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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters durch
Verwendung von Anodenkoppeln.
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3 zeigt
schematisch im Querschnitt ein Beispiel eines Vakuumbehälters. Der
in 3 gezeigte Vakuumbehälter 1 weist
eine Basisschicht (z. B. Glasschicht) 2, eine Halbleiterschicht
(z. B. Siliziumschicht) 3 und eine Deckelschicht (z. B.
Glasschicht} 4 auf. Die Basisschicht 2, die Halbleiterschicht 3 und
die Deckelschicht 4 sind in dieser Reihenfolge sequentiell
laminiert und integriert, um ein Laminat 5 zu erzeugen.
Konkavitäten
bzw. Aushöhlungen. 2a und 4a sind
in der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 in
den Positionen derselben gebildet, die durch die Halbleiterschicht 3 einander
gegenüberliegen.
Diese Konkavitäten 2a und 4a bilden
einen Vakuumhohlraum 6 in dem Laminat 5.
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Ein Vibrator
7, der z. B.
durch Bearbeiten des Halbleitersubstrats, das die Halbleiterschichten
3 darstellt,
erhalten wurde, ist in dem Vakuumhohlraum
6 aufgenommen.
Der Vibrator
7, der in dem Vakuumhohlraum
6 aufgenommen
und angeordnet ist, kann auf zufriedenstellende Weise in Schwingungen
versetzt werden, ohne eine Dämpfung
durch Luft zu erfahren. Derartige Vakuumbehalter mit Vibrator sind beispielsweise
aus der
US 5 952 572 und
EP 1041094 A1 bekannt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Halbleiterschicht 3 zusammen
mit der Basisschicht 2 zeigt. Die Halbleiterschicht 3 weist einen
Vibrator auf, der durch Bearbeiten des Halterleitersubstrats gebildet
ist. Die in 4 gezeigte Halbleiterschicht 3 ist
durch eine Technik wie z. B. Ätzen
oder dergleichen gebildet. Eine Sensareinheit 8, die den
Vibrator 7 enthält,
und ein Dichtungsabschnitt 9, der die Sensoreinheit 8 umgibt,
sind in der Halbleiterschicht 3 gebildet. Der Dichtungsabschnitt 9 ist zwischen
der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 von
den in 4 gezeigten oberen
bzw. unteren Seiten derselben eingebettet. Der Dichtungsabschnitt
ist mit der Basisschicht 2 bzw. der Deckelschicht anodengekoppelt.
Somit dichtet der Dichtungsabschnitt 9 den Vakuumhohlraum 6 zum
Enthalten der Sensoreinheit 8 luftdicht ab.
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Die in 4 gezeigte
Sensoreinheit 8, die einen Winkelgeschwindigkeitssensor
darstellt, weist den viereckigen Vibrator bzw. das viereckige Schwingungselement 7,
Vibratortragebefestigungsabschnitte 10 (10a, 10b, l0c und 10d),
Elektrodentragebefestigungsabschnitte 11 (11a und 11b),
einen Abschnitt 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenanschlußfläche, Balken 13 (13a, 13b, 13c und 13d),
bewegliche Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b)
sowie feststehende Interdigitalelektroden 15 (15a und 15b) auf.
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Die Vibratortragebefestigungsabschnitte 10 (10a, 10b, l0c und 10d),
die Elektrodentragebefestigungsabschnitte 11 (11a und 11b)
und der Abschnitt 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenanschlußfläche sind
anodengekoppelt und an der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 befestigt.
Der Vibrator 7 ist über
die Balken 13 (13a, 13b, 13c und 13d)
mit den Vibratortragebefestigungsabschnitten 10 (10a, 10b, l0c und 10d)
verbunden und steht in Kommunikation mit denselben. Überdies
sind die beweglichen Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b)
gebildet, um von den Enden des Vibrators 7 in die X-Richtung
in 4 hervorzustehen.
Die feststehenden Interdigitalelektroden 15 (15a und 15b)
sind gebildet, um sich in die X-Richtung derart von den Elektrodentragebefestigungsabschnitten 11 (11a und 11b)
zu erstrecken, um mit einem Abstand von den beweglichen Interdigitalelektroden 14 mit
den beweglichen Interdigitalelektroden 14 in Eingriff zu
stehen.
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Die in 3 gezeigten
Konkavitäten 2a und 4a sind
in der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 in
den Positionen derselben gebildet, die dem Bereich der Halbleiterschicht 3 gegenüberliegen,
in dem der Vibrator 7, die Balken 13 (13a, 13b, 13c und 13d) und
die beweglichen Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b)
gebildet sind. In den Konkavitäten 2a und 2b sind
der Vibrator 7, die Balken 13 (13a, 13b, 13c, 13d)
und die beweglichen Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b)
beweglich von der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 abgehoben.
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Elektrodenanschlußflächen (nicht gezeigt), die Metallfilme
sind, sind auf den oberen Flächen
der Vibratortragebefestigungsabschnitte 10 (10a, 10b, l0c und 10d),
der Elektrodentragebefestigungsabschnitte 11 (11a und 11b)
bzw. des Abschnitts 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenanschlußfläche gebildet.
