JP2000238000A - 微小構造体の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層方向の解像度、および断面形状精度が高
い微小構造体の製造方法および装置を提供する。 【解決手段】 パターン基板上に複数のセルを設定し、
各セル内に複数のパターン薄膜、および位置合わせマー
クを形成した薄膜担持体３をｘ−ｙ−θステージ４上に
セットする。アライメント検出部５Ａ，５Ｂにより位置
合わせマークの位置を検出し、この検出結果に基づいて
パターン基板上の対象セルＣと対向基板６との位置決め
を行い、パターン基板と対向基板６とを圧接すると、対
象セルＣ内の複数の薄膜が対向基板６に接合し、パター
ン基板と対向基板６を離すと、薄膜が対向基板６に転写
される。位置決め・転写を繰り返すことにより、対向基
板６上に複数の薄膜を積層して接合された微小構造体が
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層造形方法によ
って製造される微小ギアや微細光学部品、あるいはこれ
らを成形する金型等の微小構造体の製造方法および製造
装置に関し、特に、積層方向の解像度、および断面形状
精度が高い微小構造体の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層造形方法は、コンピュータで設計さ
れた複雑な形状の３次元物体を短納期で造形する方法と
して近年急速に普及している。積層造形方法により造形
された３次元物体は、種々の装置の部品のモデル（プロ
トタイプ）として、部品の動作や形状の良否を調べるた
めに利用される。この方法が適用される部品のサイズ
は、数ｃｍ以上の比較的大きな部品が多かったが、近
年、精密に加工して形成される微小部品、例えば微小ギ
アや微細光学部品にもこの方法を適用したいというニー
ズがある。このようなニーズに対応する従来の微小構造
体の製造方法および装置として、例えば、特開平１０−
３０５４８８号公報に示されるものがある。

【０００３】図１５は、この従来の微小構造体の製造方
法および装置に係る積層装置を示す。積層装置３は、積
層工程が行われる真空槽３００を有し、この真空槽３０
０の内部に、基板４００が載置される基板ホルダ３０１
と、基板４００上に形成される薄膜が転写されるステー
ジ３０２と、ステージ３０２に取り付けられ、基板４０
０上のアライメントマークを検出する顕微鏡の如きマー
ク検出部３０６と、ステージ３０２をｘ軸方向に移動さ
せるＸ軸テーブル３１０と、ステージ３０２をＹ軸方向
に移動させるＹ軸テーブル３２０とを備え、真空槽３０
０の外部に、基板ホルダ３０１をＺ軸方向に移動させる
Ｚ軸テーブル３３０と、基板ホルダ３０１をＺ軸回りに
回転させるθテーブル３４０とを備える。

【０００４】図１６（ａ）〜（ｃ）は、製造工程を示
す。この微小構造体の製造方法は、同図（ａ）に示すよ
うに、基板４００上に真空蒸着法，スピンコート法等に
よって薄膜４０２を離型層４０１を介して着膜した後、
その薄膜４０２を同図（ｂ）および（ｃ）に示すように
フォトリソグラフィー法によりパターニングして微小構
造体の各断面形状に対応した複数の薄膜４０２ａを所定
のピッチで形成するとともに、アライメントマーク４０
３も所定の位置に同時に形成する。次に、その複数の薄
膜４ａが形成された基板（パターン基板）４００を図１
５に示す真空槽３００内の基板ホルダ３０１上に載置
し、マーク検出部３０６を用いてアライメントマーク４
０３を観察し、アライメントマーク４０３が原点位置に
達するようにＸ軸テーブル３１０、Ｙ軸テーブル３２０
およびθテーブル３４０によって位置決めする。次に、
ステージ３０２が１層目の薄膜（同図の例では最も径の
大きい薄膜）４０２ａ上に位置するようにＸ軸テーブル
３１０およびＹ軸テーブル３２０によってステージ３０
２を原点位置から予め定められた距離を移動させる。基
板ホルダ３０１を上昇させてステージ３０２上の対向基
板（図示せず）に接合させた後、基板ホルダ３０１を下
降させると、薄膜４０２ａがパターン基板４００から剥
離してステージ３０２側に転写される。２層目以降の薄
膜（同図の例では２番目に大きい径の大きい薄膜）４０
２ａを接合する場合は、ステージ３０２が2 層目の薄膜
４０２ａ上に位置するようにＸ軸テーブル３１０および
Ｙ軸テーブル３２０によってステージ３０２を所定のピ
ッチ移動させ、同様に２層目の薄膜４０２ａを１層目の
薄膜４０２ａ上に転写し、これを繰り返すことにより、
図１７に示すように、対向基板上に複数の薄膜４０２ａ
が積層された微小構造体４１０が形成される。この製造
方法によると、膜厚制御性が良好で基板全体に渡って膜
厚均一性に優れたスパッタリング法等の着膜方法を用い
て複数の薄膜を形成できるので、積層方向の解像度が高
い微小構造体を製造することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の微小構
造体の製造方法および装置によれば、Ｚ軸テーブル３３
０には、軸が傾斜方向（図１５に示すα方向）にがたが
あるため、ステージ３０２を所定のピッチ移動させ、Ｚ
軸テーブル３３０により基板ホルダ３０１を上下動させ
る度に基板ホルダ３０１が軸の傾斜方向に変化して正確
な位置決めができず、薄膜の接合位置がずれて断面形状
精度が悪くなるという問題がある。

