(57)【要約】本願発明の流体流装置（１００）は、クロージャウェハ（２０）により覆われたスタック（３０）を含み、前記スタック（３０）は、支持ウェハ（３６）と、絶縁材料層（３４）と、シリコン層（３２）と、を含む。クロージャウェハ（２０）および／または前記シリコン層（３２）は、前記クロージャウェハ（２０）と前記シリコン層（３２）の間にキャビティ（３８）を画成するように加工され、前記支持ウェハ（３６）は、その内部を真直に通る少なくとも１つのダクト（１０２）を有する。前記絶縁材料層（３４）は、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーン（３５）を有し、ゾーン（３５）は、キャビティ（３８）と協働して前記シリコン層（３２）に移動部材（４０）を画成するように、前記ダクト（１０２）と少なくとも位置合わせされて配置される。移動部材は、前記キャビティ（３８）内の液体の圧力下で前記支持ウェハ（３６）に向って可逆的に、前記移動部材（４０）と前記支持ウェハ（３６）とが接触するまで移動するのに適している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流装置（１００；４００；５００）であって、クロージャウェハ（２０）により覆われたスタック（３０）を含み、前記スタック（３０）が、支持ウェハ（３６）と、前記支持ウェハ（３６）の少なくとも一部を覆う絶縁材料の層（３４）と、前記絶縁材料の層（３４）を覆いかつ前記クロージャウェハ（２０）により覆われた、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層（３２）と、を含み、
前記クロージャウェハ（２０）および／または前記シリコン層（３２）が、液体が充填されるキャビティ（３８）を前記クロージャウェハ（２０）と前記シリコン層（３２）の間に画成するように加工されており、
前記支持ウェハ（３６）が、支持ウェハ内を真直に通る少なくとも１つのダクト（１０２；４１２，４１２’）を有し、
前記絶縁材料の層（３４）が酸化シリコンからつくられ、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーン（３５）を有し、ゾーン（３５）は、前記キャビティ（３８）と協働して前記シリコン層（３２）内に移動部材（４０）を画成するように、前記ダクト（１０２；４１２，４１２’）と少なくとも位置合わせされて配置され、移動部材（４０）が、前記支持ウェハ（３６）に向って可逆的に移動することにより前記キャビティ（３８）内の液体の圧力に反応する流体流装置。
【請求項２】
前記移動部材（４０）が、移動部材（４０）と前記支持ウェハ（３６）とが接触するまで前記支持ウェハ（３６）に向って可逆的に移動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記クロージャウェハ（２０）がガラスからつくられていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記支持ウェハ（３６）がシリコン、石英またはサファイアからつくられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記支持ウェハ（３６）が５０μｍ〜１ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記支持ウェハ（３６）が３００μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記絶縁材料の層（３４）が１００ｎｍ〜２μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記絶縁材料の層（３４）が０．５μｍ〜１μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記シリコン層（３２）が１μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記シリコン層（３２）が１０μｍ〜５０μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の流体流装置を製造する方法において、
支持ウェハ（３６）と、前記支持ウェハ（３６）の少なくとも一部を覆う絶縁材料の層（３４）と、前記絶縁材料の層（３４）の層を覆いかつ自由面を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層（３２）と、を含むスタック（３０）を設けるステップと、
フォトリソグラフィおよび化学エッチングを用いて、前記キャビティ（３８）を前記クロージャウェハ（２０）から、および／または前記シリコン層（３２）の自由面から加工するステップと、
フォトリソグラフィおよび化学エッチングを用いて、前記支持ウェハ（３５）内を真直に通る少なくとも１つのダクト（１０２；４１２，４１２’）を加工するステップと、
前記絶縁材料の層（３４）を、少なくとも前記ダクト（１０２；４１２，４１２’）を介して、前記シリコン層（３２）の或るゾーンが前記絶縁材料層（３４）から解放されるように化学的にエッチングし、それにより前記移動部材（４０）を形成するステップと、
少なくとも１つのクロージャウェハ（２０）を設けるステップと、
物理化学的方法を用いて、好ましくはウェハボンディングにより、前記クロージャウェハ（２０）を、シリコン層（３２）の加工されていない前記面に、耐漏洩性を有するように連結させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
ノンリターン逆止弁を形成する液体入口制御部材（１００；１００’；１００”；１００”’）であって、クロージャウェハ（２０）に覆われたスタック（３０）を含み、前記スタック（３０）が、支持ウェハ（３６）と、前記支持ウェハ（３６）の少なくとも一部を覆う絶縁材料の層（３４）と、前記絶縁材料層（３４）を覆いかつ前記クロージャウェハ（２０）により覆われた、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層（３２）と、を含み、
前記クロージャウェハ（２０）および／または前記シリコン層（３２）が、前記クロージャウェハ（２０）と前記シリコン層（３２）の間にキャビティ（３８）を画成するように加工され、前記キャビティ（３８）は、液体が充填されるように設計され、かつ、シリコン層（３２）の厚さ全体にわたって加工された少なくとも１つのギャップ（１０４；１０４１；１０４２）を有し、
前記支持ウェハ（３６）が、その内部を真直に通りかつ前記キャビティ（３８）に少なくとも面して配置された少なくとも１つの液体入口ダクト（１０２）を有し、
前記絶縁材料層（３４）が、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーン（３５）を有し、ゾーン（３５）は、前記キャビティ（３８）と協働して前記シリコン層（３２）内に移動部材（４０）を画成し、それにより前記弁のためのフラップを形成するように、前記ダクト（１０２）および前記ギャップ（１０４；１０４１；１０４２）に少なくとも位置合わせされて延在し、前記移動部材（４０）を取り囲む前記シリコン層（３２）の或る部分が、前記液体入口ダクト（１０２）と前記キャビティ（３８）の間に液圧の差が生じたときに前記移動部材（４０）が前記支持ウェハ（３６）に向って可逆的に移動することを可能にする弾性を有する液体入口制御部材。
【請求項１３】
前記液体入口ダクト（１０２）がギャップ（１０４）の付近に配置され、しかしギャップ（１０４）に面しておらず、前記移動部材（４０）が、弁の閉鎖位置であって、移動部材（４０）が前記支持ウェハ（３６）と耐漏洩性の接触をし、これが、少なくとも前記ダクト（１０２）を取り囲む前記弁の弁座を形成し、前記液体入口ダクト（１０２）とキャビティ（３８）との間を液体が流れることが防止される閉鎖位置と、弁の開放位置であって、移動部材（４０）が前記支持ウェハ（３６）と、前記ダクト（１０２）周囲にて耐漏洩性の接触をしておらず、移動部材（４０）が、液体が前記液体入口ダクト（１０２）から前記ギャップ（１０４）に向って流れることを可能にする開放位置と、の間を移動することを特徴とする請求項１２に記載の液体入口制御部材（１００；１００’）。
【請求項１４】
さらに、前記クロージャウェハ（２０）と前記移動部材（４０）の間にベアリング手段（１０６，１１０）を含み、前記ベアリング手段（１０６，１１０）が、その静止位置あるときに前記移動部材（４０）を前記閉鎖位置に配置することを特徴とする請求項１３に記載の液体入口制御部材（１００’）。
【請求項１５】
前記クロージャウェハ（２０）が第１のクロージャウェハ（２０）であり、さらに第２のクロージャウェハ（２０’）が含まれ、第２クロージャウェハ（２０’）は、前記支持ウェハ（３６）の前記第１クロージャウェハ（２０）と反対側の面に固定され、かつ、内部を真直に通るダクト（１０２”ａ）が設けられており、移動部（３６１）が前記支持ウェハ（３６）内に、前記キャビティ（３８）、前記移動部材（４０）および前記ダクト（１０２”ａ）に面しかつキャビティ内に延在してつくられ、前記移動部（３６１）はギャップ（１０４２）の付近に配置され、しかしギャップ（１０４２）に面しておらず、材料を有さない環状の容積（１０２”）が、支持ウェハ（３６）の厚さ全体にわたって、絶縁材料層（３４）において材料を全く有さない前記ゾーン（３５）に面して加工され、それにより、前記移動部（３６１）を支持ウェハ（３６）の残りの部分から分離し、ギャップ（１０４２）と連結する前記液体入口ダクト（１０２”）を形成し、前記絶縁材料層（３４）は、前記移動部（３６１）を前記移動部材（４０）に堅固に連結する連結ゾーン（３２１）を有し、さらに、耐付着性材料からつくられた環状の弁要素（３７０）を含み、前記弁要素（３７０）は、第２クロージャウェハ（２０’）の、前記移動部（３６１）に面した面に配置されて、前記移動部材（４０）が支持ウェハ（３６）に可能な限り近づいたときに、前記移動部（３６１）の第２クロージャウェハ（２０’）に面した面と、弁要素（３７０）の支持ウェハ（３６）に面した面とが耐漏洩性の接触をし、それにより液体入口制御部材（１００”）をその閉鎖位置に移動させるか、あるいは、弁要素（３７０）は、前記移動部（３６１）の、第２クロージャウェハ（２０）に面した面に配置されて、前記移動部材（４０）が支持ウェハ（３６）に可能な限り近づいたときに、弁要素（３７０）の前記第２クロージャウェハ（２０’）に面した面と、第２クロージャウェハ（２０’）の支持ウェハ（３６）に面した面とが耐漏洩性の接触をし、それにより液体入口制御部材（１００”）をその閉鎖位置に移動させ、この閉鎖位置において、第２クロージャウェハ（２０’）のダクト（１０２”ａ）から支持ウェハ（３６）の前記液体入口ダクト（１０２”）に向う液体の流れが止められることを特徴とする請求項１２に記載の液体入口制御部材（１００”）。
【請求項１６】
前記クロージャウェハ（２０）が第１のクロージャウェハ（２０）であり、さらに第２のクロージャウェハ（２０’）が含まれ、第２クロージャウェハ（２０’）は、前記支持ウェハ（３６）の、前記第１クロージャウェハ（２０）と反対側の面に固定され、かつ、内部を真直に通るダクト（１０２”ａ）が設けられており、環状の移動部（３６１）が前記支持ウェハ（３６）内に、前記キャビティ（３８）および前記移動部材（４０）に面しかつ位置合わせされて形成され、材料を有さない第１の環状容積（１０２”’ａ）が支持ウェハ（３６）の厚さ全体にわたって、前記キャビティ（３８）、および、絶縁材料層（３４）において材料を全く有さない前記ゾーン（３５）に面して加工され、それにより、前記移動部（３６１）を支持ウェハ（３６）の残りの部分から分離し、材料を有さない第２の円柱状容積（１０２”’）が支持ウェハ（３６）の厚さ全体にわたって、移動部の位置にて加工され、それにより、前記ギャップ（１０４）と連通する前記液体入口ダクト（１０２）を形成し、前記絶縁材料層（３４）は、前記移動部（３６１）を前記移動部材（４０）に前記液体入口ダクト（１０２）およびギャップ（１０４１）の周囲にて堅固に連結する連結ゾーン（３２１）を有し、さらに、前記液体入口ダクト（１０２”’）を取り囲む、耐付着性材料からつくられた環状の弁要素（３７０）を含み、前記弁要素（３７０）は、第２クロージャウェハ（２０’）の、前記移動部（３６１）に面した面に配置されて、前記移動部材（４０）が支持ウェハ（３６）に可能な限り近づいたときに、前記移動部（３６１）の第２クロージャウェハ（２０’）に面した面と、弁要素（３７０）の、支持ウェハ（３６）に面した面とが耐漏洩性の接触をもたらし、それにより液体入口制御部材（１００”’）をその閉鎖位置に移動させるか、あるいは、弁要素（３７０）は、前記移動部（３６１）の、第２ガラスクロージャウェハ（２０’）に面した面に配置されて、前記移動部材（４０）が支持ウェハ（３６）に可能な限り近づいたときに、弁要素（３７０）の、前記第２クロージャウェハ（２０’）に面した面と、第２クロージャウェハ（２０’）の、支持ウェハ（３６）に面した面とが耐漏洩性の接触をもたらし、それにより液体入口制御部材（１００”’）をその閉鎖位置に移動させ、この閉鎖位置において、第２クロージャウェハ（２０’）のダクト（１０２”ａ）から前記第１環状容積（１０２”’ａ）に到達した液体が支持ウェハ（３６）内の前記液体入口ダクト（１０２”’）に侵入することが防止されることを特徴とする請求項１２に記載の液体入口制御部材（１００”）。
