(57)【要約】【課題】ダイヤフラムに用いられるポリイミド薄膜において、薄膜化と膜圧の均一化が可能であり、しかもポリイミド薄膜と基板との接着性が高く剥がれにくいダイヤフラムの製造方法を提供する。【解決手段】ダイヤフラムの製造方法は、基板を提供する過程と、スピンコーティング過程と、脱水過程と、マスキング過程と、エッチング過程とからなる。スピンコーティング過程では、ポリアミド酸溶液をスピンコーティングによって基板上に塗布する。脱水過程では、ポリアミド酸溶液を脱水閉環させてポリイミド化することでポリイミド薄膜を形成する。マスキング過程では、基板のポリイミド薄膜が形成される面と対向する面状にマスクをパターンニングする。エッチング過程では、マスクが形成される面側からポリイミド薄膜まで基板をエッチング除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法であって、該ダイヤフラム製造方法は、
基板を提供する過程と、
ポリアミド酸溶液をスピンコーティングによって前記基板上に塗布するスピンコーティング過程と、
前記ポリアミド酸溶液を脱水閉環させてポリイミド化することでポリイミド薄膜を形成する脱水過程と、
前記基板の前記ポリイミド薄膜が形成される面と対向する面上に、マスクをパターンニング形成するマスキング過程と、
前記マスクが形成される面側から前記ポリイミド薄膜まで前記基板をエッチング除去するエッチング過程と、
を具備することを特徴とするダイヤフラム製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のダイヤフラム製造方法において、前記脱水過程が、オーブンを用いて前記ポリアミド酸溶液を加熱するプリベイク過程と、ホットプレートを用いて前記基板の前記ポリイミド薄膜が形成される面と対向する面から前記ポリアミド酸溶液を加熱するポストベイク過程と、からなることを特徴とするダイヤフラム製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のダイヤフラム製造方法において、前記ポストベイク過程が、第１ポストベイクと、該第１ポストベイクの加熱時間及び加熱温度と異なる第２ポストベイクと、からなることを特徴とするダイヤフラム製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のダイヤフラム製造方法において、前記エッチング過程は、塩素系エッチングガスを用いることを特徴とするダイヤフラム製造方法。
【請求項５】
ポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法であって、該ダイヤフラム製造方法は、
基板を提供する過程と、
前記基板のポリイミド薄膜が形成される面と対向する面上に、マスクをパターンニング形成するマスキング過程と、
ポリアミド酸溶液をスピンコーティングによって前記基板上に塗布するスピンコーティング過程と、
前記ポリアミド酸溶液を脱水閉環させてポリイミド化することでポリイミド薄膜を形成する脱水過程と、
前記マスクが形成される面側から前記ポリイミド薄膜まで前記基板をエッチング除去するエッチング過程と、
を具備することを特徴とするダイヤフラム製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載のダイヤフラム製造方法であって、さらに、前記エッチング過程の前に、ポリイミド薄膜上に金属薄膜を蒸着により形成する金属蒸着過程を具備することを特徴とするダイヤフラム製造方法
【請求項７】
請求項６に記載のダイヤフラム製造方法であって、さらに、前記金属蒸着過程により形成される金属薄膜を、エッチング過程の後に除去する金属薄膜除去過程を具備することを特徴とするダイヤフラム製造方法。
【請求項８】
貫通孔を有する基板と、
前記基板の貫通孔上に形成されるポリイミド薄膜と、
前記ポリイミド薄膜上に形成される金属薄膜と、
