(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞（１１４）内に収容される流体を封入するために使用される膜を備える装置の製造方法であって、
前記流体が非圧縮性流体であり、
２つの基板（１１０，１２０）を提供する段階と、
膜（１１１）を前記基板の一方の上及び／または他方の上に配置する段階と、
前記空洞（１１４）を横方向に画定するように作用する１つまたは複数の壁（１１３）を形成する段階であって、前記壁が前記基板の一方の上または中、及び／もしくは前記基板の他方の上または中に配置され、前記空洞が前記流体を収容するように設計される段階と、
前記空洞（１１４）を完成させるように、互いに重ね合わせることによって前記２つの基板（１１０，１２０）を一体に組立てる段階であって、前記膜（１１１）または前記膜（１１１）の各々が前記空洞（１１４）を画定するように作用する段階と、
前記流体（１１７）を前記基板の間の前記空洞内に封入し、前記流体によって前記膜または前記膜の各々を浸す段階と、
前記基板の一方及び／または他方に膜が設けられている場合に、少なくとも前記膜の中心部を解放するために、前記基板の一方及び／または他方の少なくとも一部を除去する段階であって、解放されるときに前記膜が前記流体によって少なくとも部分的に支持される段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記２つの基板を組立てる前に、前記流体（１１７）を前記基板（１２０）の一方の上に堆積するかまたは前記２つの基板（１１０，１２０）に分配する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２つの基板（１１０，１２０）を組立てた後に、前記流体（１１７）を前記空洞（１１４）内に導入する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板の一方及び／または壁における少なくとも１つの貫通孔（１２２）を利用して前記導入を実施する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記膜を解放するときに前記膜が所定の引張り応力を有するように、所望の引張り応力を有するバッファ層（１１９）を前記基板の一方と前記膜との間及び／または前記基板の他方と前記膜との間に挿入する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記膜の少なくとも中心部を解放するために、前記バッファ層（１１９）を除去する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記膜（１１１）及び／または前記基板の一方に少なくとも１つの部材（１１２．１，１１２．２）が設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記部材が前記流体と接触している、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基板の一方の上に前記壁（１１３）を形成する段階を、接着剤であり得る材料のビードを堆積する方法、及び／または前記基板をエッチングする方法、及び／または前記基板上にモデリング層を堆積した後に前記モデリング層をエッチングする方法、及び／または事前に形成されたモデリング層を使用する方法によって実施する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記膜（１１１）が無機材料またはパリレンである場合、前記膜を化学気相堆積によって形成し、有機材料である場合、スピンコーティングまたはフィルムのめっきによって形成する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記２つの基板を組立てる段階を、接着によって実施する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記流体（１１７）をいわゆるディスペンシング法または噴霧によって堆積または導入する、請求項２または３に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体が液体またはゲルである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体封入膜を備える装置の製造方法に関する。
【０００２】
多くの用途において、流体は非圧縮性であり得る。その体積が外部圧力が作用する下でほぼ一定を維持する場合、流体は非圧縮性であると言われる。本明細書において、気体は非圧縮性でないため、流体は液体またはゲルとすることができる。
【０００３】
このような非圧縮性の流体を封入する膜を備える装置は、例えば、可変焦点レンズ、可変曲率ミラーまたはマイクロポンプとして使用することができる。
【０００４】
本発明はまた、流体が非圧縮性であるかないかにかかわらず、流体を収容する空洞上に配置される膜を必要とするその他の装置に適用することも可能である。
【背景技術】
【０００５】