Perforationen sind in der Deckelschicht 4 in den Positionen
derselben, die den Elektrodenanschlußflächen jeweils gegenüberliegen,
gebildet. Somit sind die Elektrodenanschlußflächen dem Äußeren ausgesetzt und können durch
Drahtbonden oder dergleichen mit einer externen Schaltung elektrisch verbunden
sein.
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Eine Erfassungselektrode (nicht gezeigt)
ist auf der Unterseite bzw. dem Boden der Konkavität 2a der
Basisschicht 2 an der Position derselben gebildet, die
dem Vibrator 7 mit einem Abstand von demselben gegenüberliegt.
Ferner ist eine Verdrahtungsstruktur 16 zum Verbinden der
Erfassungselektrode und des Abschnitts 12 zum Bilden einer
Erfassungselektrodenanschlußfläche auf
der Basisschicht 2 gebildet.
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Wenn beispielsweise, unter Bezugnahme auf
die in 4 gezeigte Sensoreinheit 8,
ein Wechselstrom zum Treiben von der externen Schaltung an die feststehenden
Elektroden 15a und 15b angelegt wird, ändern sich
die elektrostatischen Kräfte
zwischen der feststehenden Elektrode 15a und der beweglichen
Elektrode 14a und diejenigen zwischen der fest stehenden
Elektrode 15b und der beweglichen Elektrode 14b in
Abhängigkeit
von der oben erwähnten
Wechselspannung, so daß der
Vibrator 7 in die in 4 gezeigte
X-Richtung getrieben und in Schwingung versetzt wird. Wenn sich
der Vibrator 7 auf der Y-Achse dreht, während er wie oben beschrieben
getrieben und in Schwingung versetzt wird, wird in der Z-Richtung
eine Coriolis-Kraft erzeugt. Die Coriolis-Kraft wird zu dem Vibrator 7 hinzugefügt, so daß der Vibrator 7 in
der zu erfassenden Z-Richtung in Schwingungen versetzt wird.
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Die Schwingung des Vibrators 7 in
der Z-Richtung ändert
den Abstand zwischen dem Vibrator 7 und der Erfassungselektrode,
so daß sich
die elektrostatische Kapazität
zwischen dem Vibrator 7 und der Erfassungselektrode ändert. Die Änderung der
elektrostatischen Kapazität
wird über
die Verdrahtungsstruktur 16 und die Elektrodenanschlußfläche von
der Erfassungselektrode an das Äußere ausgegeben.
Die Winkelgeschwindigkeit oder dergleichen der Drehung des Vibrators 7 auf
der Y-Achse kann auf der Basis des erfaßten Wertes bestimmt werden.
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Unter Bezugnahme auf einen Prozeß zum Erzeugen
des in 4 gezeigten Vakuumbehälters 1,
der den Vibrator 7 (Sensoreinheit 8) enthält, werden
z. B. eine Basis zum Bilden einer Mehrzahl der Basisschichten 2,
ein Halbleitersubstrat zum Bilden einer Mehrzahl der Halbleiterschichten 3 und
ein Deckelmaterial zum Bilden einer Mehrzahl der Deckelschichten 4 sequentiell
laminiert und integriert, um ein Laminat zu erzeugen. Das Laminat
ist in die Bereiche zum Bilden der Vakuumbehälter geteilt, die in die einzelnen
Vakuumbehälter
aufgeteilt sind. Im folgenden wird unter Bezugnahme auf 5A bis 5F ein Beispiel des Prozesses zum Herstellen
des Vakuumbehälters 1 ausführlich beschrieben. 5A bis 5F zeigen jeweils die Stelle, die dem
Teil des Vakuumbehälters
entspricht, entlang der Linie A-A in 4.
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Zunächst wird eine Basis 20 zum
Bilden einer Mehrzahl der Basisschichten 2 angefertigt,
wie in 5A gezeigt ist.
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Die Konkavitäten 2a werden in den
vorbestimmten Bereichen der Basis 20 zum Bilden der jeweiligen
Basisschichten 2 gebildet. Die Erfassungselektrode und
die Verdrahtungsstruktur 16 werden durch eine Technik wie
beispielsweise Zerstäuben (Sputtering)
oder dergleichen an der Innenwand jeder Konkavität 2a gebildet. Ferner
wird ein Halbleitersubstrat 21 derart an der Oberseite
der Basis 20 plaziert, um die Öffnungen der Konkavitäten 2a zu schließen, wie
in 5B gezeigt ist. Die
Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21 werden
miteinander anodengekoppelt. Daraufhin wird das Halbleitersubstrat 21 bis
auf eine bestimmte Dicke oberflächengeschliffen.
Daraufhin wird die Oberseite des Halbleitersubstrats 21 poliert,
um eine spiegelähnliche
Oberfläche aufzuweisen,
wie in 5C gezeigt ist.
