(57)【要約】【課題】微細な可動部を備える素子が、より低温の処理（製造）条件で、水分の滲入を抑制した状態に封止できるようにする。【解決手段】封止基板１０１が貼り合わされたシリコン基板１０４を、フッ素改質剤の蒸気（気体）からなるフッ素改質雰囲気１０６の中に配置し、封止層１０２の露出している面がフッ素改質雰囲気１０６に晒された状態とする。このフッ素化処理により、封止層１０２の少なくとも露出している面がフッ素化され、フッ素化封止層１１２により、ＭＥＭＳ素子１０５が封止された状態が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に可動部を有する素子が形成された状態とする工程と、
前記素子を収容する空間を備えた状態で前記基板の上に封止層が形成され、前記封止層により前記空間の内部に前記素子が封止された状態とする工程と
を少なくとも備え、
前記封止層は、フッ素を含む樹脂から構成されたものである
ことを特徴とする封止方法。
【請求項２】
請求項１記載の封止方法において、
樹脂よりなる樹脂層をフッ素含有分子よりなるフッ素改質剤に晒すフッ素化処理により、前記封止層が形成された状態とすることを特徴とする封止方法。
【請求項３】
請求項２記載の封止方法において、
前記フッ素含有分子は、シリコン原子を含むことを特徴とする封止方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の封止方法において、
前記素子を収容する空間を備えた状態で前記基板の上に樹脂層が形成された状態とした後、前記フッ素化処理を行うことで、前記封止層が形成された状態とする
ことを特徴とする封止方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の封止方法において、
前記フッ素化処理は、前記樹脂層に光を照射した状態で行うことを特徴とする封止方法。
【請求項６】
請求項１記載の封止方法において、
前記封止層は、フッ素を含む高分子とこの高分子を架橋させる架橋剤とから構成されたフッ素樹脂より形成されたものである
ことを特徴とする封止方法。
【請求項７】
請求項６記載の封止方法において、
前記高分子は、水酸基及びカルボキシル基の少なくとも１つを含むことを特徴とする封止方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の封止方法において、
前記空間は、前記封止層に形成されたものであることを特徴とする封止方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の封止方法において、
前記空間は、前記基板に形成されたものであることを特徴とする封止方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の封止方法において、
前記封止層は、透光性を有する封止基板に形成されたものであることを特徴とする封止方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の封止方法において、
前記封止基板は、ガラスから構成されたものであることを特徴とする封止方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の封止方法において、
前記封止基板は、可撓性を有するシートフィルムから構成されたものであることを特徴とする封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子などの微細な可動部を有する素子を封止する封止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スイッチやセンサーにおいて、機械的な動作で機能を発揮するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）が重要視されている。ＭＥＭＳ素子は、既に自動車のセンサー部等にも使われ、ＬＳＩとともに我々の生活に無くてはならない部品となってきている。ＭＥＭＳ素子は、基本的に、機械的に可動する微細な可動部，電極部，及び外部電源から電極に電圧を印加するための外部接続端子（パッド）部から構成されている。このような微細な可動部を有するＭＥＭＳ素子は、損傷から保護するために可動部の部分を封止するようにしている。
【０００３】
このＭＥＭＳ素子を封止する方法として、ＭＥＭＳ素子が形成されているシリコン基板とガラス板とを熱圧着する陽極接合が知られている。この方法は、図８に示すように、凹部８０２が形成されたガラス板８０１を用意し（ａ）、これをＭＥＭＳ素子８０４が形成されているシリコン基板８０３に貼り合わせ（ｂ）、この状態で４００〜５００℃とし、さらにガラス板８０１をマイナス、シリコン基板８０３をプラスにして数百〜数千Ｖの電圧をかけ、両者を接合するようにしている。接合することで、ＭＥＭＳ素子８０４が、ガラス板８０１の凹部８０２の空間内に封止されるようになる。この陽極接合では、ガラス板８０１中のナトリウムやカリウムイオンが移動し、両者の接合表面間（界面）でＳｉ−Ｏ−Ｓｉの共有結合が形成されて接合されるものである（非特許文献１参照）。この方法では、９００℃以上の熱による接合に比較し、より低い温度で接合できるという利点がある。
