(57)【要約】【課題】  垂直マイクロ流体プローブヘッドを提供すること。【解決手段】  本発明の１つ又は複数の実施形態は、垂直マイクロ流体プローブヘッドに向けられ、これは材料の中間層と、２つの外層とを含む。中間層は、２つの対向する主面を備え、これらの各々に、主面の各々に隣接する同じ縁端面に達する溝を切って、対向する主面の各々の上に２組のｎマイクロチャネルキャビティを形成し、ｎ≧１である。中間層はさらに、２つの外層間に配置され、外層は、２つの主面上に溝を切ったマイクロチャネルキャビティを（少なくとも部分的に）閉鎖する。このようにして、２組のｎマイクロチャネルが形成され、これらは各々、縁端面上に開口し、その結果、対向する２組のｎオリフィスが縁端面上に形成される。したがって、開口部の長さは、中間層の厚さによって制限されない。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直マイクロ流体プローブヘッドであって、
材料の中間層と、
２つの外層と、
を備え、
前記中間層は、２つの対向する主面を備え、これらの各々に、前記主面の各々に隣接する同じ縁端面に達する溝を切って前記主面の各々の上に２組のｎマイクロチャネルキャビティを形成し、ｎ≧１であり、
前記中間層は、前記２つの外層間に配置され、前記外層は、前記２つの主面上に溝を切った前記マイクロチャネルキャビティを少なくとも部分的に閉鎖して２組のｎマイクロチャネルを形成し、これらは各々、前記縁端面上に開口し、その結果、対向する２組のｎオリフィスが前記縁端面上に形成される、
垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項２】
前記２つの主面の各々に、前記縁端面に達する複数の溝を切り、ｎ≧２である、請求項１に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項３】
前記ｎオリフィスの第１の組の各オリフィスは、前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスと対面関係にある、請求項１又は請求項２に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項４】
前記ｎオリフィスの対向する組の各々は、前記縁端面上にフットプリントを有し、そのフットプリントは、実質的に矩形を形成し、その長さは、前記縁端面上で前記主面の各々に対して平行に測定したとき、１ｍｍ以上である、請求項２に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項５】
前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスと、前記ｎオリフィスの第２の組の最も近いオリフィスとの間の間隔は、５０μｍと１０００μｍとの間である、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項６】
前記２つの主面の各々に、前記オリフィスの各々がアスペクト比を有するように溝を切り、これにより、前記対向する組の第１の組の第１のオリフィスと前記対向する組の第２の組の第２のオリフィスとが各々、スリットを形成する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項７】
前記第１のオリフィス及び前記第２のオリフィスは、それぞれの長さを有し、前記長さは、前記縁端面上で前記主面の各々に平行に測定され、
前記長さは実質的に異なる、
請求項６に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項８】
前記長さのうち最小の長さは、少なくとも５０μｍに等しい、請求項６又は請求項７のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項９】
前記長さのうち最長の長さは、少なくとも５ｃｍに等しい、請求項６〜請求項８のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１０】
前記長さは、３．０と５．０との間の係数で異なる、請求項７に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１１】
前記長さは、４．０に等しい係数で異なる、請求項７に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１２】
前記ｎオリフィスの２つの対向する組のオリフィスは、それぞれの幅を有し、前記幅は、前記縁端面上で前記主面の各々に対して垂直に測定され、各々が２０μｍと２００μｍとの間である、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１３】
前記オリフィスは、本質的に等しい幅を有する、請求項１２に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１４】
前記中間層は、ウェハ又はウェハの一部である、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１５】
前記ウェハ又はウェハの一部は、シリコンウェハの一部のシリコンウェーヴァである、請求項１４に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１６】
前記外層の各々は、前記ウェハ又はウェハの一部に接合されたガラス層である、請求項１５に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッドと、
前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを介して液体を分配するように構成された液体ディスペンサと、
前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して液体を吸引するように構成された液体アスピレータと、
を備える、垂直マイクロ流体プローブ。
【請求項１８】
前記ｎオリフィスの２つの対向する組のオリフィスと、前記液体ディスペンサと、前記液体アスピレータとが共同的に設計され、システムが、動作時、前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して、前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを通って分配された液体を吸引するようになっている、請求項１７に記載の垂直マイクロ流体プローブ。
【請求項１９】
請求項１に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッドで表面を処理するための方法であって、
前記マイクロ流体プローブヘッドを処理される表面に前記縁端面が面するように位置決めすることと、
前記ｎオリフィスの第１の組の各オリフィスを介して処理液を分配して、前記分配された処理液で前記表面を処理することと、
前記ｎオリフィスの第２の組の各オリフィスを介して液体を吸引することと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記液体を吸引することは、前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して、前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを通って分配された前記処理液の少なくとも一部を吸引することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法は、
前記処理される表面上に浸液を供給することをさらに含み、
前記マイクロ流体プローブヘッドは、その後、処理液を前記浸液内に分配するように位置決めされる、
