JP2010112746A - 電極処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶振動子の電極上にて処理蒸気を確実に凝縮させることにより、電極に対する処理を効率良く行う。
【解決手段】有機膜形成装置１６では、処理蒸気が配管１６３２内にて飽和温度よりも高い温度まで加熱されて処理チャンバ１６１の内部空間１６１０へと供給され、チャンバ加熱部１６７により飽和温度よりも高い温度のまま維持される。処理チャンバ１６１の内部空間１６１０では、電極冷却部１６５により処理蒸気の飽和温度よりも低い温度まで予め冷却されている水晶振動子９の電極上にて処理蒸気が凝縮し、凝縮した処理蒸気が電極の表面に付着することにより、処理蒸気による電極に対する有機膜の成膜処理が行われる。有機膜形成装置１６では、水晶振動子９の電極を冷却することにより、処理蒸気を電極上にて確実に凝縮させ、処理蒸気による電極に対する有機膜の成膜処理を効率良く行うことができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、水晶振動子の電極に所定の処理を行う技術に関する。

近年、空気中のアルコール等の濃度を検出するセンサ（いわゆる、「匂いセンサ」）が様々な場面で利用されており、このような匂いセンサの１つとして水晶振動子を有するものが知られている。水晶振動子を利用する匂いセンサでは、水晶片に設けられた１対の電極の一方または双方に、アルコール等の検出対象となる分子を吸着する感応膜が形成されており、感応膜に気体分子が吸着することにより、上記１対の電極間における電圧の周波数が変化する。匂いセンサでは、この周波数の変化に基づいて検出対象の濃度が検出される。

水晶振動子の電極上の感応膜は、例えば、特許文献１に示すように、電極上に金属酸化物の薄膜（以下、「無機膜」という。）と検出対象となる分子を吸着する有機膜とを交互に積層することにより形成される。特許文献１では、蒸気状態の金属酸化物前駆体を電極に接触させることにより電極上に金属酸化物前駆体の薄膜を形成し、金属酸化物前駆体の薄膜を加水分解することにより金属酸化物の薄膜である無機膜を形成した後、水晶振動子を有機材料を含む処理液が貯溜された処理槽に所定の時間だけ浸漬することにより無機膜上に有機膜を形成する方法が開示されている。

上述の金属酸化物前駆体の薄膜の形成が行われる際には、例えば、金属酸化物前駆体が蒸発槽にて所定の温度まで加熱されることにより生成された処理蒸気が、水晶振動子が収容されている処理チャンバへと配管を介して供給されるが、ほぼ飽和状態の処理蒸気の温度が配管にて低下すると、処理蒸気中にミストが発生したり、配管の内壁に結露が生じてしまう。このようなミスト等が処理チャンバ内へと進入して水晶振動子の電極に付着すると、電極上における成膜が不均一となる成膜不良が生じてしまう。

また、処理チャンバにおいて処理蒸気の温度が低下すると、処理チャンバの内壁に結露が生じ、後続の加水分解処理において結露した処理蒸気（すなわち、処理液）が加水分解されてパーティクルが発生してしまう。そして、当該処理チャンバにおいて新たな水晶振動子に対する成膜処理が行われる際に、パーティクルが電極に付着して成膜不良が生じるおそれがある。

一方、特許文献２では、ステージ上に載置された基板を収容する処理チャンバ内に原料蒸気を供給して基板に対する処理を行う基板処理装置において、原料を気化する気化器から処理チャンバに至る供給経路にヒータを設け、原料蒸気の分圧が飽和蒸気圧以下となるように原料蒸気を加熱することにより、供給経路における原料蒸気の結露を防止する技術が開示されている。特許文献２の基板処理装置では、さらに、処理チャンバの外壁を加熱するヒータ、および、ステージに埋設されて基板を加熱するヒータも設けられている。
特開２００７−６１７５２号公報 特開２００４−３４９４３９号公報

ところで、特許文献２の基板処理装置では、処理チャンバに設けられたヒータにより、処理チャンバ内の原料蒸気の分圧が飽和蒸気圧以下となっているため、処理チャンバ内において処理蒸気の凝縮が生じない。また、基板が載置されるステージも埋設ヒータにより加熱されるため、仮に、このような装置により上述の水晶振動子の電極に対する成膜処理を行おうとしても、電極上における処理蒸気の凝縮が発生せず、成膜処理を行うことができない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、水晶振動子の電極上にて処理蒸気を確実に凝縮させることにより、電極に対する処理を効率良く行うことを目的としている。