【請求項１７】
液圧検知部材（４００）であって、クロージャウェハ（２０）を覆うスタック（３０）を含み、前記スタック（３０）が、支持ウェハ（３６）と、前記支持ウェハ（３６）の少なくとも一部を覆う絶縁材料の層（３４）と、前記絶縁材料の層（３４）を覆いかつ前記クロージャウェハ（２０）により覆われた単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層（３２）とを含み、前記クロージャウェハ（２０）および／または前記シリコン層（３２）が、前記クロージャウェハ（２０）と前記シリコン層（３２）の間に液体を充填するためのキャビティ（３８）を画成するように加工され、
前記支持ウェハ（３６）が、支持ウェハ内を真直に通りかつ前記キャビティ（３８）に面して配置された少なくとも１つのダクト（４１２，４１２’）を有し、
前記絶縁材料層（３４）が、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーン（３５）を有し、ゾーン（３５）は、前記キャビティ（３８）と協働して前記シリコン層（３２）内に移動部材（４０）を画成するように、前記ダクト（４１２，４１２’）と少なくとも位置合わせして配置され、前記シリコン支持ウェハ（３６）が、前記ダクト（４１２’）により支持ウェハ（３６）の残りの部分から分離された島状部を形成する、移動部材（４０）に面した部分（４１４）を有し、前記移動部材（４０）が、その弾性および前記キャビティ（３８）内の液体の圧力により支持ウェハ（３６）に向って可逆的に移動することができる液圧検知部材（４００）。
【請求項１８】
前記移動部材（４０）が開放位置から閉鎖位置に移動することができ、閉鎖位置にて、移動部材（４０）が、移動部材（４０）に面した前記部分（４１４）と物理的接触をし、部分（４１４）は、前記ダクト（４１２’）により支持ウェハ（３６）の残りの部分から分離された島状部を形成しかつシリコンウェハのベアリング部（４１４）を形成し、前記物理的接触が電気的に検知可能であることを特徴とする請求項１７に記載の液圧検知部材（４００）。
【請求項１９】
さらに、ベアリング部（４１４）と前記シリコン層（３２）の間に連結手段（４１６）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の液圧検知部材（４００）。
【請求項２０】
前記クロージャウェハ（２０）が第１のクロージャウェハ（２０）であり、さらに、支持ウェハ（３６）の、前記第１クロージャウェハ（２０）と反対側の面に固定された第２のクロージャウェハ（２０’）が含まれ、支持ウェハ（３６）の残りの部分から分離された島状部を形成する前記部分が移動部（４６１）を構成し、かつ、前記絶縁材料の層（３４）が、前記移動部（４６１）を前記移動部材（４０）に堅固に連結する連結ゾーン（３２１）を有することを特徴とする請求項１７に記載の液圧検知部材（４００”’）。
【請求項２１】
クロージャウェハ（２０）に覆われたスタック（３０）を含むマイクロポンプであって、前記スタック（３０）が、支持ウェハ（３６）と、前記支持ウェハ（３６）の少なくとも一部を覆う絶縁材料の層（３４）と、前記絶縁材料の層（３４）を覆いかつ前記クロージャウェハ（２０）により覆われた単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層（３２）とを含み、
前記クロージャウェハ（２０）および／または前記シリコン層（３２）が、前記クロージャウェハ（２０）と前記シリコン層（３２）の間にキャビティ（３８）を画成するように加工され、このキャビティは液体が充填されるためのものであり、かつポンプチャンバ（５０４）を含み、
前記支持ウェハ（３６）が、支持ウェハ内を真直に通り、かつ前記キャビティ（３８）に面した少なくとも１つの第１のダクト（１０２，５０８，４１２，４１２’，２０４）を含み、
前記絶縁材料の層（３４）が、材料を全く有さない少なくとも１つの第１のゾーン（３５１）を有し、ゾーン（３５）は、前記キャビティ（３８）と協働して前記シリコン層（３２）内に第１の移動部材（４０）を画成するように、前記第１ダクト（１０２，５０８，４１２，４１２’，２０４）と少なくとも位置合わせして配置され、第１移動部材が、前記ポンプチャンバ（５０４）内の液圧の下で前記支持ウェハ（３６）に向って可逆的に移動するのに適しており、前記第１移動部材（４０）が液体入口制御部材（１００）のフラップの一部を形成し、
前記マイクロポンプが、さらに、ポンプダイヤフラム（５０６）に固定されてポンプチャンバ（５０４）の容積を周期的に変化させる制御手段を含むポンプ部（５０２）と、液体出口制御部材（１００）とを含むマイクロポンプ。
【請求項２２】
前記第１移動部材（４０）が、前記支持ウェハ（３６）と耐漏洩性の接触をするのに適しており、前記第１移動部材（４０）が前記液体入口制御部材（１００）のフラップを構成することを特徴とする請求項２１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２３】
前記絶縁材料の層（３４）が、さらに、材料を全く有さない第２のゾーン（３５４）を有し、第２のゾーン（３５４）は、前記キャビティ（３８）と協働して第２の移動部材（４０）を前記シリコン層（３２）内に画成し、第２移動部材は前記ポンプチャンバ内の液圧下で前記支持ウェハ（３６）に向って移動するのに適しており、前記第２移動部材（４０）が液体出口制御部材（２００）のフラップを構成することを特徴とする請求項２２に記載のマイクロポンプ。
【請求項２４】
前記液体入口制御部材（１００）が請求項１２〜１６のいずれか一項に従っていることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２５】
さらに、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの液圧検知部材（４００）を含むことを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２６】
前記クロージャウェハ（２０）がガラスからつくられた第１のクロージャウェハ（２０）であることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２７】
さらに、ガラスからつくられた第２のクロージャウェハ（２０’）であって、シリコン支持ウェハ（３６）の、ガラスからつくられた前記第１クロージャウェハ（２０）と反対側の面に固定された第２のクロージャウェハ（２０’）を含むことを特徴とする請求項２６に記載のマイクロポンプ。
【請求項２８】
前記マイクロポンプ制御手段が、ポンプチャンバ（５０４）に面して配置され、かつ、マイクロポンプ内に直接に、第２クロージャウェハ（２０’）の、スタック（３０）と反対側の面に固定されることにより一体化されることを特徴とする請求項２２に記載のマイクロポンプ。
【請求項２９】
前記マイクロポンプ制御手段がマイクロポンプの外部にあり、かつ前記ポンプダイヤフラム（５０６）に対して間接的に連結されることを特徴とする請求項２１〜２７のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３０】
前記制御手段が、圧電により、電磁気によりまたは空気圧により動作することを特徴とする請求項２１〜２９のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３１】
ポンプの移動部（５１４；５１４’）が前記支持ウェハ（３６）内に、ポンプチャンバ（５０４）に面してつくられ、材料を有さない環状容積（５０８）が前記支持ウェハ（３６）内に加工され、前記移動部（５１４；５１４’）を前記支持ウェハ（３６）の残りの部分から分離し、前記マイクロポンプ制御手段がポンプチャンバ（５０４）に面して配置され、かつ、前記移動ポンプ部（５１４；５１４’）に固定されることによりマイクロポンプ内に直接に一体化されることを特徴とする請求項２１〜２８のいずれか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３２】
シリコン層（３２）が、ポンプチャンバ（５０４）に面した前記ポンプダイヤフラム（５０６）を形成し、前記移動ポンプ部（５１４’）が、ダイヤフラム（５０６）に固定された一端とハンドルを形成する他端とを有する制御ロッドを受けるのに適した通路（５４０）により真直に穿孔されていることを特徴とする請求項３１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３３】
前記移動部（５１４；５１４’）が少なくとも１つの液圧検知部材を含むことを特徴とする請求項３１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３４】
前記ポンプ部（５０２’）に、各々が液圧検知部材を形成する少なくとも２つの液圧検知器（４００’）が設けられており、前記部材が前記移動ポンプ部（５１４’）内に規則的に間隔をあけて角度を成して配置され、前記部材が、各々、少なくとも２組のダクト（５１２’）により真直に穿孔されていることを特徴とする請求項３３に記載のマイクロポンプ。
【請求項３５】
前記ポンプ部（５０２”）に環状の液圧検知部材（４００”）が設けられており、液圧検知部材（４００”）が、環状ゾーンにおいて前記移動部（５１４’）内を真直に通るダクト（５１２’）を有することを特徴とする請求項３３に記載のマイクロポンプ。
【請求項３６】
請求項２１〜３５のいずれか一項に記載のマイクロポンプを、液状薬を連続的に配送するための医療用ポンプとして使用する方法。
【請求項３７】
前記マイクロポンプが患者の皮膚下に配置され、前記マイクロポンプが「移植可能な」タイプであることを特徴とする請求項３６に記載の使用方法。
【請求項３８】
前記マイクロポンプの入口制御部材（１００）が患者の血液循環系に、皮膚を通る入口を介して連結され、前記マイクロポンプが「外部」タイプのポンプであることを特徴とする請求項３６に記載の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願発明は、流体流装置およびその製造方法に関する。本願発明は、また、液体入口を制御するための、例えばノンリターン逆止弁を形成するための部材、または、液圧を検知するための部材を構成する特定の形態の流体流装置に関する。
【０００２】
本願発明は、また、流体流装置を構成するマイクロポンプに関し、限定的ではないが、特に、制御された量の液状薬を規則的に配送するための医療用マイクロポンプを形成するマイクロポンプに関する。
【０００３】
このような流体流装置、特に、このようなマイクロポンプの製造は、シリコン、または、マイクロ加工可能な他の任意の材料をマイクロ加工するための技術に基づいており、特に、化学エッチング、レーザ切除、マイクロ複製などを伴うフォトリソグラフィ技術を用いて行われる。
【０００４】
上記の特定の用途のために、また他の場合にも、マイクロポンプが自吸式（セルフ・プライミング）であることを可能にする入口制御部材を提供することが必要である。マイクロポンプは、ポンプチャンバの容積を変える（ポンプチャンバの容積を交互に増減させる）ことにより駆動され、これは、例えば、圧電アクチュエータから駆動を伝達することにより行われる。