を具備することを特徴とするダイヤフラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法に関し、特に、スピンコーティングにより形成されたポリイミド薄膜を用いたダイヤフラム製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラムは、微量流体を運搬する汎用マイクロポンプや、圧力センサ等、様々な分野で用いられている。ダイヤフラムの材料としては、一般的には金属薄膜等が用いられるが、優れた耐薬品性、耐熱性、機械的強度を持つポリイミド膜が用いられることもある。
【０００３】
例えば特許文献１には、市販されている膜厚３０μｍのポリイミドのフィルムシート（Ｄｕｐｏｎｔ社の登録商標Ｋａｐｔｏｎ）に、フッ素系樹脂を多層積層した複合機能フィルムを、基板に接着することでダイヤフラムを構成したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２７４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ダイヤフラムをマイクロポンプとして利用する場合、ポンプにより運搬される微量流体は表面張力、粘性力、気泡等の影響を強く受けるため、ダイヤフラムに大きな変位量が求められる。ポリイミド膜のダイヤフラムの変位量を増大させるためには、ポリイミド膜を薄膜化することが考えられる。しかしながら、上述の特許文献１に記載のダイヤフラムに用いられるポリイミド膜では、十分な薄膜化が図れていなかった。
【０００６】
また、ダイヤフラムに用いられるポリイミド膜については、膜厚が不均一であったり膜の性質が不揃いであったりすると、ダイヤフラムに用いられたときに破断してしまったり十分な変位量が得られないこともある。ここで、上述の特許文献１に記載のダイヤフラムに用いられるポリイミド膜は、市販のフィルムシートを用いているため、膜厚や膜の均一性について最適化を図ることは難しかった。
【０００７】
また、従来の特許文献１に記載のダイヤフラムでは、市販のポリイミドのフィルムシートを基板に接着してダイヤフラムとしているが、接着性が弱い場合や接着斑が生じた場合には、基板からポリイミド膜が剥がれてしまう場合もあった。特にダイヤフラムをマイクロポンプ等に適用した場合、連続的に撓み運動を繰り返すことになるため、ポリイミド膜の接着性は重要である。
【０００８】
したがって、均一なポリイミド薄膜で大きな変位量が得られ、且つ基板から剥がれにくいダイヤフラムの開発が望まれていた。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ダイヤフラムに用いられるポリイミド膜において、薄膜化と膜厚の均一化が可能であり、且つポリイミド膜と基板との接着性が高いダイヤフラムの製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明によるポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法は、基板を提供する過程と、ポリアミド酸溶液をスピンコーティングによって基板上に塗布するスピンコーティング過程と、ポリアミド酸溶液を脱水閉環させてポリイミド化することでポリイミド薄膜を形成する脱水過程と、基板のポリイミド薄膜が形成される面と対向する面上に、マスクをパターンニング形成するマスキング過程と、マスクが形成される面側からポリイミド薄膜まで基板をエッチング除去するエッチング過程と、を具備するものである。
【００１１】
ここで、脱水過程が、オーブンを用いてポリアミド酸溶液を加熱するプリベイク過程と、ホットプレートを用いて基板のポリイミド薄膜が形成される面と対向する面からポリアミド酸溶液を加熱するポストベイク過程と、からなるものであっても良い。
【００１２】
また、ポストベイク過程が、第１ポストベイクと、該第１ポストベイクの加熱時間及び加熱温度と異なる第２ポストベイクと、からなるものであっても良い。
【００１３】
また、エッチング過程は、塩素系エッチングガスを用いても良い。
【００１４】
