(57)【要約】例示する方法は、第１基板層と、第２基板層と、第１基板層と第２基板層との間に配置された放射吸収材料とを有する作業スタックを提供するステップを含む。作業スタックは、その中に指定された液体を有するキャビティを備える。結合界面は、放射吸収材料と、第１基板層または第２基板層の少なくとも一方との間に画定される。結合界面は指定された液体の膜を有する。この方法はまた、境界面シールを形成するために結合界面に放射を向けるステップを含む。外周シールは、キャビティを結合界面の外側領域から分離する。この方法はまた、第１および第２基板層を互いに固定するために結合界面の外側領域に放射を向けるステップを含む。外周シールは、放射が外側領域に向けられるときに、外側領域からキャビティ内への気泡の進入を妨げる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板層、第２基板層、並びに該第１基板層及び第２基板層の間に配置された放射吸収材料を有する作業スタックを提供するステップであって、該作業スタックは指定された液体を有するキャビティを含み、前記放射吸収材料と、前記第１基板層および第２基板層の少なくとも一方との間に結合界面が画定され、該結合界面は指定された液体の膜を有するステップと；
前記結合界面に所定の経路に沿って放射を向けて外周シールを形成するステップであって、該外周シールは前記キャビティを前記結合界面の外側領域から分離するように配置されているステップと；
前記第１基板層および第２基板層を共に固定するために前記結合界面の外側領域に放射を向けるステップであって、放射が前記外側領域に向けられるとき、前記外周シールにより前記外側領域から前記キャビティへの気泡の進入を妨げるステップと；
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記作業スタックを提供するステップが：
前記放射吸収材料を前記第１基板層上に配置するステップであって、該放射吸収材料を、側面開口キャビティを含むようにパターン化するステップと；
前記第１基板層と前記放射吸収材料とを互いに固定するために、該第１基板層と該放射吸収材料との間の二次界面に放射を向けるステップと；
指定された液体で前記放射吸収材料の側面開口キャビティを満たすステップと；
前記放射吸収材料および前記第１基板層に対して前記第２基板層を積み重ねるステップであって、それによって側面開口キャビティを覆い、前記作業スタックのキャビティを形成し、指定された液体の膜を、前記第２基板層が側面開口キャビティを覆うときに前記結合界面に沿って存在させるステップと；
を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記外周シールを形成するために前記結合界面に放射を向けるステップが、前記外周シールと前記キャビティとの間に間隔が存在するように、前記作業スタックのキャビティからある距離を隔てて前記外周シールを位置決めするステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記作業スタックおよび前記第２基板層により、装置の少なくとも一部を形成し、前記第１基板層、前記放射吸収材料、および前記第２基板層を連続層とすることにより、前記装置を、前記作業スタックのキャビティの内外への指定された液体の流れを許容するポートを有しない構成とする、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記作業スタックを提供するステップが、前記第１基板層および第２基板層のうちの少なくとも一方に沿ってターゲット層を形成するステップを含み、該ターゲット層は、その上に指定されたパターンで配置された不透明材料を備える、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記放射吸収材料が、前記第１基板層と前記第２基板層との間に配置された別個の区域と、前記放射吸収材料の隣接する区域間の出口チャネルとを含み、該出口チャネルを、前記作業用スタックの外面およびリザーバの少なくとも一方と流体連通させ、前記指定された液体および気泡を、前記放射が前記外側領域に向けられるときに、前記結合界面の外側領域から出口チャネルに進入可能とする、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記作業スタックが複数の前記キャビティを含み、前記方法が、前記第１および第２基板層を固定した後に前記作業スタックをダイシングして複数のデバイスを形成するステップをさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記作業スタックのキャビティは、撮像領域と、該撮像領域と前記放射吸収材料との間に存在する溝領域とを含み、前記撮像領域は撮像ターゲットを有し、溝領域はターゲットを有しない、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記放射吸収材料が透明層と不透明層とを備え、該不透明層により前記放射を吸収して複合ジョイントを形成する、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記第１および前記第２基板層を互いに固定するために照射される前記外側領域の部分を、前記外周シールの領域の少なくとも１０倍とする、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記放射を前記所定の経路に沿って向けて前記外周シールを形成するステップと、該放射を前記外側領域に向けさせるステップとを、前記放射を連続的に向ける単一の放射セッション中に順次に実行し、前記放射を前記外側領域に向けるステップは、該外側領域を覆うようにレーザビームをラスタ状に向けるステップを含む、方法。
【請求項１２】
基板層と、該基板層に沿って配置された放射吸収材料とを備える多層スタックであって、該多層スタックが指定された液体を有するキャビティを備える多層スタックを備え；
前記放射吸収材料と前記基板層との間に結合界面が形成され、該結合界面は、前記放射吸収材料と前記基板層とを互いに固定する複合ジョイントを含み、該複合ジョイントは、前記キャビティに沿って延びる外周シールと、該外周シールを囲むフィールドジョイントとを含み、前記外周シールは、前記キャビティと前記フィールドジョイントとの間に配置されている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記外周シールと前記フィールドジョイントは異なる構成を有する、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、前記指定された液体の残りが前記複合ジョイントに沿ってまたは前記複合ジョイント内存在し、前記外周シールが前記液体の残りと前記キャビティとの間に配置される、装置。
【請求項１５】
前記基板層が第１基板層である請求項１２に記載の装置であって、該装置が第２基板層をさらに含み、前記第１基板層、前記放射吸収材料、および前記第２基板層が連続層であり、これにより，前記装置が前記内外への流れを許容するポートを有しない、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、前記第１基板層または前記第２基板層の少なくとも一方に沿ってターゲット層をさらに備え、該ターゲット層はその上に指定されたパターンで配置された不透明材料を備える、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、前記指定された液体は、光源によって励起されたときに発光する材料を含む、装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の装置であって、前記第２基板層がフレキシブルメンブレンを備え、前記装置が前記キャビティ内に、またはこれに隣接して動作可能に配置されたアクチュエータをさらに含み、該アクチュエータは、前記キャビティ内の圧力を変化させ、前記フレキシブルメンブレンを移動させるように作動および停止されるように構成されている、装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の装置であって、前記キャビティは、指定された撮像領域と、該指定された撮像領域と前記放射吸収材料との間に存在する溝領域とを含み、該指定された撮像領域は撮像ターゲットを有し、該溝領域はターゲットを有しない、装置。
【請求項２０】
基板層と；
放射吸収材料を備えるフレキシブルメンブレンであって、該放射吸収材料が基板層に沿って配置され、該フレキシブルメンブレンと該基板層との間にキャビティを画定し、その中に指定された液体を有するフレキシブルメンブレンと；
前記キャビティ内に、またはこれに隣接して動作可能に配置されているアクチュエータと、を備え；
前記放射吸収材料は、前記基板層と前記フレキシブルメンブレンとを互いに固定する複合ジョイントを形成し、前記複合ジョイントは、前記キャビティを囲む外周シールと、該外周シールを囲むフィールドジョイントとを含み、
前記アクチュエータは、前記キャビティ内の圧力を変化させて前記フレキシブルメンブレンを移動させるために作動および停止されるように構成される、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、前記アクチュエータ、前記キャビティ内の前記指定された液体および前記フレキシブルメンブレンが、集合的に液体レンズまたは流体バルブとして動作する、装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置であって、前記アクチュエータが、電極、圧電材料、および抵抗加熱器のうちの少なくとも１つを含むか、または光によって変調されるように構成されている、装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１７年１月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／４４２，９２３号に基づく優先権を主張し、当該出願における全ての開示内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を保持する装置や液体を通過させる装置は、様々な産業で使用されている。そのような装置は、バイオテクノロジー、オプトエレクトロニクス、および微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）において広く使用されている。一例として、生物学的研究用のシステムは、フローセルと呼ばれる流体装置を使用してフローチャネル内で指定された反応を行うことができる。反応（または反応の証拠）は、フローセルに隣接して配置されている対物レンズを有するカメラサブシステムによって撮像される。カメラサブシステムをキャリブレーションするため、典型的には、フローセルが配置される場所に別の装置が配置される。この他の装置は、フローセルと類似する光学的アライメントツールである。光学的アライメントツールは、密閉チャンバを有し、それはサイズおよび形状においてフローチャネルと同様である。密閉チャンバは、１種以上の蛍光染料を含む液体で満たされている。密閉チャンバを画定する内面は、それを通る成形開口を有する金属パッドを有する。カメラサブシステムのアライメントのため、密閉チャンバ内における蛍光色素の励起によって金属パッドを撮像する。画像内における金属パッドの成形開口部を分析して、カメラサブシステムをどのようにアライメントを行うかを決定する。