【０００５】
このようなマイクロポンプが、出願番号０４５３５３２号の下で公開された欧州特許出願に記載されている。しかし、このようなマイクロポンプはこのポンプ自体による自吸をもたらさない。なぜなら、このマイクロポンプは死容積（デッドボリューム）が大きく、これらの死容積が、マイクロポンプにより得られる圧縮比を低減させるからである。
【０００６】
このような点を改善するために、新規のマイクロポンプ、例えば、出願番号ＷＯ９９／０９３２１号の下で公開された国際特許出願に記載されているようなマイクロポンプが開発された。死容積、特に、入口弁の弁座の下流の死容積を最小化するために、このポンプには、中間ウェハ（または中間プレート）の全厚みを構成するように厚い入口弁が設けられ、前記弁の弁座は、移動ダイヤフラム（または膜）と反対の側に配置されている。しかし、このようなマイクロポンプは構造が複雑であり、製造が困難であり、やはり大きい死容積を有する。
【０００７】
本願発明の目的は、流体流装置、例えば、液体入口を制御する部材もしくは液圧を検知する部材またはマイクロポンプであって、単純化された方法で製造されることができ、かつ、死容積を最小にすることにより動作が確実に行われるように構成された流体流装置を提供することにある。
【０００８】
このために、本願発明は、クロージャウェハ（またはクロージャプレート）により覆われたスタックを含み、前記スタックが、支持ウェハ（または支持プレート）と、前記支持ウェハの少なくとも一部を覆う絶縁材料の層と、前記絶縁材料層を覆いかつ前記クロージャウェハにより覆われた単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層とを含む流体流装置を提供する。前記クロージャウェハおよび／または前記シリコン層は、前記クロージャウェハと前記シリコン層の間に、液体が充填されるキャビティを画成するように加工され、前記支持ウェハは、支持ウェハ内を真直に通る少なくとも１つのダクトを有し、前記絶縁材料層は、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーンを有し、このゾーンは、前記キャビティと協働して前記シリコン層内に移動部材を画成するように、前記ダクトと少なくとも位置合わせされて配置され、移動部材は、前記支持ウェハに向って可逆的に移動することにより、前記キャビティ内の液体の圧力に反応する。第１のタイプの流体流装置において、前記移動部材は、前記移動部材と前記支持ウェハとが接触するまで前記支持ウェハに向って可逆的に移動する。
【０００９】
好ましい特徴に従えば、
前記支持ウェハは、シリコン、石英またはサファイアからつくられ、５０マイクロメータ（μｍ）〜１ミリメータ（ｍｍ）の範囲の、好ましくは、３００μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有し；
前記絶縁材料層は、１００ナノメータ（ｎｍ）〜２μｍの範囲の、好ましくは０．５μｍ〜１μｍの範囲の厚さを有し；
前記クロージャウェハは、ガラスまたはシリコンから、好ましくは単結晶シリコンからつくられ、
前記シリコン層は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからつくられ、１μｍ〜１００μｍの範囲、好ましくは１０μｍ〜５０μｍの範囲の厚さを有する。
【００１０】
別の態様において、本願発明は、先に記載したタイプの流体流装置を製造する方法を提供する。この方法は、
支持ウェハと、前記支持ウェハの少なくとも一部を覆う、好ましくは酸化シリコンからつくられた絶縁材料の層と、前記絶縁材料の層を覆いかつ自由面を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層と、を含むスタックを設けるステップと、
フォトリソグラフィおよび化学エッチングを用いて、前記キャビティを前記クロージャウェハから、および／または前記シリコン層の自由面から加工するステップと、
フォトリソグラフィおよび化学エッチングを用いて、前記支持ウェハ内を真直に通る少なくとも１つのダクトを加工するステップと、
前記絶縁材料の層を、少なくとも前記ダクトを介して、前記シリコン層の或るゾーンが前記絶縁材料層から自由にされるように化学的にエッチングし、それにより前記移動部材を形成するステップと、
少なくとも１つのクロージャウェハを設けるステップと、
物理化学的方法を用いて、好ましくはウェハボンディングにより、前記クロージャウェハを、加工されていないシリコン層の前記面に、耐漏洩性を有するように連結させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
したがって、本願発明において、酸化シリコンの層に覆われたシリコン支持ウェハを含み、酸化シリコン層自体はシリコンの層に覆われているスタックを用いることが好ましい。このスタックは市場で入手可能であり、慣用的に、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）と称されている。
【００１２】
このタイプのスタックを用いることにより、一定でかつ厳密に制御された厚さを有し、かつ簡単な製造方法を実現する流体流装置を得ることが可能になる。
【００１３】
詳細には、この製造方法は、ＷＯ９８／１４７０４号の下で公開された国際特許出願に記載されている方法よりもかなり簡単に実行される。
【００１４】
流体流装置の種々の部分は、スタックの両側からの、すなわち、前記スタックを構成するウェハの両面からの選択的な化学エッチングによりつくられる。絶縁材料の層（ＳＯＩスタック内に酸化シリコンからつくられる）が、支持ウェハまたはシリコン層のマイクロ加工中のエッチングに対する止め部またはバリアを形成する。
【００１５】
また、加工されたシリコン層内につくられたキャビティを特に閉鎖するように働くクロージャウェハは、それ自体が、好ましくはガラスまたは単結晶シリコンからつくられる。
【００１６】
クロージャウェハがガラスからつくられる場合、クロージャウェハはシリコン層に、本質的に知られた方法で、陽極接合の技術を用いて固定される。
【００１７】
クロージャウェハがシリコンからつくられる場合、クロージャウェハはシリコン層に、知られた直接Ｓｉ（珪素）−Ｓｉ接合（ダイレクトＳｉ−Ｓｉボンディング）技術を用いて固定される。
【００１８】
本願発明の流体流装置の第１の態様において、ノンリターン逆止弁を形成する液体入口制御部材が提供される。この部材は、クロージャウェハに覆われたスタックを含み、前記スタックは、好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハと、好ましくは酸化シリコンからつくられた、前記支持ウェハの少なくとも一部を覆う絶縁材料の層と、前記絶縁材料層を覆いかつ前記クロージャウェハにより覆われた、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層と、を含む。前記クロージャウェハおよび／または前記シリコン層は、前記クロージャウェハと前記シリコン層の間にキャビティを画成するように加工され、前記キャビティは、液体が充填されるように設計され、かつ、シリコン層の厚さ全体にわたって加工された少なくとも１つのギャップ（またはクリアランスホール）に存在する。前記支持ウェハは、その内部を真直に通りかつ前記キャビティに少なくとも面して（対向して）配置された少なくとも１つの液体入口ダクトを有する。前記絶縁材料層は、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーンを有し、このゾーンは、前記キャビティと協働して前記シリコン層内に移動部材を画成し、それにより前記弁のためのフラップを形成するように、前記ダクトおよび前記ギャップに少なくとも位置合わせされて延在する。前記移動部材を取り囲む前記シリコン層の或る部分が、前記液体入口ダクトと前記キャビティの間に液圧の差が生じたときに前記移動部材が前記支持ウェハに向って可逆的に移動することを可能にする弾性を有する。
【００１９】
このタイプの流体流装置において、前段落にて定義された液体入口制御部材の前記液体入口ダクトは、前記ギャップの付近に、しかし前記ギャップに面さずに配置される。前記移動部材は、弁の閉鎖位置と弁の開放位置の間を移動する。弁の閉鎖位置においては、移動部材が前記支持ウェハと耐漏洩性の接触をし、これが、少なくとも前記ダクトを取り囲む前記弁の弁座を形成し、前記液体入口ダクトとキャビティとの間を液体が流れることが防止される。弁の開放位置においては、移動部材が前記支持ウェハと、前記ダクト周囲にて耐漏洩性の接触をしておらず、移動部材が、液体が前記液体入口ダクトから前記ギャップに向って流れることを可能にする。
【００２０】
本願発明の流体流装置の第２の態様において、液圧検知部材が提供される。この液圧検知部材は、クロージャウェハを覆うスタックを含み、前記スタックは、好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハと、前記支持ウェハの少なくとも一部を覆う、好ましくは酸化シリコンからつくられた絶縁材料の層と、前記絶縁材料の層を覆いかつ前記クロージャウェハにより覆われた単結晶シリコンまたは多結晶のシリコンの層と、を含む。前記クロージャウェハおよび／または前記シリコン層は、前記クロージャウェハと前記シリコン層の間に液体を充填するためのキャビティを画成するように加工されている。前記支持ウェハは、支持ウェハ内を真直に通りかつ前記キャビティに面して（対向して）配置された少なくとも１つのダクトを有する。前記絶縁材料層は、材料を全く有さない少なくとも１つのゾーンを有し、このゾーンは、前記キャビティと協働して前記シリコン層内に移動部材を画成するように、前記ダクトと少なくとも位置合わせして配置される。前記シリコン支持ウェハは移動部材に面する（対向する）部分を有して、前記移動部材は前記ダクトにより支持ウェハの残りの部分から分離された島状部を形成し、前記移動部材は、その弾性および前記キャビティ内の液体の圧力により、支持ウェハに向って可逆的に移動することができる。
【００２１】
第１のタイプの流体流装置において、前段落において定義された液圧検知部材の移動部材は、開放位置から閉鎖位置に移動することができ、この閉鎖位置にて、移動部材は、移動部材に面して配置された前記部分と物理的接触をし、前記部分は、前記ダクトにより支持ウェハの残りの部分から分離され且つシリコンウェハのベアリング部を形成する島状部を形成し、前記物理的接触は電気的に検知可能である。
【００２２】
本願発明の流体流装置の第３の態様において、マイクロポンプが提供される。このマイクロポンプは、クロージャウェハに覆われたスタック含み、前記スタックは、好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハと、前記支持ウェハの少なくとも一部を覆う、好ましくは酸化シリコンからつくられた絶縁材料の層と、前記絶縁材料の層を覆いかつ前記クロージャウェハにより覆われた単結晶シリコンまたは多結晶シリコンの層と、を含む。前記クロージャウェハおよび／または前記シリコン層は、前記クロージャウェハと前記シリコン層の間にキャビティを画成するように加工され、このキャビティは液体が充填されるためのものであり、かつポンプチャンバを含む。前記支持ウェハは、支持ウェハ内を真直に通りかつ前記キャビティに面して（対向して）配置された少なくとも第１ダクトを含み、前記絶縁材料の層は、材料を全く有さない少なくとも１つの第１ゾーンを有し、第１ゾーンは、前記キャビティと協働して前記シリコン層内に第１の移動部材を画成するように、前記第１ダクトと少なくとも位置合わせして配置される。第１移動部材は、前記ポンプチャンバ内の液圧の下で前記支持ウェハに向って可逆的に移動するのに適しており、前記第１移動部材は液体入口制御部材のフラップの一部を形成する。前記マイクロポンプは、さらに、ポンプダイヤフラムに取り付けられてポンプチャンバの容積を周期的に変化させる制御手段を含むポンプ部と、液体出口制御部材と、を含む。
【００２３】