請求項１９又は請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
チップの前記２つの主面の各々に、前記縁端面に達する複数の溝を切り、ｎ≧２であり、前記処理液は、前記オリフィスの第１の組の各オリフィスから処理液の層流が形成されるように分配される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法は、処理液を分配している間に、前記マイクロ流体プローブヘッドを前記処理される表面に対向して移動させることをさらに含む、請求項１９〜請求項２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記マイクロ流体プローブヘッドを、前記オリフィスの第１の組のオリフィスから分配された処理液の流れの平均方向に対して角度を形成する方向に沿って、前記処理される表面に対向して移動させ、前記角度は３０°と６０°との間である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記垂直マイクロ流体プローブヘッドは、前記ｎオリフィスの２つの対向する組のいずれかの側の前記縁端面上に１つ又は複数の外側吸引オリフィスをさらに備え、前記方法は、処理液を分配し及び液体を吸引している間に、前記１つ又は複数の外側吸引オリフィスを介して液体を吸引することをさらに含み、前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスと前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスとの間の液体流を安定化させる、請求項１９〜請求項２４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にマイクロフルイディクスに関し、より具体的には垂直マイクロ流体プローブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフルイディクスは、典型的にはマイクロメートル長スケールのチャネルに拘束されるとともに典型的にはサブミリリットル範囲の量に拘束される、少量の流体の挙動、精密制御及び操作を扱うものである。マイクロフルイディクスの顕著な特徴は、マイクロメートル長スケールにおいて液体が示す特有の挙動に起因する。マイクロメートル範囲の横方向寸法を有する構造を製造することによって、１ナノリットルをかなり下回る量を取り扱うこと及び分析することができる。大スケールでは（反応物の拡散によって）制限される反応を、加速することができる。最後に、液体の平行な流れをできる限り正確かつ高い再現性で制御することができ、液／液及び液／固界面において化学反応及び勾配を生じさせることが可能になる。
【０００３】
より詳細には、マイクロフルイディクスにおける流体の典型的な量は、１０−１５Ｌから１０−５Ｌまでの範囲であり、典型的な直径１０−７ｍから１０−４ｍを有するマイクロチャネルを介して、これが輸送され、循環され、又はより一般的には移動される。マイクロスケールにおいて、流体の挙動は、より大きい例えば巨視的なスケールにおける挙動とは異なる場合があり、表面張力、粘性エネルギー散逸及び流体抵抗が、流体流の支配的特性になり得る。流体の運動量及び粘性の効果を比較するレイノルズ数は、液体流が乱流ではなく層流になる程度まで小さくなり得る。
【０００４】
さらに、マイクロスケールにおいては乱流が存在しないので流体は必ずしも無秩序に混合するのではなく、隣接する流体間の分子又は小粒子の輸送は、しばしば拡散を通じて生じる。結果として、ある特定の化学的及び物理的な流体の性質（濃度、ｐＨ、温度及び剪断力など）は、決定論的になり得る。このことにより、より均一な化学反応条件及びより高いグレードの生成物を単一段階及び多段階反応で得ることが可能になる。
【０００５】
マイクロ流体デバイスは、一般に、液体のポンピング、サンプリング、混合、分析及び投与のために用いられる微細加工デバイスを指す。マイクロ流体プローブは、液体、特に化学物質及び／又は生化学物質を含む液体を、堆積、回収、輸送、送達、及び／又は除去するためのデバイスである。例えば、マイクロ流体プローブは、診断薬、病理学、薬理学、及び分析化学の種々の部門の分野で用いることができる。マイクロ流体プローブは、酵素分析、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）分析及びプロテオミクスのための分子生物学的手順を行うために用いることもできる。
【０００６】
具体的には「垂直マイクロ流体プローブヘッド」と称されるマイクロ流体デバイスの概念が文献公知であり、例えば非特許文献１を参照されたい。マイクロ流体プローブヘッドは、本体、例えばシリコン基板を含み、これはデバイスの処理面の部分を形成する縁端面を有する。液体チャネル又はマイクロチャネルは、本体に、縁端面に達する溝を切り、これを蓋で閉鎖することによって、２層間の界面に形成され、このことによりヘッドの製造が簡素化される。具体的には、このようなデバイスは、第１のチャネルを終端するオリフィスを介して液体を分配するように設計された液体ディスペンサと、別のオリフィス及び第２のチャネルを介して液体を吸引する液体アスピレータとを備えることができる。
【０００７】
このようなデバイスは、処理液の流体力学的流れ閉じ込め（ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ：ＨＦＣ）を得ることを可能にする。換言すれば、処理液の層流が開口部から分配され、その液体は、環境液体（又は浸液）内に空間的に閉じ込められる。
【０００８】
１００μｍ２のオーダのフットプリントで流体力学的流れ閉じ込め（ＨＦＣ）を作り出して持続させることができるマイクロ流体プローブ（ＭＦＰ）が知られている。広い面積をＨＦＣで処理するためには、現行の手法では全面積を逐次的に走査しなければならない。こうした逐次的処理には時間がかかる。
【０００９】
ＨＦＣの重要な態様を保持すると同時に広い面積を処理する必要がある幾つかのシナリオがある。例えば、免疫組織学的分析（タンパク質発現レベル検出）のための組織切片の処理は、ｃｍスケールでの処理を要する。タンパク質発現プロファイルの検出（「検知」）は、例えば、ある種の医学的決定及び関連の分析にとって重要である。
【００１０】
現行の垂直ＭＦＰは、ｃｍ長スケールでＨＦＣを持続させることができない。より一般的には、現行の垂直ＭＦＰは、広い面積を処理するには適さない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｇ．Ｖ．Ｋａｉｇａｌａ、Ｒ．Ｄ．Ｌｏｖｃｈｉｋ、Ｕ．Ｄｒｅｃｈｓｌｅｒ、及びＥ．Ｄｅｌａｍａｒｃｈｅ、「Ａ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｐｒｏｂｅ」、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、２０１１年、第２７巻、第９号、ｐｐ５６８６−５６９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、垂直マイクロ流体プローブヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の態様によれば、本発明の１つ又は複数の実施形態は、垂直マイクロ流体プローブヘッド（垂直マイクロ流体チップとも呼ばれる）として具体化される。垂直マイクロ流体プローブヘッドは、基本的に、材料の中間層と、２つの外層とを含む。中間層は、２つの対向する主面を備え、これらの各々に、主面の各々に隣接する同じ縁端面に達する溝を切って、対向する主面の各々の上に２組のｎマイクロチャネルキャビティを形成し、ｎ≧１である。中間層はさらに、２つの外層間に配置され、外層は、２つの主面上に溝を切ったマイクロチャネルキャビティを（少なくとも部分的に）閉鎖する。このようにして、２組のｎマイクロチャネルが形成され、これらは各々、縁端面上に開口し、その結果、対向する２組のｎオリフィスが縁端面上に形成される。
