特許 6796846 振動検出素子およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6796846

(24)【登録日】2020年11月19日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】振動検出素子およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20201130BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   G01N5/02 A

   B81B3/00

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2019-533957(P2019-533957)

(86)(22)【出願日】2018年6月21日

(86)【国際出願番号】JP2018023549

(87)【国際公開番号】WO2019026456

(87)【国際公開日】20190207

【審査請求日】2020年1月21日

(31)【優先権主張番号】特願2017-148793(P2017-148793)

(32)【優先日】2017年8月1日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８−２９年度 国立研究開発法人科学技術振興機構 研究成果展開事業（先端計測分析技術・機器開発プログラム）「超高感度無線無電極ＭＥＭＳ水晶振動子センサーの開発」に係る委託業務、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(73)【特許権者】

【識別番号】392022570

【氏名又は名称】サムコ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】505360786

【氏名又は名称】加藤 史仁

(74)【代理人】

【識別番号】100112715

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】荻 博次

(72)【発明者】

【氏名】野中 知行

(72)【発明者】

【氏名】加藤 史仁

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−００２０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２１８５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１９５７９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１５６５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７８０２３５６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ５／０２

Ｂ８１Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に振動子が耐熱接着剤によって接着された第１の基板を、第２の凹部の底面から突出した第２の支持部材を有する第２の基板の前記第２の支持部材に前記振動子が対向するように前記第２の基板と接合する第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記耐熱接着剤を除去する第２の工程とを備える振動検出素子の製造方法。

【請求項2】

前記第１の工程は、
前記振動子が接着された第３の基板を用いて、前記振動子が前記耐熱接着剤によって前記第１の支持部材に接着された第１の基板を作製する第１のサブ工程と、
前記第１のサブ工程の後、前記振動子が前記第２の支持部材に対向するように前記第１の基板を前記第２の基板と接合する第２のサブ工程とを含む、請求項１に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項3】

前記第１のサブ工程は、
前記第１の凹部と前記第１の支持部材とを第１の基板に形成するサブ工程Ａと、
前記振動子を前記第３の基板に接着させ、前記振動子の露出した表面に耐熱接着剤を塗布し、その塗布した耐熱接着剤によって前記振動子を前記第１の支持部材に接着するサブ工程Ｂとを含み、
前記第２のサブ工程は、
前記第２の凹部と前記第２の支持部材とを第２の基板に形成するサブ工程Ｃと、
前記サブ工程Ｂの後、前記振動子の露出した表面が前記第２の支持部材に対向するように前記第１の基板を前記第２の基板と接合するサブ工程Ｄとを含む、請求項２に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項4】

前記サブ工程Ｄにおいて、前記第１および第２の凹部によって形成される空間内において前記振動子の露出した表面が前記第２の支持部材に対向するように前記第１の基板を前記第２の基板と接合する、請求項３に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項5】

前記サブ工程Ｂは、
圧電体板を接着層によって前記第３の基板に接着するサブ工程Ｂ−１と、
前記圧電体板を所望の厚みに研磨するサブ工程Ｂ−２と、
前記サブ工程Ｂ−２の後、前記研磨された圧電体板の表面に前記耐熱接着剤を塗布するとともに前記塗布した耐熱接着剤を硬化させるサブ工程Ｂ−３と、
前記サブ工程Ｂ−３の後、前記耐熱接着剤が前記第１の基板の表面および前記第１の支持部材の表面に接するように加熱プレスによって前記第１の基板と前記第２の基板とを張り合わせるサブ工程Ｂ−４と、
前記サブ工程Ｂ−４の後、前記第３の基板および前記接着層を除去するサブ工程Ｂ−５と、
前記サブ工程Ｂ−５の後、前記研磨された圧電体板を所望の形状にパターンニングし、前記耐熱接着剤によって前記第１の支持部材に接着された前記振動子を作製するサブ工程Ｂ−６とを含む、請求項３または請求項４に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項6】

前記サブ工程Ｂは、
圧電体板を接着層によって第３の基板の表面に接着し、その接着した圧電体板を所望の厚みに研磨するとともに所望の形状にパターンニングして前記振動子を作製するサブ工程Ｂ−１と、
前記振動子の表面に耐熱接着剤を塗布するとともに前記塗布した耐熱接着剤を硬化させるサブ工程Ｂ−２と、
前記サブ工程Ｂ−２の後、前記振動子が前記第１の支持部材上に位置するように加熱プレスによって前記第１の基板と前記第３の基板とを貼り合わせるサブ工程Ｂ−３と、
前記サブ工程Ｂ−３の後、前記第３の基板および前記接着層を除去するサブ工程Ｂ−４とを含む、請求項３または請求項４に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項7】

前記サブ工程Ｂは、前記サブ工程Ｂ−２の後、前記耐熱接着剤のうち、前記第１の支持部材に対向する部分のみを残すように前記耐熱接着剤をパターンニングするサブ工程Ｂ−５を更に含み、
前記サブ工程Ｂ−３は、前記サブ工程Ｂ−５の後に実行される、請求項６に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項8】

前記接着層は、有機材料または無機材料からなる、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項9】

前記加熱プレスは、窒素雰囲気または真空中で行われる、請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項10】

前記耐熱接着剤は、有機材料単体、または数十ｎｍ〜数百ｎｍの粒径を有する粒子を含む有機材料からなる、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の振動検出素子の製造方法。

【請求項11】

前記第２の工程において、前記耐熱接着剤は、塩基性の溶液、酸性の溶液および有機系の溶液のいずれかによって除去される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の振動検出素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動検出素子およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許第６００１３４２号公報に記載された振動検出素子が知られている。特許第６００１３４２号公報に記載された振動検出素子は、カバー部材Ａ，Ｂ，Ｃと、振動子と、振動空間と、微小空間とを備える。カバー部材Ａ，Ｂ，Ｃは、カバー部材Ｂがカバー部材Ａ，Ｃに接してカバー部材Ａとカバー部材Ｃとの間に配置されるように積層されている。

【0003】

振動空間および微小空間は、積層されたカバー部材Ａ，Ｂ，Ｃ中に形成される。微小空間は、振動空間に対して開口している。振動子は、縁部が微小空間内に挿入されるように振動空間に配置され、縁部がカバー部材Ｂに接している。

【発明の概要】

【0004】

しかし、特許第６００１３４２号公報に開示された振動検出素子においては、振動子の厚みが１０μｍよりも薄くなると、振動子が撓み、振動空間を形成するカバー部材Ａ，Ｃに接触して振動することが困難になる。

【0005】

また、特許第６００１３４２号公報に開示された振動検出素子は、エッチングまたは機械研磨を用いて、所望のサイズおよび所望の厚みを有する振動子を形成し、その形成した振動子の縁部が微小空間を形成するカバー部材に接するように配置する工程を経て製造されるので、振動子の厚みが１０μｍよりも薄くなると、振動子を破損するという問題がある。

【0006】

そこで、この発明の実施の形態によれば、厚みが１０μｍよりも薄くなっても振動可能な振動子を備える振動検出素子を提供する。

【0007】

また、この発明の実施の形態によれば、厚みが１０μｍよりも薄くなっても振動子の破損を防止して振動検出素子を製造可能な振動検出素子の製造方法を提供する。

【0008】

（構成１）
この発明の実施の形態によれば、振動検出素子の製造方法は、第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に振動子が耐熱接着剤によって接着された第１の基板を、第２の凹部の底面から突出した第２の支持部材を有する第２の基板の第２の支持部材に振動子が対向するように第２の基板と接合する第１の工程と、第１の工程の後、耐熱接着剤を除去する第２の工程とを備える。