第１のタイプの流体流装置において、前段落において定義された液体入口制御部材の前記第１の移動部材は、前記ポンプチャンバ内の液圧下で前記支持ウェハに対して耐漏洩性の接触をするのに適しており、前記第１移動部材は前記液体入口制御部材のフラップを構成する。
【００２４】
好ましい方法において、前記マイクロポンプは、さらに、前記絶縁材料の層の材料を全く有さない第２のゾーンを有する。第２のゾーンは、前記キャビティと協働して第２の移動部材を前記シリコン層内に画成し、第２移動部材は前記ポンプチャンバ内の液圧下で前記支持ウェハに向って移動するのに適しており、前記第２移動部材は液体出口制御部材のフラップを構成する。
【００２５】
このように、本願発明は、種々のタイプの流体流装置に関し、これらの流体流装置は、本願発明の本質的特性に従って、ＳＯＩタイプのスタックからつくられる。すなわち、このスタックは、好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハを含み、支持ウェハは、好ましくは酸化シリコンからつくられた絶縁材料層により覆われ、絶縁材料層自体はシリコン層により覆われている。
【００２６】
したがって、２つのガラスのウェハの間に中間ウェハを形成するためにシリコンウェハの厚さ全体にわたってマシニングを行うことが必要な先行技術の流体流装置およびマイクロポンプとは異なり、本願発明のプロセスは、スタックを用い、このスタックにおいては、３つの構成要素（支持ウェハ、絶縁材料層、およびシリコン層）の最初の厚さが、第１に、流体流装置の種々の部分が良好に制御された厚さであることを保証するように働き、第２に、先行技術と比較して死容積がかなり大幅に低減されるように働く。
【００２７】
本願発明の技術の主要な利点は、製造方法が、先行技術の方法と比べて単純化されていることにある。
【００２８】
本願発明は、例として示された本願発明の種々の実施形態に関する以下の説明を読むことにより、より良好に理解され、また、本願発明の２次的特性および利点が明らかになるであろう。
【００２９】
当然のことながら、説明および図面は、単に、非限定的な例として与えられる。
【００３０】
参照される添付図面の簡単な説明を後に記載する。
【００３１】
図面全体を通して、同一の要素が複数の図に示されている場合には、常に同一の参照番号が付されている。
【００３２】
さらに、説明を明瞭にするために、図面において種々の要素の厚さを非常に拡大して示してあるため、図が厳密に等比率の縮尺ではないことを理解されたい。
【００３３】
本願発明の流体流装置の第１の態様において、流体流装置は、液体入口制御部材を形成し、その一実施形態が図１に示されている。一方向弁（ワンウェイ弁）すなわち逆止弁（ノンリターン弁）を構成するための、この液体入口制御部材１００は、スタック３０の上部に配置されたガラスクロージャウェハ２０を含み、スタック３０は、前記制御部材１００の種々の機能的部分を形成するために、クロージャウェハ２０の配置の前に加工されている。
【００３４】
スタック３０は、酸化シリコン層３４の上に配置されたシリコン層３２を含み、酸化シリコン層３４はシリコン支持ウェハ３６の上に配置されている。
【００３５】
このタイプのスタックは、一般に、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）スタックと称されており、半導体電子産業において用いられるのに好適なウェハまたはプレートの形態で市場で入手可能である。スタック３０におけるこれらの３つの要素の役割により、３つの要素の厚さが決定され、それらの厚さはそれぞれかなり異なる。すなわち、
硬質のベースとして働くシリコン支持ウェハ３６は、好ましくは、５０μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さを有し、３００μｍ〜５００μｍの範囲が有利であり；
酸化シリコン層３４は、シリコン支持ウェハ３６とシリコン層３２の間の一定の間隔を維持しつつ、シリコン支持ウェハ３６をシリコン層３２に連結するように働き、かつ、所定のゾーンにおいて容易に除去される。したがって、酸化シリコン層３４の厚さは非常に薄く維持されるべきであり、その厚さは、好ましくは０．１μｍ〜２μｍの範囲にわたり、０．５μｍ〜１μｍの範囲が有利であり；
シリコン層３２は、その厚さ全体にわたって加工されて液体通路を形成するように、または、その厚さの一部のみ（約半分）が加工されて、ガラスクロージャウェハ２０と協働してキャビティを、また或る場合には移動部材を画成するように設計される。単結晶または多結晶のシリコンからつくられ得るこのシリコン層３２は、好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲であり、１０μｍ〜５０μｍの範囲が有利である最初の厚さを有する。
【００３６】
スタック３０は、入口制御部材１００の種々の機能的要素、特にキャビティ３８および移動部材４０を得るために、慣用のフォトリソグラフィおよび化学エッチング技術により加工される。この加工は、ガラスクロージャウェハ２０を前記スタック３０に連結する前に行われる。ガラスクロージャウェハ２０とシリコン層３２の自由面との連結は、知られた方法で、耐漏洩性の連結を構成する固着をもたらすように働くウェハボンディング（クロージャウェハがガラスからつくられている場合には陽極接合）により行われる。
【００３７】
液体入口ダクト１０２が、シリコン支持ウェハ内を、ウェハの厚み全体にわたり第１端部１０２ａから第２端部１０２ｂまで真直に通っている。第２端部１０２ｂは、酸化シリコン層３４の円形ゾーン３５に隣接している。円形ゾーン３５は材料を全く有さず、液体入口ダクト１０２を十分に超えて延在している。
【００３８】
シリコン層３２は、シリコン支持ウェハ３６から遠い側にて、シリコン層３２の厚さの一部にわたり、キャビティ３８を形成するように加工されている。さらに、シリコン層３２の厚さ全体が除去されている部分に対応するギャップ１０４（またはクリアランスホール）が、キャビティ３８、および、酸化シリコンを有さないゾーン３５と位置合わせして配置されている。ギャップ１０４は、酸化シリコン層３４に面した液体入口ダクト１０２の第２端部１０２ｂの付近にあるが、端部１０２ｂに直接には面して（対向して）いない。
【００３９】
キャビティ３８は、少なくとも前記ゾーン３５および液体入口ダクト１０２に面して延在している。
【００４０】
このようにして、図１Ａおよび１Ｂにおいてより明確に見られるように、シリコン層３２に部材４０が形成され、前記部材４０は、ガラスクロージャウェハ２０とも酸化シリコン層３４とも連結されておらず、また、前記部材４０はシリコン層３２の残りの部分から、ギャップ１０４により分離されている。
【００４１】
第１の変型例において、図１Ａに示された液体入口制御部材１００１はオープンリングの形態のギャップ１０４１を有し、これにより、移動部材は、図１Ａの左側に位置するアーム４１によりシリコン層３２の残りの部分に連結される。
【００４２】
第２の変型例において、図１Ｂに示された液体入口制御部材１００２は、中心にて約１２０度の角度を画定する３つの角度セクタの形態のギャップ１０４２を有し、これにより、移動部材は、シリコン層３２の残りの部分に、上記の角度セクタの２つの間に各々が配置された３本のアーム４１により連結されている。
【００４３】
部材４０が、スタック３０の主要面に対して垂直な方向に、すなわち、図１における上方に、図１Ａおよび１Ｂの紙面に対して直交する方向に移動可能であることが理解されよう。しかし、第２変型例において、３つの点が移動部材４０をシリコン層３２に取り付けているため、移動部材４０の移動は第１変型例よりもなめらかに動かない（柔軟でない）ことが理解されるであろう。
【００４４】
この部材４０の厚さは非常に薄い（５０μｍ未満、好ましくは約１０μｍ）ため、部材４０は、スタック３０またはガラスクロージャウェハ２０の主要面を横断して延伸する方向に、すなわち、図１に双頭矢印により示されているように上下に弾性的に移動可能である。
【００４５】
図１において、入口弁を形成する部材１００は、その静止位置、すなわち、部分的に開放された位置にて示されている。液体が入口ダクト１０２を介して到着すると、移動部材４０は液体の圧力により持ち上げられる。次いで、入口ダクト１０２内の液圧がキャビティ３８内の液圧よりも高くなり、これにより弁の位置は開放位置となり、液体がゾーン３５内に侵入し、ギャップ１０４を通過してキャビティ３８に到達することを可能にする。
【００４６】
この部材１００は、より複雑な流体流組立体に挿入されることができ、この装置において、部材１００は上流の液体入口要素を構成する。キャビティ３８内にある液体が、液体入口ダクト１０２内の液体の圧力よりも高い圧力で存在し得て、これが部材１００の閉鎖を可能にすることが理解されるであろう。閉鎖は、移動部材が下方に移動して、シリコン支持ウェハ３６の、シリコン層に面した面に対する耐漏洩性の接触を、ダクト１０２の第２端部１０２ｂの周囲全体にてもたらすことにより行われる。
【００４７】
キャビティ３８の位置にて薄くされたシリコン層３２（図１Ａにおける単一のアーム４１、または、図１Ｂにおける３本のアーム）が相対的弾性を有するため、キャビティ３８内の液体の圧力がダクト１０２内の液体の圧力以下になったときに、部材４０が、図１に示されたその初期位置、すなわち、部材１００が部分的に閉じている位置に戻ることが可能である。キャビティ３８内の液体の圧力がダクト１０２内の液体の圧力よりも高くなったとき、移動部材４０は十分に降下して、シリコン支持ウェハ３６に対する耐漏洩性の接触をもたらし、このとき液体入口制御部材１００は閉鎖される。
【００４８】
この部材１００が入口弁を形成することが理解されるであろう。この弁において、弁本体（弁胴）は、移動部材４０の、シリコン支持ウェハ３６に面する面により構成され、弁座は、シリコン支持ウェハ３６の面の、ダクト１０２の第２端部１０２ｂを取り囲むシリコン層３２に面する領域により構成される。
【００４９】
図２，２Ａ，２Ｂに示した第２の実施形態においては、移動部材４０がその静止位置にあるときに液体入口制御部材１００’をその閉鎖位置に配置するプレストレス（予備応力）を設定することも可能である。
【００５０】
この目的のために、移動部材４０の独立部分１０６がアーム４１の中程に配置され、シリコン層３２の最初の厚さと等しい厚さである。この部分１０６は要素１１０に面して配置されている。要素１１０は、スタックに面するクロージャウェハ２０の面２０ａ上に、または、前記部分１０６の自由面上に配置されている。
【００５１】
要素１１０は、好ましくは、クロージャウェハ２０の上記の面２０ａ上に堆積されたチタン層から得られる。この要素１１０は、独立部分１０６を押し下げて、移動部材４０をその閉鎖位置に移動させる。この閉鎖位置は移動部材４０の静止位置に対応する。しかし、移動部材４０が開放されることを可能にするように移動部材４０の弾性は十分に維持される。
【００５２】
このように、部分１０６および前記要素１１０は、前記移動部材４０を、部材４０の静止位置にあるときに前記閉鎖位置に配置するベアリング手段を形成する。
【００５３】
図３および３Ａは、本願発明の第１の態様を構成する液体入口制御部材の第３の実施形態に関する。この実施形態において、液体入口制御部材１００”は、液体入口制御部材の第１実施形態および第２実施形態と比較して、さらに第２のグラスウェハ２０’を含む。
【００５４】
この液体入口制御部材１００において、上側のクロージャウェハ２０は、第１のガラスのクロージャウェハ２０であり、第２のガラスウェハ２０’が第２のクロージャウェハを形成し、第２クロージャウェハは、支持ウェハ３６の、前記第１ガラスクロージャウェハ２０と反対側の面に固定されている。
【００５５】
この第２のガラスのクロージャウェハ２０’には、スルーダクト１０２”ａが設けられている。
【００５６】
弁本体、および、第２クロージャウェハ２０’とシリコン支持ウェハ３６の間の弁座を移動させるために、移動部３６１が支持ウェハ３６の厚さにわたって形成されている。移動部３６１は、前記移動部材４０の前記キャビティ３８および前記ダクト１０２”ａに面し、かつキャビティ３８およびダクト１０２”ａと位置合わせされている。この移動部３６１は、前記ギャップ１０４２の付近に配置されているが、前記ギャップ１０４２に面していない。
