WO2019026456A1 - 振動検出素子およびその製造方法 - Google Patents

振動検出素子およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019026456A1
WO2019026456A1 PCT/JP2018/023549 JP2018023549W WO2019026456A1 WO 2019026456 A1 WO2019026456 A1 WO 2019026456A1 JP 2018023549 W JP2018023549 W JP 2018023549W WO 2019026456 A1 WO2019026456 A1 WO 2019026456A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibrator
substrate
sub
support member
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/023549
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
史仁 加藤
博次 荻
知行 野中
Original Assignee
国立大学法人大阪大学
サムコ株式会社
史仁 加藤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人大阪大学, サムコ株式会社, 史仁 加藤 filed Critical 国立大学法人大阪大学
Priority to US16/635,753 priority Critical patent/US11313716B2/en
Priority to JP2019533957A priority patent/JP6796846B2/ja
Priority to EP18840680.5A priority patent/EP3663743B1/en
Publication of WO2019026456A1 publication Critical patent/WO2019026456A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H13/00—Measuring resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/072—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/073—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies by fusion of metals or by adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/082—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by etching, e.g. lithography
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/085—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining
    • H10N30/086—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining by polishing or grinding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/014—Resonance or resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0255—(Bio)chemical reactions, e.g. on biosensors