【0009】

（構成２）
構成１において、第１の工程は、振動子が接着された第３の基板を用いて、振動子が耐熱接着剤によって第１の支持部材に接着された第１の基板を作製する第１のサブ工程と、第１のサブ工程の後、振動子が第２の支持部材に対向するように第１の基板を第２の基板と接合する第２のサブ工程とを含む。

【0010】

（構成３）
構成２において、第１のサブ工程は、第１の凹部と第１の支持部材とを第１の基板に形成するサブ工程Ａと、振動子を第３の基板に接着させ、振動子の露出した表面に耐熱接着剤を塗布し、その塗布した耐熱接着剤によって振動子を第１の支持部材に接着するサブ工程Ｂとを含む。また、第２のサブ工程は、第２の凹部と第２の支持部材とを第２の基板に形成するサブ工程Ｃと、サブ工程Ｂの後、振動子の露出した表面が第２の支持部材に対向するように第１の基板を第２の基板と接合するサブ工程Ｄとを含む。

【0011】

（構成４）
構成３において、サブ工程Ｄにおいて、第１および第２の凹部によって形成される空間内において振動子の露出した表面が第２の支持部材に対向するように第１の基板を第２の基板と接合する。

【0012】

（構成５）
構成３または構成４において、サブ工程Ｂは、圧電体板を接着層によって第３の基板に接着するサブ工程Ｂ−１と、圧電体板を所望の厚みに研磨するサブ工程Ｂ−２と、サブ工程Ｂ−２の後、研磨された圧電体板の表面に耐熱接着剤を塗布するとともに、塗布した耐熱接着剤を硬化させるサブ工程Ｂ−３と、サブ工程Ｂ−３の後、耐熱接着剤が第１の基板の表面および第１の支持部材の表面に接するように加熱プレスによって第１の基板と第２の基板とを張り合わせるサブ工程Ｂ−４と、サブ工程Ｂ−４の後、第３の基板および接着層を除去するサブ工程Ｂ−５と、サブ工程Ｂ−５の後、研磨された圧電体板を所望の形状にパターンニングし、耐熱接着剤によって第１の支持部材に接着された振動子を作製するサブ工程Ｂ−６とを含む。

【0013】

（構成６）
構成３または構成４において、サブ工程Ｂは、圧電体板を接着層によって第３の基板の表面に接着し、その接着した圧電体板を所望の厚みに研磨するとともに所望の形状にパターンニングして振動子を作製するサブ工程Ｂ−１と、
振動子の表面に耐熱接着剤を塗布するとともに、塗布した耐熱接着剤を硬化させるサブ工程Ｂ−２と、
サブ工程Ｂ−２の後、振動子が第１の支持部材上に位置するように加熱プレスによって第１の基板と第３の基板とを貼り合わせるサブ工程Ｂ−３と、
サブ工程Ｂ−３の後、第３の基板および接着層を除去するサブ工程Ｂ−４とを含む。

【0014】

（構成７）
構成６において、サブ工程Ｂは、サブ工程Ｂ−２の後、耐熱接着剤のうち、第１の支持部材に対向する部分のみを残すように耐熱接着剤をパターンニングするサブ工程Ｂ−５を更に含み、サブ工程Ｂ−３は、サブ工程Ｂ−５の後に実行される。

【0015】

（構成８）
構成５から構成７のいずれかにおいて、接着層は、有機材料または無機材料からなる。

【0016】

（構成９）
構成５から構成８のいずれかにおいて、加熱プレスは、窒素雰囲気または真空中で行われる。

【0017】

（構成１０）
構成１から構成９のいずれかにおいて、耐熱接着剤は、有機材料単体、または数十ｎｍ〜数百ｎｍの粒径を有する粒子を含む有機材料からなる。

【0018】

（構成１１）
構成１から構成１０のいずれかにおいて、耐熱接着剤は、第２の工程において、塩基性の溶液、酸性の溶液および有機系の溶液のいずれかによって除去される。

【0019】

（構成１２）
また、この発明の実施の形態によれば、振動検出素子は、基材と、第１の支持部材と、第２の支持部材と、振動子とを備える。基材は、第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有する空間部を含む。第１の支持部材は、空間部の第１の面から第２の面の方向へ突出している。第２の支持部材は、空間部の第２の面から第１の面の方向へ突出している。振動子は、空間部内において振動可能に第１の支持部材または第２の支持部材に接して配置され、１０μｍ未満の厚みを有する。そして、第１および第２の支持部材の各々は、振動子が第１の面または第２の面に接触するのを防止する複数の支持部を含む。

【発明の効果】

【0020】

振動子は、厚みが１０μｍよりも薄くなっても振動できる。また、厚みが１０μｍよりも薄くなっても振動子の破損を防止して振動検出素子を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明の実施の形態による振動検出素子の斜視図である。

【図2】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における振動検出素子の断面図である。

【図3】図２に示す空間部およびその周辺の拡大図である。

【図4】図１および図２に示す振動検出素子の製造方法を示す工程図である。

【図5】図４に示す工程Ｓ１の詳細な工程を示す工程図である。

【図6】図４に示す工程Ｓ２の詳細な工程を示す第１の工程図である。

【図7】図４に示す工程Ｓ２の詳細な工程を示す第２の工程図である。

【図8】図４に示す工程Ｓ２の別の詳細な工程を示す第１の工程図である。

【図9】図４に示す工程Ｓ２の別の詳細な工程を示す第２の工程図である。

【図10】図４に示す工程Ｓ２の更に別の詳細な工程を示す第１の工程図である。

【図11】図４に示す工程Ｓ２の更に別の詳細な工程を示す第２の工程図である。

【図12】図４に示す工程Ｓ３の詳細な工程を示す第１の工程図である。

【図13】図４に示す工程Ｓ３の詳細な工程を示す第２の工程図である。

【図14】図４に示す工程Ｓ４の詳細な工程を示す図である。

【図15】図４に示す工程Ｓ４の別の詳細な工程を示す図である。

【図16】入力電圧および受信信号のタイミングチャートである。

【図17】図１７は、共振周波数のタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0023】

図１は、この発明の実施の形態による振動検出素子の斜視図である。図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における振動検出素子の断面図である。なお、図１においては、アンテナが省略されている。

【0024】

図１および図２を参照して、この発明の実施の形態による振動検出素子１０は、基板１〜３と、振動子４と、アンテナ５，６とを備える。

【0025】

基板２は、凹部２１と、支持部材２２とを有する。基板３は、凹部３１と、支持部材３２と、送廃液口３３とを有する。支持部材２２は、凹部２１の底面２１Ａから凹部３２の底面３１Ａへ向かって突出している。支持部材３２は、凹部３１の底面３１Ａから凹部２１の底面２１Ａへ向かって突出している。基板３の凹部３１は、基板２の凹部２１に対向している。支持部材２２，３２の各々は、例えば、円柱形状からなる。送廃液口３３は、基板３の外表面から凹部３１の底面３１Ａに至るまで基板３を厚み方向に貫通する。