【００５７】
物質を有さない環状の容積１０２”が、支持ウェハ３６の厚さ全体にわたって加工され、容積１０２”は、絶縁材料の層３４において材料を全く有さないゾ前記ーン３５に面し、それにより、前記移動部３６１は支持ウェハ３６の残りの部分から分離され、前記ギャップ１０４２と連通する支持ウェハ３６の液体入口ダクト１０２”が形成されている。
【００５８】
絶縁材料層３４は、環状のゾーン３５により囲まれた連結ゾーン３２１を有し、連結ゾーン３２１は前記移動部３６１を前記移動部材４０に堅固に連結し、それにより移動部３６１を移動部材４０の上下移動に従わせる。
【００５９】
耐付着性材料（好ましくはチタン）からつくられた環状の弁要素３７０が、ガラスからつくられた第２クロージャウェハ２０’の面上に、前記移動部３６１と面して配置されている。
【００６０】
この弁要素３７０により、前記移動部材４０が支持ウェハ３６に可能な限り近づいたとき（この状態は図示せず）、移動部３６１の、第２クロージャウェハ２０’に面する面と、弁要素３７０の、支持ウェハ３６に面する面とは、耐漏洩性の接触をもたらし、これにより、液体入口制御部材１００”を閉鎖位置に配置させ、液体が第２クロージャウェハ２０’のダクト１０２”ａから支持ウェハ３６の前記液体入口ダクト１０２”に流入することを防止する。
【００６１】
反対に、弁本体（図３および３Ａに示された例における移動部分３６１）と弁座（図３および３Ａに示された例における弁要素３７０）が接触していない場合、液体入口制御部材１００”は開放位置にあり、液体が第２クロージャウェハ２０’のダクト１０２”ａから支持ウェハ３６の前記液体入口ダクト１０２”に流入し、そこからギャップ１０４２に向って流れ、次いでキャビティ３８に到達することを可能にする。これが図３に示されている状態である。
【００６２】
図３Ａを参照すると、図３の液体入口制御部材１００”の、クロージャウェハ２０を取り除いた後の平面図が見られ、この図が図１Ｂと非常に類似していることが分かる。なぜなら、移動部材４０が同様に３本のアーム４１によりシリコン層３２の残りの部分に連結されているからである。したがって、ギャップ１０４２は、図１Ｂと同様に、中心にて約１２０度の角度を各々が画定する３つの角度セクタから形成され、この場合、これらのセクタは環状である。
【００６３】
図４および４Ａは、本願発明の第２の態様を構成する、液体入口制御部材の第４の実施形態に関する。この実施形態において、図３および３Ａに示した第３の実施形態と同様に、液体入口制御部材１００”’は、液体入口制御部材の第１および第２の実施形態と比較して、さらに第２のガラスウェハ２０’を含む。
【００６４】
この第２のガラスクロージャウェハ２０’は、支持ウェハ３６の、前記第１ガラスクロージャウェハ２０と反対側の面に固定された第２のガラスクロージャウェハを形成し、この第２のクロージャウェハ２０’には、その内部を真直に貫通するダクト１０２”ａが設けられている。
【００６５】
図３および３Ａに示した液体入口制御部材の第３の実施形態と同様に、そしてまた、弁本体と、第２のクロージャウェハ２０’とシリコン支持ウェハとの間の弁座を、ずれが生じるようにセット（オフセット）するために、移動部３６１が液体入口制御部材１００”’の支持ウェハ３６の厚さ全体にわたって、前記キャビティ３８および前記移動部材４０と面し、かつ位置合わせしてつくられる。
【００６６】
この前記移動部３６１は環状であり（図４および図４Ａを参照のこと）、最初に、材料を全く有さない第１の環状容積１０２”’ａにより画成される。環状容積１０２”’ａは、支持ウェハ３６の厚さ全体にわたって加工され、絶縁材料層３４において材料を全く有さないゾーン３５および前記キャビティ３８に面している。こうして、第１の環状容積１０２”’ａは前記移動部３６１を支持ウェハ３６の残りの部分から分離する。
【００６７】
この環状の移動部３６１も、材料を有さない第２の円柱状容積１０２”’により、実質的に同様に画成される。第２円柱状容積１０２”’は、支持ウェハ３６の厚さ全体にわたって移動部３６１の位置（中央）にて加工される。材料を有さないこの第２の容積１０２”’は、ギャップ１０４１と連通している前記液体入口ダクト１０２”’を形成し、ギャップ１０４１は前記液体入口ダクト１０２”’と面し、かつ位置合わせされて配置されている。
【００６８】
図３および３Ａに示した液体入口制御部材１００”の第３の実施形態とまた同様に、この第４の実施形態である液体入口制御部材１００”’の絶縁材料層３４は、ゾーン３５により囲まれた連結ゾーン３２１を有し、連結ゾーン３２１は、前記移動部３６１を、前記液体入口ダクト１０２”’およびギャップ１０４１の周囲の前記移動部材４０に、堅固に連結する。この場合、連結ゾーン３２１とゾーン３５は環状でかつ同心である。
【００６９】
この液体入口制御部材１００”’は、さらに、耐付着性材料（好ましくはチタン）からつくられた環状の弁要素３７０を含む。弁要素３７０は、第２のガラスクロージャウェハ２０’の、前記移動部３６１に面した面上に配置されている。
【００７０】
この環状の弁要素３７０は、支持ウェハ３６の前記液体入口ダクト１０２”’を取り囲むが、クロージャウェハ２０’のダクト１０２”ａは取り囲まない。ダクト１０２”ａは、支持ウェハ３６における材料を有さない第１環状容積１０２”’ａ内に開放されている。
【００７１】
この弁要素３７０により、前記移動部材４０が支持ウェハ３６に可能な限り近づいたとき（この状態は図示せず）、移動部３６１の、第２クロージャウェハ２０’に面する面と、弁要素３７０の、支持ウェハ３６に面する面とが耐漏洩性の接触をもたらし、これにより、液体入口制御部材をその閉鎖位置に配置させる。液体入口制御部材１００”’のこの閉鎖位置において、第２クロージャウェハ２０’のダクト１０２”ａから第１環状容積１０２”’に到達した液体は、支持ウェハ３６の前記液体入口ダクト１０２”’に侵入することができない。液体は、支持ウェハ３６の第１環状容積１０２”’ａ内に留められたままである。
【００７２】
反対に、弁本体（図４および４Ａに示された例における移動部３６１）と弁座（図４および４Ａに示された例における弁要素３７０）とが接触していない場合、液体入口制御部材１００”’は開放位置にあり（図４および４Ａを参照のこと）、液体が、第２クロージャウェハ２０’のダクト１０２”ａから支持ウェハ３６の第１環状容積１０２”’ａに流れ、次いで、移動部３６１と弁要素３７０の間を、支持ウェハ３６の液体入口ダクト１０２”’に向って流れ、そしてギャップ１０４１に向かい、次いでキャビティ３８に到達することを可能にする。
【００７３】
液体入口制御部材の第３および第４の実施形態（１００”および１００”’）における弁要素３７０は、前記移動部３６１の、第２ガラスクロージャウェハ２０’に面した面上に、同様に良好に配置されることもでき、および／または、他の耐付着性材料、例えば、金、酸化シリコン、または窒化シリコンから同様に良好につくられることもできる。
【００７４】
このように、図３および３Ａならびに図４および４Ａにそれぞれ示された液体入口制御部材の第３および第４の実施形態は、第２のタイプの流体流装置に属する。このタイプの装置において、第２ガラスクロージャウェハ２０’が必要とされ、前記第２ガラスクロージャウェハ２０’とスタック３０の支持ウェハ３６の移動部３６１との間に弁座をオフセット（ずれを生じるように配置）される。
【００７５】
液体入口制御部材１００”および１００”’の動作は、第１実施形態および第２実施形態を構成する液体入口制御部材１００および１００’（それぞれ図１，１Ａ，１Ｂおよび図２，２Ａ，２Ｂに示す）の動作と同じである。
【００７６】
液体入口制御部材の第１および第２実施形態の液体入口制御部材１００および１００’（それぞれ図１，１Ａ，１Ｂおよび図２，２Ａ，２Ｂに示す）を製造する方法と比較して、液体入口制御部材１００”および１００”’を製造するためには、環状の弁要素３７０（耐付着性材料からつくられる）がその上に堆積される第２クロージャウェハ２０’を設け、次いで、第２クロージャウェハ２０’をシリコンウェハ３６に連結することで足りる。これらの２つのステップは、製造方法の最後に、すなわち、スタック３０が処理された（詳細には、加工により、および／または構造化により）後に行われるべきである。
【００７７】
液体入口制御部材１００’または１００”’に弁要素３７０が存在することにより、移動部材４０に予備応力を加えることが可能となる。なぜなら、弁要素３７０の厚みの存在が、移動部材４０をキャビティ３８内に、弁要素の厚みに対応する距離だけ上方にオフセットする（ずらす）（図３および４を参照）からである。
【００７８】
スタック３０の処理に用いられることができるマイクロマシニング技術により、支持ウェハ３６の液体入口ダクト１０２”または１０２”’の容積を非常に正確に制御して、前記ダクトにより呈される死容積を最小限にすることが可能である。
【００７９】
上記の液体入口制御部材１００”または１００”’は、図７および８を参照しつつ以下に記載するように、マイクロポンプ内に一体化されて入口弁を構成することができる。
【００８０】
図５は、本願発明の流体流装置の第２の態様を示し、これは、液圧を検知するための部材４００に相当する。この部材は、先に記載した液体入口制御部材１００を組み込むこともできる、より複雑な流体流装置の一部を形成するのに適している。
【００８１】
この液圧検知部材４００は、スタック３０上に配置されたガラスクロージャウェハ２０を含み、スタック３０は、前記液圧検知部材４００の種々の機能的部分を形成するように、ウェハの配置前に加工されている。
【００８２】
このスタック３０は、酸化シリコン層３４の上に配置されたシリコン層３２を含み、酸化シリコン層３４自体はシリコン支持ウェハ３６の上に配置されている。
【００８３】
このタイプのスタックは、一般に、シリコン・オン・インシュレータスタック（ＳＯＩ）と称されており、特に半導体電子産業において用いられる種類のウェハまたはプレートの形態で市場で入手可能である。先に記載した液体入口制御部材１００と同様に、スタック３０これらの３つの要素の役割により、３つの要素の厚みはそれぞれかなり異なる。すなわち、
硬質のベースとして作用するシリコン支持ウェハ３６は、好ましくは、５０μｍ〜１０００μｍの範囲の厚みを有し、３００μｍ〜５００μｍの範囲が有利である。
【００８４】
酸化シリコン層３４は、シリコン支持ウェハ３６とシリコン層３２の間の一定の間隔を維持しつつ、シリコン支持ウェハ３６をシリコン層３２に連結するためのものであり、しかし所定のゾーンにおいては容易に除去される。したがって、酸化シリコン層３４の厚さは非常に薄く維持されなければならず、好ましくは０．１μｍ〜２μｍの範囲であり、０．５μｍ〜１μｍの範囲が有利である。
【００８５】
シリコン層３２は、ガラスクロージャウェハ２０と協働し、それによりキャビティおよび移動部材を画成するために、層の厚さの一部のみ（約半分）が加工されるように設計される。このシリコン層３２は、単結晶または多結晶のシリコンからつくられることができ、好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲の、より有利には１０μｍ〜５０μｍの範囲の最初の厚さを有する。
【００８６】
スタック３０は、前記液圧検知部材４００の種々の機能的要素、特にキャビティ３８および移動部材４０を得るように、慣用のフォトリソグラフィ技術および化学エッチング技術により加工される。これは、ガラスクロージャウェハ２０と前記スタック３０とを連結する前に行われる。クロージャウェハ２０とシリコン層３２の自由面とのこのような連結は、慣用的な方法で、ウェハボンディング（クロージャウェハがガラスからつくられている場合には陽極接合）により行われ、その後、を耐漏洩性連結の形態の固着が得られる。
【００８７】
この液圧検知部材４００は、流体がその内部を流れるキャビティ３８を有する。この流れの方向は、図５に２つの水平方向矢印で示されている。この液体の圧力の下で、移動部材４０は、鉛直方向に、シリコン支持ウェハ３６に近づき、またはシリコン支持ウェハ３６から遠ざかって（鉛直方向の双頭矢印）、前記シリコン支持ウェハ３６と接触するまで移動することができる。
【００８８】
例として、液体は、キャビティ３８内を、図５の左側に位置する入口４０２から、図５の右側に位置する出口４０４へ流れる。
