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(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】
(24)【登録日】2024-01-16
(45)【発行日】2024-01-24
(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 20060101AFI20240117BHJP
【ＦＩ】
G01N5/02 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020027106
(22)【出願日】2020-02-20
(65)【公開番号】P2021131315
(43)【公開日】2021-09-09
【審査請求日】2023-01-19
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 高橋 眞揮、高橋 友博、石井 祐樹、増本 憲泰、加藤 史仁，“面内圧縮塑性変形スパッタによるパラジウム薄膜の水素吸蔵特性の向上，”第３６回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム，Ｓ－２０１，２０１９年１１月
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 佐藤 優、石井 祐樹、増本 憲泰、加藤 史仁，“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｈｙｄｒｏｇｅｎ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ｔｈｉｎｆｉｌｍ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｒｅａｔｈ、”６ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｂｉｏ－Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐ２．５０，２０１９年０６月
【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」委託研究開発、産業技術力強化法第１７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】外川 敬之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１３８６２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１２４７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０４３０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７７１５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０２３２８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の面と前記第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、前記空間部の前記第１の面から前記第２の面の方向へ突出した第１の支持部材と、
前記空間部の前記第２の面から前記第１の面の方向へ突出した第２の支持部材と、
前記空間部内において振動可能に前記第１の支持部材または前記第２の支持部材に接して配置された振動子とを備え、
前記振動子は、
圧電体からなる基板と、
前記基板上に配置され、前記基板の面内方向に圧縮力または引張力が印加された薄膜とを含み、
前記薄膜は、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステンのいずれかからなる、振動検出素子。
【請求項2】
基板ホルダーの円弧状の表面に圧電体からなる第１の基板を取り付ける第１の工程と、前記第１の基板上に薄膜を形成して前記第１の基板と前記薄膜とからなる振動子を作製する第２の工程と、
前記振動子を前記基板ホルダーから取り外し、その取り外した振動子を第１の凹部と前記第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材とを有する第２の基板の前記第１の支持部材に耐熱接着剤によって接着する第３の工程と、
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前記第２の基板を、第２の凹部と前記第２の凹部の底面から突出した第２の支持部材とを有する第３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３の基板と接合する第４の工程と、
前記第４の工程の後、前記耐熱接着剤を除去する第５の工程とを備え、
前記第２の工程において、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステンのいずれかからなる前記薄膜を前記第１の基板上に形成して前記振動子を作製する、振動検出素子の製造方法。
【請求項3】
前記第１の工程において、前記基板ホルダーから前記第１の基板の方向へ突出するように湾曲した前記基板ホルダーの円弧状の表面に前記第１の基板を取り付ける、請求項２に記載の振動検出素子の製造方法。
【請求項4】
前記第２の工程において、スパッタリング法によって前記薄膜を前記第１の基板上に形成して前記振動子を作製する、請求項２または請求項３に記載の振動検出素子の製造方法。
【請求項5】
前記第４の工程は、前記振動子を接着剤によって第４の基板に接着する第１のサブ工程と、
前記第１のサブ工程の後、前記第４の基板に接着された前記振動子を前記耐熱接着剤によって前記第１の支持部材に接着し、前記接着剤および前記第４の基板を除去し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前記第２の基板を作製する第２のサブ工程と、
前記第２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２の基板を前記第３の基板と接合する第３のサブ工程とを含む、請求項２から請求項４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6】
前記第２のサブ工程は、前記第１の凹部と前記第１の支持部材とを前記第２の基板に形成するサブ工程Ａと、
前記第４の基板に接着された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、
前記接着剤および前記第４の基板を除去するサブ工程Ｃとを含み、
前記第３のサブ工程は、
前記第２の凹部と前記第２の支持部材とを前記第３の基板に形成するサブ工程Ｄと、
前記サブ工程Ｃ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２の基板を前記第３の基板と接合するサブ工程Ｅとを含む、請求項５に記載の振動検出素子の製造方法。
【請求項7】
前記第５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２から請求項６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】
この発明は、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、特許文献１に記載された水素センサが知られている。特許文献１に記載された水素センサは、保持層と、試料極と、標準極と、水素イオン伝導体と、演算装置とを備える。
【0003】
試料極は、保持層に接して保持層上に形成される。そして、試料極は、Ｐｄ－Ａｕ（パラジウム－金）、Ｐｄ－Ａｇ（パラジウム－銀）およびＰｄ－Ｃｕ（パラジウム－銅）のいずれかからなる。試料極の厚さは、圧延により形成可能な薄膜の厚さよりも薄く、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下である。また、試料極の厚さは、Ｐｄ原子の１原子層の幅である０．２７ｎｍよりも厚い。
【0004】
保持層は、複数の流通孔を備えた多孔質膜からなる。標準極は、Ｐｄ－Ａｕ（パラジウム－金）、Ｐｄ－Ａｇ（パラジウム－銀）、Ｐｄ－Ｐｔ（パラジウム－白金）、Ｐｄ－Ｃｕ（パラジウム－銅）等からなる。水素イオン伝導体は、試料極と標準極との間に配置される。
【0005】
演算装置は、標準極と試料極との間に生じた起電力、標準極における水素分圧、及び試料の温度に基づいて、次のネルンストの式を用いて試料極における水素分圧を算出する。
【0006】
Ｅ＝（ＲＴ／２Ｆ）ｌｎ（Ｐ１／Ｐ２）
このネルンストの式において、Ｅは、起電力であり、Ｒは、気体定数であり、Ｔは、温度（Ｋ）であり、Ｆは、ファラデー定数であり、Ｐ１は、試料極の水素ポテンシャルに相当する水素分圧であり、Ｐ２は、標準極の水素ポテンシャルに相当する水素分圧である。
このネルンストの式において、Ｅは、起電力であり、Ｒは、気体定数であり、Ｔは、温度（Ｋ）であり、Ｆは、ファラデー定数であり、Ｐ１は、試料極の水素ポテンシャルに相当する水素分圧であり、Ｐ２は、標準極の水素ポテンシャルに相当する水素分圧である。
【0007】
そして、特許文献１は、試料極の膜厚が薄いほど、水素センサの応答性を向上させることができ、より速やかに試料の水素濃度を検出することができることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１８－０７７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、特許文献１は、試料極として、Ｐｄ－Ａｕ（パラジウム－金）、Ｐｄ－Ａｇ（パラウム－銀）およびＰｄ－Ｃｕ（パラジウム－銅）のいずれかを用い、標準極として、Ｐｄ－Ａｕ（パラジウム－金）、Ｐｄ－Ａｇ（パラジウム－銀）、Ｐｄ－Ｐｔ（パラジウム－白金）およびＰｄ－Ｃｕ（パラジウム－銅）のいずれかを用いたとき、水素の検出感度を向上できることを開示していない。
【0010】
そこで、この発明の実施の形態によれば、検出感度を向上可能な振動検出素子を提供する。
【0011】
また、この発明の実施の形態によれば、検出感度を向上可能な振動検出素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0012】
（構成１）
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る。そして、振動子は、圧電体からなる基板と、基板上に配置され、基板の面内方向に圧縮力または引張力が印加された薄膜とを含む。
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る。そして、振動子は、圧電体からなる基板と、基板上に配置され、基板の面内方向に圧縮力または引張力が印加された薄膜とを含む。
【0013】
（構成２）
構成１において、薄膜は、有機材料または無機材料からなる。
構成１において、薄膜は、有機材料または無機材料からなる。
【0014】
（構成３）
構成２において、薄膜は、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステンのいずれかからなる。
構成２において、薄膜は、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステンのいずれかからなる。
【0015】
（構成４）
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、基板ホルダーの円弧状の表面に圧電体からなる第１の基板を取り付ける第１の工程と、
第１の基板上に薄膜を形成して第１の基板と薄膜とからなる振動子を作製する第２の工程と、
振動子を基板ホルダーから取り外し、その取り外した振動子を第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に耐熱接着剤によって接着する第３の工程と、
振動子が耐熱接着剤によって接着された第２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３の基板の第２の支持部材に振動子が対向するように第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の工程とを備える。