膜の下に流体を封入するために、一般的に２種類の技術が使用される。まず、非特許文献１の開示の基づく第１の方法について説明する。この方法は、１つまたは複数の貫通開口部２を備えた枠１から開始される（図１Ａ）。枠１の縁部は、流体４を収容するための少なくとも１つの空洞を画定するように設けられ、該空洞は、膜３によって後に閉じられる。膜３は、枠１の一つの主面に付着され、枠１に接着される。そして、空洞５が形成される（図１Ｂ）。流体４が液体またはゲルの場合、空洞５は液体またはゲルで充填される（図１Ｃ）。気体が空気の場合はすでに充填されている。次いで、基板６が、枠１の別の主面に設置され、流体４の流出を防ぐように空洞５を閉鎖する（図１Ｄ）。別の方法として、基板６が枠１に設置されたときに、その目的のために基板に設けられた穴によって、空洞５に流体を導入することもできる。該穴は、充填後塞がれ得る。この方法は図示されていない。最後の図１Ｅは、流体４を空洞５の中心部に向かって移動させるために動かすように設計された駆動手段７が設けられた膜を示す。
【０００６】
非特許文献２は、透明基板に組み立てられた固定開口枠上に直接付着された膜を開示している。
【０００７】
これらの文献に開示された方法の欠点は、ポリジメチルシロキサン膜では典型的に５０μｍより厚い、十分な厚さを有する膜にしか適さない点である。より薄い、非常に柔軟性を有する、または非常に大きな膜は、損傷しやすく、枠上に移動させることができない。上記の用途では、数十マイクロメートル未満の非常に薄く、駆動手段を駆動させたときに大きく変形することができるように十分な柔軟性を有する膜が必要とされる。
【０００８】
さらに、駆動手段は、流体とは逆の膜の表面上にしか配置することができないため、膜が移動されるときに、膜の変形及び損傷のリスクがある。静電駆動の液体レンズでは、焦点を最適化するために、駆動手段を形成する１対の電極の電極を流体と接して配置させることが明らかに好ましい。
【０００９】
さらに別の欠点は、休止状態での膜の変形が、膜を枠に固定するために使用される接着剤のビード（ｂｅａｄ）及び封入される流体の量に強く依存する点にある。休止状態での変形を予測することは非常に困難であり、特に、休止状態で平坦またはほぼ平坦な膜を得ることはほとんど不可能である。
【００１０】
非特許文献３の教示に基づく、別の知られている方法を以下で説明する。図２に示されているように、少なくとも１つの空洞を画定するかまたは平坦であることができる基板７から開始される。化学気相堆積ＣＶＤ法によって、液体４が基板７上に、次いで膜３が液体４上に直接堆積される。この化学気相堆積法に適する唯一の材料の１つは、パリレン（ポリ−ｐ−キシリレンポリマー）である。多くの用途に対して、より適当であるがＣＶＤによって堆積することができない他の材料と比較してこの材料の剛性は高すぎる。パリレンのヤング率は、約３ＧＰａであり、一方でシリコーン誘導体は、約１００ＭＰａのヤング率を有する。
【００１１】
この方法の別の欠点は、約４．１０−２ＨＰａである低い圧力で実施される点にあり、流体として気体及びＣＶＤ堆積中に揮発する多くの液体を使用することができない。
【００１２】
上記で説明した技術と同様に、液体側に配置される駆動手段を有する膜を機能化することができない。
【００１３】
この方法ではまた、堆積の間の真空下での挙動と同様に、その変形が基板上に堆積される液体の形状に依存するため、休止状態での膜の変形の制御が困難である。
【００１４】
例えば特許文献１に記載された別の技術は、基板内に設けられた空洞内に犠牲材料を堆積する段階と、基板上に溢れさせることによってそこに固定するように犠牲材料上に膜を堆積する段階と、基板中にあけた穴を通して犠牲材料を除去して流体と入れ代える段階と、穴を塞ぐ段階と、からなる。この技術の欠点は、犠牲材料に起因するものである。実際には、除去が困難であり、数十時間の時間を要し、完全に除去されたことを保証することができない。犠牲材料が残留すると駆動手段を分裂させる可能性があり、流体によって浸漬されるかまたは流体を汚染することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２９１９０７３号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｊｅｏｎｇ  Ｙｕｂ  Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｗａｆｅｒ−ｓｃａｌｅ  ｖａｒｉｆｏｃａｌ  ｌｉｑｕｉｄ  ｌｅｎｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  ７４２６，（２００９）  ７４２６２３１−１１
【非特許文献２】Ｓｅｕｎｇ  Ｔａｅ  Ｃｈｏｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｌｉｑｕｉｄ−ｆｉｌｌｅｄ  ｖａｒｉｆｏｃａｌ  ｌｅｎｓ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  ７２０８，（２００９）  ７２０８０Ｐ１−９
