JP2007205806A

JP2007205806A - 微少質量測定用センサ素子の製造方法、及びその素子

Info

Publication number: JP2007205806A
Application number: JP2006023644A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 章伊藤; Hideo Outsuka; 日出夫鶯塚
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP4741377B2

Abstract

【課題】
本発明の目的は、生産効率の高い微少質量測定用センサ（ＱＣＭセンサ素子）の製造方法、及びその素子を提供することである。
【解決手段】
上記の目的を達成する為に本発明は、水晶基板の表面に金属膜を形成してなる水晶振動子を用いたＱＣＭセンサ素子の製造方法において、水晶基板をラッピングする工程（Ｓ１０１）と、この水晶基板をエッチングする工程（Ｓ１０２）と、水晶基板の表面に電極となる金属膜を形成する工程（Ｓ１０３）と、先の金属膜をポリッシングする工程（Ｓ１０４）とからなることを特徴とし、微少質量測定用センサ素子の表面に形成された電極となる金属膜が形成される水晶基板の表面粗さがＲｚ＝１μｍ以下、かつ、０．０５μｍ以上にラッピングされ平坦化されており、金属膜の厚みが先の表面粗さＲｚの２倍以上、かつ、１０倍以下であることを特徴として課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産効率が高く、金属膜の水晶基板への密着度が高い微少質量測定用センサの製造方法、及びその素子に関する。

従来からＡＴカットの水晶振動子を使用した微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＭｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅセンサ素子）は水晶の厚みすべり振動モードを利用しており、図４にあるように水晶基板の表面に電極となる金属膜が形成される。

先の微少質量測定用センサ素子は、まず水晶基板をラッピングし、次にその水晶基板の表面を、ポリッシングパッドなどを付けた定盤に水晶基板を押し付けるように保持して研磨材を供給しながら先の定盤を回転させてポリッシングし、その後、ポリッシングされた水晶基板の表面に蒸着やスパッタリングといった成膜技術を用いて電極となる金属膜を形成し、測定に使用する微少質量測定用センサ素子を製造していた。

特開２００１−１５３７７７号公報特開２００３−３１５２３４号公報

なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、従来の微少質量測定用センサ素子に用いられる水晶基板の主面のポリッシング加工の加工効率は、水晶基板が脆性材料であるために一般的に悪く、その結果、工数がかかりポリッシング加工コストが高いといった問題があった。

また、水晶基板の表面がポリッシング加工されている場合において、ラッピング加工などによる水晶基板の表面の微細な凹凸が残らない場合、微少質量測定用センサ素子において微少な質量変化を検出する電極となる金属膜の水晶基板表面への十分な密着強度が得られ難くなるおそれがあるといった問題があった。

本発明は、以上のような技術的背景のもとで成されたものであり、従ってその目的は、生産効率の高い微少質量測定用センサの製造方法、及びその素子を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、水晶基板の表面に金属膜を形成してなる水晶振動子を用いた微少質量測定用センサ素子の製造方法において、
水晶基板をラッピングする工程（Ｓ１０１）と、この水晶基板をエッチングする工程（Ｓ１０２）と、水晶基板の表面に電極となる金属膜を形成する工程（Ｓ１０３）と、先の金属膜をポリッシングする工程（Ｓ１０４）とからなることを特徴とする。

また、水晶基板の表面に金属膜を形成してなる水晶振動子を用いた微少質量測定用センサ素子において、微少質量測定用センサ素子の表面に形成された電極となる金属膜が形成される水晶基板の表面粗さがＲｚ＝１μｍ以下、かつ、０．０５μｍ以上にラッピングされ平坦化されており、先の金属膜の厚みが先の表面粗さＲｚの２倍以上、かつ、１０倍以下であることを特徴とする。

本発明の微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）の製造方法によれば、脆性材料である水晶基板のポリッシングにかえて、加工効率の高い金属を材料として成膜された電極をポリッシングすることによって、著しく生産効率の良好な、金属膜表面の平坦度の高いＱＣＭセンサ素子を生産することが出来る。