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、基板ホルダーの円弧状の表面に圧電体からなる第１の基板を取り付ける第１の工程と、
第１の基板上に薄膜を形成して第１の基板と薄膜とからなる振動子を作製する第２の工程と、
振動子を基板ホルダーから取り外し、その取り外した振動子を第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に耐熱接着剤によって接着する第３の工程と、
振動子が耐熱接着剤によって接着された第２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３の基板の第２の支持部材に振動子が対向するように第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の工程とを備える。
【0016】
（構成５）
構成４の第２の工程において、有機材料または無機材料からなる薄膜を第１の基板上に形成して振動子を作製する。
構成４の第２の工程において、有機材料または無機材料からなる薄膜を第１の基板上に形成して振動子を作製する。
【0017】
（構成６）
構成４または構成５の第２の工程において、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステンのいずれかからなる薄膜を第１の基板上に形成して振動子を作製する。
構成４または構成５の第２の工程において、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステンのいずれかからなる薄膜を第１の基板上に形成して振動子を作製する。
【0018】
（構成７）
構成４から構成６のいずれかの第１の工程において、基板ホルダーから第１の基板の方向へ突出するように湾曲した基板ホルダーの円弧状の表面に第１の基板を取り付ける。
構成４から構成６のいずれかの第１の工程において、基板ホルダーから第１の基板の方向へ突出するように湾曲した基板ホルダーの円弧状の表面に第１の基板を取り付ける。
【0019】
（構成８）
構成４から構成６のいずれかの第２の工程において、スパッタリング法によって薄膜を第１の基板上に形成して振動子を作製する。
構成４から構成６のいずれかの第２の工程において、スパッタリング法によって薄膜を第１の基板上に形成して振動子を作製する。
【0020】
（構成９）
構成４から構成８のいずれかにおいて、第４の工程は、
振動子が接着された第４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２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、振動子が第２の支持部材に対向するように第２の基板を第３の基板と接合する第２のサブ工程とを含む。
構成４から構成８のいずれかにおいて、第４の工程は、
振動子が接着された第４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２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、振動子が第２の支持部材に対向するように第２の基板を第３の基板と接合する第２のサブ工程とを含む。
【0021】
（構成１０）
構成９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２の基板に形成するサブ工程Ａと、
振動子を第４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とを含み、
第２のサブ工程は、
第２の凹部と第２の支持部材とを第３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２の基板を第３の基板と接合するサブ工程Ｄとを含む。
構成９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２の基板に形成するサブ工程Ａと、
振動子を第４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とを含み、
第２のサブ工程は、
第２の凹部と第２の支持部材とを第３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２の基板を第３の基板と接合するサブ工程Ｄとを含む。
【0022】
（構成１１）
構成４から構成１０のいずれかの第５の工程において、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。
構成４から構成１０のいずれかの第５の工程において、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。
【発明の効果】
【0023】
振動検出素子の検出感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【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4】スパッタ装置の概略図である。
【図6】別のスパッタ装置の概略図である。
【図19】この発明の実施の形態による別の振動検出素子の斜視図である。
【図23】支持部材５２２の高さを説明するための図である。
【図31】この発明の実施の形態による更に別の振動検出素子の斜視図である。
【図41】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42】共振周波数のタイミングチャートである。
【図44】共振周波数の変化量の時間依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
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。
【0026】
【0027】
【0028】
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。
【0029】
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ＳＰ１が形成される。
【0030】
振動子４は、例えば、四角形の平面形状を有する。振動子４は、基板４１と、薄膜４２とからなる。基板４１は、例えば、水晶、リチウムナイオベイトおよびリチウムタンタレート等からなり、一般的には、圧電体からなる。薄膜４２は、基板４１に接して基板４１上に配置される。薄膜４２は、一般的には、有機材料または無機材料からなる。そして、有機材料としては、多孔質高分子有機材料、多孔質高分子ゲル、グラファイト、グラヘン、および自己組織化単分子膜等を用いることができる。また、無機材料としては、パラジウム、パラジウム合金、パラジウムを含む金属ガラス、白金、および金を担持した酸化タングステン等を用いることができる。圧電体と薄膜との密着性を高めるためにチタンおよびクロム等の密着層を圧電体と薄膜との間に形成してもよい。そして、薄膜４２には、基板４１の面内方向に圧縮力または引張力が印加されている。基板４１の厚みは、一般的には、１０μｍよりも薄く、例えば、３μｍである。薄膜４２の厚みは、例えば、数ｎｍ～数百ｎｍである。
【0031】
振動子４は、空間部ＳＰ１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。
【0032】
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ＳＰ１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ＳＰ１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ＳＰ１を通過し、流路８へ流れるように機能する。
【0033】
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。
【0034】
流路７は、一方端が導入口９に連通し、他方端が空間部ＳＰ１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ＳＰ１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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
図３は、図２に示す空間部ＳＰ１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。
【0041】
空間部ＳＰ１（図３における斜線部）の幅Ｗは、例えば、２ｍｍであり、空間部ＳＰ１の高さＨ１は、例えば、９０μｍである。図３の紙面に垂直な方向における空間部ＳＰ１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、６０μｍ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。
【0042】
【0043】
なお、図３は、基板１が基板３よりも下側に配置されているので、振動子４は、基板２の支持部材２２に接しているが、図３に示す基板１と基板３とを逆転した場合には、振動子４は、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。
【0044】
上述したように、振動子４は、空間部ＳＰ１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。
【0045】
図４は、スパッタ装置の概略図である。図４を参照して、スパッタ装置２００は、チャンバ２０１と、基板ホルダー２０２と、支持台２０３と、高周波電源２０４と、ジグ２０５Ａ，２０５Ｂと、ネジ２０６Ａ，２０６Ｂとを備える。
【0046】
チャンバ２０１は、例えば、中空の立方体形状からなり、ガス導入口２０１Ａと、排気口２０１Ｂとを有する。ガス導入口２０１Ａには、図示省略した配管が接続され、アルゴン（Ａｒ）ガスが配管およびガス導入口２０１Ａを介してチャンバ２０１内へ導入される。
【0047】
排気口２０１Ｂには、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプからなる排気装置が接続される。この場合、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプは、排気口２０１Ｂに近い方から、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースタポンプおよびロータリーポンプの順で配置される。
【0048】
基板ホルダー２０２は、チャンバ２０１の内部の上方に配置され、図示省略した支持部材によってチャンバ２０１に固定される。基板ホルダー２０２は、ヒーターを内蔵するとともに、支持台２０３の方向へ突出した凸面２０２Ａを有する。凸面２０２Ａの曲率は、永久ひずみを生じる材料を基板とした場合、応力－ひずみ線図における降伏点未満となる曲率であり、永久ひずみを生じない材料（シリコンおよびバネ材料等）を基板とした場合、破断応力を生じる曲率未満である。
【0049】
ジグ２０５Ａは、基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに沿う方向の中央部に段差を有する断面形状からなる。そして、ジグ２０５Ａは、基板ホルダー２０２の一方端において、一部が基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに接し、残部が基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａとの間で所定の隙間を有するように基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａの下側に配置され、基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに接する部分がネジ２０６Ａによって基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに固定される。
【0050】