【非特許文献３】Ｎｇｕｙｅｎ  Ｂｉｎｈ−Ｋｈｉｅｍ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｏｌｙｍｅｒ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｏｎ  ｌｉｑｕｉｄ  ｆｏｒ  ｖａｒｉｆｏｃａｌ  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｌｅｎｓｅｓ”Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  （２００８）  Ｖｏｌｕｍｅ  ９３，  Ｉｓｓｕｅ  １２，  ｐａｇｅｓ  １２４１０１  ａ  １２４１０１−３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の制限及び問題を有さない、流体を封入する膜を備える装置の製造方法を提供することを意図する。
【００１８】
特に、本発明による方法によって、広範囲に及ぶ流体及び膜の材料を使用することが可能となる。
【００１９】
本発明の別の目的は、休止状態での膜の変形を予測することができ、かつ前記変形がゼロであり得るような流体封入膜を備える装置を製造することである。
【００２０】
本発明のさらに別の目的は、流体側に配置された駆動手段またはセンサなどの、少なくとも１つの部材が膜に設けられ得る流体封入膜を備える装置を製造することである。
【００２１】
本発明のさらなるの目的は、適切に除去されないと膜を有する装置を使用する間に問題が生じ得る犠牲材料を使用する必要のない流体封入膜を備える装置を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
これらの目的を達成するために、本発明は特に、
空洞内に収容される流体を封入するために使用される膜を備える装置の製造方法であって、
２つの基板を提供する段階と、
膜を前記基板の一方の上及び／または他方の上に配置する段階と、
前記空洞を横方向に画定するように作用する１つまたは複数の壁を形成する段階であって、前記壁が前記基板の一方の上または中、及び／もしくは前記基板の他方の上または中に配置され、前記空洞が前記流体を収容するように設計される段階と、
前記空洞を完成させるように、互いに重ね合わせることによって前記２つの基板を一体に組立てる段階であって、前記膜または前記膜の各々が前記空洞を画定するように作用する段階と、
前記流体を前記基板の間の前記空洞内に封入し、前記流体によって前記膜または前記膜の各々を浸す段階と、
前記基板の一方及び／または他方に膜が設けられている場合に、少なくとも前記膜の中心部を解放するために、前記基板の一方及び／または他方の少なくとも一部を除去する段階であって、解放されるときに前記膜が前記流体によって少なくとも部分的に支持される段階と、を含む方法に関する。
【００２３】
「これらの壁が基板の一方の上及び／または基板の他方の上に配置されている」との表現は、該基板の上部を意味する。
【００２４】
流体は、２つの基板を組立てる前に、基板の一方の上に堆積するかまたは２つの基板に分配することができる。
【００２５】
また、２つの基板を組立てた後に、流体を空洞内に導入することもできる。
【００２６】
導入は、基板の一方及び／または壁における少なくとも１つの貫通孔を利用して実施することができる。
【００２７】
膜を解放するときに膜が所定の引張り応力を有するように、所望の引張り応力を有するバッファ層を基板の一方と膜との間及び／または基板の他方と膜との間に挿入することができる。
【００２８】
膜の少なくとも中心部を解放するために、バッファ層を除去することが可能である。
【００２９】
膜及び／または基板の一方に、駆動手段またはセンサなどの、少なくとも１つの部材を設けることが可能である。
【００３０】
部材は、好ましくは流体と接触している。
【００３１】
基板の一方の上に壁を形成する段階を、接着剤であり得る材料のビードを堆積する方法、及び／または基板をエッチングする方法、及び／または基板上にモデリング層を堆積した後にモデリング層をエッチングする方法、及び／または事前に形成されたモデリング層を使用する方法によって実施することができる。
【００３２】
膜が無機材料またはパリレンである場合、膜を化学気相堆積によって堆積し、有機材料である場合、スピンコーティングまたはフィルムのめっきによって堆積することができる。
【００３３】
２つの基板を組立てる段階を、接着によって実施することができる。
【００３４】
流体は、いわゆるディスペンシング法または噴霧によって堆積または導入することができる。
【００３５】
流体は、液体、気体またはゲルの形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】上記で説明された、流体を封入するために使用される膜を備える装置を製造する従来の方法の異なる段階を示す。
【図１Ｂ】上記で説明された、流体を封入するために使用される膜を備える装置を製造する従来の方法の異なる段階を示す。
【図１Ｃ】上記で説明された、流体を封入するために使用される膜を備える装置を製造する従来の方法の異なる段階を示す。
【図１Ｄ】上記で説明された、流体を封入するために使用される膜を備える装置を製造する従来の方法の異なる段階を示す。
【図１Ｅ】上記で説明された、流体を封入するために使用される膜を備える装置を製造する従来の方法の異なる段階を示す。
【図２】上記で説明された、従来の方法によって得られた流体を封入するために使用される膜を備える装置の断面図を示す。
