Qcm传感器及其制造方法
【技术领域】
[OOOU 本发明设及QCM传感器及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 在生活环境中的大气中包含硫化氨气体等各种腐蚀气体，该腐蚀气体即使是低浓 度也会腐蚀电子设备等而加速其劣化。对于把握腐蚀气体给电子设备带来的影响，监视设 置有电子设备的环境中的腐蚀气体很有效。
[0003] 作为监视腐蚀气体的腐蚀传感器有QCM传感器。QCM传感器具有在两个主面设 有电极的石英板，在实际使用下对该电极施加规定的电压从而使石英板W固有共振频率振 动。
[0004] 若因腐蚀气体的腐蚀QCM传感器的电极的质量加重则上述固有共振频率减少，所 W能够通过测定其减少量来监视环境中所含有的腐蚀气体的大约的量。
[0005] 而且，通过提高该QCM传感器的灵敏度，能够在短时间测定低浓度的腐蚀气体的 影响。
[0006] 专利文献1:日本特开平5 - 296907号公报
[0007] 专利文献2:日本特开平8 - 228123号公报 [000引专利文献3:日本特公平6 - 24301号公报
【发明内容】
[0009] 目的在于在QCM传感器及其制造方法中，提高QCM传感器的灵敏度。
[0010] 根据W下公开的一个观点，提供具有石英板、W及分别设置于上述石英板的一方 的主面和另一方的主面的电极，在上述电极上设置有在俯视时具备轮廓线的图案的QCM传 感器。
[0011] 根据公开的QCM传感器，电极由于具有轮廓线的图案而易被腐蚀，所W通过腐蚀 电极的质量迅速地增加。伴随于此QCM传感器的共振频率也迅速地增加，所W QCM传感器 的灵敏度提高。
【附图说明】
[001引图1 (a)是腐蚀前的新的QCM传感器的俯视图，图1化）是腐蚀后的QCM传感器的 俯视图。
[001引图2是示意性地表示QCM传感器的电极的腐蚀的机制的剖视图。
[0014] 图3是沿着图1(a)的XI-XI线的剖视图。
[001引图4是QCM传感器的电极的周边附近的放大剖视图。
[0016] 图5(a)、化）是示意性地表示QCM传感器的电极的周边的各离子的运动的放大剖 视图。
[0017] 图6(a)?（C)是在调查中所使用的QCM传感器的俯视图。
[0018] 图7是调查QCM传感器的共振频率的变化量的绝对值而得到的图。
[0019] 图8是表示QCM传感器的电极的边缘部分与面部分的俯视图。
[0020] 图9是调查QCM传感器的电极的腐蚀速度而得到的图。
[0021] 图10(a)是本实施方式的第1例的QCM传感器的俯视图，图10(b)是沿着图10(a) 的X2 - X2线的剖视图。
[0022] 图11是本实施方式的第1例的QCM传感器所具备的电极的放大俯视图。
[0023] 图12是调查没有狭缝23的QCM传感器的共振频率的变化量是W哪种方式随时间 变化而得到的图。
[0024] 图13是表示本实施方式的第1例的QCM传感器所具备的图案的其他的例子的俯 视图（其1)。
[0025] 图14是表示本实施方式的第1例的QCM传感器所具备的图案的其他的例子的俯 视图（其2)。
[0026] 图15(a)是本实施方式的第2例的QCM传感器的俯视图，图15(b)是沿着图15(a) 的X3 -X3线的剖视图。
[0027] 图16是在本实施方式的第2例中，W与没有狭缝的情况相比灵敏度成为m倍的方 式设计的QCM传感器所具备的电极的俯视图。
[002引图17是表示在本实施方式的第2例中，m与狭缝的外径d的关系的图。
[0029] 图18是表示本实施方式的第2例的QCM传感器所具备的图案的其他的例子的俯 视图（其1)。