Definitions

  • the present invention relates to a vibration detection element and a method of manufacturing the same.
  • the vibration detection element described in Japanese Patent No. 6001342 includes cover members A, B, and C, a vibrator, a vibration space, and a minute space.
  • the cover members A, B, and C are stacked such that the cover member B is disposed between the cover member A and the cover member C in contact with the cover members A and C.
  • the vibration space and the minute space are formed in the stacked cover members A, B, C.
  • the minute space is open to the vibration space.
  • the vibrator is disposed in the vibration space so that the edge is inserted into the minute space, and the edge is in contact with the cover member B.
  • the vibration detection element disclosed in Japanese Patent No. 6001342 forms a vibrator having a desired size and a desired thickness using etching or mechanical polishing, and the edge of the formed vibrator is a minute space.
  • the vibrator is broken when the thickness of the vibrator is thinner than 10 ⁇ m, because the manufacturing process is performed through the process of arranging so as to be in contact with the cover member forming the.
  • a vibration detection element provided with a vibrator that can vibrate even when the thickness is smaller than 10 ⁇ m is provided.
  • a method of manufacturing a vibration detection element capable of manufacturing a vibration detection element by preventing breakage of the vibrator even if the thickness is smaller than 10 ⁇ m.
  • the first substrate in which the vibrator is adhered by the heat-resistant adhesive to the first support member protruding from the bottom surface of the first recess is A first step of bonding the second support member on the second substrate with the second support member having the second support member protruding from the bottom surface of the second recess so that the vibrator faces the second support member; And a second step of removing the heat resistant adhesive.
  • Configuration 2 In Configuration 1, in the first step, using the third substrate to which the vibrator is bonded, a first substrate in which the vibrator is bonded to the first support member by a heat-resistant adhesive is prepared. And a second sub-step of bonding the first substrate to the second substrate such that the vibrator faces the second support member after the sub-step and the first sub-step.
  • the first substrate is a second substrate such that the exposed surface of the vibrator faces the second support member in the space formed by the first and second recesses. Join.
  • the sub-process B includes a sub-process B-1 for bonding the piezoelectric plate to the third substrate with an adhesive layer, and a sub-process B-2 for polishing the piezoelectric plate to a desired thickness.
  • a heat-resistant adhesive is applied to the surface of the polished piezoelectric plate, and a sub-process B-3 for curing the applied heat-resistant adhesive and a heat-resistant adhesive after the sub-process B-3
  • Substep B-4 bonding the first substrate and the second substrate by a heating press so that the agent contacts the surface of the first substrate and the surface of the first support member, and after the substep B-4 ,
  • Substep B-5 for removing the third substrate and the adhesive layer, and after substep B-5, the polished piezoelectric plate is patterned into a desired shape, and the first support member is formed by the heat resistant adhesive.
  • substep B-6 for producing a vibrator bonded to
  • sub-process B bonds the piezoelectric plate to the surface of the third substrate with an adhesive layer, and polishes the bonded piezoelectric plate to a desired thickness while patterning it to a desired shape.
  • a sub-process B-1 for producing a vibrator Applying a heat-resistant adhesive to the surface of the vibrator and curing the applied heat-resistant adhesive B-2; After sub-process B-2, sub-process B-3 which bonds a 1st board
  • Configuration 6 sub-process B patterns sub-process B-5 of patterning the heat-resistant adhesive so as to leave only the portion facing the first support member among the heat-resistant adhesive after sub-process B-2. Further, the sub-step B-3 is performed after the sub-step B-5.
  • the adhesive layer is made of an organic material or an inorganic material.
  • the heating press is performed in a nitrogen atmosphere or in a vacuum.
  • the heat-resistant adhesive is made of an organic material alone or an organic material containing particles having a particle diameter of several tens nm to several hundreds nm.
  • composition 11 In any of compositions 1 to 10, the heat resistant adhesive is removed in the second step by any of a basic solution, an acidic solution and an organic solution.
  • the vibration detection element includes the base material, the first support member, the second support member, and the vibrator.
  • the substrate includes a space portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • the first support member protrudes from the first surface of the space toward the second surface.
  • the second support member protrudes from the second surface of the space toward the first surface.
  • the vibrator is disposed vibratably in contact with the first support member or the second support member in the space and has a thickness of less than 10 ⁇ m.
  • each of the first and second support members includes a plurality of support portions that prevent the vibrator from coming into contact with the first surface or the second surface.
  • the vibrator can vibrate even if the thickness is less than 10 ⁇ m.
  • the vibration detection element can be manufactured while preventing damage to the vibrator.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration detection element between lines II and II shown in FIG. It is the enlarged view of the space part shown in FIG. 2, and its periphery.
  • It is process drawing which shows the manufacturing method of the vibration detection element shown to FIG. 1 and FIG. It is process drawing which shows the detailed process of process S1 shown in FIG. It is 1st process drawing which shows the detailed process of process S2 shown in FIG. It is a 2nd process drawing which shows the detailed process of process S2 shown in FIG. It is 1st process drawing which shows another detailed process of process S2 shown in FIG. It is a 2nd process drawing which shows another detailed process of process S2 shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vibration detection element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration detection element between the lines II and II shown in FIG. The antenna is omitted in FIG.
  • vibration detection element 10 according to the embodiment of the present invention includes substrates 1 to 3, vibrator 4, and antennas 5 and 6.
  • the substrate 2 has a recess 21 and a support member 22.
  • the substrate 3 has a recess 31, a support member 32, and a feed / discharge port 33.
  • the support member 22 protrudes from the bottom surface 21 ⁇ / b> A of the recess 21 toward the bottom surface 31 ⁇ / b> A of the recess 32.
  • the support member 32 protrudes from the bottom surface 31A of the recess 31 toward the bottom surface 21A of the recess 21.
  • the recess 31 of the substrate 3 is opposed to the recess 21 of the substrate 2.
  • Each of the support members 22 and 32 has, for example, a cylindrical shape.
  • the feed / discharge port 33 penetrates the substrate 3 in the thickness direction from the outer surface of the substrate 3 to the bottom surface 31 A of the recess 31.
  • the substrate 1 is bonded to one surface of the substrate 2 by anodic bonding.
  • the substrate 3 is bonded to the other surface of the substrate 2 by anodic bonding such that the recess 31 faces the recess 21.
  • the space portion SP is formed by the concave portions 21 and 31.
  • the vibrator 4 has, for example, a square planar shape, and is made of, for example, quartz.
  • the vibrator 4 is disposed in contact with the support member 22 (or the support member 32) in the space portion SP.
  • two support members 22 are illustrated in FIG. 2, actually, as shown in FIG. 1, more than two support members 22 are formed in the recess 21. The same applies to the support member 32.
  • N1 support members 22 and N2 support members 32 are provided.
  • Each of N1 and N2 is a number that can prevent the vibrator 4 from contacting the bottom surface 21A of the recess 21 or the bottom surface 31A of the recess 31 by bending.
  • the N1 specific values are determined in consideration of the distance between the support members 22 so that the vibrator 4 can be prevented from coming into contact with the bottom surface 21A of the recess 21 by bending, and the N2 specific values are determined.
  • the numerical value is determined in consideration of the distance between the support members 32 so that the vibrator 4 can be prevented from coming into contact with the bottom surface 31A of the recess 31 by bending. Note that N1 and N2 may be the same as or different from each other.
