動されないとき、膜はアイドル位置に変形される。それらは、アイドル状態のとき閉ざされている上流及び下流バルブを形成する。
【０１２１】
このストレスの与えられた層は、数百メガパスカルの範囲、例えば、７００ＭＰａで内部の引張応力を有して、ＰＥＣＶＤにより堆積された、例えば、Ｓｉ３Ｎ３であってもよい。厚さは、０．１μｍから１μｍの範囲でありうる。図６に図示されたように、ストレスの与えられた層３５により誘導された膜２２−１の偏向は、数マイクロメートルであり、及び膜と対向するリップ１６との接触を誘発するのに十分である。
【０１２２】
代わりの実施形態において、歪みゲージが第２の基板の上部面上に作られ、変形可能な膜の上に配置されてもよい。これらのゲージは、膜の変形を測定し、それに関する位置（高い、低い、または中間の位置）を決定し、マイクロポンプのマイクロチャネル内の局所の圧力を測定するために利用される。例えば、上流キャビティと下流キャビティの間の圧力の差を測定し、及びそのようにして流体の流量を測定し、漏れを検出することが可能である。
【０１２３】
前記歪みゲージは、高いゲージ係数を有する導電材料、例えば白金のような金属、または好ましくは、ボロンイオンの注入により得られたｐドープシリコンのような半導体材料から作られうる。ボロンイオンの注入は、Ｓｉ膜上で直接実施されうる。
【０１２４】
対向する測定方向を有する四つのゲージで、ホイートストン・ブリッジを製造することが可能である。そのようなブリッジは、非特許文献５において具体的に説明されている。
【０１２５】
集積センサー１００の例は、図６で説明されたものと類似の、ポンプの上部面図に対応している図７で与えられる。センサー１００及び電気素子３２は、少なくとも一つの電気的レベル、一般的に、図２Ｄを参照して上で説明されたような金属層によって形成される。金属ディスク３３、ブロック３２、及び様々な電線、及びセンサー１００は、同一の金属材料で形成され、及び堆積、フォトリソグラフィ、エッチングのような単一のステップにより成形される。複数の電気レベルを集積しているより多くの複雑な実施形態が同様に構想されてもよい。例えば、ドープシリコンの圧電性抵抗器が構想されてもよい。
【０１２６】
図７の例において、材料は１００ｎｍから５００ｎｍの金層であり、標準のマイクロテクノロジー法によって堆積される。前記センサーは、同一の形状を有する四つのピエゾ抵抗器を有するホイートストン・ブリッジから形成される。例えば、抵抗器１０１は数マイクロメートル幅（３から１０μｍ）及びおおよそ１ｍｍ長さのコイルから形成される。ブロック３２に接続されたライン１０２はブリッジに電力を供給し、及び測定をするために利用される。抵抗器１０３の一つは、膜２２−３に面して位置される。好ましくは、前記抵抗器１０３は、膜が変形するときにストレス及び最大変形区域に位置するように、膜２２−３の埋め込みに位置されている。三つの別のホイートストン・ブリッジの抵抗器は、膜変形の状態に関わらず、一定の抵抗値を保持するように、膜の外側に位置されている。膜２２−３は、膜の二つの面の間の圧力差の作用の下、及び／または圧電性チップの作用の効果の下で変形される。これらの変形は、ピエゾ抵抗効果に起因して、抵抗器１０３の値に変化を生じさせる。この抵抗器の変化は、（当業者に周知である）ホイートストン・ブリッジ上で電気計測によって正確に測定される。例えば、前記ブリッジは、１Ｖの電圧Ｖｉｎで起動され、及び電圧Ｖｏｕｔが図７及び８において示されたように測定される。
【０１２７】
例の結果が図８で与えられる。曲線は、電圧測定Ｖｏｕｔの進行を与えている。この電圧測定の値の変化は、ブリッジの不均衡からもたらされ、直接膜変形（位置）と関連付けられている。より具体的に、膜２２−３上に設置された前記圧電性チップは、方形波形態の電気信号により作動される。図８において、オン−オフ表示は、圧電性チップが作動しているかアイドル状態かの範囲をそれぞれ指定している。動作サイクルがセンサーの測定曲線に明確に見られることが検証されている。膜状態の変化は、このようにして電気的手段を用いて容易に検証され、視覚化され、定量化されることができる。センサーはこのようにして、ポンプ作動の間に膜の満足のいくふるまいを検証することを可能にしている。また、膜変形の大きさを決定することも可能である（変形の大きさは、圧電性チップに印加された電圧に実質的に比例している）。
【０１２８】
次に（図８のＡを参照）、１００ｍｂａｒの圧力がポンプ出口に印加される。この圧力（Ｐｏｕｔ）は、０から１００ｍｂａｒへ突然変化する。この変化は、図８で記録されたセンサー信号に明確に見られる。これは、センサーがポンプの満足のいく作動を検証するために、しかし同様にポンプ出口の圧力を測定するために利用されることができることを実証している。センサーは、ポンプから下流への流体流路の遮断を検出するために、またはより一般的に、ポンプ出口でシステムの水圧インピーダンスを測定するために利用される。明らかに、同様のセンサーが二つの他の膜２２−１、２２−２上に位置されうる。ポンプ入口での膜上の一つのセンサーで、圧力測定がポンプから上流でなされてもよい。
【０１２９】
センサーの製造は比較的微細な解像度を必要とする（例えば１から１０μｍの製図）。さらに、センサーは、膜の明確に画定された区間に正確に位置されるべきである。ポンプの上面が従来技術のようにエンボス加工されている場合（図１）、そのようなセンサーの製造は可能でない。フォトリソグラフィによってこれらのセンサーを製造するために、ポンプの上面が平面であることが必須である。これは、本願発明の利点を実証し、本発明により製造されたポンプにＭＥＭＳ技術の利用の付加価値を示している。
【０１３０】
上で説明した好ましい実施形態の別の実施形態において、受台を形成する複数の突起が、上流及び／または下流の中心キャビティ内に、または連絡管内に製造され及び配置されうる。上で説明したように、これらの突起は、第２の基板の薄化ステップの間に対応するキャビティでの生産の間に膜の変形を制限する。それらは、より一般的に、マイクロポンプ構造を強めることを助けうる。
【０１３１】
突起の高さは、対応するキャビティの深さに等しくてもよく、その場合、アンダーカットが第２の基板の下部面内に作られ、及びそれぞれの突起に面して配置される。あるいは、突起の高さは、１マイクロメートルまたは数十マイクロメートルの範囲の差と共に、対応するキャビティの深さより実質的に小さくてもよい。
【０１３２】