【図３Ａ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の例の異なる段階を示す。
【図３Ｂ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の例の異なる段階を示す。
【図３Ｃ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の例の異なる段階を示す。
【図３Ｄ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の例の異なる段階を示す。
【図３Ｅ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の例の異なる段階を示す。
【図４Ａ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の別の例の異なる段階を示す。
【図４Ｂ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の別の例の異なる段階を示す。
【図４Ｃ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の別の例の異なる段階を示す。
【図４Ｄ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の別の例の異なる段階を示す。
【図４Ｅ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の別の例の異なる段階を示す。
【図５Ａ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【図５Ｂ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【図５Ｃ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【図５Ｄ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【図５Ｅ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【図５Ｆ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【図５Ｇ】本発明による流体を封入するために使用される膜を備える装置の実施形態の第３例の異なる段階を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、添付の図面を参照して、単に非限定的な例示として与えられた実施形態の実施例に対する以下の説明を考慮することによってより深く理解することができる。
【００３８】
図面から図面への移動を容易にするために、別々の図面の同一、類似又は同等の部分には同一の参照符号が付される。
【００３９】
図面における異なる部分は、図面を見やすくするために、必ずしも均一な縮尺で示されているとは限らない。
【００４０】
まず、図３Ａから３Ｅを参照して、本発明の方法の第１実施例について説明する。
第１基板１１０（図３Ａ）及び第２基板１２０（図３Ｂ）から開始される。基板１１０、１２０は、ガラス、石英、サファイア、シリコンもしくは別の半導体材料、または金属などの無機材料からなり得る。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、またはポリカーボネート（ＰＣ）などの有機材料からなるものとすることもできる。本発明による方法によって得られる装置の用途が可変焦点液体レンズである場合、流体を封入するための工程の最後に残る基板の１つは、レンズを通る光放射に対して透明であるように選択され得る。
【００４１】
膜１１１は、基板の１つの上に配置され、この場合、この例では、第１基板１１０上に配置される。膜１１１は、第１基板１１０の主面の１つを被覆する。膜は、自由面１１１．１と、第１基板１１０に接する面１１１．２とを有する。また、以下で説明されるように、基板の各々の上に膜を配置することも可能である。
【００４２】
膜１１１は、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、パリレン、エポキシドまたはシリコーン樹脂、感光性樹脂などの有機材料、またはシリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、多結晶シリコン、窒化チタン、ダイヤモンド状炭素、スズ及びインジウム酸化物、アルミニウム、銅ならびにニッケルなどの無機材料系のものとすることができる。液体レンズの用途では、膜は、そこを通過する光放射に対して透明であり、鏡の用途では、入射する光放射に対して反射性を有し得る。
【００４３】
膜１１１が特に無機材料またはパリレンの場合には、化学気相成長法ＣＶＤによって、その他の有機材料ではスピンコーティングによって、第１基板上に堆積することができる。別の方法では、例えば第１基板上に押し付けられるロールまたはプレート状の有機膜を膜１１１に使用する。膜が堆積されたときに感光性樹脂を使用すると、輪郭を画定するために単純なリソグラフィ段階でエッチングすることが可能となる。
【００４４】