【0026】

基板１は、陽極接合によって基板２の一方の面に接合される。基板３は、凹部３１が凹部２１に対向するように陽極接合によって基板２の他方の面に接合される。その結果、凹部２１，３１によって空間部ＳＰが形成される。

【0027】

振動子４は、例えば、四角形の平面形状を有し、例えば、水晶からなる。そして、振動子４は、空間部ＳＰ内において、支持部材２２（または支持部材３２）に接して配置される。図２においては、２個の支持部材２２が図示されているが、実際には、図１に示すように、２個よりも多くの支持部材２２が凹部２１内に形成されている。支持部材３２についても同様である。そして、Ｎ１個の支持部材２２およびＮ２個の支持部材３２が設けられる。Ｎ１個およびＮ２個の各々は、振動子４が撓みによって凹部２１の底面２１Ａまたは凹部３１の底面３１Ａに接触するのを防止することができる個数である。Ｎ１個の具体的な数値は、振動子４が撓みによって凹部２１の底面２１Ａに接触するのを防止することができるように支持部材２２間の距離を考慮して決定され、Ｎ２個の具体的な数値は、振動子４が撓みによって凹部３１の底面３１Ａに接触するのを防止することができるように支持部材３２間の距離を考慮して決定される。なお、Ｎ１およびＮ２は、相互に同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0028】

領域ＲＥＧに形成される支持部材２２は、検査対象の溶液を流路７から空間部ＳＰの全域に流すように機能する。つまり、領域ＲＥＧに形成される支持部材２２は、検査対象の溶液が空間部ＳＰの中心付近を通過して流路８へ流れるのではなく、検査対象の溶液が振動子４の面内方向にも広がって空間部ＳＰを通過し、流路８へ流れるように機能する。この場合、領域ＲＥＧにおいて、支持部材２２は、流路７から空間部ＳＰへ向かうに従って個数が増加するように配置される。

【0029】

基板２，３が相互に接合されることによって、流路７，８が形成されるとともに、導入口９および排出口１１が形成される。

【0030】

流路７は、一方端が導入口９に連通し、他方端が空間部ＳＰに連通する。流路８は、一方端が排出口１１に連通し、他方端が空間部ＳＰに連通する。導入口９は、流路７の一方端に連通する。排出口１１は、流路８の一方端に連通する。

【0031】

基板１，３の各々は、例えば、ガラスからなる。基板２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる。振動子４の厚みは、一般的には、１０μｍよりも薄く、例えば、３μｍである。

【0032】

アンテナ５，６の各々は、例えば、０．２ｍｍφ〜１ｍｍφの直径を有する銅線からなる。アンテナ５は、基板３に接して基板３上に配置される。アンテナ６は、基板１に接して基板１の下側に配置される。このように、アンテナ６は、振動子４に対してアンテナ５と反対側に配置される。

【0033】

振動子４は、アンテナ５によって電磁場が印加されると、振動する。アンテナ５は、電磁場を振動子４に印加する。アンテナ６は、電磁場が印加されたことによって振動子４が振動したときの振動信号からなる受信信号を受信する。

【0034】

このように、振動検出素子１０は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに振動子４を振動させるとともに振動子４の振動を非接触で検出する。

【0035】

なお、アンテナ５，６は、相互に対向するように配置される必要はなく、振動子４に対向するように配置されていればよい。例えば、アンテナ５が、図２の紙面上、振動子４の幅方向の中心よりも左側に配置され、アンテナ６が、図２の紙面上、振動子４の幅方向の中心よりも右側に配置されていてもよく、また、その逆であってもよい。

【0036】

また、図２の紙面の左右方向において、支持部材２２の配置位置は、支持部材３２の配置位置と同じになるように図示されているが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、図２の紙面の左右方向において、支持部材２２の配置位置は、支持部材３２の配置位置と異なっていてもよい。

【0037】

図３は、図２に示す空間部ＳＰおよびその周辺の拡大図である。図３を参照して、基板１の厚みＤ１は、例えば、２５０μｍであり、基板２の厚みＤ２は、例えば、６０μｍであり、基板３の厚みＤ３は、例えば、２５０μｍである。

【0038】

空間部ＳＰ（図３における斜線部）の幅Ｗは、例えば、２ｍｍであり、空間部ＳＰの高さＨ１は、例えば、８５μｍである。図３の紙面に垂直な方向における空間部ＳＰの長さは、例えば、２．９ｍｍである。支持部材２２，３２の高さＨ２は、例えば、３０μｍであり、支持部材２２，３２の直径は、例えば、３０μｍである。振動子４と支持部材３２との間隔ＧＰは、例えば、２０μｍである。

【0039】

なお、支持部材２２の高さは、支持部材３２の高さと異なっていてもよく、支持部材２２の直径は、支持部材３２の直径と異なっていてもよい。また、支持部材２２，３２の各々は、円柱形状に限らず、長さ方向に垂直な方向における断面形状が多角形である柱状形状であってもよい。そして、支持部材２２の形状は、支持部材３２の形状と異なっていてもよい。更に、支持部材２２は、長さ方向の断面形状の先端部が支持部材３２に向かう方向に突出している断面形状であってもよく、支持部材３２は、長さ方向の断面形状の先端部が支持部材２２に向かう方向に突出している断面形状であってもよい。支持部材２２，３２の先端部を突出させることによって、振動子４と支持部材２２，３２との接触を点接触に近づけることができ、振動子４の振動を促進できる。その結果、検出対象物を検出するときの検出感度を向上できる。

【0040】

振動子４は、図３の紙面の左右方向において、例えば、１．７ｍｍの長さを有し、図３の紙面に垂直な方向において、例えば、２．５ｍｍの長さを有する。

【0041】

なお、図３は、ガラス基板１がガラス基板３よりも下側に配置されているので、振動子４は、シリコン基板２の支持部材２２に接しているが、図３に示すガラス基板１とガラス基板３とを逆転した場合には、振動子４は、ガラス基板３の支持部材３２に接し、振動子４と支持部材２２との間隔は、例えば、２０μｍである。

【0042】

上述したように、振動子４は、空間部ＳＰ内において、凹部２１の底面２１Ａまたは凹部３１の底面３１Ａに接触せず、支持部材２２または支持部材３２に接触した状態で保持されるので、安定に振動することができる。

【0043】

図４は、図１および図２に示す振動検出素子１０の製造方法を示す工程図である。図４を参照して、振動検出素子１０の製造が開始されると、ガラス基板に流路を作製する（工程Ｓ１）。

【0044】

そして、水晶板を研磨およびパターンニングして振動子を作成する（工程Ｓ２）。引き続いて、シリコン基板に流路を作製する（工程Ｓ３）。その後、振動子をパッケージして振動検出素子１０を作製する（工程Ｓ４）。これによって、振動検出素子１０が完成する。

【0045】

図５は、図４に示す工程Ｓ１の詳細な工程を示す工程図である。なお、図５は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ１の詳細な工程を示す。

【0046】

図５を参照して、工程Ｓ１の詳細な工程が開始されると、ガラス基板１００を準備する（工程Ａ−１）。そして、ガラス基板１００の一方の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン１０１を作製する（工程Ａ−２）。

【0047】

引き続いて、レジストパターン１０１をマスクとして、バッファードフッ酸を用いてガラス基板１００をウェットエッチングし、凹部３１およびピラー（支持部材３２を構成する）を作製する（工程Ａ−３）。