【００１４】
換言すれば、チャネル（又はチャネル部分）は、従来技術の垂直ＭＦＰのように単一の界面において形成される代わりに、ここでは中間層（例えばシリコンウェハ）の両側の２つの対向する界面において形成され、２つの外層（又は蓋）によって閉鎖される。それに応じて、液体流は、従来技術の手法と比べて回転され、また、いずれの組の開口部の長さ又は開口部の全フットプリントの長さも、従来技術の垂直ＭＦＰの場合のように中間層の厚さによって制限されることはない。長さは、縁端面上で主面に対して平行に測定される。このようにして、対向する開口部（又は開口部の組）を製造することができ、これは大きいフットプリントを有する。具体的には、本手法は、依然としてＨＦＣを有効にすると同時に、ｃｍスケールの表面処理デバイスを設計することを可能にする。
【００１５】
２つのクラスの実施形態を特に企図する。１つ又は複数の実施形態の第１のクラスは、中間層の２つの対向する主面の各々に、縁端面に達する複数の溝を切り（すなわちｎ≧２）、その結果、複数オリフィスの２つの対向する組が縁端面上に形成されるクラスである。
【００１６】
オリフィスの各組は、中間層の厚さにかかわらず大きいフットプリントを有することができる（中間層に必要とされるのは、チャネルキャビティを溝切りするのに十分かつ機械的安定性を提供するのに十分な厚さであることのみである）。オリフィスの対向する組の各々は、縁端面上にフットプリントを有し、これは実質的に細長い矩形を形成することができる。かかる矩形の長さ（縁端面上で中間層の主面の各々に対して平行に測定されたとき）は、例えば１ｍｍ以上とすることができ、又はｃｍスケールに達することさえある。
【００１７】
ｎオリフィスの第１の組の各オリフィスは、ｎオリフィスの第２の組のオリフィスと相対し（すなわち対面関係にあり）、処理液の複数の平行の流れを可能にし、必要に応じてそのオリフィスに対向するオリフィスにおける液体の再吸引を可能にする。
【００１８】
１つ又は複数の実施形態において、１つの組のオリフィスと、対向する組の最も近いオリフィスとの間の間隔は、５０μｍと１０００μｍとの間、例えば１００μｍに設定される。この間隔は、縁端面上で測定したときに（相異なるオリフィスの組の）２つの対向するオリフィスの最も近い縁部を隔てる距離である。各開口部は、実質的に正方形を形成することができる。
【００１９】
変形例において、中間層の２つの対向する主面の各々に、オリフィスの各々がアスペクト比を有するように溝を切る。このようにして、第１の組の第１のオリフィス及び第２の対向する組の第２のオリフィスは、各々、スリットを形成する。このことは、オリフィスの組が各々１つの開口部のみを含む、１つ又は複数の実施形態の第２のクラスによる場合に特に有利である。この場合、各スリットを大きく作ることができるので速い表面処理が可能になる。
【００２０】
第１のオリフィス及び第２のオリフィスは、それぞれの長さ（同じく縁端面上で主面の各々に対して平行に測定される）を有し、これらは実質的に異なる。このことは、後で詳述するように、ＨＦＣが被処理表面と良好に相互作用することを可能にし、ＨＦＣと被処理表面との間の接触の損失を防止する。
【００２１】
長さのうち最小の長さは、例えば少なくとも５０μｍに等しいものとすることができ、又は少なくとも１ｃｍに等しくてもよい。
【００２２】
１つ又は複数の実施形態において、第１のオリフィス及び第２のオリフィスは、３．０と５．０との間の係数、好ましくは４．０に等しい係数で異なる、それぞれの長さを有する。
【００２３】
上記の１つ又は複数の実施形態の２つのクラスの各々において、いずれの組のオリフィスも、それぞれの幅を有することができ（縁端面上で主面の各々に対して垂直に測定される）、これは各々１０μｍと５００μｍとの間、好ましくは２０μｍと２００μｍとの間である。
【００２４】
各組のオリフィスは、本質的に同じ幅を有することができるので、製造プロセス及びＨＦＣのパラメータ化が容易になる。
【００２５】
１つ又は複数の実施形態において、中間層は、ウェハ又はウェハの一部であり、ウェハ加工に関するノウハウを活用できるようになっている。特に、シリコンウェハ又はシリコンウェハの一部を有利に用いることができる。
【００２６】
外層の各々は、ウェハ又はウェハの一部に接合されたガラス層とすることができる。
【００２７】
上記マイクロ流体プローブヘッドは、垂直マイクロ流体プローブ（これもまた本発明による）において用いることができ、垂直マイクロ流体プローブは、ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを介して液体を分配するように構成された液体ディスペンサと、ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して液体を吸引するように構成された液体アスピレータとをさらに備える。
【００２８】
１つ又は複数の実施形態において、ｎオリフィスの２つの対向する組のオリフィスと、液体ディスペンサと、液体アスピレータとが共同的に設計され、動作時、ｎオリフィスの第２の組のオリフィスが、ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを通って分配された液体を吸引することを可能にする。前述のように、ＨＦＣによるものであり得る。
【００２９】
別の態様によれば、本発明は、上述のような垂直マイクロ流体プローブヘッドで表面を処理するための方法として具体化される。この方法は、マイクロ流体プローブヘッドを処理される表面に縁端面が面するように位置決めすることと、ｎオリフィスの第１の組の各オリフィスを介して処理液を分配して、分配された処理液で表面を処理することと、ｎオリフィスの第２の組の各オリフィスを介して液体を吸引することと、を含む。
【００３０】
１つ又は複数の実施形態において、液体を吸引することは、ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して、ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを通って分配された前記処理液の少なくとも一部を吸引することを含む。
【００３１】
表面処理は、環境液体の中で行うことができる。換言すれば、処理される表面上に浸液が供給され、マイクロ流体プローブヘッドは、その後、処理液を浸液内に分配するように位置決めされる。
【００３２】
１つ又は複数の実施形態において、チップの２つの対向する主面の各々に、縁端面に達する複数の溝を切り（ｎ≧２）、処理液は、オリフィスの第１の組の各オリフィスから処理液の層流が形成されるように分配される。
【００３３】
マイクロ流体プローブヘッドは、特に、処理液を分配している間に、処理される表面に対向して移動させることができる。有利には、マイクロ流体プローブヘッドを、分配された処理液の流れの平均方向に対して角度を形成する方向に沿って移動させ、この角度は３０°と６０°との間である。斜め移動は、被処理表面上でより一様なパターンが達成されることを可能にする。
【００３４】
特に有利なのは、垂直マイクロ流体プローブヘッドに、ｎオリフィスの２つの対向する組のいずれかの側の縁端面上に１つ又は複数の外側吸引オリフィスを設けることである。付加的な吸引オリフィスは、オリフィスのいずれかの組のオリフィスの延長方向に平行に（すなわち中間層の主面の各々に対して平行に）位置合わせすることができる。このようにして、処理液を分配し及び液体を吸引している間に、１つ又は複数の外側吸引オリフィスを介して液体を吸引することができ、このことにより、後で詳述するように処理液の流れを安定化することが可能になる。
