JP2023055534A - 圧力センサ素子および圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラム表面に堆積する物質によってもたらされるセンサ出力のゼロ点シフトを、圧力変動に対する高い応答性を確保しつつこれを低減した圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサを提供する。【解決手段】第１の面２ａａに加わる圧力と第２の面２ａｂに加わる圧力との差によって変形する領域をもつダイアフラム２と、ダイアフラム２の第１の面２ａａの少なくとも一部分を覆う保護膜部材１０Ｄと、ダイアフラム２の第２の面２ａｂに配設されて、ダイアフラム２の変形を電気的に検出するセンサ部４とを備え、保護膜部材１０Ｄは、所定の温度において一部分が対向する第１の面２ａａと当接し、他の部分が第１の面２ａａから離間するように構成され圧力センサ素子とする。【選択図】図１６

Description

本発明は、圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサに関する。

流体の圧力を測定するためのセンサとして、ダイアフラムを備える圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサが広く使用されている。この圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサにおいては、圧力測定の対象となっている流体（以下、「被測定流体」と称する。）の圧力変化をダイアフラムの変形といった機械的変位の形で捉え、さらにこの機械的変位を電圧等の電気信号として検出したのち、この電気信号から被測定流体の圧力を算出するように構成されている。例えば、静電容量式の圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサにおいては、ダイアフラムの変形を一対の電極間の静電容量の変化として検出し、この静電容量の変化に基づいて被測定流体の圧力を算出するように構成されている。ここで、上記ダイアフラムは、互いに非連通の状態で隔離され２つの空間に面するように配設されており、これら２つの空間の一方に被測定流体が流出入することで生じる圧力差により上記変形がもたらされる構造となっている。

上記構成の圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサにおいては、被測定流体の圧力を受けるダイアフラムの受圧面と被測定流体とが接触することになる。このため、上記圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサが、例えば、半導体デバイス等を製造する装置の成膜・エッチングプロセスにおいて使用される場合、被測定流体に含まれる成膜物質がダイアフラムの受圧面に付着することになる。このとき、成膜物質は、連続的な化学反応をともないながら膜を形成するとともに、比較的強い力でダイアフラムの受圧面に凝着する。このような化学反応をともなう成膜過程においては、分子間または結晶格子間に所定の大きさの力（いわゆる膜の内部応力）が作用する。この内部応力は、強い力で凝着したダイアフラムに作用することで当該ダイアフラムを変形させる。この内部応力に起因したダイアフラムの変形は、センサ出力のゼロ点をシフトさせることで測定精度を低下させるといった問題を引き起こす。このため、当該問題を解決するための技術が、従来より提案されている。

上記技術として、例えば、特許文献１に記載の先行技術がある。この先行技術は、上記問題を解決するために、被測定流体がダイアフラムの受圧面に到達する前の上流域にバッフルを配設し、このバッフル内の経路を通過する被測定流体の流れが分子流となるように、上記経路の代表的長さを流体分子の平均自由工程よりも小さくすることを特徴とする。

また、他の上記技術として、特許文献２に記載の先行技術がある。この先行技術は、上記問題を解決するために、ダイアフラムの受圧面にテーブル型、逆テーパ型または方形波状の構造物を立設し、当該受圧面を非平滑面として形成することで膜の形成を分断することを特徴とする。

さらに、他の上記技術として、特許文献３に記載の先行技術がある。この先行技術は、上記問題を解決するために、ダイアフラムを、例えば、中央部から周縁部に向かって連続的に剛性が低下するような形状に形成して膜の内部応力によるダイアフラムの撓みを修正することを特徴とする。

特開２０１１－１４９９４６号公報 特表２００９－５２４０２４号公報 特開２０１０－２３６９４９号公報

上述した特許文献１に記載の先行技術においては、バッフルを必要とすることから構造が複雑となり、また、部品点数および組立工数も増大することから製造コストが増加する。加えて、被測定流体の流れの抵抗を増大させる（コンダクタンスを悪化させる）ことから圧力変動に対する応答性が悪化する。特に、応答性悪化は、高い応答性が求められるＡＬＤ（ atomic layer deposition； 原子層堆積）において、その改善が強く求められることになる。

また、上述した特許文献２および３に記載の先行技術においても、ダイアフラムの構造が複雑化することで、加工工程の増大および歩留まりの低下により製造コストが増加する。また、高い応答性を有する構造であるか否かの十分な検証が別途必要となる。

本発明は、上記先行技術が抱える課題を解決すべく創作された発明であって、その目的は、圧力変動に対する応答性を確保しつつ、ダイアフラム表面に堆積する物質によってもたらされるセンサ出力のゼロ点シフトが好適に低減された圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る圧力センサ素子（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）は、第１の面（２ａａ）に加わる圧力と第２の面（２ａｂ）に加わる圧力との差によって変形する領域をもつダイアフラム（２）と、前記ダイアフラムの第１の面の少なくとも一部分を覆う保護膜部材（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）と、前記ダイアフラムの第２の面に配設されて、前記ダイアフラムの変形を電気的に検出するセンサ部（４）とを備えることを特徴とする。

また、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材が、前記第１の面の少なくとも一部分に所定の引張り接着強さで着脱可能に付着しているように構成してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記所定の引張り接着強さの上限が、１００Ｎ／ｍ^２であるように構成してもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材およびこれと接触する部材の少なくとも一方に、互いの接触面積を調整するための加工を施してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材の厚さの上限を、前記ダイアフラムにおける前記変形する領域の厚さの０．３４％としてもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材を、前記ダイアフラムと同等の耐熱性および耐食性を少なくとも有する材料から形成してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記ダイアフラムと前記保護膜部材とは、同一の材料を主成分とし、前記材料は、サファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金であってもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記ダイアフラムと前記保護膜部材とが、異なる材料を主成分とし、前記ダイアフラムは、サファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金のいずれか１つを主成分とし、前記保護膜部材は、サファイア、ニッケル基合金またはフッ素樹脂のいずれか１つを主成分からなるように構成してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記第２の面と対向する第３の面をもつ台座をさらに備え、前記第２の面と第３の面とに前記センサ部を構成する一対の電極が配設されるように構成してもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材を、所定の温度において一部分が対向する前記第１の面と当接し他の部分が前記第１の面から離間するように構成してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材の少なくとも一方が、熱的異方性をもつ結晶面を少なくとも１つ備える材料を主成分としてなり、前記ダイアフラムと前記保護膜部材とにおける互いに対向する一対の表面の少なくとも一方は、少なくとも一部が前記結晶面と平行に形成されるように構成してもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材が、前記材料を主成分としてなり、前記互いに対向する一対の表面の少なくとも一部が、少なくとも１つの前記熱的異方性をもつ結晶面のなかの同一の結晶面とそれぞれ平行に形成され、前記保護膜部材が、前記熱的異方性をもつ結晶面の法線と不一致の一結晶軸を前記同一の結晶面に投影した線が自身と前記ダイアフラムの前記第１の面とで重ならない位置に配置されるように構成してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材が、前記熱的異方性をもつ結晶面を少なくとも２つ備える材料、または、前記熱的異方性をもつ結晶面と熱的異方性をもたない結晶面とを備える前記材料を主成分としてなり、前記互いに対向する一対の表面の少なくとも一部が、少なくとも２つの前記熱的異方性をもつ結晶面のなかの異なる結晶面とそれぞれ平行に形成され、または、前記互いに対向する一対の表面の一方が、前記熱的異方性をもたない結晶面と平行に形成されるように構成してもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記熱的異方性をもつ結晶面を少なくとも１つ備える材料がサファイアであってもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材のいずれか一方が、前記熱的異方性をもつ結晶面を備えるサファイアからなり、他方は、多結晶アルミナであってもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材を、熱膨張係数の異なる材料が積層されてなるように構成してもよい。

さらに、前記圧力センサ素子において、前記熱膨張係数の異なる材料が、ニッケル基合金であってもよい。

また、前記圧力センサ素子において、前記保護膜部材が、前記ダイアフラムの外形寸法より小さな複数の小片から形成され、これら複数の小片が前記ダイアフラムの前記第１の面に単層状に載置され又は交互に積層されてもよい。

さらに、上記問題を解決するための本発明に係る圧力センサは、前記圧力センサ素子と、前記ダイアフラムとともに圧力測定対象である流体が流出入する空間を画成するケーシングと、前記ケーシングに圧力センサ素子を支持する支持部材とを備えることを特徴とする。

また、前記圧力センサにおいて、前記圧力センサを用いた静電容量式圧力センサであってもよい。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記している。

本発明によれば、圧力変動に対する応答性を確保しつつ、ダイアフラム表面に堆積する物質によってもたらされるセンサ出力のゼロ点シフトが好適に低減された圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサを提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図２は、図１におけるＸ部分の拡大断面図である。 図３は、図１におけるＸ部分の拡大断面図である。 図４は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図５は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る圧力センサ素子を備えた静電容量式の圧力センサの縦断面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図９は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１０は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１１は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１２は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１３は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１４は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１５は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１６は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１７は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図１８は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図１９は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図２０は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図２１は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図２２は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図２３は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図２４は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図２５は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図２６は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の動作態様を示した縦断面図である。 図２７は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図２８は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。 図２９は、本発明の他の実施の形態に係る圧力センサ素子の縦断面図である。

本発明の好ましい実施の形態である、第１の実施の形態から第６の実施の形態を図１から図２９に基づいて説明する。なお、説明文中の前後方向、上下方向および左右方向は、各図に示された圧力センサ素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆおよび圧力センサ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの紙面に対する奥行き方向、上下方向および左右方向としてそれぞれ定義する。また、各図は概念図であって、図示された内容は、必ずしも実際の圧力センサ素子および圧力センサと一致するものではない。例えば、縦横比は実際のものと相違し、また、各部品のスケールは必ずしも同一ではない。

≪第１の実施の形態≫
はじめに、本発明の好ましい実施の形態の１つである静電容量式の圧力センサ素子１Ａおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ａを、第１の実施の形態として図１から図８に基づいて説明する。

〔圧力センサ素子１Ａの構成〕
先ず、圧力センサ１００Ａに組み込まれて使用される圧力センサ素子１Ａの構成を、縦断面図である図１に基づいて説明する。

圧力センサ素子１Ａは、被測定流体Ｌの圧力変化を機械的変位として捉え、さらにこの機械的変位を電気信号（例えば、電圧信号）として検出する要素である。圧力センサ素子１Ａは、例えば、平面視において１ｃｍ角の略正方形を呈した薄板形状を有し、図１に示すように、ダイアフラム２と、このダイアフラム２と連接して容量室Ｃ１を形成する台座３と、容量室Ｃ１の内部に収容されたセンサ電極部４（このセンサ電極部４は、特許請求の範囲に記載の「センサ部」に相当する）と、後述する圧力センサ１００Ａの構成要素である電極リードピン４１との間で電気的に接続するコンタクトパッド５とから主に構成されている。さらに、ダイアフラム２の表面、より具体的に、後述する導入部２０Ｖと連通することで被測定流体Ｌが流出入する空間Ｃ２と対向する表面には、その全部または一部を覆うように保護膜部材１０Ａが設けられている。

[ダイアフラム２]
ダイアフラム２は、真空圧に維持された容量室Ｃ１と被測定流体Ｌが流出入する空間Ｃ２とを隔離する境界壁を形成し、かつ被測定流体Ｌの圧力変化に応じて変形する機械的要素であって、例えば、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金のいずれか１つを主成分とした材料から形成されている。このダイアフラム２は、その略中央に配設された被測定流体Ｌの圧力変化に応じて変形するセンシング部２ａと、センシング部２ａの外縁部と連接してこれを支持する固定部２ｂとから構成されている。

