(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンから成る第１層と、この第１層と異なるエッチング特性を有する材料から成り前記第１層に積層された第２層と、前記第１層及び第２層の双方と異なるエッチング特性を有する材料から成り前記第２層に積層された第３層とを備えた原材料を準備する第１の工程と、前記第１層の反第２層側から異方性ウェットエッチングを施し、第２層側の面に至る入口部を前記第１層に形成する第２の工程と、前記第３層に細孔を形成し、この細孔を介して前記第２層を原材料の外部と連通させる第３の工程と、前記細孔を介して前記第２層にウェットエッチングを施し、前記細孔の断面よりも広い所定範囲にわたって前記第１層を原材料の外部と連通させる液供給スペースを形成する第４の工程と、前記細孔及び液供給スペースを介して前記第１層に異方性ウェットエッチングを施し、前記第１層にその反第２層側の面に至る出口部を形成する第５の工程と、出口部を形成した後に前記細孔を介した連通を遮断する第６の工程と、少なくとも前記入口部と出口部との間に存する第２層にウェットエッチングを施して、前記入口部と出口部とを連通させるとともに容積可変のチャンバを形成する第７の工程とを含むことを特徴とするマイクロポンプ製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程において原材料は、単結晶シリコン又は多結晶シリコンから成り前記第３層に積層された第４層を備え、前記第７の工程において、第２層、第３層、及び第４層にエッチングを施して容量可変のチャンバを形成することを特徴とする請求項１のマイクロポンプ製造方法。
【請求項３】
前記第５の工程において細孔は、相対向する側壁間の距離が約１．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２のマイクロポンプ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微小量の流体の搬送等に用いられるマイクロポンプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、上記のようなマイクロポンプの原理を模式的に示す断面図である。このマイクロポンプは逆止弁を備えない構造のもので、単結晶シリコンから成る下層９５に出口部９１と入口部９２とが形成され、この下層９５上に単結晶シリコンから成る上層９６が設けられている。出口部９１は、その上層９６側ほど断面積が次第に大きくなるよう成される一方、入口部９２は、これと反対に上層９６側ほど次第に断面積が小さくなるよう成されている。そして前記上層９６には、出口部９１と入口部９２とを連通させる容量可変のチャンバ９３が設けられている。また前記上層９６のうちチャンバ９３の上側に位置する部分には、振動膜９７が形成されている。そしてこの振動膜９７上に圧電素子９４が取り付けられている。
【０００３】
上記のように形成された逆止弁レスのマイクロポンプでは、流体抵抗差を利用して流体の搬送を行う。すなわち、前記圧電素子９４に所定の交流電圧を印加すると、前記振動膜９７が振動を始める。この振動によって振動膜９７が圧電素子９４側に凸となるとチャンバ９３の容積が大きくなるので、流体をチャンバ９３内に吸入することになる。このときチャンバ９３内に吸入される流体に与える流体抵抗は、出口部９１及び入口部９２の前記形状から、入口部９２よりも出口部９１の方が大きくなる。そのため流体は出口部９１から流入することができず、入口部９２からチャンバ９３内に流入するようになる。一方、振動膜９７が下層９５側に凸となるとチャンバ９３内の容積が小さくなるので、流体をチャンバ９３内から排出することになる。このときチャンバ９３内から排出される流体に与える流体抵抗は、前記出口部９１及び入口部９２の形状から、出口部９１よりも入口部９２の方が大きくなる。そのため流体は入口部９２から流出することができず、出口部９１からチャンバ９３外に流出するようになる。このようにして上記マイクロポンプでは、逆止弁を備えることなく入口部９２から出口部９１へと流体を搬送することができるようになっている。
