JP2004286892A

JP2004286892A - Alignment apparatus, alignment and adhesion apparatus, alignment mark, and adhesion method

Info

Publication number: JP2004286892A
Application number: JP2003076658A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Hikiji; 秀一曳地
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent warpage in a substrate to be aligned. <P>SOLUTION: In an alignment apparatus 2 for aligning first and second substrates 100, 200 opposing to each other, a substrate holder 7 to suck and fix the first substrate 100 is made transparent and the suction face 9 of the substrate holder 7 is made flat to support the whole of one face of the first substrate 100. Thereby, the whole of the one face of the first substrate 100 is supported by the flat sucking face 9. Since the light emitted from the opposite side of the substrate holder 7 to the first substrate 100 toward the first and second substrates 100, 200 passes through the substrate holder 7, the light can reach both of the first and second substrates 100, 200. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメント装置、アライメント接着装置、アライメントマーク及び接着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２枚の基板から構成される光偏向分離素子の製造においては２枚の基板の位置合わせを行った後に２枚の基板を接着結合させている。また、半導体素子の製造においては基板であるウエハと基板であるマスクとの位置合わせを行った後にマスクに対して露光を行いウエハ上にマスクパターンを形成している。このように２枚の基板の位置合わせを行う装置としてアライメント装置がある（例えば、特許文献１参照）。従来のアライメント装置の一例を図８に示す。
【０００３】
図８に示すように、アライメント装置４００には、例えばマスク等の第一の基板４０１を真空吸着して保持する第一の保持部４０２と、第一の保持部４０２の下側に配置され例えばウエハ等の第二の基板４０３を保持して第一の基板４０１に対して移動させる第二の保持部４０４と、第一の保持部４０２の上側に配置され第一の基板４０１に設けられたアライメントマーク４０５と第二の基板４０３に設けられたアライメントマーク４０６との位置ズレを検出するアライメント検出部４０７とが設けられている。
【０００４】
第一の保持部４０２は、基板ホルダ４０８と真空ポンプ（図示せず）とを備え、基板ホルダ４０８に形成された吸着用溝４０９に接続された真空ポンプにより基板ホルダ４０８に第一の基板４０１を吸着させて保持している。このような基板ホルダ４０８は内側には開口４１０が形成されている。この開口４１０を介して、マスクに対しての露光、接着剤に対する露光、アライメントマーク４０５，４０６に対する光照射等が行われる。
【０００５】
このような構造のアライメント装置４００では、第一の保持部４０２に第一の基板４０１が保持され、第二の保持部４０４に第二の基板４０３が保持され、それらの第一及び第二の基板４０１，４０３のアライメントマーク４０５，４０６に対してアライメント検出部４０７によって光が出射される。そして、その反射光をアライメント検出部４０７が受光してそれらの反射光からアライメントマーク４０５，４０６の位置ズレを検出する。そして、その位置ズレを補正するように第二の保持部４０４が第二の基板４０３を移動させる。これにより、第一の基板４０１のアライメントマーク４０５と第二の基板４０３のアライメントマーク４０６とが位置合わせされて、第一の基板４０１と第二の基板４０３とが位置合わせされる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−２８９１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアライメント装置４００では、基板ホルダ４０８の内側に開口４１０が形成されているので、第一の基板４０１が吸着用溝４０９を介した真空ポンプによって基板ホルダ４０８に吸着固定される際、反ってしまうという問題がある。このような基板の反りは、厚さが薄く剛性が低い基板４０１に特に顕著に現れる。