また、本発明によるポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法は、基板を提供する過程と、基板のポリイミド薄膜が形成される面と対向する面上に、マスクをパターンニング形成するマスキング過程と、ポリアミド酸溶液をスピンコーティングによって基板上に塗布するスピンコーティング過程と、ポリアミド酸溶液を脱水閉環させてポリイミド化することでポリイミド薄膜を形成する脱水過程と、マスクが形成される面側からポリイミド薄膜まで基板をエッチング除去するエッチング過程と、を具備するものであっても良い。
【００１５】
さらに、エッチング過程の前に、ポリイミド薄膜上に金属薄膜を蒸着により形成する金属蒸着過程を具備するものであっても良い。
【００１６】
さらに、金属蒸着過程により形成される金属薄膜を、エッチング過程の後に除去する金属薄膜除去過程を具備するものであっても良い。
【００１７】
さらに、本発明のダイヤフラムは、貫通孔を有する基板と、基板の貫通孔上に形成されるポリイミド薄膜と、ポリイミド薄膜上に形成される金属薄膜と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法には、ダイヤフラムに用いられるポリイミド膜において、薄膜化と膜厚の均一化が可能であるという利点がある。また、ポリイミド薄膜と基板との接着性が高いダイヤフラムを提供可能であるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明のポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法の各製造過程を説明するための横断面図である。
【図２】図２は、基板の裏面側に形成されるマスクを説明するための基板の底面図である。
【図３】図３は、基板がエッチング除去された状態を説明するための基板の底面図である。
【図４】図４は、本発明のダイヤフラム製造方法により製造されたダイヤフラムをマイクロポンプに応用した例を説明するための横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明のポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法の各製造過程を説明するための横断面図である。図示の通り、本発明のポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法は、基板を提供する過程（図１（ａ））と、スピンコーティング過程（図１（ｂ））と、脱水過程（図１（ｃ））と、マスキング過程（図１（ｄ））と、エッチング過程（図１（ｅ））とから主に構成されるものである。以下、図面を参照しながらこれらの各過程について説明する。
【００２１】
まず、図１（ａ）に示されるように、ダイヤフラムのベースとなる基板１０を用意する。基板１０の材料としては、後述するエッチング過程により除去可能なものであり、且つダイヤフラムのベースとなり得るような個体物であれば良い。例えば、具体的な基板材料としてはシリコンが挙げられる。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示されるように、基板１０上にポリアミド酸溶液２０を塗布する。ポリアミド酸溶液２０は、スピンコーティングにより基板１０上に塗布される。スピンコーティングとは、スピンコータにより被塗布面を回転させ、これに塗布する溶液を滴下することで成膜する方法である。このスピンコーティングを用いて、基板１０を高速に回転させながらポリアミド酸溶液２０を基板１０上に滴下することで成膜する。ポリアミド酸溶液２０の膜厚は、ポリアミド酸溶液２０の粘度及び基板の回転数により調整される。したがって、所望の膜厚となるように適宜回転数等を調整すれば良い。
【００２３】
なお、ポリイミドは強い分子間力や優れた機械的性質を持つ反面、不溶不融の性質を有するため、加工性に乏しいが、本発明のように、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液を基板にスピンコーティングし、後述の脱水過程において、ポリアミド酸溶液を脱水閉環してポリイミド化することで、所望の膜厚のポリイミド薄膜を得ることが可能となる。ポリアミド酸溶液は、例えば、ピロメリット酸二無水物とジアミノジフェニルエーエルを有機極性溶媒中で反応させることで得られる。
【００２４】