請求項１に記載の発明は、水晶振動子の電極に所定の処理を行う電極処理装置であって、処理チャンバと、前記処理チャンバの内部空間において板状の水晶片の両主面に１対の電極が形成された水晶振動子を保持する保持部と、前記内部空間に処理蒸気を供給する処理蒸気供給部と、前記１対の電極のうち少なくとも一方の電極を冷却することにより、前記処理蒸気を前記少なくとも一方の電極上にて凝縮させて前記処理蒸気による前記少なくとも一方の電極の処理を行う電極冷却部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電極処理装置であって、前記処理が、前記少なくとも一方の電極の表面に薄膜を形成する処理である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電極処理装置であって、前記薄膜が、エチルアルコールを選択的に吸着する膜である。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電極処理装置であって、前記処理が、前記少なくとも一方の電極の表面を洗浄する処理である。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の電極処理装置であって、前記保持部が、前記少なくとも一方の電極に接触する支持部材を備え、前記電極冷却部が、前記支持部材を介して前記少なくとも一方の電極を冷却する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の電極処理装置であって、前記電極冷却部が、前記少なくとも一方の電極に接続された配線を介して前記少なくとも一方の電極を冷却する。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の電極処理装置であって、前記処理蒸気供給部が、前記処理蒸気を生成する蒸気生成部と、前記処理蒸気を前記蒸気生成部から前記処理チャンバの前記内部空間へと導く配管と、前記配管にて前記処理蒸気を飽和温度よりも高い温度まで加熱する蒸気加熱部とを備える。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の電極処理装置であって、前記処理チャンバを前記処理蒸気の飽和温度よりも高い温度まで加熱するチャンバ加熱部をさらに備える。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の電極処理装置であって、前記水晶片の前記両主面に他の１対の電極が設けられ、前記１対の電極に対する前記処理が行われる際に、前記他の１対の電極の温度が前記処理蒸気の飽和温度以上とされる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の電極処理装置であって、前記１対の電極が、エチルアルコールの濃度の測定に利用される主感応部であり、前記他の１対の電極が、前記主感応部からの出力の補正に利用される副感応部である。

請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の電極処理装置であって、前記保持部が前記処理チャンバの前記内部空間において複数の水晶振動子を保持し、前記電極冷却部により、前記複数の水晶振動子のそれぞれの前記１対の電極のうち少なくとも一方の電極が冷却されることにより、前記処理蒸気が前記少なくとも一方の電極上にて凝縮される。

本発明では、水晶振動子の電極上にて処理蒸気を確実に凝縮させることにより、電極に対する処理を効率良く行うことができる。また、請求項７の発明では、配管における処理蒸気の凝縮を防止することができ、請求項８の発明では、処理チャンバ内壁における処理蒸気の凝縮を防止することができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る有機膜形成装置１６を備える電極処理システム１００を示す図である。電極処理システム１００は、複数の水晶振動子の電極上にエチルアルコール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）を選択的に吸着する薄膜（以下、「エチルアルコール感応膜」という。）を形成する処理を行うシステムであり、電極処理システム１００により処理された水晶振動子は、エチルアルコールの濃度を測定するセンサ（いわゆる、「匂いセンサ」）に利用される。

図１に示すように、電極処理システム１００は、複数の水晶振動子を保持する保持部であるキャリア８が投入されるローダ１１、水晶振動子の電極に硫酸系の処理液を付与することにより電極上のゴミや金属、有機物等を除去する前処理を行う前処理装置１２、前処理装置１２による処理後の水晶振動子に対して洗浄処理を行う第１洗浄装置１３、前処理が行われた水晶振動子の電極上に無機膜を形成する無機膜形成装置１４、無機膜形成装置１４による処理後の水晶振動子に対して洗浄処理を行う第２洗浄装置１５、水晶振動子の電極に形成された無機膜上に有機膜を形成する有機膜形成装置１６、有機膜形成装置１６による処理後の水晶振動子に対して洗浄処理を行う第３洗浄装置１７、処理が終了したキャリア８が払い出されるアンローダ１８、および、これらの装置間においてキャリア８を搬送する搬送機構１９を備える。

図２は一の水晶振動子９の一方の主面を示す図であり、図３は水晶振動子９の他方の主面を示す図である。図２および図３に示すように、水晶振動子９は、略円板状の水晶片９５を備え、図２に示すように、水晶片９５の一方の主面９５１（以下、「第１主面９５１」という。）に形成された略矩形の第１電極９１および第２電極９２を備える。水晶振動子９は、また、図３に示すように、水晶片９５の他方の主面９５２（以下、「第２主面９５２」という。）に形成された共通電極９３を備える。図３に示す共通電極９３の左半分は、水晶片９５を挟んで第１電極９１（図２参照）に対向する第１電極対向部９３１となっており、共通電極９３の右半分は、水晶片９５を挟んで第２電極９２（図２参照）に対向する第２電極対向部９３２となっている。本実施の形態では、第１電極９１、第２電極９２および共通電極９３は金（Ａｕ）により形成される。また、水晶片９５の直径は、約９ミリメートル（ｍｍ）とされる。