【０００８】
本発明の目的は、位置合わせを行う基板に反りが発生してしまうことを防止することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、吸着手段によって基板ホルダの吸着面に固定される第一の基板に設けられた第一のアライメントマークと、前記第一の基板に対して対向配置される第二の基板に設けられた第二のアライメントマークとを、前記第一及び前記第二のアライメントマークへ照射した光に基づいて位置合わせするアライメント装置において、前記基板ホルダを透明とし、前記吸着面を前記第一の基板の一方の面の全体を支持する平面形状とした。
【００１０】
したがって、吸着手段によって基板ホルダの吸着面に固定される第一の基板の一方の面の全体が平面形状の吸着面に支持されるので、第一の基板に反りが発生してしまうことが防止される。また、基板ホルダが透明であることから、基板ホルダの第一の基板とは反対側から第一及び第二の基板へ向けて出射した光が基板ホルダを通過するので、第一及び第二の基板に光が到達する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のアライメント装置において、前記吸着面上に反射防止膜を形成した。
【００１２】
したがって、吸着面への入射光の散乱が反射防止膜によって防止される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のアライメント装置において、前記基板ホルダには、前記吸着手段に接続される吸着用溝を形成する溝部が形成され、前記吸着手段は、前記吸着用溝を介して前記第一の基板を前記吸着面に真空吸着させる。
【００１４】
したがって、簡素な構成で第一の基板を吸着面に吸着させることが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のアライメント装置において、前記溝部の表面には、鏡面加工が施されている。
【００１６】
したがって、溝部に入射する光が溝部で散乱することが防止され、これにより、溝部における光の透過率が向上する。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載のアライメント装置において、前記溝部の表面には、反射防止膜が設けられている。
【００１８】
したがって、溝部に入射する光が溝部の表面で反射することが防止され、これにより、溝部における光の透過率が向上する。
【００１９】
請求項６記載の発明のアライメント接着装置は、請求項１ないし５の何れか一記載のアライメント装置と、前記基板間に光硬化性を有する接着剤を設ける手段と、前記基板間の距離を制御する手段と、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させる手段と、を備える。
【００２０】
したがって、第一の基板の反りが防止され、位置合わせ精度及び接着剤の層の厚さの均一性の向上が図られる。
【００２１】
請求項７記載の発明のアライメントマークは、基板のデバイスが形成される面に異方性ドライエッチング又は異方性ウェットエッチングにより凹凸状に形成された。
【００２２】
したがって、アライメントマークのコントラストが高くなり、これを用いての基板同士の位置合わせ精度が向上し、それらの素子により構成される各種素子の低コスト化が図られる。
【００２３】
請求項８記載の発明の接着方法は、請求項１ないし５の何れか一記載のアライメント装置を用いて前記第一のアライメントマークと前記第二のアライメントマークとを位置合わせする工程と、前記基板間に光硬化性を有する接着剤を設ける工程と、前記基板間の距離を制御する工程と、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させる工程と、を含む。
【００２４】
したがって、第一の基板の反りが防止され、アライメント精度及び接着剤の層の集めの均一性が向上され、これにより、アライメント接着装置の性能が向上される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。ここで、図１は本実施の形態のアライメント接着装置を示す縦断正面図である。本実施の形態に用いられる２枚の基板は、光偏向分離素子を構成する基板へ適用されている。
【００２６】
図１に示すように、アライメント接着装置１は、アライメント装置２と、このアライメント装置２の上側に配置された光照射装置３とから構成されている。アライメント接着装置１は、概略的には、アライメント装置２によって第一の基板である上側基板１００と第二の基板である下側基板２００とを位置合わせし、それらの間に接着剤３００を塗布し、光照射装置３によって接着剤３００に光を照射し接着剤３００を硬化させて上側基板１００と下側基板２００とを接着させるものである。
【００２７】