  • the support member 22 formed in the region REG functions to flow the solution to be inspected from the flow path 7 to the entire space SP. That is, in the support member 22 formed in the region REG, the solution to be inspected does not flow to the flow path 8 through the vicinity of the center of the space portion SP, but the solution to be inspected is in the in-plane direction of the vibrator 4 Function to flow through the space SP and flow to the flow path 8. In this case, in the region REG, the support members 22 are arranged such that the number thereof increases from the flow path 7 toward the space portion SP.
  • the channels 7 and 8 are formed, and the inlet 9 and the outlet 11 are formed.
  • One end of the flow path 7 is in communication with the inlet 9 and the other end is in communication with the space portion SP.
  • One end of the flow path 8 communicates with the discharge port 11, and the other end communicates with the space portion SP.
  • the inlet 9 communicates with one end of the flow path 7.
  • the discharge port 11 communicates with one end of the flow path 8.
  • Each of the substrates 1 and 3 is made of, for example, glass.
  • the substrate 2 is made of, for example, silicon (Si).
  • the thickness of the vibrator 4 is generally thinner than 10 ⁇ m, for example, 3 ⁇ m.
  • Each of the antennas 5 and 6 is made of, for example, a copper wire having a diameter of 0.2 mm ⁇ to 1 mm ⁇ .
  • the antenna 5 is disposed on the substrate 3 in contact with the substrate 3.
  • the antenna 6 is disposed below the substrate 1 in contact with the substrate 1.
  • the antenna 6 is disposed on the opposite side to the antenna 5 with respect to the vibrator 4.
  • the vibrator 4 vibrates when an electromagnetic field is applied by the antenna 5.
  • the antenna 5 applies an electromagnetic field to the vibrator 4.
  • the antenna 6 receives a reception signal composed of a vibration signal when the vibrator 4 vibrates due to the application of the electromagnetic field.
  • the vibration detection element 10 vibrates the vibrator 4 without using the antenna connected to the ground potential and detects the vibration of the vibrator 4 in a noncontact manner.
  • the antennas 5 and 6 do not have to be disposed to face each other, and may be disposed to face the vibrator 4.
  • the antenna 5 is disposed on the left side of the center of the vibrator 4 in the width direction on the sheet of FIG. 2, and the antenna 6 is disposed on the right of the center of the vibrator 4 in the sheet of FIG. It may be done, or vice versa.
  • arrangement position of the support member 22 is illustrated to be the same as the arrangement position of the support member 32 in the left-right direction of the paper surface of FIG. 2, the embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the arrangement position of the support member 22 may be different from the arrangement position of the support member 32 in the left-right direction of the paper surface of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the space SP shown in FIG. 2 and the periphery thereof.
  • thickness D1 of substrate 1 is, for example, 250 ⁇ m
  • thickness D2 of substrate 2 is, for example, 60 ⁇ m
  • thickness D3 of substrate 3 is, for example, 250 ⁇ m.
  • the width W of the space portion SP (hatched portion in FIG. 3) is, for example, 2 mm, and the height H1 of the space portion SP is, for example, 85 ⁇ m.
  • the length of the space portion SP in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3 is, for example, 2.9 mm.
  • the height H2 of the support members 22 and 32 is, for example, 30 ⁇ m, and the diameter of the support members 22 and 32 is, for example, 30 ⁇ m.
  • the distance GP between the vibrator 4 and the support member 32 is, for example, 20 ⁇ m.
  • the height of the support member 22 may be different from the height of the support member 32, and the diameter of the support member 22 may be different from the diameter of the support member 32.
  • each of the support members 22 and 32 is not limited to a cylindrical shape, and may be a columnar shape whose cross-sectional shape in a direction perpendicular to the length direction is a polygon.
  • the shape of the support member 22 may be different from the shape of the support member 32.
  • the support member 22 may have a cross-sectional shape in which the tip of the cross-sectional shape in the length direction protrudes in the direction toward the support member 32, and the support member 32 has a tip of the cross-sectional shape in the length direction.
  • the cross-sectional shape which protrudes in the direction toward the support member 22 may be sufficient.
  • the vibrator 4 has a length of, for example, 1.7 mm in the left-right direction of the paper surface of FIG. 3, and has a length of, for example, 2.5 mm in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • the vibrator 4 is in contact with the support member 22 of the silicon substrate 2.
  • the vibrator 4 is in contact with the support member 32 of the glass substrate 3, and the distance between the vibrator 4 and the support member 22 is, for example, 20 ⁇ m.
  • the vibrator 4 since the vibrator 4 does not contact the bottom surface 21A of the recess 21 or the bottom surface 31A of the recess 31 in the space portion SP, the vibrator 4 is held in contact with the support member 22 or 32. Can vibrate.
  • FIG. 4 is a process chart showing a method of manufacturing the vibration detection element 10 shown in FIGS. 1 and 2. Referring to FIG. 4, when manufacture of vibration detection element 10 is started, a flow path is produced in the glass substrate (step S1).
  • the quartz plate is polished and patterned to form a vibrator (step S2). Subsequently, a channel is produced in the silicon substrate (step S3). Thereafter, the vibrator is packaged to manufacture the vibration detection element 10 (step S4). Thus, the vibration detection element 10 is completed.
  • FIG. 5 is a process chart showing a detailed process of the process S1 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1 and shows the detailed process of process S1.
  • process A-1 glass substrate 100 is prepared (process A-1). Then, a resist is applied to one surface of the glass substrate 100, and the applied resist is patterned by photolithography to produce a resist pattern 101 (step A-2).
  • the glass substrate 100 is wet-etched using buffered hydrofluoric acid using the resist pattern 101 as a mask to produce the concave portions 31 and the pillars (constituting the support member 32) (step A-3).
  • step A-4 the feed / discharge port 33 is formed by machining or blasting.
  • the glass substrate 3 is produced, and the detailed process of process S1 is complete
  • 6 and 7 are first and second process diagrams showing the detailed process of the process S2 shown in FIG. 4, respectively. 6 and 7 show a detailed step of the step S2 by a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG.
  • silicon substrate 110 is prepared (process B1-1).
  • the adhesive 111 is applied to one surface of the silicon substrate 110 (step B1-2).
  • the applied adhesive 111 constitutes an "adhesive layer".
  • the adhesive 111 is made of, for example, an epoxy resin.
  • This epoxy resin is a pure resin which does not contain other materials such as metal particles. More specifically, epoxy resin of organic material or metal thin film of inorganic material can be used.
  • the thickness of the applied adhesive 111 is, for example, several hundreds nm. Moreover, you may utilize the surface activation joining which joins board
  • the AT cut quartz substrate 112 is bonded to the silicon substrate 110 by the adhesive 111 (step B1-3).
  • the AT cut quartz substrate 112 is polished to a desired thickness (for example, 3 ⁇ m) by chemical mechanical polishing (CMP) (step B1-4).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the heat resistant adhesive 114 is applied to the surface of the polished quartz plate 113 (step B1-5).
  • a heat resistant adhesive having a product name TP-424 manufactured by Toray Industries, Inc. is used as the heat resistant adhesive 114.
  • the heat resistant adhesive comprises polyimide resin, silica, dipropylene glycol methyl ether, and N-methyl-2-pyrrolidone.
  • the content of the polyimide resin is, for example, 30 to 70%
  • the content of the silica is, for example, 1 to 10%
  • the content of the dipropylene glycol methyl ether is, for example, 30 to 70%.
  • the content of N-methyl-2-pyrrolidone is, for example, 5 to 30%.
  • the particle size of silica is several tens nm to several hundreds nm.
  • the heat-resistant adhesive 114 includes particles having a particle size of several tens of nm to several hundreds of nm.
  • the heat resistant adhesive 114 has a volume change at 400 ° C. of several percent or less at normal temperature ratio.
  • the heat-resistant adhesive may be made of a single organic material not containing silica.
  • the heat-resistant adhesive 114 is applied to the surface of the quartz plate 113 by spin coating, for example, and has a thickness of, for example, 20 ⁇ m.
  • the heat-resistant adhesive 114 may be applied to the surface of the quartz plate 113 in the form of liquid droplets by a dispenser.
  • the heat resistant adhesive 114 is heat-treated at a temperature of, for example, 350 ° C. or more to cure the heat resistant adhesive 114.
  • the heat resistant adhesive 114 is heat-treated at a temperature of 350 ° C. or higher, the imidization of the heat-resistant adhesive 114, which is a polyimide-based adhesive, is promoted and the solvent is vaporized. It becomes a state.