水晶振動子９では、第１電極９２および共通電極９３が一の電源に接続されることにより、第１電極９１および共通電極９３（の第１電極対向部９３１）が水晶片９５の両主面に形成された１対の電極（以下、「第１電極対」という。）となり、第２電極９２および共通電極９３が他の電源に接続されることにより、第２電極９２および共通電極９３（の第２電極対向部９３２）が水晶片９５の両主面に形成された他の１対の電極（以下、「第２電極対」という。）となる。

図４および図５はそれぞれ、キャリア８を示す正面図および右側面図である。図４および図５に示すように、キャリア８は、水晶振動子９の主面に略平行な方向に配列された複数の水晶振動子９をそれぞれ保持する複数の振動子列保持部材であるホルダ８１を備え、複数のホルダ８１は、水晶振動子９の主面に略垂直な方向に配列される。

図６および図７は、キャリア８に保持された一の水晶振動子９近傍をそれぞれ示す右側面図および左側面図である。図６および図７に示すように、水晶振動子９は、ホルダ８１（図４および図５参照）から下方に突出する３本の支持部材８１１の先端に設けられたクランプ部８１２により挟持されており、３本の支持部材８１１はそれぞれ、水晶振動子９の第１電極９１、第２電極９２および共通電極９３に接触する。支持部材８１１は、クランプ部８１２を含め、熱伝導性が高い材料にて形成されている。

図１に示す電極処理システム１００では、前処理装置１２および第１洗浄装置１３により水晶振動子９の第１電極９１（図２参照）に対する前処理が行われた後、無機膜形成装置１４および第２洗浄装置１５により第１電極９１に無機膜が形成され（より具体的には、無機膜形成装置１４により金属酸化物の前駆体の薄膜が第１電極９１上に形成され、第２洗浄装置１５により当該前駆体の薄膜が洗浄されることにより加水分解されて金属酸化物の薄膜である無機膜が形成される。）、有機膜形成装置１６および第３洗浄装置１７により第１電極９１に形成された無機膜上に、エチルアルコールを選択的に吸着する有機膜が形成される。

有機膜の形成が終了すると、搬送機構１９によりキャリア８が第３洗浄装置１７から搬出されて無機膜形成装置１４へと再び搬入され、無機膜形成装置１４、第２洗浄装置１５、有機膜形成装置１６および第３洗浄装置１７による処理（すなわち、無機膜および有機膜の形成）が順次行われる。電極処理システム１００では、無機膜形成装置１４、第２洗浄装置１５、有機膜形成装置１６および第３洗浄装置１７による処理が繰り返し行われる（例えば、無機膜および有機膜の形成がそれぞれ１０回行われる）ことにより、図２に示す水晶振動子９の第１電極９１上に、無機膜および有機膜が交互に積層されたエチルアルコール感応膜が形成される。

水晶振動子９を利用する匂いセンサでは、第１電極９１上のエチルアルコール感応膜にエチルアルコールの分子が吸着する（すなわち、エチルアルコール感応膜のシクロデキストリンがエチルアルコールと包接錯体を形成する）ことにより、第１電極９１と共通電極９３の第１電極対向部９３１との間の電圧（すなわち、第１電極対における電圧）の周波数が変化し、第１電極対における電圧の周波数に基づいてエチルアルコールの濃度が求められる。また、水晶振動子９の第１電極対および第２電極対のそれぞれにおける電圧の周波数は、周囲の温度等によっても変化する。匂いセンサでは、第１電極対における電圧の周波数と第２電極対における電圧の周波数との差に基づいて、第１電極対における電圧の周波数から求められたエチルアルコールの濃度が補正されて温度等による影響が除去される。換言すれば、水晶振動子９では、第１電極対がエチルアルコールの濃度の測定に利用される主感応部となっており、第２電極対は、第１電極対により求められたエチルアルコールの濃度（すなわち、主感応部からの出力）の補正に利用される副感応部となる。

図８は、電極処理システム１００の有機膜形成装置１６を示す図である。図８に示すように、有機膜形成装置１６は、処理チャンバ１６１、処理チャンバ１６１の内部空間１６１０に有機膜の材料を含む処理蒸気を供給する処理蒸気供給部１６３、処理チャンバ１６１の内部空間１６１０においてキャリア８に保持された複数の水晶振動子９のそれぞれの第１電極９１（図２参照）を冷却する電極冷却部１６５、複数の水晶振動子９のそれぞれの第２電極９２および共通電極９３（図３参照）を加熱する電極加熱部１６６、並びに、処理チャンバ１６１を加熱するチャンバ加熱部１６７を備える。なお、図８では、図示の都合上、処理チャンバ１６１を断面にて描いている。