膜１１１に少なくとも１つの部材１１２．１を設けることも可能である。部材とは、特定の用途のために製造された物体を意味する。この部材は、全体にまたは部分的に、膜を駆動する手段、例えば、湿度、圧力、温度、残留ガスの性質を検出することができる環境センサ、または例えばジャイロスコープ、加速度計、磁力計などの動作センサなどのセンサ、または類似のものとすることができる。
【００４５】
図３Ａの例では、部材１１２．１は、互いに対向して配置される少なくとも１対の電極を備える静電駆動装置の電極の１つとして表される。部材は、膜１１１の自由面１１１．１上に作製される。第２基板１２０には、対の他方の電極が設けられ得ることがわかる。
【００４６】
膜駆動手段である場合、部材１１２．１は、直前で説明したような導電性電極、圧電材料、磁性材料、または電流によって変形する電気活性高分子からなる素子であってよい。
【００４７】
少なくとも１つの壁１１３が基板１１０、１２０の少なくとも１つの上に形成され、壁１１３は、流体を受ける空洞１１４を横方向に画定する役割を果たす。膜１１１はまた、空洞１１４に流体を封入するように作用する（図３Ｂ）。
【００４８】
図３の例では、壁１１３は第２基板１２０上に形成される。第２基板１２０は、空洞１１４の底部１１５として機能し得る。壁は、第１基板上、膜の側面上、または２つの基板上に形成することができることが理解される。２つの基板上に形成する場合、２つの基板の壁は空洞を画定するために連携しなければならない。
【００４９】
図３のこの例では、壁１１３は、第２基板１２０の中央部分に皿部１１６をエッチングすることによって形成され、皿部の縁部が壁１１３をなし、皿部１１６の底部が空洞の底部１１５をなす。
【００５０】
第２基板１２０がシリコンからなる場合、エッチングは、反応性イオンエッチング、例えば二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）または六フッ化硫黄（ＳＦ６）などによる物理プラズマエッチング、もしくは例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）による湿式化学エッチングによって実施することができる。
【００５１】
他の方法、例えば第２基板上に適当な材料のビードを堆積することによって空洞の壁を形成することも可能であることが理解される。ビードを形成するために、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）またはポリマーシロキサン（ＳｉＮＲ）などの非接着性樹脂（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｒｅｓｉｎ）を使用することができる。ビードにより、空洞を画定し、かつ第１及び第２基板を密封することが可能となる。熱硬化性接着剤または紫外線照射の下で硬化する接着剤など、その他の接着剤も想定され得る。
【００５２】
第２基板上に酸化ケイ素または窒化ケイ素などの無機材料を堆積する段階、ならびにリソグラフィおよび堆積した材料のエッチングの段階を実施することによってビードを形成することもできる。
【００５３】
皿部１１６の底部１１５には別の部材１１２．２が設けられ、この例では、膜１１１によって支えられている電極１１２．１と連係して対をなす別の電極である（図３Ｂ）。
【００５４】
皿部は、流体１１７で充填される（図３Ｃ）。この段階は、後に実施してもよいことが理解される。先に示唆したように、流体１１７は、気体、液体またはゲルとすることができる。可変焦点液体レンズ、可変曲率ミラーまたはマイクロポンプの用途では、好ましくは非圧縮性流体、つまり液体またはゲルが選択されるであろう。そうすると、作動の間により優れた性能が得られる。もちろん流体が圧縮性であってもよく、その場合気体を使用することができる。
【００５５】
皿部１１６の充填は、注射器または類似のもの、すなわち、いわゆるディスペンシング法またはノズルからの噴霧によって実施することができる。流体が気体の場合、組立時に装置を所望の圧力及び所望の組成を有する気体を含むチャンバ内に配置する。
【００５６】
皿部１１６に配置される流体の体積は、密閉されたときに空洞が有するようになる体積に適合させなければならない。膜１１１がわずかに膨らむかまたは膜が静止状態で平坦であるのが望ましい。
【００５７】
皿部１１６の底部１１５は、液体またはゲルが底部１１５上に最適に広がることができ、空洞１１４の全体積が容易に充填されるように、湿潤性を有さなければならない。
【００５８】
流体は、例えば空気、窒素、ヘリウムなどの気体、例えばプロピレンカーボネート、水、指示液体（ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ  ｌｉｑｕｉｄ）光学オイル、イオン性液体などの液体、または例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であるエラストマーなどのゲルとすることができる。
【００５９】
また、特に流体１１７が液体またはゲルである場合、第１基板１１０上または膜１１１側に流体を堆積することができ、または第１基板１１０上及び第２基板１２０上の両方に流体１１７を堆積することができる。
【００６０】
第１基板１１０及び第２基板１２０は、空洞を満たすように流体１１７が封入できるように、互いに重ね合わせ、膜を皿部に対向して配置することによって組立てられる（図３Ｄ）。