【０００４】
【非特許文献１】マイクロマシン革命、日刊工業新聞社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＥＭＳ素子は、他の電子デバイス等と共に同一のシリコン基板上に搭載されて用いられる場合が多く、このような場合、同じシリコン基板の上に、細いアルミニウム配線なども形成されている。このような場合では、前述した４００〜５００℃という接合温度も、アルミニウム配線に対しては耐性を越える温度であり、更に低温で封止部材を接合する技術が要求されている。また、陽極接合の場合では、封止部材がガラスとなるため、ガラス板に封止のための空間となる凹部を形成することになり、この加工のために製造プロセスに多くの時間を要するという問題もある。
【０００６】
上述した陽極接合に対し、より低温でＭＥＭＳ素子を封止する技術として、ポリイミドなどの有機樹脂の膜（有機膜）を用いる方法がある。このような有機膜は、公知のスピン塗布などの塗布法により形成可能であり、また、シリコン基板と２００℃程度で密着（接合）させることが可能であるなどの利点がある。しかしながら、ポリイミドなどの有機膜では、ＭＥＭＳ素子への水分の滲入を防ぐことができず、信頼性のある封止部材とはならないという問題がある。微細な可動部を持つＭＥＭＳ素子では、気体分子の存在は問題ないが、水分が可動部に吸着すると可動部の動作を大きく妨げるため、水分の滲入は、素子の信頼性を低下させることになる。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、微細な可動部を備える素子が、より低温の処理（製造）条件で、水分の滲入を抑制した状態に封止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る封止方法は、基板の上に可動部を有する素子が形成された状態とする工程と、素子を収容する空間を備えた状態で基板の上に封止層が形成され、封止層により空間の内部に素子が封止された状態とする工程とを少なくとも備え、封止層は、フッ素を含む樹脂から構成されたものとした。従って、封止膜を介することで素子が収容される空間内に水分が滲入することが抑制されるようになる。
【０００９】
上記封止方法において、樹脂よりなる樹脂層をフッ素含有分子よりなるフッ素改質剤に晒すフッ素化処理により、封止層が形成された状態とするようにすればよい。なお、フッ素含有分子は、シリコン原子を含むものであってもよい。ここで、素子を収容する空間を備えた状態で基板の上に樹脂層が形成された状態とした後、フッ素化処理を行うようにするとより良い。また、フッ素化処理は、樹脂層に光を照射した状態で行うようにしてもよい。例えば、樹脂層が感光性を有する場合、光の照射により、水酸基などの極性基が生成されるようになり、フッ素化処理がより効率的に行われるようになる。
【００１０】
上記封止方法において、封止層は、フッ素を含む高分子とこの高分子を架橋させる架橋剤とから構成されたフッ素樹脂より形成されたものであってもよい。この場合、高分子は、水酸基及びカルボキシル基の少なくとも１つを含むものであると好適である。
【００１１】
上記封止方法において、空間は、封止層に形成されたものであってもよく、空間は、基板に形成されたものであってもよい。また、封止層は、透光性を有する封止基板に形成されたものであってもよい。この場合、封止基板は、ガラスから構成されていればよい。また、封止基板は、可撓性を有するシートフィルムから構成されていてもよい。この場合、シートフィルムを封止層から剥がせば、基板の上に封止層が単独で形成された状態が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂層をフッ素化することなどにより、フッ素を含む樹脂から構成された封止層により、可動部を有する素子が封止されているようにしたので、微細な可動部を備える素子が、より低温の処理条件で、水分の滲入を抑制した状態に封止できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ），図１（ｄ），及び図１（ｅ）は、本発明の実施の形態における封止方法を説明するための工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、例えばガラスよりなる封止基板１０１の表面に、凹部１０３を備えた樹脂よりなる封止層１０２が形成された状態とする。例えば、封止基板１０１の表面に、セミコファイン（東レ株式会社製）などのポリイミド前駆体の溶液を塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜を公知のフォトリソグラフィ技術により加工すればよい。フォトリソグラフィ技術による加工では、例えば、ＯＦＰＲ−８００（東京応化工業株式会社製）などのポジ型フォトレジストを用いればよい。このようなアルカリ性の現像液を用いることで、フォトレジストを現像するときに、同時に上記塗布膜の加工が可能である。