【００８９】
酸化シリコン層３４のゾーン３５に対応して材料を除去するために、一連の円形セクションダクト４１２を、シリコン支持ウェハ３６の厚さ全体にわたり、前記ゾーン３５および移動部材４０に面して形成する。
【００９０】
図５Ａおよび５Ｂに見ることができるように、これらのダクト４１２は互いに均等な間隔を有して、酸化シリコンが層３４から除去されるゾーン３５全体に面して配置される。
【００９１】
円柱状の壁部、好ましくは環状壁部の形態の断面を有する別のダクト４１２’がシリコン支持ウェハ３６の厚さ全体にわたって形成され、一連のダクト４１２を取り囲んでいる。このダクト４１２’は、シリコン支持ウェハ３６の残りの部分を、ダクト４１２により穿孔されたシリンダの形態のベアリング部４１４から分離するように働く。ベアリング部４１４は、移動部材４０に面して位置し、かつ電気的連結部に連結されている。
【００９２】
ベアリング部４１４をスタック３０に固定させておくために、酸化シリコン層３４の一部４１６が、ダクト４１２’の近傍のベアリング部４１４の端部上に元のまま（無傷のまま）残される。この部分４１６が、ベアリング部４１４を、移動部材４０を取り囲むシリコン層３２に連結させ、これにより連結手段を構成する。
【００９３】
図５Ａに示された変型例において、ダクト４１２’および部分４１６は環状で円柱状の壁部の形態であり、ダクト４１２は円形のゾーンにわたって規則的に分布されている。
【００９４】
図５Ｂに示された変型例において、ダクト４１２は長方形のゾーンにわたって規則的に分布されている。部分４１６は、上記長方形の２つの対向する側部に沿って配置された２つの半円形の部分により構成されて、２つの「ラグ（耳状部）」を形成している。図５Ｂにおいて、ダクト４１２’は上記長方形のゾーンおよび２つの部分４１６を取り囲み、前記ダクト４１２’は２つの「ラグ」を有する、長方形断面のシリンダの壁部の形態であり、四つ葉のクローバーまたはギリシア十字のような形状である。
【００９５】
この圧力検知部材４００は、キャビティ３８内の液圧が所定の閾値を超えると、移動部材４０がその静止位置、すなわち開放位置（図５に示した位置）から、動作位置、すなわち、移動部材４０がシリコン支持ウェハ３６のベアリング部４１４と接触する閉鎖位置へと移動するように形成されている。
【００９６】
かかる状況において、シリコン層３２（移動部材４０の位置にある）とウェハ３６（ベアリング部４１４の位置にある）とが接触すると（シリコン層３２およびウェハ３６は、共にドープシリコンからつくられており、ドープシリコンは、容量性回路において集積された導電体として働く半導体を形成する）、シリコン層３２と支持ウェハ３６のベアリング部４１４とにそれぞれ連結された電気連結部間のキャパシタンス（電気容量、静電容量）が突然増大する。キャパシタンスのこのような突然の増大を検知することにより、キャビティ３８内が予め決められた液圧レベルに到達したかどうかを決定することが可能である。
【００９７】
他の変型例も考えられる。詳細には、２つのベアリング部を形成する２つの電極を設け、前記電極は互いに分離され、また、ウェハ３６の残りの部分から分離されている。
【００９８】
この液圧検知部材４００は、容量式に動作する液圧センサを形成する。しかし、他のタイプのセンサを、部材４００を用いて創成することもできる。例えば、トンネル効果センサ；ショットキー接触センサ；誘電検知器；光学的検知器（例えば、移動部材４０の曲げを観察するレーザダイオードを用いる）；または歪みゲージがつくられる。
【００９９】
かかる液圧検知部材４００は、流体流組立体において非常に有用である。なぜなら、キャビティ３８内が予め決められた液圧レベルに達したときを、移動部材４０とベアリング部４１４との接触を引き起こす圧力レベルの関数として検知することを可能にするからである。
【０１００】
当然、この液圧検知部材４００は、キャビティ内の圧力を、材料が存在しないダクト４１２および４１２’ならびにゾーン３５における外部圧力と比較するディファレンシャルセンサである。
【０１０１】
図６は、本願発明の第２の態様を構成する液圧検知部材の第２の実施形態を示す。この実施形態において、液圧検知部材４００”’は、図５，５Ａおよび５Ｂに示した液圧検知部材の第１の実施形態と異なり、さらに、第２のガラスウェハ２０’を含む。
【０１０２】
したがって、この液圧検知部材４００”’において、上側のクロージャウェハ２０は第１のガラスのクロージャウェハ２０であり、第２のガラスウェハ２０’は、支持ウェハ３６の、前記第１ガラスクロージャウェハ２０と反対側の面に固定された第２のクロージャウェハを形成する。
【０１０３】
支持ウェハ３６には、その内部を真直に通るダクト４２２が設けられている。
【０１０４】
圧力の閾値を検知させる電気接触ゾーンを、電気接触ゾーンがガラスからつくられた第２のクロージャウェハ２０’に向って移動されるようにオフセットするために、液圧検知部材の第２実施形態４００”’において、支持ウェハ３６の残りの部分から分離された島状部を形成する部分が移動部４６１を構成する。
【０１０５】
ダクト４２２は、移動部４６１を支持ウェハ３６の残りの部分から分離するように環状であり、絶縁材料層３４は、ゾーン３５により囲まれた、前記移動部４６１を前記移動部材４０に一体的に連結する連結ゾーン３２１を有する。
【０１０６】
圧力検知器の機能を実行するために、この液圧検知部材４００”’は、さらに、前記移動部４６１の、第２ガラスクロージャウェハ２０’に面した面上に配置された第１の導体要素４６３と、第２ガラスクロージャウェハ２０’の、前記移動部４６１に面した面上に配置された第２の導体要素４６５とを含む。当然、前記第１導体要素４６３、第２導体要素４６５は、前記移動部材４０と、移動部材４０に固定された前記移動部４６１とが第２クロージャウェハ２０’に近づいたときに電気的接触をするのに適している。
【０１０７】
この電気接触の代替物として、他の検知方法を用いることができる。すなわち、測定は、容量的、誘導的、光学的に、または、移動部材４０上に配置された歪みゲージにより行われることができる。これらの他の方法において、前記第１導体要素４６３および／または第２導体要素４６５の存在および／または位置は、用いられる検知技術に適合される必要がある。
【０１０８】
図５，５Ａおよび５Ｂに関して記載した圧力検知器４００と同様に、液圧検知部材４００”’は、ポンプチャンバ内部の液圧の増大によって移動部材４０の変形が大きくなることにより、外圧に対して決められた圧力閾値を識別することを可能にする。
【０１０９】
このように、図６に示された圧力検知器の第２実施形態は、第２のタイプの流体流装置に属する。このタイプの流体流装置においては、第２のガラスウェハ２０’が必要であり、これにより、前記第２ガラスウェハ２０’とスタック３０の移動ウェハ３６の移動部４６１の間で電気的接触部をオフセットすることができる。
【０１１０】
上記の圧力検知器および制御部材４００および４００”’は、以下に図７および８を参照しつつ説明される種類のマイクロポンプ内に、入口弁として一体化されることができる。
【０１１１】
圧力検知制御部材の第１実施形態４００（図５，５Ａ，５Ｂ）を製造する方法と比較して、圧力検知制御部材４００”’を製造するためには、導電性の材料からつくられた第２の導体要素４６５がその上に堆積される第２のクロージャウェハ２０’を設け、その第２クロージャウェハ２０’をシリコン支持ウェハ３６に連結すればよい。これらの２つのステップは、製造プロセスの最後に、すなわち、スタック３０が処理された（詳細には、マシニングにより、および／またはストラクチャリング（構造化）により）後に、そして、移動部４６１の、移動部材４０と反対側の面に、導電性材料からつくられた第１の導体要素４６３を設けた後に行われる。当然のことながら、第１導電要素４６３と第２導電要素４６５を検知システムの回路に連結しなければならない。
【０１１２】
用語「ダクト」が、圧力検知器の２つの実施形態４００および４００”’におけるチャネルまたは容積４１２，４１２’および４２２に用いられることを理解されたい。しかしながら、これらのチャネルは、この流体流部材の動作中においても、流体がこれらのチャネル内を流れるように設計されてはいない。
【０１１３】
図１〜６を参照しつつ以上に説明した本願発明の流体流装置の第１および第２の態様は、流体流装置における液体の通過に関して異なる機能を提供し、また、それらの構造は、非常に簡単に実行される製造方法を用いて提供されるのに適した、類似の簡単な構造である。
【０１１４】
さらに、上記の種々の部材１００，１００”，１００”’，４００および４００”’を製造するこの方法は互いに非常に類似しており、したがって、これらの種々の流体流部材１００，１００”，１００”’，４００および４００”’は、単一の流体流組立体内に容易に配置されることができる。
【０１１５】
かかる一体化の例を、図７〜１５を参照しつつ以下に記載する。部材１００，１００”，１００”’，４００および４００”’の製造方法の共通のステップは、本明細書の初めに流体流装置の製造方法を説明した際に述べられている。この方法は、各特定の部材１００，１００”，１００”’，４００および４００”’をつくるために、以下に説明するように適合される。
【０１１６】
図１に示した液体入口制御部材１００の製造方法は、以下のステップを含む。すなわち、
ａ）スタック３０を設けるステップであって、好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハ３６と、支持ウェハ３６の少なくとも一部を覆う酸化シリコン層３４と、（単結晶または多結晶の）シリコンの層３２であって、酸化シリコン層３４の層を覆い、かつ自由面を、前記酸化シリコン層３４を覆う面と反対の側に有するシリコン層３２と、を含むスタック３０を設けるステップと；
ｂ）キャビティ３８を、フォトリソグラフィおよび化学エッチングによりシリコン層３２の前記自由面から機械加工（マシニング）するステップと；
ｃ）ギャップ１０４を、フォトリソグラフィおよび化学エッチングによりシリコン層３２の前記自由面から機械加工するステップであって、酸化シリコン層３４に達するまでシリコン層３２の厚さ全体にわたって機械加工するステップと、
ｄ）スタック３０の他方の側から、支持ウェハ３６内を真直に貫通する液体入口ダクト１０２を、フォトリソグラフィおよび化学エッチングにより機械加工するステップと；
ｅ）材料を有さないゾーン３５を酸化シリコン層３４に創成するように、酸化シリコン層３４を、ダクト１０２およびギャップ１０４を介して化学的にエッチングするステップであって、これにより、シリコン層３２の、前記ゾーン３５に面したゾーンから酸化シリコン層３４が取り除かれ、これにより移動部材４０を形成し、移動部材４０がアーム４１によりシリコン層３２との連結を維持するステップと；
ｆ）クロージャウェハ２０を設けるステップと；
ｇ）物理化学的方法を用いて、クロージャウェハ２０を、シリコン層３２のマシニングを施されていない面に、耐漏洩性を有するように、好ましくはウェハボンディング技術により連結させるステップと、である。
【０１１７】
クロージャウェハ２０がガラスからつくられている場合、上記のウェハボンディング技術は陽極接合技術となる。クロージャウェハがシリコンからつくられている場合、ダイレクトボンディング（直接接合）によりシリコン層３２との耐漏洩性の連結が形成されることが可能である。
【０１１８】
このように、スタック３０のマイクロマシニング工程がスタック３０の面の各々に関して独立に実行されることが理解されるであろう。したがって、ステップｂ）およびｃ）のグループとステップｄ）およびｅ）のグループとは、上記のように一方を他方の前に、または一方を他方の後に実行することができる。
【０１１９】
図５に示された、本願発明の第２の態様を示す液圧検知部材４００は、以下のステップを含む方法を用いてつくられる。すなわち、
ａ）好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハ３６と、支持ウェハ３６の少なくとも一部を覆う酸化シリコン層３４と、（単結晶または多結晶の）シリコンの層３２であって、層３４を覆い、かつ自由面を、酸化シリコン層３４を覆う面と反対の側に有するシリコン層３２と、を含むスタック３０を設けるステップと；