ジグ２０５Ｂは、基板ホルダー２０２の他方端において、基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに沿う方向の中央部に段差を有する断面形状からなる。そして、ジグ２０５Ｂは、一部が基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに接し、残部が基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａとの間で所定の隙間を有するように基板ホルダー２０２の凸面２０２の凸面２０２Ａとジグ２０５Ａとの隙間、および基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａとジグ２０５Ｂとの隙間に基板の端部を挿入することによって、基板は、ジグ２０５Ａ，２０５Ｂによって基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに固定される。
【0051】
支持台２０３は、チャンバ２０１の内部において、基板ホルダー２０２に対向するように配置され、図示省略した支持部材によってチャンバ２０１に固定される。そして、支持台２０３は、ターゲットを支持する。
【0052】
高周波電源２０４は、支持台１０３と接地電位ＧＮＤとの間に電気的に接続される。そして、高周波電源２０４は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を支持台２０３に印加する。
【0053】
なお、スパッタ装置２００においては、基板ホルダー２０２に代えて基板ホルダー２０９を使用することができる。基板ホルダー２０９は、平板状の断面形状を有し、ヒーターを内蔵する。基板ホルダー２０９が使用される場合、基板ホルダー２０９は、図示省略した支持部材によってチャンバ２０１に固定される。そして、基板は、ジグ２０５Ａ，２０５Ｂおよびネジ２０６Ａ，２０６Ｂによって基板ホルダー２０９の平面状の表面２０９Ａに固定される。
【0054】
図５は、図１および図２に示す振動子４の製造方法を示す工程図である。図５を参照して、振動子４の製造が開始されると、ジグ２０５Ａ，２０５Ｂおよびネジ２０６Ａ，２０６Ｂによって基板４１を基板ホルダー２０２の凸面２０２Ａに固定する。また、ターゲット材料２０７を支持台２０３上に配置する（工程（ａ）参照）。
【0055】
そして、チャンバ２０１内を排気装置によって真空引きし（例えば、１×１０－５Ｐａ以下）、その後、ガス導入口２０１Ａを介してチャンバ２０１内にＡｒガスを導入し、チャンバ２０１内の圧力を、例えば、５Ｐａに設定する。また、基板ホルダー２０２に内蔵されたヒーターによって基板４１の温度を、例えば、４００℃に設定する。
【0056】
そうすると、高周波電源２０４によって高周波電力を支持台２０３に印加し、Ａｒガスを放電させる。この場合、高周波電力は、例えば、１００Ｗである。これによって、Ａｒがイオン化し、イオン化したアルゴン（Ａｒ＋）がターゲット材料２０７に衝突することによって、ターゲット原子がターゲット材料２０７から弾き出され、基板４１の表面に付着する。これによって、ターゲット原子からなる薄膜４３が基板４１上に堆積する（工程（ｂ）参照）。
【0057】
引き続いて、高周波電力の印加を停止するとともに、Ａｒガスの供給を停止し、チャンバ２０１内を真空引きする。
【0058】
そして、基板温度を、例えば、４００℃に設定し、例えば、６０分、薄膜４３を熱処理する（工程（ｃ）参照）。この場合、熱処理は、真空中、窒素中および大気中のいずれかで行われる。この熱処理によって、薄膜４３の結晶性が向上し、結晶性が向上した薄膜４２が基板４１上に形成される。なお、基板４１として水晶振動子を用いる場合、熱処理温度は、キュリー点未満である。
【0059】
その後、基板４１／薄膜４２を基板ホルダー２０２から外す。これによって、振動子４の製造が終了する（図５の工程）ｄ）参照）。
【0060】
基板４１／薄膜４２を基板ホルダー２０２から外すことによって、基板４１／薄膜４２は、平板状になる。これによって、圧縮力が薄膜４２に印加された振動子４が製造される。
【0061】
【0062】
図６は、別のスパッタ装置の概略図である。図６を参照して、スパッタ装置２００Ａは、図４に示すスパッタ装置２００の基板ホルダー２０２を基板ホルダー２０８に変えたものであり、その他は、スパッタ装置２００と同じである。
【0063】
基板ホルダー２０８は、支持台２０３と反対側へ窪んだ凹面２０８Ａを有する。凹面２０８Ａの曲率は、永久ひずみを生じる材料を基板とした場合、応力－ひずみ線図における降伏点未満となる曲率であり、永久ひずみを生じない材料（シリコンおよびバネ材料等）を基板とした場合、破断応力を生じる曲率未満である。また、基板ホルダー２０８は、ヒーターを内蔵する。
【0064】
スパッタ装置２００Ａにおいては、ジグ２０５Ａは、基板ホルダー２０８の一方端において、ネジ２０６Ａによって基板ホルダー２０８の凹面２０８Ａに固定され、ジグ２０５Ｂは、基板ホルダー２０８の他方端において、ネジ２０６Ｂによって基板ホルダー２０８の凹面２０８Ａに固定される。
【0065】
スパッタ装置２００Ａを用いることによって、図５に示す工程（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）（または工程（ａ），（ｂ），（ｄ））に従って、引張力が薄膜４２に印加された振動子４を製造することができる。
【0066】
上述したように、この発明の実施の形態においては、振動子４は、基板４１と、基板４１上に形成され、圧縮力または引張力が印加された薄膜４２とからなる。
【0067】
図７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７を参照して、振動検出素子１０の製造が開始されると、図５に示す工程（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）（または工程（ａ），（ｂ），（ｄ））に従って、基板４１と、基板４１上に形成され、圧縮力または引張力が印加された薄膜４２とからなる振動子板を作製する（工程Ｓ１）。そして、ガラス基板に流路および支持部材を作製する（工程Ｓ２）。
【0068】
その後、振動子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Ｓ３）。引き続いて、シリコン基板に流路および支持部材を作製する（工程Ｓ４）。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Ｓ５）。これによって、振動検出素子１０が完成する。
【0069】
【0070】
図８を参照して、工程Ｓ２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Ａ１－１）。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Ａ１－２）。
【0071】
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Ａ１－３）。この場合、レジストパターン１０１に代えて、金属（例えば、Ｃｒ）薄膜をマスクとして用いてもよい。
【0072】
なお、工程Ａ１－２，Ａ１－３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。
【0073】
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Ａ１－４）。これによって、ガラス基板３が作製され、工程Ｓ２の詳細な工程が終了する。
【0074】
【0075】
図９を参照して、工程Ｓ３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）。
【0076】
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。
【0077】
引き続いて、図７に示す工程Ｓ１において作製された振動子板１１２（振動子板１１２は、ＡＴカット水晶基板と、ＡＴカット水晶基板上に形成され、圧縮力または引張力が印加された薄膜とからなる）を接着剤１１１によってシリコン基板１１０に張り合わせる（工程Ｂ１－３）。この場合、振動子板１１２の薄膜が接着剤１１１に接するように振動子板１１２をシリコン基板１１０に張り合わせる。
【0078】
その後、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によって振動子板１１２のＡＴカット水晶基板を所望の厚み（例えば３μｍ）に研磨する（工程Ｂ１－４）。
【0079】
そして、研磨された水晶板を有する振動子板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。
【0080】
耐熱接着剤１１４は、例えば、スピンコートによって振動子板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振動子板１１３の表面に塗布されてもよい。
【0081】
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。
【0082】
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、振動子板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Ｓ２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。
【0083】
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。
【0084】
図１０を参照して、工程（Ｂ１－６）の後、ＸｅＦ２ガス、またはＳＦ６ガスとＯ２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。この場合、ＸｅＦ２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）、ＳＦ６ガスとＯ２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。
【0085】
そして、Ｏ２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、ＣＯ２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、振動子板１１３の表面を露出させる。
【0086】
その後、振動子板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）。
【0087】
引き続いて、レジストパターン１１５をマスクとして、ＣＨＦ３ガスを用いたプラズマエッチングによって振動子板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。この場合、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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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１００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Ｓ３の詳細な工程が終了する。
【0092】
図１１および図１２は、それぞれ、図７に示す工程Ｓ３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１１および図１２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。
【0093】
【0094】
そして、工程Ｂ２－４の後、振動子板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）。
【0095】
その後、レジストパターン１１６をマスクとして、ＣＨＦ３ガスを用いたプラズマエッチングによって振動子板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。
【0096】
図１２を参照して、工程Ｂ２－６の後、上述したＯ２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）。
【0097】
そして、図９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。
【0098】
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Ｓ２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。