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Danach wird das Halbleitersubstrat 21 unter Verwendung
einer Technik wie beispielsweise Ätzen, Photolithographie oder
dergleichen bearbeitet, wie in 5D gezeigt
ist. Das Halbleitersubstrat 21 wird bearbeitet, um die
Halbleiterschichten 3 einer Mehrzahl der Vakuumbehälter 1 zu
bilden. Insbesondere werden durch Bearbeiten des Halbleitersubstrats 21 die in 4 gezeigten Strukturen jeweils
in den Bereichen des Halbleitersubstrats 21 zum Bilden
der Halbleiterschichten gebildet. Durch eine Dünnfilmbildungstechnik wie beispielsweise
Zerstäuben
oder dergleichen werden Elektrodenanschlußflächen an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 gebildet.
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Danach wird ein Deckelmaterial 22 an
der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 in einer Vakuumkammer
plaziert, bei der eine Vakuumabsaugung durchgeführt wird, wie in 5E gezeigt. Das Deckelmaterial 22 wird
bearbeitet, um die Dekkelschichten 4 der Mehrzahl der Vakuumbehälter zu
bilden. Zuvor werden die Konkavitäten 4a und eine Mehrzahl der
Perforationen (nicht gezeigt) jeweils in den Bereichen des Deckelmaterials 22 zum
Bilden der Deckelschichten gebildet. Unter Bezugnahme auf die oben beschriebene
Plazierung des Deckelmaterials 22 an der Oberseite des
Halbleitersubstrats
21 wird das Deckelmaterial 22 derart
positioniert, daß die
Konkavitäten 4a den
entsprechenden Vibratoren 7 mit einem Abstand gegenüberliegen,
und überdies
die Positionen der Mehrzahl der Perforationen mit denjenigen der
Elektrodenanschlußflächen zusammenfallen,
die an den Vibratortragebefestigungsabschnitten 10 (10a, 10b, 10c und 10d),
den Elektrodentragebefestigungsabschnitten 11 (11a und 11b)
bzw. dem Abschnitt 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenanschlußfläche gebildet
sind. Somit wird das Deckelmaterial 22 an der Oberseite
des Halbleitersubstrats 21 plaziert.
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Daraufhin wird eine Elektrodenplatte 24,
die mit der Spannungsanlegeeinrichtung 25 elektrisch verbunden
ist, an der Oberseite des Deckelmaterials 22 angebracht,
und das Halbleitersubstrat 21 wird mit der Spannungsanlegeeinrichtung 21 in
der oben erwähnten
Vakuumkammer elektrisch verbunden. Danach wird eine Hochspannung
zum Anodenkoppeln zwischen das Halbleitersubstrat 21 und
die Elektrodenplatte 24 angelegt, um das Deckelmaterial 22 und das
Halbleitersubstrat 21 miteinander anodenzukoppeln. Somit
wird das Laminat, in dem die Basis 20, das Halbleitersubstrat 21 und
das Deckelmaterial 22 laminiert und integriert sind, wie
in 5F gezeigt gebildet.
Die Vakuumhohlräume 6,
die die Vibratoren 7 enthalten, werden jeweils in den Vakuumbehälterbildungsbereichen
des Laminats gebildet und luftdicht abgedichtet.
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Danach wird das Laminat, das die
Basis 20, das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 aufweist,
entlang vorbestimmter Trennlinien geschnitten, um in die einzelnen
Vakuumbehälter
geteilt und getrennt zu werden. Somit kann der Vakuumbehälter 1 auf
die oben beschriebene Weise hergestellt werden.
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Wenn jedoch das Deckelmaterial 22 gemäß dem oben
beschriebenen Prozeß zum
Herstellen des Vakuumbehälters 1 mit
der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 anodengekoppelt
wird, entsteht in den Abschnitten des Halbleitersubstrats 21 und
des Deckelmaterials 22, die miteinander anodengekoppelt sind,
ein unerwünschtes
Gas. Das Gas strömt
in den Vakuumhohlraum 6. Somit wird der Vakuumhohlraum 6 luftdicht
abgedichtet, während
das eingeströmte unerwünschte Gas
in dem Vakuumhohlraum 6 verbleibt. Daher kann eine erwünschte Vakuumbedingung
in dem Vakuumhohlraum 6 aufgrund des unerwünschten
Gases ungünstigerweise
unter Schwierigkeiten erhalten werden.
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Überdies
schwankt die Menge des sich entwickelnden unerwünschten Gases, so daß die Vakuumgrade
der Vakuumhohlräume 6 abhängig von
den Vakuumbehältern 1 voneinander
verschieden werden. Wenn die Vibratoren 7, die die in 4 gezeigten Winkelgeschwindigkeitssensoren
bilden, also z. B. in den Vakuumhohlräumen 6 der Vakuumbehälter 1 enthalten
sind, werden die Schwingungszustände der
Vibratoren 7 in Abhängigkeit
von den Vakuumbehältern 1 unterschiedlich
zu- einander. Dementsprechend wird die Leistungsfähigkeit
der Winkelgeschwindigkeitssensoren zueinander unterschiedlich usw.
Somit entsteht insofern ein Problem, als die Produktqualitäten gestreut
bzw. einer Streuung unterworfen sind.