【0048】

なお、工程Ａ−２，Ａ−３によって、図１に示す流路７，８を構成する部分、導入口９を構成する部分、および排出口１１を構成する部分も作製される。

【0049】

その後、機械加工またはブラスト加工によって送廃液口３３を形成する（工程Ａ−４）。これによって、ガラス基板３が作製され、工程Ｓ１の詳細な工程が終了する。

【0050】

図６および図７は、それぞれ、図４に示す工程Ｓ２の詳細な工程を示す第１および第２の工程図である。なお、図６および図７は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ２の詳細な工程を示す。

【0051】

図６を参照して、工程Ｓ２の詳細な工程が開始されると、シリコン基板１１０を準備する（工程Ｂ１−１）。

【0052】

そして、シリコン基板１１０の一方の面に接着剤１１１を塗布する（工程Ｂ１−２）。塗布された接着剤１１１は、「接着層」を構成する。接着剤１１１は、例えば、エポキシ系樹脂からなる。このエポキシ系樹脂は、金属粒子等の他の材料が含まれていない純粋な樹脂である。より具体的には、有機材料のエポキシ系樹脂、または無機材料である金属薄膜を用いることができる。そして、塗布された接着剤１１１の厚みは、例えば、数百ｎｍである。また、接着剤を介さずに、基板同士を直接接合する表面活性化接合を利用してもよい。

【0053】

引き続いて、接着剤１１１によってＡＴカット水晶基板１１２をシリコン基板１１０に張り合わせる（工程Ｂ１−３）。

【0054】

その後、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によってＡＴカット水晶基板１１２を所望の厚み（例えば３μｍ）に研磨する（工程Ｂ１−４）。

【0055】

そして、研磨された水晶板１１３の表面に耐熱接着剤１１４を塗布する（工程Ｂ１−５）。耐熱接着剤１１４としては、例えば、東レ株式会社の製品名ＴＰ−４２４の耐熱接着剤が用いられる。この耐熱接着剤は、ポリイミド樹脂と、シリカと、ジプロピレングリコールメチルエーテルと、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとを含む。ポリイミド樹脂の含有量は、例えば、３０〜７０％であり、シリカの含有量は、例えば、１〜１０％であり、ジプロピレングリコールメチルエーテルの含有量は、例えば、３０〜７０％であり、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの含有量は、例えば、５〜３０％である。また、シリカの粒径は、数十ｎｍ〜数百ｎｍである。このように、耐熱接着剤１１４は、数十ｎｍ〜数百ｎｍの粒径を有する粒子を含む。そして、耐熱接着剤１１４は、４００℃における体積変化が常温比で数％以下である。なお、耐熱接着剤は、シリカを含まない有機材料単体からなっていてもよい。

【0056】

耐熱接着剤１１４は、例えば、スピンコートによって水晶板１１３の表面に塗布され、厚みは、例えば、２０μｍである。なお、耐熱接着剤１１４は、ディスペンサーによって液滴状に水晶板１１３の表面に塗布されてもよい。

【0057】

耐熱接着剤１１４を塗布した後、例えば、３５０℃以上の温度で耐熱接着剤１１４を熱処理して耐熱接着剤１１４を硬化させる。この場合、耐熱接着剤１１４を３５０℃以上の温度で熱処理することによって、ポリイミド系の接着剤である耐熱接着剤１１４のイミド化が促進されるとともに溶媒が気化し、初期状態の泥状から硬質状になる。

【0058】

耐熱接着剤１１４を硬化させると、耐熱接着剤１１４の温度を常温に戻した後、真空中または窒素雰囲気における加熱プレスを用いて、水晶板１１３が接着されたシリコン基板１１０を、耐熱接着剤１１４によって、工程Ｓ１によって作製されたガラス基板３に張り合わせる（工程Ｂ１−６）。真空中で加熱プレスする場合、雰囲気の圧力は、例えば、１０ｋＰａ以下であり、加熱プレス時の加熱温度は、例えば、１５０℃〜２２０℃であり、加熱プレス時の圧力は、例えば、５５．５ｋＰａ〜１５５ｋＰａである。窒素雰囲気中で加熱プレスする場合、窒素雰囲気中の酸素濃度は、１０ｐｐｍ以下であり、加熱プレスするときの加熱温度および圧力は、上記と同じである。なお、工程Ｂ１−６における加熱プレスによって、耐熱接着剤１１４の厚みは、２０μｍよりも若干薄くなる。

【0059】

なお、工程Ｂ１−５および工程Ｂ１−６は、耐熱接着剤１１４を薄膜上に塗布し、熱処理により硬化させ、一旦、常温に戻した後、再び、加熱および加圧することで、ガラス基板３とシリコン基板１１０とを張り合わせる工程を構成する。

【0060】

図７を参照して、工程（Ｂ１−６）の後、ＸｅＦ_２ガス、またはＳＦ_６ガスとＯ_２ガスとの混合ガスを用いたプラズマエッチングによってシリコン基板１１０をエッチングする（工程Ｂ１−７）。この場合、エッチング時の圧力は、１０Ｐａであり、パワーは、１ｋＷであり、ステージ温度は、２０℃である。また、ＸｅＦ_２ガスを用いたプラズマエッチング装置としては、ＶＰＥ−４Ｆ（サムコ株式会社製）、ＳＦ_６ガスとＯ_２ガスの混合ガスを用いたプラズマエッチング装置としては、ＲＩＥ−１０ＮＲ（サムコ株式会社製）を用いることができる。

【0061】

そして、Ｏ_２ガスを用いたプラズマによって、接着剤１１１の表面に高エネルギー状態の酸素（酸素ラジカル）を照射し、接着剤１１１を構成する炭素と結合させ、ＣＯ_２として気化、分解させ、アッシングによって接着剤１１１を除去する（工程Ｂ１−８）。この場合、アッシングの圧力は、１０Ｐａであり、パワーは、１ｋＷであり、ステージ温度は、２０℃である。これによって、水晶板１１３の表面を露出させる。

【0062】

その後、水晶板１１３の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン１１５を形成する（工程Ｂ１−９）。

【0063】

引き続いて、レジストパターン１１５をマスクとして、ＣＨＦ_３ガスを用いたプラズマエッチングによって水晶板１１３をエッチングし、振動子４を作製する（工程Ｂ１−１０）。この場合、エッチング時の圧力は、２０Ｐａであり、パワーは、１００Ｗであり、ステージ温度は、２０℃である。また、プラズマエッチング装置としては、ＲＩＥ-８００ｉＰＣ（サムコ株式会社製）を用いることができる。

【0064】

そして、東レ株式会社の製品名ＴＯＳ−０２の除去剤を用いて、振動子４と支持部材３２との間の耐熱接着剤１１４以外の耐熱接着剤１１４を除去する（工程Ｂ１−１１）。この場合、耐熱接着剤１１４は、製品名ＴＯＳ−０２の除去剤の溶液を用いて除去される。製品名ＴＯＳ−０２の除去剤は、塩基性の除去剤であり、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）と、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）と、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）と、水とを含む。

【0065】

Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の含有量は、例えば、１０〜５０重量％であり、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）の含有量は、例えば、１０〜５０重量％であり、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）の含有量は、例えば、１０〜５０重量％であり、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）の含有量は、例えば、０．１〜１０重量％であり、水の含有量は、例えば、０．５〜３０重量％である。