センシング部２ａは、薄い円盤状を呈し、その軸心が、圧力センサ素子１Ａの軸心（この軸心は（後述する圧力センサ１００Ａの軸心と同軸である）と一致するように配設されており、空間Ｃ２に面することで被測定流体Ｌの圧力を受ける受圧面２ａａ（この受圧面２ａａは、特許請求の範囲に記載の「第１の面」の一部を形成する）と、この受圧面２ａａの裏面に位置しかつ台座３とともに容量室Ｃ１を画成する測定面２ａｂ（この測定面２ａｂは、特許請求の範囲に記載の「第２の面」の一部を形成する）とを備える。受圧面２ａａは、例えば、外径寸法Ｄ２ａａの円形状を呈し、その略全領域に、詳細については後述する薄膜状の保護膜部材１０Ａが付着している。また、測定面２ａｂは、例えば外径寸法Ｄ２ａｂの円形状を呈し、その略中央にセンサ電極部４（より具体的には、後述する可動電極４ａ）が貼設されている。なお、受圧面２ａａの外径寸法Ｄ２ａａと測定面２ａｂの外径寸法Ｄ２ａｂとが異なる場合、被測定流体Ｌの圧力を受けて撓む部分は、これら２つの外径寸法のうちの小さい方によって形成される領域（図１においては、Ｄ２ａａ＞Ｄ２ａｂであることから、直径が測定面２ａｂの内径寸法Ｄ２ａｂで高さがダイアフラム２の厚みＴ２である円筒部分として形成される領域）となる。以下、この領域を、特に「変形領域２ａα」と称することがある。

固定部２ｂは、略水平な上下面を有し、さらにその外側壁が平面視１ｃｍ角の四角柱の側壁をなしている。また、センシング部２ａとの接続部が形成された内側壁面は、例えば、受圧面２ａａと連接する側が、受圧面２ａａの外径寸法Ｄ２ａａに等しい内径寸法をもつ第１円筒内周壁面２ｗ１によって形成され、測定面２ａｂと連接する側が、測定面の外径寸法Ｄ２ａｂに等しい内径寸法をもつ第２円筒内周壁面２ｗ２によって形成されている。ここで、第１円筒内周壁面２ｗ１は、空間Ｃ２を画成する壁部の一部を形成し、第２円筒内周壁面２ｗ２は、容量室Ｃ１を画成する壁部の一部を形成している。また、前記接続部は、センシング部２ａの変形態様において、固定端として機能する。

[台座３]
台座３は、ダイアフラム２を支持しつつ、上述したように、ダイアフラム２（より具体的には、ダイアフラム２の測定面２ａｂおよび第２円筒内周壁面２ｗ２）とともに、センサ電極部４が収容される容量室Ｃ１を画成する部位であって、平面視１ｃｍ角の薄板部材からなる。容量室Ｃ１に面する台座３の固定面３ａには、センサ電極部４（より具体的には、後述する固定電極４ｂ）が貼設されている。

[センサ電極部４]
センサ電極部４は、ダイアフラム２の変形を電気的に検出する電気素子であって、上述したように、ダイアフラム２の測定面２ａｂに貼設された可動電極４ａと台座３の固定面３ａに貼設された固定電極４ｂとを備える。これら可動電極４ａと固定電極４ｂとは、所定の静電容量をもつコンデンサを構成している。

[コンタクトパッド５]
コンタクトパッド５は、センサ電極部４との間で電気的に接続する部位であって、台座３の固定面３ａと反対側に位置する面上に配設された一対のコンタクトパッド５ａ、５ｂから構成されている。これら一対のコンタクトパッド５ａ、５ｂは、例えば、金又は白金から形成されており、それぞれが、所定の配線（図示せず）を通じて、容量室Ｃ１内に配設された可動電極４ａおよび固定電極４ｂと電気的に接続している。

[保護膜部材１０Ａ]
センシング部２ａのうちの空間Ｃ２に対向する面、すなわち、受圧面２ａａには、その全部または一部を覆うように、平面視略円形状の金属製の薄膜部材からなる保護膜部材１０Ａが付着している。この保護膜部材１０Ａの外周縁は、第１円筒内周壁面２ｗ１と相補的な形状を呈し、その外径寸法Ｄ１０Ａは、組付け性の観点から、受圧面２ａａの外径寸法Ｄ２ａａに比べてやや小さく設定されている。また、信頼性の観点から、ダイアフラム２と同等の耐熱性および耐食性を備えていることが望ましい。本実施の形態における保護膜部材１０Ａは、その主成分がダイアフラム２の主成分と同一の材料、すなわち、サファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金のいずれか１つから形成されている。

保護膜部材１０Ａは、ダイアフラム２と所定の力（以下、「付着力ｆ」と称することがある。）を伴って付着していることが望ましい。この付着力ｆは、保護膜部材１０Ａに作用する力、具体的には、成膜物質から生成された膜の内部応力に起因する力とその他の力、例えば、被測定流体Ｌが空間Ｃ１に流出入する際に作用する力とのバランスに基づいてその大きさを設定するとよい。例えば、前者の力が作用すると保護膜部材１０Ａはダイアフラム２から剥離するが後者の力によってはダイアフラム２から剥離することがないように設定される。このようにして設定された望ましい付着力ｆは、例えばその上限値が、引張り接着強さで１００Ｎ／ｍ^２である。また、保護膜部材１０Ａがダイアフラム２の下方に位置する姿勢で圧力センサ素子１Ａおよびこれが組み込まれた圧力センサ１００Ａが設置された場合に、保護膜部材１０Ａが自重によって剥離することが無いよう、その下限値は、例えば保護膜部材１０Ａの重量に相当する力として設定される。

なお、保護膜部材１０Ａに作用する膜の内部応力と同付着力ｆとの関係は、以下のように考えることができる。すなわち、膜の内部応力（例えば、引張応力または圧縮応力）は、膜Ｓａが生成された保護膜部材１０Ａの表面に作用することで、両端を引き寄せまたは引き離すように曲げモーメントＭ１を生じさせる。他方、付着力ｆに起因した荷重（保護膜部材１０Ａがダイアフラム２から剥離するときに印加される荷重）が保護膜部材１０Ａに作用すると、曲げモーメントＭ２が生じる。曲げモーメントＭ２が曲げモーメントＭ１よりも小さくなるように（換言すれば、付着力ｆに起因した荷重が曲げモーメントＭ１を生じさせる荷重よりも小さくなるように）付着力ｆを設定すれば、膜の内部応力に起因した曲げモーメントＭ１が保護膜部材１０Ａに生じた際、当該保護膜部材１０Ａはダイアフラム２から剥離する。ここで、膜の内部応力に起因した曲げモーメントＭ１は、保護膜部材１０Ａのたわみを梁のたわみとして近似したときの関係式σ= Ｍ／Ｚ（σ：保護膜部材１０Ａの最大応力（膜の内部応力）、Ｚ：保護膜部材１０Ａの断面係数）から近似的に求めることができる（事項１）。また、付着力ｆに起因する荷重は、曲げモーメントＭ２と相関関係がある。すなわち、付着力ｆに起因する荷重と曲げモーメントＭ２とは、一方を他方の関数として表すことができる関係にある（事項２）。これら２つの事項と曲げモーメントＭ２は曲げモーメントＭ１より小さいといった事項とから、付着力ｆと膜の内部応力との関係（一方が他方の関数として表される関係）を近似的に定めることができる。

ここで、保護膜部材１０Ａとダイアフラム２とが同一の材料を主成分とする場合には、表面自由エネルギを通じて比較的強い力で付着する。このため、接触する２つの面の接触面積、例えば、図１に示す圧力センサ素子１Ａにおいては、ダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａとの接触面積である直径Ｄ１０Ａの円形領域の面積が比較的大きく、かつともに平滑面である場合には、所望の付着力ｆ（例えば、引張り接着強さが１００Ｎ／ｍ^２に相当する付着力ｆ）よりも大きな力で付着することがある。この場合、受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を小さくすることで、付着力ｆが所望の値となるように調整してもよい。当該調整を行うために、例えば、以下に示す第１の加工ないし第４の加工を適所に施すとよい。

<ａ>．受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整するための第１の加工
例えば、接触する２つの面のうちの少なくとも一方を所定の粗さ（例えば、算術平均粗さ（Ｒａ）が数μｍ程度）となるように加工する。これにより、平滑状態で接触する場合に比べて互いが接触する面積が小さくなり、付着力ｆ（接着強さ）が低くなるように調整することができる。この第１の加工は、例えば、機械加工によって実施される。図２に、保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａの表面を、所定の粗さとしたときの概念図を示す。なお、接触面１０Ａａの表面を粗く加工することに代えて、ダイアフラム２の受圧面２ａａを所定の粗さに加工してもよい。

<ｂ>．受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整するための第２の加工
また、保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａに、凹凸を設ける第２の加工を施してもよい。この凹凸は、例えば図３に示すように、接触面１０Ａａに形成された縦断面形状が略矩形状の凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄから形作られる。凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄは、例えば、フォトリソグラフィ等の微細加工や蒸着等の成膜加工を通じて、接触面１０Ａａの一部分に保護膜部材１０Ａと同一の材料を付着等させることで形成され、および／または、接触面１０Ａａの一部分を切削することで形成される。ここで、接触面１０Ａａの一部分に保護膜部材１０Ａと同一の材料を蒸着等により付着させることで形成される凸部１０Ａｃは、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとを接着する接着部材として機能する。凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄの形態（縦断面形状および横断面形状ならびにその配置等）は、ダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａとの接触面積を小さくする形態であれば特定のものに限定されない。例えば、縦断面形状は、図３に示す矩形状の他に、略三角形や略半円を呈していてもよい。また、横断面形状ならびにその配置は、水平面に沿って延在する溝状の形態であってもよいし、柱状または錘状に突出しおよび窪んだ形態であってもよい。さらに、凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄが溝状の形態である場合には、直線状または曲線状に延在する複数の溝が、平行に配列され、または格子状に配列され、もしくは放射状に配列されてもよいし、ランダムに配置されてもよい。凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄが柱状または錘状に突出しおよび窪んだ形態である場合には、複数の凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄが、一定の間隔で所定の形をなすように配置され、またはランダムに配置されてもよい。

なお、図で示していないが、保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａに設けた凹凸に代えて、またはこの凹凸とともに、ダイアフラム２の受圧面２ａａに凹凸を設けてもよい。この凹凸は、凸部１０Ａｃおよび凹部１０Ａｄと同一の形態または異なる形態の凸部２ｃ（図示せず）および凹部２ｄ（図示せず）からなる。ここで、受圧面２ａａの一部分にダイアフラム２と同一の材料を蒸着等により付着させることで形成される凸部２ｃは、上記凸部１０Ａｃと同様に、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとを接着する接着部材として機能する。なお、受圧面２ａａに凹凸（図示しない凸部２ｃおよび凹部２ｄ）を設ける場合には、センシング部２ａの変形への影響、すなわち、ダイアフラム２の剛性を考慮してその形態を決定することが望ましく、また、接触面積が増加しないよう、互いが係合しない形状および位置に設けることに留意することが好ましい。

<ｃ>．受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整するための第３の加工
プレス等の機械加工や、上記微細加工および成膜加工等によって、保護膜部材１０Ａを、例えば、図４に示すように、膜厚を略一定に保ちながら縦断面形状において凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´を形成する第３の加工を施してもよい。当該第３の加工によれば、簡易かつ保護膜部材１０Ａの強度を下げることなく受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整することができる。凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´の形態（縦断面形状および横断面形状ならびにその配置等）は、ダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａとの接触面積を小さくする形態であれば特定のものに限定されない。例えば、図４に示す縦断面形状の凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´が水平面に沿って延在する溝状の形態であってもよいし、同凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´が柱状または錘状に窪んだ形態であってもよい。また、縦断面形状は、略台形状の他に、矩形状、略三角形および略半円を呈していてもよい。さらに、凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´が溝状の形態である場合には、直線状または曲線状に延在する複数の溝が、平行に配列され、または格子状に配列され、しもしくは放射状に配列されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´が柱状または錘状に窪んだ形態である場合には、複数の凸部１０Ａｃ´および凹部１０Ａｄ´が、一定の間隔で所定の形をなすように配置され、またはランダムに配置されてもよい。