このアライメント接着装置１で接着される上側及び下側基板１００，２００を図２に基づいて説明する。図２に示すように、上側及び下側基板１００，２００は、直径１００ｍｍの円盤状に形成されており、それぞれの表面には第一及び第二のアライメントマークである凹凸状のアライメントマーク１０１，２０１及び複数の凹凸が並列して形成された回折格子１０２，２０２が形成されている。アライメントマーク１０１，２０１の縦面１０３，２０３は、略垂直に形成されている。このようなアライメントマーク１０１，２０１は異方性ドライエッチングや異方性ウェットエッチングにより形成される。アライメントマーク２０１と回折格子２０２とは、詳しくは、下側基板２００に接着剤２０４により接着された有機複屈折膜２０５に形成されている。このように、アライメントマーク１０１，２０１はデバイスである回折格子１０２，２０２と同じ面に形成されている。
【００２８】
次に、アライメント接着装置１の各部を説明する。図１に示すようにアライメント装置２には、上側基板１００を保持する第一の保持部である上基板保持部４と、上基板保持部４の下側に配置され下側基板２００を保持して上側基板１００に対して移動させる第二の保持部である下基板保持部５と、上基板保持部４の上側に配置され上側基板１００と下側基板２００との位置ズレを検出するアライメント検出部６とが設けられている。
【００２９】
上基板保持部４には、基板ホルダ７と真空ポンプ８（図３参照）とが設けられている。基板ホルダ７は、光照射装置３及びアライメント検出部６から照射される光に対して透明な石英ガラス製であり、平板円盤状に形成されている。基板ホルダ７の下面には、上側基板１００の一方の面である裏面の全面を支持する平面形状の吸着面９が形成されている。吸着面９には、円環状の溝部１０が形成されており、この溝部１０により上側基板１００の裏面に対向する吸着用溝１１が形成されている。この吸着用溝１１には、基板ホルダ７に形成された吸着用孔１２を介して真空ポンプ８が接続されている。そして、真空ポンプ８による吸着用溝１１を介しての真空吸引により、基板ホルダ７の吸着面９に上側基板１００が吸引保持される。
【００３０】
下基板保持部５は、下側基板２００を保持する下側基板チャック１３と、この下側基板チャック１３を保持しその下側基板チャック１３をＸＹＺ軸方向及びＺ軸周りに移動させる移動機構１４等から構成されている。ここで、Ｘ軸方向はアライメント接着装置１の左右方向、Ｙ軸方向はアライメント接着装置１の前後方向、Ｚ軸方向はアライメント接着装置１の上下方向である。
【００３１】
下側基板チャック１３の吸着面９上には、図示しない吸着用溝が形成されており、この吸着用溝には真空ポンプ１５（図３参照）が接続されている。そして、下側基板チャック１３の吸着面９上に載置された下側基板２００が吸着用溝を介して真空ポンプ１５に吸引され下側基板チャック１３に保持される。このように下側基板チャック１３に保持された下側基板２００は、基板ホルダ７に固定された上側基板１００に対向する。
【００３２】
移動機構１４には、下側基板２００を保持しＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に設けられたＸＹステージ１６と、このＸＹステージ１６を移動駆動するＸＹステージ駆動部１７と、これらのＸＹステージ１６及びＸＹステージ駆動部１７とを保持しＺ軸方向及びＺ軸周りに移動可能に設けられたＺステージ１８と、このＺステージ１８を移動駆動するＺステージ駆動部１９（図３参照）とが設けられている。このような移動機構１４はベース２０上に設けられている。
【００３３】
アライメント検出部６は、発光部（図示せず）により上側及び下側基板１００，２００のアライメントマーク１０１，２０１に光を出射し上側及び下側基板１００，２００で反射した光を受光部（図示せず）で受光する複数のアライメント検出光学系２１と、これらの受光部で受光した光に基づいてアライメントマーク１０１，２０１の位置ズレを求める演算部（図示せず）とから構成されている。
【００３４】
光照射装置３は、上基板保持部４に保持された上側基板１００と下基板保持部５に保持された下側基板２００対して、基板ホルダ７を介して光を照射する。
【００３５】
図３はアライメント接着装置１が備える各部の電気的接続を示すブロック図である。図３に示すように、アライメント接着装置１は、制御部３１が備えられており、この制御部３１が各部を駆動制御する。制御部３１は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３２にバスライン３３を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）３４と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ３５（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）とが接続されて構成されている。
【００３６】
制御部３１には、バスライン３３を介して、真空ポンプ８，１５、ＸＹステージ駆動部１７、Ｚステージ駆動部１９、アライメント検出部６、光照射装置３、接着剤供給部３６が接続されている。接着剤供給部３６は下基板保持部５に保持された下側基板２００上に接着剤３００を滴下するものである。
【００３７】
次に、ＣＰＵ３２がコンピュータプログラムに基づいて行う基板接着処理を図４に基づいて説明する。ここで、図４は基板接着処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