【００６１】
この組立は、封入される流体１１７と適合する接着剤１１８及び接着モードを選択して接着することによって実施することができる。特に、温度及び圧力条件は、流体１１７の蒸発を防ぐものでなければならない。
【００６２】
室温で気化する流体１１７の場合、紫外線活性化による接着が想定され得る。この場合、当然、基板１１０、１２０の一方が少なくとも紫外線に対して透明であると推測される。加熱接着工程には、８０℃で実施することができるものもある。流体が気化しないように、接着は、雰囲気、圧力及び温度が制御されたチャンバ内で実施することができる。
【００６３】
膜１１１を解放するために、基板１１０を除去することができる。図３Ｅの例では、第１基板１１０は完全に除去されている。この完全な除去は、膜１１１が空洞１１４の壁１１３に密接に付着している場合に適する。剥離のリスクがある場合は、第１基板の中央部分のみを除去することが好ましい。膜は、解放されるときに、少なくとも部分的に流体によって支持される。
【００６４】
第１基板１１０の除去は、例えば反応性イオンエッチングＲＩＥ、好ましくは深堀り反応性イオンエッチングＤＲＩＥによって実施することができる。二つの方法の違いは、エッチングの深さである。典型的なＲＩＥエッチングの深さは、数マイクロメートルに制限され、エッチング速度は最大約１μｍ／分である。ＤＲＩＥエッチングは、最大約６００マイクロメートルまで、より深く、または２０μｍ／分程度の速度でより速くエッチングする。従って、ＤＲＩＥエッチングは本発明に適している。
【００６５】
第１基板１１０がシリコンからなる場合、例えばＸｅＦ２またはＳＦ６での物理プラズマエッチング、または例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）による湿式化学エッチングを実施することも可能である。
【００６６】
図４Ａから４Ｅを参照して、本発明による方法の別の実施例を説明する。ここでも第１基板１１０及び第２基板１２０から開始されるが、この場合は、膜１１１．１、１１１．２が基板１１０、１２０の各々に配置されている（図４Ａ）。
【００６７】
１つまたは複数の壁１１３．１、１１３．２によって画定された皿部１１６．１、１１６．２が基板１１０、１２０の各々に形成されている（図４Ｂ）。図４Ｂの壁１１３．１、１１３．２は、空洞を横方向に画定するように作用し、基板１１０、１２０の上部に位置している。この例では、壁１１３．１、１１３．２は、例えば非接着性樹脂、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）またはポリマーシロキサン（ＳｉＮＲ）系の樹脂などの接着ビードによって形成することができる。このような材料を使用することによって、流体を受けるための空洞１１４の壁を形成し、かつ二つの基板を実質的に組立てることが可能となる。これらの壁１１３．１、１１３．２は、流体を受けることを意図された空洞を画定するようになる。
【００６８】
二つの接着ビード１１３．１、１１３．２は必ずしも同一の高さである必要はなく、位置によって一定または異なる高さを有することができる。これらは厚さの点では相補的であり、完成された空洞１１４は実質的に一定の壁１１４を有する。ビード１１３．１、１１３．２は、不連続であってもそうでなくてもよく、基板１１０、１２０にわたる範囲に関して相補的である。つまり、一方が空洞の周囲の少なくとも第１部分にわたって延在し、他方が空洞の周囲の少なくとも第２部分にわたって延在し、二つの部分が完成された空洞の全周囲を含む。
【００６９】
例えば熱硬化性接着剤または紫外線照射の下で硬化する接着剤など、その他の種類の接着剤を使用することも可能である。
【００７０】
当然、非接着性材料からなるビード１１３．１、１１３．２を使用してもよい。非接着性ビードは、接着性ビードと比較すると、一般的に、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）または樹脂ＳＵ８などの重合材料からなる。非接着性ビードは、先に説明したように、酸化ケイ素および窒化ケイ素などの無機材料の堆積、リソグラフィ及びエッチング段階によって作製することもできる。
【００７１】
また、二つのビードが提供される場合、一方のビードが接着性で他方のビードがそうでなくてもよい。
【００７２】
基板１１０、１２０の各々に対して、接着ビード１１３．１、１１３．２によって画定された空間に、連続的である場合は、流体１１７を堆積することができる（図４Ｃ）。ビード１１３．１、１１３．２が連続的でない場合は、以下で説明するように、二つの基板が組立てられた後にのみ空洞内に流体を導入することができる。
【００７３】
図４に示される例では、皿部１１６．１、１１６．２の各々が、これまでの実施例のように基板によって形成されず、膜によって形成された底部１１５．１、１１５．２を備える。
【００７４】
２つの基板１１０、１２０は、互いに重ねあうことによって組立てられる。皿部１１６．１、１１６．２は、流体１１７が２つの膜１１１．１と膜１１１．２との間に封入されるように、互いに対向して配置される（図４Ｄ）。空洞を画定するために使用されるビード１１３．１、１１３．２の少なくとも一方が接着剤である場合、この組立ては問題なく実施される。全てのビードが接着剤でない場合は、ビードの少なくとも１つの上に接着剤を配置する。この組立は、体積が小さく、表面張力が十分であるため、流体として液体を用いて実施することができる。