【０００３】
上述したフローセルおよび光学的アライメントツールなどの流体装置は、互いに固定されている複数の個別構造を含むことができる。しかしながら、構造の特徴部が小型化し、または構造の設計がより複雑化したときに、これらの構造体を接合することはより困難になる。構造体を接合するために使用される１つの技術は、「レーザ溶接」または「レーザボンディング」と呼ばれ、この場合には光ビーム（例えば、レーザビーム）が、２つの隣接する構造体間の界面に沿って向けられ、少なくとも１つの構造体の材料を溶融させる。材料が冷却して凝固すると、溶接部が形成される。
【０００４】
流体装置で起こり得る一般的な問題は、液体が界面または流体装置のポートを通して漏洩するかもしれない点である。これに加えて、液体が配置されているキャビティには、気泡が存在しない（またはほとんど存在しない）ことがしばしば望ましい。気泡は、画像の品質を低下させ、または液体バルブやレンズなどの特定のメカニズムの正しい動作を妨げるかもしれない。レーザ溶接は構造体を接合するのに効果的であるが、漏洩を制限する装置および／または気泡数を低減させた装置を作成することは依然として困難である。
【定義】
【０００５】
本明細書において、以下の用語は表示された意味を有する。
【０００６】
「基板層」は、他の層（例えば、他の基板層）に結合することができ、他の層にレーザ溶接（またはレーザボンディング）することができる層である。基板層は、無機固体、有機固体、またはこれらの組み合わせを含むことができ、あるいはこれらで構成することができる。無機固体材料の例には、ガラスおよび改質または官能化ガラス、セラミックス、シリカ、またはケイ素および改質ケイ素を含むシリカ系材料、および金属が含まれる。有機固体材料の例には、ナイロンを含む熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂などのプラスチック、環状オレフィンコポリマー（例えば、ゼオン社のＺＥＯＮＯＲ（Ｒ）（ゼオノア）製品）、環状オレフィンポリマー、炭素繊維、およびポリマーが含まれる。熱可塑性樹脂の例には、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリイミド（例えば、デュポン社のＫＡＰＴＯＮ（Ｒ）（カプトン）製品）、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルブチラールおよびポリ塩化ビニルが含まれる。適切であろう熱可塑性樹脂の例には、ＫＡＰＴＯＮ（Ｒ）ＫＪおよび黒色ＫＡＰＴＯＮ（Ｒ）ＫＪが含まれる。
【０００７】
「基板層」とは、特に明記しない限り、同じ材料の単一連続体に限定されないことを理解されたい。例えば、基板層は、同じまたは異なる材料の複数の副層から形成されてもよい。さらに、各基板層は、その中に配置された１つ以上の、異なる材料を備える要素を含むことができる。例えば、基板層は、ガラスまたは熱可塑性樹脂などのベース基板材料に加えて、電極または導電性トレースを含むことができる。必要に応じて、基板層を他の基板層に溶接する前に、基板層を他の要素または部品に固定することができる。
【０００８】
「放射吸収材料」は、電磁スペクトルの指定された領域内または範囲内の放射を吸収する材料である。放射吸収材料は、レーザ溶接によって他の基板層に固定されている基板層の一部であってもなくてもよい。放射吸収材料は、上記の有機固体のような有機固体の形態であり得る。例えば、ＫＡＰＴＯＮ（Ｒ）（デュポン社）フィルムなどのポリイミドフィルムは、６５０ｎｍ未満の波長の放射を吸収することができ、結果としてポリイミドフィルムが溶融する。光が十分な波長（例えば、４８０ｎｍ）を有するレーザビームは、フィルムのポリイミドポリマーに向けられてもよい。
【０００９】
基板層は放射吸収材料で含浸されてもよい。例えば、黒色ＫＡＰＴＯＮ（Ｒ）（デュポン社から入手可能なカーボンブラック含浸ポリイミド）の場合のように、有機固体に色素またはカーボンブラックを含浸させることができる。使用される色素は、レーザによって放出される波長とその色素の吸収スペクトルとの間の重なりに従って、特定のレーザに適合させることができる。黒色ＫＡＰＴＯＮ（Ｒ）は、１０６４ｎｍで放射するレーザによって（例えば加熱によって）活性化することができる。
【００１０】
有機固体は、例えば紫外線（ＵＶ）（例えば、極端紫外線または近紫外線）、可視光線（ＶＩＳ）（例えば、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色または紫色）、または赤外線（ＩＲ）（例えば近赤外線、中赤外線または遠赤外線）スペクトル領域を含むスペクトルの任意の様々な領域の放射を吸収するように構成することができる。有機固体は、例えば１つ以上の前述の領域を含む、スペクトルの１つ以上の領域に吸収がないことに基づいて選択できることが理解されよう。無機固体は、有機固体によって吸収されるスペクトルの少なくとも一部で放射を透過させることができる。
【００１１】
「固体層」は、水性液体に不溶性の基材を指す。固体層は、非多孔質または多孔質であり得る。固体層は、剛性または可撓性であり得る。非多孔質固体は、一般に、液体または気体の大量の流れに対するシールを提供する。典型的な固体層には、ガラスおよび改質または官能化ガラス、プラスチック（アクリル、ポリスチレンおよびスチレンと他の材料とのコポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリウレタン、ＴＥＦＬＯＮ（Ｒ）（デュポン社）、環状オレフィン、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）（例えば、ＺＥＯＮＯＲ（Ｒ））、ポリイミドなどを含む）、ナイロン、セラミックス、樹脂、シリカ、またはケイ素または改質ケイ素を含むシリカ系材料、炭素、金属、無機ガラス、ならびに合成ポリマーを含むポリマー、が含まれる。固体層のいくつかの例にとって特に有用な固体は、フローセル装置内に配置された少なくとも１つの表面を有する。
【００１２】
必要に応じて、化学反応層（または副層）が、結合工程中に他の２つの層の間に存在してもよい。「化学反応層」とは、物理的または化学的刺激により、共有結合的に修飾されるかまたは少なくとも１つの他の部分に共有結合することができる、少なくとも１つの部分を含む表面コーティングまたは表面間の領域を指す。いくつかの例では、界面は、反応性部分を含む液体、気体、固体、またはプラズマによって占められ得る。
【００１３】
化学反応層は、２つの他の層の一方または両方の上のコーティングであり得る。あるいは、化学反応層は、他の２つの層の間に存在する中間材料の中または上に存在することができ、製造方法を実施した結果として他の２つの層が中間材料を介して付着する。同様に、化学反応層は、例えば有機層と無機層の両方に反応する架橋剤を含有する液体層であり得る。
【００１４】
化学反応層は、例えばシラン化法を用いて固体層上に形成することができる。表面をシラン化するために、気相成長、浸漬コーティング、スピンコーティングおよびスプレーコーティングなどの技術を使用することができる。いくつかの例では、そのような方法を使用して、表面全体にわたってシランコートを塗布することができる。しかしながら、例えばマスキング法または精密スプレー法を使用して、表面上にシラン化パターンを形成することも可能である。例えば、以下にさらに詳細に記載されるように、有機層への結合が望ましくない無機層の他の領域のシラン化（または他の化学修飾）を回避または最小化する一方で、有機層に結合されるべき無機層の表面上の領域に選択的にシラン（または他の化学反応部分）を塗布することが望ましいだろう。望むなら、有機層の表面は、類似の技術を用いてシランまたは他の化学反応性コーティングでパターン化することができる。
【００１５】
使用できるシランの例には、アクリレート官能性シラン、アルデヒド官能性シラン、アミノ官能性シラン、無水物官能性シラン、アジド官能性シラン、カルボキシレート官能性シラン、ホスホン酸官能性シラン、
スルホン酸官能性シラン、エポキシ官能性シラン、エステル官能性シラン、ビニル官能性シラン、オレフィン官能性シラン、ハロゲン官能性シランおよび上記官能基のいずれかを有するかまたは全く有しない二極性シラン、が含まれる。シラン官能基の選択は、それが反応する有機材料の反応性に基づいてなされる。例えば、アミノ官能性シランは、熱可塑性樹脂と反応し、その熱可塑性樹脂はポリアクリレート、ポリアミド、
ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリビニルブチラールおよびポリ塩化ビニルのようなものである。ビニルおよびオレフィン官能性シランは、ポリアセタール、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と反応する。アクリレート官能性シランは、ポリプロピレンおよびポリスチレンなどの熱可塑性樹脂と反応する。指定面と、指定面を結合する他の面との間の結合を強化するために、指定面をシラン化することができる。例えば、放射吸収材料または層はシラン化された表面を有することができる。シラン化された表面は、レーザボンディングプロセス中に溶融する可能性がある。
【００１６】
「作業スタック」は、互いに結合された複数の基板層を含み、その中で２つの隣接する層が界面を形成する。いくつかの例では、作業スタックは、複数の基板層の間に放射吸収材料を備える。作業スタックは、組立工程の各段階における層のスタックを指すことがある。
【００１７】
「界面」とは、２つの材料の境界における領域を指す。例えば、この用語は、２つの固体層の間、固体層と化学反応層の間、２つの固体層上の化学反応層の間、結合層と固体層の間などの領域を指すことができる。この用語は、境界に生じる材料の一方または両方の表面を含むことができる。
【００１８】
「結合界面」とは、２つの別々の基板層を互いに取り付けるために溶接されている界面を指す。例えば、結合界面は、結合を形成する１つ以上の共有結合または非共有結合を含み得る。共有結合は、原子間の電子対の共有によって特徴付けられる。２つ以上の共有結合の鎖は、２つの層の間に分子結合を形成することができる。したがって、結合界面は、１つ以上の共有結合長分の厚さを有することができる。特定の例では、各分子結合は、任意の非共有結合によって遮られることなく結合界面に及ぶことができる。あるいは、分子結合は、結合界面に及ぶ結合鎖中に１つ以上の非共有結合を含み得る。非共有結合は、電子対の共有を含まない化学結合であり、例えば、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力、親水性相互作用および疎水性相互作用を含み得る。少なくともいくつかの例では、結合界面は、結合界面に広がる共有結合と、結合界面の少なくとも一部に広がる非共有結合との組み合わせを含み得る。層を接合し、固定し、接着し、接続し又は結合する様々な材料のいずれもが結合界面に含まれ得る。
【００１９】