まず、基板固定工程として、真空ポンプ８を駆動して真空吸着により基板ホルダ７に上側基板１００を固定させるとともに、真空ポンプ１５を駆動して真空吸着により下側基板チャック１３に下側基板２００を固定させる（ステップＳ１）
次に、接着剤供給工程として、接着剤供給部３６を駆動して下側基板２００上に接着剤３００を滴下させる（ステップＳ２）。ここに、基板１００，２００間に光硬化性を有する接着剤３００を設ける手段の機能が実行される。接着剤３００としては、光硬化性を有したエポキシ樹脂系接着剤やアクリル樹脂系の接着剤が使用される。接着剤３００の滴下量は、例えば、０．１ｍｌ〜０．６ｍｌの範囲の量である。
【００３９】
次に、上側及び下側基板位置合わせ工程として、アライメント検出部６が求めた上側及び下側基板１００，２００のズレ量を、ＸＹステージ駆動部１７やＺステージ駆動部１９を駆動させて下側基板チャック１３を移動させることにより下側基板２００を移動させて補正する（ステップＳ３）。これにより上側及び下側基板１００，２００のＸＹ軸方向が位置決めされ固定される。
【００４０】
次に、上側及び下側基板間距離制御工程として、Ｚステージ駆動部１９を駆動してＺステージ１８を上昇させて、上側及び下側基板１００，２００間で接着剤３００を押し広げ、上側及び下側基板１００，２００の間の距離を規定の距離に設定してＺステージ１８を固定する（ステップＳ４）。ここに、基板１００，２００間の距離を制御する手段の機能が実行される。この上側及び下側基板１００，２００間の規定の距離が接着剤３００の層（以降、接着層という）の厚さとなる。上側及び下側基板１００，２００間の規定の距離は、例えば、２０μｍ〜１００μｍである。
【００４１】
ここで、上側及び下側基板１００，２００間の距離の制御方法を簡単に説明する。上側及び下側基板間距離制御工程よりも前に、予め、下側基板２００上に基準厚さのスペーサを挿入し、その状態で、Ｚステージ１８を上昇させ、スペーサを上側及び下側基板１００，２００で挟み込む。この状態でＺステージ１８の上昇を停止させる。このときのＺステージ１８の位置を基準位置としてＲＡＭ３５に記憶させる。そして、上側及び下側基板間距離制御工程における上側及び下側基板１００，２００の間の距離の設定の際に、設定する上側及び下側基板１００，２００の間の距離とスペーサの基準厚さとの差の分だけ、Ｚステージ１８が基準位置から離れるようにＺステージ１８を移動させる。
【００４２】
次に、接着剤硬化工程として、光照射装置３を駆動して、基板ホルダ７を介して下側基板２００の表面の全面に向けて光を照射する（ステップＳ５）。これにより、接着剤３００に光が当たり、接着剤３００が硬化し、上側及び下側基板１００，２００が接着剤３００により接着される。ここに、接着剤３００に光を照射して接着剤３００を硬化させる手段の機能が実行される。
【００４３】
このようにして接着剤３００により接着させた上側及び下側基板１００，２００の間の接着層の厚さを計測した結果を図５に示す。図５には、比較のために従来の装置での接着層の厚さも示している。図５から、本実施の形態の接着層の厚さは基板１００，２００全域で略同じ厚さとなっていることが分かる。つまり、上側基板１００の反りが防止されていることが分かる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態では、吸着用溝１１を介して真空ポンプ８によって基板ホルダ７の吸着面９に固定される上側基板１００の一方の面である裏面の全体が吸着面９に支持されるので、上側基板１００に反りが発生してしまうことが防止される。また、基板ホルダ７が透明であることから、基板ホルダ７の上側から下側基板２００へ向けて出射した光が基板ホルダ７を通過するので、上側及び下側基板１００，２００に光を到達させることができ、これにより、上側及び下側基板１００，２００間の接着剤３００に光を当てて硬化させることができる。これらにより、基板１００，２００同士の位置合わせ精度及び接着層の厚みの均一性の向上を図ることができ、基板１００，２００同士の高品質な接着を実現することができる。
【００４５】
また、吸着用溝１１を介した真空ポンプ８より上側基板１００が吸着面９に真空吸着されるので、簡素な構成で上側基板１００を吸着面９に吸着させることができる。
【００４６】
また、アライメントマーク１０１，２０１の縦面１０３，２０３がほぼ垂直に形成されていることにより、エッジコントラストが確保でき、これにより位置合わせが容易となり、位置合わせ精度を向上することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、アライメント検出部６のアライメント検出光学系２１を複数配置した例を示したが、これに限るものではなく、アライメント検出光学系２１は単一であってもよく、単一のアライメント検出光学系２１によって複数のアライメントマーク１０１，２０１を交互に検出しても良い。
【００４８】
次に、本発明の第二の実施の形態を図６に基づいて説明する。なお、前述した実施の形態と同じ部分は同一符号で示し説明も省略する。ここで、図６は本実施の形態の上側及び下側基板１００，２００間の接着層に入射する光の強度を説明する説明図である。