<ｄ>．受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整するための第４の加工
また、受圧面２ａａに代わって接触面１０Ａａと接触する当接面２ｂａを設けるための第４の加工を、ダイアフラム２に施してもよい。このとき、当接面２ｂａの表面積を調整することで、付着力ｆを調整することができる。例えば、接触面１０Ａａとの接触面積が、受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積よりも小さくなるように当接面２ｂａの表面積を調整する。これにより、付着力ｆが低くなるように調整することができる。
当接面２ｂａは、例えば図５に示すように、ダイアフラム２の固定部２ｂに形成される。具体的には、固定部２ｂの第１円筒内周壁面２ｗ１の一部切削等によって階段状に加工し、この階段状の部分の上面に略水平面からなる当接面２ｂａを形成する。当接面２ｂａは、例えば、その平面視形状が円環状を呈し、その外周縁は、保護膜部材１０Ａの外周縁と相補的な形状を呈している。また、当接面２ｂａと受圧面２ａａとの間には、高さＴｃの段差が形成され、受圧面２ａａと接触面１０Ａａとが静的な状態（ダイアフラム２の受圧面２ａａと測定面２ａｂとの間に圧力差が生じていない状態）にあるとき、当該高さＴｃだけ互いが離間して非接触となる。
ここで、当接面２ｂａの内周縁は、その内径寸法ｄ２ｂａが、例えば、測定面２ａｂの外形寸法Ｄ２ａｂよりも大きくなるように形成されている。このような形態の内周縁を備えることで、センシング部２ａ（変形領域２ａα）の外側に当接面２ｂａが形成されることになる。また、受圧面２ａａからの高さＴｃは、例えば保護膜部材１０Ａの厚みＴ１０Ａと同等以下に設定されている。さらに、当接面２ｂａの内周縁側壁には、逆錘台状の面取りＲが形成されている。このような形態の当接面２ｂａを備えることで、保護膜部材１０Ａは、被測定流体Ｌの圧力が印加された際に、方当たりすることなく受圧面２ａａ（より具体的には、センシング部２ａ（変形領域２ａα）における空間Ｃ２と対向した面）の略全面に当接することとなる。これにより、被測定流体Ｌの圧力は、保護膜部材１０Ａを通じて望ましい形（例えば等分布荷重）でセンシング部２ａ（変形領域２ａα）へと伝達され、保護膜部材１０Ａが介在しないときと同程度の測定精度を維持することができる。

以上の加工を施すことで、受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を小さくして付着力ｆを所望の値に調整することができる。なお、上記調整のための第１ないし第４の加工は、必要に応じて適宜実施すればよく、本実施の形態において必ず実施されるものではない。また、各加工のいずれか１つを実施してもよいし、重畳的に実施してもよい。

保護膜部材１０Ａの厚さＴ１０Ａは、例えば以下のようにして設定される。すなわち、
ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとが同一材料を主成分とする本実施の形態においては、当接するこれら２つの部材が一体となって変形することが想定される。このため、保護膜部材１０Ａの厚みがダイアフラム２の変形態様、換言すれば圧力測定の精度（圧力感度）に影響を与えることがある。本実施の形態では、例えば当該影響が１％以下となるように、保護膜部材１０Ａの厚さＴ１０Ａが設定される。具体的には、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとが同一の材料（縦弾性係数が等しい材料）を主成分とする本実施の形態においては、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとが一体となった形態の断面二次モーメントＩ１がダイアフラム２単体の形態における断面二次モーメントＩ２の１．０１倍以下となるように厚さＴ１０Ａが設定される。このときの厚さＴ１０Ａは、ダイアフラム２の厚みＴ２の０．３４％以下となる。

〔圧力センサ１００Ａの構成〕
次に、圧力センサ素子１Ａが組み込まれた静電容量式の圧力センサ１００Ａの構成を、縦断面図である図６に基づいて説明する。

圧力センサ１００Ａ は、圧力センサ素子１Ａと、ケーシング２０と、ケーシング２０内に収容された台座プレート３０と、この台座プレート３０に接合しかつケーシング２０に橋架された支持ダイアフラム４０と、ケーシング２０内外を導通接続する電極リード部５０とを備える。

[ケーシング２０]
ケーシング２０は、圧力センサ１００Ａの外枠（筐体）を形成するとともに、後述する台座プレート３０および支持ダイアフラム４０を介して圧力センサ素子１Ａを支持し、また、被測定流体Ｌが流出入する導入部２０Ｖを画成する部位である。ケーシング２０は、例えば、アッパーハウジング２１、ロアハウジング２２およびカバー２３が、当該順序で積み重なるようにして構成されている。アッパーハウジング２１、ロアハウジング２２およびカバー２３は、例えば、耐食性の金属であるインコネルからなり、対向する部位が溶接により接合されている。

アッパーハウジング２１は、径の大きな大径円筒部２１ａと径の小さな小径円筒部２１ｂとから形成され、かつこれら２つの部分が同軸となるように連結する円筒状の部位である。大径円筒部２１ａの下部開口端には、支持ダイアフラム４０を介してロアハウジング２２の上部開口端が接続する。また、小径円筒部２１ｂの内周壁は、被測定流体Ｌが流入する導入部２０Ｖを画成する。

ロアハウジング２２ は、アッパーハウジング２１とカバー２３との間に介在する略円筒体形状を呈した部位であり、その上部開口端は、上述したように、支持ダイアフラム４０を介してアッパーハウジング２１の下部開口端と接続し、その上部開口端は、カバー２３と接続する。また、ロアハウジング２２ は、カバー２３、支持ダイアフラム４０、台座プレート３０および圧力センサ素子１Ａとともにケーシング２０内に独立した真空の基準真空室２０Ｗを画成する。なお、基準真空室２０Ｗには、所望の真空度を維持するために、いわゆるゲッター（ 図示せず） と呼ばれる気体吸着物質が充填されている。また、上部開口端近傍における内周側壁面の適所には、ストッパ２２ａが突設されている。ストッパ２２ａが設けられていることで、被測定流体Ｌの急激な圧力上昇により台座プレート３０ が過度に変移することが規制される。

カバー２３は、略円盤状のプレートからなり、カバー２３の所定位置には電極リード挿通孔２３ａが形成されている。電極リード部５０は、ハーメチックシール６０を介して電極リード挿通孔２３ａに埋め込まれることで、所定のシール性が確保されている。

[台座プレート３０]
台座プレート３０は、圧力センサ素子１Ａを支持する部位であって、第１の台座プレート３１と第２の台座プレート３２とから構成されている。台座プレート３０は、後述する支持ダイアフラム４０を通じてケーシング２０ に橋架されるように支持されている。

第１の台座プレート３１および第２の台座プレート３２は、例えば、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアからなる。第１の台座プレート３１および第２の台座プレート３２は、いずれもケーシング２０の内面から離間した位置にあって、前者は支持ダイアフラム４０の上面に接合され、後者は支持ダイアフラム４０の下面に接合されている。ここで、第１および第２の台座プレート３１、３２は、支持ダイアフラム４０の厚さに対して十分に厚くなっており、これにより、台座プレート３０の熱膨張率と支持ダイアフラム４０の熱膨張率との相違に起因した熱応力によって、台座プレート３０が反るのを防止している。

第１の台座プレート３１および第２の台座プレート３２は、その略中央に、圧力センサ素子１Ａが備えるダイアフラム２の受圧面２ａａが対向する空間Ｃ２と被測定流体Ｌが流入する導入部２０Ｖとを連通させるための導入孔３１ａおよび導入孔３２ａが開口している。また、第２の台座プレート３２の下面には、導入孔３２ａと空間Ｃ２とが連通するように、圧力センサ素子１Ａが酸化アルミニウムベースの接合材を介して接合されている。なお、第２の台座プレート３２と圧力センサ素子１Ａとの接合は、周知の方法によって実施されればよく、その説明は割愛する。

[支持ダイアフラム４０]
支持ダイアフラム４０は、上述したように、ケーシング２０を通じて台座プレート３０を橋架するために設けられた部位であって、インコネルの薄板からなり、その形状は、ケーシング２０の外周縁形状、具体的には、アッパーハウジング２１の下部開口端およびロアハウジング２２の上部開口端の外周縁形状と整合した形状を有する。支持ダイアフラム４０は、上面に第１の台座プレート３１が接合され下面に第２の台座プレート３２が接合された状態で、その外周部（周囲縁部）がアッパーハウジング２１の下部開口端およびロアハウジング２２の上部開口端に挟まれながら溶接等により接合されている。なお、支持ダイアフラム４０の厚さは、例えば本実施形態の場合数十ミクロンであって、第１および第２の台座プレート３１、３２より十分に薄い厚さとなっている。また、支持ダイアフラム４０の中央部には、導入孔３１ａおよび導入孔３２ａとともに、ダイアフラム２の受圧面２ａａが対向する空間Ｃ２と被測定流体Ｌが流入する導入部２０Ｖとを連通させるための導入孔４０ａが開口している。

[電極リード部５０]
電極リード部５０は、電極リードピン５１と金属製のシールド５２とを備え、電極リードピン５１は金属製のシールド５２にガラスなどの絶縁性材料からなるハーメチックシール５３によってその中央部分が埋設され、電極リードピン５１の両端部間で気密状態を保っている。そして、電極リードピン５１の一端はケーシング２０の外部に露出しており、図示しない配線によって圧力センサ１００Ａの出力を、外部の信号処理部に伝達するように構成されている。なお、シールド５２とカバー２３との間にも上述の通りハーメチックシール５３が介在している。また、電極リードピン５１の他方の端部には導電性を有するコンタクトバネ５５、５６が接続されている。

コンタクトバネ５５、５６は、導入部２０Ｖ から被測定流体Ｌが急に流れ込むことで生じる急激な圧力上昇に起因して圧力センサ素子１Ａが変移した場合（より具体的には、上記圧力上昇により支持ダイアフラム４０を通じてケーシング２０に橋架されている台座プレート３０が変移し、これに支持された圧力センサ素子１Ａが変移した場合）、この変移を吸収して圧力センサ素子１Ａの測定精度に影響が及ばないように設けられた部位である。

〔圧力センサ１００Ａの動作態様〕
次に、圧力センサ素子１Ａが組み込まれた圧力センサ１００Ａの動作態様について説明する。なお、以下の説明では、圧力センサ１００Ａは、ＡＬＤ成膜装置内の所定の場所に取付けられた真空計であることを前提とする。

上記構成からなる圧力センサ素子１Ａおよびこれが組み込まれた圧力センサ１００Ａにおいては、所定の圧力を有する被測定流体Ｌが、圧力センサ１００Ａの導入部２０Ｖに流入したのち、空間Ｃ２を通じてダイアフラム２の受圧面２ａａに到達する。このとき、ダイアフラム２は、受圧面２ａａと真空圧が維持された容量室Ｃ１に面した測定面２ａｂとの間に圧力差が生じて変形する。ダイアフラム２が変形すると、測定面２ａｂに配設された可動電極４ａは、台座３の固定面３ａに配設された固定電極４ｂに向けて変位し、これら２つの電極間の距離が縮まる。この結果、可動電極４ａと固定電極４ｂとから構成されたセンサ電極部４の静電容量が変化する。このセンサ電極部４の静電容量の変化に対応した電気信号（例えば、電圧信号）は、電極リード部５０を通じて圧力センサ１００Ａ の外部に設けられた信号処理部へと伝達され、この信号処理部において、既存の方法によって被測定流体Ｌの圧力が算出（計測）される。

ここで、ＡＬＤ成膜装置内を流れる被測定流体Ｌには、ウェハ等の基板上に所定の成分からなる膜を生成するための物質（以下、「成膜物質Ｓ」と称する。）が含まれている。この成膜物質Ｓは、被測定流体Ｌが配管およびチャンバーの内部空間を通過する過程で、これら内部空間を画成する壁部に衝突して、その一部が壁部表面に付着する。このため、被測定流体Ｌが流出入する空間Ｃ２を画成するダイアフラム２の表面、すなわち、ダイアフラム２の受圧面２ａａに貼設された保護膜部材１０Ａ（より具体的には、空間Ｃ２に面した保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａｂ）には、成膜物質Ｓが付着して時間とともに堆積する。