「キャビティ」とは、液体を収容することができる空間をいう。キャビティは、キャビティが密閉されるように囲まれてもよく、またはキャビティは側面が開いていてもよい。キャビティはチャネルまたはチャンバであってもよい。「チャネル」という用語は、液体を収容するように、あるいは固体層の中または上に液体の流れを向けるように構成されている細長い通路を指す。チャネルは、装置に出入りするための１つ以上のポートを有することができる。チャネルは側面が開いていてもよい。例えば、側面開口チャネルは、グルーブ、トレンチ、ストレート、ファローなどであり得る。開放チャネルの横断面は、例えば、Ｕ字形、Ｖ字形、湾曲形状、角形状、多角形、または双曲線状であり得る。閉じたチャネルは、パイプ、チューブ、トンネルなどとして成形することができる。閉じたチャネルは、円形、楕円形、正方形、長方形、または多角形の断面を有することができる。
【００２０】
「フレキシブルメンブレン」は、力がフレキシブルメンブレンの局所部分に加えられたときに（例えば、曲げおよび／または引張りによって）変位する局所部分を有することができる膜である。フレキシブルメンブレンは、本明細書に記載されるように基板層であり得る。局所部分は、１つ以上の外側部分に囲まれている。局所部分は、外側部分が固定構成に保持されている間、外側部分から破損することなく変位する。フレキシブルメンブレンの局所部分に力が加えられると、フレキシブルメンブレンの局所部分は動きに対して、フレキシブルメンブレンの局所部分の変位量／引張り量に比例するように抵抗することができる。フレキシブルメンブレンの局所部分は、第１の構造（例えば、形状）から、第１の構造よりも大きく曲げられおよび／または引き伸ばされている、少なくとも１つの第２の構造に移動されてもよい。いくつかの例では、第１の構造は、力がフレキシブルメンブレンに加えられていないときのフレキシブルメンブレンの局所部分の弛緩構造であり得る。他の例では、第１の構造は、より小さな力のみがフレキシブルメンブレンの局所部分に加えられるとき、最小の屈曲および／または伸張構造であり得る。フレキシブルメンブレンの局所部分が第２の構造で曲げられおよび／または引き伸ばされると、力が除去された後にフレキシブルメンブレンの局所部分を第１の構造に戻すためにフレキシブルメンブレンに潜在的な力が存在する。フレキシブルメンブレンに使用することができる材料には、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が含まれる。必要に応じて、フレキシブルメンブレンの表面は、他の材料にレーザ溶接されることになる領域に沿ってシラン化されてもよい。必要に応じて、放射吸収材料をフレキシブルメンブレンに塗布することができる。
【００２１】
「圧縮」とは、２つの物体を強制的にまとめることを指す。例えば、基材層を互いに締め付ける、２つの基材層を互いに押し付ける、重力場内で１つの層を他の層の上に置く（例えば、地球の重力下または遠心力による重力下）などによって、２つの基材層をまとめることができる。
【発明の概要】
【００２２】
一実施例では、第１基板層と、第２基板層と、第１基板層と第２基板層との間に配置された放射吸収材料とを有する作業スタックを提供することを含む方法が提供される。作業スタックは、その中に指定された液体を有するキャビティを含む。結合界面が、放射吸収材料と、第１基板層または第２基板層の少なくとも一方との間に画定される。結合界面は指定された液体の膜を有する。この方法はまた、外周シールを形成するために所定の経路に沿って結合界面に放射を向けるステップを含む。外周シールは、キャビティを結合界面の外側領域から分離するように配置されている。この方法はまた、第１および第２基板層を互いに固定するために結合界面の外側領域に放射を向けるステップを含む。外周シールは、放射が外側領域に向けられるときに、外側領域からキャビティ内への気泡の進入を妨げる。
【００２３】
いくつかの態様では、作業スタックを提供することは、放射吸収材料を第１基板層上に配置することを含み得る。放射吸収材料は、側面開口キャビティを含むようにパターン化されてもよい。作業スタックを提供することはまた、第１基板層と放射吸収材料とを互いに固定するために、第１基板層と放射吸収材料との間の二次界面に放射を向けるステップを含み得る。作業スタックを提供することはまた、指定された液体で側面開口キャビティを満たすステップ、ならびに放射吸収材料および第１基板層に対して第２基板層を積み重ねることを含むことができ、それによって、側面開口キャビティを覆い、作業スタックのキャビティを形成する。指定された液体の膜は、第２基板層が側面開口キャビティを覆うときに結合界面に沿って存在してもよい。
【００２４】
いくつかの態様では、外周シールを形成するために結合界面に放射を向けるステップは、外周シールとキャビティとの間に間隔が存在するように、キャビティからある距離を離して外周シールを位置決めすることを含む。
【００２５】
いくつかの態様では、作業スタックおよび第２基板層は装置の少なくとも一部を形成する。第１基板層、放射吸収材料、および第２基板層は、指定された液体が作業スタックのキャビティに出入り可能にするポートが装置に存在しないように、連続層であってもよい。
【００２６】
いくつかの態様では、作業スタックを提供するステップは、第１基板層または第２基板層のうちの少なくとも一方に沿ってターゲット層を形成するステップを含む。ターゲット層は、指定されたパターンでその上に配置された不透明材料を備えることができる。
【００２７】
いくつかの態様では、放射吸収材料は、第１基板層と第２基板層との間に配置された別々の部分と、放射吸収材料の隣接部分間の出口チャネルとを備える。出口チャネルは、作業スタックの外側またはリザーバのうちの少なくとも一方と流体連通していてもよい。指定された液体および気泡は、放射が外側領域に向けられるときに、結合界面の外側領域から出口チャネルに入ることが可能になる。
【００２８】
いくつかの態様では、作業スタックは複数のキャビティを含む。この方法はまた、第１および第２基板層を固定して複数の装置を形成した後に、作業スタックをダイシングすることをさらに含み得る。
【００２９】
いくつかの態様では、キャビティは、撮像領域と、撮像領域と放射吸収材料との間に存在する溝領域とを備える。撮像領域は、撮像ターゲットを有していてもよい。溝領域は、ターゲットを有しなくてもよい。
【００３０】
いくつかの態様では、放射吸収材料は透明層と不透明層を備える。不透明層は放射を吸収して複合ジョイントを形成することができる。
【００３１】
いくつかの態様では、第１および第２基板層を互いに固定するために照射される外側領域の一部は、外周シールの領域の少なくとも１０倍である。
【００３２】
いくつかの態様では、外周シールを形成するために所定の経路に沿って放射を向けることと、外側領域上に放射を向けるステップとは、放射が連続的に適用される単一の放射セッション中に順次行われる。外側領域に放射を向けるステップは、外側領域を覆うようにレーザビームをラスタ状に向けることを含み得る。
【００３３】
この方法の任意の特徴は、任意の望ましい方法および／または構成で、一緒に組み合わせることができることを理解されたい。
【００３４】
一例では、基板層と、基板層に沿って配置された放射吸収材料とを有する多層スタックを備える装置が提供される。多層スタックは、その中に指定された液体を有するキャビティを備える。放射吸収材料と基板層との間に結合界面が形成される。結合界面は、放射吸収材料と基板層とを互いに固定する複合ジョイントを含む。複合ジョイントは、キャビティに沿って延びる外周シールと、外周シールを囲むフィールドジョイントとを含む。外周シールは、キャビティとフィールドジョイントとの間に配置される。
【００３５】
いくつかの態様では、外周シールとフィールドジョイントとは異なる構成を有する。
【００３６】
いくつかの態様では、指定された液体の残りが複合ジョイントに沿ってまたはその内部に存在する。外周シールは、残りとキャビティとの間に配置されてもよい。
【００３７】
いくつかの態様では、基板層は第１基板層であり、デバイスはさらに第２基板層と、第１基板層と放射吸収材料とを備え、そして第２基板層は、連続層であり、結果として装置は指定された液体がキャビティに出入りすることを可能にするポートを有しない。
【００３８】
いくつかの態様では、装置はまた、第１基板層または第２基板層のうちの少なくとも一方に沿ってターゲット層を含むことができる。ターゲット層は、指定されたパターンでその上に配置された不透明材料を含むことができる。場合により、指定された液体は、光源によって励起されたときに発光する材料を含む。
【００３９】
いくつかの態様では、第２基材層はフレキシブルメンブレンを含むことができ、装置はまた、キャビティ内に、またはキャビティに隣接して動作可能に配置されるアクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、キャビティ内の圧力を変化させてフレキシブルメンブレンを移動させるために作動および停止させるように構成することができる。
【００４０】
いくつかの態様では、キャビティは、指定された撮像領域と、指定された撮像領域と放射吸収材料との間に存在する溝領域とを含み得る。指定された撮像領域は撮像ターゲットを有し、溝領域はターゲットを有しない。
【００４１】
装置の任意の特徴は、任意の望ましい方法で一緒に組み合わせることができることを理解されたい。さらに、装置および／または方法の特徴の任意の組み合わせを一緒に使用してもよく、および／またはこれらの態様のいずれかまたは両方からの任意の特徴を本明細書に開示の任意の例と組み合わせてもよい。
【００４２】
別の実施例では、基板層と、放射吸収材料を含むフレキシブルメンブレンとを備える装置が提供される。放射吸収材料は、基板層に沿って配置されている。フレキシブルメンブレンと基板層との間にキャビティが画定され、その中に指定された液体がある。装置はまた、キャビティ内またはキャビティに隣接して動作可能に配置されたアクチュエータを備える。放射吸収材料は、基材層とフレキシブルメンブレンとを互いに固定する複合ジョイントを形成する。複合ジョイントは、キャビティを囲む外周シールと、外周シールを囲むフィールドジョイントとを備える。アクチュエータは、キャビティ内の圧力を変化させてフレキシブルメンブレンを移動させるために作動および停止されるように構成されている。
【００４３】
いくつかの態様では、アクチュエータ、キャビティ内の指定された液体、およびフレキシブルメンブレンは、液体レンズまたは流体バルブとして集合的に動作する。
【００４４】
いくつかの態様では、アクチュエータは、電極、圧電材料、または抵抗加熱器のうちの少なくとも１つを含むか、またはアクチュエータは光によって変調されるように構成される。
【００４５】
装置のこの実施例における任意の特徴を、任意の望ましい方法で互いに組み合わせることができることを理解されたい。さらに、この装置および／または他の装置および／または他の方法における特徴は、互いに任意に組み合わせて使用することができ、また、これらの態様のいずれかまたは全てにおける特徴は、いずれも本明細書に開示されている実施例のいずれかの特徴と組み合わせ可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本開示の実施例の特徴は、以下の詳細な説明および図面を参照することによって明らかになる。図面において、同様の参照番号は、必ずしも同一ではないが同様の構成要素に対応する。簡潔にするために、前述の機能を有する参照番号または特徴は、それらが現れる他の図面と関連して説明される場合もあれば、説明されない場合もある。
【図１】液体を封じ込める（または保持する）か、あるいは液体流路を通過させるように構成された例による装置の平面図である。
【図２】図１の２-２線に沿った装置の断面図である。