【０００４】
逆止弁レスのマイクロポンプを可能とする前記出口部９１及び入口部９２は、上記のようにそれぞれ縦断面がテーパ状に成されている。このような出口部９１及び入口部９２は、異方性ウェットエッチングによって形成される。すなわち、単結晶シリコンの（１００）面を下層９５の両平面とし、この（１００）面からＫＯＨ水溶液によってウェットエッチングを行う。そしてこのウェットエッチングで形成される（１１１）面を、前記出口部９１及び入口部９２の側壁斜面とするのである。従って従来のマイクロポンプ製造方法においては、まず両面が（１００）面である単結晶シリコンから成る下層９５を準備する。そしてこの下層９５の両面からウェットエッチングを施して、前記出口部９１及び入口部９２を形成する。また同様に、両面が（１００）面である単結晶シリコンから成る上層９６を準備する。そしてこの上層９６の両面からウェットエッチングを施して、チャンバ９３となる部分と振動膜９７とを形成する。そして次に前記下層９５と上層９６とを接合し、最後に圧電素子９４を上層９６の振動膜９７に取り付ける。これによって互いに逆方向に断面積が変化する出口部９１と入口部９２とを下層９５に形成し、両者９１、９２の一方の側をチャンバ９３で連通させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記マイクロポンプ製造方法では、下層９５と上層９６とを接合している。このような接合は、単結晶シリコンの自然酸化膜を利用して、シリコンウェハを加熱することで行われる。しかしながらこのような接合を強固に行うには、接合面が原子レベルで平坦かつ清浄である必要がある。接合面に凹凸があったり汚れがあったりするとボイドが発生して接合強度が低下し、マイクロポンプの信頼性が低下してしまうという問題が生じる。また上記製造方法では下層９５と上層９６との接合工程を有しているため、接合時に出口部９１及び入口部９２とチャンバ９３との位置関係に微妙なズレを生じることがある。出口部９１及び入口部９２とチャンバ９３との位置関係によって搬送流体に与える流体抵抗が左右されるから、接合時の前記ズレによってポンプ性能が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
また逆止弁を備えたマイクロポンプの製造方法の従来例として、特開平１１−２５７２３２号公報、特開平４−６６７８５号公報、特開平３−２３３１７７号公報を挙げることができる。しかしながら逆止弁付のマイクロポンプにおいては、部材中において中空スペースをなす出口部、入口部、及びチャンバを形成しなければならないのみならず、当然のことながら逆止弁を設けなければならない。そのため前記各公報ではシリコン基板にガラス基板を陽極接合して中空スペースを形成し、これを出口部、入口部、及びチャンバとするとともに、ガラス基板とシリコン基板との密着・離反によって逆止弁を構成している。従ってこの場合にも接合時における信頼性低下という問題が生じるし、また出口部、入口部、及びチャンバの位置関係がずれることによってポンプ性能が低下するという問題も生じる。
【０００７】
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、部材の接合によることなくマイクロポンプの出口部、入口部、及びチャンバを形成することが可能なマイクロポンプ製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のマイクロポンプ製造方法は、単結晶シリコンから成る第１層と、この第１層と異なるエッチング特性を有する材料から成り前記第１層に積層された第２層と、前記第１層及び第２層の双方と異なるエッチング特性を有する材料から成り前記第２層に積層された第３層とを備えた原材料を準備する第１の工程と、前記第１層の反第２層側から異方性ウェットエッチングを施し、第２層側の面に至る入口部を前記第１層に形成する第２の工程と、前記第３層に細孔を形成し、この細孔を介して前記第２層を原材料の外部と連通させる第３の工程と、前記細孔を介して前記第２層にウェットエッチングを施し、前記細