保護膜部材１０Ａ（接触面１０Ａｂ）に付着した成膜物質Ｓは、冒頭の「背景技術」のこところでも述べたように、連続的な化学反応をともないながら膜Ｓａを形成し、かつ比較的強い力で保護膜部材１０Ａ（より具体的には、接触面１０Ａｂ）に凝着する。この化学反応をともなう成膜過程においては、分子間または結晶格子間で作用する力、いわゆる膜の内部応力が発生する。この膜の内部応力は、接触面１０Ａｂを通じて強い力で凝着した保護膜部材１０Ａに作用し、保護膜部材１０Ａを変形させる。具体的には、引張応力が強い内部応力の場合には、その反作用の力により膜が収縮して保護膜部材１０Ａの両端を引き寄せ、結果として周縁部が反り上がるような形状（以下、「凹形状」と称する。）に保護膜部材１０Ａを変形させる（図７参照）。圧縮応力が強い内部応力の場合には、その反作用の力によって膜が伸長して保護膜部材１０Ａの両端を引き離し、結果として中央部が盛り上がった形状（以下、「凸形状」と称する。）に保護膜部材１０Ａを変形させる（図８参照）。なお、引張応力が強い内部応力であるか圧縮応力が強い内部応力であるかは、成膜物質Ｓの成分（構成元素等）や、成膜物質Ｓが堆積する位置および量によって変化する。

ここで、本発明に係る圧力センサ素子１Ａにおいては、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとが、受圧面２ａａと接触面１０Ａａとを通じて、所定の付着力ｆ（例えば、１００Ｎ／ｍ^２以下の引張り接着強さに相当する付着力ｆ）で付着している。この付着力ｆは、成膜物質Ｓから生成された膜Ｓａと保護膜部材１０Ａとの凝着力よりも小さく、かつ、上述したように、成膜物質Ｓから生成された膜Ｓａの内部応力が作用する保護膜部材１０Ａが凸形状または凹形状に変形するとダイアフラム２から離れように設定されている。このため、膜Ｓａの内部応力によって保護膜部材１０Ａが変形しても、ダイアフラム２は、この保護膜部材１０Ａの変形に追従して変形する前に、保護膜部材１０Ａとの付着状態が解放される（ダイアフラム２から保護膜部材１０Ａが剥離する）。例えば、引張応力が強い内部応力の場合には、図７に示すように、膜Ｓａが生成された保護膜部材１０Ａが凹状に変形するのみであってダイアフラム２が変形することはない。また、圧縮応力が強い内部応力の場合は、図８に示すように、膜Ｓａが生成された保護膜部材１０Ａが凸状に変形するのみであってダイアフラム２が変形することはない。

〔効果〕
上記構成の本発明（圧力センサ素子１Ａおよびこれを用いた圧力センサ１００Ａ）によれば、被測定流体Ｌに含まれる含有物質は、保護膜部材１０Ａの上に堆積することになる。このため、例え当該含有物質が成膜物質Ｓであっても、生成される膜Ｓａの内部応力（引張応力または圧縮応力）は、保護膜部材１０Ａを通じてダイアフラム２に作用する（換言すれば、ダイアフラム２に膜の内部応力が直接作用することはない）。ここで、保護膜部材１０Ａは、ダイアフラム２と付着力ｆによって付着しているが、この付着力ｆは、上述したように、膜の内部応力が保護膜部材１０Ａに作用すると、当該保護膜部材１０Ａがダイアフラム２から剥離するように設定されている。このため、ダイアフラム２は、保護膜部材１０Ａを通じて作用する膜の内部応力によって変形することはない。このように、本発明に係る圧力センサ素子１Ａおよびこれを用いた圧力センサ１００Ａによれば、膜の内部応力に起因したセンサ出力のゼロ点シフトを低減することができる。

また、上記構成の本発明によれば、ダイアフラム２の受圧面２ａａを覆う保護膜部材１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを設けるといった簡易な構造によって上記効果がもたらされる。加えて、当該構造は、被測定流体Ｌの流れの抵抗を増大させる要因を一切含んでいない。このため、上記構成の本発明によれば、上記効果を、低廉かつ応答性の高い圧力センサ素子および圧力センサによって実現することができる。

さらに、保護膜部材１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、所定の厚みのある金属製の薄膜部材からなるため、例え成膜物質等の化学物質を多く含む被測定流体Ｌにさらされても、受圧面にコーティングされた薄膜のように粒子状に剥離することがない。このため、上記効果を長時間維持することができる。また、圧力センサ素子１Ａは、当該保護膜部材１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを通じて受圧面２ａａが保護されるため、これら部材が無い場合に比べて相対的に寿命が増大する。加えて、着脱自在な保護膜部材１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを適宜交換することによっても、圧力センサ素子１Ａの効果を長時間維持することができる。

また、上記構成の本発明においては、新たに設けられた保護膜部材１０Ａが、サファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金といった、従来から用いられている材料のいずれか１つから形成されている。さらに、保護膜部材１０Ａとダイアフラム２とを接着部材を要せず、または要するとしても上記従来から用いられている材料からなる接着部材（例えば蒸着等により付着された凸部１０Ａｃ）を用いて付着させるように構成されている。当該構成によれば、本発明を構成する各要素と被測定流体Ｌに含まれる成膜物質等とが化学反応を起こして想定外の副生成物を生成させるリスクを可及的に小さく抑えることができる。また、上述したように、コーティングされた薄膜のように粒子状に剥離しないため、保護膜部材１０Ａから新たな汚染物質が生成されることもない。これにより、高い信頼性を有する圧力センサ素子１Ａおよびこれを用いた圧力センサ１００Ａを提供することができる。

≪第２の実施の形態≫
つぎに、本発明の好ましい第２の実施の形態である静電容量式の圧力センサ素子１Ｂおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ｂを、図９から図１１に基づいて説明する。この圧力センサ素子１Ｂは、保護膜部材の材料、および後述する所定の措置を講じるための特別な構成を有すること以外は、その構成が第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａと同一である。このため、上述した圧力センサ素子１Ａと同一の構成については、同じ符号を付するとともに、特に必要でない限りその説明を割愛する。また、圧力センサ素子１Ｂが組み入れられた圧力センサ１００Ｂは、圧力センサ素子１Ｂを除いて上述した第１の実施の形態である圧力センサ１００Ａと同一である。このため、圧力センサ１００Ｂについては、図６のなかに併記するとともに、その説明を割愛する。

図９に示す圧力センサ素子１Ｂは、保護膜部材１０Ｂが、ダイアフラム２と異なる金属材料を主成分とすることを特徴とする。ダイアフラム２は、第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａと同じく、サファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金のいずれか１つを主成分とした材料から形成されている。これに対し、保護膜部材１０Ｂは、例えば、ダイアフラム２がサファイアを主成分とする場合にはニッケル基合金を主成分とした材料から形成され、ダイアフラム２が多結晶アルミナを主成分とする場合にはサファイアまたはニッケル基合金のいずれか１つを主成分とした材料から形成され、ダイアフラム２がニッケル基合金を主成分とする場合にはサファイアを主成分とした材料から形成されている。また、保護膜部材１０Ｂは、材料以外の形態は保護膜部材１０Ａと同一であって、受圧面２ａａの略全領域を覆う大きさの平面視略円形状を呈した金属製の薄膜部材からなる。

ここで、互いが異なる材料を主成分とするダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとは、互いが同一の材料を主成分とするダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとに比べて、表面自由エネルギを通じて引き合う力が相対的に小さくなる。このため、ダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ｂの接触面１０Ｂａとを所望の付着力ｆで接着させるために、例えば静電気力を用いて互が付着するように構成してもよい。

また、接触面積によっては、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが所望の付着力ｆで付着させることが容易ではなく、膜の内部応力以外の外力によってダイアフラム２から保護膜部材１０Ｂが剥離することも想定される。このため、当該外力が作用しても、ダイアフラム２から保護膜部材１０Ｂが剥離することを防止する措置、または保護膜部材１０Ｂが剥離しても所定の位置に留まるようにその移動を規制する措置（以下、「剥離防止等措置」と称する。）を、表面自由エネルギや静電気力を用いること以外に、別途講じてもよい。これら剥離防止等措置として、例えば、以下に記す第１の剥離防止等措置および第２の剥離防止等措置が考えられる。

<ｉ>．第１の剥離防止等措置
例えば、図１０に示すように、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとの間の略全域に接着部材１１Ａを介在させ、接着部材１１Ａを通じて互いの付着力ｆを高めることで、ダイアフラム２から保護膜部材１０Ｂが剥離することを防止するように構成してもよい。接着部材１１Ａは、例えば、蒸着またはスパッタリング等によって保護膜部材１０Ｂの接触面１０Ｂａの略全域に形成され、ダイアフラム２の主成分と同一の材料からなる薄膜であってよい。また、接着部材１１Ａは、例えば、同じく蒸着またはスパッタリング等によってダイアフラム２の受圧面２ａａの略全域に形成された保護膜部材１０Ｂの主成分と同一の材料からなる薄膜であってよい。

同一材料を主成分とする接着部材１１Ａとダイアフラム２（または保護膜部材１０Ｂ）とは、表面自由エネルギを通じて互いが比較的強く引き合うことになり、上記望ましい付着力ｆ（例えば引張り接着強さ１００Ｎ／ｍ^２に相当する付着力ｆ）で付着する。また、接着部材１１Ａと保護膜部材１０Ｂ（またはダイアフラム２）とは、成膜過程のなかで接着部材１１Ａとダイアフラム２（または保護膜部材１０Ｂ）との間の付着力ｆよりも強い力で凝着する。これにより、膜の内部応力以外の外力によってダイアフラム２から保護膜部材１０Ｂが剥離することを防止できる。

ここで、ダイアフラム２の受圧面２ａａと接着部材１１Ａの接着面１１Ａａとの接触面積、または保護膜部材１０Ｂの接触面１０Ｂａと接着部材１１Ａの接着面１１Ａａとの接触面積の大きさによっては、第１の実施の形態と同様に、互いが想定以上の大きな力で付着することがある。この場合、第１の実施の形態において、保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａおよび／またはダイアフラム２の受圧面２ａａに対して施された第１の加工ないし第３の加工を、保護膜部材１０Ｂの接触面１０Ｂａおよび／または接着部材１１Ａの接着面１１Ａａおよび／またはダイアフラム２の受圧面２ａａに対して施してもよい。例えば、接触面１０Ｂａおよび／または接着面１１Ａａおよび／または受圧面２ａａを所定の粗さ（例えば、算術平均粗さ（Ｒａ）が数μｍ程度）となるように加工する（第１の加工）。また、微細加工や成膜加工等によって接触面１０Ａａまたは受圧面２ａａに接着部材１１Ａを部分的に形成することで接着面１１Ａａが凹凸となるように形成（加工）し、もしくは、接触面１０Ａａまたは受圧面２ａａの一部を切削して凹凸に形成する（第２の加工）。また、保護膜部材１０Ｂを、プレス等の機械加工微細加工および成膜加工等によって、膜厚を略一定としながら凸部および凹部が形成された形態に加工する（第３の加工）。これら加工により、受圧面２ａａと接着面１１Ａａとの接触面積が小さくなるように調整し、付着力ｆを、例えば１００Ｎ／ｍ^２以下の引張り接着強さとなるように設定することができる。

上記第１の剥離防止等措置をとった際の保護膜部材１０Ｂの厚さＴ１０Ｂは、例えば以下のようにして設定される。すなわち、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが、接着部材１１Ａを介して付着する場合には、被測定流体Ｌの圧力が印加されたときに、互いが一体となって変形することがある。このような事態を想定して、保護膜部材１０Ｂの厚さＴ１０Ｂは、第１の実施の形態と同じように設定されることが望ましい。具体的には、ダイアフラム２、保護膜部材１０Ｂおよび接着部材１１Ａの縦弾性係数が等しいと仮定した上で、ダイアフラム２、保護膜部材１０Ｂおよび接着部材１１Ａが一体化した形態の断面二次モーメントＩ３がダイアフラム２単体の形態における断面二次モーメントＩ２の１．０１倍以下となるよう、保護膜部材１０Ｂの厚さＴ１０Ｂが設定される。例えば、保護膜部材１０Ｂと接着部材１１Ａとが同じ厚みである場合には、保護膜部材１０Ｂの厚さＴ１０Ｂは、ダイアフラム２の厚みＴ２の０．１７％以下に設定される。同じく、接着部材１１Ａの厚さＴ１１Ａは、ダイアフラム２の厚みＴ２の０．１７％以下に設定される。