【００１４】
また、封止基板１０１の表面に、フォトニースなどの感光性を有するポリイミド前駆体の溶液を塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜をフォトリソグラフィ技術により、所望とするパターン像を露光して現像することで、凹部１０３を備えた封止層１０２が形成可能である。また、封止基板１０１の表面に、厚膜用ポジレジストＴＭＭＲ（東京応化工業株式会社製）を塗布して塗布膜（膜厚１００μｍ）を形成し、形成した塗布膜をフォトリソグラフィ技術により、所望とするパターン像を露光して現像することで、凹部１０３を備えた封止層１０２が形成可能である。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、封止基板１０１の封止層１０２の形成面と、シリコン基板１０４のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子１０５の形成面とを貼り合わせ、凹部１０３の内部にＭＥＭＳ素子１０５が収容（封止）された状態とする。例えば、ＴＭＭＲよりなる膜厚１００μｍの封止層１０２の上面をシリコン基板１０４の表面に当接させた状態で、例えばシリコン基板１０４を１５０〜２００℃程度に加熱することで、封止層１０２をシリコン基板１０４に熱圧着させればよい。また、封止層１０２に、後述する架橋剤やエポキシ基を有する高分子材料が含まれているようにしてもよい。このようにすることで、シリコン基板１０４の表面の水酸基と反応しやすくなるため、１００℃程度の温度でも接合できるようになる。
【００１６】
また、架橋させる場合には、架橋温度が樹脂のガラス転移点よりも低くなるような架橋剤を用いる方が好ましい。架橋温度がガラス転移点より低ければ、樹脂の変形を抑制しながら接合できるようになる。同様に、封止層１０２とシリコン基板１０４との接合面に、上記高分子材料が付着した状態として接合するようにしても同様である。付着層を形成する手法はこれに限定されず、接着剤を公知のディスペンス装置を用いてシリコン基板１０４の接合すべき部分に滴下した後、封止層１０２を接着させてもよい。なお、ＭＥＭＳ素子１０５は、ＭＥＭＳなどの微細な可動部を有する素子である。
【００１７】
２００℃程度に加熱すれば、封止層１０２のシリコン基板１０４との当接面が溶融し、これらが接合された状態となる。なお、貼り合わせ（接合）は、大気圧下で行ってもよく、また、減圧下で行ってもよい。また、窒素やアルゴンなどの不活性なガスの雰囲気で行うようにしてもよい。例えば、アルゴンガスの雰囲気で貼り合わせを行うことで、封止されている領域（凹部１０３）の内部に、アルゴンガスが封入された状態が得られる。また、貼り合わせのときに、封止基板１０１とシリコン基板１０４との間に数Ｎ／ｃｍ2程度の荷重を加えるようにしてもよい。
【００１８】
ここで、上記貼り合わせにおいては、ＭＥＭＳ素子１０５の位置に凹部１０３が配置されるようにする必要がある。このため、シリコン基板１０４に対して封止基板１０１を位置合わせして、上記貼り合わせを行うことになる。このとき、封止基板１０１が光学的に透明なガラスより構成されているため、封止基板１０１の側よりシリコン基板１０４のＭＥＭＳ素子１０５形成面が光学的に観察可能であり、位置合わせが容易に行える。なお、位置合わせを容易にするためには、封止基板１０１がガラスから構成されている必要はなく、透明なプラスチックなどの透光性を有する材料から構成されていてもよい。また、ＭＥＭＳ素子が、透明な基板に形成されている場合も、位置合わせが容易である。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、封止基板１０１が貼り合わされたシリコン基板１０４を、フッ素改質剤の蒸気（気体）からなるフッ素改質雰囲気１０６の中に配置し、封止層１０２の露出している面がフッ素改質雰囲気１０６に晒された状態とする。例えば、ガラスよりなる処理容器内にシリコン基板１０４を搬入し、この状態で処理容器内にパーフルオロオクチルトリエトキシシランよりなるフッ素改質剤の蒸気を導入し、基板温度を４０℃程度とし、加えて外部より封止層１０２に対して紫外線を照射する。この状態を３０分継続する。このフッ素化処理により、封止層１０２の少なくとも露出している面がフッ素化され、図１（ｄ）に示すように、フッ素化封止層１１２により、ＭＥＭＳ素子１０５が封止された状態が得られる。また、得られたフッ素化封止層１１２は、水との接触角が１００℃以上となる。
【００２０】