【００３５】
本発明を具体化するデバイス、システム及び方法を、ここで、非限定的な例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】１つ又は複数の実施形態による垂直マイクロ流体プローブヘッドの略図の３Ｄ図を示す。
【図２】１つ又は複数の実施形態による垂直マイクロ流体プローブヘッドの略図の３Ｄ図を示す。
【図３】１つ又は複数の実施形態の相異なるクラスによる、ヘッドの処理面を包含する、垂直マイクロ流体プローブヘッドの遠位部分の略図の３Ｄ（分解）図を示す。図３は、１つ又は複数の実施形態の第１のクラスを示す。図３において、ヘッドの２つの対向する主面の各々に、ヘッドの縁端面に達する複数の溝が切られ、２組の４マイクロチャネルが形成される。マイクロチャネルは各々、縁端面上に開口し、それにより対向する２組の４オリフィスを形成する。
【図４】１１つ又は複数の実施形態の相異なるクラスによる、ヘッドの処理面を包含する、垂直マイクロ流体プローブヘッドの遠位部分の略図の３Ｄ（分解）図を示す。図４において、１つ又は複数の実施形態の第２のクラスにより、ヘッドの２つの対向する主面の各々に、オリフィスがアスペクト比を有するように溝が切られ、それにより２つの対向する（長い）スリットが形成される。
【図５】図３に示すデバイスの処理面の２Ｄ断面図である。
【図６】図４に示すデバイスの処理面の２Ｄ断面図である。
【図７】１つ又は複数の実施形態の第１のクラスによるプローブヘッドの先端の写真である。
【図８】１つ又は複数の実施形態の第１のクラスによるプローブヘッドの先端の写真である。図８は、動作中のデバイスを示し、液体は一方の列の開口部から分配され、対向する列の開口部を介して吸引される。
【図９】１つ又は複数の実施形態の第１のクラスによるプローブヘッドの先端の写真である。図９は、動作中のデバイスを示し、液体は一方の列の開口部から分配され、対向する列の開口部を介して吸引される。図９においては、図７と同様に付加的な吸引開口部（図示せず）が図示された開口部の２つの列のいずれの（側方）側にも設けられ、処理液の平行流を安定化させる。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、１つ又は複数の実施形態の第２のクラスによるプローブヘッドの拡大写真である。（Ａ）は、プローブヘッドの処理面を示し、２つの対向する（長い）スリットが見えるのに対し、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ（Ａ）に示したのと同じプローブヘッドの前面（射出チャネルを含む）及び裏面（吸引チャネル）を示す。
【図１１】１つ又は複数の実施形態による、動作中のマイクロ流体プローブの略図の２Ｄ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
添付の図面は、１つ又は複数の実施形態に関与するデバイス又はその一部の略図を示す。図面に示される技術的特徴は必ずしも縮尺通りではない。図中の類似の又は機能的に類似の要素には、特段の断りのない限り同じ符号を割り当てた。
【００３８】
本発明の１つ又は複数の実施形態は、大スケール表面処理に適した垂直ＭＦＰに向けられる。
【００３９】
垂直ＭＦＰのマイクロチャネル及びオリフィスは、従来技術においては、２つの層、すなわち本体（例えばＳｉウェハ）と蓋との界面に形成される。開口部の長さは、ＭＦＰヘッドの本体に溝を切ったチャネルの深さに対応する。それに応じて、長さは、本体の主面を横切って延びる。開口部の幅は、本体の主面に平行である。
【００４０】
それゆえ、認識され得るように、従来技術の垂直ＭＦＰの表面処理能力のスケールアップは、先験的に困難である。他方、開口部の最大長さはマイクロチャネルの深さによって決まり、それは必然的にマイクロチャネルが溝切りされる本体の厚さによって制限されるので、開口部の長さを増大させることは困難であり得る。例えば、現行の垂直ＭＦＰヘッドにおいて、射出チャネル及び吸引チャネルは、Ｓｉウェハの同じ面上にエッチングされる。それゆえ開口部の長さは対応するチャネルの深さによって決まり、それ自体は基板の厚さによって制限される（Ｓｉウェハが用いられる場合、典型的には３００μｍ）。したがって、現行の製造プロセスでは、長い開口部（例えばｍｍ又はｃｍスケールのオーダ）を得ることができない。
【００４１】
他方、本開示によって発見されたように、分配された液体のうち表面と相互作用するのはごく小さい割合なので、開口部の幅のスケールアップは、結果として、途方もない量の試薬の廃棄を生じることになる。したがって、本発明者らが結論づけた通り、合理的な（例えばマイクロメートル長スケールの）開口部の幅を維持することが必要である。したがって、本発明者らは、大きいスリット（又は複数開口部の列）を得ることを可能にする、垂直ＭＦＰヘッドのための新規な製造概念を考案した。
【００４２】
図１〜図１１を全般的に参照して、垂直マイクロ流体プローブヘッド１０、１０ａに関連した本発明の態様を最初に説明する。垂直マイクロ流体プローブヘッドは、基本的に、材料の中間層１２と、２つの外層１１、１３とを含む。すなわち、ここでは１つの蓋の代わりに２つの蓋が用いられ、マイクロチャネルは、中間層１２の両側に溝切りされる。
【００４３】
すなわち、中間層１２は、２つの対向する主面１２ｍｓ（例えば図１〜図４参照）を備え、これらの各々に、同じ縁端面１２ｅｓに達する溝を切って、２組のｎマイクロチャネルキャビティ１５、１６（ｎ≧１）を２つの主面１２ｍｓの各々の上に形成する。
【００４４】
中間層１２は、ウェハ又はウェハの一部とすることができる。これは、例えば、必要に応じてそれ自体公知の化学的／機械的処理を施された、シリコンウェハ又はシリコンウェハの一部を含む（又はから成る）。外層１１、１３は、例えばアノード接合によって層１２に接合されたガラス層とすることができる。
【００４５】
縁端面１２ｅｓは、デバイスの処理面１４の一部を形成する。これは、主面１２ｍｓの各々に（その縁部）を介して隣接する。外層の縁端面１１ｅｓ、１３ｅｓ（図３〜図６）は、中間層１２の縁端面１２ｅｓと同じ水準にすることができ、チップ１０、１０ａのためのクリーンで平らな処理面１４を定めるようになっている。変形例において、これらは、分配される液体流を成形する又は拘束するために所望される場合がある、わずかなオフセットを呈示することができる。縁端面１１〜１３ｅｓがすべて一緒に、図２で見られる処理面１４を定める。縁端面１１ｅｓ、１２ｅｓ、１３ｅｓは、層１１〜１３の切断又は劈開の仕方、及び対応する材料の性質に応じて、ヘッドの主面に対して垂直である場合も、垂直でない場合もある。
【００４６】
詳細に後述するように、１つ又は複数の実施形態の２つのクラスを特に企図することができる。第１のクラス（図２、図３、図５及び図７〜図９）において、２組のｎマイクロチャネルキャビティ１５、１６（ｎ≧１）が中間層１２の両側に形成される。１つ又は複数の実施形態の第２のクラス（図４、図６）において、２つの（長い）スリットが各界面に形成される。
【００４７】
すべての場合において、中間層１２は、例えば２つの外層１１、１３の間に挟持されるように配置される。中間層は、２つの外層の間にその各々の内面に（可能であれば全面的に）接して存在し得る。変形例において、例えば製造上の拘束条件に起因して、介在層又は層部分が関与してもよい。外層１１、１３は、層１２の２つの主面１２ｍｓ上に溝を切ったマイクロチャネルキャビティ１５、１６を少なくとも部分的に閉鎖して、２組のｎマイクロチャネルを形成する。ここで「溝を切る（ｇｒｏｏｖｅｄ）」とは、中間層１２を物理的及び／又は化学的に処理して、層１２の各側に、溝、すなわち刻み目又は窪みを形成することを意味する。それゆえ、マイクロチャネルキャビティ１５、１６は、溝である。マイクロチャネルキャビティは、図３に示すように一定の断面寸法を有することができる。外層１１、１３の各々は、中間層１２の主面１２ｍｓのうちのそれぞれ一方に対向し、それにより、溝を切ったマイクロチャネルキャビティ１５、１６を少なくとも部分的に閉鎖する。これらのキャビティ１５、１６の残りの部分は、外層１１、１３によって閉鎖されない場合もあり、それは、例えば、それ自体知られているように配管ポート又は他の要素を直接オンチップで設けることを目的とする。