なお、接着部材１１Ａを、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコン系粘着剤およびウレタン系粘着剤といった既存の粘着剤を基材に塗布した粘着シートからなる接着部材１１Ｂとしてもよい。また、この接着部材１１Ｂを、例えば、サファイアからなるダイアフラム２の受圧面２ａａに好適に適合する材料と、ニッケル基合金からなる保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａに好適に適合する材料とを基材に塗布した多層構造の接着部材１１Ｂとしてもよい。ここで、接着部材１１Ｂが柔軟性の高い縦弾性係数の小さな材料からなる場合には、ダイアフラム２の変形にほとんど影響を与えない。この場合、接着部材１１Ｂの厚みを特に考慮することなく、保護膜部材１０Ｂの厚さＴ１０Ｂを設定することができる。

<ｉｉ>．第２の剥離防止等措置
図１１に第２の剥離防止等措置を講じた圧力センサ素子１Ｂを示す。この第２の剥離防止等措置は、保護膜部材１０Ｂが、その外周縁部で接着部材１１Ｃと付着し、その中央部は、ダイアフラム２の受圧面２ａａと所定の距離（接着部材１１Ｃの厚さｈｃ）だけ離間して非接触となるように構成したことを特徴とする。接着部材１１Ｃは、例えば、平面視略円環状で厚さｈｃの薄板金属片であって、保護膜部材１０Ｂの主成分と同一材料からなり、ダイアフラム２の固定部２ｂにおける第１円筒内周壁面２ｗ１の内側に、レーザ溶接等によって接合されている。
本実施の形態では、接着部材１１Ｃが、センシング部２ａ（変形領域２ａα）よりも外側に配設されるように、例えば、第１円筒内周壁面２ｗ１の内径寸法、すなわち、受圧面２ａａの外径寸法Ｄ２ａａが測定面の外径寸法Ｄ２ａｂよりも大きく設定されている。このため、接着部材１１Ｃの外周縁は、第１円筒内周壁面２ｗ１と相補的な形状をなし、かつその外径寸法は、第１円筒内周壁面２ｗ１の内径寸法（Ｄ２ａａ）と略同値であり、またその内径寸法ｄ１１Ｃａは、センシング部２ａ（変形領域２ａα）を画定する測定面の外径寸法Ｄ２ａｂよりも大きく設定されている。なお、接着部材１１Ｃは、その厚みｈｃが保護膜部材１０Ｂの厚みＴＢ１０よりも小さく、その内周縁に、面取りＲ´が施されている。

上記第２の剥離防止等措置をとることで、同一材料を主成分とする保護膜部材１０Ｂと接着部材１１Ｃとが、互いの表面自由エネルギを通じて比較的強く引き合うことになり、これにより、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとを所望の付着力ｆによって付着させることができる。
また、上記形態の接着部材１１Ｃ、すなわち、センシング部２ａ（変形領域２ａα）よりも外側に配設され、その厚みｈｃは薄く、内周縁に面取りＲ´が施されている接着部材１１Ｃを通じてダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが付着することで、例え静的状態において互いが非接触であても、被測定流体Ｌの圧力は、保護膜部材１０Ｂを通じて好ましい形（例えば等分布荷重の形）でセンシング部２ａへと伝達される。この結果、保護膜部材１０Ｂが介在しないときと同じ測定精度を維持することができる。
なお、付着力ｆをさらに調整するために、第１の実施の形態において保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａおよび／またはダイアフラム２の受圧面２ａａに対して施した第１の加工ないし第３の加工を、保護膜部材１０Ｂの接触面１０Ｂａおよび／または接着部材１１Ｃの接着面１１Ｃａに対して適宜施してもよい。

上記第２の剥離防止等措置をとった際の保護膜部材１０Ｂの厚さＴ１０Ｂは、例えば以下のようにして設定される。すなわち、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとは、静的状態において互いが非接触であり、かつ被測定流体Ｌの圧力が印加されてセンシング部２ａ（変形領域２ａα）で互いが当接しても、異種金属を主成分とする当該２つの部位間の付着力は小さい。このため、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとは、センシング部２ａ（変形領域２ａα）において一体となって変形しないとして厚さＴ１０Ｂを設定することができる。すなわち、厚さＴ１０Ｂは、圧力測定の精度（圧力感度）への影響を考慮した厚み制限（ダイアフラム２の厚みＴ２の０．３４％以下にするといった制限）を受けることなく、任意に設定することができる。

〔効果〕
上記構成の第２の実施形態に係る圧力センサ素子１Ｂおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｂによれば、上述した第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａおよびこれを用いた圧力センサ１００Ａと同等の効果がもたらされる。
さらに、第２の剥離防止等措置をとることで、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが所望の付着力ｆを有しつつ、センシング部２ａ（変形領域２ａα）において一体となって変形することのない態様をとることができる。当該態様においては、保護膜部材１０Ｂの厚さを、耐久性等を考慮して任意に設定することができる。

≪第３の実施の形態≫
つづいて、本発明の好ましい第３の実施の形態である静電容量式の圧力センサ素子１Ｃおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ｃを、図１２から図１４に基づいて説明する。この圧力センサ素子１Ｃは、第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａとの比較で、保護膜部材の材料が異なり、また、後述する所定の措置を講じるための特別な構成を有するものの、その他の構成は、圧力センサ素子１Ａと同一である。このため、上述した第１の実施の形態である圧力センサ素子１Ａと同一の構成については、同じ符号を付するとともに、特に必要でない限りその説明を割愛する。また、圧力センサ素子１Ｃが組み入れられた圧力センサ１００Ｃは、圧力センサ素子１Ｃを除いて上述した第１の実施の形態である圧力センサ１００Ａと同一である。このため、圧力センサ１００Ｃについては、図６のなかに併記するとともに、その説明を割愛する。

図１２に示す圧力センサ素子１Ｃは、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｃとが異なる材料からなり、かつ保護膜部材１０Ｃが非金属材料からなることを特徴とする。ここで、ダイアフラム２は、上述したように、サファイア、多結晶アルミナまたはニッケル基合金のいずれか１つを主成分とした材料から形成されている。これに対し、保護膜部材１０Ｃは、例えば、フッ素樹脂を主成分とした高分子材料から形成されている。なお、保護膜部材１０Ｃは、材料以外の形態は保護膜部材１０Ａと同一であって、受圧面２ａａの略全領域を覆う大きさの平面視略円形状を呈した金属製の薄膜部材からなる。

互いが異なる材料からなるダイアフラム２と保護膜部材１０Ｃとは、上述した第２の実施の形態におけるダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとの付着態様と同様に、表面自由エネルギを通じて引き合う力が、互いが同じ材料からなるダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとの付着態様に比べて小さくなる。このため、ダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ｃの接触面１０Ｃａとを所望の付着力ｆで接着させるために、例えば静電気力を用いて互が付着するように構成してもよい。

また、接触面積によっては、表面自由エネルギによる付着力および静電気力による付着力だけでは、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｃとを所望の付着力ｆ（例えば引張り接着強さ１００Ｎ／ｍ^２に相当する付着力ｆ）で付着させることが容易ではないことが想定される。このため、膜の内部応力以外の外力によって保護膜部材１０Ｃがダイアフラム２から剥離することを防止するために、上記第１の剥離防止等措置および第２の剥離防止等措置を別途講じてもよい。

ただし、フッ素樹脂をはじめとする高分子材料は、一般的に表面自由エネルギが極めて小さく、異種金属間よりもさらに引き合う力が小さくなる。このため、上述した措置以外に、以下に述べる第３の剥離防止等措置を別途講じてもよい。

<ｉｉｉ>．第３の剥離防止等措置
この第３の剥離防止等措置は、図１３に示すように、ダイアフラム２の上方に係止部材１２を設けたことを特徴とする。これにより、保護膜部材１０Ｃは、圧力センサ素子１Ｃの軸心Ｙに沿って一定の距離を超えて移動しないように規制される。

係止部材１２は、例えば、略中央に円筒状の開口孔１２ａを有する薄板状の部材であって、ダイアフラム２の上面と当接する略水平な下面と、第２の台座プレート３２と当接する略水平な上面を有し、その外側壁はダイアフラム２のそれと略同じ形態（平面視１ｃｍ角の四角柱の側壁の形態）を呈している。上記開口孔１２ａの直径ｄ１２は、例えば、保護膜部材１０Ｃの外径Ｄ１０Ｃよりも小さく、さらに、膜の内部応力によって凸状または凹状に変形した際の保護膜部材１０Ｃの外径寸法Ｄ１０Ｃ´より小さくなるように設定される。また、なお、係止部材１２とダイアフラム２とは、既存の接合方式、例えば溶接、ボルトまたはスナップヒットによって接合される。

上記形態の構成の係止部材１２を、例えば、前記開口孔の軸心とダイアフラム２のセンシング部２ａの軸心とが一致するように（すなわち、双方の軸心が圧力センサ１００Ｃの軸心と一致するように）、ダイアフラム２の上面２ｅに配置する。これにより、空間Ｃ２は、内径寸法ｄ１２の円筒状空間Ｃ２ａと内径寸法Ｄ２ａａの円筒状空間Ｃ２ｂとに区分され、保護膜部材１０Ｃの外周縁が、空間Ｃ２ｂの外周部に形成される空間、具体的には、内径寸法Ｄ２ａａと内径寸法ｄ１２との間に形成される空間に収容されることとなる。この結果、保護膜部材１０Ｃの外周縁部は、係止部材１２の下面１２ｂに対向することとなり、当該下面１２ｂによって、保護膜部材１０Ｃの上記軸心方向への移動が規制される。

ここで、係止部材１２の下面１２ｂとダイアフラム２の受圧面２ａａとの距離ＣＬは、例えば、保護膜部材１０Ａに膜の内部応力が作用したときの最大変形量(より具体的には、圧力センサ素子１Ｃの軸心方向の最大変形量)よりも大きくなるように設定するとよい。
最大変形量は、例えば、保護膜部材１０Ａを梁に見立て、膜の内部応力が保護膜部材１０Ａの表面に生じる応力に等しいと理解して近似的に求める。具体的には、保護膜部材１０Ａの表面に膜の内部応力と等しい引張または圧縮の応力σが発生すると仮定し、この応力σを生じさせる曲げモーメントＭを、関係式σ＝Ｍ／Ｚから算出する（Ｚはダイアフラム２の断面係数）。さらに、関係式Ｍ＝ＥＩ／ρ（Ｅはダイアフラム２を形成する材料の縦弾性係数、Ｉはダイアフラム２の断面２次モーメント）から、ダイアフラム２の変形（撓み）に相当する曲率半径ρを算出する。

また、図１４に示すように、保護膜部材１０Ｃの空間Ｃ２と対向する面１０Ｃｂと係止部材１２の下面１２ｂとの間に、弾性部材１３を配設してもよい。弾性部材１３は、例えば平面視円環状を呈し、面１０Ｃｂを全周にわたって押圧するように形成してもよいし、面１０Ｃｂを部分的に押圧するように形成してもよい。さらに、この弾性部材１３の弾性力を、所望の付着力ｆ（例えば引張り接着強さ１００Ｎ／ｍ^２に相当する付着力ｆ）と同値となるように設定してもよい。

なお、膜の内部応力が作用しても保護膜部材１０Ｃの一部が受圧面２ａａから剥離しないように、弾性部材１３を用いて面１０Ｃｂの一部分を押圧するように構成してもよい。このとき、弾性部材１３を通じて押圧される部分は、膜の内部応力によって保護膜部材１０Ｃが変形することを妨げない位置および範囲に設けるとよい。例えば、当該部分を設ける箇所を１か所とし、かつその範囲ができるだけ小さく（例えば、保護膜部材１０Ｃの外周縁長さの１／１０）する。なお、当該範囲は、最大でも保護膜部材１０Ｃの外周縁長さの半分未満に抑えることが望ましい。また、当該部分を複数個所に分割して設ける場合には、平面視において、保護膜部材１０Ｃを２等分する線に対していずれも同じ側に配置するとよい。