次に、図１（ｃ）に示されるように、基板１０上に塗布されたポリアミド酸溶液２０が、脱水閉環によりポリイミド化され、基板１０上にポリイミド薄膜３０が形成される。脱水閉環は、ポリアミド酸溶液をポリイミド化可能な手法であれば、加熱したり脱水剤を用いたりすることが可能である。本発明では、基板とポリイミド薄膜の接着性を考慮すると、ホットプレートを用いて基板側から加熱する過程を含めることが好ましい。以下、脱水過程について詳細に説明する。
【００２５】
脱水過程は、急激な加熱による気泡を防ぐために、条件を変えて複数回加熱する過程からなることが好ましい。具体的には、脱水過程は、プリベイク過程と、ポストベイク過程とからなる。ここで、プリベイク過程は、オーブンを用いてポリアミド酸溶液を加熱する。そして、ポストベイク過程は、基板１０のポリイミド薄膜３０が形成される面と対向する面からホットプレートを用いてポリアミド酸溶液２０を加熱する。ホットプレートにより基板１０の裏面側から基板１０を介してポリアミド酸溶液２０が加熱されるため、ポリアミド酸溶液２０は基板１０との接触面から熱硬化が進む。したがって、成膜されるポリイミド薄膜３０と基板１０との密着性が高まり、ポリイミド薄膜３０は強固に基板１０に固着される。さらに、ポストベイク過程は、加熱時間及び加熱温度を変えた第１ポストベイク過程と、第２ポストベイク過程からなることが好ましい。これにより、より効率的に脱水閉環が可能となる。
【００２６】
次に、図１（ｄ）に示されるように、基板１０をエッチング除去するためのマスク４０を形成する。マスク４０は、基板１０のポリイミド薄膜３０が形成される面と対向する面上にパターンニング形成される。図２を用いてマスク４０の詳細を説明する。図２は、基板の裏面側に形成されるマスクを説明するための基板の底面図である。図示の通り、基板１０の裏面、即ち、ポリイミド薄膜３０が形成される面と対向する面上に、マスク４０が形成されている。マスク４０は、後述のエッチング過程によりエッチング除去しない部分を保護するためのものである。基板１０の除去される部分１１はポリイミド薄膜を露出させる部分であり、基板１０の残される部分１２はダイヤフラムのフレームとして機能する部分となる。なお、図２において、マスク４０により覆われない部分は円形となっているが、本発明はこれに限定されず、ダイヤフラムの用途等により適宜形状を変更可能である。また、マスク４０の材料としては、例えばアルミニウム膜等、種々の通常用いられるレジスト膜を用いることが可能である。
【００２７】
そして、図１（ｅ）に示されるように、基板１０をエッチング除去する。基板１０は、マスク４０が形成される面側からポリイミド薄膜３０まで除去される。即ち、基板１０は裏面側からポリイミド薄膜３０まで貫通するようにエッチング除去される。ここで、エッチングは、ポリイミド薄膜３０は損傷せず、基板１０のみをエッチング除去するものが好ましい。なお、図３に、基板がエッチング除去された状態の基板の底面図を示す。エッチング法は、反応性イオンエッチング等、種々の手法を適用可能である。また、エッチングガスには塩素系ガスを用いることが好ましい。塩素系ガスは、塩素原子を含むガスであって、例えば、Ｃｌ２，ＢＣｌ３，ＳｉＣｌ４，ＣＣｌ４，ＣＣｌＦ３，ＣＨＣｌＦ２，ＣＣｌ２Ｆ２，ＣＨＣｌ２Ｆ，ＣＨＣｌ３，ＣＣｌ３Ｆ，ＣＨ２Ｃｌ２等のうち少なくとも１種以上のガスを含むものである。塩素系エッチングガスを用いた反応性イオンエッチングを用いると、本発明により形成されるポリイミド薄膜がダメージを殆ど受けることなく、基板をエッチング除去可能である。また、誘導結合プラズマを用いた反応性イオンエッチングの場合には、ＳＦ６，ＣＦ４，Ｏ２等を反応性ガスとして用いれば良い。なお、必要によりマスク４０はエッチングの後、除去される。
【００２８】
また、上述の反応性イオンエッチング等のドライエッチングだけでなく、ウェットエッチングにより基板を裏面側からポリイミド薄膜まで貫通するように除去しても良い。例えば、５μｍ以下、例えば１．５μｍ以下といった非常に薄いポリイミド薄膜を形成する場合、ドライエッチング時の熱によりポリイミド薄膜が損傷させられる可能性がある。したがって、このように非常に薄い薄膜を形成する場合には、ウェットエッチング等の熱が生じない方法により基板をエッチング除去することが好ましい。なお、ウェットエッチング液としては、例えば一般的なＫＯＨ等を用いれば良い。