【０００６】従って、本発明の目的は、積層方向の解像
度および、断面形状精度が高い微小構造体の製造方法お
よび装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、所定の２次元パターンを有する複数の薄膜
が形成されたパターン基板と前記パターン基板に対向配
置される対向基板との位置決め・圧接・離間を繰り返し
て前記対向基板上に前記複数の薄膜を積層して接合され
た微小構造体を製造する微小構造体の製造方法におい
て、前記位置決めは、前記パターン基板と前記対向基板
との相対的位置を検出し、前記相対的位置に基づいて行
うことを特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。
上記構成によれば、検出したパターン基板と対向基板と
の相対的位置に基づいてパターン基板と対向基板との位
置決めを行うことにより、正確な位置決めが可能にな
り、薄膜の接合位置のずれが小さくなる。また、膜厚制
御性が良好で基板全体に渡って膜厚均一性に擾れたスパ
ッタリング法等の着膜方法を用いて複数の薄膜を形成で
きるので、積層方向の高解像度化が可能になる。

【０００８】本発明は、上記目的を達成するため、所定
の２次元パターンを有する複数の薄膜が形成されたパタ
ーン基板と前記パターン基板に対向配置される対向基板
との位置決め・圧接・離間を繰り返して前記対向基板上
に前記複数の薄膜を積層して接合された微小構造体を製
造する微小構造体の製造装置において、前記パターン基
板を保持する基板ホルダと、前記対向基板を保持するス
テージと、前記パターン基板と前記対向基板との相対的
位置を検出する位置検出手段と、前記パターン基板と前
記対向基板とを相対的に移動させる移動手段と、前記位
置検出手段によって検出された前記相対的位置に基づい
て前記移動手段を制御して前記パターン基板と前記対向
基板との前記位置決めを行う制御手段とを備えたことを
特徴とする微小構造体の製造装置を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る積層装置を示す。この積層装置１は、真空槽２
を有し、この真空槽２の内部に、基板上に複数の薄膜を
形成してなる薄膜担持体３を上面４ａに固定し、ｘ軸方
向，ｙ軸方向およびｚ軸回りのθ方向にそれぞれ移動さ
せるｘ−ｙ−θステージ４と、対向基板６が表面７ａに
形成されるとともに、ｚ軸方向に移動するｚステージ７
と、ｘ―ｙ−θステージ４に向けてｚステージ７に設け
られ、薄膜担持体３のアライメント状態を検出する例え
ば顕微鏡の如き一対のアライメント検出部５Ａ，５Ｂ
と、ｘ−ｙ−θステージ４側およびｚステージ７側に粒
子ビーム８をそれぞれ照射してＦＡＢ（Fast AtomBea
m）処理を施す第１の粒子ビーム出射端９Ａおよび第２
の粒子ビーム出射端９Ｂと、真空槽２内の真空度を検出
する真空計１０とを配設している。なお、「ＦＡＢ処
理」とは、粒子ビーム８として例えばアルゴン原子ビー
ムを１ｋＶ程度の電圧で加速して材料の表面に照射し、
材料表面の酸化膜，不純物等を除去して清浄な表面を形
成する処理をいう。本実施の形態では、ＦＡＢの照射条
件を処理対象の材料に応じて加速電圧１〜１．５ｋＶ、
照射時間１〜１０分の範囲で変更するようにしている。

【００１０】ｘ−ｙ−θステージ４は、真空中で使用可
能なものであり、薄膜担持体３をｘ軸方向およびｙ軸方
向にそれぞれ移動させるｘステージ４０およびｙステー
ジ４１と、ｚ軸回りに回転するθステージ４２とを備え
る。