【0066】

なお、耐熱接着剤は、塩基性の溶液に限らず、酸性の溶液または有機系の溶液によって除去されてもよい。

【0067】

工程（Ｂ１−１１）を実行することによって、振動子４が耐熱接着剤１１４によってガラス基板３の支持部材３２にのみ接着した構造が形成される。これによって、工程Ｓ２の詳細な工程が終了する。

【0068】

図８および図９は、それぞれ、図４に示す工程Ｓ２の別の詳細な工程を示す第１および第２の工程図である。なお、図８および図９は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ２の詳細な工程を示す。

【0069】

図８を参照して、工程Ｓ２の詳細な工程が開始されると、図６に示す工程Ｂ１−１〜工程Ｂ１−４と同じ工程が順次実行される（工程Ｂ２−１〜工程Ｂ２−４）。

【0070】

そして、工程Ｂ２−４の後、水晶板１１３の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン１１６を形成する（工程Ｂ２−５）。

【0071】

その後、レジストパターン１１６をマスクとして、ＣＨＦ_３ガスを用いたプラズマエッチングによって水晶板１１３をエッチングし、振動子４を作製する（工程Ｂ２−６）。この場合、プラズマエッチング時の圧力等の条件は、上述したとおりである。

【0072】

図９を参照して、工程Ｂ２−６の後、上述したＯ_２ガスを用いたアッシングによって、接着剤１１１のうち、振動子４に接していない部分を除去する（工程Ｂ２−７）。

【0073】

そして、図６の工程Ｂ１−５と同じ方法によって振動子４の表面に耐熱接着剤１１７を塗布し、その塗布した耐熱接着剤１１７を硬化させる（工程Ｂ２−８）。耐熱接着剤１１７の代表的な具体例、塗布方法および厚みは、上述した耐熱接着剤１１４の具体例、塗布方法および厚みと同じである。

【0074】

そうすると、真空中または窒素雰囲気における加熱プレスを用いて、振動子４が接着されたシリコン基板１１０を、耐熱接着剤１１７によって、工程Ｓ１によって作製されたガラス基板３に張り合わせる（工程Ｂ２−９）。この場合、真空中で加熱プレスするときの雰囲気の圧力、加熱プレス時の加熱温度、および加熱プレス時の圧力の代表的な条件は、上述したとおりである。また、窒素雰囲気中で加熱プレスするときの加熱温度および圧力の代表的な条件についても、上記と同じである。

【0075】

なお、工程Ｂ２−８および工程Ｂ２−９は、耐熱接着剤１１７を薄膜上に塗布し、熱処理により硬化させ、一旦、常温に戻した後、再び、加熱および加圧することで、ガラス基板３とシリコン基板１１０とを張り合わせる工程を構成する。

【0076】

工程Ｂ２−９の後、ＸｅＦ_２ガス、またはＳＦ_６ガスとＯ_２ガスとの混合ガスを用いたプラズマエッチングによってシリコン基板１１０をエッチングする（工程Ｂ２−１０）。この場合、エッチング時の圧力等の条件は、上述したとおりである。

【0077】

そして、上述したＯ_２ガスを用いたアッシングによって接着剤１１１を除去し、振動子４の表面を露出させる（工程Ｂ２−１１）。これによって、工程Ｓ２の詳細な工程が終了する。

【0078】

なお、図８および図９に示す工程Ｓ２の詳細な工程においては、工程Ｂ２−８において、耐熱接着剤１１７を振動子４の表面に塗布した後、その塗布した耐熱接着剤１１７をガラス基板３の支持部材３２に対向する部分だけが残るようにフォトリソグラフィによってパターンニングし、その後、工程Ｂ２−９を実行するようにしてもよい。これによって、振動子４は、支持部材３２に対向する部分だけが耐熱接着剤１１７によって支持部材３２に接着され、後述する図１５の工程Ｄ２−２において、耐熱接着剤１１７を容易に除去できる。その結果、振動子４の破損を更に防止できる。

【0079】

図１０および図１１は、それぞれ、図４に示す工程Ｓ２の更に別の詳細な工程を示す第１および第２の工程図である。なお、図１０および図１１は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ２の詳細な工程を示す。

【0080】

図１０を参照して、工程Ｓ２の詳細な工程が開始されると、図６に示す工程Ｂ１−１〜工程Ｂ１−４と同じ工程が順次実行される（工程Ｂ３−１〜工程Ｂ３−４）。

【0081】

そして、水晶板１１３が接着剤１１１によって接着されたシリコン基板１１０をチップサイズにダイシングする。この場合、水晶板１１３は、水晶板１１３の表面側から見た平面視において、例えば、碁盤目状に切断されるようにダイシングされる。これによって、振動子４が接着剤１１１によって接着されたシリコン基板１１０を１つのチップとした複数のチップが作製される（工程Ｂ３−５）。

【0082】

図１１を参照して、工程Ｂ３−５の後、図６の工程Ｂ１−５と同じ方法によって複数のチップの複数の振動子４の表面に耐熱接着剤１１８を塗布し、その塗布した耐熱接着剤１１８を硬化させる（工程Ｂ３−６）。耐熱接着剤１１８の具体例、塗布方法および厚みは、上述した耐熱接着剤１１４の具体例、塗布方法および厚みと同じである。

【0083】

そうすると、真空中または窒素雰囲気における加熱プレスを用いて、振動子４が接着されたシリコン基板１１０を、耐熱接着剤１１８によって、工程Ｓ１によって作製されたガラス基板３に張り合わせる（工程Ｂ３−７）。この場合、真空中で加熱プレスするときの雰囲気の圧力、加熱プレス時の加熱温度、および加熱プレス時の圧力は、上述したとおりである。また、窒素雰囲気中で加熱プレスするときの加熱温度および圧力は、上記と同じである。

【0084】

なお、工程Ｂ３−６およびＢ３−７は、耐熱接着剤１１８を薄膜上に塗布し、熱処理により硬化させ、一旦、常温に戻した後、再び、加熱および加圧することで、ガラス基板３とシリコン基板１１０とを張り合わせる工程を構成する。

【0085】

工程Ｂ３−７の後、ＸｅＦ_２ガス、またはＳＦ_６ガスとＯ_２ガスを用いたプラズマエッチングによってシリコン基板１１０をエッチングする（工程Ｂ３−８）。この場合、エッチング時の圧力等の条件は、上述したとおりである。

【0086】

そして、上述したＯ_２ガスを用いたアッシングによって接着剤１１１を除去し、振動子４の表面を露出させる（工程Ｂ３−９）。これによって、工程Ｓ２の詳細な工程が終了する。

【0087】

図６および図７に示す工程Ｓ２の詳細な工程においては、水晶板１１３のうち、レジストパターン１１５に接していない部分が除去され（工程Ｂ１−９，Ｂ１−１０参照）、図８および図９に示す工程Ｓ２の詳細な工程においては、水晶板１１３のうち、レジストパターン１１６に接していない部分が除去される（工程Ｂ２−５，Ｂ２−６参照）。