【0099】
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。
【0100】
工程Ｂ２－９の後、ＸｅＦ２ガス、またはＳＦ６ガスとＯ２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。
【0101】
そして、上述したＯ２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Ｓ３の詳細な工程が終了する。
【0102】
なお、図１１および図１２に示す工程Ｓ３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１８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。
【0103】
図１３および図１４は、それぞれ、図７に示す工程Ｓ３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１３および図１４は、図１に示す線ＩＩ－ＩＩ間における断面図によって工程Ｓ３の詳細な工程を示す。
【0104】
【0105】
そして、振動子板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、振動子板１１３は、振動子板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）。
【0106】
図１４を参照して、工程Ｂ３－５の後、図９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。
【0107】
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Ｓ２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。
【0108】
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。
【0109】
工程Ｂ３－７の後、ＸｅＦ２ガス、またはＳＦ６ガスとＯ２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。
【0110】
そして、上述したＯ２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Ｓ３の詳細な工程が終了する。
【0111】
図９および図１０に示す工程Ｓ３の詳細な工程においては、振動子板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１１および図１２に示す工程Ｓ３の詳細な工程においては、振動子板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）。
【0112】
【0113】
【0114】
また、振動子板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。
【0115】
図１５および図１６は、それぞれ、図７に示す工程Ｓ４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１５および図１６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。
【0116】
図１５を参照して、工程Ｓ４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Ｃ１－１）。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。
【0117】
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Ｃ１－２）。
【0118】
その後、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）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Ｃ１－３）。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１５，１６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。
【0119】
工程Ｃ１－３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Ｃ１－４）。
【0120】
そして、ＣＨＦ３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Ｃ１－５）。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。
【0121】
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Ｃ１－６）。
【0122】
引き続いて、レジストパターン１４４をマスクとして、ＳＦ６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、Ｃ４Ｈ８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Ｃ１－７）。
【0123】
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。
【0124】
図１６を参照して、工程Ｃ１－７の後、上述したＯ２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Ｃ１－８）。
【0125】
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Ｃ１－９）。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。この場合、工程Ｃ１－９において形成された凹部２１の深さは、例えば、４０～６０μｍである。
【0126】
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Ｃ１－１０）。これによって、工程Ｓ４の詳細な工程が終了する。
【0127】
なお、工程Ｃ１－３～Ｃ１－１０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。
【0128】
【0129】
図１７を参照して、工程Ｓ５の詳細な工程が開始されると、図１０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が支持部材２２に向かい合うように、ギャップを保ってガラス基板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ＳＰ１が形成される。
【0130】
そして、上述した除去剤を送廃液口３３から空間部ＳＰ１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Ｓ５の詳細な工程が終了する。
【0131】
工程Ｄ１－２が実行されると、振動子４は、空間部ＳＰ１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ＳＰ１内において振動可能である。
【0132】
【0133】
図１８を参照して、工程Ｓ５の詳細な工程が開始されると、図１２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が支持部材２２に向かい合うように、ギャップを保ってガラス基板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ＳＰ１が形成される。
【0134】
そして、上述した除去剤を送廃液口３３から空間部ＳＰ１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Ｓ５の詳細な工程が終了する。
【0135】
工程Ｄ２－２が実行されると、振動子４は、空間部ＳＰ１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ＳＰ１内において振動可能である。
【0136】
なお、図１４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Ｓ５の詳細な工程は、図１８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。
【0137】
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。
【0138】
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に固定された振動子板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９の工程Ｂ１－３，Ｂ１－４、図１０の工程Ｂ１－８，Ｂ１－９、図１１の工程Ｂ２－３～Ｂ２－６、図１３の工程Ｂ３－３～Ｂ３－５の参照）。
【0139】
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に向かい合うように、ギャップを保って配置され、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１７の工程Ｄ１－１，Ｄ１－２および図１８の工程Ｄ２－１，Ｄ２－２参照）。
【0140】
従って、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。
【0141】
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。
【0142】
耐熱接着剤は、封止剤または微小構造体を形成する材料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。
【0143】
しかし、この発明の実施の形態においては、振動子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、最終的に振動子板を振動子４として空間部ＳＰ１に封止した後に耐熱接着剤１１４，１１７，１１８を除去する。
【0144】
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。
【0145】
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。
【0146】
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ＳＰ１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。
【0147】
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。
【0148】
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ＳＰ１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ＳＰ１に閉じ込めることができる。
【0149】
【0150】
【0151】
一方、図１１および図１２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。
【0152】
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。
【0153】
【0154】
【0155】
なお、図１３および図１４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１３および図１４に示す工程も、図１１および図１２に示す工程と同じ効果を享受できる。
【0156】
工程Ｃ１－７では、ＳＦ６ガスを用いたプラズマエッチングと、Ｃ４Ｈ８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。
【0157】
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。
【0158】
【0159】