【００１１】ｚステージ７は、例えば、ステンレス，ア
ルミニウム合金等の金属からなる。対向基板６は、１０
ｍｍ角からなり、ｚステージ７上に積層された複数の薄
膜からなる微小構造体をｚステージ７から容易に取り出
せるようにするため、予め、ｚステージ７の表面７ａに
形成される。また、対向基板６は、アライメント検出部
５Ａ，５Ｂの光源波長に対して透明な材料からなる。こ
の条件を満足するように対向基板６の材料とアライメン
ト検出部５Ａ，５Ｂの光源波長は適宜選択される。例え
ば、光源波長が可視領域である場合は、対向基板６とし
て可視光に透明なガラス，プラスチックワイルム等の材
料を選択でき、対向基板６としてＳｉを用いる場合は、
赤外線の波長を有する光源を選択できる。但し、光源波
長が短い方が高分解能で被検出物を観察できるので、赤
外線よりも可視領域を有する光源がより好ましい。ま
た、可視領域を有する光源とした場合は、対向基板６と
して剛性の高いガラスが好ましい。これは、パターン基
板と接触させ、荷重を印加したときに剛性が高い方が基
板の変形が少ないため、高精度に位置合わせできるため
である。本実施の形態では、対向基板６は、透明のガラ
スより形成し、アライメント検出部５Ａ，５Ｂの光源に
可視領域のものを用いる。

【００１２】図２は、積層装置１の制御系を示す。積層
装置１は、本装置１全体の制御を司る制御部１１を有
し、この制御部１１に、制御部１１のプログラムを含む
各種の情報（ｘ−ｙ−θステージ４の移動ピッチ情報
等）を記憶するメモリ１２、真空槽２内を真空にする真
空ポンプ１３、第１および第２の粒子ビーム出射端９
Ａ，９Ｂからそれぞれ粒子ビーム８を照射する第１のＦ
ＡＢ処理部１４Ａおよび第２のＦＡＢ処理部１４Ｂ、ｘ
ステージ４０を構成するｘ軸モータ４０ａおよびｘ軸位
置検出部４０ｂ、ｙステージ４１を構成するｙ軸モータ
４１ａおよびｙ軸位置検出部４１ｂ、θステージ４２を
構成するθモータ４２ａおよびθ位置検出部４２ｂ、ｚ
ステージ７を構成するｚ軸モータ７ｂおよびｚ軸位置検
出部７ｃ、上記アライメント検出部５Ａ，５Ｂ、および
上記真空計１０を各々接続している。ｘ軸位置検出部４
０ｂ，ｙ軸位置検出部４１ｂ，θ位置検出部４２ｂおよ
びｚ軸位置検出部７ｃは、例えば、エンコーダやレーザ
ー干渉計，ガラススケール等を用いることができる。こ
れらを用いることにより、サブμｍの移動精度を実現で
きる。

【００１３】第１および第２のＦＡＢ処理部１４Ａ，１
４Ｂは、１〜１５ｋＶの加速電圧を、対応する第１およ
び第２の粒子ビーム出射端１１Ａ，１１Ｂに付与するも
のである。

【００１４】制御部１１は、メモリ１２が記憶するプロ
グラムおよびｘ−ｙ−θステージ４の移動ピッチ情報に
基づいて、薄膜担持体３が載置されたｘ−ｙ−θステー
ジ４を所定のピッチ（例えば１０．１ｍｍ）で移動させ
つつ、ｚステージ７の表面７ａに対向基板６を介して順
次積層して接合させることにより微小構造体を形成する
ように積層装置１の各部を制御するようになっている。

【００１５】次に、第１の実施の形態の積層装置１を用
いた微小構造体の製造方法を説明する。

【００１６】図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ），
（ｂ）、図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ），（ｂ）、お
よび図７は、製造工程を示す。

【００１７】（１）着膜 まず、図３（ａ）に示すように、基板３１としてＳｉウ
ェハを準備し、この基板３１の上にポリイミド（日立化
成製ポリイミドＰＩＸ３４００）をスピンコーティング
法により塗布し、最高温度３５０℃でベークし、離型層
３２を形成する。

【００１８】次に、図３（ｂ）に示すように、離型層３
２の上にスパッタリング法によりＡ１薄膜３３を０．５
μｍ着膜する。なお、ターゲットには高純度Ａ１を使用
し、スパッタ圧力０．５Ｐａ、基板３１の温度は室温と
する。着膜中は水晶振動子式膜厚計で常時膜厚をモニタ
ーし、膜厚が０．５μｍに達したところで着膜を終了す
る。この結果、基板３０１上のＡ１薄膜３３の膜厚分布
は、０．５±０．０２μｍ以下が得られた。

【００１９】（２）パターンニング 次に、図３（ｃ）に示すように、基板３１の表面にフォ
トレジスト（図示せず）を塗布し、通常のリソグラフィ
ー法によりＡ１薄膜３３をエッチングし、所望の微小構
造体の断面形状にパターニングして複数のパターン薄膜
３４を形成する。フォトレジストにはポジ型を用い、フ
ォトマスク（図示せず）を用いてレジストを露光した。
Ａ１薄膜３３をエッチングした後、フォトレジストを剥
離液にて除去する。断面形状をパターニングする際、同
時に、各パターン薄膜３４をｚステージ７側に順次転写
していくときに、各パターン薄膜３４とｚステージ７の
ｘｙ面内の相対的位置合わせを行うための位置合わせマ
ークを形成する。