【００７５】
その後、少なくともその中心部において２つの膜１１１．１、１１１．２を解放するために、２つの基板１１０、１２０を完全にまたは部分的に除去することができる。
【００７６】
図４Ｅでは、基板１１０、１２０が部分的に除去されている。
【００７７】
図４では、部材は示されていないが、当然図３に関して与えられた第１実施例において説明されたように形成され得る。
【００７８】
図３を参照して説明された本発明の方法の第１実施例では、第１基板上の膜側に壁を形成することができることに言及されている。この構成は図４Ｂに示されている。
【００７９】
第１実施例の説明では、皿部１１６の底部１１５が流体１１７を最適に広げるようにしなければならないことが示唆されている。第２実施例では、底部は膜によって形成されている。この条件は第２実施例においても望ましいが、さらに、空洞を画定する壁が底部と同一の材料からなるものではない場合、各基板に対して、流体があふれることを防ぐために、壁が底部よりも湿潤性の低い材料からなることが好ましい。
【００８０】
図５Ａから５Ｇには、本発明による方法の別の例の異なる段階が示されている。この代替例では、１つの膜のみが提供され、空洞の充填は、２つの基板を組立てた後に実施される。
【００８１】
解放されるときに膜の応力状態を制御することが望ましい場合、該応力は、休止状態でのいかなる座屈も防ぐために好ましくは引張り応力であり、第１基板１１０と膜１１１との間にバッファ層を挿入することが推奨される。このことは、図５Ａに示されている。このバッファ層は、膜にとって所望の応力状態を有する。膜の応力は、膜、バッファ層、及び任意で存在し得る少なくとも１つのその他の層に関連するパラメータに基づくシミュレーションによって決定することができ、該パラメータは例えば応力の初期状態、ヤング率、及び厚さである。解放されると、膜はバッファ層と同一の応力を有さなくなる。解放された膜の応力は、上記のパラメータに依存する。
【００８２】
このバッファ層１１９は、例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素からなり得る。該層は、プラズマ気相堆積ＰＥＣＶＤによって形成することができる。バッファ層１１９は、前述の２つの実施形態においても使用することができる。
【００８３】
第２基板１２０は、空洞のモデル化のための底部として作用し得る（図５Ｂ）。空洞の壁１１３を形成するためにモデル化することを意図された層１２１が、第２基板１２０上に堆積される（図５Ｃ）。
【００８４】
モデル化されるための事前に形成された層を使用することが望ましい場合、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、またはポリカーボネート（ＰＣ）からなる深絞り層を使用することが可能である。
【００８５】
代替として、モデル化される層は、酸化ケイ素または窒化ケイ素などの無機材料の堆積、及びリソグラフィ及びエッチング作業によって得ることができる。モデル化される層１２１は、後に空洞１１４の壁１１３となる部分のみが残される（図５Ｄ）。
【００８６】
図５Ｅは、２つの基板１１０、１２０を組立てて空洞１１４を完成する段階を示している。膜１１１は、空洞１１４の壁１１３に結合されている。接着シール１２４が膜と空洞１１４の壁１１３の頂部との間に挿入されている。
【００８７】
少なくとも１つの貫通孔１２２が第２基板中に開けられ、流体１１７は、前記貫通孔１２２を介して注入される。貫通孔１２２は、空洞１１４の底部１１５につながる。その後、貫通孔１２２は塞がれる。塞ぐための栓には、参照符号１２３が付されている（図５Ｆ）。
【００８８】
この充填モードは、流体が気体である場合に適するが、気体のみに限定されるわけではない。当然貫通孔は膜を損傷してはならない。空洞の底部ではなく壁に、充填用の貫通孔を作製することも可能であり、この方法は、２つの基板が膜で覆われている場合に特に適する。図５Ｄから５Ｇは、基板１２０及び壁１１３の両方における貫通孔を示している。
【００８９】
記載された実施例では、貫通孔１２２は２つの基板を組立てる前に開けられている。基板がシリコンの場合、穴開けはＤＲＩＥまたは湿式エチングによって実施することができる。その他の種類の基板に適するその他の方法としては、例えばレーザー穴開け、機械加工、及び研磨が挙げられる。
【００９０】
２つの基板を組立てた後に貫通孔１２２を開けることも可能である。その場合、単に、基板または壁の破片が空洞内に浸入し、そこに残ることを防がなければならない。
【００９１】
図５Ｇは、第１基板１１０が完全に除去され、バッファ層１１９が部分的にのみ除去されたことを示している。バッファ層は、空洞の壁の部分にのみ残されている。完全に除去することもできる。膜１１１は中央部分を有し、該中央部分は解放されている。
【００９２】
当然、基板は図４Ｅのように部分的に残すこともできる。バッファ層を完全に除去することも可能である。
【００９３】
特に、基板を完全に除去することが望ましい場合、基板を除去することができるように、バッファ層には剥離することができる材料を選択することが好ましい。