【００４９】
本実施の形態は、基板ホルダ７の吸着用孔１２と吸着用溝１１とのそれぞれの表面に鏡面加工を施した。
【００５０】
鏡面加工方法は、基板ホルダ７に加工した吸着用孔１２及び吸着用溝１１を、ダイヤモンドドリルの砥粒径を順次小さくして加工した後、さらに、ダイヤモンド砥粒径を小さくし、粗仕上げ、中仕上げ、仕上げ、精密仕上げのラッピング（研磨）加工し、吸着用孔１２及び吸着用溝１１の表面を鏡面に仕上げる方法を採った。加工面の表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）は、具体的には、５０ｎｍ以下とした。
【００５１】
このように吸着用孔１２と吸着用溝１１とに鏡面加工を施した基板ホルダ７が設けられたアライメント接着装置１に上側及び下側基板１００，２００をセットし、光照射装置３により上側及び下側基板１００，２００に対して光を照射した。このときの上側及び下側基板１００，２００内に入射する光の強度を調べた。その結果を図６に示す。
【００５２】
図６から、鏡面仕上げを施した基板ホルダ７では上側及び下側基板１００，２００における吸着用溝１１及び吸着用孔１２に対面する領域Ｂでの光強度が、粗仕上げしかしていないものに比べて大幅に向上していることが分かる。つまり、加工表面を鏡面にしたことにより光散乱の発生が低減された。また、基板１００，２００全域での光強度が均一に近づいた。
【００５３】
これにより、本実施の形態では、接着層に入射する光の強度が略均一化され、接着層の均一な光硬化が可能となった。これにより、接着剤３００を確実に機能させることができ、アライメント接着の低コスト化が図られる。
【００５４】
次に、本発明の第三の実施の形態を図７に基づいて説明する。ここで、図７は本実施の形態の基板ホルダ７を示す縦断正面図である。
【００５５】
本実施の形態は、図７に示すように、第二の実施の形態の基板ホルダ７に対して基板ホルダ７の両面及び吸着用溝１１の表面に反射防止膜４１を形成した。この反射防止膜４１は接着剤３００が硬化する波長の光の表面反射を防止する膜である。
【００５６】
この反射防止膜４１の形成方法を簡単に説明する。まず、第二の実施の形態で説明した基板ホルダ７の両面を平面仕上げし、光学的に平面な状態とする。具体的には平面度がλ／２０（λ＝６６０ｎｍ）になるまで仕上げる。この状態で、基板ホルダ７の両面に、ＭｇＦ_２を電子銃加熱による真空蒸着法で約２６０ｎｍの厚さになるように蒸着する。これにより、ＭｇＦ_２からなる反射防止膜４１が形成される。
【００５７】
このような構成により、反射防止膜４１により基板ホルダ７の両面及び吸着用溝１１での光の反射が低減され、接着層への光入射効率が向上される。
【００５８】
なお、本実施の形態では、反射防止膜４１として、ＭｇＦ_２の単層膜とした例を説明したが、これに限るものではなく、Ｎａ_３ＡｌＦ_６、ＬｉＦ、ＣａＦ_２、ＴｈＯＦ_２等の単層膜を用いても良い。また、以上説明した低屈折率材とＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ等の高屈折率材とを組み合わせた多層膜でも良い。
【００５９】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。以下の方法で上側及び下側基板１００，２００を製作した。直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのショット社製光学ガラスＢＫ７からなる下側基板２００を図示しない回転塗布装置の基板固定テーブルに載せ、真空吸着し、固定した。その後、基板固定テーブルを１０ｒｐｍ〜５０ｒｐｍで回転させながら、下側基板２００の中央部にディスペンサーを用いて屈折率１．５２のエポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤を５ｇ〜１０ｇ滴下した。
【００６０】
その後、基板固定テーブルを３００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍで回転させ、下側基板２００全面に紫外線硬化性接着剤を広げ、その後、基板固定テーブルの回転を停止した。
【００６１】
その後、直径９０ｍｍ、厚さ１００μｍの有機複屈折膜２０５の中心を基板固定テーブルの回転中心に合わせ、その有機複屈折膜２０５を載置装置を用いて紫外線硬化性接着剤の上に載せた。
【００６２】
その後、基板固定テーブルを１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍで回転させ、紫外線硬化性接着剤を振り切り、接着層厚さを下側基板２００の面内で一定にして有機複屈折膜２０５表面を平坦化した。
【００６３】
その後、基板固定テーブルの回転を停止し、有機複屈折膜２０５側から高圧水銀灯を用いて紫外線を照射し、紫外線硬化性接着剤を硬化させた。
【００６４】