【００４８】
マイクロチャネルは各々、縁端面１２ｅｓ上に開口する。結果として、対向する２組のｎオリフィス１７、１８又は開口部が縁端面１２ｅｓ上に形成され、これは液体を分配及び吸引することを可能にし、必要であればＨＦＣを形成することを可能にする。用語「開口部」及び「オリフィス」は、本明細書において同義に用いられる。
【００４９】
垂直ＭＦＰの関連した幾何学的パラメータは、下記の通りである。図５及び図６に示すように、開口部の幅ｗは、中間層１２の主面を横切る開口部の寸法に対応する。幅ｗは、典型的には液体の流れの方向（１つの開口部から別の対向する開口部まで）に対して平行に延びる。開口部の長さＬ（又はＬ１及びＬ２）は、主面に対して平行（かつ典型的には液体の流れに対して垂直）な方向の開口部の寸法に対応する。開口部の間隔ｓは、射出開口部と吸引開口部とを隔てる距離（すなわち開口部の２つの最も近い縁部間の距離）である。幅ｗ、長さＬ及び間隔ｓは各々、ヘッドの処理面、すなわち動作時に処理される面に面するヘッドの縁端面（又は端面）の上で測定される。
【００５０】
本手法において、チャネル（又はチャネル部分）１５、１６は、従来の垂直ＭＦＰのように単一の界面に形成される代わりに、２つの界面、すなわち中間層１２と２つの外層１１、１３（蓋）との間に形成される。それゆえ、開口部の長さは、もはや従来の垂直ＭＦＰの場合にように中間層の厚さによって制限されることはない。それに応じて、大きいフットプリントを有する対向する開口部（又は開口部の組）を製造することができる。結果として、依然としてＨＦＣを有効にすると同時に、大スケールの表面処理デバイスを簡素に製造することが可能になる。
【００５１】
本手法によれば、中間層１２の厚さによって拘束されるのは、ここでは対向するオリフィス１７、１８の間の間隔である。実際、対向するオリフィス１７、１８の間の間隔は、層１２の厚さと、チャネル１５、１６の所望の深さとに依存する。それゆえ、中間層１２の厚さが強制される場合（標準Ｓｉウェハを使用する場合のように）、チャネルが深いほど、この間隔は小さくなる。それでもなお、分配される液体に適した性質を維持するために、一般に５０μｍと１０００μｍとの間の間隔を得ようすることになる。一方で、開口部の列のフットプリント（又は対向するスリットの長さ）をスケールアップして、大スケール表面処理のために幾何学的形状を最適化することができる。中間層１２の厚さにかかわらず、オリフィスの各組は、長いフットプリントを有することができる。中間層に必要とされるのは、チャネルキャビティの溝を切るのに十分かつ機械的安定性を提供するのに十分な厚さであることのみである。
【００５２】
シリコン以外の材料、例えばプラスチック、エラストマー、セラミック、ガラス、金属を中間層１２のために企図することができるので、開口部１７、１８の間の間隔は必ずしも拘束されない。それゆえ、最も一般的には、射出開口部と吸引開口部との間の間隔は、安定な液体流を得るためには、０．５μｍと１０ｍｍとの間、好ましくは１．０μｍと２．０ｍｍとの間とすることができる。この間隔は、実際には、多数のパラメータに依存し、それらパラメータを共同的に最適化する必要がある場合があり、かかるパラメータは特に、所望の液体流れ特性、チャネルの深さ（これは開口部の幅又は直径を決める（下記参照））及び中間層に対する所望の機械的性質を含む。
【００５３】
例えば、図３に示すように、オリフィス１７、１８の対向する組の各々は、縁端面１２ｅｓ上にフットプリントを有し、このフットプリントは、典型的には矩形を形成する。この矩形の長さは、縁端面１２ｅｓ上で主面１２ｍｓの各々に対して平行に測定されたとき、図７〜図９に示すように、１ｍｍ以上とすることができ、又はｃｍスケールに至ることもあり得る。同じ考察は、スリット（図４）にも適用され、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）の実施形態の場合のように、その長さはｍｍ又はｃｍスケールに至ることができる。
【００５４】
先に述べたように、オリフィス１７、１８はすべて同じ幅を有することができ、これは、製造プロセスのみならず、射出及び吸引流量のパラメータ化も簡単にする。先に定義した通り、本開口部１７、１８の幾何学的形状を従来技術のデバイスの開口部の幾何学的形状と比較するときの一貫性のために、幅は、縁端面１２ｅｓ上で主面１２ｍｓに対して垂直に測定される。同じ理由で、開口部の長さは、縁端面１２ｅｓ上で、しかし主面１２ｍｓの各々に対して平行に測定される。オリフィス１７、１８は、特に、開口部の幅及び間隔を拘束する標準Ｓｉウェハを層１２に用いる場合、例えば２０μｍと２００μｍとの間、例えば５０μｍの幅を有し得る。しかしながら、他の材料を層１２に用いることができるので、開口部の平均幅は、より一般的には０．５μｍと１０００μｍとの間とすることができる。
【００５５】
しかしながら、幾つかの特定の実施形態において、放出開口部１７は、小直径、例えば約１５０μｍの直径を有する液体閉じ込めを可能にするのに十分に小さく設計することができる。かかる閉じ込めは、約２０μｍから５０μｍまでの平均「直径」を有する開口部１７を用いて最良に得られる（「直径」は、図３及び図５に示すような設計を用いる場合、開口部の幅及び長さにほぼ等しい）。開口部１７、１８は各々、それぞれの導管（すなわち、それぞれのチャネル１５、１６）を終端し、導管は、それぞれの開口部と同じ（断面）寸法を有することができる。２ｍｍ未満の間隔を用いると、好適な流量を使用するという条件で、安定なＨＦＣを原理的に達成することができる。この点に関して、射出流量Ｑｉは、典型的には１．０ｐＬ／ｓ〜０．１ｍＬ／ｓ、好ましくは１．０〜５０ｎＬ／ｓとなるように選択することができ、吸引流量Ｑａは、典型的には１．２ｐＬ／ｓ〜１ｍＬ／ｓ、好ましくは２．０〜２００ｎＬ／ｓとなるように選択される。好適な比Ｑｉ：Ｑａは、１：３に設定される（下記参照）。
【００５６】
１つ又は複数の実施形態の第１のクラス（図２、図３、図５、図７〜図９）において、主面１２ｍｓには各々、縁端面１２ｅｓに達する複数の溝を切り、ｎ≧２である。この場合、複数の小さい開口部１７及び１８が各界面１２−１３及び１１−１２に定められ、開口部の２つの平行な列を形成する。それゆえ、分配される液体、及び処理される有効面積をスケールアップすることができる。さらに認識され得るように、開口部の２つの平行な列を有することは、対称の開口部（すなわち正方形又は矩形を形成する開口部）を維持することを可能にし、このことが次に、平行な液体流を得ることを可能にする。そのうえ、表面と良好に相互作用する平行なＨＦＣを容易に得ることができる。すなわち、開口部の平行な列は、後で詳述するように処理液と被処理表面との間の接触の損失の潜在的な問題を回避する。平行な液体の流れを設けることは、このようにデバイスの処理面積能力のスケール変更の簡単な方法である。
【００５７】
第１の組の各オリフィス１７は、ｎオリフィスの第２の組のオリフィス１８と相対して（すなわち対面関係で）配置することができる。それゆえ、この場合には、開口部の対称アレイを有するヘッドが得られる。アレイは、被処理表面上でより一様なパターンを得るために、表面を斜めに走査することができる。変形例においては、傾斜した液体の軌跡を作り出すようにオリフィスをシフトさせることができ、処理される面２の上でヘッドをその主面に対して垂直に移動させることで同じ効果が得られる。しかしながら、図３に示すような対称アレイの方が取り扱いが簡単である。