  • the temperature of the heat-resistant adhesive 114 is returned to normal temperature, and then the silicon substrate 110 to which the crystal plate 113 is adhered using a heat press in vacuum or in a nitrogen atmosphere. Are bonded to the glass substrate 3 produced in step S1 (step B1-6).
  • the pressure of the atmosphere is, for example, 10 kPa or less
  • the heating temperature at the time of heat-pressing is, for example, 150 ° C. to 220 ° C.
  • the pressure at the time of heat-pressing is, for example, 55.5 kPa It is ⁇ 155 kPa.
  • the oxygen concentration in the nitrogen atmosphere is 10 ppm or less, and the heating temperature and pressure when heat-pressing are the same as above.
  • the thickness of the heat-resistant adhesive 114 is slightly thinner than 20 ⁇ m by the heat press in the step B1-6.
  • the heat resistant adhesive 114 is applied onto the thin film, cured by heat treatment, temporarily returned to normal temperature, and then heated and pressurized again to form the glass substrate 3 and the like.
  • a process of bonding the silicon substrate 110 is configured.
  • silicon substrate 110 is etched by plasma etching using XeF 2 gas or a mixed gas of SF 6 gas and O 2 gas (step B1-7) .
  • the pressure at the time of etching is 10 Pa
  • the power is 1 kW
  • the stage temperature is 20 ° C.
  • RIE-10 NR As a plasma etching apparatus using XeF 2 gas, VPE-4F (manufactured by Samco Inc.), and as a plasma etching apparatus using a mixed gas of SF 6 gas and O 2 gas, RIE-10 NR (Samco Inc. Can be used.
  • the surface of the adhesive 111 is irradiated with oxygen (oxygen radicals) in a high energy state by plasma using O 2 gas, and is combined with carbon constituting the adhesive 111, vaporized and decomposed as CO 2 , ashing
  • oxygen oxygen radicals
  • the adhesive 111 is removed by the step (step B1-8).
  • the pressure of ashing is 10 Pa
  • the power is 1 kW
  • the stage temperature is 20 ° C.
  • a resist is applied to the surface of the quartz plate 113, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 115 (step B1-9).
  • the quartz plate 113 is etched by plasma etching using CHF 3 gas to fabricate the vibrator 4 (step B1-10).
  • the pressure at the time of etching is 20 Pa
  • the power is 100 W
  • the stage temperature is 20 ° C.
  • RIE-800iPC manufactured by Samco Inc.
  • the heat-resistant adhesive 114 other than the heat-resistant adhesive 114 between the vibrator 4 and the support member 32 is removed using the remover with product name TOS-02 manufactured by Toray Industries, Inc. (step B1-11).
  • the heat-resistant adhesive 114 is removed using a solution of a remover with product name TOS-02.
  • the removal agent of the product name TOS-02 is a basic removal agent, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), monoethanolamine (MEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and tetramethylammonium It contains hydroxide (TMAH) and water.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • MEA monoethanolamine
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the heat-resistant adhesive is not limited to the basic solution, and may be removed by an acidic solution or an organic solution.
  • step (B1-11) a structure in which the vibrator 4 is bonded only to the support member 32 of the glass substrate 3 by the heat-resistant adhesive 114 is formed.
  • the detailed process of process S2 is complete
  • FIGS. 8 and 9 are first and second process diagrams showing another detailed process of process S2 shown in FIG. 4, respectively. 8 and 9 show the detailed process of the process S2 by the cross-sectional view along the line II-II shown in FIG.
  • step B2 when the detailed step of step S2 is started, the same steps as step B1-1 to step B1-4 shown in FIG. 6 are sequentially performed (step B2-1 to step B2-4). ).
  • step B2-4 a resist is applied to the surface of the quartz plate 113, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 116 (step B2-5).
  • the quartz plate 113 is etched by plasma etching using CHF 3 gas to fabricate the vibrator 4 (step B2-6).
  • conditions such as pressure at the time of plasma etching are as described above.
  • step B2-6 the portion of the adhesive 111 not in contact with the vibrator 4 is removed by ashing using the above-described O 2 gas (step B2-7).
  • the heat resistant adhesive 117 is applied to the surface of the vibrator 4 by the same method as step B1-5 in FIG. 6, and the applied heat resistant adhesive 117 is cured (step B2-8).
  • the representative specific example of the heat-resistant adhesive 117, the coating method, and the thickness are the same as the specific example, the coating method, and the thickness of the heat-resistant adhesive 114 described above.
  • step B2-9) the silicon substrate 110 to which the vibrator 4 is bonded is bonded to the glass substrate 3 produced in step S1 with the heat-resistant adhesive 117 (step B2-9) .
  • typical conditions of the pressure of the atmosphere when heat-pressing in vacuum, the heating temperature at the time of heat-pressing, and the pressure at the time of heat-pressing are as described above.
  • typical conditions of heating temperature and pressure when heat-pressing in a nitrogen atmosphere are the same as above.
  • steps B2-8 and B2-9 the heat-resistant adhesive 117 is applied onto the thin film, cured by heat treatment, temporarily returned to room temperature, and then heated and pressurized again to form the glass substrate 3 A process of bonding the silicon substrate 110 is configured.
  • the silicon substrate 110 is etched by plasma etching using XeF 2 gas or a mixed gas of SF 6 gas and O 2 gas (step B2-10).
  • conditions such as pressure at the time of etching are as described above.
  • step B2-11 the adhesive 111 is removed by ashing using the above-described O 2 gas to expose the surface of the vibrator 4 (step B2-11).
  • the detailed process of process S2 is complete
  • step S2 shown in FIGS. 8 and 9 after the heat resistant adhesive 117 is applied to the surface of the vibrator 4 in step B2-8, the applied heat resistant adhesive 117 is applied to the glass substrate 3 Patterning may be performed by photolithography so that only the portion facing the support member 32 remains, and then step B2-9 may be performed. As a result, only the portion of the vibrator 4 facing the support member 32 is adhered to the support member 32 by the heat resistant adhesive 117, and the heat resistant adhesive 117 can be easily removed in step D2-2 of FIG. As a result, breakage of the vibrator 4 can be further prevented.
  • 10 and 11 are first and second process diagrams showing still another detailed process of the process S2 shown in FIG. 4, respectively. 10 and 11 show the detailed process of the process S2 by the cross-sectional view along the line II-II shown in FIG.
  • step B3-1 to step B3-4 when the detailed step of step S2 is started, the same steps as step B1-1 to step B1-4 shown in FIG. 6 are sequentially performed (step B3-1 to step B3-4). ).
  • the silicon substrate 110 to which the crystal plate 113 is bonded by the adhesive 111 is diced into a chip size.
  • the crystal plate 113 is diced so as to be cut, for example, in a grid pattern in a plan view viewed from the surface side of the crystal plate 113.
  • a plurality of chips are produced, in which the silicon substrate 110 to which the vibrator 4 is bonded by the adhesive 111 is used as one chip (step B3-5).
  • heat resistant adhesive 118 is applied to the surfaces of the plurality of transducers 4 of the plurality of chips by the same method as step B1-5 of FIG.
  • the agent 118 is cured (step B3-6).
  • the specific example, the application method, and the thickness of the heat-resistant adhesive 118 are the same as the specific example, the application method, and the thickness of the heat-resistant adhesive 114 described above.
  • step B3-7 the silicon substrate 110 to which the vibrator 4 is bonded is bonded to the glass substrate 3 produced in step S1 with the heat-resistant adhesive 118 (step B3-7) .
  • the pressure of the atmosphere when heat-pressing in vacuum, the heating temperature at the time of heat-pressing, and the pressure at the time of heat-pressing are as described above.
  • the heating temperature and pressure when heat-pressing in a nitrogen atmosphere are the same as the above.
  • the heat-resistant adhesive 118 is applied onto the thin film, cured by heat treatment, temporarily returned to normal temperature, and then heated and pressurized again, thereby the glass substrate 3 and the silicon A process of bonding the substrate 110 is configured.
  • step B3-7 the silicon substrate 110 is etched by plasma etching using XeF 2 gas or SF 6 gas and O 2 gas (step B3-8).
  • conditions such as pressure at the time of etching are as described above.
  • step B3-9 the adhesive 111 is removed by ashing using the above-described O 2 gas to expose the surface of the vibrator 4 (step B3-9).
  • the detailed process of process S2 is complete
  • step S2 the part which is not in contact with the resist pattern 115 among the quartz plate 113 is removed (refer to process B1-9, B1-10), and FIG.
  • step S2 the portion of the quartz plate 113 not in contact with the resist pattern 116 is removed (see steps B2-5 and B2-6).
  • step S2 a part of the quartz plate 113 is only removed by dicing (see step B3-5).