【００２９】
本発明によるポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法によれば、上述のような過程を経ることにより、ポリイミド膜の薄膜化と膜厚の均一化を高い精度で実現しつつ、ポリイミド薄膜と基板との接着性が高いダイヤフラムを得ることが可能となる。
【００３０】
なお、上述の説明では、マスクをパターンニング形成するマスキング過程は、ポリイミド薄膜を形成する脱水過程の後に行われるよう説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、基板を設けた後にマスクをパターンニング形成した後、スピンコーティング過程等を実行しても構わない。マスクは、最終的に基板をエッチング除去する前までに形成されていれば良い。
【００３１】
以下、膜厚１０μｍのポリイミド薄膜を用いて直径５ｍｍのダイヤフラムを製造する本発明の方法の具体的実施例を説明する。
【００３２】
まず、１６ｍｍ四方のシリコン基板を用意する。シリコン基板の膜厚は０．４ｍｍとした。
【００３３】
そして、前駆体であるポリアミド酸溶液を基板上に塗布する。ポリアミド酸溶液としては、日立化成デュポン社製のＰＩＸ−３４００を用いた。この溶液は、粘度１３Ｐａ・ｓである。粘度は成膜後の膜厚や特性に影響を及ぼすため、室温２０℃、湿度４０％に設定されたクリーンルーム内でポリアミド酸溶液を基板上に塗布した。
【００３４】
また、ポリアミド酸溶液のスピンコータによる塗布条件については、成膜後に得たい膜厚によって変わる。スピンコータの回転数は、２段階に変化させることが好ましい。より具体的には、まず第１段階の回転数として８００ｒｐｍを８秒行う。次に第２段階の回転数であるが、第２段階の回転数を変えることにより膜厚の調整が可能となる。第２段階の回転数は所望の膜厚に応じて決定し、これを３０秒行う。例えば、ポリアミド酸溶液としてＰＩＸ−３４００を用いた場合、１０μｍのポリイミド薄膜を得るには第２段階の回転数は２５００ｒｐｍとしてポリアミド酸溶液を塗布すれば良い。なお、６μｍのポリイミド薄膜を得る場合には、４５００ｒｐｍ程度であれば良い。スピンコータの回転数が上がるに連れて、膜厚の均一性がより高まる。また、使用するポリアミド酸溶液の粘度にも拠るが、ＰＩＸ−３４００（粘度１３Ｐａ・ｓ）を用いた場合には、加工性及び膜厚特性から、膜厚の範囲は２μｍ〜１５μｍ程度、より好ましくは３μｍ〜１２μｍ程度である。
【００３５】
次に、ポリアミド酸溶液を塗布後、ポリアミド酸溶液を加熱してポリイミド化する。まず、プリベイクとして１２０℃で５分、オーブンで加熱する。次に、第１ポストベイクとして、２００℃で５分、ホットプレートにより基板裏面から加熱する。さらに温度を上げて、第２ポストベイクとして、３５０℃で１０分、同じくホットプレートにより基板裏面から加熱する。なお、加熱不足を防ぐため、ポストベイクは少々長めの時間で行った。但し、ホットプレートによる加熱はオーブンによる加熱よりも効率が良く、より短い時間でポリイミド化が可能である。
【００３６】
次に、基板裏面側にマスクをパターンニング形成する。０．４ｍｍのシリコン基板を貫通するようにエッチング除去する必要があるため、通常のレジスト膜よりも耐久性のあるアルミニウム膜をマスク材として用いた。
【００３７】
そして、マスキングされた側から基板をポリイミド薄膜までエッチング除去する。エッチングは、反応性イオンエッチング、具体的には誘導結合プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより行った。エッチングガスはＳＦ６、ガス流量５５０ｓｃｃｍ、１サイクル１０秒とし、デポジッションガスはＣ４Ｆ８、ガス流量３３０ｓｃｃｍ、１サイクル３秒とし、これらを交互にマスクが形成された面に吹き付けてエッチングを行った。本発明のダイヤフラム製造方法では、基板を貫通させてダイヤフラムを製造するため、エッチング膜厚を制御する等の特別な手法を用いる必要はない。