[0030] 图19是表示本实施方式的第2例的QCM传感器所具备的图案的其他的例子的俯 视图（其2)。
[0031] 图20是本实施方式的第3例的QCM传感器的俯视图。
[003引图21是在本实施方式的第3例中，对电极设置了多个开口的情况下的QCM传感器 的俯视图。
[0033] 图22是表示本实施方式的QCM传感器的制造方法的流程图。
[0034] 图23 (a)是本实施方式的QCM传感器的制造中途的俯视图（其1)，图23化）是沿 着图23(a)的X4 - X4线的剖视图。
[003引图24(a)是本实施方式的QCM传感器的制造中途的俯视图（其。，图24(b)是沿 着图24(a)的X5-X5线的剖视图。
[0036] 图25 (a)是本实施方式的QCM传感器的制造中途的俯视图（其扣，图25化）是沿 着图25(a)的X6-X6线的剖视图。
[0037] 图26(a)是在图24(a)的工序中所使用的模板掩模的俯视图，图26(b)是在图 25(a)的工序中所使用的模板掩模的俯视图。
[003引图27(a)、化）是在使用FIB加工的情况下的本实施方式的QCM传感器的制造中途 的剖视图（其1)。
[0039] 图28是使用FIB加工的情况下的本实施方式的QCM传感器的制造中途的剖视图 (其 2)。
[0040] 图29是在图27(a)的工序中所使用的模板掩模的俯视图。
[0041] 图30(a)是对电极作为图案形成了槽的情况下的QCM传感器的俯视图，图30化） 是沿着图30(a)的X7 - X7线的剖视图。
[004引图31 (a)是对电极作为图案形成了凹部的情况下的QCM传感器的俯视图，图31化） 是沿着图31 (a)的X8 - X8线的剖视图。
【具体实施方式】
[0043] 在本实施方式的说明之前，对本申请发明者所进行的研究结果进行说明。
[0044] 已知QCM传感器的共振频率如上所述随着电极的质量的增加而减少，其减少量根 据Sauebrey的式子与电极的质量的增加量成比例。若利用该情况，则例如在共振频率为 9MHz的QCM传感器中，共振频率减少mz相应地增加Ing的电极的质量，能够非常高灵敏度 地测定腐蚀气体的影响。
[0045] 该里，作为进一步提高QCM传感器的灵敏度的方法，考虑了使电极的表面粗趟化 的方法。根据该方法，电极的表面与腐蚀气体的接触面积增大，由腐蚀引起的电极的质量 增加增大，所W伴随质量增加的共振频率的变化增大从而能够实现QCM传感器的高灵敏度 化。
[0046] 但是，不给QCM传感器的其他部分带来影响地像该样仅对电极的表面选择性地粗 趟化在技术上很困难。例如，考虑到在对电极的表面粗趟化时，对该表面进行机械式地研 肖IJ，或对该表面进行化学性地蚀刻，但在该过程中电极的周围的石英板等也被实施研削、蚀 亥IJ，而QCM传感器的特性偏离规格。
[0047] 另外，也考虑到通过提高QCM传感器的基本共振频率来实现高灵敏度化。根据上 述的Sauebrey的式子，电极的质量增加与共振频率成比例，所W像该样通过提高共振频 率，即使是一点点的质量增加，共振频率也较大地变化，能够实现QCM传感器的高灵敏度 化。
[0048] 但是，为了使QCM传感器稳定地振动必须使用与基本共振频率的大小相应的适当 的振荡电路，所W通过一个振荡电路从低频率覆盖到高频率很困难。并且，已知QCM传感器 本共振频率越高振动的稳定性越降低，将30MHz左右视为基本共振频率的上限。
[0049] W下，对不用如上述那样对电极的表面粗趟化，或增大基本共振频率就能够实现 高灵敏度化的QCM传感器进行说明。
[(K)加](本实施方式）
[0化1] 在本实施方式中，如W下那样着眼于QCM传感器的电极