ｂ）キャビティ３８を、シリコン層３２の前記自由面からフォトリソグラフィおよび化学エッチングを用いて加工するステップと；
ｃ）スタック３０の他方の側から、支持ウェハ３６内を真直に貫通するダクト４１２および４１２’を機械加工するステップと；
ｄ）材料を有さないゾーン３５を酸化シリコン層３４に創成するように、酸化シリコン層３４にダクト４１２および４１２’を介して化学エッチングを施し、かつ移動部材４０を酸化シリコン層３４から開放するように酸化シリコンを部分４１６に残すステップと、
ｅ）クロージャウェハ２０を設けるステップと；
ｆ）物理化学的方法を用いて、クロージャウェハ２０を、シリコン層３２のマシニングを施されていない面に、耐漏洩性を有するように、好ましくはウェハボンディング技術を用いて連結させるステップと、である。
【０１２０】
液体入口制御部材１００，１００”，１００”’の１つに関しても、あるいは、液圧検知部材４００，４００”’の１つに関しても、シリコン層３２とクロージャウェハ２０の間に位置するキャビティ３８のマシニングを、層３２およびウェハ２０を加工することにより、またはウェハ２０のみを加工することにより、同様に良好に行うことができることが理解されよう。
【０１２１】
ここで図７〜９を参照する。図７〜９は、液体入口制御部材１００、ポンプ部５０２、液圧検知部材４００および液体出口制御部材２００を統合した流体流組立体を形成するマイクロポンプ５００を示す。
【０１２２】
好ましくは、マイクロポンプには、ガラスクロージャウェハ２０およびスタック３０だけでなく、追加のクロージャウェハ２０’が、支持ウェハ３６の、クロージャウェハ２０を有する面と反対側の面、すなわち、図７および８の下部に接着されて設けられる。
【０１２３】
したがって、クロージャウェハ２０が第１のガラスクロージャウェハを構成し、追加のクロージャウェハ２０’が、支持ウェハ３６の、第１のガラスクロージャウェハ２０を有する面と反対の側の面に固定された第２のガラスクロージャウェハを構成することが理解されるであろう。
【０１２４】
以下にさらに詳細に説明するように、ガラスクロージャウェハ２０は、マイクロポンプの液体充填空間を、耐漏洩性を有して閉鎖するように働くだけでなく、ポンプダイヤフラム５０６の上り行程（アップストローク）における接触部としても働く。ポンプダイヤフラムとガラスクロージャウェハ２０の間の付着または吸盤作用を防止するために、耐付着材料からつくられた要素５１０が、クロージャウェハ２０の、スタックに面した面２０ａ上に配置されている。
【０１２５】
これらの要素５１０は、好ましくは、クロージャウェハ２０の上記面２０ａに配置されたチタン層に由来する。これらの要素５１０は、これらの要素間を液体が流れることを可能にし、かつポンプダイヤフラム５０６がクロージャウェハ２０に付着することを防止する、互いに離れた突出部を形成する。
【０１２６】
これらの要素５１０をシリコン層３２上に、すなわち、特にダイヤフラム５０６の自由面上にも同様に良好に配置し得ることを理解されたい。
【０１２７】
クロージャウェハ２０’もまた接触要素として働く。この場合は、ダイヤフラム５０６のダウンストロークに関して、ウェハ２０’と移動ポンプ部５１４とが接触することによる。これらの２つの接触部（ウェハ２０と２０’）を組合せることは、ポンプダイヤフラム５０６の鉛直方向のストローク幅の制御を可能にし、かつ、汲み上げられる容量が正確なことを保証する。
【０１２８】
部分５１４が自由に移動できるようにしておくことを保証するために、耐付着層５２０が、追加のクロージャウェハ２０’上に、スタック３０に面して設けられる（図７および８を参照のこと）。この層５２０は、リングの形態であり、追加のクロージャウェハ２０’内を通る開口部５２２の縁部に配置される。
【０１２９】
層５２０は、好ましくはチタンからつくられる。これにより、スタック３０が追加のクロージャウェハ２０’に接着されても、移動ポンプ部５１４が追加のクロージャウェハ２０’に付着することが防止される。
【０１３０】
当然、層５２０は、移動ポンプ部５１４の、スタック３０と反対側の面上に同様に良好に堆積され得る。
【０１３１】
要素１１０，５１０、および５２０に関し、チタンの代わりに他の幾つかの耐付着材料、例えば金、酸化シリコンまたは窒化シリコンを有利に用いることができる。
【０１３２】
マイクロポンプ５００の上流部に液体入口制御部材１００が見られる。液体入口ダクト１０２が液体入口ダクト１０２’により延長されて追加のクロージャウェハ２０’内を通り、マイクロポンプ５００により配送されるべき液体が到達する入口を有する。
【０１３３】
この液体入口制御部材１００は、酸化シリコン層３４の材料を有さないゾーン３５１、キャビティ３８１、および、移動部材４０１を画成するギャップ１０４を含む。液体入口制御部材１００は、図７および８に、その静止位置にて示されている。
【０１３４】
マイクロポンプ５００は、液体入口制御部材１００と液圧検知部材４００の間に、ポンプチャンバ５０４を備えたポンプ部５０２を含む。ポンプチャンバ５０４はキャビティ３８１の延長上に位置し、かつ、ガラスクロージャウェハ２０とシリコン層３２の間に画成されている。シリコン層３２の、ガラスクロージャウェハ２０に面した面は加工されている。
【０１３５】
ディスク状のポンプダイヤフラム５０６が、シリコン層３２内に、第１にポンプチャンバ５０４に面し、第２に、支持ウェハ３６内に加工された、材料を有さない環状容積５０８に面して位置している。材料を有さない前記環状容積５０８は、材料を有さないゾーン５３５によりシリコン層３４内に延長されている。
【０１３６】
この容積５０８は、シリコン支持ウェハ３６の残りの部分を、円形の断面を有する中実のシリンダの形態の移動ポンプ部５１４から分離するように働く。移動ポンプ部５１４はポンプダイヤフラム５０６に面して配置され、ポンプダイヤフラム５０６に、酸化シリコン層３４の、無傷のまま残された部分５１６により連結されている。
【０１３７】
容積５０８は支持ウェハ３６の残りの部分から分離されているため、有利なことに、移動ポンプ部５１４内に、少なくとも１つの液圧検知部材を、例えば、図５，５Ａおよび５Ｂの液圧検知部材と類似の方法で動作する１以上の液圧検知器の形で統合することが可能である。
【０１３８】
このような変型例が図１６Ａに示されている。図１６Ａは、８個の液圧検知器４００’が嵌め込まれたポンプ部５０２’を示す。８個の液圧検知部材４００’は、移動ポンプ部５１４’内に角度を成して規則的に分布され、８個の一連の（８組の）ダクト５１２’により真直に穿孔されている。これらの８組のダクト５１２’は、酸化シリコン層３４の、無傷のまま残された部分５１６’により互いに独立し、検知器４００’の各々におけるそれぞれのゾーンにおいては、部分５１６’が、対応する複数組のダクト５１２’を相互に連結する。
【０１３９】
当然、少なくとも２つの液圧検知器４００’が嵌めこまれたポンプ部５０２’を設けることもできる。検知器の各々が液圧検知部材を形成し、移動ポンプ部５１４’内に規則的に角度をなして間隔をあけて配置され、検知部材は、少なくとも２組のダクト５１２’により真直に穿孔される。
【０１４０】
ポンプ部の別の変型例が、図１６Ｂに、参照番号５０２”にて示されている。この場合、図１６Ａにおける８組のダクト５１２’は他のダクト５１２’と共にあり、これにより、これらのダクトの全てが、単一の環状液圧検知器４００”を形成する環状ゾーンに及んでいる。この別の変型例において、酸化シリコン層３４の、無傷のまま残される部分は、実質的に移動ポンプ部５１４’の縁部に位置する第１の環状部５１６”ａと、本質的に移動ポンプ部５１４’の中央に位置する第２の部分５１６”ｂと、に限定される。
【０１４１】
また、移動ポンプ部５１４’は、好ましくはその中央にて、制御ロッド（図示せず）を受けるのに適した通路５４０により真直に穿孔されている。制御ロッドはダイヤフラム５０６に固定された一端を有し、開口部５２２から突出してハンドルを形成する他端を有する。このハンドルは、必要なときにユーザがダイヤフラム５０６を、前記ロッドを用いて引いてクロージャウェハ２０から遠ざけることを可能にする。このような一連の動作は、ポンプチャンバ５０４における高度の吸引を連続して展開するために、あるいはまた、マイクロポンプの動作を加速するために行われることができる。移動ポンプ部５１４において、通路５４０およびロッドの存在が液圧検知部材の存在と独立であることを理解されたい。
【０１４２】
また、ポンプダイヤフラム５０６に面して配置され、一般にアクチュエータと称されるマイクロポンプ制御手段をマイクロポンプ内に直接に統合することができることを理解されたい。これは、マイクロポンプ制御手段を、ガラスウェハ２０’の、スタックと反対側の面に固定し、かつ移動ポンプ部５１４に固定することにより行われる。あるいは、マイクロポンプ制御手段はマイクロポンプの外部にあり、ポンプダイヤフラム５０６に対して間接的に連結されることもできる。
【０１４３】
これらの制御手段は、詳細には、圧電により、電磁気により、または空気圧により動作するタイプの制御手段であり得る。
【０１４４】
図７および８に示されたマイクロポンプ５００は、ポンプ部５０２の下流に、図５，５Ａ，５Ｂを参照しつつ説明した液圧検知器４００を含み、通路４１２は、追加のガラスクロージャウェハ２０’を貫通するダクト４１３’を介して外圧に連通している。さらに、液圧検知部材４００の他の構成要素、詳細には、酸化シリコン層３４の、材料を有さないゾーン３５４と、液体入口４０２と液体出口４０４の間に移動部材４０４を画成するキャビティ３８４と、が見られる。
【０１４５】
図７および８において、液圧検知部材４００は、その静止位置、すなわち、移動部材４０４がベアリング部４１４と接触していない開放位置にて示されている。ベアリング部４１４およびシリコン層３２との電気的連結は示されてないことを理解されたい。
【０１４６】
このように、液圧検知器が、マイクロポンプが適切に動作することを保証するように働くことが理解されるであろう。これは、ポンプダイヤフラム５０６の撓みにより生じるポンプの各ストロークにおける液圧の一時的な増大を検知することにより行われる（ダイヤフラム５０６が、図７および８における上側へ移動すると圧力が増大し、下側に移動にすると圧力が減少する）。圧力の増加が生じていないのでポンプが動作していないと検知すること、または、異常に長時間にわたって高圧状態が続くことから下流に障害物があると検知することが可能である。
【０１４７】
マイクロポンプ５００のさらに下流部分に、図１７に拡大して示されている液体出口制御部材２００がある。
【０１４８】
この液体出口制御部材２００は、液体を、液体出口ダクト２０４を介して配送させるノンリターン逆止弁を形成する。出口ダクト２０４はシリコン支持ウェハ３６内を通り、液体出口ダクト２０４’により延長されて、追加のガラスクロージャウェハ２０’内を通っている。
【０１４９】
この液体出口制御部材２００の他の構成要素は、酸化シリコン層３４における材料を有さないゾーン３５２と、キャビティ３８２により画成される移動部材４０２と、である。前記移動部材４０２は、弁本体を形成する環状部分２０６を有し、環状部分２０６の第２の端部が、クロージャウェハ２０上に配置された耐付着性の層２１０と接触する。環状部分２０６はオリフィス２０８により穿孔されている。図７および８において、出口制御部材２００は閉鎖位置にて示されている。
【０１５０】
図１７に拡大図で示された液体出口制御部材２００、および、図１８に示された、部材２００の変型例３００は、図１の部材１００と同じ要素を用いてつくられる。
【０１５１】
図１７に見られるように、液体出口制御部材２００は、キャビティ３８２内の液体入口２０２、および、シリコン支持スタック３６の厚さ全体にわたって加工された、キャビティ３８に面した液体出口ダクト２０４を有する。
【０１５２】
酸化シリコン層３４内の、材料を有さないゾーン３５２は、液体出口ダクト２０４と少なくとも位置合わせして配置され、前記ダクト２０４の全周囲を僅かに超えて延在する。
【０１５３】
シリコン層３２を加工することによりキャビティ３８をつくるときに、移動部材４０は部分２０６を有して形成される。部分２０６は、実質的にシリコン層３２の最初の厚さの全体にわたって延在し、閉じた輪郭、好ましくは環状の輪郭を有する。この部分２０６は、絶縁材料層３４のゾーン３５２に面した第１の端部２０６ａから、クロージャウェハ２０の、スタック３０に面した面２０ａ付近の第２の端部２０６ｂまで延在する。