  • the quantity which removes the quartz plate 113 becomes the minimum, and the quartz plate 113 can be used most effectively.
  • 12 and 13 are first and second step diagrams showing the detailed steps of step S3 shown in FIG. 4, respectively. 12 and 13 show the detailed process of the process S3 by the cross-sectional view along the line II-II shown in FIG.
  • process C-1 glass substrate 1 and silicon substrate 130 are prepared, and glass substrate 1 and silicon substrate 130 are bonded by anodic bonding (process C-1). .
  • anodic bonding is performed, for example, by applying a voltage of 600 V at a temperature of 350 ° C.
  • the silicon substrate 130 is polished to a desired thickness (for example, 60 ⁇ m) by CMP, and a silicon substrate 140 is manufactured (step C-2).
  • silicon oxide film 141 is formed on the surface of silicon substrate 140 by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), thermal CVD or the like using TEOS (tetraethyl orthosilicate: Si (OC 2 H 5 ) 4 ) as a source gas (step C -3).
  • TEOS tetraethyl orthosilicate: Si (OC 2 H 5 ) 4
  • the substrate temperature and pressure when forming a silicon oxide film using TEOS are omitted because they are known.
  • a silicon oxide film formed using TEOS as a source gas is referred to as a "TEOS film".
  • a resist is applied to the surface of the silicon oxide film 141, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 142 on the surface of the silicon oxide film 141 (step C-4) .
  • the silicon oxide film 141 is etched by plasma etching using CHF 3 gas using the resist pattern 142 as a mask to form a silicon oxide film 143 on the surface of the silicon substrate 140 (step (C-5) in this case).
  • the pressure at the time of etching is 20 Pa, the power is 100 W, and the stage temperature is 20 ° C.
  • a resist is applied to the surfaces of the silicon substrate 140 and the silicon oxide film 143, and the applied resist is patterned by photolithography to form a resist pattern 144 on the surfaces of the silicon substrate 140 and the silicon oxide film 143 (Step C) -6).
  • the etching step of etching the silicon substrate 140 by plasma etching using SF 6 gas and the side wall of the silicon substrate 140 etched by plasma CVD using C 4 H 8 gas is repeated to etch the silicon substrate 140 (step C-7).
  • the pressure in the etching step is 10 Pa, the power is 2 kW, and the stage temperature is 20.degree.
  • the pressure in the coating step is 10 Pa, the power is 3 kW, and the stage temperature is 20 ° C.
  • step C-7 resist pattern 144 is removed by ashing using O 2 gas described above. Thereby, the convex portion 145 is formed on a part of the silicon substrate 140 (step C-8).
  • the etching process described above and the coating process described above are repeated to further etch the silicon substrate 140 (process C-9).
  • the silicon substrate 140 since the side wall of the etched silicon substrate 140 is coated, a portion of the silicon substrate 140 not covered by the silicon oxide film 143 is etched only in the thickness direction of the silicon substrate 140.
  • the silicon substrate 2 having the recessed portion 21 which is deep in the thickness direction of the silicon substrate 2 and the supporting member 22 formed in the recessed portion 21 is manufactured.
  • the depth of the recess 21 formed in step C-9 is, for example, 40 ⁇ m.
  • step C-10 the silicon oxide film 143 is removed by buffered hydrofluoric acid.
  • step C-10 The detailed process of process S3 is complete
  • step C-9 is a step of etching the silicon substrate 140 only in the thickness direction
  • the height of the convex portion 145 formed in the step C-8 is the height of the support member 22 formed in the step C-9. Is equal to Accordingly, step C-8 is a step of setting the height of the support member 22 to be finally formed.
  • FIG. 14 is a diagram showing a detailed process of the process S4 shown in FIG.
  • FIG. 14 shows a detailed step of step S4 by a cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG.
  • step S4 when the detailed step of step S4 is started, the vibrator 4 bonded to the support member 32 of the glass substrate 3 by the heat-resistant adhesive 114 shown in step B1-11 of FIG.
  • the glass substrate 3 is disposed on the glass substrate 1 and the silicon substrate 2 so as to be in contact with the support member 22 in the substrate 21, and the silicon substrate 2 and the glass substrate 3 are bonded by anodic bonding (step D1-1). Also in this case, anodic bonding is performed by applying a voltage of 600 V at a temperature of 350 ° C., for example. Thus, the space SP is formed.
  • step D1-2 the removing agent described above is filled into the space portion SP from the feed / discharge port 33, and the heat-resistant adhesive 114 is removed (step D1-2).
  • the remover is discharged from the feed / discharge port 33 to the outside.
  • the detailed process of process S4 is complete
  • the vibrator 4 When the process D1-2 is performed, the vibrator 4 is in a state of being in contact with one of the support members 22 and 32 without being fixed to either of the support members 22 and 32 in the space portion SP. Therefore, the vibrator 4 can vibrate in the space SP.
  • step D1-1 since the heat resistant adhesive 114 is applied only to the support member 32, when removing the heat resistant adhesive 114 in the step D1-2, the amount of the heat resistant adhesive to be removed is The heat-resistant adhesive 114 can be easily removed by suppressing damage to the vibrator 4.
  • FIG. 15 is a view showing another detailed process of the process S4 shown in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1 and shows the detailed process of process S4.
  • step S4 when the detailed step of step S4 is started, the vibrator 4 bonded to the support member 32 of the glass substrate 3 by the heat-resistant adhesive 117 shown in step B2-11 of FIG.
  • the glass substrate 3 is disposed on the glass substrate 1 and the silicon substrate 2 so as to be in contact with the support member 22 in the substrate 21, and the silicon substrate 2 and the glass substrate 3 are bonded by anodic bonding (step D2-1). Also in this case, anodic bonding is performed by applying a voltage of 600 V at a temperature of 350 ° C., for example. Thus, the space SP is formed.
  • step D2-2 the removing agent described above is filled from the feed / discharge port 33 into the space portion SP, and the heat-resistant adhesive 117 is removed (step D2-2).
  • the remover is discharged from the feed / discharge port 33 to the outside.
  • the detailed process of process S4 is complete
  • the vibrator 4 When the process D2-2 is performed, the vibrator 4 is not fixed to any of the support members 22 and 32 in the space portion SP, and is in a state of being in contact with one of the support members 22 and 32. Therefore, the vibrator 4 can vibrate in the space SP.
  • step D2-2 the heat-resistant adhesive 118 is removed by the remover described above.
  • the vibration detection element 10 whose fundamental resonance frequency is 1 GHz or more (the thickness of the vibrator 4 is 1.7 ⁇ m or less) can be realized. Therefore, when used as a biosensor, the theoretical sensitivity can be about 80,000 times as high as that of the existing crystal biosensor of Biolin Scientific.
  • the vibrator 4 is manufactured by polishing and patterning (or dicing) the quartz plate 112 fixed to the silicon substrate 110 (step B1-3 in FIG. 6, B1-4, steps B1-8 and B1-9 in FIG. 7, steps B2-3 to B2-6 in FIG. 8, and steps B3-3 to B3-5 in FIG.
  • the vibrator 4 is disposed in contact with the support member 22 of the silicon substrate 2 in a state of being fixed to the glass substrate 3, and then the silicon substrate 2 is anodically bonded to the glass substrate 3. , 118 are removed (see steps D1-1 and D1-2 in FIG. 14 and steps D2-1 and D2-2 in FIG. 15).
  • the vibrator 4 whose thickness is thinner than 10 ⁇ m can be manufactured without breakage. Further, in the manufacturing process of the vibration detection element 10, since only the vibrator 4 is not operated with tweezers or the like, even if the thickness of the vibrator 4 becomes thinner than 10 ⁇ m, breakage of the vibrator 4 is prevented.
  • the vibration detection element 10 can be manufactured.
  • the method of manufacturing vibration detection element 10 according to the embodiment of the present invention is characterized in that heat-resistant adhesives 114, 117, 118 are used as spacers and heat-resistant adhesives 114, 117, 118 are removed. .
  • the heat resistant adhesive is used as a sealant, and conventionally, once formed, it has not been removed thereafter. That is, the heat resistant adhesive was a permanent film.
  • the heat-resistant adhesive 114 is finally sealed after sealing the crystal plate as the vibrator 4 in the space SP. Remove 117, 118.
  • the point of removing the heat-resistant adhesive is that it can not be predicted in the conventional use situation.
  • the combination of the heat resistant adhesive and the remover is important.
  • the heat-resistant adhesives 114, 117, 118 are removed in a state where the vibrator 4 is confined in the space SP, and the vibrator 4 is supported by the support member 22 (or support member 32).
