(57)【要約】      （修正有）【課題】所望する真空度を有するように真空度の調節が可能であり、所定の時間が経過しても初期の真空度が維持可能なＭＥＭＳの基板レベルの真空実装方法及び装置を提供する。【解決手段】多数のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）が形成された半導体基板３０と、キャビティーにゲッターを付着させたガラス板からなる蓋体２０を真空室内で互いに向かい合うように整列する。次いで、不活性ガスを真空室と連通するガス注入部１２０から供給する。このとき真空室が設定した真空度となるようにガス注入部１２０とガス排気部１５０を制御する。設定された真空度に安定化すると、蓋体２０に熱を加え、設定された温度に蓋体が加熱された状態で蓋体に高電圧を印加して半導体基板３０と蓋体２０とを接合する。【選択図】図２
2004160648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋体に形成されたキャビティにゲッターを付着するステップと、
真空室の内部に半導体基板と前記蓋体とを互いに向かい合うように整列するステップと、
設定された真空度に応じて不活性ガスを前記真空室の内部に注入するステップと、
前記蓋体と前記半導体基板とを接合するステップと、
を含むことを特徴とするマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項２】
前記ゲッターは、チタンであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項３】
前記蓋体と前記半導体基板とを接合するステップは、前記不活性ガスが注入されてから、所定の時間が経過した後に行われることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項４】
前記不活性ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項５】
前記不活性ガスの過注入による真空度の調節のために、前記不活性ガスを排気するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項６】
前記整列ステップは、
真空室内で保持手段を用いて前記半導体基板と前記蓋体とを互いに向かい合うように整列するステップと、
真空室内で搬送手段を用いて前記半導体基板と前記蓋体とを互いに向かい合うように整列するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項７】
前記接合は、アノード接合であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項８】
前記接合ステップは、
前記蓋体が所定の温度に至るまで加熱するステップと、
前記蓋体に高電圧を印加するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電子機械システムの基板レベルの真空実装方法。
【請求項９】
真空室の内部に不活性ガスを注入すべく形成されたガス注入部と、
半導体基板と形成されたキャビティにゲッターを付着した蓋体とを互いに向かい合うように整列する基板整列部と、
前記半導体基板と前記蓋体とを接合するための接合部と、
前記半導体基板と前記蓋体とを互いに向かい合うように前記基板整列部を制御する一方、設定された真空度に応じて前記不活性ガスを前記真空室内に注入すべく前記ガス注入部を制御し、前記不活性ガスが注入された状態で前記半導体基板と前記蓋体とを互いに接合すべく制御する制御部と、
を含むことを特徴とするマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１０】
前記基板整列部は、
前記半導体基板及び前記蓋体をそれぞれ保持する保持手段と、
前記半導体基板及び前記蓋体をそれぞれ搬送するための搬送手段と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１１】
前記接合部は、
前記蓋体に所定の熱を加えるための熱供給部、
前記蓋体に高電圧を供給するための高電圧供給部と、
を含み、
前記制御部は、前記熱供給部及び前記高電圧供給部を予め設定された接合条件に応じて制御することを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記ガス注入部から前記不活性ガスが注入されてから、所定の時間が経過した後に前記半導体基板と前記蓋体とを接合すべく制御することを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１３】
前記ゲッターは、チタンであることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１４】
前記不活性ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１５】
前記真空室内の真空度の調節のために前記不活性ガスを排気すべく形成されたガス排気部を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【請求項１６】
前記蓋体は、ガラス板であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ電子機械システムの真空実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ；Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）に関し、特に、基板レベルでＭＥＭＳを真空実装する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳとは、半導体製造工程を応用して製造された超小型の機械装置（素子）及び技術をいう。このようなＭＥＭＳは、超小型であることから微細な埃等による汚染または微細な周辺の電気的信号に対しても敏感に反応するため、汚染及び周辺の環境に影響されないように適切な対応策が求められる。このような要求に応えるべく、ＭＥＭＳ製造工程では、ＭＥＭＳ構造物が形成された基板の上面にガラスのような材料から作製された蓋体を接合する工程を含む。そして、蓋体と基板との間は、ＭＥＭＳ素子の特性によって素子の安定的作動のために真空状態にする必要がある。