フッ素化封止層１１２では、表面の自由エネルギーが減少し、撥水性を備えるようになる。このようにフッ素化されたフッ素化封止層１１２によれば、外部に存在する水分の凹部１０３の内部への滲入が抑制できるようになり、ＭＥＭＳ素子１０５を水分から保護することができるようになる。加えて、前述したように、封止の過程において、シリコン基板１０４やＭＥＭＳ素子１０５に対する加熱は、２００℃程度と樹脂が溶融する程度の温度とすればよく、本封止方法によれば、従来より低温で封止することが可能である。
【００２１】
また、図１（ｅ）に拡大して示すように、凹部１０３の空間以外の領域のシリコン基板１０４の上に形成されている配線１１５は、フッ素化封止層１１２に直接接触して覆われた状態となる。このように、配線１１５などの段差がある箇所であっても、フッ素化封止層１１２の備える弾性により、段差を埋めるようにフッ素化封止層１１２とシリコン基板１０４とが接合した状態が得られる。
【００２２】
以下、フッ素化について説明する。水酸基やカルボキシル基などの極性基を含んでいる樹脂は、この樹脂がフッ素原子を含んでいなくても、含まれている極性基をフッ素含有分子（フッ素改質剤）と反応させることにより、反応させた部位をフッ素化することが可能である。例えば、感光性を備えるポリイミドなど、いわゆる感光性樹脂は、前述したような光（紫外線）の照射により分子側鎖や末端が光分解して水酸基などの極性基を生成するので、上述したフッ素化が可能である。また、感光性を備えていない場合でも、樹脂が元々水酸基やカルボキシル基などの極性基を含んでいれば、上述したフッ素化が可能である。
【００２３】
このようなフッ素化は、樹脂の表面側から行われるため、フッ素化により、樹脂の表面はより多くのフッ素が存在することになる。フッ素化された部位は、よく知られているように、表面の自由エネルギーが減少して撥水性を有するようになる。この結果、フッ素化された樹脂の内部には、水分が浸透していくことがなくなるため、フッ素化された樹脂で封止されたＭＥＭＳ素子は、水分から保護することが可能となる。
【００２４】
代表的なフッ素改質剤となるフッ素含有分子としては、フッ素を含む分子の末端がハロゲン化シランＣＦ3(ＣＦ2)mＳｉＸ3（Ｘは塩素、臭素またはフッ素）やアルコキシシランＣＦ3(ＣＦ2)mＳｉ(ＯＲ)3（Ｒはアルキル基、アルキレン基もしくは水素）を持つシランカップリング剤がある。例えば、パーフルオロブチルトリエトキシシラン（ｍ＝３，Ｒ＝Ｃ2Ｈ5）、パーフルオロペンチルトリエトキシシラン（ｍ＝４，Ｒ＝Ｃ2Ｈ5）、パーフルオロヘキシルトリエトキシシラン（ｍ＝５，Ｒ＝Ｃ2Ｈ5）、パーフルオロヘプチルトリエトキシシラン（ｍ＝６，Ｒ＝Ｃ2Ｈ5）、パーフルオロオクチルトリエトキシシラン（ｍ＝７，Ｒ＝Ｃ2Ｈ5）、パーフルオロブチルトリクロロシシラン（ｍ＝３、Ｘ＝Ｃｌ）、パーフルオロペンチルトリクロロシラン（ｍ＝４，Ｘ＝Ｃｌ）、パーフルオロヘキシルトリクロロシラン（ｍ＝５，Ｘ＝Ｃｌ）、パーフルオロヘプチルトリクロロシラン（ｍ＝６，Ｘ＝Ｃｌ）、パーフルオロオクチルトリクロロシラン（ｍ＝７，Ｘ＝Ｃｌ）などが代表例である。上記ｍは、３〜１５程度のものまで用いることができる。
【００２５】
さらには、ＣＦ3(ＣＦ2)mＣＯＯＲ、ＣＦ3(ＣＦ2)mＣＨ2ＣＨ2ＯＲ（Ｒはアルキル基、アルキレン基もしくは水素）のような水酸基やカルボキシル基を末端に持つフッ素系界面活性剤（ｍ＝３〜１５程度）であってもよい。また、ＣＦ3(ＣＦ2)mＣＣｌ3など末端がハロゲン原子となっているものでも同様の効果を上げることができる。さらには、末端のＯＲやハロゲンなどが分子両端についた分子でも良い。分子内にベンゼン環や脂環構造を有していても何ら問題はない。上述したフッ素改質剤でフッ素化した樹脂の表面は、水との接触角が８５°以上、フッ素が多い場合には１１５〜１２０°になり、水を完全にはじくようになる。
【００２６】
なお、上述では、フッ素改質剤の蒸気に封止層１０２が晒されるようにしたが、これに限るものではなく、フッ素改質剤の溶液に封止層１０２が晒されるようにすることで、封止層１０２がフッ素化されるようにしてもよい。また、上述では、シリコン基板１０４に封止基板１０１（封止層１０２）が接合された後に、フッ素化処理を行うようにしたが、これに限るものではなく、封止と同時にフッ素化処理を行うようにしてもよい。
【００２７】
例えば、ガラス基板の上にポリイミド樹脂（東レ製フォトニース）を膜厚２０μｍ程度となるように塗布し、形成された塗布膜を公知のリソグラフィを用いて加工し、凹部を備えたポリイミド樹脂の層がガラス基板の上に形成された状態とする。次に、ガラス基板をガラスチャンバ内に搬入し、このガラスチャンバ内にパーフルオロオクチルトリエトキシシラン蒸気を導入し、基板温度４０℃とし、また、外部から紫外線照射しながら３０分間処理する。このフッ素化処理により、ガラス基板表面とともにポリイミド樹脂がフッ素化される。この後、ＭＥＭＳ素子が形成されたシリコン基板と、凹部を備えたポリイミド樹脂の層が形成されたガラス基板を位置合わせしながら２００℃程度で接合した。これらのことにより、シリコン基板の上のＭＥＭＳ素子が、水との接触角が１００°以上と撥水面を有するガラス基板及びフッ素化ポリイミド樹脂に封止された状態が得られる。