孔の断面よりも広い所定範囲にわたって前記第１層を原材料の外部と連通させる液供給スペースを形成する第４の工程と、前記細孔及び液供給スペースを介して前記第１層に異方性ウェットエッチングを施し、前記第１層にその反第２層側の面に至る出口部を形成する第５の工程と、出口部を形成した後に前記細孔を介した連通を遮断する第６の工程と、少なくとも前記入口部と出口部との間に存する第２層にウェットエッチングを施して、前記入口部と出口部とを連通させるとともに容積可変のチャンバを形成する第７の工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
このマイクロポンプ製造方法では、第２の工程における異方性ウェットエッチングにより、第１層の反第２層側から第２層に向かって断面積が次第に小さくなる入口部が第１層に形成される。また第４の工程におけるウェットエッチングは、実質的に第２層のみをエッチングし第１層及び第３層をほとんどエッチングしない。すなわち、第２層のエッチングレートが第１層のエッチングレート及び第３層のエッチングレートよりも十分に大きくなるようなエッチング液を細孔を介して供給し行われる等方性ウェットエッチングであり、これにより液供給スペースが第１層の所望の領域上に形成される。さらに第５の工程における液供給スペースを介した異方性ウェットエッチングにより、前記入口部とは逆に第２層側から反第２層側に向かって断面積が次第に小さくなる出口部が第１層に形成される。この出口部の開口面積は前記液供給スペースによって決定されるので、液供給スペースは出口部を形成するのに適当な所定範囲にわたって設ける必要がある。しかしながら液供給スペースと外部とは、第３層に形成した細孔を介して連通させるようにしている。従って出口部の開口面積にかかわらず、前記細孔の断面積を適宜に設定することができる。そこでこの断面積を適切なものとすることにより、この細孔を成膜等によって容易に埋めて、液供給スペースと外部との連通を遮断することができる。また、例えば複数の細孔を適宜に配列するなどにより、前記連通の遮断を容易としつつ、所定形状の液供給スペースをより正確に形成することが可能となる。そして入口部と出口部との間に存在する少なくとも第２層をエッチングすれば、入口部と出口部とを部材中で連通させるチャンバ（中空室）を形成することができる。従って逆止弁レスのマイクロポンプを構成する入口部、出口部、及びチャンバを、部材の接合を行うことなく原材料に形成することが可能となる。
【００１０】
また請求項２のマイクロポンプ製造方法は、前記第１の工程において原材料が、単結晶シリコン又は多結晶シリコンから成り前記第３層に積層された第４層を備え、前記第７の工程において、第２層、第３層、及び第４層にエッチングを施して容量可変のチャンバを形成することを特徴としている。
【００１１】
このマイクロポンプ製造方法では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンから成る第４層をエッチングしてチャンバを形成している。単結晶シリコン又は多結晶シリコンから成る層は、比較的に厚い層として形成することができる。従って十分な容量のチャンバを容易に形成することが可能となる。
【００１２】
さらに請求項３のマイクロポンプ製造方法は、前記第５の工程において細孔が、相対向する側壁間の距離を約１．２μｍ以下としていることを特徴としている。
【００１３】
このマイクロポンプ製造方法では、出口部を形成した後に、例えばプラズマＣＶＤ法等による成膜によって細孔を埋めることができる。従って容易かつ確実に液供給スペースと外部との連通を遮断することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のマイクロポンプ製造方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図５は、上記製造方法を順次に示す模式断面工程図である。まず単結晶シリコンから成る厚さ約５００μｍの第１層１と、この第１層に積層されたＳｉＯ２から成る厚さ約０．７μｍの第２層２と、第２層に積層されたＳｉ３Ｎ４（以下、単に「ＳｉＮ」と称する。）から成る厚さ約０．３μｍの第３層３と、第３層に積層された単結晶シリコンから成る厚さ約３０μｍの第４層４とを備えた基板５０を原材料として準備する（図１（ａ））。ここでは前記第１層１と第４層４とがそれぞれ基板５０の表面３１、３０を構成し、この表面３１、３０がそれぞれ単結晶シリコンの（１００）面に該当している。このような基板５０は、通常のＳＯＩ基板の製造工程によって得ることができる。