【００３８】
このようにして、ポリイミド薄膜のダイヤフラムを製造することが可能である。製造されたダイヤフラムのポリイミド薄膜は均一性が高く、また、スタッドプル試験においても非常に大きな荷重までポリイミド薄膜が基板から剥がれることなく密着していることが確認できた。
【００３９】
また、ダイヤフラムに対してシリンダで空気圧を与えて、ポリイミド薄膜の圧力に対する変位を測定したところ、±２０ｋＰａにおいて１００μｍという大きな変位が確認できた。また、この圧力に対する変位は略線形性を有していた。さらに、加圧、吸引による復元時のポリイミド薄膜のヒステリシスをそれぞれ算出すると、加圧時に平均２．３％、吸引時に平均２．９％となっており、本発明により製造されたポリイミド薄膜が優れた復元特性を有していることが分かった。
【００４０】
また、連続荷重に対しても、変位は比較的小さなばらつきに収まっており、さらに１０ｋＰａの静荷重を１万回繰り返し与えても破断等はなかった。
【００４１】
さらに、ダイヤフラムの中心にレーザドップラ振動計を当て、振動を与えてＦＦＴアナライザで測定したところ、平均共振周波数は２７．５ｋＨｚであった。一般に、バルク状のポリイミド薄膜は低弾性率（例えば３ＧＰａ）であるため周波数が低いが、本発明のダイヤフラム製造方法によるポリイミド薄膜では、膜厚を薄くしたことにより高い周波数が得られた。したがって、ダイヤフラムの膜応答性が高いことが分かる。
【００４２】
次に、膜厚が１０μｍ以下、例えば５μｍ以下のポリイミド薄膜のダイヤフラムの製造条件について説明する。膜厚を制御する主な条件は、ポリアミド酸溶液の粘度とスピンコータの回転数である。上述の１０μｍのポリイミド薄膜を得る例では、粘度１３Ｐａ・ｓのポリアミド酸溶液を用い、２５００ｒｐｍの回転数でスピンコートしていた。しかしながら、例えば、粘度１３Ｐａ・ｓのポリアミド酸溶液を６０００ｒｐｍ程度でスピンコートした場合には、３μｍ程度の膜厚のポリイミド薄膜が得られた。また、粘度を１Ｐａ・ｓ程度に希釈したポリアミド酸溶液を用いた場合には、６０００ｒｐｍの回転数でスピンコートすることで、膜厚１μｍ程度のポリイミド薄膜を得ることが可能となる。さらに回転数を上げることで、１μｍ未満のポリイミド薄膜も製造可能となる。
【００４３】
なお、ドライエッチングにより基板の裏面からポリイミド薄膜まで基板をエッチング除去してダイヤフラムを製造する場合、５μｍ以下、特に１．５μｍ以下といった非常に薄いポリイミド薄膜を形成した場合、ドライエッチング時に発生する熱によりポリイミド薄膜が損傷を受ける可能性がある。この場合には、上述のようにウェットエッチングを用いれば良い。
【００４４】
以上のように、本発明のダイヤフラム製造方法で形成されるダイヤフラムは、均一な膜厚で非常に薄い薄膜を形成することができることから、マイクロポンプに求められる大きい変位量を実現することができる。また、ヒステリシスが小さく、優れた復元性を有し、動作に対する膜の応答性が良いという利点もある。さらに、本発明のダイヤフラム製造方法で形成されるダイヤフラムは、基板とポリイミド膜との密着性が優れているため、耐久性に優れるという利点もある。
【００４５】
次に、本発明のダイヤフラム製造方法により製造されたダイヤフラムをマイクロポンプに応用した例を、図４を用いて説明する。図４は、本発明のダイヤフラム製造方法により製造されたダイヤフラムをマイクロポンプに応用した例を説明するための横断面図であり、図４（ａ）がマイクロポンプの吐出時のダイヤフラムの状態を、図４（ｂ）がマイクロポンプの吸引時のダイヤフラムの状態を示している。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、マイクロポンプは、ダイヤフラムに吐出弁５１と吸引弁５２を有する弁素子５０を設けたものである。弁素子５０は、例えば厚さ０．５ｍｍの２枚のアクリル板からなるものであり、これらに例えば直径０．５ｍｍ及び直径１．２ｍｍの孔を開け、ダイヤフラムに対して非対称に貼り合わせる。即ち、ダイヤフラム側のアクリル板に１．２ｍｍの孔が開けられると共に、吐出側のアクリル板に０．５ｍｍの孔が開けられ、これらが一連となって吐出弁５１が構成されている。他方、ダイヤフラム側のアクリル板に０．５ｍｍの孔が開けられると共に、吸引側のアクリル板に１．２ｍｍの孔が開けられ、これらが一連となって吸引弁５２が構成されている。このように構成されることで、流路の抵抗差を利用した弁素子が実現可能である。このような構成の弁素子５０を、ダイヤフラムの基板１０のポリイミド薄膜３０が形成される面と対向する面上に貼り付けることで、マイクロポンプを構成する。