次に，有機複屈折膜２０５を接着した下側基板２００を基板固定テーブルから外し、有機複屈折膜２０５上にポジレジストを１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分のプリベークを行った。その後、下側基板２００を縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．４５、σ＝０．６、波長；ｉ線）に装着し、１０００周期ある２．０μｍラインアンドスペースのデバイスパターンとライン幅３０μｍ、長さ１３０μｍの十字形状アライメントパターンのレチクルを用いて露光を行い、現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃で３０分のポストベークを行い、周期的なレジストパターンを完成させた。その後、前記のレジストパターン上にスパッタ法によってＡｌを蒸着し、引き続きアセトンを用いてレジストを溶解してＡｌのリフトオフを行い、レジストパターンを反転させたＡｌパターンを完成させた。
【００６５】
その後、日本真空技術製ＮＬＤ−８００エッチング装置を用いて、基板バイアス２００Ｗ，アンテナ電力１ｋＷ，酸素ガス４０ＳＣＣＭ、基板温度−３０℃のエッチング条件で、前記のＡｌパターンを金属マスクにして有機複屈折膜２０５を深さ４μｍエッチングした。エッチング゛形状はテーパー角が８０度から略垂直の間で形成されている。
【００６６】
その後、リン酸系のＡｌエッチング液を用いてＡｌパターンを除去し、凹凸が１０００周期ある回折格子２０２と凹凸状のアライメントマーク２０１とを完成させた。
【００６７】
次に、直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのショット社製光学ガラスＢＫ７からなる上側基板１００も同様に、上側基板１００上にポジレジストを１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分のプリベークを行った。その後、上側基板１００を縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．４５、σ＝０．６、波長；ｉ線）に装着し、１０００周期ある５μｍラインアンドスペースのデバイスパターンとライン幅２０μｍ、長さ１１０μｍの十字形状アライメントパターンのレチクルを用いて露光を行い、現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃で３０分のポストベークを行い、周期的なレジストパターンを完成させた。
【００６８】
その後、日本真空技術製ＮＬＤ−８００エッチング装置を用い基板バイアス４００Ｗ，アンテナ電力１ｋＷ，酸素ガス６０ＳＣＣＭ、基板温度−３０℃のエッチング条件で、前記のレジストパターンをマスクにして上側基板１００を深さ０．５μｍエッチングした。エッチング形状はテーパー角が７０度から８５度の間で形成されている。
【００６９】
このような方法により上側及び下側基板１００，２００に縦面１０３，２０３が略垂直となる凹凸上のアライメントマーク１０１，２０１を形成することができる。
【００７０】
なお、基板はホウ酸クラウンガラス（ＢＫ−７）に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、フッケイ・クラウンガラス、バリウムクラウンガラス、クラウンガラス等の透明なガラス基板や、ポリエステル、アクリル等の高分子フィルム、シート、板等を用いても良い。接着剤は紫外線硬化性のエポキシ樹脂系接着剤を用いたがアクリル樹脂系の接着剤でも良い。
【００７１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、吸着手段によって基板ホルダの吸着面に固定される第一の基板に設けられた第一のアライメントマークと、前記第一の基板に対して対向配置される第二の基板に設けられた第二のアライメントマークとを、前記第一及び前記第二のアライメントマークへ照射した光に基づいて位置合わせするアライメント装置において、前記基板ホルダを透明とし、前記吸着面を前記第一の基板の一方の面の全体を支持する平面形状としたことにより、吸着手段によって基板ホルダの吸着面に固定される第一の基板の一方の面の全体が平面形状の吸着面に支持されるので、第一の基板に反りが発生してしまうことを防止することができる。また、基板ホルダが透明であることから、基板ホルダの第一の基板とは反対側から第一及び第二の基板へ向けて出射した光が基板ホルダを通過するので、第一及び第二の基板に光を到達させることができる。
【００７２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のアライメント装置において、前記吸着面上に反射防止膜を形成したことにより、吸着面への入射光の散乱を反射防止膜によって防止することができる。
【００７３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のアライメント装置において、前記基板ホルダには、前記吸着手段に接続される吸着用溝を形成する溝部が形成され、前記吸着手段は、前記吸着用溝を介して前記第一の基板を前記吸着面に真空吸着させることにより、簡素な構成で第一の基板を吸着面に吸着させることができる。
【００７４】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載のアライメント装置において、前記溝部の表面には、鏡面加工が施されていることにより、溝部に入射する光が溝部で散乱することを防止することができ、これにより、溝部における光の透過率が向上し、例えば、基板同士を光硬化性の接着剤を使用して接着する場合には、接着剤を確実に機能させることができ、アライメント接着の低コスト化が図られる。