【００２０】図４（ａ），（ｂ）は、パターンニング後
の基板３１の表面を示す。１つのセルＣには、同図
（ａ）に示すように、複数の微小構造体の第ｎ層の複数
のパターン薄膜３４とともに、パターン薄膜３４の間に
一対の位置合わせマーク３５Ａ，３５Ｂが形成される。
位置合わせマーク３５Ａ，３５ＢのピッチＰｘは、図１
に示すアライメント検出部５Ａ，５ＢのピッチＰｘに一
致させている。基板３１上には、同図（ｂ）に示すよう
に、同層のパターン薄膜３４、および位置合わせマーク
３５Ａ，３５Ｂを形成した所定のサイズのセルＣが予め
定められた配列方法で配列されている。本実施の形態の
場合は、１０×１０ｍｍのサイズを有する１６個の第１
層〜第１６層のセルＣ1 ，Ｃ2 ，．．．が、ｘ方向およ
びｙ方向にピッチ１０．１ｍｍで４×４の２次元状に配
列されている。なお、配列方法は、１×１６のような１
次元状の配列でもよい。

【００２１】（３）薄膜担持体３の真空槽２への導入 次に、図５（ａ）に示すように、複数のパターン薄膜３
４が形成された基板（パターン基板）３１、すなわち薄
膜担持体３を真空槽２内のｘ−ｙ―θステージ４にセツ
トし、固定する。

【００２２】（４）アライメント調整（位置決め） オペレータは、アライメント検出部５Ａ，５Ｂによりパ
ターン基板３１を拡大観察しながら、１層目のセルＣ1
の２つの位置合わせマーク３５Ａ，３５Ｂがそれぞれの
アライメント検出部５Ａ，５Ｂの視野中央に位置するよ
うに、ｘ−ｙ−θステージ４を調整して、１層目のセル
Ｃ1 内の複数のパターン薄膜３４の位置決めを行う。ア
ライメント検出部５Ａ，５Ｂの顕微鏡光源に対して対向
基板６のガラスは透明であるので、対向基板６のガラス
基板越しに、パターン基板３１上の位置合わせマーク３
５Ａ，３５Ｂが見える。

【００２３】（５）真空槽２内の排気 オペレータが、積層装置１の図示しない排気スイッチを
押下すると、制御部１１は、真空計１０の検出値に基づ
いて真空ポンプ１３を制御して真空槽２内を１０-6Ｐａ
台まで排気し、真空槽２内を高真空状態あるいは超高真
空状態にする。

【００２４】（６）ＦＡＢ処理 制御部１１は、第１および第２のＦＡＢ処理部１４Ａ，
１４Ｂを制御して第１の粒子ビーム出射端９Ａから対向
基板６の表面に粒子ビーム８としてアルゴン原子ビーム
を照射し、第２の粒子ビーム出射端９Ｂからパターン薄
膜３４の表面に粒子ビーム８として同じくアルゴン原子
ビームを照射してＦＡＢ処理を施す。本実施の形態で
は、アルゴン原子ビームを電圧Ｌ ５ｋＶ、電流１５ｍ
Ａで１０分間照射した。

【００２５】（７）薄膜転写 制御部１１は、図５（ｂ）に示すように、ｚ軸位置検出
部７ｃの検出信号に基づいてｚ軸モータ７ｂを制御して
ｚステージ７を下降させ、１層目のセルＣ1 内の複数の
パターン薄膜３４に接近させて清浄な対向基板６の表面
と１層目のセルＣ1 内の複数のパターン薄膜３４の表面
とを接触させ、更に所定の荷重（例えば、５０ｋｇｆ／
ｃｍ2 ）で所定の時間（例えば５分間）押し付けておく
と、対向基板６と１層目のセルＣ1 内の複数のパターン
薄膜３４が強固に接合される。なお、接合強度を引っ張
り試験により評価したところ、５０〜１００ＭＰａであ
った

【００２６】次に、図６（ｂ）に示すように、ｚステー
ジ７を上昇させて元の位置に復帰させると、パターン基
板３１上の１層目のパターン薄膜３４とその下の離型層
３２の密着力よりも、対向基板６と１層目のパターン薄
膜３４の接合力の方が大きいため、１層目のパターン薄
膜３４はパターン基板３１から対向基板６側に転写され
る。

【００２７】次に、制御部１１は、図６（ｂ）に示すよ
うに、メモリ１２が記憶するプログラムおよびｘ−ｙ−
θステージ４の移動ピッチ情報に基づいて、ｘ−ｙ−θ
ステージ４を所定のピッチ、例えば、ｘ軸方向に１０．
１ｍｍだけ移動させる。対向基板６の直下に２層目のセ
ルＣ2 が位置する。そして、１層目のセルＣ1 の位置決
めと同様にして、２層目のセルＣ2 の位置決めを行う。