【００１６】
次に、前記第１層１と第４層４とが形成する基板５０の表面３１、３０に、厚さ約０．２μｍのＳｉＮ層５、６を成膜する（同図（ｂ））。そしてこのうちＳｉＮ層５にフォトリソグラフィ技術にてレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして前記ＳｉＮ層５をエッチングする。このエッチングで形成されたエッチング部３２の範囲は、約８１０μｍ×８１０μｍである。エッチング後、不要なレジストを硫酸ボイル等によって除去する（同図（ｃ））。そしてこの状態で、ＫＯＨ水溶液による単結晶シリコンの異方性ウェットエッチングを、前記エッチング部３２を介して行う。そしてこのエッチングにより、単結晶シリコンの（１１１）面を側壁面３３とする入口部２１を、第２層２に達するまで第１層１に形成する。形成された入口部２１は、その側壁面３３と積層面４７との角度αが５５°であって、第２層２側ほど断面積が次第に小さくなっている。入口部２１の第２層２側の寸法は、約１００μｍ×１００μｍである（同図（ｄ））。
【００１７】
続いて上記基板５０の第１層１側から約０．３μｍのＳｉＮ膜３４を成膜し、前記入口部２１をこのＳｉＮ膜３４で被覆する。一方、前記ＳｉＮ層６の表面に、図６に示すようなマスク３５を介してレジストパターン７を形成する。同図では部分的にのみ示しているが、マスク３５には、断面の１辺Ｌが約１．６μｍの正方形を成す細孔３６が、約８１０μｍ×８１０μｍの範囲にわたって並置配列されている。細孔３６の配列ピッチＰは、縦横とも約３．０μｍである。そしてこのマスク３５を介し、フォトリソグラフィ技術によって前記レジストパターン７を形成するのである。従ってこのレジストパターン７にも、１辺が約１．６μｍの正方形を成す断面を有する細孔４８が、約３．０μｍのピッチで約８１０μｍ×８１０μｍの範囲にわたって形成される（同図（ｅ））。
【００１８】
次に前記レジストパターン７をマスクにして、ＳｉＮ層６、第４層４、及び第３層３に対してドライエッチングを行う。ドライエッチングによればレジストパターンに対し垂直にエッチングすることができるから、断面の１辺が約１．６μｍの正方形を成す細孔２９が、ＳｉＮ層６、第４層４及び第３層３の約８１０μｍ×８１０μｍの範囲にわたって、約３．０μｍのピッチで並置形成されることになる。細孔２９の１辺は約１．６μｍであるから、細孔２９同士の隣接間隔は約１．４μｍである。ドライエッチング後は、不要なレジスト及び前記ＳｉＮ層６を硫酸ボイル等によって除去する（図２（ａ）、（ｂ））。このようにして形成された細孔２９を介して例えばＢＨＦを供給し、第２層２のウェットエッチングを行う。このエッチングは等方性ウェットエッチングとなるので、エッチング領域は細孔２９の直下だけでなくその周辺にまで広がる。そこでエッチング領域が各細孔２９の周辺に約０．７μｍ以上広がるまでウェットエッチングを行う。すると細孔２９が配列された約８１０μｍ×８１０μｍのほぼ全範囲にわたって第２層２が除去され、これによって液供給スペース３９が形成される（同図（ｃ））。
【００１９】