代わりの実施形態において、第１及び第２の基板はシリコンまたはガラスで作られうる。基板が、一つはシリコン（またはＳＯＩ）で作られ、もう一つはガラスで作られる場合、周知の陽極結合技術を利用して前記基板を共に取り付けるためのステップを実施することが可能である。
【０１３３】
さらに、キャビティ、膜、及び圧電性チップは、上で説明したような円形状を有しうる。それらは任意の他の形状、例えば、長方形、正方形、多角形を有しうる。
【０１３４】
中心の膜は、上流及び下流の膜に対して異なる大きさを有しうることに注意すべきである。対応するキャビティの大きさは、それに応じて適用される。このようにして、図のように、ポンプチャンバは、上流及び下流のチャンバが３ｍｍの大きさを有しているのに対して、おおよそ６ｍｍの大きさを有しうる。
【０１３５】
上で説明した方法とは別の実施形態において、第２の基板は、上面から、全体の面ではなく、前記基板の一部だけ薄化されうる。例えば、各々のマイクロポンプの第２の基板は、その縁部に配置されたリブを上面上に有してもよく、実質的に平坦な中心面を画定している。
【０１３６】
非限定的な例として単に上で説明した発明に対して、当業者によって様々な修正がなされうることは明らかである。
【０１３７】
上で説明した変形可能な膜マイクロポンプは、形成されたアクティブバルブを備えており、各々は変形可能な膜を備えている。しかしながら、本発明は、上流及び下流膜バルブに代わって、チェックバルブ及び収束管を備えうる。
【０１３８】
最後に、更なる種類の膜作動、例えば、周知の空気圧、磁気、または静電気の作動方法が実現可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ 基板
１１Ｉ 下部面
１２−１、１２−２、１２−３ キャビティ
１３ 連絡管
１４ 入口管
１５ 出口管
１６ リップ
１７ 突起
１８ リブ
２０ 基板
２１Ｉ 下部面
２２−１、２２−２、２２−３ 膜
２３−１ 上部シリコン層
２３−２ 中間層
２３−３ 下部シリコン層
２４−１、２４−２ アンダーカット
２５ リブ
３１ 圧電性チップ
３２ 接点ブロック
３３ 導電性ディスク
３４ 電気ワイヤ
３５ 層
１００ センサー
１０１ 抵抗器
１０２ ライン
１０３ 抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共に取り付けられる第１の基板及び第２の基板を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプを製造する方法であって、前記第１の基板（１０）は、少なくとも一つのキャビティ（１２−２）を備えており、前記第２の基板（２０）は、前記キャビティ（１２−２）に面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜（２２−２）を備えており、前記第１及び第２の基板（１０，２０）は、前記キャビティ（１２−２）及び前記変形可能な膜（２２−２）が位置するところで共にマイクロチャネルの一部を画定しており、
前記方法は、
−前記第１の基板（１０）内に前記キャビティ（１２−２）を作るステップと、
−前記第２の基板（２０）内に前記変形可能な膜（２２−２）を作るステップと、
−前記第１の基板（１０）と前記第２の基板（２０）とを取り付けるステップと、
を備えており、前記変形可能な膜を作るためのステップは、前記取り付けのステップの後に実施されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２の基板（２０）は、上部面（２１Ｓ）と下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は、前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板（１０）に取り付けられており、前記変形可能な膜（２２−２）を作るためのステップは、前記上部面（２１Ｓ）から前記第２の基板（２０）を薄化することにより実施され、前記薄化は、機械研磨、化学機械研磨、及び／またはエッチングにより実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記取り付けのステップは、分子結合、陽極、共晶結合、または接着により実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の基板（１０）は、前記第１のキャビティ（１２−２）と連絡している管（１４；１５）を備えており、前記第１の基板（１０）の少なくとも一部をエッチングすることによる後続の薄化のステップは、前記管（１４；１５）に貫通管を提供するために、前記下部面（１１Ｉ）から成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記取り付けのステップは、真空下で実施されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記変形可能な膜を作るためのステップの直後に、前記第２の基板（２０）は実質的に平坦な上部面（２１Ｓ）を全面に有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
後続の堆積、フォトリソグラフィ、及びエッチングのステップが前記第２の基板の前記上部面（２１Ｓ）上で実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
互いに取り付けられる第１の基板（１０）及び第２の基板（２０）を備えている変形可能な膜マイクロポンプであって、前記第１の基板（１０）は少なくとも一つのキャビティ（１２−２）を備えており、及び前記第２の基板（２０）は前記キャビティ（１２−２）に面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜（２２−２）を備えており、前記第１及び第２の基板（１０、２０）は、前記キャビティ（１２−２）及び前記変形可能な膜（２２−２）が位置されるところで共にマイクロチャネルの一部を画定し、前記第２の基板（２０）は、前記マイクロチャネル部に沿って実質的に一定の厚さを有していることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項９】