【００２８】
また、以下に説明するように、フッ素化処理を行ってから貼り合わせるようにしてもよい。まず、図２（ａ）に示すように、ガラスよりなる封止基板１０１の表面に、凹部１０３を備えた樹脂よりなる封止層１０２が形成された状態とする。これは、図１（ａ）を用いて説明した状態と同様である。次に、封止層１０２が形成された封止基板１０１を、図２（ｂ）に示すように、フッ素改質剤の蒸気（気体）からなるフッ素改質雰囲気２０６の中に配置してフッ素化処理を行い、封止基板１０１の表面にフッ素化封止層２１２が形成された状態とする。
【００２９】
次に、封止基板１０１のフッ素化封止層２１２の形成面と、シリコン基板１０４のＭＥＭＳ素子１０５の形成面とを貼り合わせ、凹部１０３の内部にＭＥＭＳ素子１０５が収容（封止）された状態とする。例えば、フッ素化封止層２１２の上面をシリコン基板１０４の表面に当接させた状態で、封止基板１０１とシリコン基板１０４との間に数Ｎ／ｃｍ2程度の荷重を加え、また、これらを２００℃程度に加熱することで、フッ素化封止層２１２をシリコン基板１０４に熱圧着させればよい。フッ素化封止層２１２は、撥水性を備えているので、外部に存在する水分の凹部１０３の内部への滲入が抑制できるようになり、ＭＥＭＳ素子１０５を水分から保護することができるようになる。
【００３０】
なお、封止層１０２のシリコン基板１０４との当接面（封止層１０２の上面）が覆われた状態でフッ素化処理を行い、封止層１０２の上面はフッ素化されないようにしてもよい。図２（ｃ）に示すように、フッ素化封止層２１２がシリコン基板１０４に接合された状態では、フッ素化封止層２１２（封止層１０２）の上面は、雰囲気に晒されることがないので、フッ素化されている必要はない。また、フッ素化封止層２１２の当接面（上面）がフッ素化されていなければ、シリコン基板１０４との接合がより容易になる。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態における他の封止方法について説明する。図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），及び図３（ｄ）は、本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための工程図である。まず、図３（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板３０１に凹部３０２を形成（ａ）、凹部３０２の内部（底部）にＭＥＭＳ素子３０３が形成された状態とする。次に、図３（ｂ）に示すように、ガラスよりなる封止基板３０４の表面に樹脂からなる封止層３０５が形成された状態とする。例えば、封止基板３０４の表面に、セミコファイン（東レ株式会社製）などのポリイミド前駆体の溶液を塗布して塗布膜を形成し、この溶媒を乾燥させることなどにより、封止基板３０４の表面に封止層３０５が形成された状態とすることができる。
【００３２】
ついで、図３（ｂ）に示すように、封止層３０５の表面をシリコン基板３０１の表面に貼り合わせ、凹部３０２の内部にＭＥＭＳ素子３０３が収容（封止）された状態とする。例えば、封止層３０５の上面をシリコン基板３０１の表面に当接させた状態で、封止基板３０４とシリコン基板３０１との間に数Ｎ／ｃｍ2程度の荷重を加え、また、これらを２００℃程度に加熱することで、封止層３０５をシリコン基板３０１に熱圧着させればよい。
【００３３】
次に、封止基板３０４の封止層３０５が貼り合わされたシリコン基板３０１を、フッ素改質剤の蒸気（気体）からなるフッ素改質雰囲気３０６の中に配置し、封止層３０５の露出している面がフッ素改質雰囲気３０６に晒された状態とする。このフッ素化処理により、封止層３０５の少なくとも露出している面がフッ素化され、図３（ｄ）に示すように、フッ素化封止層３１５により、ＭＥＭＳ素子３０３が封止された状態が得られる。前述したように、フッ素化処理されたフッ素化封止層３１５では、撥水性を備えるようになり、外部に存在する水分の凹部３０２の内部への滲入が抑制できるようになり、ＭＥＭＳ素子３０３を水分から保護することができるようになる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態における他の封止方法について説明する。図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ），及び図４（ｄ）は、本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための工程図である。まず、図４（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板３０１に凹部３０２を形成（ａ）、凹部３０２の内部（底部）にＭＥＭＳ素子３０３が形成された状態とする。これは、図３を用いて説明した例と同様である。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、樹脂などから構成された可撓性を有するシートフィルム４０４の表面に樹脂からなる封止層４０５が形成された状態とする。例えば、シートフィルム４０４の表面に、セミコファイン（東レ株式会社製）などのポリイミド前駆体の溶液を塗布して塗布膜を形成し、この溶媒を乾燥させるなどにより、シートフィルム４０４の表面に封止層４０５が形成された状態とすることができる。