【図３】一例による、図１の装置の製造方法を示すブロック図である。
【図４】図１の装置を組み立てるために使用することができる、一例に従った作業スタックの断面図である。
【図５】図１の装置を一例に従って組み立てる際に、指定された液体内に浸漬される図４の作業スタックの断面図である。
【図６】基板層がキャビティを囲むように配置された後の図５の作業スタックの断面図である。
【図７】一例に従って２つの層が圧縮されたときの２つの層の間の結合界面をより詳細に示す、図６の作業スタックの一部の拡大断面図である。
【図８】外周シールを形成するために結合界面に照射される放射を示す図である。
【図９】図７の接合界面の外側領域への放射が図８の外周シールを囲むフィールドジョイントを形成することを示す図である。
【図１０】図８の外周シールおよびフィールドジョイントを形成するために放射がたどることができる経路を示す、図１の装置の平面図である。
【図１１】溝領域および撮像領域を示す図１の装置の平面図である。
【図１２】一例による、装置の製造方法を示すブロック図である。
【図１３】一例による、複数のデバイスの製造中のウェハスタックの一部の平面図である。
【図１４】指定された液体がウェハスタックのキャビティ内に供給された後の図１３のウェハスタックの断面図である。
【図１５】基板層が図１３の作業スタックに追加された後の図１３のウェハスタックの断面図である。
【図１６】作業スタックを個々のデバイスに分離するためにダイシングされた後の図１５のウェハスタックの断面図である。
【図１７】装置が組み立てられているときの一例に従って形成された、液体バルブを有する装置の断面図である。
【図１８】液体バルブの多重配置を示す図１７の装置の断面図である。
【図１９】一例に従った液体レンズおよび／または液体ミラーのアレイを有する装置の斜視図である。
【図２０】図１９の装置によって使用することができる一例に従って形成された液体レンズの断面図である。
【図２１】図１９の装置によって使用することができる一例に従って形成された他の液体レンズの断面図である。
【図２２】外周シールがキャビティから離間している一例による、複合ジョイントを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本明細書のいくつかの実施例で提供されるのは、液体を保持するか、またはそこを通る液体流路を有するように構成されている装置、およびそれを製造する方法である。本明細書に記載の実施例は、装置およびその製造方法を含む。これらの装置は、隣接層がレーザボンディングまたはレーザ溶接を可能にする異なる吸収特性を有する多層構造を備える。装置はまた、１種以上の液体が存在するキャビティを備える。このように、装置は流体装置と呼ばれることがある。しかしながら、流体装置は、液体および多層構造に加えて他の構成要素を有してもよい。例えば、流体装置は、１つ以上のキャビティに隣接してまたはその中に動作可能に配置された電極などのアクチュエータに、通信可能に結合されたマイクロコントローラを備えることができる。
【００４８】
液体は均一な組成を有していてもよく、また、異なる（液体）組成の混合物であってもよい。いくつかの例では、液体は極性液体（例えば、水、水溶液）および非極性液体（例えば、油）を含む。流体装置は、２つの隣接する層がそれらの間に界面を形成する複数の層を備える。流体装置は、界面を通るキャビティからの液体の漏れを妨げるように構成される。特定の実施例では、流体装置は他の既知の装置と比較してより少ない数の気泡をキャビティ内に含み得る。
【００４９】
いくつかの実施例では、流体装置は、液体バルブ、液体ミラー、または液体レンズのうちの少なくとも１つを含む。液体バルブ、ミラーまたはレンズは、フレキシブルメンブレンによって囲まれ、その中に配置された液体を有するマイクロキャビティを含み得る。液体はアクチュエータによって動かされてもよく、それによってフレキシブルメンブレンの一部を曲げ、バルブ、ミラーまたはレンズの状態を変化させる。実施例は、マイクロキャビティ内に存在する気泡を減少させるか、またはいくつかの実施例ではさらに排除することがある。
【００５０】
いくつかの実施例では、流体装置は光学的アライメントツールである。光学的アライメントツールは、例えば、蛍光ベースおよび非蛍光ベースの光学システムの光学アセンブリをキャリブレーションするために使用できる。いくつかの実施例では、これらの光学システムの精度はナノメートルスケールであり得、これは次世代のシーケンスシステムに特に有用であり得る。この例はまた、半導体、バイオテクノロジー、および消費者産業において潜在的な用途を見出すかもしれない。マスクアライナおよびステッパなどの光学アライメントツールを使用して、高精度半導体ツールをアライメントすることができる。この例はまた、マシンビジョンシステムまたは顕微鏡のような消費者向け装置をキャリブレーションするためにも使用できる。本明細書に記載の流体装置はまた、光コヒーレンストモグラフィーおよび蛍光に基づく生物学的イメージングにおいて使用できる。
【００５１】
装置は、複数の別個の基板層を含み得る。例えば、固体支持層は、固体支持層の側面に沿って配置された放射吸収材料を有することができる。放射吸収材料は、基板層に沿って側面開口キャビティを形成するようにパターン化されてもよい。側面開口キャビティ内に過剰量の液体を供給することができる。例えば、基板層および放射吸収材料を液体内に沈めて、液体が側面開口キャビティ内に流れるようにすることができる。他の例では、液体はキャビティに直接注がれる。他の基板層が他の層の上に積み重ねられて、側面開口キャビティを囲む。基板層が他の層の上に積層されるとき、液体はチャネル内に（そして気泡なしで）存在するだけでなく、放射吸収材料と基板層との間の界面に沿っても存在することができる。
【００５２】
放射吸収材料と基板層とを互いに固定するために、この方法は、液体が放射吸収材料と基板層との間に存在する間に２つのレーザ溶接段階を含む。段階は必ずしも時間的に離れていたり区別されたりするわけではない（例えば、第１段階の後にレーザをオフにし、次に第２段階のために再びオンにする）。代わりに、段階は、各段階に対して異なるパターンが使用される単一の放射セッションによって実行されてもよい。例えば、第１段階は、取り囲まれたキャビティを囲む単一の経路に沿ってビームスポットを向けることを含み得る。この第１レーザ溶接段階は「外周シール」を形成する。次いで、第２レーザ溶接段階は、外周シールの面積よりもはるかに大きい面積であり得る、界面の残りの部分を溶接し得る。この第２のレーザボンディング段階は「フィールドジョイント」を形成する。外周シールは、残りの界面がレーザ溶接されてフィールドジョイントを形成するときに、密閉キャビティ内に気泡が形成されるのを防止または妨げることができる。フィールドジョイントは、異なる層が十分に接合され、不注意で分離しないことを保証する。
【００５３】
図１は、一例に従った装置１００の平面図である。図２は、図１の２-２線に沿った装置１００の断面図である。装置１００は、その中に指定された液体１１０を有するように設計されている。装置１００が液体を含むとき、装置１００は流体装置と呼ばれることがある。特定の例では、流体装置１００は、例えば結像系をキャリブレーションしたり液体レンズを形成したりするために使用される光学装置である。例えば、液体１１０は１種以上の発光材料を含むことができる。発光材料は、１種以上の蛍光分子または発光分子を含むことができる。特定の実施例では、発光材料は、異なる波長の光によって励起され、異なる波長の光信号を放出するように構成されている。例えば、蛍光分子は、ローダミン染料またはオキサジン染料の少なくとも一方を含み得る。別の例として、指定された液体１１０は、所望の発光を提供する１種以上の量子ドットを含む溶液であり得る。
【００５４】
発光材料は適切な液体中に懸濁させることができる。例えば、適切な液体は、液体を通過することが意図される波長に対して透明または半透明であり得る。必要に応じて、液体はまた、隙間に吸い込まれる可能性を低減するために高い粘度を有してもよい。液体はまた高い沸点を有してもよい。一例として、発光材料が懸濁されている液体はエチレングリコールであり得る。しかしながら、他の例では、発光材料が懸濁している液体は、水などの他の液体であり得る。
【００５５】
いくつかの実施例では、装置１００は、指定された液体１１０が装置１００の内外に流れることを可能にするポートを有しない。指定された液体１１０は、指定された液体１１０が装置１００の構成要素を物理的に分離することなく装置１００から出ることができないように、装置１００内に封入されてもよい。しかしながら、他の実施例では、指定された液体１１０は装置１００を通って流れることができてもよい。例えば、装置１００は、異なる試薬を有する液体が装置１００を通して導かれる連続流システムの一部を形成してもよい。
【００５６】
装置１００は、それぞれの界面に沿って互いに結合された複数の個別構成要素を含む。図示された例では、装置１００の個別構成要素は、第１基板層１０２（図２）、第２基板層１０４（図１および図２）、および第１、第２基板層１０２、１０４の間に配置された放射吸収材料１０６（図２）を含む。いくつかの実施例では、放射吸収材料１０６は放射吸収層であり得る。そのような例では、放射吸収層は、第１および第２基板層１０２、１０４などの２つの他の層を分離するスペーサとして機能する。
【００５７】
図１および図２は装置１００の３層のみを示しているが、他の実施例は２層のみを含んでもよく、または他の実施例は３層以上を含んでもよい。他の要素が装置１００に追加されてもよく、または装置１００に変更が加えられてもよいこともまた理解されるべきである。
【００５８】
第１基板層１０２、第２基板層１０４、および放射吸収材料１０６がそれぞれの界面に沿って並んで配置されている場合、組み合わせた第１基板層１０２、第２基板層１０４および放射吸収材料１０６は多層スタック１０８と呼ぶことができる。多層スタック１０８が操作、処理、または他の方法で処理されている場合、多層スタック１０８は作業スタックと呼ばれることがある。
【００５９】
装置１００は、その中に指定された液体１１０（図２）を有するキャビティ１１２を含む。キャビティ１１２を他のキャビティから区別するために、キャビティ１１２を「作業スタックのキャビティ」または「作業スタックキャビティ」と呼ぶことがある。図２に示されるように、キャビティ１１２は、装置１００の層の表面によって全体的に画定される密閉キャビティである。例えば、キャビティ１１２の底部は、第１基板層１０２の内面１１４によって画定されている。キャビティ１１２の頂部は第２基板層１０４の内面１１６によって画定され、キャビティ１１２の側面は放射吸収材料１０６の端面１１８によって画定される。他の実施例では、キャビティ１１２は、多層スタック１０８（または装置１００）の外部へ開口してもよい。例えば、キャビティ１１２は、それぞれ装置１００の外部に開口する入口ポートと出口ポートとの間に延びるフローチャネルであり得る。そのような例では、キャビティ１１２は、少なくとも１つの開口端を有する被覆キャビティ（または被覆チャネル）と呼ばれることがある。
【００６０】
また図２に示されるように、結合界面１１５が放射吸収材料１０６と第２基板層１０４との間に画定され、そして結合界面１１７が放射吸収材料１０６と第１基板層１０２との間に画定される。第１のフィールドジョイント１２２は結合界面１１７に沿って形成されてもよく、複合ジョイント１２０は結合界面１１５に沿って形成されてもよい。複合ジョイント１２０は、外周シール１２４と第２フィールドジョイント１２６とを含む。本明細書に記載されるように、第１フィールドジョイント１２２および複合ジョイント１２０は、１つ以上のレーザ溶接（またはレーザボンディング）作業によって生成されてもよい。