【００５８】
ここで図４、図６、図１０及び図１１を参照して、１つ又は複数の実施形態の第２のクラスを詳細に説明する。現在、中間層１２の２つの対向する主面１２ｍｓの各々に、得られるオリフィス１７、１８がアスペクト比を有するように溝が切られ、それにより（長い）スリットが形成されている。第１のスリット１７は、上方の界面１１−１２において得られ、第２のスリット１８は、面１２ｅｓ上で第１のスリット１７に対向して、界面１２−１３において定められる。２つの対向するスリットは、添付の図面に示された１つ又は複数の実施形態で想定されるように、すでに現在の目的に十分である。それでもなお、処理面１４が複数の対向するスリットを呈示する変形例を企図することができる。加えて、必要に応じて、１つ又は複数の実施形態の第１及び第２のクラスの態様を組み合わせて、例えば長いスリットと短い（正方形）開口部とを入り混ぜることができる。
【００５９】
しかしながら、本開示によって認識されるように、等しい長さのスリットの使用は、特定の状況下では分配された液体流（例えばＨＦＣ）と表面との間の接触の損失をもたらすことがある。すなわち、長いスリット開口部は、ＨＦＣと表面との良好な相互作用を生じさせないことがある。
【００６０】
この問題は、仮説的に以下のように説明される。１つ又は複数の実施形態の第１のクラスによるデバイスを使用する場合（例えば正方形の開口部の対向する組）、吸引開口部内に吸引される液体の液体流は、吸引開口部の４辺すべての側から来る。大まかに言って、処理液は、本質的に吸引開口部１８の射出開口部１７に最も近い辺の側から吸引されるのに対して、本質的に浸液は他の３辺の側から吸引されることになる。流量比Ｑｉ：Ｑａを例えば１：３として定めることにより（ここでＱａは吸引流量を表し、Ｑｉは射出流量を表す）、処理液の流れ閉じ込めを得ることができる。しかしながら、スリット開口部の場合、スリットの長さは幅より（かなり）長く、吸引される浸液は、流量差（Ｑａ−Ｑｉ）に適応するには十分でない場合がある。処理液の射出流量Ｑｉは、典型的には吸引流量Ｑａより小さく設定されるので（Ｑｉ＜Ｑａ）、吸引開口部は、射出開口部１７に面した側から来る追加の浸液を吸引する必要がある。これを起こすために、浸液のシース（ｓｈｅａｔｈ）が処理液流の下に形成され、その結果としてＨＦＣと表面との間の接触の損失が生じる。
【００６１】
この問題の解決策は、スリット１７、１８の長さを異ならせることである。それゆえ、図４、図６及び図１０に示すように、第１のスリット１７及び第２のスリット１８は、浸液の過剰吸引を補償するために、それぞれ実質的に異なる長さＬ１及びＬ２を有するものとすることができる。実際には、満足すべき結果は、３．０と５．０との間の係数で異なる長さ、例えば図４、図６及び図１０において想定されるように係数４で異なる長さで得られる。最小の長さは、例えば少なくとも５０μｍに等しくすることができる。図１０（Ａ）において、この長さは１ｍｍである。最長のスリットは、それに応じて１５０μｍと５ｃｍとの間とすることができ、好ましくは図１０（Ａ）のように４ｍｍである。しかしながら、本デバイスの驚くべきスケール変更特性により、最小スリットは、１ｃｍ又はそれ以上に達することができる。
【００６２】
ここで、上記で論じた１つ又は複数の実施形態の２つのクラスを比較する。図２、図３及び図５で示すようなプローブヘッドは、多数の利点を有する。これは大きい表面積を処理するために用いることができ、処理液流と被処理表面との間の接触の損失を設計によって防止する。しかしながら、複数開口部は、小さい開口部内で粒子の目詰まりが起こりやすいという、大きいスリットと比べて（軽微な）技術的不利点を有する。また、すべての射出（又は吸引）チャネルを共通の射出（又は吸引）ステムによってフィードすることができるので、大きいスリットを用いた解決策と比べて、チャネルの１つの中でブロックされた泡を除去することが困難である。
【００６３】
ここで図１１を参照すると、本発明は、垂直マイクロ流体プローブ１、すなわち上述のようなプローブヘッド１０、１０ａ並びに表面を処理するために液体を分配し及び吸引するための他の構成要素を含むマイクロ流体デバイスとして具体化することもできる。すなわち、プローブ１は、一般に、ｎオリフィスの第１の組のオリフィス１７を介して処理液５を分配するように構成された、液体ディスペンサ２５、３５（例えば、液体リザーバ３５、ポンプ／圧力手段［明確さのために図示せず］及びチャネル２５を含む）をさらに含む。同様に、液体アスピレータ２６、３６が存在し（これは、例えば液体リザーバ３６、ポンプ／圧力手段［図示せず］及びチャネル２６を含む）、これはｎオリフィスの第２の組のオリフィス１８を介して液体を吸引するように構成される。
【００６４】
オリフィス１７、１８、液体ディスペンサ２５、３５及び液体アスピレータ２６、３６は、動作時に、オリフィス１８を介して、対向するオリフィス１７を通して分配された液体を吸引することができるシステムに関して、共同的に設計することができる。すなわち、プローブが開口部１７を通して送達された処理液を開口部１８において所与の流量比で吸引することを可能にするように、オリフィスの寸法を定め、所定距離に位置決めすることができる。このようにして、１つのＨＦＣ、又は複数の平行なＨＦＣを達成することができる。
【００６５】
図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）及び図１１に示すように、射出（又は吸引）チャネル２５、２６は、それぞれの液体リザーバ３５、３６と流体連通した共通射出（又は吸引）ステムによってフィードすることができる。圧力源（図示せず）を設けて、必要に応じて圧力制御手段と共に、各チャネル２５、２６に圧力をかける。圧力制御手段を圧力源に動作可能に結合して、必要時に液体の流れ方向を制御可能に切り替えることができる。通常のＭＦＰの場合のように、弁、流体力学的流れ抵抗器などのような他の要素が存在してもよい。チャネル２５、３５は、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）に示すようにツリー構造を有することができ、等しい流れ抵抗を維持するために液体流をツリーネットワーク内に配分し、また、一定の高さを維持してカバー層１１、１３が崩壊することを防止するために、ピラー４０を含むことができる。
【００６６】
上記１つ又は複数の実施形態に対する種々の変更を行うことができ、本発明の範囲から逸脱することなく均等なもので置換することができる。
【００６７】
例えば、２つの中間層が存在する（図示せず）二重吸引スリット開口部設計を企図することができる。例えば、第１のＳｉウェハの両側に溝を切って、射出チャネル及び第１の吸引チャネルの両方を設ける。第１のＳｉウェハを、第２のＳｉウェハ（射出チャネルを閉鎖する）とガラスパネル（第１の吸引チャネルを閉鎖する）との間に挟持する。第２のＳｉウェハそれ自体に、第１のＳｉウェハの射出チャネルに対向して溝を切って第２の吸引チャネルを設けることができ、これを第２のガラス層で閉鎖することができる。付加的な「中間」層を設けることで吸引量を有効に増やすことが可能になるので、吸引スリット及び射出スリットは、この場合には必ずしも違う長さにしなくてもよい。しかしながら製造はより難しくなり、この設計は、付加的なシリコン層を必要とする。さらに、射出チャネルが第２のシリコンウェハによって隠されて（主面から）見えなくなる。
【００６８】
標準Ｓｉウェハは典型的には３００μｍ厚であるが、より大きい開口部間隔及び／又はより大きい幅を得るためにより厚い材料を中間層１２のために使用することが所望される場合がある。実際、本明細書における教示に基づいて行われる種々の解析的研究に基づいて本開示によって結論づけられるように、大きい表面を走査する時間及び試薬使用量は、開口部間隔に直接関連する。そのため、より大きい開口部間隔を使用すると、結果として走査はより速くなり、試薬消費はより少なくなる。しかしながら、より大きい開口部間隔により、液体流の閉じ込めがより困難になる。