電極冷却部１６５は、図６および図７に示す各水晶振動子９を保持する３本の支持部材８１１のうち、第１電極９１に接触する支持部材８１１を介して第１電極９１を冷却し、電極加熱部１６６は、各水晶振動子９を保持する３本の支持部材８１１のうち、第２電極９２および共通電極９３にそれぞれ接触する２本の支持部材８１１を介して第２電極９２および共通電極９３を加熱する。電極冷却部１６５としては、例えば、ペルチェ素子や低温の冷媒を流通させた熱交換器が利用される。

図８に示すように、処理蒸気供給部１６３は、処理蒸気を生成する蒸気生成部１６３１、処理蒸気を蒸気生成部１６３１から処理チャンバ１６１の内部空間１６１０へと導く配管１６３２、配管１６３２の途中に設けられて配管１６３２を通過する処理蒸気からミスト（すなわち、微小な液滴）を除去するミストセパレータ１６３３、および、ミストセパレータ１６３３と処理チャンバ１６１との間に設けられて配管１６３２にて処理蒸気を加熱する蒸気加熱部１６３４を備える。

有機膜形成装置１６により成膜処理が行われる際には、処理蒸気供給部１６３の蒸気生成部１６３１において、有機膜の材料が蒸発槽にて所定の温度まで加熱されて所定圧力（すなわち、所定の分圧）の有機材料の蒸気（すなわち、処理蒸気）が生成され、処理蒸気とキャリアガスとが混合されて配管１６３２へと送られる。処理蒸気が可燃性の場合、キャリアガスとして窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスが利用され、処理蒸気が非可燃性の場合は、空気等がキャリアガスとされる。

蒸気生成部１６３１により生成された処理蒸気は、配管１６３２を介して処理チャンバ１６１の内部空間１６１０へと供給される。このとき、ミストセパレータ１６３３により処理蒸気からミストが除去されることにより、処理蒸気は、処理蒸気の圧力（すなわち、処理蒸気の分圧）に対応した飽和温度におよそ等しい飽和蒸気となる。また、蒸気加熱部１６３４により配管１６３２が加熱されることにより、処理蒸気が配管１６３２内にて飽和温度よりも高い温度まで加熱されて過熱蒸気となる。蒸気加熱部１６３４による加熱は、配管１６３２内の処理蒸気の温度を測定する温度測定部からの出力に基づいて制御される。

なお、処理蒸気供給部１６３では、蒸気加熱部１６３４により高温のガスが配管１６３２内に供給されることにより、処理蒸気が飽和温度よりも高い温度まで加熱されてもよい。また、処理蒸気供給部１６３では、ミストセパレータ１６３３と一体型の蒸気加熱部１６３４が設けられ、当該蒸気加熱部１６３４により、ミストが除去された後の処理蒸気が加熱されてもよい。

有機膜形成装置１６では、チャンバ加熱部１６７により、処理チャンバ１６１が処理蒸気の飽和温度よりも高い温度（例えば、飽和温度よりも２〜３℃程度高い温度）まで予め加熱されているため、配管１６３２から処理チャンバ１６１の内部空間１６１０へと供給された処理蒸気の温度は、飽和温度よりも高い温度のまま維持される。チャンバ加熱部１６７による加熱は、処理チャンバ１６１の温度（または、処理チャンバ１６１内の処理蒸気の温度）を測定する温度測定部からの出力に基づいて制御される。チャンバ加熱部１６７としては、例えば、処理チャンバ１６１に巻き付けるように設けられたヒータ（いわゆる、リボンヒータ）やシートヒータ、ラバーヒータ等が利用される。

処理チャンバ１６１の内部空間１６１０では、電極冷却部１６５により処理チャンバ１６１内の処理蒸気の飽和温度よりも低い温度（例えば、飽和温度よりも２〜３℃程度低い温度）まで予め冷却されている第１電極９１上にて処理蒸気が凝縮し、凝縮した処理蒸気が第１電極９１の表面（より正確には、第１電極９１上に形成された無機膜の表面）に付着することにより、処理蒸気による第１電極９１に対する有機材料の薄膜の形成処理（すなわち、有機膜の成膜処理）が行われる。

有機膜形成装置１６では、第１電極９１に対する有機膜の形成処理が行われる際に、第１電極９１以外の電極である第２電極９２および共通電極９３が、電極加熱部１６６により予め加熱されており、第２電極９２および共通電極９３の温度が処理チャンバ１６１内の処理蒸気の飽和温度以上（より好ましくは飽和温度よりも高い温度であり、例えば、飽和温度よりも２〜３℃程度高い温度）とされているため、第２電極９２および共通電極９３上において処理蒸気の凝縮は生じない。有機膜の生成処理が終了すると、処理チャンバ１６１の内部空間１６１０の雰囲気が乾燥したガス（例えば、窒素ガスやドライエア（乾燥空気））に置換され、キャリア８が有機膜形成装置１６から搬出されて第３洗浄装置１７に搬入される。