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Um diese Probleme zu lösen, – wie in
der
US 5 952 572 beschrieben – wurde
Technik zum Verhindern einer Verschlechterung des Vakuumgrades des Vakuumhohlraums
6 und
der Streuung des Vakuumgrades vorgeschlagen, anhand derer eine gasadsorbierende
Substanz zusätzlich
zu dem Vibrator
7 in dem Vakuumhohlraum
6 enthalten
ist, um das unerwünschte
Gas zu adsorbieren. Die gasadsorbierende Substanz muß jedoch
in jeden der Vakuumhohlräume
b plaziert werden. Es entsteht insofern ein Problem, als es beschwerlich
und zeitaufwendig ist, die Technik durchzuführen. Überdies ist es erforderlich, daß die Vakuumhohlräume
6 vergrößert sind,
um die gasadsorbierende Substanz zu enthalten. Somit tritt unweigerlich
insofern ein Problem auf, als die Abmessungen der Vakuumbehälter
1 erhöht sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters mit
günstigen
Eigenschaften zu schaffen, der einen Vakuumhohlraum aufweist, der
in einem Laminat gebildet ist, das eine Basisschicht, eine Halbleiterschicht
und eine Deckelschicht umfaßt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß sie
ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters schafft, bei dem der
Vakuumhohlraum ohne weiteres gesteuert werden kann, um einen wünschenswerten
Vakuumzustand aufzuweisen, und der von geringer Größe ist.
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Um das oben beschriebene Ziel zu
erreichen, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters geschaffen,
der einen Vakuumhohlraum aufweist, der in einem Laminat gebildet
ist, das eine Basisschicht, eine Halbleiterschicht und eine Deckelschicht
umfaßt,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Koppeln eines Halbleitersubstrats
mit der Oberseite einer Basis; Anodenkoppeln eines Deckelmaterials mit
der Oberseite des Halbleitersubstrats, um ein Laminat zu bilden;
und Teilen und Trennen des Laminats in vorbestimmte einzelne Bereiche;
wobei das Deckelmaterial an der Oberseite des Halbleitersubstrats
plaziert wird, nachdem das Halbleitersubstrat mit der Basis gekoppelt
wird, wobei das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial in einem
Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden, und wobei anschließend das
Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial vollständig miteinander anodengekoppelt
werden.
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Vorzugsweise werden der Körper der
Basis und das Halbleitersubstrat, die miteinander gekoppelt sind,
und das Deckelmaterial in der Atmosphäre angeordnet, werden das Halbleitersubstrat
und das Deckelmaterial in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt,
und werden anschließend
das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial in einem Vakuum, in
dem eine Vakuumabsaugung durchgeführt wird, vollständig miteinander
anodengekoppelt.
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Wie oben beschrieben wurde, werden
das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial vollständig miteinander
anodengekoppelt, nachdem das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial
in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt wurden. Durch ein
Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats und des Deckelmaterials in
mehreren Schritten kann der Vakuumgrad des Vakuumhohlraums des Vakuumbehälters im
Vergleich zu dem, der durch ein einmaliges vollständiges Anodenkoppeln
des Halbleitersubstrats mit dem Deckelmaterial, wie es üblicherweise
durchgeführt
wird, erhalten wird, auf gewünschte
Weise erhöht
werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 Prozesse
zum Bilden eines Vakuumbehälters
gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Graphen, der die Ergebnisse eines seitens der Erfinder durchgeführten Experiments zeigt;
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3 den
Vakuumbehälter;
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4 ein
Beispiel eines Vibrators, der in dem Vakuumbehälter enthalten ist; und
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5 ein
Beispiel eines herkömmlichen
Prozesses zum Herstellen eines Vakuumbehälters.
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Unter Bezugnahme auf ein erstes Ausführungsbeispiel
wird ein Prozeß zum
Herstellen eines Vakuumbehälters,
der den in 4 gezeigten
Vibrator (Sensoreinheit 8) aufweist, welcher in demselben enthalten
und abgedichtet sind, beispielhaft beschrieben. Bei der Beschreibung
des ersten Ausführungsbeispiels
sind ähnliche
Teile bei dem ersten Ausführungsbeispiel
und dem oben beschriebenen herkömmlichen
Bei spiel durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und auf die wiederholte
Beschreibung der ähnlichen
Teile wird verzichtet.
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Insbesondere unterscheidet sich das
erste Ausführungsbeispiel
von dem oben beschriebenen herkömmlichen
Beispiel darin, daß,
wenn das Deckelmaterial 22 mit der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 anodengekoppelt
wird, zunächst
das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in
einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden, und danach
das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig miteinander
anodengekoppelt werden. Bezüglich
anderer Aspekte ist der Prozeß zum
Herstellen des Vakuumbehälters
des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich dem
des herkömmlichen
Beispiels.
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Insbesondere werden bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
die Konkavitäten 2a durch
Sandstrahlbehandeln in den Bereichen der Basis (z. B. des Glassubstrats) 20 zum
Bilden der jeweiligen Basisschichten 2 gebildet. Die Erfassungselektroden und
die Verdrahtungsstrukturen werden durch eine filmbildende Technik,
beispielsweise Zerstäuben oder
dergleichen, an den Innenwänden
der Konkavitäten 2a gebildet,
wie in 1A gezeigt.