【0088】

一方、図１０および図１１に示す工程Ｓ２の詳細な工程においては、水晶板１１３の一部は、ダイシングによってのみ除去されるだけである（工程Ｂ３−５参照）。

【0089】

従って、図１０および図１１に示す工程Ｓ２の詳細な工程によれば、水晶板１１３を除去する量が最小になり、水晶板１１３を最も有効に活用できる。

【0090】

また、水晶板１１３から振動子４を作製する際にレジストを用いないので、フォトリソグラフィを用いる必要がなく、工程数を少なくできる。

【0091】

図１２および図１３は、それぞれ、図４に示す工程Ｓ３の詳細な工程を示す第１および第２の工程図である。なお、図１２および図１３は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ３の詳細な工程を示す。

【0092】

図１２を参照して、工程Ｓ３の詳細な工程が開始されると、ガラス基板１とシリコン基板１３０とを準備し、ガラス基板１とシリコン基板１３０を陽極接合によって接合する（工程Ｃ−１）。この場合、陽極接合は、例えば、３５０℃の温度で６００Ｖの電圧を印加して行われる。

【0093】

そして、ＣＭＰによってシリコン基板１３０を所望の厚み（例えば、６０μｍ）に研磨し、シリコン基板１４０を作製する（工程Ｃ−２）。

【0094】

その後、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を原料ガスとして、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）および熱ＣＶＤ等によってシリコン酸化膜１４１をシリコン基板１４０の表面に形成する（工程Ｃ−３）。なお、ＴＥＯＳを用いてシリコン酸化膜を形成するときの基板温度および圧力等は、公知であるので、省略する。また、図１２，１３においては、ＴＥＯＳを原料ガスとして形成されたシリコン酸化膜を「ＴＥＯＳ膜」と表記する。

【0095】

工程Ｃ−３の後、シリコン酸化膜１４１の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン１４２をシリコン酸化膜１４１の表面に形成する（工程Ｃ−４）。

【0096】

そして、ＣＨＦ_３ガスを用いたプラズマエッチングによって、レジストパターン１４２をマスクとしてシリコン酸化膜１４１をエッチングし、シリコン基板１４０の表面にシリコン酸化膜１４３を形成する（工程（Ｃ−５）。この場合、エッチング時の圧力は、２０Ｐａであり、パワーは、１００Ｗであり、ステージ温度は、２０℃である。

【0097】

その後、レジストをシリコン基板１４０およびシリコン酸化膜１４３の表面に塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン１４４をシリコン基板１４０およびシリコン酸化膜１４３の表面に形成する（工程Ｃ−６）。

【0098】

引き続いて、レジストパターン１４４をマスクとして、ＳＦ_６ガスを用いたプラズマエッチングによってシリコン基板１４０をエッチングするエッチング工程と、Ｃ_４Ｈ_８ガスを用いたプラズマＣＶＤによって、エッチングされたシリコン基板１４０の側壁をコーティングするコーティング工程とを繰り返し行い、シリコン基板１４０をエッチングする（工程Ｃ−７）。

【0099】

この場合、エッチング工程における圧力は、１０Ｐａであり、パワーは、２ｋＷであり、ステージ温度は、２０℃である。また、コーティング工程における圧力は、１０Ｐａであり、パワーは、３ｋＷであり、ステージ温度は、２０℃である。

【0100】

図１３を参照して、工程Ｃ−７の後、上述したＯ_２ガスを用いたアッシングによってレジストパターン１４４を除去する。これによって、シリコン基板１４０の一部に凸部１４５が形成される（工程Ｃ−８）。

【0101】

そして、シリコン酸化膜１４３をマスクとして、上述したエッチング工程と、上述したコーティング工程とを繰り返し行い、シリコン基板１４０を更にエッチングする（工程Ｃ−９）。この場合、エッチングされたシリコン基板１４０の側壁は、コーティングされているので、シリコン酸化膜１４３によって被覆されていないシリコン基板１４０の一部分は、シリコン基板１４０の厚み方向にのみエッチングされる。これによって、シリコン基板２の厚み方向に深い凹部２１と、凹部２１内に形成された支持部材２２とを有するシリコン基板２が作製される。なお、工程Ｃ−９において形成された凹部２１の深さは、例えば、４０μｍである。

【0102】

その後、バッファードフッ酸によってシリコン酸化膜１４３を除去する（工程Ｃ−１０）。これによって、工程Ｓ３の詳細な工程が終了する。

【0103】

工程Ｃ−９は、シリコン基板１４０を厚み方向にのみエッチングする工程であるので、工程Ｃ−８において形成された凸部１４５の高さは、工程Ｃ−９において形成された支持部材２２の高さに等しい。従って、工程Ｃ−８は、最終的に形成される支持部材２２の高さを設定する工程である。

【0104】

なお、工程Ｃ−３〜Ｃ−１０によって、図１に示す流路７，８を構成する部分、導入口９を構成する部分、および排出口１１を構成する部分も作製される。

【0105】

図１４は、図４に示す工程Ｓ４の詳細な工程を示す図である。なお、図１４は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ４の詳細な工程を示す。

【0106】

図１４を参照して、工程Ｓ４の詳細な工程が開始されると、図７の工程Ｂ１−１１に示す、耐熱接着剤１１４によってガラス基板３の支持部材３２に接着された振動子４が凹部２１内の支持部材２２に接するようにガラス基板３をガラス基板１およびシリコン基板２上に配置し、シリコン基板２とガラス基板３とを陽極接合によって接合する（工程Ｄ１−１）。この場合も、陽極接合は、例えば、３５０℃の温度で６００Ｖの電圧を印加して行われる。これによって、空間部ＳＰが形成される。

【0107】

そして、上述した除去剤を送廃液口３３から空間部ＳＰに充填し、耐熱接着剤１１４を除去する（工程Ｄ１−２）。この場合、耐熱接着剤１１４が除去されれば、除去剤は、送廃液口３３から外部へ排出される。これによって、工程Ｓ４の詳細な工程が終了する。

【0108】

工程Ｄ１−２が実行されると、振動子４は、空間部ＳＰ内において、支持部材２２，３２のいずれにも固定されずに支持部材２２，３２のいずれか一方に接触した状態となる。従って、振動子４は、空間部ＳＰ内において振動可能である。

【0109】

工程Ｄ１−１に示すように、耐熱接着剤１１４は、支持部材３２にのみ塗布されているので、工程Ｄ１−２において、耐熱接着剤１１４を除去する際、除去すべき耐熱接着剤の量を最小にでき、振動子４に与える損傷を抑制して耐熱接着剤１１４を容易に除去できる。

【0110】

図１５は、図４に示す工程Ｓ４の別の詳細な工程を示す図である。なお、図１５は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ４の詳細な工程を示す。

【0111】

図１５を参照して、工程Ｓ４の詳細な工程が開始されると、図９の工程Ｂ２−１１に示す、耐熱接着剤１１７によってガラス基板３の支持部材３２に接着された振動子４が凹部２１内の支持部材２２に接するようにガラス基板３をガラス基板１およびシリコン基板２上に配置し、シリコン基板２とガラス基板３とを陽極接合によって接合する（工程Ｄ２−１）。この場合も、陽極接合は、例えば、３５０℃の温度で６００Ｖの電圧を印加して行われる。これによって、空間部ＳＰが形成される。

【0112】

そして、上述した除去剤を送廃液口３３から空間部ＳＰに充填し、耐熱接着剤１１７を除去する（工程Ｄ２−２）。この場合、耐熱接着剤１１７が除去されれば、除去剤は、送廃液口３３から外部へ排出される。これによって、工程Ｓ４の詳細な工程が終了する。