以上に説明したように、有機膜形成装置１６は、キャリア８を含めて水晶振動子９の電極に有機膜の成膜処理を行う電極処理装置となっており、当該電極処理装置では、処理チャンバ１６１の内部空間１６１０において水晶振動子９の第１電極９１を冷却することにより、内部空間１６１０に供給された処理蒸気を第１電極９１上にて確実に凝縮させ、処理蒸気による第１電極９１に対する有機膜の成膜処理を効率良く行うことができる。このように、有機膜形成装置１６では、有機膜の成膜処理を効率良く行うことができるため、有機膜形成装置１６の構造は、エチルアルコールを選択的に吸着する薄膜を電極の表面に形成する成膜処理等のように、比較的高価な処理蒸気が利用される処理に特に適している。

上述のように、有機膜形成装置１６では、複数の水晶振動子９のそれぞれの第１電極９１が冷却されることにより、第１電極９１に対する有機膜の成膜処理を複数の水晶振動子９に対して並行して行うことができる。これにより、複数の水晶振動子９に対する有機膜の成膜処理を効率良く行うことができる。

また、各水晶振動子９の第１電極９１に対する成膜処理の際に、第２電極９２および共通電極９３（すなわち、第１電極対のうち第１電極９１とは異なる電極、および、第２電極対の２つの電極）が電極加熱部１６６により加熱されて処理蒸気の飽和温度以上（より好ましくは、飽和温度より高い温度）とされることにより、第２電極９２および共通電極９３上における処理蒸気の凝縮が確実に防止される。これにより、処理対象である第１電極９１以外の電極をマスクすることなく、第１電極９１に対する処理蒸気による成膜処理を行うことができる。すなわち、第１電極９１に対する成膜処理が簡素化される。

キャリア８では、熱伝導率が高い支持部材８１１を第１電極９１に接触させつつ支持部材８１１により水晶振動子９を保持し、当該支持部材８１１を介して第１電極９１が冷却される。これにより、水晶振動子９を保持するための構成とは別に第１電極９１を冷却するための構成を設ける必要がなく、第１電極９１を簡素な構成により容易かつ速やかに冷却することができる。また、支持部材８１１を第２電極９２および共通電極９３に接触させつつ支持部材８１１により水晶振動子９を保持し、これらの支持部材８１１を介して第２電極９２および共通電極９３が加熱される。これにより、水晶振動子９を保持するための構成とは別に第２電極９２および共通電極９３を加熱するための構成を設ける必要がなく、第２電極９２および共通電極９３を簡素な構成により容易かつ速やかに加熱することができる。

有機膜形成装置１６では、蒸気加熱部１６３４により処理蒸気が配管１６３２にて加熱されることにより、配管１６３２の内部における処理蒸気の凝縮を防止することができる。これにより、配管１６３２内におけるミストの発生や配管内壁における結露が防止される。その結果、配管１６３２から処理チャンバ１６１へとミストが進入することが防止され、水晶振動子９の第１電極９１に対するミストの付着、および、ミスト付着に伴う有機膜の成膜不良が防止される。また、第２電極９２および共通電極９３に対するミストの付着も防止することができる。

有機膜形成装置１６では、チャンバ加熱部１６７により処理チャンバ１６１が加熱されることにより、処理チャンバ１６１内壁における処理蒸気の凝縮による結露が防止される。これにより、水晶振動子９の第１電極９１に対するミストの付着に伴う有機膜の成膜不良が防止されるとともに、第２電極９２および共通電極９３に対するミストの付着も防止することができる。

上述の有機膜形成装置１６の装置構造は、水晶振動子９の電極に他の処理を行う電極処理装置に適用されてもよい。例えば、図１に示す電極処理システム１００において、有機膜形成装置１６による有機膜の成膜処理後に、複数の水晶振動子９の第１電極９１に洗浄処理を行う電極処理装置である第３洗浄装置１７の装置構造が、上述の有機膜形成装置１６の装置構造と同様とされてよい。

第３洗浄装置１７により洗浄処理が行われる際には、上述の有機膜形成装置１６（図８参照）と同様に、処理蒸気供給部の蒸気生成部にて生成された洗浄液（例えば、純水）の蒸気である処理蒸気が、配管の途中においてミストセパレータによりミストが除去されるとともに蒸気加熱部により飽和温度よりも高い温度まで加熱された後に、処理チャンバの内部空間へと供給される。

チャンバ加熱部により処理蒸気の飽和温度よりも高い温度まで加熱されている処理チャンバへと供給された処理蒸気は、電極冷却部により処理蒸気の飽和温度よりも低い温度まで予め冷却されている第１電極９１（図２参照）上にて凝縮し、凝縮した処理蒸気が第１電極９１の表面に付着することにより、処理蒸気による第１電極９１の表面に対する洗浄処理が行われる。