【００２８】上述したのと同様に、位置決め・ＦＡＢ照
射・転写を行うことにより、図７に示すように、１層目
のセルＣ1 内の複数のパターン薄膜３４に２層目のセル
Ｃ2内の複数のパターン薄膜３４が積層される。最初の
工程との唯、一の違いは、ＦＡＢ処理工程において、２
回目のときはｚステージ７上の対向基板６の表面にアル
ゴン原子ビームを照射するのではなく、１層目のパター
ン薄膜３４の裏面（それまで基板３１に離型層３２を介
して接触していた面）に照射し、そこを清浄化すること
である。以降、位置決め・ＦＡＢ照射・転写の各工程を
繰り返すことにより、図８に示すように対向基板６上に
複数の徴小構造体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ, ．．．が一
括して完成する。その後、対向基板６を除去することに
より、必要な微小構造体３０Ａ〜３０Ｆが得られる。

【００２９】上述した第１の実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ) 膜厚０．５μｍの複数のパターン薄膜３４を順次積
層して微小構造体３０を製造しているので、積層方向の
高解像度化が可能になる。 (ロ) 各セルＣ内のパターン薄膜３４を転写する毎に位置
決めを行っているので、ｚステージ７の軸の傾斜方向の
がたによる位置ずれの問題を解消でき、薄膜３４の接合
位置のずれを小さくでき、断面形状の高精度化が可能に
なる。 (ハ) 各セルＣ内に位置合わせマーク３５Ａ，３５Ｂを形
成できるので、セルＣ間を狭くすることができ、パター
ン基板の有効利用が図れ、低コストに微小構造体を作製
できる。

【００３０】なお、アライメント検出部５Ａ，５Ｂをｚ
ステージ７側に設置したが、ｘ−ｙ−θステージ４側に
設置してもよい。この場合には、対向基板６と同様、複
数の薄膜を形成する基板はアライメント検出部の光源波
長に対して、透明である組みにパターン基板の有効利用
は図れないが、断面形状の高精度化が可能になる。

【００３１】図９（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実
施の形態に係る積層装置を示す。この第２の実施の形態
の積層装置１は、第１の実施の形態において、ｚステー
ジ７をｘ−ｙ−ｚ−θステージ１５とし、ｘ―ｙ−ｚ−
θステージ１５のθステージ１５３の側面に位置合わせ
マーク１６Ａ，１６Ｂを設け、位置合わせマーク１６
Ａ，１６Ｂに対向する位置にアライメント検出部５Ａ，
５Ｂを配置し、対向基板６をθステージ１５３の表面１
５３ａに設けたものであり、他は第１の実施の形態と同
様に構成されている。

【００３２】ｘ−ｙ−ｚ−θステージ１５は、真空中で
使用可能なものであり、対向基板６をｚ軸方向、ｘ軸方
向およびｙ軸方向にそれぞれ移動させるｚステージ１５
０，ｘステージ１５１およびｙステージ１５２と、ｚ軸
周りに回転するθステージ１５３とを備える。

【００３３】図１０は、第２の実施の形態の積層装置１
の制御系を示す。この第２の実施の形態は、第１の実施
の形態と同様に、制御部１１に、メモリ１２、真空ポン
プ１３、第１のＦＡＢ処理部１４Ａおよび第２のＦＡＢ
処理部１４Ｂ、ｘステージ４０を構成するｘ軸モータ４
０ａおよびｘ軸位置検出部４０ｂ、ｙステージ４１を構
成するｙ軸モータ４１ａおよびｙ軸位置検出部４１ｂ、
θステージ４２を構成するθモータ４２ａおよびθ位置
検出部４２ｂ、アライメント検出部５Ａ，５Ｂ、および
真空計１０を各々接続し、更に、ｚステージ１５０を構
成するｚ軸モータ１５０ａおよびｚ軸位置検出部１５０
ｂ、ｘステージ１５１を構成するｘ軸モータ１５１、ｙ
ステージ１５２を構成するｙ軸モータ１５２ａおよびθ
ステージ１５３を構成するθモータ１５３ｂを各々接続
している。ｚ軸位置検出部１５０ｂは、例えば、エンコ
ーダやレーザー干渉計，ガラススケール等を用いること
ができる。これらを用いることにより、サブμｍの移動
精度を実現できる。

【００３４】次に、第２の実施の形態の積層装置１を用
いた微小構造体の製造方法を説明する。

【００３５】図１１（ａ），（ｂ）、図１２（ａ），
（ｂ）、図１３（ａ），（ｂ）、および図１４は、製造
工程を示す。

【００３６】（１）着膜 まず、第１の実施の形態と同様に、基板３１の上に離型
層３２を形成し、離型層３２の上にＡ１薄膜３３を着膜
する。

【００３７】（２）パターンニング 次に、第１の実施の形態と同様に、通常のリソグラフィ
ー法によりＡ１薄膜３３をパターニングして複数のパタ
ーン薄膜３４を形成する。このとき、位置合わせマーク
は形成しない。