【００６９】
本発明のＭＦＰヘッド及びＭＦＰの製造は、単純明快である。既知の垂直ＭＦＰヘッドで用いられているのと同じ製造技術を本発明の状況で用いることができる。主な違いは、層１２をその２つの主面の一方ではなく各々の面上で処理し及び接合する必要があることである。マイクロチャネルのようなすべての構造化要素、又は層１２に組み込まれる部品及び／又はデバイスは、オンチップで製造することができる（例えば標準的リソグラフィプロセスを用いて）。
【００７０】
ここで図８、図９及び図１１を参照すると、本発明は、別の態様により、表面２を処理する方法として具体化することができる。かかる方法は、前述のような垂直マイクロ流体プローブヘッド１０、１０ａ又はプローブ１によるものである。最も基本的には、図８、図９及び図１１に示すように、この方法は、最初にマイクロ流体プローブヘッド１０、１０ａを、平面（ｘ，ｙ）内でその縁端面１２ｅｓが処理される表面２に面するように位置決めすることによる。次いで、ｎオリフィスの第１の組の各オリフィス１７を介して処理液５を分配して、分配された液体５で表面２を処理し、その間、液体５、７がｎオリフィスの第２の組の各オリフィス１８を介して吸引されるようにする。
【００７１】
図８、図９で詳細に分かるように、オリフィス１８において吸引される液体が対向するオリフィス１７を通って分配された処理液の少なくとも一部を含むように、プローブヘッド１０ａの寸法を定めることができ、より一般的にはプローブ１を設計することができる。この点に関して、ヘッドは、図１１に示すように、処理される表面２の上に供給された浸液７内で動作させることができる。プローブヘッド１０、１０ａは、表面２の上方に位置決めされ、その後、処理液５を浸液７内に分配するようになっており、それ自体は公知であるが、但し、本発明の場合、処理液は複数のオリフィス１７又は大きいスリット１７を介して分配される。
【００７２】
流量を調整して、分配される液体５が層流に至るようにすることができ、このことが次いでＨＦＣを有効にする。このことは、２列の複数の開口部１７、１８（ｎ≧２）を含む１つ又は複数の実施形態の第１のクラスによるデバイスによってより容易に達成され、それは、この場合には処理液５の複数の平行な層流が形成されるからである。そのためにはオリフィスを各開口部列内で適切に離間させる必要がある。図５の模式図においては各列内で最小限の間隔が想定されており、各開口部間の水平方向の間隙は、開口部の長さにほぼ等しい。しかしながら、実際のデバイスにおいては、平行な液体流の間の相互作用に起因する乱流を避けるために、図７〜図９で想定されるように、より大きい間隙（１００μｍ〜１ｍｍ）を企図することができる。間隙はまた、液体流に対する所望の性質に従って最適化される。
【００７３】
前記のように、この方法は、処理液を分配している間にマイクロ流体プローブヘッド１０、１０ａを処理される表面２に対向して移動させて、大きい表面積を処理することをさらに含むことができる。
【００７４】
ヘッドは、例えば斜めに、すなわち液体流の方向に対して角度を形成する方向ｄｓに沿って移動させることができ、ここで角度は典型的には３０°と６０°との間、例えば図９で想定されるように４５°である。これは、図２又は図３に示すような開口部１７、１８の２つの平行な列を有するデバイスを用いる場合に特に望ましく、最終的により均質なパターンを得ることを可能にする。変形例において、対向する組の開口部１７、１８の位相をずらす、すなわちシフトさせることができ、この場合、液体流に平行な方向（ｘ）に沿って表面を走査することによって表面を処理することができる。
【００７５】
本発明の垂直ＭＦＰ、ＭＦＰヘッド及び方法は、公知のＭＦＰ技術の重要な利点を保持するとともに、プローブヘッドが処理される表面と接触しない非接触デバイス及び技術として具体化することができる。ＭＦＰヘッドの先端と表面との間の典型的な作業距離は、１０〜５０μｍである。しかしながら、５μｍと２００μｍとの間の間隔を用いて作業することができる。液体環境（又は浸液）は、典型的には水性環境である。
【００７６】
図２、図３又は図５に示すようなプローブヘッド１０は、前記のような多くの利点を有する。しかしながら、本開示がまた実感させるように、開口部１７、１８の最も外側のペアによって持続されるＨＦＣは、中心に向かって引き寄せられる傾向があり、最も外側のＨＦＣの歪みを生じさせる。このことの１つの帰結は、走査中、滞留時間が走査される面全体わたって一様ではないことである。この問題を軽減するために、吸引チャネルをアレイの外（横）側に付加することができる。ＨＦＣを中心に向かって引き寄せる吸引力をこれにより補償することができる。これに応じて、上述のような垂直マイクロ流体プローブヘッド１０は、さらに有利には、図７に示すように、ｎオリフィス１７、１８の対向する組のいずれかの側の縁端面１２ｅｓ上に設けられた１つ又は複数の外側吸引オリフィス１９を含むことができる。吸引オリフィス１９は、典型的には、主面１２ｍｓに平行に位置合わせされる。それゆえ、液体（これは本質的には浸液である）は、処理液５を分配し及び液体５、７を吸引している間に、外部吸引オリフィス１９を介して吸引されることができる。このことが次に、図８及び図９に示すように射出オリフィス１７と吸引オリフィス１８との間の液体流を安定化させることを可能にする。
【００７７】
詳細には、図８及び図９は、図７に示すようなヘッドで得られたローダミンの実際の流れ閉じ込めを示す。図８は、外側吸引オリフィス（図示せず）が無効にされているときに実験的に観察された液体流を示す。図８に示すように、ＨＦＣは、中心に向かって曲がる。図９は、外側オリフィス（図９にて図示せず）が有効になっているときに得られた同様の液体流を示し、液体は、処理液を分配している間に、外側オリフィス１９を介して吸引される。図９に示すように、ＨＦＣはこのとき安定化される。
【００７８】
外側吸引オリフィス１９は、内側に曲がる液体流を最も効率的に偏向させるために、吸引オリフィス１８と同じ水準にすること、すなわち位置合わせすることができる。適切な吸引流量（チャネル１９のための）は、例えばトライ・アンド・エラーによって、他の関連した実験パラメータ（オリフィスの幾何学的形状、吸引及び射出流量Ｑａ及びＱｉ等）に基づいて改良することができる。
【００７９】
本発明を、限定された数の実施形態、変形例及び添付図面を参照して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができること及び均等物で置換することができることが当業者には理解されるであろう。特に、所与の実施形態、変形例において挙げられる又は図面に示される特徴（デバイスの様な又は方法の様な）は、本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施形態、変形例又は図面の別の特徴と組み合わせる又は置き換えることができる。上記実施形態又は変形例のいずれかに関して説明された特徴の種々の組合せがこれに応じて企図され、これは添付の特許請求の範囲内にある。加えて、多くの軽微な変更を行って、特定の状況又は材料を、本発明の教示にその範囲から逸脱することなく適合させることができる。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されないことが意図され、むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含む。加えて、上記で明示的に触れたもの以外の多くの他の変形例を企図することができる。特に、明示的に言及したもの以外の他の材料を企図することができ、本発明の垂直ヘッドは、必ずしも３層１１−１３に限定されず、すなわち付加的な「中間」層１２を設けて付加的な吸引オリフィス又はスリットを形成することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１：垂直マイクロ流体プローブ