液供給スペース３９の形成後、第４層４側から約０．７μｍのＳｉＮ層８を成膜する。この成膜は、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって行う。細孔２９は、その１辺が約１．６μｍであるから、ＬＰＣＶＤ法でＳｉＮを成膜したとき孔内にＳｉＮを進入させるのに十分な断面積を有している。従って前記第４層４にＳｉＮ層８を形成するのに伴って、細孔２９も成膜に用いたＳｉＮによって埋められることになる（同図（ｄ））。そして成膜したＳｉＮ層８の表面に、図６に示すようなマスク３７を介してレジストパターン９を形成する。マスク３７には、約８１０μｍ×８１０μｍにわたって、断面の１辺Ｍが約１．０μｍの正方形を成す細孔３８が並置配列されている。この細孔３８は、同図の破線で示すように、前記マスク３５の細孔３６と同ピッチＰで配列され、この細孔３６の内側に重なって位置するように形成されている。そしてこのマスク３７を介し、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン９を形成する。従ってこのレジストパターン９には、正方形を成す断面の１辺の長さが約１．０μｍである細孔４０が、前記細孔２９をＳｉＮで埋めた部分４９と積層方向に重なり合うようにして形成される（同図（ｅ））。
【００２０】
次に前記レジストパターン９をマスクにして、ＳｉＮのドライエッチングを行う。そしてエッチング後、不要となったレジストパターン９を硫酸ボイル等によって除去する。前述のようにレジストパターン９に設けられた細孔４０は、その断面積が細孔２９の断面積よりも一回り小さく、かつ細孔２９を埋めた部分４９の内側に重なって位置している。従ってこのドライエッチングによって、その側壁面に約０．３μｍのＳｉＮ膜４２を残留させた細孔４１が形成される（図３（ａ））。細孔４１は、正方形を成す断面の１辺、すなわち相対向する側壁間の距離が約１．０μｍである。この状態において、ＫＯＨ水溶液による単結晶シリコンの異方性ウェットエッチングを行う。この状態では細孔４１の側壁のうち第４層４の部分もＳｉＮ膜４２で被覆されるから、基板５０中の単結晶シリコンのうち前記液供給スペース３９に面する部分の第１層１の（１００）面のみが、ＳｉＮから露出する。従って前記液供給スペース３９に供給されたＫＯＨ水溶液によって、第１層１の異方性ウェットエッチングが液供給スペース３９側から行われる。そこでこのウェットエッチングをＳｉＮ層５に達するまで行い、出口部２２を形成する。第１層１に形成された出口部２２は、その側壁面４３と積層面５１との角度βが５５°であって、第２層２から遠ざかるに従って次第に断面積が小さくなっている。出口部２２のＳｉＮ層５側の寸法は、約１００μｍ×１００μｍである（同図（ｂ））。
【００２１】
そして次に、前記ＳｉＮ層８上に、プラズマＣＶＤ法によって再度ＳｉＮ層１０の成膜を行う。ＳｉＮ層８に設けられた細孔４１は断面の１辺が約１．０μｍであるから、プラズマＣＶＤ法で供給されたＳｉＮは細孔４１の奥部まで到達せず、細孔４１のほぼ開口部分のみがＳｉＮで埋められることになる。このようにして形成した約０．５μｍのＳｉＮ層１０上に、さらに約０．５μｍのポリシリコン層１１を成膜する（同図（ｃ））。そしてＳｉＮ層５をウェットエッチングによって除去すると、入口部２１と出口部２２とが第１層１の表面３１に開口する（同図（ｄ））。
【００２２】
次に第１層１側から第２層２に対してＳｉＯ２のドライエッチング行う。これにより、第２層２のうち入口部２１に露出した部分４４が除去される（図４（ａ））。そして第１層１及び第２層２のうち入口部２１と出口部２２との間の中間部４５を残して、レジストパターン１２を形成する。そしてＢＨＦを用いたウェットエッチングにより、第２層２のうち前記中間部４５に存した部分４６を除去する（同図（ｂ））。前記レジストパターン１２を取り除いた後、第１層１側からＳｉＮ層１３を成膜する。細孔４１は前述のように十分に断面積が小さいから、ＳｉＮ層１３は細孔４１の奥部まで入り込むことなく、その開口部分にとどまる（同図（ｃ））。そしてこのＳｉＮ層１３のうち第１層１を被覆する部分を覆うように、レジストパターン１４をフォトリソグラフィ技術で形成する（同図（ｄ））。
【００２３】