【００３８】（３）薄膜担持体３の真空槽２への導入 次に、複数のパターン薄膜３４が形成された基板３１、
すなわち薄膜担持体３を真空槽２内のｘ−ｙ−θステー
ジ４にセットし、固定する。次に、図１１（ａ）に示す
ように、ｘ−ｙ−ｚ−θステージ１５のｚステージ１５
０を移動させて対向基板６をパターン基板３１に近接し
た位置に位置決めする。ここでは、真空槽２の上面から
Ｚ1 の距離に位置合わせマーク１６Ａ，１６Ｂが位置す
るようにする。このとき、アライメント検出部５Ａによ
りθステージ１５３のｘ軸方向に向く側面に設けられた
位置合わせマーク１６Ａを観察し、アライメント検出部
５Ｂによりθステージ１５３のｙ軸方向に向く側面に設
けられた位置合わせマーク１６Ｂを観察しながら行う。
位置合わせマーク１６Ａ，１６Ｂが、それぞれアライメ
ント検出部５Ａ，５Ｂの視野の中央に位置するように、
アライメント検出部５Ａ，５Ｂの位置調整を行った後、
アライメント検出部５Ａ，５Ｂを固定する。

【００３９】（４）真空槽２内の排気、ＦＡＢ処理 次に、図１１（ｂ）に示すように、ｘ−ｙ―ｚ−θステ
ージ１５を上昇させた後、第１の実施の形態と同様に、
真空槽２内を真空に排気し、対向基板６およびパターン
薄膜３４の表面をＦＡＢ処理する。

【００４０】（５）アライメント調整（位置決め） 次に、図１２（ａ）に示すように、ｘ−ｙ−ｚ−θステ
ージ１５のｚステージ１５０を下降させ、位置合わせマ
ーク１６Ａ，１６Ｂが、それぞれアライメント検出部５
Ａ，５Ｂの視野の中央に一致するようにｘ−ｙ−ｚ−θ
ステージ１５を移動させる。固定されたアライメント検
出部５Ａ，５Ｂの位置を基準にして、ｘ−ｙ−ｚ−θス
テージ１５を移動させているので、対向基板６は常に一
定の位置に位置させることができる。

【００４１】（６）薄膜転写 次に、図１２（ｂ）に示すように、更にｘ−ｙ−ｚ−θ
ステージ１５のｚステージ１５０を下降させ、対向基板
６を１層目のセルＣ1 内のパターン薄膜３４に接近させ
て清浄な対向基板６の表面と１層目のセルＣ1 内のパタ
ーン薄膜３４の表面とを接触させ、第１の実施の形態と
同様に、接合する。

【００４２】次に、図１３（ａ）に示すように、ｘ−ｙ
−ｚ−θステージ１５のｚステージ１５０を上昇させる
と、１層目のセルＣ1 内の複数のパターン薄膜３４はパ
ターン基板３１から対向基板６側に転写される。

【００４３】次に、図１３（ｂ）に示すように、１層目
のセルＣ1 と２層目のセルＣ2 のピッチだけｘ軸方向に
ｘ−ｙ−θステージ４を移動させ、１層目のセルＣ1 の
位置決めと同様に、ｘ−ｙ−ｚ−θステージ１５により
対向基板６の直下に２層目のセルＣ2 が位置するように
θステージ１５３の位置決め、すなわち対向基板６の位
置決めを行う。

【００４４】上述したのと同様に、ＦＡＢ照射・位置決
め・転写を行うことにより、図１４に示すように、１層
目のセルＣ１内の複数のパターン薄膜３４と２層目のセ
ルＣ内の複数のパターン薄膜３４が積層される。以降、
ＦＡＢ照射・位置決め・転写の各工程を繰り返すことに
より、対向基板６上に複数の微小構造体が一括して完成
する。

【００４５】上述した第２の実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ) 膜厚０．５μｍの複数のパターン薄膜３４を順次積
層して微小構造体３０を製造しているので、積層方向の
高解像度化が可能になる。 (ロ) 各セルＣ内のパターン薄膜３４を転写する毎に位置
決めを行っているので、ｚステージ１５０の軸の傾斜方
向のがたによる位置ずれの問題を解消でき、薄膜の接合
位置のずれを小さくでき、断面形状の高精炭化が可能に
なる。 (ハ) 各セルＣ内に位置合わせマークは不要であるので、
セルＣ内により多くの薄膜を配置することができ、パタ
ーン基板の有効利用がより図れ、低コストに微小構造体
を作製できる。