【００７５】
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は４記載のアライメント装置において、前記溝部の表面には、反射防止膜が設けられていることにより、溝部に入射する光が溝部の表面で反射することが防止され、これにより、溝部における光の透過率が向上し、例えば、基板同士を光硬化性の接着剤を使用して接着する場合には、接着剤を確実に機能させることができ、アライメント接着の低コスト化が図られる。
【００７６】
請求項６記載の発明のアライメント接着装置によれば、請求項１ないし５の何れか一記載のアライメント装置と、前記基板間に光硬化性を有する接着剤を設ける手段と、前記基板間の距離を制御する手段と、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させる手段と、を備えることにより、第一の基板の反りを防止することができ、これにより、位置合わせ精度及び接着剤の層の厚みの均一性の向上を図ることができ、基板同士の高品質な接着を実現することができる。
【００７７】
請求項７記載の発明のアライメントマークによれば、基板のデバイスが形成される面に異方性ドライエッチング又は異方性ウェットエッチングにより凹凸状に形成されたことにより、アライメントマークのコントラストが高くなるので、これを用いての基板同士の位置合わせ精度の向上が図られ、それらの素子により構成される各種素子の低コスト化を図ることができる。
【００７８】
請求項８記載の発明の接着方法は、請求項１ないし５の何れか一記載のアライメント装置を用いて前記第一のアライメントマークと前記第二のアライメントマークとを位置合わせする工程と、前記基板間に光硬化性を有する接着剤を設ける工程と、前記基板間の距離を制御する工程と、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させる工程と、を含む。
【００７９】
したがって、第一の基板の反りを防止することができ、これにより、位置合わせ精度及び接着剤の層の厚みの均一性の向上を図ることができ、基板同士の高品質な接着を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のアライメント接着装置を示す縦断正面図である。
【図２】上下基板を示す縦断正面図である。
【図３】アライメント接着装置が備える各部の電気的接続を示すブロック図である。
【図４】基板接着処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】接着層の厚さの測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第二の実施の形態の上下基板間の接着層に入射する光の強度を説明する説明図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態の基板ホルダを示す縦断正面図である。
【図８】従来のアライメント装置を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１アライメント接着装置
２アライメント装置
７基板ホルダ
８真空ポンプ（吸着手段）
９吸着面
１０溝部
１１吸着用溝
４１反射防止膜
１００上側基板（第一の基板）
１０１アライメントマーク（第一のアライメントマーク）
２００下側基板（第二の基板）
２０１アライメントマーク（第二のアライメントマーク）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an alignment device, an alignment bonding device, an alignment mark, and a bonding method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in manufacturing a light deflection / separation device composed of two substrates, the two substrates are aligned and then bonded together. In the manufacture of a semiconductor device, a mask is formed by exposing the mask after aligning a wafer as a substrate and a mask as a substrate. There is an alignment apparatus as an apparatus for aligning two substrates as described above (for example, see Patent Document 1). FIG. 8 shows an example of a conventional alignment apparatus.