保護膜部材１０Ｃの厚さＴ１０Ｃは、例えば以下のようにして設定すればよい。すなわち、所定の金属材料からなるダイアフラム２と表面自由エネルギの小さなフッ素樹脂を主成分とする材料からなる保護膜部材１０Ｃとが所定の圧力で当接しても、双方の付着力は極めて小さい。このため、双方が一体となって変形しないとして厚さＴ１０Ｃを設定することができる。すなわち、厚さＴ１０Ｃは、圧力測定の精度（圧力感度）への影響を考慮した厚み制限（ダイアフラム２の厚みＴ２の０．３４％以下にするといった制限）を受けることなく、任意に設定することができる。

〔効果〕
上記構成の第３の実施形態に係る圧力センサ素子１Ｃおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｃによれば、上述した第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａおよびこれを用いた圧力センサ１００Ａと同等の効果がもたらされる。
さらに、第３の実施形態によれば、上述したように、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｃとが一体となって変形することのない態様をとることができる。このため、保護膜部材１０Ｃの厚さを、耐久性等を考慮して任意に設定することができる。

≪第４の実施の形態≫
つづいて、本発明の好ましい第４の実施の形態である静電容量式の圧力センサ素子１Ｄおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ｄを、図１５から図２０に基づいて説明する。この圧力センサ素子１Ｄは、ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分および／または保護膜部材１Ｄを形成する材料が所定の特性を持つことで、ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分および／または保護膜部材１Ｄが、温度変化にともなって膜の内部応力以外の作用で変形し、これにより、所定の温度のもとで、保護膜部材１Ｄの接触面１Ｄａの一部分が受圧面２ａａと当接し、接触面１Ｄａの他の部分が受圧面２ａａから離間するように構成されていることを特徴とし、その他の構成は、第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａと同一である。このため、上述した第１の実施の形態である圧力センサ素子１Ａと同一の構成については、同じ符号を付するとともに、特に必要でない限りその説明を割愛する。また、圧力センサ素子１Ｄが組み入れられた圧力センサ１００Ｄは、圧力センサ素子１Ｄを除いて上述した第１の実施の形態である圧力センサ１００Ａと同一である。このため、圧力センサ１００Ｄについては、図６のなかに併記するとともに、その説明を割愛する。

圧力センサ素子１Ｄは、図１５に示すように、常温状態において、平面状を呈するダイアフラム２の受圧面２ａａに平板状の保護膜部材１０Ｄが載置されるようにして組立てられる。保護膜部材１０Ｄは、熱的異方性をもつ結晶面を備える材料、例えば、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアから形成され、かつダイアフラム２の受圧面２ａａに対向する接触面１０Ｄａの少なくとも一部分が、サファイアが備える結晶面のうち熱的異方性をもつ結晶面、例えば、サファイアのＲ面またはＡ面（以下、熱的異方性をもつ結晶面を単に「Ｒ面またはＡ面」と称することがある。）と平行に形成されている（換言すれば、接触面１０Ｄａの少なくとも一部分は、Ｒ面またはＡ面によって形成されている）。

ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分は、例えば、保護膜部材１０Ｄと同じくサファイアから形成され、もしくは、多結晶アルミナまたはニッケル基合金から形成されている。

ここで、ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分がサファイアから形成されている場合であって、かつ受圧面２ａａが保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａと同一の結晶面によって形成されている場合、例えば、受圧面２ａａおよび接触面１０Ｄａが、いずれもＲ面と平行に形成され、または、いずれもＡ面と平行に形成されている場合には、保護膜部材１０Ｄは、以下の要件のもとでダイアフラム２の受圧面２ａａの少なくとも一部を覆うように当該面上に配置されことが好まし。すなわち、保護膜部材１０Ｄは、Ｒ面またはＡ面の法線と不一致の一結晶軸をＲ面またはＡ面に投影した線、例えば、サファイアのＣ軸をＲ面またはＡ面に投影した線が自身とダイアフラムとで重ならない、といった要件を満たすように配置されることが好ましい。

なお、ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分がサファイアから形成されている場合であっても、当該受圧面２ａａが保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａと平行な結晶面と異なる結晶面と平行に形成されている場合、例えば、接触面１０ＤａがサファイアのＲ面と平行に形成され受圧面２ａａがサファイアのＡ面またはＣ面と平行に形成されている場合、もしくは、接触面１０ＤａがサファイアのＡ面と平行に形成され受圧面２ａａがサファイアのＲ面またはＣ面と平行に形成されている場合には、保護膜部材１０Ｄは、上記配置に関する要件に制限されることなくダイアフラム２の受圧面２ａａに配設され得る。また、ダイアフラム２がサファイアと異なる材料、例えば、多結晶アルミナやニッケル基合金から形成されている場合にも、保護膜部材１０Ｄは、配置に関する要件に制限されることなくダイアフラム２の受圧面２ａａに配設され得る。

上記構成の圧力センサ素子１Ｄおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ｄは、例えば、半導体デバイス等を製造する装置の成膜・エッチングプロセスにおいて使用される場合、約２００℃の高温状態に置かれる。ここで、圧力センサ素子１Ｄの周囲の温度が常温から高温に変化すると、保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａは、熱的異方性のある結晶面（Ｒ面またはＡ面）と平行に形成されているため、図１６または図１７に示すように、全体が反った形状に変形する。

この点について詳述すると、サファイアは、熱的異方性のあるＲ面内またはＡ面内において、互いが直交する２つの方向（以下、これら方向を「第１の方向」および「第２の方向」と称することがある。）において熱膨張係数が異なる。具体的には、Ｒ面またはＡ面の方位（法線）と不一致の結晶軸、例えばＣ軸をこれらの面に投影した線（換言すれば、Ｃ軸をＲ面またはＡ面と平行に形成された接触面１０Ｄａに投影した線）と平行な第１の方向と、この線と直交する第２の方向とで熱膨張係数が異なる。このため、サファイアからなる保護膜部材１０Ｄは、組立時（常温時）に平板状を呈していても、約２００℃の上記使用温度のもとでは、例えば、第１の方向および第２の方向の一方が他方に対して相対的に大きく縮むことで、接触面１０Ｄａの周縁がダイアフラム２の受圧面２ａａと当接し同中央部が受圧面２ａａから離間するように凸形状に変形し（図１６参照）、または、接触面１０Ｄａの中央部がダイアフラム２の受圧面２ａａと当接し同周縁部が受圧面２ａａから離間するように凹形状に変形する（図１７参照）。成膜物質Ｓは、当該変形した保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄｂに堆積して膜Ｓａを形成することになる。

温度変化によって凸形状に反って変形した保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄｂに、第１の実施の形態における保護膜部材１０Ａを図７に示すような凹形状に変形させる膜Ｓａ、すなわち、収縮する膜Ｓａが形成されると、保護膜部材１０Ｄは、例えば、中央部が、下方へ凹むように変形する（図１８参照）。当該中央部は、ダイアフラム２の受圧面２ａａと非接触であることで相対的に変形容易な領域を形成する。この領域は、後述するように、内部応力に起因した変形を吸収する機能を果たすことになる。

また、温度変化によって凹形状に変形した保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄｂに、第１の実施の形態における保護膜部材１０Ａを図８に示すような凸形状に変形させる膜Ｓａ、すなわち、膨張する膜Ｓａが形成されると、保護膜部材１０Ｄは、例えば、接触面１０Ｄａの周縁部とダイアフラム２の受圧面２ａａとの間隔が小さくなるように変形することで平板に近い形となる（図１９参照）。さらに、膜の内部応力が継続して作用すると、接触面１０Ｄｂの中央部が受圧面２ａａから離間するように凸形状に変形する（図２０参照）。

上記使用温度のもとで凸形状に変形するように保護膜部材１０Ｄを構成するか、または、凹形状に変形するように保護膜部材１０Ｄを構成するかの選択は、膜Ｓａの収縮・膨張に関する特性、および上記保護膜部材１０Ｄの変形態様を考慮した上で後述する効果が得られるように行うとよい。なお、膜Ｓａの収縮・膨張に関する特性は、上述したように、成膜物質Ｓの成分、堆積する位置および量等によって変化するが、これら膜Ｓａの収縮・膨張に関する特性を確定するパラメータは、例えば、圧力センサ１００Ｄの使用環境に基づいて設定すればよい。

〔効果〕
膜Ｓａの内部応力の影響がダイアフラムに及ばないようにするための最も好ましい動作態様（使用態様）は、センサ電極部４が配設されたダイアフラム２の測定面２ａｂと対向する受圧面２ａａの中央部と膜Ｓａが形成された保護膜部材１０Ａとが物理的に断絶している動作態様、例えば、ダイアフラム２の受圧面２ａａの中央部と保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａの中央部との間に隙間が形成された図８に示す動作態様である。しかしながら、例えば、第１の実施形態に係る圧力センサ素子１Ａの保護膜部材１０Ａ（接触面１０Ａｂ）に収縮する膜Ｓａが形成されると、保護膜部材１０Ａは、その中央部がダイアフラム２の受圧面２ａａの中央部と当接し、かつその周縁部が受圧面２ａａの周縁部から離間するように凹形状に変形することで図７に示すような動作態様となる。当該動作態様においては、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとの間の接着強さ（受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの間の接着強さ）を上記付着力ｆとすることで本発明の課題が解決されるものの、受圧面２ａａの中央部と接触面１０Ａａの中央部との間に隙間が形成されないため最良の動作態様とまでは言えない。

第４の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｄおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｄによれば、例えば、収縮する膜Ｓａが保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄｂに形成されるような使用環境にあっても、上記使用温度のもとで凸形状に変形する保護膜部材１０Ｄを用いることで、ダイアフラム２の受圧面２ａａの中央部と保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａの中央部との間に隙間ＳＰが形成されこれを継続的に保持することができる（図１８参照）。これにより、膜Ｓａの内部応力がダイアフラムへ伝達することを物理的に遮断し、もって当該内部応力の影響を好適に抑制することができる。この結果、センサ出力のゼロ点シフトの低減等に関して上記実施の形態の効果と同等以上の効果がもたらされる。

また、第４の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｄおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｄによれば、例えば、膨張する膜Ｓａが保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄｂに形成される使用環境にあっても、上記使用温度のもとで凹形状に変形する保護膜部材１０Ｄを用いることで、ダイアフラム２の受圧面２ａａの中央部と保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａの中央部との間に隙間ＳＰが好適に形成され得ることになる（図２０参照）。これにより、膜Ｓａの内部応力がダイアフラムへ伝達することを物理的に遮断し、もって当該内部応力の影響を好適に抑制することができる。この結果、センサ出力のゼロ点シフトの低減等に関して上記実施の形態の効果と同等以上の効果がもたらされる。

このように、第４の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｄおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｄによれば、保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄｂに形成される膜Ｓａが収縮する特性または膨張する特性であっても、適宜膜Ｓａの内部応力が与えるダイアフラムへの影響を好適に抑制することができ、上記効果を常に得ることができる。

また、ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分と保護膜部材１０Ｄとは、互いが同一の材料、例えば、サファイアから形成されている場合であっても、保護膜部材１０Ｄの配置に関する上記要件を満たし、または、ダイアフラム２の受圧面２ａａが熱的異方性のない結晶面（Ｃ面）と平行に形成されることで、少なくとも一部分が温度変化による上記変形により互いに離間することになる。このため、例えば、図１６に示す上記使用温度のもとで凸形状に変形する保護膜部材１０Ｄを備える圧力センサ素子１０Ｄおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｄにおいては、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｄとの間に表面自由エネルギを通じた比較的強い力が作用していても、保護膜部材１０Ｄの中央部（接触面１０Ｄａの中央部）は、温度変化による変形に起因する力によって受圧面２ａａから必ず離間し、これにより、内部応力に起因した変形を吸収する領域が必ず形成されることになる。すなわち、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態における「受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整する加工」を施さなくとも、所望の効果を得ることができる。