  • the vibrator 4 is fixed until the heat resistant adhesives 114, 117, 118 are removed, and contacts the support member 22 (or the support member 32) by removing the heat resistant adhesives 114, 117, 118. Will be able to vibrate.
  • the heat resistant adhesives 114, 117 and 118 are dissolved in the solution of the removing agent, and the solution of the removing agent is discharged from the feed / discharge port 33, so it does not remain in the space SP in which the vibrator 4 is disposed. Therefore, even if the thickness of the vibrator 4 is less than 10 ⁇ m, only the vibrator 4 can be confined in the space portion SP.
  • the heat-resistant adhesive 114 is applied to the entire surface of the quartz plate 113 (see step B1-5).
  • the heat-resistant adhesive 117 is applied only to the vibrator 4 after patterning, and is not applied to parts other than the vibrator 4 (see step B2-8). That is, the heat resistant adhesive 117 is applied only to the necessary part.
  • the heat-resistant adhesive 117 may be formed on only a part of the vibrator 4 in contact with the support member 32 by photolithography.
  • the heat-resistant adhesive 117 can be easily removed, and breakage of the vibrator 4 can be further prevented.
  • the heat-resistant adhesive 118 is applied only to the vibrator 4 after dicing (see step B3-6). The same effect as the steps shown in FIGS. 8 and 9 can be obtained.
  • a sharp recess can be formed by repeatedly performing plasma etching using SF 6 gas and coating using C 4 H 8 gas.
  • the heat resistant adhesive 114 is removed in step D1-2, and the heat resistant adhesives 117 and 118 are removed in step D2-2. As a result, the distance between the vibrator 4 and the support member 32 can be adjusted by the thickness of the heat resistant adhesive 114, 117, 118.
  • the sum d t of the thickness of the heat-resistant adhesive 114 and the thickness of the vibrator 4 is the surface of the silicon substrate 2.
  • the distance L may be equal to or less than the distance L from the tip to the tip of the support member 22.
  • the vibrator 4 is in contact with the support member 22 in step D1-1 of FIG.
  • the sum d t is smaller than the distance L, a gap is present between the vibrator 4 and the support member 22 in step D1-1 of FIG. Even if there is a gap between the vibrator 4 and the support member 22, when the heat-resistant adhesive 114 is removed in step D 1-2 of FIG. 14, the vibrator 4 contacts the support member 22.
  • the vibrator 4 is supported by the support member 22 at a position shown in FIG. Therefore, if the sum d t is equal to or less than the distance L, the vibrator 4 is supported by the support member 22.
  • the sum of the thickness of the heat-resistant adhesive 117 and the thickness of the vibrator 4 may be equal to or less than the distance L in the same manner.
  • the sum of the thickness of the agent 118 and the thickness of the vibrator 4 may be equal to or less than the distance L.
  • FIG. 16 is a timing chart of the input voltage Vin and the reception signal R.
  • FIG. 17 is a timing chart of the resonance frequency.
  • an application circuit (not shown) applies to the antenna 5 an input voltage Vin composed of a vibration waveform from timing t1 to timing t2.
  • the application circuit stops the application of the input voltage Vin to the antenna 5 after the timing t2.
  • the antenna 5 applies the oscillating electric field E generated based on the input voltage Vin to the vibrator 4 from the timing t1 to the timing t2.
  • the vibrator 4 When the vibrating electric field E is applied, the vibrator 4 resonates by the reverse piezoelectric effect, and a potential distribution is generated on the surface.
  • the antenna 6 receives the potential distribution generated on the surface of the vibrator 4 as a reception signal R composed of a vibration waveform.
  • the antenna 6 receives the reception signal R0 consisting of the vibration waveform, and if the detection target adheres to the vibrator 4, the antenna 6 consists of the vibration waveform.
  • Receive signal R1 is received.
  • the antenna 6 outputs the received reception signals R0 and R1 to a detection circuit (not shown).
  • the oscillation / detection method shown in FIG. 16 is merely an example.
  • the resonance frequency can also be measured by measuring the transmission response (S12 or S21) and the reflection response (S11 or S22) using a network analyzer.
  • the mass of the vibrator 4 increases, so the resonance frequency f1 of the vibrator 4 decreases as compared with the case where the detection target does not adhere to the vibrator 4.
  • the amount of change of the resonance frequency of the vibrator 4 ⁇ f is expressed by the following equation.
  • the liquid to be inspected is introduced into the space portion SP through the inlet 9 and the flow path 7, and the liquid to be inspected is discharged from the space portion SP through the flow path 8 and the discharge port 11. That is, while circulating the liquid to be inspected, the detection of the object to be detected is performed by the method described above.
  • the vibrator 4 since the vibrator 4 only contacts the support member 22 or the support member 32, when the electromagnetic field is applied by the antenna 5, the vibrator 4 vibrates freely. Therefore, the stable vibration of the vibrator 4 can be secured and the detection object can be detected.
  • the vibration detection element 10 includes the substrates 1 and 3 made of glass and the substrate 2 made of silicon, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the vibration detection element 10 is not limited thereto. , May be provided with the same type of substrate.
  • the crystal plate is polished and patterned to produce the vibrator 4, according to the embodiment of the present invention, the invention is not limited thereto, and in general, a piezoelectric plate is desired.
  • the vibrator 4 may be manufactured by polishing and patterning it to a desired thickness and a desired shape.
  • the vibrator is adhered to the first support member protruding from the bottom surface of the first recess by the heat resistant adhesive.
  • a first step of bonding the first substrate with the second substrate so that the vibrator faces the second support member of the second substrate having the second support member protruding from the bottom surface of the second recess And the second step of removing the heat-resistant adhesive after the first step.
  • the vibrator is disposed in the space formed by the first and second concave portions in a state of being adhered to the first support member by the heat resistant adhesive, It is supported by the first support member or the second support member by removing the adhesive. As a result, it is not necessary to move the vibrator with tweezers or the like until the vibrator is confined in the space, and breakage of the vibrator can be prevented.
  • the method of manufacturing the vibration detection element is preferably Forming a first recess on a first substrate and a first support member protruding from a bottom surface of the first recess; After bonding the second substrate to which the vibrator is adhered to the surface of the first substrate with the heat resistant adhesive applied to the surface of the vibrator and adhering the vibrator to the first support member with the heat resistant adhesive , Removing the second substrate to expose the surface of the vibrator opposite to the surface on which the heat-resistant adhesive is applied, and Forming a second recess facing the first recess and a second support member protruding from the bottom surface of the second recess on a third substrate; Joining the first substrate bonded to the first support member with the heat-resistant adhesive to the third substrate such that the vibrator is disposed in the space formed by the first and second recesses.
  • a fifth step of removing the heat-resistant adhesive may be provided.
  • the vibrator is bonded to the first support member of the first substrate while being fixed to the second substrate, and the first substrate is And the first support member or the second support by removing the heat-resistant adhesive after the first substrate and the third substrate are joined and the heat-resistant adhesive is removed. It will be in the state which contacts a member. As a result, it is not necessary to move the vibrator with tweezers or the like until the vibrator is confined in the space, and breakage of the vibrator can be prevented.
  • a base including a space portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface; A second support member projecting in the direction of the second surface, a second support member projecting in the direction of the first surface from the second surface of the space, and a first support member capable of vibrating in the space Or a vibrator disposed in contact with the second support member and having a thickness of less than 10 ⁇ m, wherein each of the first and second support members has the vibrator in contact with the first surface or the second surface It suffices to include a plurality of supports that prevent doing so.
  • the vibrator can be prevented from contacting the first surface or the second surface, the vibrator can vibrate freely.
  • the present invention is applied to a vibration detection element and a method of manufacturing the same.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