前記第２の基板（２０）は、上部面（２１Ｓ）及び下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板（１０）に取り付けられ、前記第２の基板（２０）は実質的に平坦な上部面（２１Ｓ）を全面に有していることを特徴とする請求項８に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記変形可能な膜（２２−２）は、３００μｍ以下の厚さを有していることを特徴とする請求項８または９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記第１の基板（１０）及び前記第２の基板（２０）は、好ましくは、シリコーン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、またはガラスで作られていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記第１の基板（１０）は、前記変形可能な膜（２２−２）に面して前記キャビティ（１２−２）内に配置され、前記膜に対して受台を形成する少なくとも一つの突起（１７）を備えていることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記第１の基板（１０）は第２のキャビティ（１２−１；１２−３）を備えており、及び前記第２の基板（２０）は前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）に面して配置された第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）を備えており、前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）及び前記第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）は、前記マイクロチャネル部の内部に位置しており、前記第１の基板（１０）は、前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）内で突出しているリップ（１６）により画定された開口を経て、前記第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）と平行な前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）内部に開口している管（１４；１５）を備えていることを特徴とする請求項８ないし１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
前記リップ（１６）及び前記第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）は、相互に関連して、０．０１μｍから３μｍのギャップを備えていることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロポンプ。
【請求項１５】
前記第２の基板（２０）は上部面（２１Ｓ）及び下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板（１０）に取り付けられ、ストレスが加えられた層（３５）は、変形可能な膜（２２−１；２２−２；２２−３）に面して前記第２の基板（２０）の上部面に配置されており、前記膜がアイドル位置で変形していることを特徴とする請求項８ないし１４のいずれか一項に記載の変形可能な膜マイクロポンプ。
【請求項１６】
前記第２の基板（２０）は上部面（２１Ｓ）及び下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板に取り付けられ、前記膜の変形を測定できるように、変形可能な膜（２２−１；２２−２；２２−３）に面して前記第２の基板（２０）の前記上部面（２１Ｉ）上に歪みゲージが配置されていることを特徴とする請求項８ないし１５のいずれか一項に記載の変形可能な膜マイクロポンプ。
【請求項１】
共に取り付けられる第１の基板及び第２の基板を備えている少なくとも一つの変形可能な膜マイクロポンプを製造する方法であって、前記第１の基板（１０）は、少なくとも一つのキャビティ（１２−２）を備えており、前記第２の基板（２０）は、前記キャビティ（１２−２）に面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜（２２−２）を備えており、前記第１及び第２の基板（１０，２０）は、前記キャビティ（１２−２）及び前記変形可能な膜（２２−２）が位置するところで共にマイクロチャネルの一部を画定しており、
前記方法は、
−前記第１の基板（１０）内に前記キャビティ（１２−２）を作るステップと、
−前記第２の基板（２０）内に前記変形可能な膜（２２−２）を作るステップと、
−前記第１の基板（１０）と前記第２の基板（２０）とを取り付けるステップと、
を備えており、前記変形可能な膜を作るためのステップは、前記取り付けのステップの後に実施されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２の基板（２０）は、上部面（２１Ｓ）と下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は、前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板（１０）に取り付けられており、前記変形可能な膜（２２−２）を作るためのステップは、前記上部面（２１Ｓ）から前記第２の基板（２０）を薄化することにより実施され、前記薄化は、機械研磨、化学機械研磨、及び／またはエッチングにより実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記取り付けのステップは、分子結合、陽極、共晶結合、または接着により実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の基板（１０）は、前記第１のキャビティ（１２−２）と連絡している管（１４；１５）を備えており、前記第１の基板（１０）の少なくとも一部をエッチングすることによる後続の薄化のステップは、前記管（１４；１５）に貫通管を提供するために、前記下部面（１１Ｉ）から成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記取り付けのステップは、真空下で実施されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記変形可能な膜を作るためのステップの直後に、前記第２の基板（２０）は実質的に平坦な上部面（２１Ｓ）を全面に有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