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Als nächstes wird das Halbleitersubstrat
(z. B. Siliziumsubstrat) 21 mit der Oberseite der Basis 20 anodengekoppelt,
wie in 1B gezeigt ist.
Daraufhin wird das Halbleitersubstrat 21 oberflächengeschliffen,
um auf eine vorbestimmte Dicke verdünnt zu werden, wie in 1C gezeigt ist. Anschließend wird
die Oberfläche
des verdünnten
Halbleitersubstrats 21 poliert, um ein spiegelähnliches
Aussehen zu erhalten. Danach wird das Halbleitersubstrat 21 durch
eine Technik wie beispielsweise Ätzen,
Photolithographie oder dergleichen bearbeitet, wie in 1D gezeigt ist, so daß in 4 gezeigte Strukturen in
den Bereichen des Halbleitersubstrats 21 jeweils zum Bilden
der Halbleiterschichten 3 gebildet werden. Daraufhin werden
die Elek trodenanschlußflächen an
der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 durch eine filmbildende
Technik gebildet.
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Daraufhin werden der Körper der
Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21, die miteinander
gekoppelt sind, an der Elektrodenplatte 24 plaziert, während die
Basis 20 an der Unterseite des Körpers positioniert wird, wie
in 1E gezeigt ist, und
ferner wird das Deckelmaterial (z. B. Glassubstrat) 22 an der
Oberseite des Halbleitersubstrats 21 unter Vakuumabsaugung
in einer Vakuumkammer plaziert. Zuvor werden die Konkavitäten 4a in
den Bereichen des Dekkelmaterials 22 jeweils zum Bilden
der Deckelschichten 4 durch Sandstrahlbehandeln gebildet. Überdies
werden zuvor jeweils eine Mehrzahl von Perforationen (nicht gezeigt)
zum Freilegen der Elektrodenanschlußflächen gebildet. Unter Bezugnahme auf
die Plazierung des Deckelmaterials 22 an der Oberseite
des Halbleitersubstrats 21 wird ein Positionieren der Konkavitäten 4a und
der Mehrzahl der Perforationen durchgeführt, und das Deckelmaterial 22 wird
an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 plaziert, wie
es bei dem herkömmlichen
Beispiel durchgeführt
wurde.
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Ein Elektrodenstift 26,
der mit der Spannungsanlegeeinrichtung 25 elektrisch verbunden
ist, wird an einer vorbestimmten Position an der Oberseite des Deckelmaterials 22 (bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
an dem Ende des Deckelmaterials 22) plaziert. Eine Hochspannung
zum Anodenkoppeln wird durch die Spannungsanlegeeinrichtung 25 zwischen
die Elektrodenplatte 24 und den Elektrodenanschlußstift 26 angelegt,
so daß das
Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in
einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden. In diesem
Fall werden die Hochspannung zum Anodenkoppeln und die Spannungsanlegezeit
experimentell und durch eine Operation bestimmt, die derart einzustellen
ist, daß zu
dem Zeitpunkt, wenn das Anodenkoppeln in dem Punktmuster abgeschlossen
ist, keine der Kavitäten 6 luftdicht
abgedichtet ist und das Gas in den Räumen 6 nach außen abgeführt werden
kann.
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Hierauf wird die Elektrodenplatte 24 an
der Oberseite des Deckelmaterials 22 in der Vakuumumgebung
plaziert, wie in 1F gezeigt
ist, und das Halbleitersubstrat 21 wird mit der Spannungsanlegeeinrichtung 21 elektrisch
verbunden. Eine Hochspannung zum Anodenkoppeln wird durch die Spannungsanlegeeinrichtung 25 zwischen
das Halbleitersubstrat 21 und die Elektrode 24 angelegt,
so daß das
Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial vollständig miteinander
anodengekoppelt werden. In diesem Fall werden die Hochspannung zum
vollständigen
Anodenkoppeln und die Spannungsanlegezeit experimentell und durch
eine Operation bestimmt, die derart einzustellen ist, daß das Halbleitersubstrat 21 und
das Deckelmaterial 22 vollständig und sicher miteinander
anodengekoppelt werden können.
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Ein Laminat, das die Basis 20,
das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22,
welche in 1G gezeigt
sind, aufweist, wird durch vollständiges Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 und des
Deckelmaterials 22, wie oben beschrieben wurde, gebildet.
Somit werden die Vakuumhohlräume 6, die
die Vibratoren 7 enthalten, in den Bereichen des Laminats
jeweils zum Bilden der Vakuumbehälter luftdicht
abgedichtet. Danach wird, ähnlich
dem herkömmlichen
Beispiel, das Laminat entlang vorbestimmter Trennlinien geschnitten,
um in die einzelnen Vakuumbehälter
geteilt und getrennt zu werden. Somit kann der Vakuumbehälter 1 hergestellt
werden.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird
das Halbleitersubstrat 21 mit der Basis 20 gekoppelt,
und danach wird das Deckelmaterial 22 mit der Oberseite
des Halbleitersubstrats 21 anodengekoppelt. In diesem Fall
werden zunächst
das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in
einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt. Danach werden das
Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig miteinander
anodengekoppelt. Der Vakuumgrad des Vakuumhohlraums 6 in
dem Vakuumcontainer kann durch Anodenkoppeln der Halbleiterplatte 21 und
des Deckelmaterials 22, wie es oben beschrieben ist, im
Vergleich zu dem des herkömmlichen
Beispiels beträchtlich
erhöht
werden. Dies wurde anhand des Experiments, das seitens der Erfinder
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, festgestellt.