【００４６】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施
の形態では、基板上への薄膜の着膜方法としてスパッタ
リング法を用いたが、電子ビーム加熱蒸着法，抵抗加熱
蒸着法，化学蒸着法等の他の真空蒸着法やスピンコーテ
ィング法等を用いてもよい。また、上記実施の形態で
は、薄膜の材料としてＡｌを用いたが、銅，インジウム
等の他の金属やアルミナ，窒化アルミ，炭化珪素，シリ
コン窒化膜等の絶縁体を用いてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の微小構造体
の製造方法および装置によれば、検出したパターン基板
と対向基板との相対的位置に基づいてパターン基板と対
向基板との位置決めを行うことにより、正確な位置決め
が可能になり、薄膜の接合位置のずれが小さくなり、断
面形状の高精度化が可能になる。また、膜厚制御性が良
好で基板全体に渡って膜厚均一性に擾れたスパッタリン
グ法等の着膜方法を用いて複数の薄膜を形成できるの
で、積層方向の高解像度化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る積層装置の構
成図

【図２】第１の実施の形態に係る積層装置の制御系を示
すブロック図

【図３】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施の形態に係る着膜
工程およびパターンニング工程を示す図

【図４】（ａ），（ｂ）は第１の実施の形態に係るパタ
ーンニング後の基板表面を示す図

【図５】（ａ），（ｂ）は第１の実施の形態に係る転写
工程を示す積層装置の側面図

【図６】（ａ），（ｂ）は第１の実施の形態に係る転写
工程を示す積層装置の側面図

【図７】第１の実施の形態に係る転写工程を示す積層装
置の側面図

【図８】第１の実施の形態に係る対向基板上に完成され
た微小構造体を示す斜視図

【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に
係る積層装置の構成図

【図１０】第２の実施の形態に係る積層装置の制御系を
示すブロック図

【図１１】（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態に係るＦ
ＡＢ工程を主に示す積層装置の側面図

【図１２】（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態に係る転
写工程を示す積層装置の側面図

【図１３】（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態に係る転
写工程を示す積層装置の側面図

【図１４】第２の実施の形態に係る転写工程を示す積層
装置の側面図

【図１５】従来の微小構造体の製造方法に係る積層装置
の構成図

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は従来の着膜工程およびパタ
ーンニング工程を示す図

【図１７】従来の製造方法により完成された微小構造体
を示す斜視図

【符号の説明】

１ 積層装置 ２ 真空槽 ３ 薄膜担持体 ４ ｘ−ｙ−θステージ ４ａ ｘ−ｙ−θステージの上面 ４ｂ 位置決めピン ５Ａ，５Ｂ アライメント検出部 ６ 対向基板 ７ ｚステージ ７ａ ｚステージの表面 ７ｂ ｚ軸モータ ７ｃ ｚ軸位置検出部 ８ 粒子ビーム ９Ａ 第１の粒子ビーム出射端 ９Ｂ 第２の粒子ビーム出射端 １０ 真空計 １１ 制御部 １２ メモリ １３ 真空ポンプ １４Ａ 第１のＦＡＢ処理部 １４Ｂ 第２のＦＡＢ処理部 １５ ｘ−ｙ−ｚ−θステージ １６Ａ，１６Ｂ 位置合わせマーク ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 微小構造体 ３１ 基板 ３２ 離型層 ３４ パターン薄膜 ３５Ａ，３５Ｂ 位置合わせマーク ４０ ｘステージ ４０ａ ｘ軸モータ ４０ｂ ｘ軸位置検出部 ４１ ｙステージ ４１ａ ｙ軸モータ ４１ｂ ｙ軸位置検出部 ４２ θステージ ４２ａ θモータ ４２ｂ θ位置検出部 １５０ ｚステージ １５０ａ ｚ軸モータ １５０ｂ ｚ軸位置検出部 １５１ ｘステージ １５１ａ ｘ軸モータ １５２ ｙステージ １５２ａ ｙ軸モータ １５３ θステージ １５３ａ θステージの表面 １５３ｂ θモータ Ｃ セル Ｐｘ ピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 秀則 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 4G059 AA08 AC30 4K029 AA09 AA24 BB03 BD00 BD04 CA05