後続の堆積、フォトリソグラフィ、及びエッチングのステップが前記第２の基板の前記上部面（２１Ｓ）上で実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
互いに取り付けられる第１の基板（１０）及び第２の基板（２０）を備えている変形可能な膜マイクロポンプであって、前記第１の基板（１０）は少なくとも一つのキャビティ（１２−２）を備えており、及び前記第２の基板（２０）は前記キャビティ（１２−２）に面して配置された少なくとも一つの変形可能な膜（２２−２）を備えており、前記第１及び第２の基板（１０、２０）は、前記キャビティ（１２−２）及び前記変形可能な膜（２２−２）が位置されるところで共にマイクロチャネルの一部を画定し、前記第２の基板（２０）は、前記マイクロチャネル部に沿って実質的に一定の厚さを有していることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項９】
前記第２の基板（２０）は、上部面（２１Ｓ）及び下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板（１０）に取り付けられ、前記第２の基板（２０）は実質的に平坦な上部面（２１Ｓ）を全面に有していることを特徴とする請求項８に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記変形可能な膜（２２−２）は、３００μｍ以下の厚さを有していることを特徴とする請求項８または９に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記第１の基板（１０）及び前記第２の基板（２０）は、好ましくは、シリコーン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、またはガラスで作られていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記第１の基板（１０）は、前記変形可能な膜（２２−２）に面して前記キャビティ（１２−２）内に配置され、前記膜に対して受台を形成する少なくとも一つの突起（１７）を備えていることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記第１の基板（１０）は第２のキャビティ（１２−１；１２−３）を備えており、及び前記第２の基板（２０）は前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）に面して配置された第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）を備えており、前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）及び前記第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）は、前記マイクロチャネル部の内部に位置しており、前記第１の基板（１０）は、前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）内で突出しているリップ（１６）により画定された開口を経て、前記第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）と平行な前記第２のキャビティ（１２−１；１２−３）内部に開口している管（１４；１５）を備えていることを特徴とする請求項８ないし１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
前記リップ（１６）及び前記第２の変形可能な膜（２２−１；２２−３）は、相互に関連して、０．０１μｍから３μｍのギャップを備えていることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロポンプ。
【請求項１５】
前記第２の基板（２０）は上部面（２１Ｓ）及び下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板（１０）に取り付けられ、ストレスが加えられた層（３５）は、変形可能な膜（２２−１；２２−２；２２−３）に面して前記第２の基板（２０）の上部面に配置されており、前記膜がアイドル位置で変形していることを特徴とする請求項８ないし１４のいずれか一項に記載の変形可能な膜マイクロポンプ。
【請求項１６】
前記第２の基板（２０）は上部面（２１Ｓ）及び下部面（２１Ｉ）を備えており、前記基板は前記下部面（２１Ｉ）上で前記第１の基板に取り付けられ、前記膜の変形を測定できるように、変形可能な膜（２２−１；２２−２；２２−３）に面して前記第２の基板（２０）の前記上部面（２１Ｉ）上に歪みゲージが配置されていることを特徴とする請求項８ないし１５のいずれか一項に記載の変形可能な膜マイクロポンプ。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１３−５１０９８７（Ｐ２０１３−５１０９８７Ａ）
【公表日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３８３４９（Ｐ２０１２−５３８３４９）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６７３９０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５８１４０
【国際公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６７３９０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５８１４０
【国際公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【Ｆターム（参考）】
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