振動検出素子（１０）は、基材（１～３）と、支持部材（２２）と、支持部材（３２）と、振動子（４）とを備える。基材（１～３）は、底面（２１Ａ）と底面（２１Ａ）に対向する底面（３１Ａ）とを有する空間部（ＳＰ）を含む。支持部材（２２）は、空間部（ＳＰ）の底面（２１Ａ）から底面（３１Ａ）の方向へ突出する。支持部材（３２）は、空間部の底面（３１Ａ）から底面（２１Ａ）の方向へ突出する。振動子（４）は、空間部（ＳＰ）内において振動可能に支持部材（２２）または支持部材（３２）に接して配置され、１０μｍ未満の厚みを有する。支持部材（２２，３２）の各々は、振動子（４）が底面（２１Ａ）または底面（３１Ａ）に接触するのを防止する複数の支持部を含む。

Description

振動検出素子およびその製造方法
　本発明は、振動検出素子およびその製造方法に関する。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　（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。
　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。
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２に示す空間部およびその周辺の拡大図である。 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４に示す工程Ｓ１の詳細な工程を示す工程図である。 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４に示す工程Ｓ４の詳細な工程を示す図である。 図４に示す工程Ｓ４の別の詳細な工程を示す図である。 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は、共振周波数のタイミングチャートである。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　図７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。また、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。
　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、水晶板１１３の表面を露出させる。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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）。
　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。
　図９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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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Ｓ２の詳細な工程が終了する。
　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。
　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。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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Ｓ２の詳細な工程が終了する。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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）。
　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（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。
　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）。
　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Ｃ－７）。
　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。
　図１３を参照して、工程Ｃ－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Ｃ－８）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　工程Ｃ－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。
　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。
　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ｄｔ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ｄｔ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ｄｔ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ｄｔ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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　