次に、前記レジストパターン１４をマスクにして、ＳｉＮのウェットエッチングを行う。すると前記入口部２１と出口部２２との間に存した部分のＳｉＮ層１３及び第３層３が除去され、第２層２を除去して形成された部分４６が拡大する（図５（ａ））。そこで前記レジストパターン１４を除去するとともに、ポリシリコン層１１に厚さ約０．５μｍのＳｉＮ層１５を成膜する。そしてこの状態でＫＯＨ水溶液による単結晶シリコンの異方性ウェットエッチングを行う。すると入口部２１と出口部２２との間の第４層４が（１００）面を露出させているから、この部分の第４層４が除去され、チャンバ２３が形成される（同図（ｂ））。図では模式的に第１層１と第４層４とを同程度の厚さに示しているが、前述のように第４層４の厚さが約３０μｍであるのに対し第１層１の厚さは約５００μｍである。従ってここでは中間部４５の第１層１も前記部分４６側からエッチングされるが、これは厚さ約５００μｍのうちせいぜい約３０μｍであるから、中間部４５はほぼそのまま残留することになる。その後ＳｉＮ層１５にレジストを塗布してＳｉＮ層１３をウェットエッチングによって除去し、さらに前記レジストを除去した後にＳｉＮ層１５に圧電素子２４を接合する。
【００２４】
図７は、上記のようにして製造したマイクロポンプを示す透過平面図である。チャンバ２３及び振動膜２５の中央位置上方に圧電素子２４が取り付けられ、この圧電素子２４を挟む位置に入口部２１及び出口部２２が形成されている。このマイクロポンプでは、約１．２μｍのＳｉＮ層８、１０、約０．５μｍのポリシリコン層１１、及び約０．５μｍのＳｉＮ層１５によって、振動膜２５が構成される。この振動膜２５の平面形状はほぼ正方形であって、その１辺の長さＮは約１１ｍｍである。チャンバ２３の平面形状も、振動膜２５とほぼ同様である。振動膜２５はポリシリコン層１１によって強化されているので、圧電素子２４の振動に伴って柔軟に振動することができる。従って圧電素子２４の振動に応じてチャンバ２３の容積が円滑に変化するようになる。また入口部２１は、チャンバ２３に向かって次第に断面積が小さくなる形状になされている。その一方で出口部２２は、チャンバ２３に向かって次第に断面積が大きくなる形状とされている。そのため上述した逆止弁レスのマイクロポンプの原理によって、圧電素子２４の振動により入口部２１から出口部２２への液体・気体等の流体の搬送を継続して行うことができる。
【００２５】
上記マイクロポンプ製造方法では、ＳｉＮから成る第３層３に細孔２９を設けるとともに、この細孔２９を介してＳｉＯ２から成る第２層２のウェットエッチングを行い、液供給スペース３９を設けている。液供給スペース３９には（１００）面である第１層１が露出するため、この露出部分からＫＯＨ水溶液による単結晶シリコンの異方性ウェットエッチングを進行させることができる。そして液供給スペース３９は細孔２９（又は細孔４１）を介して外部と連通するが、細孔２９（又は細孔４１）の断面積は液供給スペース３９の開口面積よりも十分に小さくできる。そのため細孔２９（又は細孔４１）を成膜によって容易に埋めることのできるような小さな断面積とすることにより、プラズマＣＶＤ法等によるＳｉＮ層１０の成膜によって前記液供給スペース３９と外部との連通を容易に遮断することができる。そしてこれにより、一方の面に開口のない基板５０の内部から、その他方の面に向かって次第に断面積が小さくなる出口部２２を、部材の接合を行うことなく形成することができる。従って入口部２１、出口部２２、及びチャンバ２３を、互いに正確な位置関係に形成することができる。
【００２６】
また前記細孔２９は、出口部２２の液進入側、すなわちチャンバ２３側の開口範囲とほぼ同一の範囲（約８１０μｍ×８１０μｍ）にわたって、複数が配列して設けられている。そして細孔２９同士の隣接間隔は約１．４μｍである。そのため液供給スペース３９は、短時間のウェットエッチングによってほぼ細孔４１の配列範囲と同範囲に形成される。出口部２２のチャンバ２３側は液供給スペース３９が設けられた範囲に開口するから、これによって出口部２２の開口範囲を正確にコントロールし、安定したマイクロポンプの流体搬送性能を得ることができる。
【００２７】