【０１５４】
この部分２０６は、好ましくは、環状の円柱状スリーブであり、ゾーン３５２およびダクト２０４に位置合わせして配置されたオリフィス２０８を取り囲む。オリフィス２０８はゾーン３５２およびダクト２０４と流体連通している。
【０１５５】
この液体出口制御部材２００において、移動部材４０は、実質的に液体出口ダクト２０４の断面全体を横切って延在する。
【０１５６】
弁座は、好ましくはチタンからつくられた耐付着性要素２１０により構成され、ガラスクロージャウェハ２０の、移動部材４０２に面する面２０ａ上に配置される。この耐付着性要素２１０は部分２０６と形状が類似であり、したがって、好ましくは環状である。耐付着性要素２１０を、部分２０６の第２端部２０６ｂ上に配置することもでき、また、他の幾つかの耐付着性材料、例えば、金、酸化シリコン、または窒化シリコンから同様に良好につくることもできる。
【０１５７】
弁本体は、環状の部分２０６の第２端部２０６ｂにより構成され、部分２０６の第１端部２０６ａはシリコン支持ウェハ３６に面し、かつ液体出口ダクト２０４に隣接している。
【０１５８】
弁の接触領域を最小にするためには、環状の部分２０６の第２端部２０６ｂの厚さは小さく、オリフィス２０８はこの高さにおいてより大きくなっている。
【０１５９】
図１７において、液体出口制御部材２００は、閉鎖位置に対応する静止位置にて示されており、入口２０２を通って到達した液体は、オリフィス２０８への侵入を、部分２０６により防止される。このとき、部分２０６の第２端部２０６ｂは前記耐付着性要素２１０と耐漏洩性の接触をしている。
【０１６０】
液体入口２０２における十分な液圧は、出口ダクト２０４内の液圧が液体入口の圧力よりも小さければ移動部材に力を加えて、移動部材４０２をシリコン支持ウェハ３６に向って移動させることにより弁を開く（相対的配置は図示せず）ことを可能にする。この開放位置において、液体は、前記耐付着性要素２１０およびクロージャウェハ２０から遠ざけられた部分２０６の第２端部２０６ｂ上を通過することができ、それにより、液体出口ダクト２０４と直接に流体連通しているオリフィス２０８内に侵入する。
【０１６１】
前記耐付着性要素２１０が、部分２０６の第２端部２０６ｂにより形成された弁本体が弁座（前記耐付着性要素２１０の、スタック３０に面する面）に付着するのを防止することを可能にすることもまた理解されよう。
【０１６２】
さらに、前記耐付着性要素２１０が、移動部材４０２の初期弾性移動により液体出口制御部材２００内にプレテンションをもたらすことを可能にし、それにより弁がその静止位置にて、予め決められた閾値を超えない液圧で閉じたまま維持されることが理解されよう。
【０１６３】
また、弾性の戻り現象によって、入口２０２における液圧が出口ダクト２０４における液圧以下である場合には、制御部材２００が、図１７に示したその閉鎖位置に戻り、部分２０６の第２端部２０６ｂと前記耐付着性要素２１０の間の耐漏洩性の接触が、液体入口２０２からオリフィス２０８へのその後のいかなる液体の流入をも防止する。
【０１６４】
図１８は、液体出口制御部材３００に対応する変型例を示す。この例において、液体入口３０２がキャビティ３８内につくられているが、液体出口ダクト３０４はガラスクロージャウェハ２０内を真直に通っている。
【０１６５】
この液体出口制御部材３００の移動部材４０は、形状が図１７の移動部材４０と非常に類似しており、部分２０６と類似の環状部分３０６を有するが、オリフィス２０８のようなオリフィスを有さない。
【０１６６】
この場合も、環状部分３０６が、環状部分３０６の、クロージャウェハに面した第２端部３０６ｂと、スタック３０に面した耐付着性要素３１０との耐漏洩性の接触をもたらす（図１８に示した閉鎖位置において）ことにより弁本体として働く。
【０１６７】
この場合、図１８に双頭矢印により示されているように移動部材４０が鉛直方向に移動することを可能にするために、酸化シリコン層３４の、材料を有さないゾーン３５が移動部材４０の全てに面して延在している。
【０１６８】
さらに、酸化シリコンをゾーン３５から除去するための酸化シリコン層３４へのアクセスが、シリコン支持スタック３６の自由面から、シリコン支持スタック３６を真直に通る通路３１２によりもたらされる。この通路３１２は、必然にではないが、好ましくは、図１８に示されているように円柱の形状を有し、断面が円形である。
【０１６９】
マイクロポンプ５００は、多くの用途に、特に、液状薬を連続的に配送するための医療用ポンプとして用いられることができる。
【０１７０】
このようなポンプは寸法が非常に小さいため、「移植可能な（埋め込み型、はめ込み型）」タイプのポンプであり得る。すなわち、このポンプは患者の皮膚下に配置され得る。あるいは、このポンプは、外付けタイプであってもよく、患者の血液循環系に、ポンプの入口制御部材１００により、皮膚を通る入口ポートを介して連結され得る。
【０１７１】
図１０〜１５は、マイクロポンプ５００の製造における種々のステップを示し、特に、部材１００，２００，４００およびポンプ部５０２を製造するステップを含む。これらのステップは同時に実行される。
【０１７２】
これらの種々の製造ステップにおいて、ウェハまたはウェハの或るゾーンの厚さを変えるための加工に用いる用語「マシニング」と、或るゾーンにおいては層の材料を保存し、他のゾーンからは、その層の材料を全て除去する意味の加工に用いられる用語「構造化（ストラクチャリング）」と、は区別される。
【０１７３】
マイクロポンプ５００を製造する方法は、以下のステップを含む。すなわち、
ａ）スタック３０を設けるステップであって、好ましくはシリコンからつくられた支持ウェハ３６と、好ましくは酸化シリコンからつくられた、支持ウェハ３６の少なくとも一部を覆う絶縁材料層３４と、（単結晶または多結晶の）シリコンの層３２であって、絶縁材料層３４を覆い、かつ自由面を、絶縁材料層３４を覆う面と反対の側に有するシリコン層３２と、を含むスタック３０を設けるステップと；
ｂ）フォトリソグラフィおよび化学エッチングにより、支持ウェハ３６の自由面から、入口制御部材１００の液体入口ダクト１０２と、環状容積５０８と、圧力検知器４００のダクト４１２および４１２’と、液体出口制御部材２００の液体出口ダクトと、を加工するステップであって、これらのダクトまたは環状容積が、支持ウェハ３６を真直に貫通する（図１１）ように加工するステップと；
ｃ）フォトリソグラフィおよび化学エッチング（フッ化水素酸またはＢＨＦ−バッファードフッ酸）により、スタック３０の他方の側、すなわちシリコン層３２の自由面から、入口制御部材１００のギャップ１０４およびキャビティ３８１と、ポンプチャンバ５０４と、圧力検知器４００のキャビティ３８４と、キャビティ３８２と、液体出口制御部材２００のオリフィス３０８と、を加工するステップ（図９〜１４）と；
ｄ）酸化シリコン層３４に化学エッチングを施すステップであって、入口制御部材１００の液体入口ダクト１０２を介し、環状容積５０８を介し、圧力検知器４００のダクト４１２および４１２’を介し、および、液体出口制御部材２００の液体出口ダクト２０４を介して、それぞれ、酸化シリコン層３４の材料を有さないゾーン３５１、５３５、３５４および３５２を形成し、それにより、移動部材４０１と、ダイヤフラム５０６と、移動部材４０４と、移動部材４０２と、をそれぞれ酸化シリコン層３４から解放することを可能にするステップ（図１５）と；
ｅ）第１クロージャウェハ２０を設けるステップと；
ｆ）耐付着性材料、好ましくはチタンの層を、物理化学的方法により、前記スタック３０に連結されるべき第１クロージャウェハ２０の面２０ａ上に堆積させるステップと；
ｇ）耐付着性材料の層を、前記要素５１０および前記耐付着層２１０を形成するように構造化するステップと；
ｈ）第２のクロージャウェハ２０’を設けるステップと；
ｉ）耐付着性材料、好ましくはチタンの層を、物理化学的方法により、前記スタック３０に連結されるべき第２クロージャウェハ２０’の面上に堆積させるステップと；
ｊ）耐付着性材料の層を、前記リング状の層５２０を形成するように構造化するステップと；
ｋ）物理化学的方法により第１クロージャウェハ２０を、シリコン層３２の加工されていない面に、耐漏洩性を有するように、好ましくはウェハボンディングにより連結させるステップと、
ｌ）物理化学的方法により第２クロージャウェハ２０’を、支持ウェハ３６の加工されていない面に、耐漏洩性を有するように、好ましくはウェハボンディングにより連結させるステップと、である。
【０１７４】
このようにして得られるマイクロポンプ５００が非常に簡単な方法で製造され、また、この方法により、マイクロポンプ５００の構成部品の全てに関し、それらが最初の同一のスタック３０からつくられる故に非常に均一な厚さ特性を有し、それにより、特に汲み上げの死容積が非常に小さくなることが保証されることが理解されよう。
【０１７５】
この製造方法によりもたらされる単純化の例として、先行技術のマイクロポンプをつくるためには、約１２個のフォトリソグラフィマスクを用いて異なる層の全てをつくり、かつ加工することが必要であるが、本願発明の上記の方法を用いれば約５個のマスクで足りる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本願発明の流体流装置の第１の態様を構成し、かつ第１態様の第１の実施形態を実施する液体入口制御部材の断面図であり、
図１Ａおよび図１Ｂは、図１の液体入口制御部材の２つの変型例の平面図であり、スタックを覆うクロージャウェハは省かれている。
【図２】
図２，図２Ａおよび図２Ｂは、図１，１Ａおよび１Ｂと類似の図であり、本願発明の流体流装置の第１の態様の第２の実施形態を示す。
【図３】
図３および図３Ａは、図１および１Ａと類似の図であり、本願発明の流体流装置の第１の態様の第３の実施形態を示す。
【図４】
図４および図４Ａは、図１および１Ａと類似の図であり、本願発明の流体流装置の第１の態様の第４の実施形態を示す。
【図５】
図５は、本願発明の流体流装置の第２の態様を構成する液体圧力検知器の断面図であり、
図５Ａおよび５Ｂは、図５の液体圧力検知器の２つの変型例の平面図であり、スタックを覆うクロージャウェハおよびシリコン層は省かれている。
【図６】
図６は、図５と類似の図であり、本願発明の流体流装置の第２の態様の第２の実施形態を示す。
【図７】
図７は、本願発明の流体流装置の第３の態様を構成するマイクロポンプの、部分的に斜視図で示された長手方向の断面図である。
【図８】
図８は、図７のマイクロポンプの長手方向の概略断面図である。
【図９】
図９は、図７および図８のマイクロポンプの平面図であり、スタックを覆うクロージャウェハは省かれている。
【図１０】
図１０は、図７および図８のポンプの製造ステップの１つを示す。
【図１１】
図１１は、図７および図８のポンプの製造ステップの１つを示す。
【図１２】
図１２は、図７および図８のポンプの製造ステップの１つを示す。
【図１３】
図１３は、図７および図８のポンプの製造ステップの１つを示す。
【図１４】
図１４は、図７および図８のポンプの製造ステップの１つを示す。
【図１５】
図１５は、図７および図８のポンプの製造ステップの１つを示す。
【図１６】
図１６Ａは、図７〜９のポンプ部の、複数の液圧検知器を形成する変型例の平面図であり、スタックを覆うクロージャウェハおよびシリコン層は省かれており、
図１６Ｂは、図１６Ａと類似の図であり、図７〜９のポンプ部の、角度を成す形状の液圧検知器を形成する別の変型例を示す。
【図１７】
図１７は、図７および８のマイクロポンプの液体出口制御部材の拡大図である。
【図１８】
図１８は、図１７の液体出口制御部材の変型例を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004505212.tif 000004
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【国際調査報告】
2004505212.tif 000061
2004505212.tif 000062
2004505212.tif 000063
2004505212.tif 000064
2004505212.tif 000065
2004505212.tif 000066