【００６１】
図示された例では、装置１００は、内面１１６に沿って基準マーカ１２５のアレイを有する。基準マーカ１２５は、撮像系をキャリブレーションするために撮像系によって撮像されるように構成されている。基準マーカ１２５は様々な形状を有することができ、様々なパターンを提供するように配置することができる。形状および／またはパターンは、撮像系の光学的アライメントを評価するために設計することができる。例えば、基準マーカは、単一の大きな「＋」形状を有することがある。そのような形状は、撮像系のＸＹ位置決めに使用されてもよい。基準マーカは、視野を覆うピンホールのアレイを形成してもよい。これらのアレイは、結像されたスポットの半値全幅、像面湾曲、像の傾き、軸方向の色収差などの画像品質および焦点測定基準を評価するために使用することができる。例えば、ピンホールは、１マイクロメートル（１μｍ）の直径を有する円形ピンホールであり得る。他の例として、アレイは３μｍピッチの六角形パターンを有することができる。変調伝達関数を評価するために視野の周囲に分布する「ＭＴＦラインペア」など、他のパターンが存在する可能性がある。基準マーカにクロムを使用する例では、視野の周囲が５μｍ四方などの小さい対象物を有する状態で、オートフォーカスレーザが視野の中心でクロムを通過できるようにパターンを設計することができる。そのようなアレイは最良焦点Ｚ位置を評価するために使用することができる。
【００６２】
基準マーカ１２５が内面１１６に沿って配置されることに代えて、またはそれに加えて、他の基準マーカを内面１１４に沿って配置することができる。しかしながら、他の例では、流体装置は基準マーカを含まない。
【００６３】
図３は、一例による方法２００のブロック図である。方法２００は、例えば、作業スタックまたは多層スタックを製造する方法であり得る。方法２００はまた、流体デバイス、またはより具体的には、光学デバイスなどのデバイスを製造する方法であり得る。図示の例では、方法２００は装置１００（図１）を製造する方法である。図４〜図１１は、方法２００の動作または段階を示している。
【００６４】
図３および図４に関して、方法２００は、２０２において放射吸収材料１０６を第１基板層１０２に塗布することを含む。具体的には、放射吸収材料１０６は、第１基板層１０２の表面１１４に沿って配置されている。任意選択で、第１基板層１０２はその上に基準マーカ１２５のパターンを含むことができる。放射吸収材料１０６は、例えばレーザボンディングプロセスを使用して第１基板層１０２に固定されてもよい。レーザボンディング操作中に、放射吸収材料１０６および第１基板層１０２を圧縮することができる。レーザは赤外線（ＩＲ）レーザであり得る。この段階で、放射吸収材料１０６と第１基板層１０２とは作業用スタック１２８を形成する。
【００６５】
一つ以上の実施例では、第１基板層１０２はガラスのような無機層であり、放射吸収材料１０６はポリイミドフィルムのような有機層である。本明細書に記載のレーザ接合を強化するために、放射吸収層１０６の反対側をシラン化することができる。しかしながら、他の材料も本明細書に記載の例に適している可能性があることを理解されたい。さらに、１つの層が複数の副層を含み、その中の１つの副層が放射吸収材料を含むことを理解されたい。
【００６６】
図３の２０４において、放射は接合界面に向けられてフィールドジョイントを形成する。例えば、光ビーム（例えば、ＩＲレーザビーム）を接合界面１１７に向けることができる。光ビームは、光ビーム１６０（図８に示す）と類似または同一であり得る。光ビームは、放射吸収材料１０６によって吸収され、それによって放射吸収材料１０６を溶融するように構成された所定の波長を有する。第１基板層１０２と放射吸収材料１０６は異なる吸収特性を有する。第１基板層１０２は、指定された波長（または波長の範囲）を有する光ビームがそれを透過して放射吸収材料１０６に向けられることを可能にできる。放射吸収材料１０６は、指定された波長（または波長範囲）を有する光を本質的に吸収することができる。選択され得る他のパラメータは、光ビームのパワー、走査速度、光ビームの均一性、および層を一緒に圧縮する力を含む。
【００６７】
光ビームは、接合界面１１７の大部分を覆うように所定の方法で向けられてもよい。例えば、光ビームは、接合界面の少なくとも５０％にわたって向けられてもよい。光ビームは、キャビティ１３２が形成されることになる領域の周りに向けられる領域溶接を実行することができる。２０４での方向付けは、パターン化の前に起こるように示されているが、２０６における、ボンディング界面１１７への放射の方向付けは、パターン化後に起こり得ることを理解されたい。
【００６８】
図３の２０６において、放射吸収材料１０６をパターン化してボイドを形成することができる。図示の例では、放射吸収材料１０６は、放射吸収材料１０６が第１の基板層１０２の表面１１４に沿って配置されている間にパターン化される。例えば、放射吸収材料１０６は、光ビームを放射吸収材料１０６上に向け、その光ビームを所定のパターンに移動させることによって選択的に切除することができる。光ビームは紫外線（ＵＶ）レーザビームであり得る。切除は、放射吸収材料１０６を完全に除去することができ、あるいは、除去することができる放射吸収材料１０６の切り欠きを作り出すことができる。しかしながら、他の例では、放射吸収材料１０６を表面１１４に沿って位置決めする前に放射吸収材料１０６をパターン化することができる。放射吸収材料１０６は、予め形成されたフィルムまたは層を構成してもよい。そのような場合、２０６でのパターン化は２０２での位置決めの前に行われる。選択的切除に加えて、放射吸収材料１０６は他の技術によってパターン化されてもよい。例えば、放射吸収材料１０６は、所定の構造を有するように化学エッチングまたは成形することができる。
【００６９】
パターン化後、２０６において、放射吸収材料１０６および第１基板層１０２は、側面開口キャビティ１３２を画定する。図４に関して、放射吸収材料１０６は第１の部分１４０と第２の部分１４２を形成する。第１および第２のセクション１４０、１４２は、それらの間に側面開口キャビティ１３２を介して互いに離間している。第１および第２の部分１４０、１４２は、放射吸収材料１０６の材料表面１０７のそれぞれの部分１４１、１４３を含む。図４では、材料表面１０７の部分１４１、１４３が露出している。
【００７０】
図３の２０８において、指定された液体１１０をボイド、例えば図４に示す側面開口キャビティ１３２内に供給することができる。指定された液体１１０の体積は、指定された液体１１０が材料表面１０７の部分１４１、１４３の上に溢れるように過剰であり得る。図５は、２０８において、指定された液体１１０を側面開口キャビティ１３２内に供給するための一方法を示す。この例では、指定された液体１１０は容器１４４内に保持されている。指定された液体１１０が側面開口キャビティ１３２内に流れるように、作業スタック１２８を指定された液体１１０内に浸すか沈めることができる。
【００７１】
図３、５および６に関して、２１０で、第２基板層１０４を作業スタック１２８上に位置決めして、側面開口キャビティ１３２（図５）を囲み、それによって指定された液体１１０を有する密閉キャビティ１１２（図６）を形成することができる。第２基板層１０４が作業スタック１２８上に配置される前は、側面開口キャビティ１３２は、本質的に気泡を含んでいなくてもよい。これを確実にするために、容器１４４を振るかまたは振動させて表面に付着したあらゆる気泡を除去することができる。第２基板層１０４の内面１１６もまた、本質的に気泡を含まなくてもよい。このように、密閉キャビティ１１２はその中に指定された液体１１０を泡なしで有することができる。図６に示すように、第１基板層１０２、放射吸収材料１０６、および第２基板層１０４は作業スタック１５０を形成する。
【００７２】
上記では、第２基板層１０４が第１基板層１０２を含む作業スタック１２８上に配置されているが、他の例では、第１基板層１０２を、第２の基板層１０４を含む作業基板上に配置することができることを理解されたい。
【００７３】
図７は、作業スタック１５０の一部１５１の拡大断面図であり、放射吸収材料１０６と第２基板層１０４との間の結合界面１１５をより詳細に示している。第２基板層１０４が作業スタック１２８（図５）上に配置されると、指定された液体１１０が材料表面１０７のそれぞれの部分１４１、１４３と第２基板層１０４の内面１１６との間に存在する。作業スタック１５０が圧縮されると、より具体的には図３の２１２で、圧縮力１５２が第２基板層１０４と第１基板層１０２に加えられると、指定された液体１１０の膜１５４が結合界面１１５に沿って延びる。図７の膜１５４の厚さ１５５は、膜１５４が図中に見えるように増加する。
【００７４】
場合によっては、膜１５４は、表面１０７、１１６が本質的に濡れるだけであるほど十分に薄くてもよい。それにもかかわらず、指定された液体１１０は表面１０７、１１６の間に存在する。膜１５４中の指定された液体１１０の量は、指定された液体１１０の接着力および／または凝集力および／または表面１０７、１１６の表面エネルギーに基づくことができる。膜１５４内の指定された液体１１０の量は、表面１０７、１１６の外形に基づいてもよい。いくつかの実施例では、上記のパラメータは、指定された液体１１０の量を最小限に抑えるように選択することができる。膜１５４中の指定された液体１１０の量は、表面１０７、１１６が乾燥しているか指定された液体１１０内に浸漬されていない場合、少なくとも指定された液体の量よりも多い量である。ほんの一例として、フィルム１５４の厚さ１５５は、約１マイクロメートル〜約２マイクロメートルの範囲であり得る。
【００７５】
図８は、結合界面１１５に照射されている放射を示す。方法２００（図３）の２１４において、放射が結合界面１１５に向けられて外周シール１２４が形成される。外周シール１２４は、キャビティ１１２に沿って延在し、キャビティ１１２を結合界面１１５の外側領域１７０から分離する。外周シール１２４はキャビティ１１２を囲むことができる。外周シール１２４は、その後の操作中に外側領域１７０からキャビティ１１２への気泡または他の液体の進入を妨げることがある。
【００７６】
放射は、指定された波長または波長範囲を有する光源（例えば、レーザ）からの光ビーム１６０によって提供される。１つ以上の波長は、光ビーム１６０が実質的な吸収なしに第２基板層１０４を透過するように選択されてもよいが、放射吸収材料１０６によって吸収されるように選択されてもよい。例えば、第２基板層１０４は透明層とすることができ、放射吸収材料１０６は不透明材料とすることができる。光ビーム１６０はビームスポット１６６に集束されてもよい。ビームスポット１６６は、光ビーム１６０の焦点でも焦点の近傍でもよい。一例として、ビームスポット１６６は、約２０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲の直径を有することができるが、他の例では直径がより大きくてもより小さくてもよいと考えられる。
【００７７】
光ビーム１６０は、結合界面１１５の平面に対して直角に示されているが、この例または他の例では、光ビーム１６０は、平面に対してある角度で衝突することができる。ある角度で衝突することは、特定の結合パターンを作り出すとき、あるいは第２基板層１０４または放射吸収材料１０６上に存在する特徴を回避するために有益であり得る。