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Unter Bezugnahme auf das Experiment
wurde durch den Herstellungsprozeß gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
eine Mehrzahl der Vakuumbehälter 1,
die die in 4 gezeigten
Vibratoren enthalten, hergestellt. Andererseits wurde durch den
herkömmlichen
Herstellungsprozeß eine Mehrzahl
der Vakuumbehälter 1 hergestellt,
die dieselbe Form und Größe wie die
oben beschriebenen Vakuumbehälter
aufwiesen. Die Vakuumbedingung der Vakuumhohlräume 6 der so hergestellten
Vakuumbehälter 1 wurde
untersucht. Die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 kann
durch Bestimmen des Q-Werts bezüglich
einer Resonanz des Vibrators 7 geschätzt werden. Dementsprechend
bestimmten die Erfinder. die Q-Werte für die Resonanz der Vibratoren 7 der
wie oben beschrieben hergestellten Vakuumresonatoren 1.
Die hergestellten Vakuumbehälter 1 wurden
auf der Basis der Q-Werte gruppiert. Ein höherer Q-Wert bedeutet einen
höheren
Vakuumgrad des Vakuumhohlraums 6.
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2 zeigt
eine Verteilung der Q-Werte der Vakuumbehälter 1, die erhalten
wird, wenn die Vakuumbehälter 1 auf
der Basis der Q-Werte gruppiert werden. In 2 zeigt der blockgefärbte Balkengraph die Verteilung
der Q-Werte der Vakuumbehälter 1,
die durch den Herstellungsprozeß gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
hergestellt wurden, und der nicht ausgefüllte Balkengraph zeigt diejenige
der durch den herkömmlichen
Herstellungsprozeß hergestellten
Vakuumbehälter 1.
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Wie in 2 zu
sehen ist, beträgt
der prozentuale Anteil der Vakuumbehälter 1, die einen Q-Wert
von weniger als 300 aufweisen, mindestens ca. 80% der Mehrzahl der
durch den herkömmlichen Herstellungsprozeß hergestellten
Vakuumbehälter. Andererseits
beträgt
der prozentuale Anteil der Vaku umbehälter 1, die einen
Q-Wert von mindestens 2100 aufweisen, mindestens ca. 60% der Mehrzahl
der durch den Herstellungsprozeß gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
hergestellten Vakuumbehälter 1.
Somit ist der Q-Wert für
eine Resonanz des Vibrators 7, der in dem Vakuumbehälter 1 enthalten
ist, der durch den Herstellungsprozeß gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
hergestellt wurde, beträchtlich erhöht, und
die Vakuumbedingung ist im Vergleich zu denjenigen des herkömmlichen
Beispiels verbessert.
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Somit ergab das Experiment, das durch
die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, daß die Vakuumbedingung
des Vakuumhohlraums 6 durch Bilden des Vakuumbehälters 1 durch den
Herstellungsprozeß gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
im Vergleich zu dem durch den herkömmlichen Herstellungsprozeß hergestellten
Vakuumbehälter 1 verbessert
werden kann.
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Wie oben beschrieben wurde, kann
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 in dem Vakuumbehälter 1 verbessert
werden. Wenn also der in 4 gezeigte
Vibrator 7 des Winkelgeschwindigkeitssensors in dem Vakuumhohlraum 6 enthalten
ist, ist der Q-Wert des Vibrators 7 hoch, und die Schwingungsbedingung
ist beträchtlich
verbessert, wie durch die oben beschriebenen experimentellen Ergebnisse
gezeigt wird. Somit kann die Empfindlichkeit, mit der eine Winkelgeschwindigkeit
erfaßt
werden kann, verbessert werden. Zudem werden die Schwingungsbedingungen
der Vibratoren 7 in den Vakuumbehältern 1 fast dieselben,
und eine Streuung der Empfindlichkeiten der Winkelgeschwindigkeitssensoren
kann so unterdrückt
werden, daß es
sehr gering ist. Somit kann die Zuverlässigkeit der Leistungsfähigkeit
des Winkelgeschwindigkeitssensors erhöht werden.