第２電極９２および共通電極９３（図２および図３参照）に対する洗浄処理が必要ない場合は、第２電極９２および共通電極９３の温度は、電極加熱部により処理蒸気の飽和温度以上（より好ましくは、飽和温度よりも高い温度）とされ、第２電極９２および共通電極９３上において処理蒸気の凝縮は生じない。なお、電極加熱部による加熱前の状態における第２電極９２および共通電極９３の温度が処理蒸気の飽和温度よりも高い場合は、第２電極９２および共通電極９３の加熱は行われなくてもよい。

また、第２電極９２および共通電極９３に対する洗浄処理も第１電極９１に対する洗浄処理と並行して行われる場合は、第２電極９２および共通電極９３が電極冷却部に接続され、第２電極９２および共通電極９３の温度が処理蒸気の飽和温度よりも低い温度まで冷却されることにより、第２電極９２および共通電極９３の表面に凝縮した処理蒸気が付着して第２電極９２および共通電極９３の洗浄処理が行われる。

洗浄処理が終了すると、第３洗浄装置１７内の雰囲気が乾燥ガスに置換され、必要に応じて上述の電極の洗浄処理が繰り返された後、キャリア８が第３洗浄装置１７から搬出される。このように、第３洗浄装置１７でも、上述の有機膜形成装置１６と同様に、水晶振動子９の第１電極９１を冷却することにより、処理蒸気を第１電極９１上にて確実に凝縮させることができる。その結果、処理蒸気による第１電極９１に対する洗浄処理を効率良く行うことができる。

このような電極の洗浄処理では、電極の周囲に常に清浄な洗浄液が存在することが好ましいが、処理槽内で流動する洗浄液に水晶振動子を浸漬して洗浄処理を行うと、洗浄液の流体抵抗等により電極上の薄膜が剥離したり損傷するおそれがある。一方、処理槽内に静止状態で貯溜された洗浄液に水晶振動子を浸漬して洗浄処理を行う場合、電極の周囲に清浄な洗浄液を供給するためには、洗浄液が貯溜された複数の処理槽を用意し、水晶振動子を複数の処理槽内の洗浄液に順次浸漬する必要があるため、洗浄装置が大型化するとともに洗浄液を多量に使用することとなる。

これに対し、上述の第３洗浄装置１７では、洗浄液の蒸気を第１電極９１（および他の電極）上のみにおいて凝縮させることにより、微量の洗浄液にて電極に対する洗浄処理を行い、必要に応じて当該洗浄処理を繰り返すことにより、洗浄液の使用量を低減しつつ電極に清浄な洗浄液を供給することができるとともに装置の大型化も抑制することができる。したがって、第３洗浄装置１７の装置構造は、通常の処理では多量の洗浄液が必要となる洗浄装置に特に適しているといえる。

上述の有機膜形成装置１６では、図２および図３に示す水晶振動子９に代えて、例えば、図９および図１０に示すように、水晶振動子９とは異なる構造を有する水晶振動子９ａの第１電極９１に対する有機膜の成膜処理が行われてもよい。水晶振動子９ａは、上述の水晶振動子９と同様に、水晶片９５、第１電極９１、第２電極９２および共通電極９３を備え、さらに、第１電極９１、第２電極９２および共通電極９３にそれぞれ接続される引出線（すなわち、配線）である３本のリード９７１，９７２，９７３を備える。これらのリード９７１〜９７３は、図９および図１０中の左右方向に並んだ状態で、絶縁性材料にて形成されるブロック状の部材９６（リード９７１〜９７３から周囲に突出する部材と捉えることができるため、以下、「フランジ部９６」という。）にて固定される。リード９７１〜９７３は、熱伝導率が高い導電性の材料（本実施の形態では、金）により形成されている。

リード９７１〜９７３の水晶片９５側の端部（以下、「サポータ」という。）９７１１，９７２１，９７３１はそれぞれ二股に分かれており、水晶片９５はサポータ９７１１〜９７３１にて挟持され、リード９７１〜９７３およびフランジ部９６（「ベース」と総称される。）に対して固定される。中央のリード９７３のサポータ９７３１は、図１０に示すように、水晶片９５の第２主面９５２上にて共通電極９３に導電性接着剤にて接着され、左右両側のリード９７１，９７２のサポータ９７１１，９７２１は、図９に示すように、水晶片９５の第１主面９５１上にて第１電極９１および第２電極９２に導電性接着剤にてそれぞれ接着される。

図８に示す有機膜形成装置１６における水晶振動子９ａに対する処理は、複数の水晶振動子９ａがそれぞれのフランジ部９６をキャリア８により保持される点、並びに、電極冷却部１６５による水晶振動子９ａの第１電極９１の冷却、および、電極加熱部１６６による第２電極９２および共通電極９３の加熱が、各電極に接続されたリード９７１〜９７３を介して行われる点を除き、上述の水晶振動子９に対する処理とほぼ同様である。