【００３６】
ついで、図４（ｂ）に示すように、封止層４０５の表面をシリコン基板３０１の表面に貼り合わせる。例えば、減圧雰囲気で、封止層４０５の上面をシリコン基板３０１の表面に当接させた状態とし、ついで、シートフィルム４０４とシリコン基板３０１との間に数Ｎ／ｃｍ2程度の荷重を加え、また、これらを２００℃程度に加熱することで、封止層４０５をシリコン基板３０１に熱圧着させればよい。ここで、上記塗布膜（封止層４０５）の溶媒があまり除去されていない状態、言い換えると、上述した塗布の直後に圧着すれば、封止層４０５が大きな可塑性を有する状態なので、１００℃程度の加熱でも容易に封止することが可能である。この後、封止層４０５よりシートフィルム４０４を剥離し、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板３０１の上に封止層４０５が形成され、凹部３０２の内部にＭＥＭＳ素子３０３が収容（封止）された状態とする。
【００３７】
次に、封止層４０５が貼り付けられたシリコン基板３０１を、フッ素改質剤の蒸気（気体）からなるフッ素改質雰囲気３０６の中に配置し、封止層４０５の露出している面がフッ素改質雰囲気３０６に晒された状態とする。このフッ素化処理により、封止層４０５の少なくとも露出している面がフッ素化され、図４（ｄ）に示すように、フッ素化封止層４１５により、ＭＥＭＳ素子３０３が封止された状態が得られる。前述したように、フッ素化処理されたフッ素化封止層４１５では、撥水性を備えるようになり、外部に存在する水分の凹部３０２の内部への滲入が抑制できるようになり、ＭＥＭＳ素子３０３を水分から保護することができるようになる。
【００３８】
なお、図３及び図４を用いて説明した封止方法において、封止層３０５及び封止層４０５をフッ素化してから貼り合わせるようにしてもよい。また、この場合においても、貼り合わされた状態で当接している面が、フッ素化されないようにし、他の領域に対してフッ素化を行うようにしてもよい。
【００３９】
なお、厚膜レジストフィルム（東京応化製ＯＲＤＹＬドライフィルムレジスト）より封止層を形成してもよい。例えば、ガラス基板の上に膜厚３００μｍの厚膜レジストフィルムを熱圧着させ、この厚膜レジストフィルムを公知のリソグラフィ技術により加工し、凹部を備えた封止層が形成された状態とする。次に、ＭＥＭＳ素子が形成されたシリコン基板と上記封止層が形成されたガラス基板を位置合わせしながら２００℃程度で接合する。ついで、接合された基板をガラスチャンバ内に搬入し、ここにパーフルオロペンチルトリエトキシシランの蒸気を導入し、基板温度４０℃とし、また外部から紫外線照射し、この状態を３０分保持する。これらのフッ素化処理により、得られたフッ素化封止層は、水との接触角が９５°以上の撥水性を備えるようになり、封止された。ＭＥＭＳ素子に対する水の滲入が抑制されるようになる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態における他の封止方法について説明する。図５は、本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための説明図である。まず、例えばガラスよりなる封止基板１０１の表面に、凹部１０３を備えたフッ素樹脂よりなる封止層５０２が形成された状態とする。例えば、封止基板１０１の表面に、フッ素樹脂の溶液を塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜より溶媒を除去する。ついで、形成した塗布膜を公知のフォトリソグラフィ技術により加工すればよい。
【００４１】
次に、封止基板１０１の封止層５０２の形成面と、シリコン基板１０４のＭＥＭＳ素子１０５の形成面とを貼り合わせ、凹部１０３の内部にＭＥＭＳ素子１０５が収容（封止）された状態とする。例えば、封止層５０２の上面をシリコン基板１０４の表面に当接させた状態で、封止基板１０１とシリコン基板１０４との間に数Ｎ／ｃｍ2程度の荷重を加え、また、これらを２００℃程度に加熱することで、封止層５０２をシリコン基板１０４に熱圧着させればよい。２００℃程度の加熱すれば、封止層５０２のシリコン基板１０４との当接面が溶融し、これらが接合された状態となる。
【００４２】