この発明の実施の形態による振動検出素子は、図１９および図２０に示す振動検出素子１０Ａであってもよい。図１９および図２０を参照して、振動検出素子１０Ａは、図１および図２に示す振動検出素子１０の基板１～３および振動子４をそれぞれ基板５１～５３および振動子５４に変えたものであり、その他は、振動検出素子１０と同じである。
【0160】
基板５２は、凹部５２１と、支持部材５２２とを有する。基板５３は、凹部５３１と、支持部材５３２と、送廃液口５３３とを有する。支持部材５２２は、凹部５２１の底面５２１Ａから凹部５３１の底面５３１Ａへ向かって突出している。支持部材５３２は、凹部５３１の底面５３１Ａから凹部５２１の底面５２１Ａへ向かって突出している。基板５３の凹部５３１は、基板５２の凹部５２１に対向している。支持部材５２２，５３２の各々は、例えば、円柱形状からなる。送廃液口５３３は、基板５３の外表面から凹部５３１の底面５３１Ａに至るまで基板５３を厚み方向に貫通する。なお、図２０においては、送廃液口５３３が中央の支持部材５３２を貫通するように表示されているが、実際には、送廃液口５３３は、図２０の紙面に垂直な方向において、支持部材５３２の位置と異なる位置で基板５３を貫通している。
【0161】
基板５１は、陽極接合によって基板５２の一方の面に接合される。基板５３は、凹部５３１が凹部５２１に対向するように陽極接合によって基板５２の他方の面に接合される。その結果、凹部５２１，５３１によって空間部ＳＰ２が形成される。
【0162】
振動子５４は、例えば、四角形の平面形状を有する。また、振動子５４は、基板５３から基板５１へ向かう方向に突出した円弧状の断面形状を有する。振動子５４は、基板５４１と、薄膜５４２とからなる。基板５４１は、例えば、水晶からなる。薄膜５４２は、基板５４１に接して基板５４１上に配置される。薄膜５４２は、上述した薄膜４２と同じ材料からなる。基板５４１の厚みは、一般的には、１０μｍよりも薄く、例えば、３μｍである。薄膜５４２の厚みは、例えば、数ｎｍ～数百ｎｍである。
【0163】
振動子５４の曲率は、永久ひずみを生じる材料を基板５４１とした場合、応力－ひずみ線図における降伏点未満となる曲率であり、永久ひずみを生じない材料（シリコンおよびバネ材料等）を基板５４１とした場合、破断応力を生じる曲率未満である。
【0164】
複数の支持部材５２２のうち、空間部ＳＰ２の周縁部に配置される支持部材５２２は、最も高い高さを有し、空間部ＳＰ２の中心に配置される支持部材５２２は、最も低い高さを有し、空間部ＳＰ２の周縁部と空間部ＳＰ２の中心との間に配置される支持部材５２２は、空間部ＳＰ２の周縁部から空間部ＳＰ２の中心に向かうに従って高さが低くなる。複数の支持部材５３２についても同様である。
【0165】
振動子５４を構成する基板５４１および薄膜５４２は、上述したように薄いので、振動検出素子１０Ａの基板５１が下地側に配置された場合、振動子５４は、高さが異なる複数の支持部材５２２に接して配置され、基板５３から基板５１へ向かう方向に突出した円弧状の断面形状を有する。その結果、振動子５４の薄膜５４２には、基板５４１の面内方向に圧縮力が印加されている。
【0166】
また、振動検出素子１０Ａの基板５３が下地側に配置された場合、振動子５４は、高さが異なる複数の支持部材５３２に接して配置され、基板５１から基板５３へ向かう方向に突出した円弧状の断面形状を有する。その結果、振動子５４の薄膜５４２には、基板５４１の面内方向に引張力が印加されている。
【0167】
このように、振動検出素子１０Ａにおいては、基板５１，５３のいずれが下地側に配置されても、振動子５４は、図２０の紙面の左右方向における中央部が下地側に突出した円弧状の断面形状を有し、複数の支持部材５２２または複数の支持部材５３２に接して配置される。従って、基板５１，５３のいずれが下地側に配置されても、振動子５４の薄膜５４２には、基板５４１の面内方向に圧縮力または引張力が印加されている。
【0168】
【0169】
図２１は、図２０に示す空間部ＳＰ２およびその周辺の拡大図である。図２１を参照して、基板５１の厚みＤ１は、例えば、２５０μｍであり、基板５２の厚みＤ２は、例えば、６０μｍであり、基板５３の厚みＤ３は、例えば、２５０μｍである。
【0170】
空間部ＳＰ２（図２１における斜線部）の幅Ｗは、例えば、２ｍｍであり、空間部ＳＰ２の高さＨ１は、例えば、９０μｍである。図２１の紙面に垂直な方向における空間部ＳＰ２の長さは、例えば、２．９ｍｍである。空間部ＳＰ２の中心に配置される支持部材５２２の高さＨ３は、例えば、２０μｍであり、空間部ＳＰ２の周縁部に配置される支持部材５２２の高さＨ４は、例えば、３０μｍである。支持部材５２２の直径は、例えば、６０μｍである。
【0171】
支持部材５３２は、それぞれ、対向する支持部材５２２と同じ高さＨ３，Ｈ４を有するとともに支持部材５２２と同じ直径を有する。
【0172】
【0173】
図２２は、図２１に示す基板５３側から見た振動子５４および支持部材５２２の平面図である。なお、図２２においては、支持部材５２２は、振動子５４と支持部材５２２との位置関係を示すために、支持部材５２２が分かるように表示されている。
【0174】
図２２を参照して、９個の支持部材５２２が碁盤目状に配置される。図２２においては、９個の支持部材５２２を支持部材５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈ，５２２ｉによって表記する。
【0175】
支持部材５２２ａは、振動子５４の中心に対向する位置に配置され、支持部材５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈ，５２２ｉは、振動子５４の周縁部に対向する位置に配置される。
【0176】
支持部材５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄは、Ｙ軸の負方向における振動子５４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置され、支持部材５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈは、Ｙ軸の正方向における振動子５４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置される。支持部材５２２ｂ，５２２ｉ，５２２ｈは、Ｘ軸の負方向における振動子５４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置され、支持部材５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆは、Ｘ軸の正方向における振動子５４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置される。
【0177】
そして、支持部材５２２ｂ，５２２ｉ，５２２ｈと支持部材５２２ｃ，５２２ａ，５２２ｇとの間隔ｄ１、および支持部材５２２ｃ，５２２ａ，５２２ｇと支持部材５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆとの間隔ｄ１は、０．７ｍｍに設定される。また、支持部材５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄと支持部材５２２ｅ，５２２ａ，５２２ｉとの間隔ｄ２、および支持部材５２２ｅ，５２２ａ，５２２ｉと支持部材５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈとの間隔ｄ２は、１．１ｍｍに設定される。
【0178】
図２３は、支持部材５２２の高さを説明するための図である。図２３を参照して、支持部材５２２ｃは、点Ａにおいて振動子５４に接し、支持部材５２２ｄは、点Ｂにおいて振動子５４に接する。そして、振動子５４の曲率を１／ｒとすると、曲率半径ｒを有する円の円周は、振動子５４の曲面に沿って配置され、点Ａ，Ｂを通過する。
【0179】
点Ａにおいて、円弧ＡＢに接する直線は、水平方向に沿って配置され、点Ｂにおいて、円弧ＡＢに接する直線は、水平方向とαの角度を成す。
【0180】
支持部材５２２ｃと支持部材５２２ｄとの水平方向の間隔をａとし、支持部材５２２ｃの高さと支持部材５２２ｄの高さとの差をΔｈとする。
【0181】
三角形ＯＡＢにおいて、角∠ＡＯＢは、αに等しい。また、三角形ＡＢＣにおいて、角∠ＢＡＣは、α／２である。
【0182】
三角形ＯＡＢの頂点Ｏから線分ＡＢに垂線を下し、その垂線と線分ＡＢとの交点をＨとする。その結果、線分ＢＨの長さは、ｒ×ｓｉｎ（α／２）によって表わされ、線分ＡＢの長さは、２×ｒ×ｓｉｎ（α／２）によって表わされる。また、線分ＡＢの長さは、（ａ２＋（Δｈ）２）１／２によっても表わされる。従って、次式が成立する。
【0183】
２×ｒ×ｓｉｎ（α／２）＝（ａ２＋（Δｈ）２）１／２・・・（１）
一方、三角形ＡＢＣの角∠ＢＡＣ（＝α／２）は、次式によって表わされる。
一方、三角形ＡＢＣの角∠ＢＡＣ（＝α／２）は、次式によって表わされる。
【0184】
ｔａｎ（α／２）＝Δｈ／ａ・・・（２）
式（１），（２）を用いてΔｈを求めると、次式のようになる。
式（１），（２）を用いてΔｈを求めると、次式のようになる。
【0185】
Δｈ＝［ｒ２－ａ２±ｒ{ｒ２－２ａ２}１／２］１／２・・・（３）
式（３）におけるａは、支持部材５２２ｃと支持部材５２２ｄとの水平方向の間隔であり、既知である。また、式（３）におけるｒは、振動子５４の曲率半径であり、既知である。
式（３）におけるａは、支持部材５２２ｃと支持部材５２２ｄとの水平方向の間隔であり、既知である。また、式（３）におけるｒは、振動子５４の曲率半径であり、既知である。
【0186】
従って、式（３）を用いれば、Δｈを算出できる。
【0187】
支持部材５２２ｃの高さを３０μｍとすると、支持部材５２２ｄの高さは、３０μｍ＋Δｈとなる。
【0188】
振動子５４がＸ軸方向のみにおいて曲面を有する場合、支持部材５２２ｃ，５２２ａ，５２２ｇは、３０μｍの高さを有し、支持部材５２２ｂ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｈ，５２２ｉは、３０μｍ＋Δｈの高さを有する。
【0189】
また、振動子５４がＹ軸方向のみにおいて曲面を有する場合、支持部材５２２ｅ，５２２ａ，５２２ｉは、３０μｍの高さを有し、支持部材５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈは、３０μｍ＋Δｈの高さを有する。
【0190】
支持部材５２２が９個の支持部材５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈ，５２２ｉからなる場合、支持部材５３２は、９個の支持部材５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ，５３２ｄ，５３２ｅ，５３２ｆ，５３２ｇ，５３２ｈ，５３２ｉからなる。そして、支持部材５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ，５３２ｄ，５３２ｅ，５３２ｆ，５３２ｇ，５３２ｈ，５３２ｉは、それぞれ、支持部材５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈ，５２２ｉに対向して配置され、それぞれ、支持部材５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈ，５２２ｉと同じ高さを有する。また、支持部材５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ，５３２ｄ，５３２ｅ，５３２ｆ，５３２ｇ，５３２ｈ，５３２ｉの相互の間隔は、支持部材５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ，５２２ｄ，５２２ｅ，５２２ｆ，５２２ｇ，５２２ｈ，５２２ｉの相互の間隔と同じである。
【0191】
このように、振動検出素子１０Ａにおいては、複数の支持部材５２２および複数の支持部材５３２は、振動子５４の曲率１／ｒに応じた高さを有し、複数の支持部材５２２および複数の支持部材５３２の各々の高さは、式（３）を用いて曲率半径ｒに基づいて決定される。
【0192】
上述したように、振動子５４は、空間部ＳＰ２内において、凹部５２１の底面５２１Ａおよび凹部５３１の底面５３１Ａに接触せず、支持部材５２２または支持部材５３２に接触し、圧縮力または引張力が薄膜５４２に印加された状態で保持される。その結果、振動子５４は、安定に振動することができる。
【0193】
【0194】
【0195】