【００９４】
バッファ層１１９は、一時的な接着特性を有することができる。この場合、該層は完全に除去される。バッファ層が一時的な接着特性を有するものでない場合、バッファ層と基板との間に、一時的な接着特性を有する追加の層を導入することも可能である。
【００９５】
当然のことながら、バッファ層は、上記で説明したように、膜における応力を制御するため、かつ／または一時的な接着特性を有する場合には基板を除去するために使用することができる。
【００９６】
一時的な接着は、例えば、温度が上昇したときに接着力が低下するような材料によって得ることができる。例えば、バッファ層に、一時的な接着特性を有するもの、または追加の層にＢｒｅｗｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ社製のＨＴ１０１０接着剤を使用することができる。追加の層を備える場合、バッファ層は別の材料からなることができる。
【００９７】
バッファ層が酸化ケイ素または窒化ケイ素からなる場合、例えば、反応性イオンエッチング、または例えば、酸化ケイ素にはフッ酸、窒化ケイ素にはオルトリン酸を用いた湿式化学エッチングによって除去することもできる。
【００９８】
非特許文献１、２及び３に対して、本発明の方法によると、特に約５０μｍ未満、さらには１０μｍ未満、例えば１から５μｍの間の薄い厚さを有する膜に使用することができる材料の範囲が広がる。
【００９９】
非特許文献２の教示と比較して、液体の種類の範囲にも同じことが適用される。これにより、従来のものより柔軟性の高い材料を使用することができるため、特に、膜をより効果的に移動させることによって、装置の作動を最適化することが可能となる。
【０１００】
特に、流体と接触する部材を膜に提供することも可能であり、これは非特許文献１、２、及び３に記載された方法では不可能であった。
【０１０１】
本発明の方法によると、２つの基板を組立て、流体を空洞に充填した後に膜を解放することによって、膜を解放するときに、空洞に封入された流体による機械的支持を膜に与えることが可能となる。
【０１０２】
その結果、膜が残留の内部応力を受けている場合、封入後に膜を解放することによって、そこに封入されかつ接触している流体が膜を支持し、変形に影響を与えることができるようになる。
【０１０３】
膜が充填の前に解放されると、例えば座屈などの変形が流体充填作業の妨げになる可能性がある。
【０１０４】
本発明の方法を用いると、例えば径に対して厚さが薄い膜などの非常に柔軟性の高い膜を使用することが可能となる。例えば、膜は、１ｍｍより大きな径を有する場合にも、１０μｍ未満の厚さを有することができる。
【０１０５】
このような膜は、例えば１０ＧＰ未満の低いヤング率を有し得る。そのような膜を生成するために、微細な有機材料を使用することができる。このような材料は、膜が充填の前に解放される場合にのみ使用することができる。
【０１０６】
膜の柔軟性は、その厚さを超える駆動の間の変形によって特徴付けることができ、大きな変形の機械的動態に対応する。
【０１０７】
さらに、充填後に膜を解放するのは、充填前に解放するよりもずっと容易である。後者の場合、膜の脆弱性に起因した基板の取り扱い、及び使用される方法の選択によって高い応力が生成される。例えば、深堀り反応性イオンエッチング法は、基板支持体の吸引力とチャンバの真空との間に圧力差が存在するために、使用することができない。この圧力差は膜を損傷する可能性がある。
【０１０８】
実際に、本発明の方法の通り、基板を組立て、流体を充填した後に膜を解放することによって、マイクロシステム特有の方法を使用することが可能となる。
【０１０９】
本発明の方法によるとまた、休止状態での膜の変形をより良く制御することが可能となり、流体が非圧縮性である場合はより一層効果的である。非圧縮性流体、すなわち液体または非圧縮性ゲルが存在すると、膜の２つの面の間の圧力差の影響を受けずに非圧縮性流体上に膜が支持されるため、圧縮性流体を有する構成に対して有利である。これにより、反応性イオンエッチングによる基板の除去の段階の間に装置が真空下に置かれたときに、流体によってもたらされる力に起因した破裂、または工程の最後に空洞内の圧力が低すぎる場合に、空洞の底部で崩壊が起こることを防ぐことが可能となる。
【０１１０】
特許文献１に関しては、空洞内に犠牲材料が使用されていないため、除去することができない犠牲材料が残留することによる障害のリスクはない。
【０１１１】
本発明の様々な実施形態が提示され、詳細に説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく、多様な変形及び修正がなされることを理解されたい。
【０１１２】
記載された多様な代替例は、互いに排他的でないことが理解されなければならない。
【符号の説明】
【０１１３】
１１０、１２０  基板
１１１  膜
１１３  壁
１１４  空洞
１１７  流体
１１９  バッファ層
１１２．１、１１２．２  部材
１２２  貫通孔
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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