フッ素樹脂より構成された封止層５０２では、撥水性を備えている。このため、封止層５０２により封止された凹部１０３の内部には、外部に存在する水分の滲入が抑制されるようになる。この結果、封止された凹部１０３の内部に配置されたＭＥＭＳ素子１０５は、水分から保護された状態となる。このように、フッ素樹脂よりなる封止層５０２を用いるようにしても、水分から保護された状態で、ＭＥＭＳ素子１０５を封止することが可能である。また、加えて、前述したように、封止の過程において、シリコン基板１０４やＭＥＭＳ素子１０５に対する加熱は、２００℃程度と樹脂が溶融する程度の温度とすればよく、本封止方法によれば、従来より低温で封止することが可能である。
【００４３】
また、図６に示すように、凹部３０２の内部（底部）にＭＥＭＳ素子３０３が形成されたシリコン基板３０１に、ガラスよりなる封止基板３０４の表面に形成されたフッ素樹脂よりなる封止層６０５を貼り合わせるようにしてもよい。また、図７に示すように、凹部３０２の内部（底部）にＭＥＭＳ素子３０３が形成されたシリコン基板３０１に、フッ素樹脂よりなる封止層７０５が形成されているようにしてもよい。この場合、図４を用いて説明したように、シートフィルムに封止層７０５を形成し、シートフィルムに形成されている封止層７０５をシリコン基板３０１に転写すればよい。
【００４４】
ところで、フッ素樹脂をガラスなどの基板上にはじかれることなく塗布するためには、フッ素樹脂を構成する分子の一部が、以下の化学式（１）に示すように、炭化水素基や水酸基及びカルボキシル基などの極性基を備えていた方がよい。なお、化学式（１）において、Ｒは、アルキル基もしくはアルキレン基である。
【００４５】
【化１】
2007158059.tif 000003
【００４６】
また、形成された封止層５０２の機械的強度や熱安定性の向上を図るためには、例えば貼り合わせる段階の加熱により、架橋（熱硬化）させることが好適である。言い換えると、封止層５０２に用いるフッ素樹脂は、フッ素含有高分子と架橋剤とから構成されているものがよい。
【００４７】
架橋（硬化）は、フッ素樹脂中の架橋部位どうし、もしくはフッ素樹脂に公知の架橋剤を添加して架橋剤を介することによりなされる。さらには、基板上の水酸基とも反応する架橋剤が好ましい。これにより、より低い温度での接合が可能となる。また、架橋させる場合には、架橋温度が樹脂のガラス転移点よりも低くなるような架橋剤を用いる方が好ましい。このようにすることで、樹脂の変形を抑制しながら接合できるようになる。また、反応触媒を添加させておくことが、架橋反応に対してより効果的である。硬化は、樹脂中にカルボキシル基や水酸基、二重結合やｔ−ブトキシ基などを導入しておき、上述のようにこれらを熱等で架橋反応させる。もしくはこれらの基と反応する反応基を有する架橋剤を導入させて架橋させればよい。
【００４８】
例えば、フッ素樹脂中に水酸基を導入し、イソシアネートやメラミンを添加しておけば、これらと水酸基が反応して架橋する。架橋密度を上げるには、フッ素樹脂を高水酸基価すれば良い。また、フッ素樹脂中に不飽和結合が含まれている状態とし、架橋剤にビスアジド化合物を使い、「−Ｃ＝Ｃ−＋Ｎ3−→−Ｃ−Ｎ−Ｃ−＋Ｎ2↑」の光反応を用いて架橋構造を生じさせても良い。これらのように、フッ素樹脂を架橋させる架橋反応は、よく知られている架橋反応を用いればよい。
【００４９】
次に、架橋剤としては、アミノ系架橋剤、ビニル系架橋剤、メラミン系架橋剤、尿素系架橋剤、グリコールウリル系架橋剤及びイソシアネート架橋剤が適用可能である。この中で最も好ましいものは、メラミン系架橋剤である。例えば、メラミンとホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、メラミンをホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させてアミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物などが挙げられる。具体的には、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミンなどがある。
【００５０】
これらの架橋剤は、分子中に反応基が３つあり、三次元的に架橋でき、架橋密度が増加するため、より高い硬度となるなどの好ましい結果が得られる。特に、入手のしやすさなどから、以下の化学式（２）に示すヘキサメトキシメチルメラミンが好ましい。また、以下の化学式（３）に示すような、ヘキサメチレンジイソシアネートに代表されるイソシアネート化合物も反応が早く有効である。また、以下の化学式（４）に示すように、トリマー構造になるとより好ましい。
【００５１】
【化２】
2007158059.tif 000004
【００５２】