【００７８】
特定の仮説に束縛されることを望まないが、放射は放射吸収材料１０６および／または第２基板層１０４の材料を溶融して、異なる材料間の共有結合を促進するためのより密接な接触をもたらすと考えられる。結合界面１１５で材料の一方または両方を溶融することは、共有結合または非共有相互作用が生じるかどうかにかかわらず有用であり得る。必要に応じて、溶融した放射吸収材料および／または第２基板層１０４の材料のそれぞれの表面は、光ビームを照射する前にシラン化することができる。結果として得られる外周シール１２４は、漏れを防ぐのに有利である。さらに、本明細書に記載のレーザ溶接技術は、第２基板層１０４または放射吸収材料１０６を実質的に変形させることなく、異なる材料間に接合部を形成することができる。
【００７９】
図３の２１４において、放射は所定の経路に沿って導かれ、外周シール１２４を形成する。より具体的には、ビームスポット１６６は、結合界面１１５に衝突し、所定の経路に沿って向けられる。ビームスポット１６６は、ビームスポット１６６が溶融材料の縞または帯を形成するように、結合界面１１５に沿って連続的に移動し得る。ビームスポット１６６が所定の経路に沿った点に位置するとき、集中光は放射吸収材料によって吸収される。熱エネルギーは急速に増加して放射吸収材料１０６を溶融する。指定された液体１１０は気化させることができる。放射吸収材料１０６内の熱エネルギーはまた、第２基板層１０４の材料を溶融させる可能性がある。ビームスポット１６６がこの点から離れると、熱エネルギーが消散し、放射吸収材料１０６および第２基板層１０４の溶融材料が凝固して溶接部を形成する。
【００８０】
外周シール１２４は、放射が照射されるときに結合界面１１５の外側領域１７０からキャビティ１１２への気泡の進入を妨げるように設計されている。いくつかの実施例では、外周シール１２４は、概してキャビティ１１２の周囲に沿って延びる。キャビティ１１２の周囲は、端面１１８によって画定されている。図８に示すように、外周シール１２４はキャビティ１１２に直接隣接して配置されている。外周シール１２４は、キャビティ１１２の外周の形状と同様の所定の経路に沿って続いてもよい。そのような場合、外周シール１２４は、キャビティ１１２を囲むこととして特徴付けられてもよい。
【００８１】
しかしながら、周囲シール１２４は、キャビティ１１２に直接隣接して延びるべきではない。この構成は図２２に示されており、この図では、外周シール１２４とキャビティ１１２（または端面１１８）との間に間隔１３１が存在している。このような例は、キャビティ１１２に隣接する局所的な加熱により、キャビティ１１２内に気泡が発生する可能性を減らすために使用され得る。例として、間隔１３１は、少なくとも０．２ｍｍ、少なくとも０．３ｍｍ、少なくとも０．４ｍｍ、または少なくとも０．５ｍｍであり得る。しかしながら、間隔を含まないことを含めて、より大きい間隔およびより小さい間隔を使用することができる。外周シール１２４は、キャビティ１１２の周囲に対して非平行であり得る。外周シール１２４は、放射が照射されるときに外側領域１７０内に発生する可能性がある気泡が、キャビティ１１２に向かってその中に移動するのを防止するように配置される。
【００８２】
図９は、外周シール１２４を囲む第２のフィールドジョイント１２６を形成するために、図３の２１６に従って結合界面１１５の外側領域１７０に照射されている放射を示す。図９では、ビームスポット１６６は、左から右へ、または外周シール１２４から装置１００（図１）の外部への方向に連続的に移動している。他の例では、ビームスポット１６６は、ページの内外に移動して外周シール１２４と平行に移動することができる。放射が照射されると、指定された液体１１０、放射吸収材料１０６、および第２基板層１０４に大量の熱が加えられることによって引き起こされる気泡が発生する可能性がある。外周シール１２４は、放射が外側領域１７０に向けられるときに、外側領域１７０からキャビティ１１２内への気泡の進入を妨げる。
【００８３】
外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６の両方に対して、放射は放射吸収材料１０６および／または第２基板層１０４の材料を溶融して、異なる材料間の共有結合を促進するためのより密接な接触をもたらすと考えられる。結合界面１１５で材料の一方または両方を溶融することは、共有結合または非共有相互作用が生じるかどうかにかかわらず有用である。熱エネルギーが消散すると、混合材料は凝固して溶接部を形成する。外周シール１２４はまた、作業スタック１２８を第２基板層１０４に保持するように機能し得るが、外周シール１２４だけでは、第２基板層１０４が誤って装置１００から分離するのを防ぐのに十分ではない。接合部の強度は、とりわけ、接合部の面積に基づき得る。多層構造を維持するために、第２のフィールドジョイント１２６が結合界面１１５に沿って追加されている。
【００８４】
外周シール１２４と第２のフィールドジョイント１２６とが組み合わさって複合ジョイント１２０を形成する。第２基板層１０４と放射吸収材料１０６とを互いに固定するために照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の総面積よりも大きい。例えば、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の領域の少なくとも５倍であり得る。いくつかの例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の領域の少なくとも７倍であり得る。特定の例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の面積の少なくとも１０倍または外周シール１２４の面積の少なくとも１５倍であり得る。より特定の例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の面積の少なくとも２０倍、または外周シール１２４の面積の少なくとも３０倍であり得る。さらに特定の例では、照射される外側領域１７０の部分は、周囲シール１２４の面積の少なくとも５０倍または周囲シール１２４の面積の少なくとも１００倍であり得る。
【００８５】
いくつかの例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の領域の指定範囲内にあり得る。そのような範囲の下限および上限は、上記の要因から得られ得る。例えば、いくつかの例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の領域の５倍から１５倍の間であり得る。いくつかの例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の領域の５倍から２０倍の間であり得る。より具体的な例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の面積の５倍から３０倍の間、外周シール１２４の面積の５倍から５０倍の間、または外周シール１２４の面積の５倍から１００倍の間であり得る。より具体的な例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の面積の１０倍から３０倍の間、外周シール１２４の面積の１０倍から５０倍の間、または外周シール１２４の面積の１０倍から１００倍の間であり得る。より具体的な例では、照射される外側領域１７０の部分は、外周シール１２４の面積の２０倍から３０倍の間、外周シール１２４の面積の２０倍から５０倍の間、または外周シール１２４の面積の２０倍から１００倍の間であり得る。
【００８６】
いくつかの例では、外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６は、外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６が装置１００の検査を通して識別され得るように、異なる構成を有する。例えば、装置１００は、周囲シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６を通って延びる断面を明らかにするために、さいの目状に切られてもよい。顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ））を使用して、横断面を調べて複合ジョイント１２０の特性を識別することができる。一例として、図１０に示されるように、所定の経路が互いに垂直であるところで、外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６を識別することができる。より具体的には、外周シール１２４の１つの縞または帯状部分は、第２のフィールドジョイント１２６の縞状または帯状部分に対して垂直であり得る。外周シール１２４はキャビティ１１２を囲むことができ、一方、第２のフィールドジョイント１２６は外側領域１７０に複数の縞または帯を含むことができる。
【００８７】
外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６の異なる構成は、異なる特性を有する外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６の微細構造を含み得る。例えば、ギャップ１７２（図９）および／または指定された液体１１０の残余物１７３（図９）は、外周シール１２４および／または第２のフィールドジョイント１２６に沿って放射吸収材料１０６の間に画定されてもよい。これらの残余物１７３および／またはギャップ１７２は、異なる微細構造を引き起こし得る。指定された液体１１０に応じて、液体１１０の残余物１７３は、外周シール１２４および／または第２のフィールドジョイント１２６内あるいはそれらに沿って封じ込められてもよい。残余物１７３は、例えば、液体１１０に加えられた熱によって引き起こされた、液体１１０内で溶解または混合された物質および／または第２のフィールドジョイント１２６内の形成物であり得る。残余物１７３は、複合ジョイント１２０に沿ってまたはその中に存在してもよい。外周シール１２４は、残余物１７３とキャビティ１１２との間に配置されてもよい。
【００８８】
図１０は、外周シール１２４および第２のフィールドジョイント１２６をそれぞれ形成するためにビームスポットが通ることができる経路１８０、１８２を示す、装置１００の輪郭の平面図である。いくつかの例では、ビームスポット１６６（図８）が結合界面１１５に沿って走査されると、ビームスポット１６６は、外周シール１２４を形成する所定の経路１８０から第２のフィールドジョイント１２６を形成する所定の経路１８２まで連続的に移動する。この二段階プロセスは、単一の放射セッション中に起こり得る。あるいは、２つの別々の放射セッションを使用してもよい。第１の放射セッションは、外周シール１２４を提供し得、そして第２の放射セッションは、第２のフィールドジョイント１２６を提供し得る。
【００８９】
図示のとおり、外周シール１２４はキャビティ１１２を囲む。第２のフィールドジョイント１２６に関しては、ビームスポット１６６はラスタ状に向けられてもよい。例えば、所定の経路１８２は、一連の隣接するまたは当接する縞１８４を形成することができる。説明のために、所定の経路１８２全体は示されていない。図１０では、接合界面１１５の一部が照射されたままである。