【0113】

工程Ｄ２−２が実行されると、振動子４は、空間部ＳＰ内において、支持部材２２，３２のいずれにも固定されずに支持部材２２，３２のいずれか一方に接触した状態となる。従って、振動子４は、空間部ＳＰ内において振動可能である。

【0114】

なお、図１１の工程Ｂ３−９に示す、耐熱接着剤１１８によってガラス基板３の支持部材３２に接着された振動子４を用いて振動検出素子１０を作製する場合も、工程Ｓ４の詳細な工程は、図１５に示す工程Ｄ２−１，Ｄ２−２に従って実行される。この場合、工程Ｄ２−２においては、耐熱接着剤１１８が、上述した除去剤によって除去される。

【0115】

上述した振動検出素子１０の製造工程を用いれば、基本共振周波数が１ＧＨｚ以上（振動子４の厚みが１．７μｍ以下）の振動検出素子１０を実現できる。従って、バイオセンサーとして使用した場合、理論的な感度として、既存品であるBiolin Scientific社の水晶振動子バイオセンサーの８万倍程度の感度を実現できる。

【0116】

上述した振動検出素子１０の製造工程においては、振動子４は、シリコン基板１１０に固定された水晶板１１２を研磨およびパターンニング（またはダイシング）して作製される（図６の工程Ｂ１−３，Ｂ１−４、図７の工程Ｂ１−８，Ｂ１−９、図８の工程Ｂ２−３〜Ｂ２−６、図１０の工程Ｂ３−３〜Ｂ３−５を参照）。

【0117】

また、振動子４は、ガラス基板３に固定された状態でシリコン基板２の支持部材２２に接するように配置され、その後、シリコン基板２がガラス基板３と陽極接合され、耐熱接着剤１１４，１１７，１１８が除去される（図１４の工程Ｄ１−１，Ｄ１−２および図１５の工程Ｄ２−１，Ｄ２−２参照）。

【0118】

従って、破損させずに、厚みが１０μｍよりも薄い振動子４を作製できる。また、振動検出素子１０の製造工程においては、振動子４のみをピンセット等で操作することはないので、振動子４の厚みが１０μｍよりも薄くなっても、振動子４の破損を防止して振動検出素子１０を製造できる。

【0119】

このように、この発明の実施の形態による振動検出素子１０の製造方法は、耐熱接着剤１１４，１１７，１１８をスペーサーとして使用するとともに耐熱接着剤１１４，１１７，１１８を除去する点に特徴がある。

【0120】

耐熱接着剤は、封止剤として使用されるものであり、従来においては、一度、形成されると、その後、除去されることは無かった。つまり、耐熱接着剤は、永久膜であった。

【0121】

しかし、この発明の実施の形態においては、水晶板を所望の形状にパターンニング（またはダイシング）した後、最終的に水晶板を振動子４として空間部ＳＰに封止した後に耐熱接着剤１１４，１１７，１１８を除去する。

【0122】

従って、耐熱接着剤を除去する点は、従来の使用状況では、到底、想定できないことである。

【0123】

各種の材料について検討したが、耐熱接着剤以外の材料を用いた場合、熱処理した段階で炭化してしまい、うまく除去できなかった。

【0124】

耐熱接着剤の除去に関しては、耐熱接着剤と除去剤との組み合わせが重要である。この発明の実施の形態においては、空間部ＳＰに振動子４を閉じ込めた状態で耐熱接着剤１１４，１１７，１１８を除去し、振動子４を支持部材２２（または支持部材３２）によって支持する。

【0125】

つまり、振動子４は、耐熱接着剤１１４，１１７，１１８を除去するまでは固定されており、耐熱接着剤１１４，１１７，１１８を除去することにより、支持部材２２（または支持部材３２）と接触し、振動可能な状態になる。

【0126】

耐熱接着剤１１４，１１７，１１８は、除去剤の溶液に溶け、除去剤の溶液は、送廃液口３３から排出されるので、振動子４が配置された空間部ＳＰに残らない。従って、振動子４の厚みが１０μｍ未満になっても、振動子４だけを空間部ＳＰに閉じ込めることができる。

【0127】

図８および図９に示す工程は、図６および図７に示す工程よりも好ましい。その理由は、次のとおりである。

【0128】

図６および図７に示す工程では、耐熱接着剤１１４を水晶板１１３の全面に塗布している（工程Ｂ１−５参照）。

【0129】

一方、図８および図９に示す工程では、耐熱接着剤１１７をパターンニング後の振動子４のみに塗布し、振動子４以外の部分には、塗布していない（工程Ｂ２−８参照）。即ち、必要な部分のみに耐熱接着剤１１７を塗布している。

【0130】

また、上述したように、フォトリソグラフィによって耐熱接着剤１１７を支持部材３２と接触する振動子４の一部分にのみ形成するようにしてもよい。

【0131】

従って、図８および図９に示す工程を用いることによって、耐熱接着剤１１７を塗布する領域を必要最小限にできる。

【0132】

その結果、図８および図９に示す工程では、耐熱接着剤１１７を除去し易くなり、振動子４の破損を更に防止できる。

【0133】

なお、図１０および図１１に示す工程においては、耐熱接着剤１１８は、ダイシングした後の振動子４のみに塗布されるので（工程Ｂ３−６参照）、図１０および図１１に示す工程も、図８および図９に示す工程と同じ効果を享受できる。

【0134】

工程Ｃ−７では、ＳＦ_６ガスを用いたプラズマエッチングと、Ｃ_４Ｈ_８ガスを用いたコーティングとを繰り返し実行することにより、急峻な凹部を形成できる。

【0135】

耐熱接着剤１１４は、工程Ｄ１−２において除去され、耐熱接着剤１１７，１１８は、工程Ｄ２−２において除去される。その結果、振動子４と支持部材３２との間隔を耐熱接着剤１１４，１１７，１１８の厚みによって調節できる。

【0136】

この発明の実施の形態においては、図１４に示す工程Ｄ１−１，Ｄ１−２が実行される場合、耐熱接着剤１１４の厚みと振動子４の厚みとの和ｄ_ｔがシリコン基板２の表面から支持部材２２の先端部までの距離Ｌ以下であればよい。和ｄ_ｔが距離Ｌと同じであるとき、図１４の工程Ｄ１−１において、振動子４が支持部材２２に接する。また、和ｄ_ｔが距離Ｌよりも小さいとき、図１４の工程Ｄ１−１において、振動子４と支持部材２２との間に隙間が存在する。振動子４と支持部材２２との間に隙間が存在しても、図１４の工程Ｄ１−２において耐熱接着剤１１４を除去したとき、振動子４が支持部材２２に接するので、空間部ＳＰ内において振動子４が支持部材２２によって支持される。従って、和ｄ_ｔが距離Ｌ以下であれば、振動子４は、支持部材２２によって支持される。

【0137】

また、図１５に示す工程Ｄ２−１，Ｄ２−２が実行される場合、同様にして、耐熱接着剤１１７の厚みと振動子４の厚みとの和が距離Ｌ以下であればよく、耐熱接着剤１１８の厚みと振動子４の厚みとの和が距離Ｌ以下であればよい。