また、架橋温度は触媒を用いることにより変化させることが可能である。触媒としては、光照射により酸もしくは塩基を発生させる試薬が適している。光酸発生剤としては、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリビススルホニルジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤などが知られている。光塩基発生剤としては、以下の化学式（５），化学式（６），化学式（７）ようなものがある。
【００５３】
【化３】
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【００５４】
また、触媒はアミン類等のアルカリ化合物でも良い。ヘキサメチレンジアミンを有機溶媒に溶解した溶液が好ましく、濃度は１％程度のもので良い。触媒は樹脂溶液に混ぜれば良い。あるいは、レジスト膜形成後膜表面に現像液を垂らす、もしくはレジスト膜を形成した基板を現像液に浸すことを行っても良い。また、フッ素樹脂を用いる場合であっても、よりフッ素含有比率を上げるため、前述したフッ素化処理を行うようにしてもよい。フッ素樹脂の表面をよりフッ素化すると、より効果的となるのは勿論である。
【００５５】
以下、具体例を示すと、まず、（ＣＨ2ＣＦ2）nからなる高分子のシートフィルム上にフッ素樹脂を膜厚２０μｍ程度に塗布してフッ素樹脂層が形成された状態とする。また、凹部内にＭＥＭＳ素子が作られたシリコン基板を貼り合わせチャンバにセットし、温度を１２０℃とする。加えて、貼り合わせチャンバ内で、上記シートフィルムをシリコン基板と対向に配置し、チャンバ内を２０Ｐａまで減圧するとともに、基板温度を８０℃とした。この状態でシリコン基板にフッ素樹脂層を貼り合わせる。ついで、貼り合わせチャンバの内部を大気にし、フッ素樹脂層（シートフィルム）が張り合わされたシリコン基板を取り出し、フッ素樹脂層よりシートフィルムを剥離すれば、シリコン基板の上にフッ素樹脂からなる封止層が形成された状態が得られる。
【００５６】
また、他の例を示すと、まず、（ＣＨ2ＣＦ2）nからなる高分子のシートフィルム上にフッ素樹脂を膜厚２０μｍ程度に塗布してフッ素樹脂層が形成された状態とする。また、凹部が形成されたシリコン基板を貼り合わせチャンバに配置し、温度を１２０℃とした。加えて、貼り合わせチャンバ内で、上記シートフィルムをシリコン基板と対向にセットし、内部を２０Ｐａまで減圧するとともに、基板温度を８０℃とした。この状態でシリコン基板とフッ素樹脂層とを貼り合わせる。ついで、貼り合わせチャンバを大気にして張り合わされたシリコン基板を取り出し、フッ素樹脂層よりシートフィルムを剥離する。この後、フッ素樹脂層が形成されたシリコン基板をパーフルオロオクチルトリエトキシシランの雰囲気下に３０分放置する。この処理により、より強い撥水性が得られたフッ素樹脂層がシリコン基板の上に形成された状態となり、凹部に対する水の滲入がより効果的に阻止できるようになる。
【００５７】
また、他の例を示すと、ガラス基板の上に膜厚５００μｍのポリイミド樹脂フィルムを熱圧着させ、ポリイミド樹脂フィルムよりなる樹脂層がガラス基板の上に形成された状態とする。また、段差内にＭＥＭＳ素子が作られたシリコン基板を貼り合わせチャンバに配置し、基板温度を１２０℃とする。加えて、貼り合わせチャンバ内で、上記樹脂層が形成されたガラス基板と上記シリコン基板とを対向に配置し、基板温度を２００℃とした。ついで、樹脂層が貼り合わされたシリコン基板を、貼り合わせチャンバより取り出し、ガラスチャンバ内に搬入し、ここに、パーフルオロペンチルトリクロロシラン蒸気を導入し、基板温度を４０℃とし、また、外部から紫外線を照射し、この状態を３０分保持する。このフッ素化処理により、シリコン基板の上に形成された樹脂層はフッ素化され、樹脂層を解する水の滲入が阻止されるようになり、シリコン基板の段差内に形成されているＭＥＭＳ素子を水分から保護できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態における封止方法を説明するための工程図である。
【図２】本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための工程図である。
【図４】本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための工程図である。
【図５】本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施の形態における他の封止方法を説明するための説明図である。
【図８】陽極接合を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１…封止基板、１０２…封止層、１０３…凹部、１０４…シリコン基板、１０５…ＭＥＭＳ素子、１０６…フッ素改質雰囲気、１１２…フッ素化封止層、１１５…配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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