図２４を参照して、振動検出素子１０Ａの製造が開始されると、基板５４１と、基板５４１上に形成され、圧縮力または引張力が印加されていない薄膜とからなる振動子板を作製する（工程Ｓ１Ａ）。この場合、図４に示すスパッタ装置２００の基板ホルダー２０２を基板ホルダー２０９に変えたスパッタ装置２００を用いて、上述した方法によって基板５４１上に薄膜を形成し、圧縮力または引張力が印加されていない薄膜を有する振動子板を作製する。
【0196】
そして、ガラス基板に流路と、高さが異なる支持部材とを作製する（工程Ｓ２Ａ）。その後、上述した工程Ｓ３が実行される。引き続いて、シリコン基板に流路と、高さが異なる支持部材とを作製する（工程Ｓ４Ａ）。その後、上述した工程Ｓ５が実行され、振動検出素子１０Ａが完成する。
【0197】
図２５は、図２４に示す工程Ｓ２Ａの詳細な工程を示す工程図である。なお、図２５は、図１９に示す線ＸＸ－ＸＸ間における断面図によって工程Ｓ２Ａの詳細な工程を示す。図２５を参照して、工程Ｓ２Ａの詳細な工程が開始されると、図８に示す工程Ａ１－１，Ａ１－２と同じ工程が順次実行される（工程Ａ２－１，Ａ２－２）。
【0198】
そして、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する（工程Ａ２－３）。
【0199】
その後、レジストパターンの一部を除去する。あるいは、再度、フォトリソグラフィを行い、一部の支持部材５３２上には、レジスト（または金属薄膜マスク（例えば、クロム薄膜））を残さないようにする（工程Ａ２－４）。引き続いて、残ったレジストパターン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を更にウェットエッチングし、凹部５３１およびピラー（支持部材５３２を構成する）を作製する（工程Ａ２－５）。
【0200】
なお、工程Ａ２－３～Ａ２－５によって、図１９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。
【0201】
その後、機械加工またはブラスト加工によって送廃液口５３３を形成する（工程Ａ２－６）。これによって、ガラス基板５３が作製され、工程Ｓ２Ａの詳細な工程が終了する。
【0202】
図２６および図２７は、それぞれ、図２４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２６および図２７は、図１９に示す線ＸＸ－ＸＸ間における断面図によって工程Ｓ３の詳細な工程を示す。
【0203】
図２６および図２７に示す工程図は、それぞれ、図９および図１０に示す工程図と同じである。従って、図２６および図２７に示す工程Ｂ４－１～Ｂ４－１１は、それぞれ、図９および図１０に示す工程Ｂ１－１～Ｂ１－１１と同じである。
【0204】
【0205】
図２８および図２９は、それぞれ、図２４に示す工程Ｓ４Ａ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２８および図２９は、図１９に示す線ＸＸ－ＸＸ間における断面図によって工程Ｓ４Ａの詳細な工程を示す。
【0206】
図２８および図２９を参照して、工程Ｓ４Ａの詳細な工程が開始されると、図１５に示す工程Ｃ１－１～Ｃ１－７と同じ工程が順次実行される（工程Ｃ２－１～Ｃ２－７）。この場合、工程Ｃ２－７において、シリコン基板１４０に凸部１４６が形成される。
【0207】
そして、工程Ｃ２－７の後、レジストパターン１４４の一部を除去する。あるいは、再度、フォトリソグラフィを行い、一部の凸部１４６上には、レジストを残さないようにする（工程Ｃ２－８）。引き続いて、残ったレジストパターンをマスクとして、ＳＦ６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、Ｃ４Ｈ８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を更にエッチングする（工程Ｃ２－９）。これによって、高さが異なる凸部１４７がシリコン基板１４０に形成される。
【0208】
この場合、エッチング工程およびコーティング工程における条件は、上述した通りである。
【0209】
工程Ｃ２－９の後、図１６に示す工程Ｃ１－８～Ｃ１－１０と同じ工程が順次実行され（工程Ｃ２－１０～Ｃ２－１２）、工程Ｓ４Ａの詳細な工程が終了する。この場合、工程Ｃ２－１０において、凹部５２１が形成されるとともに、高さが異なる支持部材５２２が形成される。
【0210】
【0211】
【0212】
なお、工程Ｄ３－１においては、図２７の工程Ｂ４－１１に示す、耐熱接着剤１１４によってガラス基板５３の一部の支持部材５３２に接着された振動子５４が凹部５２１内の一部の支持部材５２２に向かい合うようにギャップを保ってガラス基板５３をガラス基板５１およびシリコン基板５２上に配置し、シリコン基板５２とガラス基板５３とを陽極接合によって接合する。この場合、陽極接合の条件は、上述した通りである。工程Ｄ３－１よって、空間部ＳＰ２が形成される。
【0213】
また、工程Ｄ３－２においては、上述した除去剤を送廃液口５３３から空間部ＳＰ２に充填し、耐熱接着剤１１４を除去する。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５３３から外部へ排出される。これによって、工程Ｓ５の詳細な工程が終了する。
【0214】
工程Ｄ３－２が実行されると、振動子５４は、空間部ＳＰ２内において、支持部材５２２，５３２のいずれにも固定されずに支持部材５２２，５３２のいずれか一方に接触し、基板５１または基板５３の方向に突出した円弧状の断面形状を有し、基板５４１の面内方向において圧縮力または引張力が薄膜５４２に印加された状態となる。従って、振動子５４は、空間部ＳＰ２内において振動可能である。
【0215】
なお、図２４に示す工程Ｓ３の詳細な工程として、図１１および図１２に示す工程Ｂ２－１～Ｂ２－１１、および図１３および図１４に示す工程Ｂ３－１～Ｂ３－９に相当する工程を示していないが、この発明の実施の形態においては、図２６および図２７に示す工程Ｂ４－１～Ｂ４－１１に代えて図１１および図１２に示す工程Ｂ２－１～Ｂ２－１１、および図１３および図１４に示す工程Ｂ３－１～Ｂ３－９に相当する工程を採用して、工程Ｓ３の詳細な工程を実行してもよい。
【0216】
この場合、図２４に示す工程Ｓ５の詳細な工程は、図１８に示す工程Ｄ２－１，Ｄ２－２と同じ工程によって実行される。従って、図１８に示す基板１～３、支持部材２２，３２、振動子４および空間部ＳＰ１をそれぞれ基板５１～５３、支持部材５２２，５３２、振動子５４および空間部ＳＰ２に変えればよい。
【0217】
図３１は、この発明の実施の形態による更に別の振動検出素子の斜視図である。図３２は、図３１に示す線ＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩ間における振動検出素子の断面図である。なお、図３１においては、アンテナが省略されている。
【0218】
この発明の実施の形態による振動検出素子は、図３１および図３２に示す振動検出素子１０Ｂであってもよい。図３１および図３２を参照して、振動検出素子１０Ｂは、図１および図２に示す振動検出素子１０の基板１～３および振動子４をそれぞれ基板６１～６３および振動子６４に変えたものであり、その他は、振動検出素子１０と同じである。
【0219】
基板６２は、凹部６２１と、支持部材６２２とを有する。基板６３は、凹部６３１と、支持部材６３２と、送廃液口６３３とを有する。支持部材６２２は、凹部６２１の底面６２１Ａから凹部６３１の底面６３１Ａへ向かって突出している。支持部材６３２は、凹部６３１の底面６３１Ａから凹部６２１の底面６２１Ａへ向かって突出している。基板６３の凹部６３１は、基板６２の凹部６２１に対向している。支持部材６２２，６３２の各々は、例えば、円柱形状からなる。送廃液口６３３は、基板６３の外表面から凹部６３１の底面６３１Ａに至るまで基板６３を厚み方向に貫通する。なお、図３２においては、送廃液口６３３が中央の支持部材６３２を貫通するように表示されているが、実際には、送廃液口６３３は、図３２の紙面に垂直な方向において、支持部材５３２の位置と異なる位置で基板６３を貫通している。
【0220】
基板６１は、陽極接合によって基板６２の一方の面に接合される。基板６３は、凹部６３１が凹部６２１に対向するように陽極接合によって基板６２の他方の面に接合される。その結果、凹部６２１，６３１によって空間部ＳＰ３が形成される。
【0221】
振動子６４は、例えば、四角形の平面形状を有する。また、振動子６４は、基板６１から基板６３へ向かう方向に突出した円弧状の断面形状を有する。振動子６４は、基板６４１と、薄膜６４２とからなる。基板６４１は、例えば、水晶からなる。薄膜６４２は、基板６４１に接して基板６４１上に配置される。薄膜６４２は、上述した薄膜４２と同じ材料からなる。基板６４１の厚みは、一般的には、１０μｍよりも薄く、例えば、３μｍである。薄膜６４２の厚みは、例えば、数ｎｍ～数百ｎｍである。
【0222】
振動子６４の曲率は、永久ひずみを生じる材料を基板６４１とした場合、応力－ひずみ線図における降伏点未満となる曲率であり、永久ひずみを生じない材料（シリコンおよびバネ材料等）を基板６４１とした場合、破断応力を生じる曲率未満である。
【0223】
複数の支持部材６２２のうち、空間部ＳＰ３の中心に配置される支持部材５２２は、最も高い高さを有し、空間部ＳＰ３の周縁部に配置される支持部材６２２は、最も低い高さを有し、空間部ＳＰ３の周縁部と空間部ＳＰ３の中心との間に配置される支持部材６２２は、空間部ＳＰ３の周縁部から空間部ＳＰ３の中心に向かうに従って高さが高くなる。複数の支持部材６３２についても同様である。
【0224】
振動子６４を構成する基板６４１および薄膜６４２は、上述したように薄いので、振動検出素子１０Ｂの基板６１が下地側に配置された場合、振動子６４は、高さが異なる複数の支持部材６２２に接して配置され、基板６１から基板６３へ向かう方向に突出した円弧状の断面形状を有する。その結果、振動子６４の薄膜６４２には、基板６４１の面内方向に引張力が印加されている。
【0225】
また、振動検出素子１０Ｂの基板６３が下地側に配置された場合、振動子６４は、高さが異なる複数の支持部材６３２に接して配置され、基板６３から基板６１へ向かう方向に突出した円弧状の断面形状を有する。その結果、振動子６４の薄膜６４２には、基板６４１の面内方向に圧縮力が印加されている。
【0226】
このように、振動検出素子１０Ｂにおいては、基板６１，６３のいずれが下地側に配置されても、振動子６４は、図３２の紙面の左右方向における中央部が下地と反対側に突出した円弧状の断面形状を有し、複数の支持部材６２２または複数の支持部材６３２に接して配置される。従って、基板６１，６３のいずれが下地側に配置されても、振動子６４の薄膜６４２には、基板６４１の面内方向に引張力または圧縮力が印加されている。
【0227】
【0228】
図３３は、図３２に示す空間部ＳＰ３およびその周辺の拡大図である。図３３を参照して、基板６１の厚みＤ１は、例えば、２５０μｍであり、基板６２の厚みＤ２は、例えば、６０μｍであり、基板６３の厚みＤ３は、例えば、２５０μｍである。
【0229】
空間部ＳＰ３（図３３における斜線部）の幅Ｗは、例えば、２ｍｍであり、空間部ＳＰ３の高さＨ１は、例えば、９０μｍである。図３３の紙面に垂直な方向における空間部ＳＰ３の長さは、例えば、２．９ｍｍである。空間部ＳＰ３の中心に配置される支持部材６２２は、上述した高さＨ４を有し、空間部ＳＰ３の周縁部に配置される支持部材６２２は、上述した高さＨ３を有する。支持部材６２２の直径は、例えば、６０μｍである。
【0230】
支持部材６３２は、それぞれ、対向する支持部材６２２と同じ高さＨ３，Ｈ４を有するとともに支持部材６２２と同じ直径を有する。
【0231】
【0232】
図３４は、図３３に示す基板６３側から見た振動子６４および支持部材６２２の平面図である。なお、図３４においては、支持部材６２２は、振動子６４と支持部材６２２との位置関係を示すために、支持部材６２２が分かるように表示されている。
【0233】
図３４を参照して、９個の支持部材６２２が碁盤目状に配置される。図３４においては、９個の支持部材６２２を支持部材６２２ａ，６２２ｂ，６２２ｃ，６２２ｄ，６２２ｅ，６２２ｆ，６２２ｇ，６２２ｈ，６２２ｉによって表記する。
【0234】
支持部材６２２ａは、振動子６４の中心に対向する位置に配置され、支持部材６２２ｂ，６２２ｃ，６２２ｄ，６２２ｅ，６２２ｆ，６２２ｇ，６２２ｈ，６２２ｉは、振動子６４の周縁部に対向する位置に配置される。