なお、上記説明では、保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａが熱的異方性をもつ結晶面（サファイアのＲ面またはＡ面）と平行に形成され、保護膜部材１０Ｄが上記使用温度のもとで変形する態様を中心に記したが、これに代えて、または、これとともに、ダイアフラム２の受圧面２ａａを熱的異方性をもつ結晶面（サファイアのＲ面またはＡ面）と平行に形成し、これによって、ダイアフラム２の受圧面２ａａが上記使用温度のもとで変形するように構成しても上記効果を得ることができる。

ダイアフラム２の受圧面２ａａが上記使用温度のもとで変形するように構成された仕様においては、例えば、保護膜部材１０Ｄを、多結晶アルミナまたはニッケル基合金からなり、もしくは、保護膜部材１０Ｄがサファイアからなりかつ接触面１０Ｄａが熱的異方性のないＣ面と平行に形成されることで温度変化によって大きく変形しないように構成してもよい。また、繰り返しになるが、ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分と保護膜部材１０Ｄとがサファイアからなる場合においては、保護膜部材１０Ｄの配置に関する上記要件を満たし、または、ダイアフラム２の受圧面２ａａおよび保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａのいずれか一方を熱的異方性のない結晶面（Ｃ面）と平行に形成することで、表面自由エネルギを通じた比較的強い力によるダイアフラム２と保護膜部材１０Ｄとの付着を回避することができる。

また、ダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ｄとが上記使用温度のもとで変形するように構成された仕様においては、熱的異方性のある数種の結晶面の組合せの変更（例えば、サファイアのＲ面およびＡ面の組合の変更）、および／または、ダイアフラム２に対する保護膜部材１０Ｄの配置の変更（例えば、当該配置に関する上記要件における２つの「投影した線」がなす角度の変更）等により、上記使用温度のもとでのダイアフラム２の受圧面２ａａと保護膜部材１０Ｄの接触面１０Ｄａとの隙間の大きさを調整することができる。これにより、使用環境が変わることで変化する成膜物質Ｓの成分（構成元素等）、成膜物質Ｓが堆積する位置および量に適宜対応した好適な隙間を設定することができ、もって、種々の使用環境が想定されるなか、常に保護膜部材１０Ｄの動作態様を最適化させることができる。

≪第５の実施の形態≫
つづいて、本発明の好ましい第５の実施の形態である静電容量式の圧力センサ素子１Ｅおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ｅを、図２１から図２９に基づいて説明する。この圧力センサ素子１Ｅは、上記第４の実施の形態に対し、上記使用温度のもとで変形する保護膜部材１０Ｅが、熱膨張係数の異なる少なくとも２つの材料からなる点が異なり、その他の構成は、上記第４の実施の形態と同じである。このため、上述した第４の実施の形態である圧力センサ素子１Ｄと同一の構成については、同じ符号を付するとともに、特に必要でない限りその説明を割愛する。また、圧力センサ素子１Ｅが組み入れられた圧力センサ１００Ｅは、圧力センサ素子１Ｅを除いて上述した第１の実施の形態である圧力センサ１００Ａと同一である。このため、圧力センサ１００Ｅについては、図６のなかに併記するとともに、その説明を割愛する。

圧力センサ素子１Ｅは、図２１に示すように、ダイアフラム２の受圧面２ａａを覆う保護膜部材１０Ｅが、例えば第１の層１０Ｅ－１および第２の層１０Ｅ－２からなり、第２の層１０Ｅ－２の上に第１の層１０Ｅ－１が積層し、互いが圧着等により接合するように形成されている。第１の層１０Ｅ－１および第２の層１０Ｅ－２は、例えば、耐食および耐熱性のあるニッケル基合金からなり、互いの熱膨張係数が異なっている。ここで、ニッケル基合金は、構成成分およびこれら構成成分の含有率が異なることで型番の異なる複数のものが存在し、また当該型番の異なるニッケル基合金は、互いの熱膨張係数が僅かに相違することが知られている。このように、圧力センサ素子１Ｅは、バイメタルとして形成されている。

上層を形成する第１の層１０Ｅ－１の熱膨張係数が下層を形成する第２の層１０Ｅ－２の熱膨張係数よりも大きい圧力センサ素子１Ｅは、約２００℃の上記使用温度のもとで、接触面１０Ｅａの周縁がダイアフラム２の受圧面２ａａと当接し同中央部が受圧面２ａａから離間するように凸形状に反って変形する（図２２参照）。また、上層を形成する第１の層１０Ｅ－１の熱膨張係数が下層を形成する第２の層１０Ｅ－２の熱膨張係数よりも小さい場合の圧力センサ素子１Ｅは、接触面１０Ｅａの中央部がダイアフラム２の受圧面２ａａと当接し同周縁部が受圧面２ａａから離間するように凹形状に反って変形する（図２３参照）。成膜物質Ｓは、これら温度変化によって変形した保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅｂに堆積して膜Ｓａを形成する。

温度変化によって凸形状に反って変形する保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅｂに、第１の実施の形態における保護膜部材１０Ａを図７に示すような凹形状に変形させる膜Ｓａ（収縮する膜Ｓａ）が形成されると、保護膜部材１０Ｅは、例えば、ダイアフラム２と非接触であることで相対的に変形容易な中央部が下方へ凹むように変形する（図２４参照）。

また、温度変化によって凹形状に変形する保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅｂに、第１の実施の形態における保護膜部材１０Ａを図８に示すような凸形状に変形させる膜Ｓａ（膨張する膜Ｓａ）が形成されると、保護膜部材１０Ｅは、例えば、接触面１０Ｅａの周縁部とダイアフラム２の受圧面２ａａとの間隔が小さくなるように変形することで平板に近い形となる（図２５参照）。さらに、膜の内部応力が作用すると、接触面１０Ｅｂの中央部が受圧面２ａａから離間するように凸形状に変形する（図２６参照）。

上記使用温度のもとでの保護膜部材１０Ｅの変形を凸形状とするかまたは凹形状とするかの選択は、第４の実施の形態と同様に、膜Ｓａの収縮・膨張に関する特性、および上記保護膜部材１０Ｄの変形態様を考慮した上で所望の効果が得られるように行うとよい。膜Ｓａの収縮・膨張に関する特性は、上述したように、成膜物質Ｓの成分、堆積する位置および量等によって変化するが、これら膜Ｓａの収縮・膨張に関する特性を確定するパラメータは、例えば、圧力センサ１００Ｄの使用環境に基づいて設定すればよい。

〔効果〕
第５の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｅおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｅにおいては、第４の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｄおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｄと同様の効果がもたらされる。すなわち、収縮する膜Ｓａが保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅｂに形成される使用環境にあっても、上記使用温度のもとで凸形状に変形する保護膜部材１０Ｅを用いることで、ダイアフラム２の受圧面２ａａの中央部と保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅａの中央部との間に隙間ＳＰが形成されこれを継続的に保持することができる（図２４参照）。これにより、膜Ｓａの内部応力がダイアフラムへ伝達することを物理的に遮断し、もって当該内部応力の影響を好適に抑制することができる。この結果、センサ出力のゼロ点シフトの低減等に関して上記実施の形態の効果と同等以上の効果がもたらされる。

また、膨張する膜Ｓａが保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅｂに形成される使用環境にあっても、上記使用温度のもとで凹形状に変形する保護膜部材１０Ｅを用いることで、膜Ｓａが継続して成膜された際にダイアフラム２の受圧面２ａａの中央部と保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅａの中央部との間に隙間ＳＰが好適に形成され得ることになる（図２６参照）。これにより、膜Ｓａの内部応力がダイアフラムへ伝達することを物理的に遮断し、もって当該内部応力の影響を好適に抑制することができる。この結果、センサ出力のゼロ点シフトの低減等に関して上記実施の形態の効果と同等以上の効果がもたらされる。

このように、第５の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｅおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｅによれば、保護膜部材１０Ｅの接触面１０Ｅｂに形成される膜Ｓａが収縮する特性または膨張する特性であっても、適宜膜Ｓａの内部応力が与えるダイアフラムへの影響を好適に抑制することができ、上記効果を常に得ることができる。

また、熱膨張係数の相違に起因して上記使用温度のもとで変形する保護膜部材１０Ｅを備える圧力センサ素子１０Ｅおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｅ、特に、図２１に示す上記使用温度のもとで凸形状に変形する保護膜部材１０Ｅを備える圧力センサ素子１０Ｅおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｅにおいては、第４の実施の形態と同様に、表面自由エネルギを通じた比較的強い力がダイアフラム２と保護膜部材１０Ｅとの間に作用していても、保護膜部材１０Ｅの中央部（接触面１０Ｅａの中央部）は、温度変化による変形に起因する力によって受圧面２ａａから必ず離間し、これにより、内部応力に起因した変形を吸収する領域が必ず形成されることになる。このため、第５の実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様に、第１の実施の形態における「受圧面２ａａと接触面１０Ａａとの接触面積を調整する加工」を施さなくとも、所望の効果を得ることができる。

≪第６の実施の形態≫
つづいて、本発明の好ましい第６の実施の形態である静電容量式の圧力センサ素子１Ｆおよびこれを用いた静電容量式の圧力センサ１００Ｆを、図２７から図２９に基づいて説明する。この圧力センサ素子１Ｆは、上記第１の実施の形態ないし第５の実施の形態における保護膜部材１Ａないし１Ｅをダイアフラム２の受圧面２ａａの外径寸法をよりも小さな保護膜部材１Ｆとして成形し、かつ受圧面２ａａ全体を覆うように保護膜部材１Ｆを配設したことを特徴とし、その他の構成は、上記第１の実施の形態ないし第５の実施の形態と同じである。このため、上述した第１の実施の形態ないし第５の実施の形態である圧力センサ素子１Ａないし圧力センサ素子１Ｅと同一の構成については、同じ符号を付するとともに、特に必要でない限りその説明を割愛する。また、圧力センサ素子１Ｆが組み入れられた圧力センサ１００Ｆは、圧力センサ素子１Ｆを除いて上述した第１の実施の形態である圧力センサ１００Ａと同一である。このため、圧力センサ１００Ｆについては、図６のなかに併記するとともに、その説明を割愛する。

図２７に示す圧力センサ素子１Ｆは、ダイアフラム２の受圧面２ａａを覆う保護膜部材１０Ｆが、例えば、平面視略円形状の保護膜部材１０Ａないし保護膜部材１０Ｅの外径のみを略１／４に縮小した小片として形成されている。複数の保護膜部材１０Ｆは、ダイアフラム２の受圧面２ａａ全体を覆うようにして当該面上に載置されることで第１層を形成し、この第１層の上方に、複数の保護膜部材１０Ｆが平面内に並べられてなる第２層、第３層および第４層が、下から上へ順に積層されている。上下に重なる２つの保護膜部材１Ｆは、平面視内における互いの位置をずらしながら交互に配設されている。これにより、第１層をなす複数の保護膜部材１０Ｆの間に形成される隙間は、第２層をなす複数の保護膜部材１０Ｆによって覆われ、同様に、第２層をなす複数の保護膜部材１０Ｆの間に形成される隙間は、第３層をなす複数の保護膜部材１０Ｆによって覆われ、第３層をなす複数の保護膜部材１０Ｆの間に形成される隙間は、第４層をなす複数の保護膜部材１０Ｆによって覆われる。これにより、ダイアフラム２の受圧面２ａａは、平面視において隙間なく複数の保護膜部材１０Ｆによって覆われることになる。

保護膜部材１０Ｆは、その全てが同一の材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。保護膜部材１０Ｆの全てが同一材料から形成されている場合には、表面自由エネルギを通じた比較的強い力によって互いが付着することで一体性が確保される一方、個々の保護膜部材１０Ｆが変形することが規制されることになる。このため、保護膜部材１０Ｆの全てが同一材料から形成されている場合であって、かつ個々の保護膜部材１０Ｆの変形を容易にするためには、互いの接触面積を調整するための上記加工を保護膜部材１０Ｆに施すとよい。