【０００３】
このようにＭＥＭＳの真空実装のために、従来では、アノード接合を用いた真空実装方法とゲッター材を用いた真空実装方法が主に用いられてきた。アノード接合は、ガラス板及びシリコン基板のような異種の材料からなる両板を高温及び高電圧を用いて互いに接合する技術である。室の内部にシリコン基板とキャビティが形成されたガラス板とを整列する。そして、不活性ガスを用いて室の内部の真空度を調節した状態でガラス板を高温加熱及び高電圧を印加してガラスイオンをシリコンに移行させる。これにより、異種の材料の両板が接合され、キャビティは真空状態になる。
【０００４】
一方、ゲッター材を用いた真空実装方法では、キャビティが形成されたガラス板とシリコン基板との接合時、キャビティの一部に真空度または封込ガスの純度を高めるためのゲッター材を付着した状態で接合することで、キャビティを真空状態にする。
しかし、前記のような従来のＭＥＭＳの真空実装方法におけるアノード接合を用いた真空実装方法では、時間が経過するにつれてキャビティの内部に注入されていたガスが外部に漏れ、所望する真空度が維持できなくなるという不具合があった。また、従来のゲッター材を用いたＭＥＭＳの真空実装方法では、ゲッター材によりキャビティの内部が高真空になり過ぎてしまうこどで、同じく素子に応じた適宜の真空度にすることが困難であるという不具合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前記のような問題点を解決するために所望する真空度を有するように真空度の調節が可能であり、所定の時間が経過しても初期の真空度が維持可能なＭＥＭＳの基板レベルの真空実装方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明のＭＥＭＳの基板レベルの真空実装方法は、蓋体に形成されたキャビティにゲッターを付着するステップと、真空室の内部に半導体基板と前記蓋体とを互いに向かい合うように整列するステップと、設定された真空度に応じて不活性ガスを前記真空室の内部に注入するステップ、及び前記蓋体と前記半導体基板とを接合するステップと、を含む。
【０００７】
前記蓋体と前記半導体基板とを接合するステップは、前記不活性ガスが注入されてから、所定の時間が経過した後に行われる。前記所定の時間は、前記真空室の内部の真空度が安定化する時間である。
ここで、前記ゲッターとしては、チタンまたはそれと同等のゲッター材を用いることができ、前記不活性ガスとしては、アルゴンガスまたはそれと同等のガスを用いることができる。
【０００８】
また、ＭＥＭＳの真空実装方法は、前記不活性ガスの過注入による真空度の調節のために、前記不活性ガスを排気するステップを更に含む。
前記目的を達成するための本発明に係るＭＥＭＳの真空実装装置は、真空室の内部に不活性ガスを注入するガス注入部と、半導体基板と形成されたキャビティにゲッターを付着した蓋体とを互いに向かい合うように整列する基板整列部と、前記半導体基板と前記蓋体とを接合するための接合部、及び前記半導体基板と前記蓋体とを互いに向かい合うように前記基板整列部を制御する一方、設定された真空度に応じて前記不活性ガスを前記真空室内に注入すべく前記ガス注入部を制御し、前記不活性ガスが注入された状態で前記半導体基板と前記蓋体とを互いに接合すべく制御する制御部と、を含む。
【０００９】
前記基板整列部は、前記半導体基板及び前記蓋体をそれぞれ保持する保持手段、及び前記半導体基板及び前記蓋体をそれぞれ搬送するための搬送手段と、を含む。
前記接合部は、前記蓋体に所定の熱を加えるための熱供給部、及び前記蓋体に高電圧を供給するための高電圧供給部と、を含み、前記制御部は、前記熱供給部及び前記高電圧供給部を予め設定された接合条件に応じて制御する。
【００１０】
また、前記ＭＥＭＳの真空実装装置は、前記真空室内の真空度の調節のために前記不活性ガスを排気するガス排気部を更に含む。
以上で説明したような本発明のＭＥＭＳの真空実装方法及び装置によると、基板レベルで真空実装が行われるため、基板に形成された多数のＭＥＭＳに対してそれぞれ一律の真空度にすることが可能であることから歩留まりが向上し、各ＭＥＭＳがゲッターにより時間が経過しても所望する真空度を継続して維持することができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
前記のような本発明のＭＥＭＳの真空実装方法及び装置によると、各ＭＥＭＳの真空度は、真空室の内部に流れ込まれた不活性ガスの流量により決められるため、不活性ガスの流入量の調節による真空度の調節が容易である。
また、同一の半導体基板で製造された各ＭＥＭＳは、真空度が一律になることから歩留まりが向上し、これは、コスト・ダウンにもつながる。
【００１２】
更に、ゲッター材により各ＭＥＭＳの初期製造時の真空度が維持されるため、製品に対する信頼度が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１及び図２は、それぞれ本発明の実施例に係るＭＥＭＳの真空実装装置の概略的なブロック図及び概要を示す図である。ＭＥＭＳの真空実装装置は、真空室１０、入力部１１０、ガス注入部１２０、基板整列部１３０、接合部１４０、ガス排気部１５０及び制御部１６０を含む。
【００１４】
入力部１１０では、ユーザーが各種のオプションが設定できるように各種の操作キー（図示せず）が設けられる。例えば、電源キー、真空度設定入力キー、基板整列命令入力キー、ガス注入命令キー、そしてガス排気命令キー等が設けられる。