また単結晶シリコンから成る第４層４を第３層３に積層した基板５０を用いて、この第４層４に対するウェットエッチングによりチャンバ２３を形成している。従って十分な容積のチャンバ２３を形成することができる。またこのような単結晶シリコンから成る層をＳｉＮ層に積層した基板は、通常のＳＯＩ基板の製造工程によって容易に得ることができる。従って上記製造方法によれば、低コストありながら十分なポンプ性能を有するマイクロポンプを製造することができる。さらに第４層４の液供給スペース３９側、すなわち裏面側には、ＳｉＮから成る第３層３が存在している（図２（ｃ）参照）。従って液供給スペース３９から第１層１の異方性ウェットエッチングを行う際に、第１層１と同材料から成る第４層４が液供給スペース側３９からエッチングされてしまうのを防止することができる。ここで第４層４がエッチングされると、細孔４１は約０．７μｍのＳｉＮ層８のみによって形成されることになるので、細孔４１を基板５０に維持することができない。また細孔４１の側壁にも第４層４は露出しうるが、これは側壁であるから成膜によって容易にＳｉＮ等を設けることができる（図３（ａ）参照）。
【００２８】
以上のようにこのマイクロポンプ製造方法では、何ら基板等の部材の接合を行うことなく、単に基板５０に対してエッチング・成膜等を施すことによって、入口部２１、出口部２２、及びチャンバ２３を形成できる。従って、従来の製造方法において部材の接合に付随して生じていた信頼性の低下、ポンプ性能の低下という問題を生じることがなく、安定した品質・性能のマイクロポンプを供給することができる。
【００２９】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。上記では図２（ｃ）で示す状態から細孔２９をＳｉＮで埋め、図３（ａ）で示すように細孔４１の側壁をＳｉＮ膜４２で被覆するようにした。しかしながら図２（ｄ）で示す工程において、細孔２９に直径が１．０μｍ程度の開口を残したままＳｉＮ層を細孔４１の側壁に成膜できるのであれば、図２（ｅ）及び図３（ａ）で示す工程を省略することができる。
【００３０】
また細孔２９の側壁を成すのは、単結晶シリコンの（１００）面ではない。従って、図３（ｂ）で示す第１層１に対する異方性ウェットエッチングにおいて細孔２９の側壁に対するエッチングが問題とならない場合には、細孔２９を断面の１辺が約１．０μｍとなるようにして、その側壁をＳｉＮ膜で被覆する工程を省略してもよい。
【００３１】
さらに第２層２に石英等を用いることによって厚さ５０μｍ程度のＳｉＯ２層が形成できるのであれば、図４（ｂ）に示す工程において中間部４５の第２層２をウェットエッチングするだけで十分な容量のチャンバ２３を形成できるので、図４（ｃ）〜図５（ｂ）に示す工程を省略することができる。
【００３２】
また上記では第４層４を約３０μｍとしたが、ＳＯＩ基板の製造工程における研磨量をコントロールすることで、第４層４を上記よりも厚くしてもよい。そして図５（ｂ）に示す工程で第４層４をいくらか残すようにして異方性ウェットエッチングを行うと、その残った部分の第４層４が振動膜２５を構成することになる。従ってこのような場合には、図３（ｃ）で行ったポリシリコン層１１の成膜を省略することができる。
【００３３】
さらに上記では第１層１側から順にＳｉ／ＳｉＯ２／ＳｉＮ／Ｓｉの構造を有するＳＯＩウェハを用いたが、これは第１層１側からＳｉ／ＳｉＯ２／ＳｉＮ／ＳｉＯ２／Ｓｉの構造を有するＳＯＩウェハを用いてもよい。この場合には図２（ｂ）で示す工程の後にＳｉＮの成膜を行い、同図（ｃ）で示す工程で第２層２のＳｉＯ２をエッチングする際に、細孔３８の側壁を成す上側のＳｉＯ２層がエッチングされないように保護すればよい。
【００３４】
また上記では第２層２をＳｉＯ２で形成し、また第３層３をＳｉＮで形成した。しかしながらこれは、単結晶シリコンに対する選択比に優れ（つまりＫＯＨに対するエッチングレートが十分に小さい）、かつ第２層２と第３層３とが異なるエッチング特性を有していれば、それぞれＳｉＯ２及びＳｉＮに限るものではない。例えばボロン等の不純物を高濃度にドープしたシリコンのＫＯＨレートも単結晶シリコンのＫＯＨレートよりもきわめて小さいから、第２層２又は第３層３のいずれかをボロン・ドープしたシリコンで形成するようにしてもよい。このようにボロンドープした基板も、ＳＯＩ基板の製造工程で得ることができるものである。
【００３５】