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Überdies
kann die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
verbessert werden, ohne daß eine
gasadsorbierende Substanz in dem Vakuumhohlraum 6 des Vakuumbehälters 1 angeordnet
wird. Es werden keine Arbeitskräfte
und keine Zeit zum Anordnen von gasadsorbierenden Substanzen benötigt. Die
Größe des Vakuumhohlraums 6 kann
entsprechend des fehlenden Erfordernisses von gasadsorbierenden
Substanzen reduziert werden.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden
die Konkavitäten 2a und 4a der
Basis 20 (Basisschicht 2) und des Deckelmaterials 22 (Deckelschicht 4) überdies
durch Sandstrahlbehandeln gebildet. Somit können die folgenden Vorteile
erhalten werden. Wenn z. B. die Unterseiten der in der Basisschicht 2 und
der Deckelschicht 4 gebildeten Konkavitäten 2a bzw. 4a glatte
Oberflächen
aufweisen, haftet der Vibrator an der Unterseite der Konkavität 2a oder 4a,
wenn der Vibrator 7 in Berührung mit der Unterseite der
Konkavität 2a oder 4a gelangt,
was durch einen Fall oder dergleichen des Vakuumbehälters 1 verursacht
werden kann. Folglich kann der Vibrator 7 nicht bewegt
werden. Somit kann die Funktion des Winkelgeschwindigkeitssensors
nicht erreicht werden, usw.
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Wenn die Unterseiten der Konkavitäten 2a und 4a überdies
glatte Oberflächen
aufweisen, tritt in manchen Fällen
während
des Herstellungsprozesses das oben erwähnte Problem der Adhäsion des
Vibrators 7 auf. Das heißt, das Halbleitersubstrat 21 wird bearbeitet,
um den Vibrator 7 in dem Anhebezustand zu bilden, wie in 1D gezeigt ist. Danach werden der
Körper
der Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21, die
miteinander gekoppelt sind, gespült
und getrocknet. Bei dem Spülvorgang
dringt eine Flüssigkeit in
den Zwischenraum zwischen der Unterseite der Konkavität 2a und
dem Vibrator 7 ein. Bei dem anschließenden Trocknungsvorgang wird
der Vibrator 7 aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die
vorliegt, während
die Flüssigkeit
bei dem Trocknungsvorgang verdampft wird, zu der Unterseite der Konkavität 2a hin
angezogen. Wenn die Flüssigkeit vollständig verdampft
und das Trocknen abgeschlossen ist, haftet der Vibrator in manchen
Fällen
dicht an der Unterseite der Konkavität 2a. Somit kann der
Vibrator 7 nicht bewegt werden, wie oben beschrieben ist.
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Andererseits werden die Konkavitäten 2a und 4a gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel durch
Sandstrahlbehandeln gebildet, wie oben beschrieben ist. Dementsprechend
weisen die Unterseiten der Konkavitäten 2a bzw. 4a rauhe
Oberflächen
mit einer Rauhheit R von 0,3 μm
bzw. mehr auf. Dadurch kann verhindert werden, daß der Vibrator 7 an
der Unterseite der Konkavität 2a oder 4a haftet. Somit
kann eine Adhäsion
des Vibrators 7 an der Konkavität 2a oder 4a auf
sichere Weise verhindert werden.
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Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben. Insbesondere unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel
von dem ersten Ausführungsbeispiel
darin, daß das
Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit dem Dekkelmaterial 22 in
einem Punktmuster, wie in 1E gezeigt
ist, in der Atmosphäre
durchgeführt
wird. In anderer Hinsicht ist das zweite Ausführungsbeispiel ähnlich dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels sind ähnliche
Teile bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch dieselben
Bezugszeichen bezeichnet, und auf die wiederholte Beschreibung wird
verzichtet.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden
die Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21 miteinander
gekoppelt, und das Halbleitersubstrat 21 wird bearbeitet.
Danach wird das Deckelmaterial 22 an der Oberseite des
Halbleitersubstrats 21 plaziert, wie in 1E gezeigt ist. Das Halbleitersubstrat 21 und
das Deckelmaterial 22 werden in einem Punktmuster miteinander
anodengekoppelt. Das Anodenkoppeln wird in der Atmosphäre durchgeführt. Daraufhin
wird das vollständige
Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit dem Deckelmaterial 22 in einem
Vakuum unter Vakuumabsaugung durchgeführt.
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Wenn das Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit
dem Deckelmaterial 22 in einem Punktmuster in der Atmosphäre durchgeführt wird, wird
die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 des Vakuumbehälters 1 ebenfalls
beträchtlich
verbessert, und eine Streuung des Vakuumgrads kann im Vergleich
zu dem des herkömmlichen
Herstellungsprozesses unterdrückt
werden, ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das
Anodenkoppeln in einem Punktmuster in einem Vakuum durchgeführt wird.
Dies wurde durch das Experiment, das durch die Erfinder dieser Erfindung
durchgeführt wurde,
festgestellt.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
kann die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 wünschenswerterweise
verbessert werden, ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Dementsprechend kann die Zuverlässigkeit
der Leistungsfähigkeit
des Vakuumbehälters 1 vorteilhafterweise
verbessert werden, die Zeit und Arbeitskraft, die nötig sind,
um eine gasadsorbierende Substanz zu liefern, können ausgeschlossen werden,
die Größe des Vakuumbehälters 1 kann
reduziert werden, usw.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Es können
verschiedene Formen gewählt werden.
Beispielsweise werden bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in
einer Position derselben miteinander anodengekoppelt. Das Anodenkoppeln
kann jedoch in mehreren Positionen derselben durchgeführt werden.