また、本発明のＱＣＭセンサ素子の製造方法によれば、ラッピングにより微細な凹凸のある水晶基板の表面に、電極となる金属膜を形成するために、金属膜の水晶基板への密着度の著しく高いＱＣＭセンサ素子を得ることが出来る。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明のＱＣＭセンサ素子３の製造工程図である。即ち、水晶基板１の表面に金属膜２を形成して出来る水晶振動子を用いたＱＣＭセンサ素子３の製造方法において、まず最初に、水晶基板１をラッピングする工程（Ｓ１０１）と、次にこの水晶基板１をエッチングする工程（Ｓ１０２）と、次に水晶基板１の表面に電極となる金属膜２を形成する工程（Ｓ１０３）と、最後に先の金属膜２をポリッシングする工程（Ｓ１０４）とからなるものである。水晶基板１をラッピング（Ｓ１０１）することで水晶基板１の表面に微細な凹凸が形成され、その後に、余分な脆い凹凸部をエッチングで選択的に除去した後に、その水晶基板１の表面に、ＱＣＭセンサ素子３の電極４となる金属膜２を蒸着やスパッタリングといった成膜技術を用いて成膜する。先述の微細な凹凸が水晶基板１の表面に形成されておりアンカー効果により、水晶基板１への密着度の著しく高い金属膜２を形成することが出来る。更にその後、金属膜２の部分をポリッシングするので、従来の脆性材料である水晶基板をポリッシングするのに比べて、著しく生産効率の良好な、金属膜２表面の平坦度の高いＱＣＭセンサ素子３を生産することが出来る。なお、電極４である金属膜２をポリッシングする際には、ラッピングによる水晶基板１の表面粗さ５があるために、金属膜の厚み６が小さな場合、水晶基板１表面での凸部が、ポリッシング加工によって露出して、金属膜２の破れや断線が無いように、ＱＣＭセンサ素子３の表面に形成された電極４となる金属膜２が形成される水晶基板１の表面粗さ５がＲz＝１μｍ以下、かつ、０．０５μｍ以上にラッピングされ平坦化されており、先の金属膜の厚み６が表面粗さ５（Ｒｚ）の２倍以上、かつ、１０倍以下であることが必要である。

図２は本発明のＱＣＭセンサ素子３を水晶基板１の側面方向からみた概略の側面断面図である。図２において、中央部分は微少質量の変化を検出する主電極と呼ばれる部分であり、先の中央部分に延在して水晶基板１の周囲の表面に形成された部分は、ＱＣＭセンサ素子が検出した微少な質量変化を振動周波数出力として素子の外部へ電気的に伝達する引き回し電極と呼ばれる部分を示す。

図３は本発明のＱＣＭセンサ素子３の電極４部分を水晶基板１の側面方向からみた概略の側面断面模式図である。本発明のＱＣＭセンサ素子３の製造方法によれば、ラッピングにより形成された微細な凹凸のある水晶基板１の表面に、電極４となる金属膜２を形成するために、金属膜２の水晶基板１への密着度が著しく高いＱＣＭセンサ素子３を得ることが出来る。

図４は従来の微少質量測定用センサ素子３（ＱＣＭセンサ素子）の電極４部分と、本発明のＱＣＭセンサ素子３の電極４部分を比較する側面方向からみた概略の側面模式図である。なお、図４の下方には一般的なＱＣＭセンサ素子３の一例を斜め上方からみた概略の上面斜視模式図が示されている。水晶基板１の表面がポリッシング加工されている場合において、ラッピング加工などによる水晶基板１の表面の微細な凹凸が残らない場合、従来のＱＣＭセンサ素子３においては、微少な質量変化を検出する電極４となる金属膜２の水晶基板１表面への十分な密着強度が得られ難くなるおそれがあるといった問題があった。

本発明の微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）の製造工程図である。本発明の微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）を水晶基板の側面方向からみた概略の側面断面図である。本発明の微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）の電極部分を水晶基板の側面方向からみた概略の側面断面模式図である。従来の微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）の電極部分と、本発明のＱＣＭセンサ素子の電極部分を比較する側面方向からみた概略の側面模式図である。なお、図４の下方には一般的なＱＣＭセンサ素子の一例を斜め上方からみた概略の上面斜視模式図が示されている。従来の微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）の製造工程図である。

符号の説明

１水晶基板
２金属膜
３微少質量測定用センサ素子（ＱＣＭセンサ素子）
４電極
５表面粗さ
６金属膜の厚み

Claims

水晶基板の表面に金属膜を形成してなる水晶振動子を用いた微少質量測定用センサ素子の製造方法において、
水晶基板をラッピングする工程（Ｓ１０１）と、
該水晶基板をエッチングする工程（Ｓ１０２）と、
該水晶基板の表面に電極となる金属膜を形成する工程（Ｓ１０３）と、
該金属膜をポリッシングする工程（Ｓ１０４）と、
からなる微少質量測定用センサ素子の製造方法。
水晶基板の表面に金属膜を形成してなる水晶振動子を用いた微少質量測定用センサ素子において、
該微少質量測定用センサ素子の表面に形成された電極となる該金属膜が形成される水晶基板の表面粗さがＲｚ＝１μｍ以下、かつ、０．０５μｍ以上にラッピングされ平坦化されており、該金属膜の厚みが該表面粗さＲｚの２倍以上、かつ、１０倍以下であることを特徴とする微少質量測定用センサ素子。