【0235】
支持部材６２２ｂ，６２２ｃ，６２２ｄは、Ｙ軸の負方向における振動子６４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置され、支持部材６２２ｆ，６２２ｇ，６２２ｈは、Ｙ軸の正方向における振動子６４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置される。支持部材６２２ｂ，６２２ｉ，６２２ｈは、Ｘ軸の負方向における振動子５４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置され、支持部材６２２ｄ，６２２ｅ，６２２ｆは、Ｘ軸の正方向における振動子６４の端部から０．１５ｍｍの位置に配置される。
【0236】
そして、支持部材６２２ｂ，６２２ｉ，６２２ｈと支持部材６２２ｃ，６２２ａ，６２２ｇとの間隔は、上述した間隔ｄ１であり、支持部材６２２ｃ，６２２ａ，６２２ｇと支持部材６２２ｄ，６２２ｅ，６２２ｆとの間隔は、上述した間隔ｄ１である。また、支持部材６２２ｂ，６２２ｃ，６２２ｄと支持部材６２２ｅ，６２２ａ，６２２ｉとの間隔は、上述した間隔ｄ２であり、支持部材６２２ｅ，６２２ａ，６２２ｉと支持部材６２２ｆ，６２２ｇ，６２２ｈとの間隔は、上述した間隔ｄ２である。
【0237】
振動検出素子１０Ｂにおいては、振動子６４は、支持部材６２２または支持部材６３２に接した状態で保持されるので、安定して振動することができる。
【0238】
振動検出素子１０Ｂは、図２４に示す工程図に従って製造される。そして、振動検出素子１０Ｂを製造する際の図２４に示す工程Ｓ２Ａの詳細な工程を図３５に示し、図２４に示す工程Ｓ３の詳細な工程を図３６および図３７に示し、図２４に示す工程Ｓ４Ａの詳細な工程を図３８および図３９に示し、図２４に示す工程Ｓ５の詳細な工程を図４０に示す。
【0239】
振動検出素子１０Ｂを製造する際の図２４に示す工程Ｓ２Ａの詳細な工程を示す図３５の工程Ａ３－３において、凸部１４８がガラス基板１００に形成される。また、図３５の工程Ａ３－４において、図３５の紙面の左右方向に配置された３個のレジストパターン１０１，１０１，１０１のうち、中央のレジストパターン１０１が残され、両端のレジストパターン１０１が除去される。あるいは、再度、フォトリソグラフィを行い、中央の凸部１４８以外の凸部１４８にはレジスト（または金属薄膜マスク（例：クロム薄膜））を残さないようにする。その結果、工程Ａ３－５において、図３５の紙面の左右方向に配置された３個の支持部材６３２，６３２，６３２のうち、中央の支持部材６３２が最も高い高さを有し、両端部の支持部材６３２，６３２が最も低い高さを有するように３個の支持部材６３２，６３２，６３２が形成されるとともに凹部６３１が形成される。
【0240】
振動検出素子１０Ｂを製造する際の図２４に示す工程Ｓ３の詳細な工程を示す図３６の工程Ｂ５－６において、振動子板１１３が接着されたシリコン基板１１０が、耐熱接着剤１１４によって、図３５の工程Ａ３－６において作製されたガラス基板６３に張り合わされる。この場合、耐熱接着剤１１４は、ガラス基板６３に形成された複数の支持部材６３２のうち、最も高い支持部材６３２のみに接する。
【0241】
また、図３７の工程Ｂ５－１１においては、振動子６４は、耐熱接着剤１１４によって最も高い高さを有する支持部材６３２のみに接着される。
【0242】
振動検出素子１０Ｂを製造する際の図２４に示す工程Ｓ４Ａの詳細な工程を示す図３９の工程Ｃ３－７において、凸部１４９がシリコン基板１４０に形成される。また、図３９の工程Ｃ３－８において、一部のレジストパターン１４４が除去される。そして、工程Ｃ３－９において、残ったレジストパターン１４４をマスクとして、ＳＦ６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、Ｃ４Ｈ８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を更にエッチングする（工程Ｃ３－９）。これによって、高さが異なる凸部１５０がシリコン基板１４０に形成される。なお、エッチング工程およびコーティング工程における条件は、上述した通りである。
【0243】
また、工程Ｃ３－１１においても、ＳＦ６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、Ｃ４Ｈ８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。これによって、凹部６２１が形成されるとともに、高さが異なる支持部材６２２が形成される。この場合も、エッチング工程およびコーティング工程における条件は、上述した通りである。
【0244】
振動検出素子１０Ｂを製造する際の図２４に示す工程Ｓ５の詳細な工程を示す図４０の工程Ｄ４－１においては、図４０の紙面の左右方向における中央の支持部材６３２のみに耐熱接着材１１４によって接着された振動子６４が基板６２の中央の支持部材６２２のみに向かい合うようにギャップを保って、基板６３が基板６１，６２に配置される。
【0245】
そして、工程Ｄ４－２において、耐熱接着剤１１４が除去されると、振動子６４は、支持部材６２２に接触し、基板６１から基板６３の方向へ突出した円弧状の断面形状を有する状態になり、基板６４１の面内方向において引張力が薄膜６４２に印加される。
【0246】
上述したように、振動検出素子１０においては、スパッタ装置２００によって振動子４を作製するときに圧縮力または引張力が薄膜４２に印加され、振動検出素子１０Ａ，１０Ｂにおいては、スパッタ装置２００によって振動子５４，６４を作製する際には、圧縮力または引張力が薄膜５４２，６４２に印加されておらず、振動子５４，６４をそれぞれ空間部ＳＰ２，ＳＰ３に配置することによって圧縮力または引張力が薄膜５４２，６４２に印加される。
【0247】
従って、この発明の実施の形態による振動検出素子は、振動子が空間部（空間部ＳＰ１～ＳＰ３のいずれか）に配置された時点で圧縮力または引張力が印加された薄膜を備えていればよい。
【0248】
【0249】
図４１および図４２を参照して、振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂ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。
【0250】
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４，５４，６４に印加する。
【0251】
振動子４，５４，６４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。
【0252】
そうすると、アンテナ６は、振動子４，５４，６４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４，５４，６４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４，５４，６４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。
【0253】
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｜（ｆ０とｆ１との差分の絶対値）を検出し、検出対象物が振動子４，５４，６４に付着したことを検知する。
【0254】
なお、図４１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。
【0255】
検出対象物が振動子４，５４，６４に付着すると、振動子４，５４，６４の質量が大きくなるので、振動子４，５４，６４の共振周波数ｆ１は、検出対象物が振動子４，５４，６４に付着しない場合に比べ、低下する。
【0256】
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４，５４，６４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４，５４，６４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４２参照）。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４，５４，６４に付着したことを検知する。
【0257】
振動子４，５４，６４の共振周波数をｆとし、振動子４，５４，６４の質量をｍとし、振動子４，５４，６４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４，５４，６４の共振周波数の変化量Δｆは、次式によって表される。
【0258】
Δｆ＝ｆ・Δｍ／ｍ・・・（１）
このように、共振周波数の変化量Δｆは、振動子４，５４，６４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４，５４，６４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４，５４，６４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４，５４，６４への付着を検知し易くなる。
このように、共振周波数の変化量Δｆは、振動子４，５４，６４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４，５４，６４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４，５４，６４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４，５４，６４への付着を検知し易くなる。
【0259】
振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂ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。なお、検査対象物は、液体に限らず、気体であってもよい。
【0260】
この場合、振動子４，５４，６４は、上述したように、支持部材２２，５２２，６２２または支持部材３２，５３２，６３２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４，５４，６４の安定な振動を確保して検出対象物を検出できる。
【0261】
そして、振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂは、水素等の可燃ガスを検出するための「ガスセンサ」、呼気中に含まれる成分分析のための「呼気センサ」、食品の腐敗にともない発せられる成分分析のための「匂いセンサ（鮮度センサ）」、溶液または血液中の成分分析のための「イオン濃度センサ」、特定の空間中における湿度を計測するための「湿度センサ」として用いられる。
【0262】
既存のガスセンサは、酸化物半導体式と接触燃料式（バルク型ガスセンサ）が主流である。これらのガスセンサには、次の３つの課題がある。
【0263】
（１）常時、加熱（２００～５００℃）が必要であり、センサ駆動のためのエネルギー消費が大きい。
【0264】
（２）ガス検出性能が定常状態となるまでに一定の時間を要するため、センサの取り扱いが面倒である。
【0265】
（３）無酸素雰囲気で使用できないため、不活性ガスをバッファとする可燃ガスの濃度測定には使用できない。
【0266】
一方、上述した振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂは、（１）～（３）の課題を改善でき、更に、好感度化が可能である。具体的には、常時加熱を必要としないので、省エネルギーであり、また、直ちに測定を行うことができため操作が簡便であり、燃焼反応を利用していないため、無酸素雰囲気での使用も可能である。また、後述するように、振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂを用いれば、検出対象物を高感度に検出できる。
【0267】
【0268】
【0269】
基板２Ａは、基板１との接合面２Ａ－１を有する。そして、基板２Ａは、基板２Ａを厚さ方向に貫通する貫通部２Ａ－２を有する。その結果、支持部材２２は、基板１の面１Ａに接している。また、空間部ＳＰ４内においては、図４３の紙面の左右方向において支持部材２２を除いて基板２Ａの一部分が存在しない。つまり、基板２Ａは、空間部ＳＰ４の領域においては、厚さ方向に貫通している。従って、空間部ＳＰ４は、基板１、基板２Ａの側壁部２Ａ－３および基板３の凹部３１によって構成される。