なお、保護膜部材１０Ｆが温度変化によって変形する保護膜部材１０Ｄまたは保護膜部材１０Ｅを縮小したものとして形成されている場合には、当該加工を特に施こさなくとも、上記使用温度のもとで互いが離間することになる。

例えば、保護膜部材１０Ｆが温度変化によって凸形状に反って変形する保護膜部材１０Ｄまたは保護膜部材１０Ｅの縮小片として形成された仕様においては、約２００℃の上記使用温度のもとで図２８に示すような形態に変形する。このように変形した保護膜部材１０Ｆの接触面１０Ｆｂに収縮する膜Ｓａが形成されると、それぞれの保護膜部材１０Ｆは、膜Ｓａの内部応力が作用すること自身の中央部が凹むように変形することになる。

また、保護膜部材１０Ｆが、温度変化によって凹形状に反って変形する保護膜部材１０Ｄの縮小片として形成された仕様においては、上記使用温度のもとで図２９に示すような形態に変形する。このように変形した保護膜部材１０Ｆの接触面１０Ｆｂに、膨張する膜Ｓａが形成されると、それぞれの保護膜部材１０Ｆは、膜Ｓａの内部応力が作用することで平板に近い形へと変形し、さらに内部応力が作用すると、接触面１０Ｆｂの中央部が受圧面２ａａから離間するように凸形状に変形することになる。

〔効果〕
保護膜部材１０Ｆの接触面１０Ｆｂに形成される膜Ｓａの大きさは、保護膜部材１０Ｆの大きさに依存し、また、膜Ｓａの内部応力は、自身の大きさに略比例する。このため、小片として形成された複数の保護膜部材１０Ｆによってダイアフラム２の受圧面２ａａが覆われた第６の実施に形態における圧力センサ素子１Ｆおよびこれを用いた圧力センサ１００Ｆによれば、第１の実施の形態ないし第５の実施の形態に比べて膜Ｓａの内部応力が分散されることでその最大値が小さくなり、結果として、膜Ｓａの内部応力がダイアフラム２に及ぼす影響を相対的に小さくすることができる。

≪上記実施の形態の変形例≫
上述した第１の実施の形態における第４の加工、および第２の実施の形態における第２の剥離防止等措置においては、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが、その周縁部においてのみ付着し、センシング部２ａ（変形領域２ａα）においては、互いが非接触である。このため、膜の内部応力によっても互いが引き離されない強い付着力ｆによって接着させるといった異なる実施の形態をとることもできる。
例えば、第４の加工において、ダイアフラム２の当接面２ｂａの表面積を同受圧面２ａａよりも大きく形成することで、保護膜部材１０Ａの接触面１０Ａａと接触する面積を相対的に大きくする。ここで、センシング部２ａ（変形領域２ａα）におけるダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとの離間距離Ｔｃが、保護膜部材１０Ａに膜の内部応力が作用した際の最大変形量(より具体的には、圧力センサ素子１Ａの軸心方向の最大変形量)よりも大きくなるように、当接面２ｂａを形成する。なお、最大変形量は、例えば係止部材１２の下面１２ｂとダイアフラム２の受圧面２ａａとの距離ＣＬのところで説明したように、保護膜部材１０Ａを梁に見立てて近似的に求める。

また、第２の実施の形態のなかの第２の剥離防止等措置においても、上記と同様の実施の形態をとることもできる。すなわち、ダイアフラム２の当接面２ｂａの表面積を同受圧面２ａａよりも大きく形成することで、保護膜部材１０Ｂの接触面１０Ｂａと接着部材１１Ｃの接着面１１Ｃａとの接触面積を大きくし、さらに、センシング部２ａ（変形領域２ａα）におけるダイアフラム２と保護膜部材１０Ａとの離間距離が、保護膜部材１０Ａに膜の内部応力が作用した際の最大変形量(より具体的には、圧力センサ素子の軸心方向の最大変形量)よりも大きくなるように、接着部材１１Ｃの厚さｈｃを設定するといった実施の形態をとることもできる。

以上、本発明の好ましい実施の形態に関して、第１の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ａないし第６の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｃついて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、明細書および図面に直接記載のない構成であっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。さらに、上記記載および各図に示した実施の形態は、その目的および構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることも可能である。

例えば、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが異なる材料を主成分とし、かつ保護膜部材１０Ｃがフッ素樹脂である第３の実施の形態においてとられた第３の剥離防止等措置を、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｂとが異種金属からなる第２の実施の形態に係る圧力センサ素子１Ｂに適用してもよい。

また、第３の実施の形態のなかの第３の剥離防止等措置において、ダイアフラム２とは別に係止部材１２を設けたが、当該部材をダイアフラム２と一体に成形してもよい。また、第１円筒内周壁面２ｗ１を切削等することで、空間Ｃ２ｂに相当する空間を形成してもよい。

さらに、繰り返しになるが、第４の実施の形態において、ダイアフラム２と保護膜部材１０Ｄとの関係性を逆転させるように構成してもよい。すなわち、第４の実施の形態で述べた保護膜部材１０Ｄの構成をダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分に適用し、同ダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分の構成を保護膜部材１０Ｄの構成に適用してもよい。また、保護膜部材１０Ｄおよび／またはダイアフラム２の受圧面２ａａを含む部分を
サファイア以外の熱的異方性をもつ結晶面を備える材料によって形成してもよい。

また、第５の実施の形態において、保護膜部材１０Ｅを構成する第１の層１０Ｅ－１および第２の層１０Ｅ－２をニッケル基合金以外の材料から形成してもよい。また、保護膜部材１０Ｅを熱膨張係数の異なる３つ以上材料を積層するように形成してもよい。

さらに、第６の実施の形態において、複数の保護膜部材１０Ｆの平面視形状は、略円形に限定されるわけではなく、また、個々の保護膜部材１０Ｆが異なる平面視形状をていしていてもよく、形の異なる複数の保護膜部材１０Ｆが集合することで、平面視円形を形作るように構成してもよい。また、複数の保護膜部材１０Ｆを平面内に並べること形成される一層を積層する数は、４層に限定されるわけではなく、３層以下または５層以上としてもよい。例えば、形の異なる複数の保護膜部材１０Ｆが集合することでダイヤフラム２の平面視形状を形作るように構成されている場合には、単層としてもよい。

さらに、上記実施の形態に係る圧力センサ素子およびこれを用いた静電容量式の圧力センサは、いずれもセンシング方式が静電容量式であるが、本発明は、当該センシング方式のそれに限定されるわけではない。例えば、抵抗ゲージを貼り付け又はスパッタ等により成膜した歪ゲージ式や半導体ピエゾ抵抗式等、ダイアフラムの変形を電気信号として検出するセンシング方式を備えた全ての圧力センサ素子およびこれを用いた圧力センサに対して適用され得る。

１Ａ…圧力センサ素子、１Ｂ…圧力センサ素子、１Ｃ…圧力センサ素子、１Ｄ…圧力センサ素子、１Ｅ…圧力センサ素子、１Ｆ…圧力センサ素子、２…ダイアフラム、２ａ…センシング部、２ｂ…固定部、２ａａ…受圧面、２ａｂ…測定面、２ｂａ…当接面、２ｗ１…第１円筒内周壁面、２ｗ２…第２円筒内周壁面、３…台座、３ａ…固定面、４…センサ電極部、４ａ…可動電極、４ｂ…固定電極、５…コンタクトパッド、５ａ…コンタクトパッド、５ｂ…コンタクトパッド、１０Ａ…保護膜部材、１０Ｂ…保護膜部材、１０Ｃ…保護膜部材、１０Ｄ…保護膜部材、１０Ｅ…保護膜部材、１０Ｆ…保護膜部材、１０Ａａ…接触面、１０Ａｂ…接触面、１０Ａｃ…凸部、１０Ａｄ…凹部、１０Ｃａ…接触面、１０Ｃｂ…面、２０…ケーシング、２０Ｖ…導入部、２０Ｗ…基準真空室、２１…アッパーハウジング、２１ａ…大径円筒部、２２…ロアハウジング、２２ａ…ストッパ、２３…カバー、２３ａ…電極リード挿通孔、３０…台座プレート、３１…第１の台座プレート、３１ａ…導入孔、３２…第２の台座プレート、３２ａ…導入孔、４０…支持ダイアフラム、４０ａ…導入孔、５０…電極リード部、５１…電極リードピン、５２…シールド、５３…ハーメチックシール、５５…コンタクトバネ、５６…コンタクトバネ、６０…ハーメチックシール、１００Ａ…圧力センサ、１００Ｂ…圧力センサ、１００Ｃ…圧力センサ、１００Ｄ…圧力センサ、１００Ｅ…圧力センサ、１００Ｆ…圧力センサ、Ｃ１…容量室、Ｃ２…空間。

Claims (10)

1. 第１の面に加わる圧力と第２の面に加わる圧力との差によって変形する領域をもつダイアフラムと、
   前記ダイアフラムの第１の面の少なくとも一部分を覆う保護膜部材と、
   前記ダイアフラムの第２の面に配設されて、前記ダイアフラムの変形を電気的に検出するセンサ部と
   を備え、
   前記保護膜部材は、所定の温度において、対向する前記第１の面と一部分が当接しかつ他の部分が前記第１の面から離間するように構成されている圧力センサ素子。
2. 請求項１に記載の圧力センサ素子において、
   前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材の少なくとも一方は、熱的異方性をもつ結晶面を少なくとも１つ備える材料を主成分としてなり、前記ダイアフラムと前記保護膜部材とにおける互いに対向する一対の表面の少なくとも一方は、少なくとも一部が前記結晶面と平行に形成されてることを特徴とする圧力センサ素子。
3. 請求項２に記載の圧力センサ素子において、
   前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材は、前記材料を主成分としてなり、
   前記互いに対向する一対の表面の少なくとも一部は、少なくとも１つの前記熱的異方性をもつ結晶面のなかの同一の結晶面とそれぞれ平行に形成され、
   前記保護膜部材は、前記熱的異方性をもつ結晶面の法線と不一致の一結晶軸を前記同一の結晶面に投影した線が自身と前記ダイアフラムの前記第１の面とで重ならない位置に配置されることを特徴とする圧力センサ素子。
4. 請求項２に記載の圧力センサ素子において、
   前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材は、前記熱的異方性をもつ結晶面を少なくとも２つ備える材料、または、前記熱的異方性をもつ結晶面と熱的異方性をもたない結晶面とを備える前記材料を主成分としてなり、
   前記互いに対向する一対の表面の少なくとも一部は、少なくとも２つの前記熱的異方性をもつ結晶面のなかの異なる結晶面とそれぞれ平行に形成され、または、前記互いに対向する一対の表面の一方は、前記熱的異方性をもたない結晶面と平行に形成されていることを特徴とする圧力センサ素子。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の圧力センサ素子において、
   前記材料はサファイアであることを特徴とする圧力センサ素子。
6. 請求項１または２に記載の圧力センサ素子において、
   前記ダイアフラムの前記第１の面を含む部分および前記保護膜部材のいずれか一方は、前記熱的異方性をもつ結晶面を備えるサファイアからなり、他方は、多結晶アルミナからなることを特徴とする圧力センサ素子。
7. 請求項１または２に記載の圧力センサ素子において、
   前記保護膜部材は、熱膨張係数の異なる少なくとも２つの材料が積層されてなることを特徴とする圧力センサ素子。
8. 請求項７に記載の圧力センサ素子において、
   前記熱膨張係数の異なる材料は、ニッケル基合金であることを特徴とする圧力センサ素子。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の圧力センサ素子において、
   前記保護膜部材は、前記ダイアフラムの第１の面の外形寸法より小さな複数の小片から形成され、これら複数の小片が前記ダイアフラムの第１の面に単層状に載置され又は交互に積層されることを特徴とする圧力センサ素子。
10. 請求項１ないし９のいずれかに一項に記載の圧力センサ素子を備える静電容量式圧力センサ。

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