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の２次元パターンを有する複数の薄膜
   が形成されたパターン基板と前記パターン基板に対向配
   置される対向基板との位置決め・圧接・離間を繰り返し
   て前記対向基板上に前記複数の薄膜を積層して接合され
   た微小構造体を製造する微小構造体の製造方法におい
   て、 前記位置決めは、前記パターン基板と前記対向基板との
   相対的位置を検出し、前記相対的位置に基づいて行うこ
   とを特徴とする微小構造体の製造方法。
2. 【請求項２】前記相対的位置の検出は、前記パターン基
   板上に複数のセルを設定し、かつ、前記セル内に１つあ
   るいは複数の前記薄膜、および位置合わせマークを形成
   し、前記位置合わせマークの位置を検出することにより
   行い、 前記位置決めは、前記セル単位で行う構成の請求項１記
   載の微小構造体の製造方法。
3. 【請求項３】前記相対的位置の検出は、所定の波長の検
   出光を出射する光源を用い、前記パターン基板あるいは
   前記対向基板の一方を前記所定の波長の検出光に対して
   透明とし、前記所定の波長の検出光を透明な前記基板を
   透過させて行う構成の請求項１記載の微小構造体の製造
   方法。
4. 【請求項４】前記相対的位置の検出は、前記パターン基
   板上に複数のセルを設定し、かつ、前記セル内に１つあ
   るいは複数の前記薄膜を形成し、前記セル外に前記セル
   に対応して位置合わせマークを形成し、前記位置合わせ
   マークの位置を検出することにより行い、 前記位置決めは、前記セル単位で行う構成の請求項１記
   載の微小構造体の製造方法。
5. 【請求項５】前記相対的位置の検出は、前記パターン基
   板と前記対向基板とを近接させた状態で行う構成の請求
   項１記載の微小構造体の製造方法。
6. 【請求項６】所定の２次元パターンを有する複数の薄膜
   が形成されたパターン基板と前記パターン基板に対向配
   置される対向基板との位置決め・圧接・離間を繰り返し
   て前記対向基板上に前記複数の薄膜を積層して接合され
   た微小構造体を製造する微小構造体の製造装置におい
   て、 前記パターン基板を保持する基板ホルダと、 前記対向基板を保持するステージと、 前記パターン基板と前記対向基板との相対的位置を検出
   する位置検出手段と、 前記パターン基板と前記対向基板とを相対的に移動させ
   る移動手段と、 前記位置検出手段によって検出された前記相対的位置に
   基づいて前記移動手段を制御して前記パターン基板と前
   記対向基板との前記位置決めを行う制御手段とを備えた
   ことを特徴とする微小構造体の製造装置。
7. 【請求項７】前記移動手段は、前記基板ホルダおよび前
   記ステージの少なくも一方を前記基板ホルダと前記ステ
   ージとを圧接・離間するｚ軸方向に移動させるｚステー
   ジと、前記基板ホルダおよび前記ステージの少なくも一
   方を前記ｚ軸方向に直交するｘ軸方向およびｙ軸方向に
   それぞれ移動させるｘステージおよびｙステージとを備
   え、 前記制御手段は、前記ｘステージおよび前記ｙステージ
   を制御して前記パターン基板と前記対向基板との前記位
   置決めを行い、前記ｚステージを制御して前記パターン
   基板と前記対向基板との前記圧接および前記離間を行う
   構成の請求項６記載の微小構造体の製造装置。
8. 【請求項８】前記パターン基板は、複数のセルが設定さ
   れ、前記セル内に１つあるいは複数の前記薄膜、および
   位置合わせマークが形成され、 前記位置検出手段は、前記位置合わせマークの位置を検
   出することにより前記相対的位置を検出し、 前記制御手段は、前記位置決めを前記セル単位で行う構
   成の請求項６記載の徴小構造体の製造装置。
9. 【請求項９】前記位置検出手段は、所定の波長の検出光
   を出射する光源を備え、 前記パターン基板あるいは前記対向基板の一方は、前記
   所定の波長の検出光に対して透明であり、かつ、前記所
   定の波長の検出光が透明な前記基板を透過する構成の請
   求項８記載の微小構造体の製造装置。
10. 【請求項１０】前記光源は、前記検出光として可視光を
    出射する構成の請求項９記載の微小構造体の製造装置。
11. 【請求項１１】前記透明な基板は、ガラスからなる構成
    の請求項９記載の微小構造体の製造装置。
12. 【請求項１２】前記パターン基板は、複数のセルが設定
    され、前記セル内に１つあるいは複数の前記薄膜が形成
    され、前記セル外に前記セルに対応して位置合わせマー
    クが形成され、 前記位置検出手段は、前記位置合わせマークの位置を検
    出することにより前記相対的位置を検出し、 前記制御手段は、前記位置決めを前記セル単位で行う構
    成の請求項６記載の微小構造体の製造装置。
13. 【請求項１３】前記基板ホルダ側あるいは前記ステージ
    側は、位置合わせマークが形成され、 前記位置検出手段は、前記相対的位置の検出を前記位置
    合わせマークの位置を検出することにより行う構成の請
    求項６記載の微小構造体の製造装置。
14. 【請求項１４】前記位置検出手段は、前記相対的位置の
    検出を前記パターン基板と前記対向基板とを近接させた
    状態で行う構成の請求項６記載の微小構造体の製造装
    置。