【００９０】
図１１は、装置１００の動作準備が整ったときの装置１００の平面図である。特定の例では、装置１００は、キャビティ１１２に出入りする液体の流れを可能にする１つ以上のポートを欠いている。例えば、キャビティ１１２を画定する各層は、キャビティ１１２を囲む材料の連続層である。最終構造では、装置１００の完成前に通路またはチャネルが存在していた場所では、層は不連続性を有していなくてもよい。より具体的には、装置１００は、指定された液体をキャビティ１１２内に供給するために１つ以上のポートが一度存在したという証拠を有しない。
【００９１】
しかしながら、他の例では、キャビティ１１２への１つ以上のポートを使用して、指定された液体１１０をキャビティ１１２に追加することができる。これらのポートは、装置１００を使用する前に差し込まれてもよい。さらに他の例では、流体装置は、流体装置の動作中ずっと開いたままであるポートを有する。例えば、実施例はフローセルを含み得る。
【００９２】
図示の例では、装置１００は、空洞１１２を観察する（例えば画像化する）ことを可能にする窓１９２を形成する。窓１９２は放射吸収材料１０６によって囲まれている。窓１９２は、画像化領域１９４と、画像化領域１９４と放射吸収材料１０６との間に配置された溝領域１９６とを含む。溝領域１９６は画像化領域１９４を囲む。図示の例では、画像化領域１９４は基準マーカ１２５を含む。溝領域１９６は、基準マーカ１２５がないように設計されている。いくつかの例では、溝領域１９６は、気泡が画像化領域１９４に入る可能性を減らすために提供される。しかしながら、他の例では、窓１９２は溝領域１９６を含まない。
【００９３】
装置１００は、キャビティ１１２内に配置された複数の基準マーカ１２５を有するターゲット層１８６を含む。ターゲット層１８６は、第１基板層１０２および／または第２基板層１０４（図２）に取り付けることができる。ターゲット層１８６は、対応する基板層の表面に沿って印刷またはパターン形成された不透明材料１８８を備えることができる。不透明材料１８８は、規則正しい配列で複数の半透明または透明の特徴（例えば、穴）１９０を形成する指定のパターンを有することができる。不透明な特徴および半透明または透明な特徴の指定されたパターンは、基準マーカ１２５を形成し得る。図１１の穴１９０は、図中に見えるように、より大きい直径を有する。直径は、例えば、少なくとも１マイクロメートルであり得る。
【００９４】
図１２は、複数の装置２９８（図１６）を製造する方法２５０を示すブロック図である。装置２９８は装置１００（図１）と類似または同一であり得る。方法２５０は、図１３〜図１６において説明され、方法２００のステップと類似または同一のステップを含み得る。例えば、図１２および図１３に関して、方法２５０は、２５２において、放射吸収材料２７２を基板ウェハ２７０に塗布し、それによって作業スタック２７５を形成することを含む。基板ウェハ２７０は、第１基板層１０２（図１）と類似または同一であり得る。
【００９５】
方法２５０のステップ２５４において、放射吸収材料２７２は、基板ウェハ２７０に沿ってパターン化され、側面開口キャビティ２７４および側面開口出口チャネル２７６を備える。放射吸収材料２７２は、他のプロセスの中でもとりわけ、レーザアブレーションまたは化学エッチングによってパターン化することができる。側面開口キャビティ２７４はキャビティ１３２（図４）と類似または同一であり得る。側面開口キャビティ２７４は、それぞれの装置の密閉キャビティになるように設計されている。図示の例では、それぞれの側面開口キャビティ２７４は、放射吸収フレーム２７８と基板ウェハ２７０とによって完全に画定されているので、放射吸収フレーム２７８と基板ウェハ２７０の表面は、側面開口キャビティ２７４を画定する唯一の表面である。しかしながら、他の実施例では、側面開口キャビティ２７４は他の要素または層によって画定されてもよい。例えば、放射吸収フレーム２７８、および放射吸収フレーム２７８に対して積み重ねられた追加の層は、側面開口キャビティの横方向の境界を画定することができる。
【００９６】
しかしながら、出口チャネル２７６は、隣接する放射吸収フレーム２７８の間に延びてそれらを分離するように設計されている。側面開口キャビティ２７４とは異なり、出口チャネル２７６は、作業スタック２７５の外部および／または放射吸収材料２７２の外部と流体連通するように設計されている。図１２の２５６において、放射は、放射吸収材料２７２と基板ウェハ２７０との間の結合界面２７３（図１４）に向けられてフィールドジョイントを形成する。
【００９７】
結合界面２７３に沿って放射吸収材料２７２をパターン化し、および／またはフィールドジョイントを生成する前に、基準マーカ２８０（図１３）を基板ウェハ２７０の表面に沿って設けることができる。基準マーカ２８０は、成形開口部を有する金属パッドとすることができる。あるいは、基準マーカ２８０は、放射吸収材料２７２がパターン化された後に、または放射吸収材料２７２がパターン化されるときに提供されてもよい。
【００９８】
図１２および図１４に関して、ステップ２５８で、キャビティ２７４を指定された液体２８２で充填することができる。例えば、キャビティ２７４が液体２８２で満たされるように、液体２８２を作業スタック２７５上に注ぐことができる。図１４に示すように、液体２８２は、キャビティ２７４と出口チャネル２７６とを合わせた体積に対して過剰量である。このように、液体２８２は放射吸収フレーム２７８の材料表面２８４上に溢れる。図１４では、液体２８２は表面２８４上に薄膜のように見える。液体２８２および放射吸収材料２７２の組成に応じて、液体２８２は薄膜または多数の液滴とすることができる。過剰な液体の場合、基板ウェハ２７０は、作業スタック２７５から流出する液体を吸収する半硬質フォームまたはスポンジ２８８上に配置することができる。
【００９９】
図１５は、作業スタック２７５とその上に配置された基板層２９０とを備える作業スタック２８５を示す。方法２５０（図１２）の２６０において、基板層２９０が作業スタック２７５上に配置されてキャビティ２７４を囲み、出口チャネル２７６を覆う。基板層２９０は、基板層２９０の下に空気を閉じ込める可能性を減らすように配置することができる。例えば、基材層２９０は、基材層２９０の一方の端部が最初に放射吸収フレーム２７８と接触するような角度で配置することができる。次に、置換された空気が逃げることができるように、基板層２９０と放射吸収フレーム２７８との間の角度を減らすことによって、基板層２９０の残りの部分を低くすることができる。ステップ２６２（図１２）において、基板ウェハ２７０、放射吸収フレーム２７８、および基板層２９０は、圧縮力２９４によって押し込まれる。例えば、空気が充填されている透明フレキシブルメンブレン（図示せず）を基板層２９０に押し下げて、放射吸収フレーム２７８に対して本質的に均等に分布した力を提供することができる。半硬質フォームまたはスポンジ２８８は、作業スタック２８５の動きに抵抗する固定位置を有してもよい。
【０１００】
基板層２９０が作業スタック２７５上に配置されると、基板層２９０は液体２８２を押し出して移動させる。材料表面２８４に沿って液体２８２が移動すると、液体２８２はキャビティ２７４内にも出口チャネル２７６内にも流れ得る。キャビティ２７４は固定の容積を画定する。キャビティ２７４が充填されている場合、材料表面２８４に沿った液体２８２はキャビティ２７４に流れ込むことができない。この場合、液体２８２は端面が開いた出口チャネル２７６に流れ込むことができる。出口チャネル２７６は外部と流体連通している。材料表面２８４に沿った液体２８２が出口チャネル２７６に流れ込むと、出口チャネル２７６内の液体２８２が外部に流れ込む。いくつかの例では、出口チャネル２７６は、基板層２９０がその上に配置された後に、基板層２９０と放射吸収フレーム２７８との間の結合界面２９２に沿って残る、指定された液体２８２のかさを減らすことができる。
【０１０１】
２６４（図１２）では、基板層２９０と放射吸収フレーム２７８との間の結合界面２９２に放射を照射して外周シール２９６を形成することができる。外周シール２９６は、外周シール１２４（図２）と類似または同一であり得る。ステップ２６６（図１２）において、放射を結合界面２９２の外側領域に向けてフィールドジョイント２９７を形成することができる。
【０１０２】
２６８（図１２）で、個々の装置２９８（または多層スタック）を互いに分離することができる。例えば、図１６に示されるように、作業スタック２８５はツール２９５（例えばブレード）またはレーザ（図示せず）によってダイシングされてもよい。特定の例では、ツール２９５は出口チャネル２７６（図１３）を通って向けられてもよい。ツールの幅は出口チャネル２７６の幅より大きくてもよい。そのような場合、出口チャネル２７６の形跡がなくても、装置２９８の清浄な側部または縁部を設けることができる。
【０１０３】
図１７および図１８は、装置３００が組み立てられているときの装置３００の断面図を示している。装置３００は、装置１００（図２）および装置２９８（図１６）と同様の方法で組み立てることができる。図１７に関して、デバイス３００は、基板層（または第１基板層）３０４およびフレキシブルメンブレン（または第２基板層）３０６を有する作業スタック３０２を含む。フレキシブルメンブレン３０６は、可撓性ポリイミド膜のような放射吸収材料を含み得る。いくつかの例では、フレキシブルメンブレン３０６は、放射吸収材料を含む組成を有してもよい。あるいは、フレキシブルメンブレン３０６は複数の副層を含んでもよい。副層は、可撓性材料を有する第１の副層と、放射吸収材料を有する第２の副層とを含み得る。第１および第２の副層は等しいサイズを有し、第１および第２の副層が並んで配置された２枚のシートであるか、または第２の副層が第１の副層に沿って選択的に配置される。例えば、第２の副層はアブレーションまたはエッチングによってパターン化されてもよい。
【０１０４】
基板層３０４とフレキシブルメンブレン３０６は、外周シール３１２とフィールドジョイント３１４を含む複合ジョイント３１０を介して互いに固定されている。作業スタック３０２はまた、その中に配置された液体３１６を有する複数のキャビティ３０８を含む。フィールドジョイント３１４は、外周シール３１２を取り囲む。外周シール３１２は、フィールドジョイント３１４をそれぞれのキャビティ３０８から分離するように配置される。液体３１６は、上述の方法と同様にしてキャビティ３０８に供給することができる。例えば、フレキシブルメンブレン３０６は、液体３１６がキャビティ３０８内に供給された後にキャビティ３０８上に配置されてもよい。キャビティ３０８のそれぞれは、対応する外周シール３１２によって囲まれている。外周シール３１２は、少なくとも１つのフィールドジョイント３１４によって囲まれている。
【０１０５】
作業スタック３０２はまた、複数のアクチュエータ３２０を含む。アクチュエータ３２０は、キャビティ３０８内の圧力を高め、それによってフレキシブルメンブレン３０６の一部を動かすように構成されている。アクチュエータ３２０は、例えば、電極、圧電材料、または抵抗加熱器とすることができる。アクチュエータ３２０のそれぞれは、キャビティ３０８のうちの少なくとも１つの内部にあるか、またはそれに隣接して、動作可能に配置されている。例えば、アクチュエータ３２０のそれぞれが、対応するキャビティ３０８内でアクチュエータ３２０の表面が液体３１６にさらされるように配置することができる。別の例として、基板層３０４の材料がアクチュエータ３２０の表面を覆うようにアクチュエータ３２０を基板層３０４内に位置決めすることができるが、アクチュエータ３２０はアクチュエータがキャビティ３０８内の圧力を増大させることができるようにキャビティ３０８の十分近くにある。