【0138】

図１６は、入力電圧Ｖｉｎおよび受信信号Ｒのタイミングチャートである。図１７は、共振周波数のタイミングチャートである。

【0139】

図１６および図１７を参照して、振動検出素子１０における検出対象物の検出方法について説明する。検出対象物を検出する場合、印加回路（図示せず）は、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、振動波形からなる入力電圧Ｖｉｎをアンテナ５に印加する。そして、印加回路は、タイミングｔ２以降、入力電圧Ｖｉｎのアンテナ５への印加を停止する。

【0140】

そうすると、アンテナ５は、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、入力電圧Ｖｉｎに基づいて生成される振動電場Ｅを振動子４に印加する。

【0141】

振動子４は、振動電場Ｅが印加されると、逆圧電効果によって共振し、表面に電位分布が発生する。

【0142】

そうすると、アンテナ６は、振動子４の表面に発生した電位分布を振動波形からなる受信信号Ｒとして受信する。この場合、アンテナ６は、検出対象物が振動子４に付着していなければ、振動波形からなる受信信号Ｒ０を受信し、検出対象物が振動子４に付着していれば、振動波形からなる受信信号Ｒ１を受信する。そして、アンテナ６は、その受信した受信信号Ｒ０，Ｒ１を検出回路（図示せず）へ出力する。

【0143】

検出回路は、アンテナ６から受信信号Ｒ０を受信すると、その受信した受信信号Ｒ０の共振周波数ｆ０を検出する。また、検出回路は、アンテナ６から受信信号Ｒ１を受信すると、その受信した受信信号Ｒ１の共振周波数ｆ１（＜ｆ０）を検出する。そして、検出回路は、共振周波数の変化量Δｆ＝ｆ０−ｆ１を検出し、検出対象物が振動子４に付着したことを検知する。

【0144】

なお、図１６に示した発振・検出方法は一例にすぎない。例えば、ネットワークアナライザーを用いて、その透過応答（Ｓ１２やＳ２１）、反射応答（Ｓ１１やＳ２２）を計測することによっても、同様に、共振周波数を測定することができる。

【0145】

検出対象物が振動子４に付着すると、振動子４の質量が大きくなるので、振動子４の共振周波数ｆ１は、検出対象物が振動子４に付着しない場合に比べ、低下する。

【0146】

従って、検出回路は、入力電圧Ｖｉｎがアンテナ５へ印加された後、受信信号Ｒをアンテナ６から受信し、検出対象物が振動子４に付着していないとき、受信信号Ｒから共振周波数ｆ０を検出し、検出対象物が振動子４に付着すると、共振周波数ｆ１まで徐々に変化する共振周波数ｆを検出する（図１７参照）。そして、検出回路は、共振周波数ｆの変化量Δｆ＝ｆ０−ｆ１を検出し、検出対象物が振動子４に付着したことを検知する。

【0147】

振動子４の共振周波数をｆとし、振動子４の質量をｍとし、振動子４の質量の変化量（＝検出対象物の質量）をΔｍとした場合、振動子４の共振周波数の変化量Δｆは、次式によって表される。

【0148】

Δｆ＝ｆ・Δｍ／ｍ・・・（１）
このように、共振周波数の変化量Δｆは、振動子４の質量の変化量Δｍ、すなわち、検出対象物の質量に比例し、振動子４の質量ｍに反比例する。したがって、検出対象物の質量が大きくなる程、または振動子４の質量（＝厚み）が小さくなる程、共振周波数ｆの変化量Δｆが大きくなり、検出対象物の振動子４への付着を検知し易くなる。

【0149】

振動検出素子１０においては、導入口９および流路７を介して検査対象の液体を空間部ＳＰに導入し流路８および排出口１１を介して空間部ＳＰから検査対象の液体を排出しながら、即ち、検査対象の液体を循環させながら、上述した方法によって検出対象物の検出が行なわれる。

【0150】

この場合、振動子４は、上述したように、支持部材２２または支持部材３２に接触するのみであるので、アンテナ５によって電磁場が印加されると、自由に振動する。従って、振動子４の安定な振動を確保して検出対象物を検出できる。

【0151】

上記においては、振動検出素子１０は、ガラスからなる基板１，３とシリコンからなる基板２とを備えると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、振動検出素子１０は、同じ種類の基板を備えていてもよい。

【0152】

また、上記においては、水晶板を研磨およびパターンニングして振動子４を作製すると説明したが、この発明の実施の形態によれば、これに限らず、一般的には、圧電体板を所望の厚みおよび所望の形状に研磨およびパターンニングして振動子４を作製してもよい。

【0153】

上述した実施の形態によれば、この発明の実施の形態による振動検出素子の製造方法は、第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に振動子が耐熱接着剤によって接着された第１の基板を、第２の凹部の底面から突出した第２の支持部材を有する第２の基板の第２の支持部材に振動子が対向するように第２の基板と接合する第１の工程と、第１の工程の後、前記耐熱接着剤を除去する第２の工程とを備えていればよい。

【0154】

第１の工程および第２の工程を備えていれば、振動子は、耐熱接着剤によって第１の支持部材に接着された状態で第１および第２の凹部からなる空間部内に配置され、耐熱接着剤を除去することによって第１の支持部材または第２の支持部材によって支持される。その結果、振動子が空間内に閉じ込められるまで、ピンセット等で振動子を移動等させる必要がなく、振動子の破損を防止できるからである。

【0155】

また、この発明の実施の形態によれば、振動検出素子の製造方法は、好ましくは、
第１の凹部と第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材とを第１の基板に形成する第１の工程と、
振動子が接着された第２の基板を振動子の表面に塗布された耐熱接着剤によって第１の基板の表面に貼り合わせて振動子を耐熱接着剤によって第１の支持部材に接着させた後、第２の基板を除去し、振動子の耐熱接着剤が塗布された表面と反対側の表面を露出させる第２の工程と、
第１の凹部に対向する第２の凹部と、第２の凹部の底面から突出した第２の支持部材とを第３の基板に形成する第３の工程と、
第１および第２の凹部によって形成される空間内に振動子が配置されるように、振動子が耐熱接着剤によって第１の支持部材に接着された第１の基板を第３の基板と接合する第４の工程と、
第４の工程の後、耐熱接着剤を除去する第５の工程とを備えていればよい。

【0156】

第１の工程から第５の工程を備えていれば、振動子は、第２の基板に固定された状態で第１の基板の第１の支持部材に接着され、第１の基板の第１の支持部材に接着された状態で空間内に配置され、第１の基板と第３の基板とが接合された後に耐熱接着剤が除去されることにより、第１の支持部材または第２の支持部材に接触する状態となる。その結果、振動子が空間内に閉じ込められるまで、ピンセット等で振動子を移動等させる必要がなく、振動子の破損を防止できるからである。

【0157】

更に、この発明の実施の形態による振動検出素子は、第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有する空間部を含む基材と、空間部の第１の面から第２の面の方向へ突出した第１の支持部材と、空間部の第２の面から第１の面の方向へ突出した第２の支持部材と、空間部内において振動可能に第１の支持部材または第２の支持部材に接して配置され、１０μｍ未満の厚みを有する振動子とを備え、第１および第２の支持部材の各々は、振動子が第１の面または第２の面に接触するのを防止する複数の支持部を含んでいればよい。

【0158】

振動子が第１の面または第２の面に接触するのを防止できれば、振動子は、自由に振動できるからである。

【0159】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0160】

この発明は、振動検出素子およびその製造方法に適用される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】