【００４６】
そして、ダイヤフラムの基板１０のポリイミド薄膜３０が設けられる側に、空気圧を与えることが可能なように、エアポンプを接続する（図示は省略する）。エアポンプによりダイヤフラムを加圧すると、図４（ａ）に示されるように、ポリイミド薄膜が凹み、ダイヤフラム内の液体等が吐出される。また、エアポンプによりダイヤフラムを吸引すると、図４（ｂ）に示されるように、ポリイミド薄膜が凸み、ダイヤフラム内に液体等が吸引される。
【００４７】
このようなマイクロポンプに本発明のダイヤフラム製造方法により製造されたダイヤフラムを用いれば、変位量も大きく耐久性も高く、反応速度も速い優れたマイクロポンプを提供可能となる。
【００４８】
次に、ポリイミド薄膜と金属薄膜の複合膜を用いたダイヤフラムについて説明する。上述のマイクロポンプの例では、空気圧によりダイヤフラムを駆動させていたが、ポリイミド薄膜と金属薄膜の複合膜を用いたダイヤフラムとすることで、静電気力により駆動可能なマイクロポンプにも適用可能となる。
【００４９】
ダイヤフラムは、貫通孔を有する基板と、基板の貫通孔上に形成されるポリイミド薄膜と、ポリイミド薄膜上に形成される金属薄膜とからなるものである。例えば、上述のように製造したポリイミド薄膜上に金属薄膜を蒸着により形成する。金属としては、例えばアルミニウムとし、これを真空蒸着によりポリイミド薄膜上に設ける。アルミニウム薄膜の膜厚としては、静電気力に作用させるためには例えば０．１μｍ程度であれば良い。なお、真空蒸着による熱でポリイミド薄膜が損傷することは無かった。金属薄膜をポリイミド薄膜上に蒸着するタイミングとしては、ポリイミド薄膜が形成された後であればいつでも良い。また、金属薄膜を形成する範囲については、ポリイミド薄膜上の全面に形成しても勿論良いが、基板の貫通孔上に設けられるポリイミド薄膜上の、貫通孔の位置する内側領域に設けられることが好ましい。これは、貫通孔の周縁付近に位置するポリイミド薄膜の部分が最もポンプ動作による変形が大きい部分であるためである。
【００５０】
このように製造されたポリイミド薄膜と金属薄膜の複合膜のダイヤフラムは、静電気力により駆動することが可能となる。即ち、静電気力により複合膜を吸い寄せたり反発させたりすることで、ダイヤフラムの吸引・吐出動作が可能となり、ダイヤフラムの制御がより容易となる。
【００５１】
なお、ポリイミド薄膜と金属薄膜の複合膜を形成後、基板をエッチング除去する場合、ドライエッチングするときに発生する熱を、金属薄膜に伝導させてポリイミド薄膜の損傷を抑えることが可能となる。これにより、ポリイミド薄膜をさらに薄く形成することができる。したがって、ドライエッチングを行うならば、金属薄膜の蒸着過程は、基板のエッチング過程の前に行うことが好ましい。さらに、基板をエッチング除去した後に、金属薄膜を除去しても良い。これにより、ポリイミド薄膜を単膜で利用する場合にも、ドライエッチングであってもさらなる薄膜化が可能となる。金属薄膜除去には、例えば酸性溶液にポリイミド薄膜を浸漬することで、ポリイミド薄膜には影響を及ぼさずに金属薄膜のみを溶解させれば良い。
【００５２】
なお、本発明のポリイミド薄膜のダイヤフラム製造方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    基板
２０    ポリアミド酸薄膜
３０    ポリイミド薄膜
４０    マスク
５０    弁素子
５１    吐出弁
５２    吸引弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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