水晶振動子９ａに対する処理でも、上記と同様に、第１電極９１を冷却することにより、処理チャンバ１６１の内部空間１６１０に供給された処理蒸気を第１電極９１上にて確実に凝縮させ、第１電極９１に対する有機膜の成膜処理を効率良く行うことができる。また、水晶振動子９ａの一部であるリード９７１を介して第１電極９１を冷却することにより、第１電極９１を冷却するための他の構成を必要とすることなく、第１電極９１を簡素な構成により容易かつ速やかに冷却することができる。同様に、水晶振動子９ａの一部であるリード９７２，９７３を介して第２電極９２および共通電極９３を加熱することにより、第２電極９２および共通電極９３を簡素な構成により容易かつ速やかに加熱することができ、第２電極９２および共通電極９３上における処理蒸気の凝縮を防止することができる。

第１電極９１上に有機膜が形成された水晶振動子９ａは、上述の第３洗浄装置１７において洗浄される。この場合も、リード９７１を介して第１電極９１が冷却されることにより、洗浄液の処理蒸気を第１電極９１上にて確実に凝縮させ、第１電極９１に対する洗浄処理を効率良く行うことができる。また、第１電極９１を簡素な構成により容易かつ速やかに冷却することができる。なお、第１電極９１に対する上述の有機膜の成膜処理や洗浄処理が行われる際には、リード９７１上における処理蒸気の凝縮を防止するために、リード９７１が断熱材により被覆される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上記実施の形態に係る水晶振動子９，９ａでは、第１電極９１上に形成されたエチルアルコール感応膜とは異なる種類の薄膜が第２電極９２上に形成されてもよく、第２電極９２上への薄膜の成膜処理は、エチルアルコール感応膜の成膜処理と同様の方法により行われてよい。このように、第２電極９２上にエチルアルコール感応膜とは異なる薄膜が形成された水晶振動子９を利用する匂いセンサでは、第１電極対および第２電極対のそれぞれにおける電圧の周波数が、温度や湿度等の環境の変化や振動、あるいは、第１電極９１および第２電極９２上の薄膜に吸着されるエチルアルコール以外の物質の影響等の外乱により変化する。匂いセンサでは、第１電極対における電圧の周波数と第２電極対における電圧の周波数との差に基づいて、第１電極対における電圧の周波数から求められたエチルアルコールの濃度が補正されて環境の変化や外乱による影響が除去される。その結果、エチルアルコールの濃度をより高精度に測定することができる。

水晶振動子９，９ａでは、共通電極９３に代えて、第１電極９１と対向する第３電極、および、第２電極９２と対向するとともに第３電極から独立する第４電極が、水晶片９５の第２主面９５２に設けられてもよい。この場合、上述の有機膜形成装置１６では、水晶振動子の第１電極対の他方の電極である第３電極に有機膜が形成されてもよく、第１電極９１および第３電極の双方に有機膜が形成されてもよい。換言すれば、有機膜は、水晶振動子９の第１電極対のうち少なくとも一方の電極に形成されていればよい。また、有機膜は、第１電極対に代えて、第２電極対（すなわち、第２電極９２および第４電極）のうち少なくとも一方の電極に形成されてもよい。この場合、第３洗浄装置１７における洗浄処理は、有機膜が形成された第１電極対のうち少なくとも一方の電極、または、第２電極対のうち少なくとも一方の電極に対して行われる。

上述の電極処理システム１００により処理される水晶振動子は、必ずしも水晶片９５に２対の電極が形成されたものである必要はなく、例えば、水晶片９５に１対の電極が形成されたものであってもよい。このような水晶振動子の１対の電極の双方に対して成膜処理や洗浄処理が行われる場合は、例えば、水晶片９５を介して１対の電極が冷却されてもよい。

有機膜形成装置１６では、エチルアルコールを選択的に吸着する有機膜以外の他の有機膜（例えば、毒性ガス、可燃性ガス、煙（火災時の煙等）、特定の危険物、環境ホルモン、特定の汚染物質（土壌汚染物質等）、エチルアルコールや薬物の摂取による代謝物、または、疾病による代謝物等を選択的に吸着する有機膜）が形成されてもよい。