２：被処理表面
５：処理液
７：浸液
１０、１０ａ：垂直マイクロ流体プローブヘッド
１１、１３：外層
１１ｅｓ、１３ｅｓ：外層の縁端面
１２：中間層
１２ｅｓ：中間層の縁端面
１２ｍｓ：主面
１４：処理面
１５、１６：マイクロチャネルキャビティ
１７、１８：オリフィス
１９：外側吸引オリフィス
２５、２６：チャネル
２５、３５：液体ディスペンサ
２６、３６：液体アスピレータ
３５、３６：液体リザーバ
【図１】
2019520191.tif 000003
【図２】
2019520191.tif 000004
【図３】
2019520191.tif 000005
【図４】
2019520191.tif 000006
【図５】
2019520191.tif 000007
【図６】
2019520191.tif 000008
【図７】
2019520191.tif 000009
【図８】
2019520191.tif 000010
【図９】
2019520191.tif 000011
【図１０】
2019520191.tif 000012
【図１１】
2019520191.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月25日(2019.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直マイクロ流体プローブヘッドであって、
材料の中間層と、
２つの外層と、
を備え、
前記中間層は、２つの対向する主面を備え、これらの各々に、前記主面の各々に隣接する同じ縁端面に達する溝を切って前記主面の各々の上に２組のｎマイクロチャネルキャビティを形成し、ｎ≧１であり、
前記中間層は、前記２つの外層間に配置され、前記外層は、前記２つの主面上に溝を切った前記マイクロチャネルキャビティを少なくとも部分的に閉鎖して２組のｎマイクロチャネルを形成し、これらは各々、前記縁端面上に開口し、その結果、対向する２組のｎオリフィスが前記縁端面上に形成される、
垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項２】
前記２つの主面の各々に、前記縁端面に達する複数の溝を切り、ｎ≧２である、請求項１に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項３】
前記ｎオリフィスの第１の組の各オリフィスは、前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスと対面関係にある、請求項１又は請求項２に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項４】
前記ｎオリフィスの対向する組の各々は、前記縁端面上にフットプリントを有し、そのフットプリントは、実質的に矩形を形成し、その長さは、前記縁端面上で前記主面の各々に対して平行に測定したとき、１ｍｍ以上である、請求項２に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項５】
前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスと、前記ｎオリフィスの第２の組の最も近いオリフィスとの間の間隔は、５０μｍと１０００μｍとの間である、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項６】
前記２つの主面の各々に、前記オリフィスの各々がアスペクト比を有するように溝を切り、これにより、前記対向する組の第１の組の第１のオリフィスと前記対向する組の第２の組の第２のオリフィスとが各々、スリットを形成する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項７】
前記第１のオリフィス及び前記第２のオリフィスは、それぞれの長さを有し、前記長さは、前記縁端面上で前記主面の各々に平行に測定され、
前記長さは実質的に異なる、
請求項６に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項８】
前記長さのうち最小の長さは、少なくとも５０μｍに等しい、請求項６又は請求項７のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項９】
前記長さのうち最長の長さは、少なくとも５ｃｍに等しい、請求項６〜請求項８のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１０】
前記長さは、３．０と５．０との間の係数で異なる、請求項７に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１１】
前記長さは、４．０に等しい係数で異なる、請求項７に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１２】
前記ｎオリフィスの２つの対向する組のオリフィスは、それぞれの幅を有し、前記幅は、前記縁端面上で前記主面の各々に対して垂直に測定され、各々が２０μｍと２００μｍとの間である、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１３】
前記オリフィスは、本質的に等しい幅を有する、請求項１２に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１４】
前記中間層は、ウェハ又はウェハの一部である、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１５】
前記ウェハ又はウェハの一部は、シリコンウェハの一部のシリコンウェーヴァである、請求項１４に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１６】
前記外層の各々は、前記ウェハ又はウェハの一部に接合されたガラス層である、請求項１５に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッド。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の垂直マイクロ流体プローブヘッドと、
前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを介して液体を分配するように構成された液体ディスペンサと、
前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して液体を吸引するように構成された液体アスピレータと、
を備える、垂直マイクロ流体プローブ。
【請求項１８】
前記ｎオリフィスの２つの対向する組のオリフィスと、前記液体ディスペンサと、前記液体アスピレータとが共同的に設計され、システムが、動作時、前記ｎオリフィスの第２の組のオリフィスを介して、前記ｎオリフィスの第１の組のオリフィスを通って分配された液体を吸引するようになっている、請求項１７に記載の垂直マイクロ流体プローブ。
【請求項１９】
請求項１に記載の垂直マイクロ流体プローブヘッドで表面を処理するための方法であって、
前記マイクロ流体プローブヘッドを処理される表面に前記縁端面が面するように位置決めすることと、
前記ｎオリフィスの第１の組の各オリフィスを介して処理液を分配して、前記分配された処理液で前記表面を処理することと、
前記ｎオリフィスの第２の組の各オリフィスを介して液体を吸引することと、
を含む、方法。
【国際調査報告】
2019520191.tif 000014
2019520191.tif 000015