ガス注入部１２０では、制御部の制御下で真空室１０の内部に不活性ガスを供給する。ここで、不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いる。
【００１５】
基板整列部１３０では、制御部１６０の制御下でＭＥＭＳ素子が多数個形成された半導体基板３０と半導体基板３０の各ＭＥＭＳ素子と対応するように形成されたキャビティのそれぞれにゲッターを付着した蓋体２０とを互いに向かい合うように整列する。このために、基板整列部１３０は、半導体基板３０及び蓋体２０をそれぞれ保持する保持手段１３２と、半導体基板３０及び蓋体２０をそれぞれ搬送する搬送手段１３４を含む。
【００１６】
接合部１４０では、制御部１６０の制御下で半導体基板３０と蓋体２０とを接合する。このために、接合部１４０は、蓋体２０に所定の熱を加えるための熱供給部１４２、及び蓋体２０に高電圧を供給するための高電圧供給部１４４を含む。
ガス排気部１５０では、真空室１０内の真空度の調節のために真空室１０の内部に注入された不活性ガスを排気する。
【００１７】
制御部１６０では、真空室１０内への不活性ガスの注入及び排気、半導体基板３０と蓋体２０との整列、そして、半導体基板３０と蓋体２０とのアノード接合等のための装置の全般を制御する。
図３は、図１及び図２に示したＭＥＭＳの真空実装装置の製作過程を説明するフローチャートである。まず、蓋体２０に形成されたキャビティにゲッター２２を付着する（Ｓ３１０）。蓋体２０としては、キャビティが形成されたガラス板が用いられ、ガラス板には、半導体基板３０に形成された多数のＭＥＭＳに対応すべく多数個のキャビティが形成されている。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれキャビティが形成された蓋体の形態を示す断面図である。そして、ゲッターとしては、チタンが用いられる。次いで、作業員が、キャビティにゲッター２２が付着された蓋体２０と多数のＭＥＭＳが形成された半導体基板３０を真空室１０内に配置し、入力部１１０において基板整列命令入力キーを選択すると、制御部１６０では、真空室１０内で保持手段１３２及び搬送手段１３４を制御し、半導体基板３０と蓋体２０とが互いに向かい合うように整列する（Ｓ３２０）。以後、作業員が入力部１１０において真空度を設定し、基板接合命令を発すると、制御部１６０では、真空室１０と連通しているガス注入路を通って不活性ガスが供給されるようにガス注入部１２０を制御する（Ｓ３３０）。この時、制御部１６０では、真空度検出センサー（図示せず）で真空室１０内の真空度を測定し、この結果、注入し過ぎであると判断されると、真空室１０内に注入されたガスが外部に適量排気されるようにガス排気部１５０を制御する。次いで、制御部１６０では、真空室１０の状態が設定された真空度に安定化すると、半導体基板３０と蓋体２０とを接合する。接合は、既存のアノード接合と同様に接合条件に応じて蓋体２０（ガラス板）に熱を加え、設定された温度に蓋体が加熱された状態で蓋体２０に高電圧を印加して接合を行う（Ｓ３４０）。図５は、前記した真空実装方法で半導体基板３０と蓋体２０とを接合した状態を示す。
【００１８】
次いで、半導体基板３０は、通常の過程を経て個別のＭＥＭＳ３２として製造される。即ち、半導体基板から各ＭＥＭＳ３２を対応する蓋体２０と共に切り離し、後工程を施した後に個別素子として用いられる。
前記のような工程で製造された各ＭＥＭＳは、基板レベルで真空実装されるため、同一の基板で製造されたＭＥＭＳは一律の真空状態を有するようになる。また、以前では時間が経過するにつれてキャビティから漏れていたガスがゲッター２２にすべて吸着されるため、キャビティ内の真空度が初期の製造時の状態を維持するようになる。
【００１９】
以上では、本発明の好適な実施例について図示し説明したが、本発明は、上述の特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも各種の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、請求の範囲記載の範囲内にあることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ；Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）に関し、本発明のＭＥＭＳの真空実装方法及び装置により、各ＭＥＭＳの真空度を容易に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るＭＥＭＳの真空実装装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示すＭＥＭＳの真空実装装置の概略的な概要図である。
【図３】図１及び図２に示すＭＥＭＳの真空実装装置で半導体基板に形成されたＭＥＭＳの真空実装方法を説明するフローチャートである。
【図４Ａ】図２に示すガラス板の各種の作製形態を示す図である。
【図４Ｂ】図２に示すガラス板の各種の作製形態を示す図である。
【図５】本発明に係る真空実装方法で半導体基板と蓋体とが接合された形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０   真空室
２０   蓋体
２２   ゲッター
３０   半導体基板
３２   ＭＥＭＳ構造物
１１０ 入力部
１２０ ガス注入部
１３０ 基板整列部
１３２ 保持手段
１３４ 搬送手段
１４０ 接合部
１４２ 熱供給部
１４４ 高電圧供給部
１５０ ガス排気部
１６０ 制御部
【図１】
2004160648.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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