有機膜形成装置１６の装置構造は、電極処理システム１００に設けられる他の電極処理装置である前処理装置１２、第１洗浄装置１３、無機膜形成装置１４および第２洗浄装置１５に適用されてもよく、その他の様々な電極処理装置に適用されてもよい。例えば、電極処理システム１００の無機膜形成装置１４および第２洗浄装置１５において行われる無機膜の成膜処理（すなわち、金属酸化物前駆体の薄膜の形成、および、当該薄膜の加水分解による金属酸化物の薄膜の形成）が、上述の有機膜形成装置１６と同様の構造を有する１つの電極処理装置により順次行われてもよい。この場合、仮に、金属酸化物前駆体の薄膜の成膜処理の際に処理チャンバの内壁に処理液の結露が生じると、後続の洗浄処理における金属酸化物前駆体の加水分解において、処理チャンバの内壁に付着した処理液が加水分解されてパーティクルが生成され、新たな水晶振動子の電極に対する有機膜の成膜処理の際に、パーティクルが電極に付着して成膜不良が生じるおそれがある。これに対し、上記構造を有する電極処理装置では、上述のように、処理チャンバが処理蒸気の飽和温度よりも高い温度まで加熱されることにより、処理チャンバ内壁における処理蒸気の凝縮による結露が防止され、その結果、パーティクルによる成膜不良を防止することができる。

電極処理システムを示す図である。 水晶振動子の一方の主面を示す図である。 水晶振動子の他方の主面を示す図である。 キャリアの正面図である。 キャリアの側面図である。 水晶振動子近傍を示す左側面図である。 水晶振動子近傍を示す右側面図である。 有機膜形成装置を示す図である。 他の水晶振動子の一方の主面を示す図である。 他の水晶振動子の他方の主面を示す図である。

符号の説明

８ キャリア
９，９ａ 水晶振動子
１６ 有機膜形成装置
１７ 第３洗浄装置
９１ 第１電極
９２ 第２電極
９３ 共通電極
９５ 水晶片
１６１ 処理チャンバ
１６３ 処理蒸気供給部
１６５ 電極冷却部
１６７ チャンバ加熱部
８１１ 支持部材
９３１ 第１電極対向部
９３２ 第２電極対向部
９５１ 第１主面
９５２ 第２主面
９７１〜９７３ リード
１６１０ 内部空間
１６３１ 蒸気生成部
１６３２ 配管
１６３４ 蒸気加熱部

Claims (11)

1. 水晶振動子の電極に所定の処理を行う電極処理装置であって、
   処理チャンバと、
   前記処理チャンバの内部空間において板状の水晶片の両主面に１対の電極が形成された水晶振動子を保持する保持部と、
   前記内部空間に処理蒸気を供給する処理蒸気供給部と、
   前記１対の電極のうち少なくとも一方の電極を冷却することにより、前記処理蒸気を前記少なくとも一方の電極上にて凝縮させて前記処理蒸気による前記少なくとも一方の電極の処理を行う電極冷却部と、
   を備えることを特徴とする電極処理装置。
2. 請求項１に記載の電極処理装置であって、
   前記処理が、前記少なくとも一方の電極の表面に薄膜を形成する処理であることを特徴とする電極処理装置。
3. 請求項２に記載の電極処理装置であって、
   前記薄膜が、エチルアルコールを選択的に吸着する膜であることを特徴とする電極処理装置。
4. 請求項１に記載の電極処理装置であって、
   前記処理が、前記少なくとも一方の電極の表面を洗浄する処理であることを特徴とする電極処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電極処理装置であって、
   前記保持部が、前記少なくとも一方の電極に接触する支持部材を備え、
   前記電極冷却部が、前記支持部材を介して前記少なくとも一方の電極を冷却することを特徴とする電極処理装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電極処理装置であって、
   前記電極冷却部が、前記少なくとも一方の電極に接続された配線を介して前記少なくとも一方の電極を冷却することを特徴とする電極処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の電極処理装置であって、
   前記処理蒸気供給部が、
   前記処理蒸気を生成する蒸気生成部と、
   前記処理蒸気を前記蒸気生成部から前記処理チャンバの前記内部空間へと導く配管と、
   前記配管にて前記処理蒸気を飽和温度よりも高い温度まで加熱する蒸気加熱部と、
   を備えることを特徴とする電極処理装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の電極処理装置であって、
   前記処理チャンバを前記処理蒸気の飽和温度よりも高い温度まで加熱するチャンバ加熱部をさらに備えることを特徴とする電極処理装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の電極処理装置であって、
   前記水晶片の前記両主面に他の１対の電極が設けられ、
   前記１対の電極に対する前記処理が行われる際に、前記他の１対の電極の温度が前記処理蒸気の飽和温度以上とされることを特徴とする電極処理装置。
10. 請求項９に記載の電極処理装置であって、
    前記１対の電極が、エチルアルコールの濃度の測定に利用される主感応部であり、
    前記他の１対の電極が、前記主感応部からの出力の補正に利用される副感応部であることを特徴とする電極処理装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の電極処理装置であって、
    前記保持部が前記処理チャンバの前記内部空間において複数の水晶振動子を保持し、
    前記電極冷却部により、前記複数の水晶振動子のそれぞれの前記１対の電極のうち少なくとも一方の電極が冷却されることにより、前記処理蒸気が前記少なくとも一方の電極上にて凝縮されることを特徴とする電極処理装置。

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