【０１０６】
また図１７に示すように、装置３００は、フレキシブルメンブレン３０６上に配置されたカバー層３２２を有する。カバー層３２２が作業スタック３０２と組み合わされると、第１のデバイスレベル３３０が形成される。カバー層３２２は、側面開口キャビティ３２４を含む。カバー層３２２がフレキシブルメンブレン３０６上に配置されると、側面開口キャビティ３２４およびフレキシブルメンブレン３０６は、複数の弁通路３２６およびチャンバ３２８を有する流体チャネル３２５を画定する。弁通路３２６のそれぞれは、フレキシブルメンブレン３０６の対応する局所区画３１９が弁通路３２６をふさぐことができるように寸法および形状が決められている。例えば、キャビティ３０８に隣接して又はその中に動作可能に配置されたアクチュエータ３２０が作動されると、液体３１６は、フレキシブルメンブレン３０６の対応する部分３１９を、バルブ通路３２６を膨らませて閉鎖（又は閉塞）させる。対応する部分３１９を囲む１つ以上の外側部分は、基板層３０４に対して固定位置を有する。図示の例では、キャビティ３０８、液体３１６、アクチュエータ３２０（例えば電極）、およびフレキシブルメンブレン３０６によって複数の静電弁３３２が形成されている。弁３３２の作動を図１８に示す。アクチュエータ３２０は、コンピューティングサブシステム４０６（図１９）などのコンピューティングサブシステムによって選択的に制御することができる。したがって、多層、多層マイクロ流体および流体回路を形成することができる。
【０１０７】
図１８は、完全に組み立てられた装置３００を示す。装置３００は、第１の装置レベル３３０および第２の装置レベル３３４を含む。任意選択で、第１および第２の装置レベル３３０および３３４は、１つまたは複数のレベル通路（図示せず）を介して流れ連通していてもよい。第１および第２の装置レベル３３０、３３４のそれぞれは、個別に製造され、次いで組み合わされて装置３００を形成することができる。あるいは、装置３００は、各層が追加されその下の作業用スタックに固定されるレベルごとに製造されてもよい。図１８は２つのデバイスレベル３３０、３３４のみを示しているが、３次元アーキテクチャの製造を可能にするために、より多数のデバイスレベル（３、４、５、…ｎ、ｎは整数）を製造することができる。
【０１０８】
そのようにして、フレキシブルメンブレンに沿って流体チャネルを有する封入流体バルブを備える装置を製造することができる。それぞれの弁は、対応する弁のための密封されたキャビティ内の圧力を増加させるために作動されてもよく、その結果、フレキシブルメンブレンのたわみが生じる。たわみは、例えば、５０ｎｍ以上の高さを有することができる。例えば、たわみは、約１μｍから約１００μｍ以上の範囲の高さを有することができる。フレキシブルメンブレンがたわむと、チャネルを通る液体の流れが妨げられる可能性がある。使用される材料に応じて、活性化は、電気的、圧電的、熱的、光学的、および／または電気化学的に行われ得る。
【０１０９】
図１９は、一例に係る液体レンズおよび／または液体ミラーのアレイ４０２を有する装置４００の斜視図である。装置４００は、コンピューティングサブシステム４０６を含み得る。コンピューティングサブシステム４０６は、例えば、プログラムされた命令を記憶するためのメモリ４０７と、プログラムされた命令を実行するためのプロセッサまたはコントローラ４０９とを含み得る。プログラムされた命令は、装置４００内に配置されているアクチュエータの作動を選択的に制御することができる。各アクチュエータは、コンピューティングサブシステム４０５によって個々にアドレス指定可能であり得、および／または１つまたは複数の組のアクチュエータはアドレス指定可能であり得る。
【０１１０】
図２０および図２１は、装置４００と共に使用することができ、本明細書に記載の流体封入技術を使用して形成することができる液体レンズおよび／または液体ミラーの断面図を示す。例えば、図２０は液体レンズ４１０Ａ、４１０Ｂの断面図である。液体レンズ４１０Ａ、４１０Ｂは、基板層４１５、放射吸収層４１６、およびフレキシブルメンブレン４１７によって画定されるキャビティ４１４内に配置された液体４１２によって画定される。液体４１２は、高屈折率液体（例えば、高屈折率油）である。電極４１８は液体を電磁気的または熱的または光学的に活性化し、それによってキャビティ４１４内の圧力（例えば電気浸透圧）を増大させることができる。液体レンズ４１０ＡはＯＦＦ状態であり、液体レンズ４１０ＢはＯＮ状態である。電極４１８が活性化され、液体レンズ４１０Ｂがオン状態になると、フレキシブルメンブレン４１７の曲率が変化する。このように、レンズの曲率が変化し、その結果、光路長が変化し、また光線４１９を（液体レンズ４１０Ａの光線４１９と比較して）異なる方法で屈折させる。
【０１１１】
液体ミラー構成は、図２０に示される液体レンズ４１０Ａ、４１０Ｂと同様であり得る。そのような例では、光線４１９は上方から液体ミラー４１０Ａ、４１０Ｂに接近し得る。メンブレン４１７は、入射光線４１９を反射するように構成された金属層で被覆することができる。より具体的には、液体ミラー４１０Ａ、４１０Ｂが作動されると、（フレキシブルメンブレン４１７によって支持されている）金属層の曲率が入射光線４１９を散乱させることがある。液体ミラー４１０Ａ、４１０Ｂが不活性化されると、（フレキシブルメンブレン４１７によって支持された）金属層は本質的に平面となり、入射光線４１９を反射する。したがって、例は、ピクセル化された明および暗アレイを有するマイクロミラーディスプレイと同様であり得る。
【０１１２】
図２１は、液体レンズ４２０Ａ、４２０Ｂの断面図である。液体混合物４２２は、それぞれのキャビティ４２５内に配置され、そして非極性液体４２４（例えば、油）および極性液体４２６（例えば、水）を含む。電極４３０が作動すると、液体４２４、４２６間の液体界面４２８の形状が変化する。液体レンズ４２０Ａの場合、液体界面４２８は平面的である。しかしながら、液体レンズ４２０Ｂの場合、液体界面４２８は湾曲した輪郭を有する。湾曲した液体界面４２８は光線を焦点に向けるレンズ効果を引き起こす。
【０１１３】
有機固体層と無機固体層との間の界面で結合を引き起こす放射を、有機固体層が吸収する方法の例が例示されてきたが、代替的または追加的に、無機固体層はレーザ放射を吸収する材料から作られ得る。例えば、無機固体層は放射吸収材料で含浸することができ、またはそれは放射吸収材料で被覆することができる。さらに、放射吸収材料は、多層支持体の結合中または結合後に無機固体層と有機固体層との間に存在する液体または他の材料であり得る。そのような材料は、例えばＵＶ（例えば、極端ＵＶまたは近ＵＶ）、ＶＩＳ（例えば、赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫）、またはＩＲ（例えば、近ＩＲ、中ＩＲまたは遠ＩＲ）領域のスペクトルを含む、スペクトルの任意の様々な領域の放射を吸収する能力に基づいて選択することができる。材料は、部分的には、例えば１つ以上の前述の領域を含むスペクトルの１つ以上の領域に吸収がないことに基づいて選択することができる。いくつかの例では、無機固体層は、放射吸収材料によって吸収されるスペクトルの少なくとも一部の放射を透過させるであろう。
【０１１４】
[その他の注意事項]
前述の概念と以下でより詳細に論じる追加の概念（そのような概念が相互に矛盾しない限り）のすべての組み合わせが、本明細書に開示される発明の主題の一部であると考えられることを理解されたい。特に、本開示の最後に記載されている特許請求の範囲に記載されている主題のすべての組み合わせは、本明細書に開示されている発明の主題の一部であると考えられる。参照により本明細書に組み込まれる任意の開示にも現れる可能性がある本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も矛盾しない意味に一致するはずである。
【０１１５】
上記の説明は例示的であり、限定的ではないことを意図していることを理解されたい。例えば、上述の例（および／またはその態様）は互いに組み合わせて使用することができる。さらに、特定の状況または材料を適合させるために、発明の主題の範囲から逸脱することなく、例に多くの修正を加えることができる。本明細書に記載されている特定の構成要素およびプロセスは、様々な例のパラメータを定義することを意図しているが、それらは決して限定的ではなく、例示的な例である。上記の説明を検討すれば、他の多くの例が当業者には明らかであろう。したがって、本発明の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を有する等価物の全範囲と共に決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含む」および「その中で」は、それぞれの用語「含む」および「その中で」の平易な英語の等価物として使用される。さらに、添付の特許請求の範囲では、「第１」、「第２」、および「第３」などの用語は単にラベルとして使用されており、それらの目的に数値要件を課すことを意図しない。
【０１１６】
本明細書および特許請求の範囲で使用される「備える」、「含む」、「包含する」などの用語、およびその変形は、列挙された要素だけでなく、さらにあらゆる追加の要素を含む、制約のないものであることを意図する。明細書を通して「一例」、「他の例」、「例」などへの言及は、本明細書に記載の少なくとも１つの例に含まれるその例に関連して説明された特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特質）が本明細書に含まれることを意味し、他の例には存在してもしなくてもよい。さらに、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、任意の例について記載された要素は、さまざまな例において任意の適切な方法で組み合わされ得ることが理解されるべきである。
【０１１７】
本明細書に提供される範囲は、記載された範囲、および記載された範囲内の任意の値または部分的な範囲を含むことが理解されるべきである。例えば、約１マイクロメートル（μｍ）〜約２μｍの範囲は、明示的に列挙された約１μｍ〜約２μｍの範囲だけでなく、個々の値も含むと解釈されるべきである。例えば、約１．２μｍ、約１．５μｍ、約１．８μｍなど、および約１．１μｍ〜約１．９μｍ、約１．２５μｍ〜約１．７５μｍなどの小範囲。さらに、「約」および／または「実質的に」が値を記載するために利用されるとき、それらは記載された値からのわずかな変動（最大±１０％まで）を包含することを意味する。
【０１１８】
いくつかの例が詳細に説明されているが、開示された例は修正されてもよいことが理解されるべきである。したがって、前述の説明は非限定的であると見なされるべきである。本発明の主題を上記の例を参照して説明したが、本発明の主題の範囲から逸脱することなく、実施例に様々な修正を加えることができることを理解すべきである。したがって、本発明の主題の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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