Claims (12)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  12. 　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、１０μｍ未満の厚みを有する振動子とを備え、
    　前記第１および第２の支持部材の各々は、前記振動子が前記第１の面または前記第２の面に接触するのを防止する複数の支持部を含む、振動検出素子。
PCT/JP2018/023549 2017-08-01 2018-06-21 振動検出素子およびその製造方法 WO2019026456A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/635,753 US11313716B2 (en) 2017-08-01 2018-06-21 Vibration detection element and method for manufacturing the same
JP2019533957A JP6796846B2 (ja) 2017-08-01 2018-06-21 振動検出素子およびその製造方法
EP18840680.5A EP3663743B1 (en) 2017-08-01 2018-06-21 Vibration detection element and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017148793 2017-08-01
JP2017-148793 2017-08-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019026456A1 true WO2019026456A1 (ja) 2019-02-07

Family

ID=65233638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/023549 WO2019026456A1 (ja) 2017-08-01 2018-06-21 振動検出素子およびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11313716B2 (ja)
EP (1) EP3663743B1 (ja)
JP (1) JP6796846B2 (ja)
WO (1) WO2019026456A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601342B2 (ja) 1977-11-21 1985-01-14 東洋インキ製造株式会社 アゾ顔料の製造法
JP2001156580A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Kyocera Corp 表面実装型圧電発振子
US7802356B1 (en) * 2008-02-21 2010-09-28 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component
WO2011121859A1 (ja) * 2010-03-29 2011-10-06 独立行政法人科学技術振興機構 検出素子
US20120195797A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Analog Devices, Inc. MEMS Sensors with Closed Nodal Anchors for Operation in an In-Plane Contour Mode
JP2014002014A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Osaka Univ 振動検出素子およびそれを用いた検出素子

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134806A (ja) * 2000-10-19 2002-05-10 Canon Inc 圧電膜型アクチュエータおよび液体噴射ヘッドとその製造方法
JP2008026099A (ja) 2006-07-20 2008-02-07 Osaka Industrial Promotion Organization 共振振動子質量検出装置
JP2010185772A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Osaka Univ センサー素子およびそれを備えたセンサー装置
TR201201780T2 (tr) 2009-08-20 2012-03-21 K�Lah Haluk Mikroelektromekanik sistem (MEMS) teknolojisi ile üretilmiş, mikroakışkan-kanal içine gömülebilir, yatay eksende salınan gravimetrik sensör aygıtı.
US9863916B2 (en) * 2013-01-30 2018-01-09 Kyocera Corporation Sensor apparatus
WO2017052646A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Intel Corporation Island transfer for optical, piezo and rf applications

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601342B2 (ja) 1977-11-21 1985-01-14 東洋インキ製造株式会社 アゾ顔料の製造法
JP2001156580A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Kyocera Corp 表面実装型圧電発振子
US7802356B1 (en) * 2008-02-21 2010-09-28 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component
WO2011121859A1 (ja) * 2010-03-29 2011-10-06 独立行政法人科学技術振興機構 検出素子
US20120195797A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Analog Devices, Inc. MEMS Sensors with Closed Nodal Anchors for Operation in an In-Plane Contour Mode
JP2014002014A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Osaka Univ 振動検出素子およびそれを用いた検出素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3663743A4

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019026456A1 (ja) 2020-07-16
US11313716B2 (en) 2022-04-26
JP6796846B2 (ja) 2020-12-09
EP3663743A1 (en) 2020-06-10
US20210123799A1 (en) 2021-04-29
EP3663743B1 (en) 2022-05-04
EP3663743A4 (en) 2020-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI223494B (en) Quartz-based nanoresonators and method of fabricating same
CN102509844B (zh) 一种微机械圆盘谐振器及制作方法
CN103532513A (zh) 兰姆波器件及其制造方法
CN105547464B (zh) 具有串联结构的mems压电矢量水听器及其制备方法
US20110226731A1 (en) Crystal substrate etching method, piezoelectric vibrating reed, a piezoelectric vibrator, oscillator, electronic device, and radio-controlled timepiece
CN102148613A (zh) 一种固体介质层谐振器及其制备方法
CN112886939A (zh) 薄膜体声波谐振器及其制备方法、滤波器
CN105509872A (zh) 一种mems压电矢量水听器及其制备方法
JP6166170B2 (ja) 複合基板及びその製法
JP6796846B2 (ja) 振動検出素子およびその製造方法
JP2007201772A (ja) 弾性波素子の製造方法、電子機器の製造方法、マスクおよびマスクの製造方法
JP2012186728A (ja) 圧電振動片の製造方法、圧電振動片の製造装置、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計
JP3520839B2 (ja) 圧電振動片の製造方法
US8438912B2 (en) Detection device
CN104991356B (zh) 一种基于soi的mz型声光调制器
US20230067030A1 (en) Fabrication of mems structures from fused silica for inertial sensors
JP7421178B2 (ja) 振動検出素子およびその製造方法
WO2017012347A1 (zh) 一种具有单凸结构的压电石英晶片
US20100327993A1 (en) Micro mechanical resonator
JP6950890B2 (ja) 検出素子およびその製造方法
JP2012186727A (ja) 圧電振動片の製造方法、圧電振動片の製造装置、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計
TW201246640A (en) Method of manufacturing piezoelectric vibrating reed, piezoelectric vibrating reed, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, and radio timepiece
JP2012169788A (ja) パッケージ製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計
JP2023056564A (ja) 検出装置および検出方法
JP2005323039A (ja) マイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18840680

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019533957

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018840680

Country of ref document: EP

Effective date: 20200302