Das heißt,
die Anzahl von Anodenkopplungsstellen ist nicht begrenzt. Überdies
liegt bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Position,
bei der das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in
einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden, in den Enden
derselben. Die Position zum Punkt-Anodenkoppeln kann in den mittleren
Bereichen des Halbleitersubstrats 21 und des Deckelmaterials 22 liegen.
Somit ist die Position nicht begrenzt. Wie oben beschrieben ist,
sind die Positionen, an denen das Punkt-Elektrodenkoppeln durchgeführt wird,
und ferner die Anzahl der Positionen nicht begrenzt. Die Positionen
des Punkt-Anodenkoppelns und die Anzahl der Positionen werden so
eingestellt, daß keine der
Vakuumhohlräume 6 durch
das Anodenkoppeln in einem Punktmuster luftdicht abgedichtet wird.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
werden das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 überdies
zu einem Zeitpunkt in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt,
und daraufhin werden das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig miteinander
anodengekoppelt. Das bedeutet, daß das Anodenkoppeln in den
beiden Schritten erreicht wird. Das Punkt-Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit
dem Deckelmaterial 22 kann auf mehrere Male durchgeführt werden.
Beispielsweise können
das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in
mindestens drei Schritten miteinander anodengekoppelt werden.
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Bei den jeweiligen oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
sind die Basis 20 (Basisschicht 2) und das Deckelmaterial 22 (Deckelschicht 4) überdies
jeweils aus Glassubstraten gebildet. Die Basis 20 (Basisschicht 2)
und das Deckelmaterial 22 (Deckelschicht 4) können aus
einem beliebigen Material mit Ausnahme von Glas hergestellt sein,
vorausgesetzt, daß das
Material mit dem Halbleitersubstrat 21 (Halbleiterschicht 3)
anodengekoppelt werden kann. Zudem kann das Halbleitersubstrat 21 (Halbleiterschicht 3)
aus einem Halbleiter mit Ausnahme von Silizium hergestellt sein.
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Bei den jeweiligen oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
werden die Konkavitäten 2a und 4a durch
Sandstrahlbehandeln gebildet. Die Konkavitäten 2a und 4a können auch
durch eine andere Technik gebildet werden.
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Bei den jeweiligen oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
ist der in 4 gezeigte
Vibrator 7 (Sensoreinheit 8) als Beispiel in dem
Vakuumhohlraum 6 des Vakuumbehälters 1 ent halten.
Ein Bauglied, das in dem Vakuumhohlraum 6 enthalten sein soll,
ist nicht auf den Vibrator 7 beschränkt. Zudem sind bei den jeweiligen
oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
die Konkavitäten 2a und 4a in
der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 gebildet,
um den Vakuumhohlraum 6 zu bilden. Um den Vakuumhohlraum 6 herzustellen,
kann ein Zwischenraum zwischen der Basisschicht 2, der
Deckelschicht 4 und der Halbleiterschicht 3 dadurch
gebildet werden, daß beispielsweise
der Mittelbereich der Halbleiterschicht 3 dünner ausgeführt wird
als die Enden derselben, statt daß die Konkavität entweder
in der Basisschicht 2 oder in der Deckelschicht 4 oder
in beiden gebildet wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Halbleitersubstrat mit der Oberseite der Basis gekoppelt,
wird das Dekkelmaterial an der Oberseite des Halbleitersubstrats
plaziert, und werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial
in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt. Daraufhin werden
das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial vollständig miteinander
anodengekoppelt, um den Vakuumbehälter herzustellen. Dementsprechend kann
der Vakuumgrad des Vakuumhohlraums in dem Vakuumbehälter verbessert
werden, und überdies kann
eine Streuung des Vakuumgrads der Vakuumhohlräume in den Vakuumbehältern unterdrückt werden.
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Wie oben beschrieben wurde, kann
der Vakuumgrad des Vakuumhohlraums in dem Vakuumbehälter verbessert
werden, ohne daß eine
gasadsorbierende Substanz in dem Vakuumhohlraum angeordnet wird.
Dementsprechend muß keine
gasadsorbierende Substanz in dem Vakuumhohlraum plaziert werden,
so daß auf
die Arbeitskraft und Zeit zum Bereitstellen einer gasadsorbierenden
Substanz verzichtet werden kann. Überdies kann die Größe des Vakuumhohlraums
reduziert werden, und die Größe des Vakuumbehälters wird
verringert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden der Körper
der Basis und das Halbleitersubstrat, die miteinander gekoppelt
sind, und das Deckelmaterial in der Atmosphäre plaziert, und das Halbleitersubstrat
und das Deckelmaterial werden in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt.
Daraufhin werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial in
einem Vakuum vollständig
anodengekoppelt. Da in diesem Fall das Punkt-Anodenkoppeln in der
Atmosphäre
durchgeführt
wird, können
der Körper
der Basis und das Halbleitersubstrat, die miteinander gekoppelt
werden, und das Deckelmaterial ohne weiteres zum Anodenkoppeln eingestellt
werden. Die Zeit, die für
den Vorgang des Punkt-Anodenkoppelns erforderlich ist, kann reduziert
werden.