【0270】
振動検出素子１０においては、支持部材２２と基板１との間に基板２の一部分が存在しているが、振動検出素子１０－１においては、支持部材２２と基板１との間に基板２Ａの一部分が存在しない。従って、基板２Ａがシリコンからなる場合でも、入力電圧Ｖｉｎがアンテナ６を介して支持部材２２に伝達され易くなり、振動子４の振動を促進できる。その結果、振動検出素子１０－１の検出感度を向上できる。
【0271】
振動検出素子１０－１は、図７～図１８を用いて説明した製造方法のよって製造される。この場合、図１６の工程（Ｃ１－９）において、シリコン基板１４０を厚さ方向に貫通するまで（即ち、基板１の表面が露出するまで）、シリコン基板１４０をエッチングする。その結果、図１６の工程（Ｃ１－９）においては、支持部材２２が基板１に接して形成される。
【0272】
なお、この発明の実施の形態においては、図１９および図２０に示す振動検出素子１０Ａに対して、図１および図２に示す振動検出素子１０から図４３に示す振動検出素子１０－１への変形と同じ変形を行ってもよく、図３１および図３２に示す振動検出素子１０Ｂに対して、図１および図２に示す振動検出素子１０から図４３に示す振動検出素子１０－１への変形と同じ変形を行ってもよい。
【0273】
なお、図１９および図２０に示す振動検出素子１０Ａに対して、図１および図２に示す振動検出素子１０から図４３に示す振動検出素子１０－１への変形と同じ変形を行う場合、図２９の工程（Ｃ２－１１）において、シリコン基板１４０を厚さ方向に貫通するまで（即ち、基板５１の表面が露出するまで）、シリコン基板１４０をエッチングする。その結果、図２９の工程（Ｃ２－１１）においては、支持部材５２２が基板５１に接して形成される。
【0274】
また、図３１および図３２に示す振動検出素子１０Ｂに対して、図１および図２に示す振動検出素子１０から図４３に示す振動検出素子１０－１への変形と同じ変形を行う場合、図３９の工程（Ｃ３－１１）において、シリコン基板１４０を厚さ方向に貫通するまで（即ち、基板６１の表面が露出するまで）、シリコン基板１４０をエッチングする。その結果、図３９の工程（Ｃ３－１１）においては、支持部材６２２が基板６１に接して形成される。
【0275】
そして、図１９および図２０に示す振動検出素子１０Ａに対して、図１および図２に示す振動検出素子１０から図４３に示す振動検出素子１０－１への変形と同じ変形を行った場合、および図３１および図３２に示す振動検出素子１０Ｂに対して、図１および図２に示す振動検出素子１０から図４３に示す振動検出素子１０－１への変形と同じ変形を行った場合、それぞれの変形例における振動検出素子は、上述した振動検出素子１０－１と同じ効果を享受できる。
【0276】
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。振動検出素子１０Ａ，１０Ｂの基板についても同様である。
【0277】
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４，５４，６４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４，５４，６４を作製してもよい。
【0278】
更に、上記においては、薄膜４２，５４２，６４２は、スパッタリング法によってそれぞれ基板４１，５４１，６４１上に形成されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、薄膜４２，５４２，６４２は、ＣＶＤ法によってそれぞれ基板４１，５４１，６４１上に形成されてもよく、メッキ法によってそれぞれ基板４１，５４１，６４１上に形成上に形成されてもよく、化学蒸着法によってそれぞれ基板４１，５４１，６４１上に形成上に形成されてもよい。
【0279】
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、空間部の前記第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、空間部の前記第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た振動子とを備え、振動子は、圧電体からなる基板と、基板上に配置され、基板の面内方向に圧縮力または引張力が印加された薄膜とを含むものであればよい。
【0280】
また、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、基板ホルダーの円弧状の表面に圧電体からなる第１の基板を取り付ける第１の工程と、
第１の基板上に薄膜を形成して第１の基板と薄膜とからなる振動子を作製する第２の工程と、
振動子を基板ホルダーから取り外し、その取り外した振動子を第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に耐熱接着剤によって接着する第３の工程と、
振動子が耐熱接着剤によって接着された第２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３の基板の第２の支持部材に振動子が対向するように第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。
第１の基板上に薄膜を形成して第１の基板と薄膜とからなる振動子を作製する第２の工程と、
振動子を基板ホルダーから取り外し、その取り外した振動子を第１の凹部の底面から突出した第１の支持部材に耐熱接着剤によって接着する第３の工程と、
振動子が耐熱接着剤によって接着された第２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３の基板の第２の支持部材に振動子が対向するように第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。
【0281】
第１の工程から第５の工程を備えていれば、圧縮力または引張力が印加された薄膜を有する振動子は、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部内に配置され、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、振動子が空間部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。
【0282】
以下、実施例について説明する。
【0283】
（実施例１）
図４に示すスパッタ装置２００の基板ホルダー２０２の凸面２０２ＡにＡＴ－ｃｕｔ水晶板からなる基板４１を固定し、パラジウム（Ｐｄ）からなる薄膜４２をスパッタリングによって基板４１上に形成した。この場合、ＡＴ－ｃｕｔ水晶板は、例えば、２．５ｍｍ×１．７ｍｍ×２５μｍのサイズを有し、薄膜４２の膜厚は、例えば、１０ｎｍである。引き続いて、基板４１／薄膜（Ｐｄ）４２を基板ホルダー２０２から取り外し、圧縮力が印加された薄膜（Ｐｄ）を有する振動子４を作製した。
図４に示すスパッタ装置２００の基板ホルダー２０２の凸面２０２ＡにＡＴ－ｃｕｔ水晶板からなる基板４１を固定し、パラジウム（Ｐｄ）からなる薄膜４２をスパッタリングによって基板４１上に形成した。この場合、ＡＴ－ｃｕｔ水晶板は、例えば、２．５ｍｍ×１．７ｍｍ×２５μｍのサイズを有し、薄膜４２の膜厚は、例えば、１０ｎｍである。引き続いて、基板４１／薄膜（Ｐｄ）４２を基板ホルダー２０２から取り外し、圧縮力が印加された薄膜（Ｐｄ）を有する振動子４を作製した。
【0284】
その後、作製した振動子４を用いて、上述した方法によって実施例１における振動検出素子１０－１を作製した。
【0285】
（比較例１）
図４に示すスパッタ装置２００の基板ホルダー２０２を基板ホルダー２０９に変えたスパッタ装置２００を用いて、実施例１と同様にして振動子を作製した。その後、作製した振動子を用いて、上述した方法によって比較例１における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ１を作製した。
図４に示すスパッタ装置２００の基板ホルダー２０２を基板ホルダー２０９に変えたスパッタ装置２００を用いて、実施例１と同様にして振動子を作製した。その後、作製した振動子を用いて、上述した方法によって比較例１における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ１を作製した。
【0286】
（比較例２）
薄膜が形成されていないＡＴ－ｃｕｔ水晶板のみからなる振動子を作製した。その後、作製した振動子を用いて、上述した方法によって比較例２における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ２を作製した。
薄膜が形成されていないＡＴ－ｃｕｔ水晶板のみからなる振動子を作製した。その後、作製した振動子を用いて、上述した方法によって比較例２における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ２を作製した。
【0287】
［評価］
振動検出素子１０－１，１０－Ｃｏｍｐ１，１０－Ｃｏｍｐ２を用いて１ｖｏｌ％の水素（Ｈ２）ガスを検出したときの共振周波数の変化量を調べた。
振動検出素子１０－１，１０－Ｃｏｍｐ１，１０－Ｃｏｍｐ２を用いて１ｖｏｌ％の水素（Ｈ２）ガスを検出したときの共振周波数の変化量を調べた。
【0288】
図４４は、共振周波数の変化量の時間依存性を示す図である。図４４において、縦軸は、共振周波数の変化量を表し、横軸は、時間を表す。また、曲線ｋ１は、実施例１における振動検出素子１０－１を用いたときの共振周波数の変化量の時間依存性を示し、曲線ｋ２は、比較例１における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ１を用いたときの共振周波数の変化量の時間依存性を示し、直線ｋ３は、比較例２における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ２を用いたときの共振周波数の変化量の時間依存性を示す。
【0289】
図４４を参照して、実施例１における振動検出素子１０－１の共振周波数の変化量は、比較例１，２における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ１，１０－Ｃｏｍｐ２の共振周波数の変化量よりも非常に大きい。
【0290】
より具体的には、比較例２における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ２の共振周波数の変化量は、殆ど、零（０）である（直線ｋ３参照）。また、比較例１における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ１の共振周波数の変化量は、最大で約０．０７（ＭＨｚ）である（曲線ｋ２参照）。
【0291】
一方、実施例１における振動検出素子１０－１の共振周波数の変化量は、０．２４（ＭＨｚ）以上である（曲線ｋ１参照）。
【0292】
従って、実施例１における振動検出素子１０－１は、比較例１における振動検出素子１０－Ｃｏｍｐ１よりも検出感度が３倍以上高いことが分かった。
【0293】
これは、圧縮力が印加された薄膜（Ｐｄ）を有する振動子を用いることによって、薄膜（Ｐｄ）が検出対象物（Ｈ２ガス）に対して感応膜として機能し、より多くの検出対象物（Ｈ２ガス）が薄膜（Ｐｄ）に付着するためであると考えられる。
【0294】
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】
【0295】
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。
【符号の説明】
【0296】
１～３，４１，５１～５３，６１～６３，５４１，６４１ 基板、４，５４，６４ 振動子、５，６ アンテナ、７，８ 流路、９ 導入口、１０，１０Ａ，１０Ｂ 振動検出素子、１１ 排出口、２１，３１，５２１，５３１，６２１，６３１ 凹部、２２，３２，５２２，５３２，６２２，６３２ 支持部材、３３，５３３，６３３ 送廃液口、４２，５４２，６４２ 薄膜、１００ ガラス基板、１１０ シリコン基板、１１２，１１３ 水晶板、１１１ 接着剤、１１４，１１７，１１８ 耐熱接着剤。
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】