また上記では、第４層４を単結晶シリコンで形成したが、多結晶シリコンで形成してもよい。多結晶シリコンで第４層を形成する場合も、単結晶シリコンの場合と同様に、その厚さは必要とするチャンバの容量に応じて設定することができる。典型的な例では、厚さを約２０〜５０μｍとすることができる。多結晶シリコンで第４層を形成した場合は、図５（ｂ）で示す第４層を除去してチャンバを形成する工程が、例えばＨＮＯ３とＨＦとの混合液を用いた等方性ウェットエッチングとなる。従ってチャンバ２３の断面形状は、図８の模式断面図に示すように、第３層３の開口よりもいくらか広い範囲の第４層１０４をエッチングして形成されたものとなる。
【００３６】
さらに上記では、第１層１及び第４層４がその両表面を構成する基板５０を用いたが、さらに他の層が第１層１及び第４層４の表面側に積層された基板を用いることができる。そのような層のうち除去が必要な部分については、工程中において適宜にエッチング等にて除去すればよい。さらに上記では第１層、第２層、第３層、第４層を直接に積層した基板５０を用いているが、各層間に所定の材料から成る層が介在する基板を用いることもできる。このような介在層は、必要に応じてエッチング等で除去すればよい。
【００３７】
また上記では断面形状が正方形を成す細孔２９、４１を形成し、断面の１辺を細孔２９で約１．６μｍ、細孔４１で約１．０μｍとした。これは、細孔２９の断面の１辺を約１．４〜２．０μｍ、細孔４１断面の１辺を約０．８〜１．２μｍの範囲で選択するのが好ましい。細孔４１断面の１辺を約１．２μｍ以下とすると、その開口部をプラズマＣＶＤ法等を用いた成膜によって容易かつ確実に遮蔽することができ、また約０．８μｍ以上とすると、例えばＫＯＨ、ＢＨＦ等のエッチング液を細孔４１を介して容易に供給できるからである。さらに正方形のような断面形状に限らず、例えば断面形状が円形であるような細孔２９、４１を形成するようにしてもよい。その場合にも細孔４１の相対向する側壁間の距離を約１．２μｍ以下とすれば、その開口部をプラズマＣＶＤ法等を用いた成膜によって容易かつ確実に遮蔽することができる。例えば断面円形である場合には、その直径を約１．２μｍ以下とすればよい。
【００３８】
【発明の効果】
上記請求項１のマイクロポンプ製造方法では、逆止弁レスのマイクロポンプを構成する入口部、出口部、及びチャンバを、部材の接合を行うことなく原材料に形成することができる。従って、部材の接合に伴って生じうる信頼性及びポンプ性能の低下という問題を確実に回避することが可能となる。
【００３９】
また請求項２のマイクロポンプ製造方法では、十分な容量のチャンバを容易に形成することができるので、ポンプ性能に優れたマイクロポンプを製造することが可能となる。
【００４０】
さらに請求項３のマイクロポンプ製造方法では、容易かつ確実に液供給スペースと外部との連通を遮断し、製造に迅速化・コストダウンをはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のマイクロポンプ製造方法を説明するための模式断面工程図である。
【図２】上記マイクロポンプ製造方法を説明するための模式断面工程図である。
【図３】上記マイクロポンプ製造方法を説明するための模式断面工程図である。
【図４】上記マイクロポンプ製造方法を説明するための模式断面工程図である。
【図５】上記マイクロポンプ製造方法を説明するための模式断面工程図である。
【図６】上記マイクロポンプ製造方法に用いるマスクの部分平面図である。
【図７】上記製造方法によって製造されたマイクロポンプの透過平面図である。
【図８】上記製造方法の変形例によって製造されたマイクロポンプの模式断面図である。
【図９】従来の製造方法によって製造されたマイクロポンプの模式断面図である。
【符号の説明】
１    第１層
２    第２層
３    第３層
４    第４層
１０    ＳｉＮ層
２１    入口部
２２    出口部
２３    チャンバ
２９    細孔
３９    液供給スペース
４１    細孔
５０    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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