[0003]
As shown in FIG. 8, the alignment apparatus 400 includes, for example, a first holding unit 402 that holds a first substrate 401 such as a mask by vacuum suction, and a first holding unit 402 disposed below the first holding unit 402. A second holding portion 404 for holding and moving the second substrate 403 such as a wafer with respect to the first substrate 401; and a second holding portion 404 disposed on the first holding portion 402 and provided on the first substrate 401. An alignment detection unit 407 for detecting a positional shift between the alignment mark 405 and the alignment mark 406 provided on the second substrate 403 is provided.
[0004]
The first holding unit 402 includes a substrate holder 408 and a vacuum pump (not shown), and the first substrate 401 is attached to the substrate holder 408 by a vacuum pump connected to a suction groove 409 formed in the substrate holder 408. Is held by adsorption. An opening 410 is formed inside such a substrate holder 408. Through this opening 410, exposure to a mask, exposure to an adhesive, light irradiation to the alignment marks 405, 406, and the like are performed.
[0005]
In the alignment apparatus 400 having such a structure, the first substrate 401 is held by the first holder 402, the second substrate 403 is held by the second holder 404, and the first and second substrates are held. Light is emitted from the alignment detection unit 407 to the alignment marks 405 and 406 on the substrates 401 and 403. Then, the alignment detecting unit 407 receives the reflected light, and detects the positional deviation of the alignment marks 405 and 406 from the reflected light. Then, the second holding unit 404 moves the second substrate 403 so as to correct the displacement. Thus, the alignment mark 405 of the first substrate 401 and the alignment mark 406 of the second substrate 403 are aligned, and the first substrate 401 and the second substrate 403 are aligned.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-1-28915
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional alignment device 400, since the opening 410 is formed inside the substrate holder 408, the first substrate 401 is suction-fixed to the substrate holder 408 by the vacuum pump through the suction groove 409. There is a problem that when it is warped. Such warpage of the substrate is particularly prominent in the substrate 401 having a small thickness and a low rigidity.
[0008]
An object of the present invention is to prevent occurrence of warpage in a substrate to be aligned.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a first alignment mark provided on a first substrate fixed to a suction surface of a substrate holder by a suction unit, and a second alignment mark opposed to the first substrate are provided. In an alignment apparatus for aligning a second alignment mark provided on a substrate based on light irradiated on the first and second alignment marks, the substrate holder is transparent, and the suction surface is the One substrate had a planar shape that supported the entire one surface.
[0010]
Therefore, the whole of one surface of the first substrate fixed to the suction surface of the substrate holder by the suction means is supported by the flat suction surface, thereby preventing the first substrate from being warped. Is done. Further, since the substrate holder is transparent, light emitted toward the first and second substrates from the side opposite to the first substrate of the substrate holder passes through the substrate holder, so that the first and second Light reaches the substrate.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the alignment apparatus of the first aspect, an antireflection film is formed on the suction surface.
[0012]
Therefore, scattering of the incident light on the suction surface is prevented by the antireflection film.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the first or second aspect, the substrate holder is provided with a groove portion for forming a suction groove connected to the suction means, and the suction means includes the suction means. The first substrate is vacuum-sucked to the suction surface through a groove for use.
[0014]
Therefore, the first substrate can be adsorbed on the adsorption surface with a simple configuration.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the alignment device according to the third aspect, the surface of the groove is mirror-finished.
[0016]
Therefore, the light incident on the groove is prevented from being scattered at the groove, thereby improving the light transmittance in the groove.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the alignment device of the third or fourth aspect, an antireflection film is provided on a surface of the groove.
[0018]
Therefore, the light incident on the groove is prevented from being reflected on the surface of the groove, whereby the light transmittance in the groove is improved.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an alignment bonding apparatus according to any one of the first to fifth aspects, a means for providing a photocurable adhesive between the substrates, and controlling a distance between the substrates. Means for irradiating the adhesive with light to cure the adhesive.
[0020]
Therefore, the warpage of the first substrate is prevented, and the alignment accuracy and the uniformity of the thickness of the adhesive layer are improved.
[0021]
The alignment mark of the invention according to claim 7 is formed in an uneven shape by anisotropic dry etching or anisotropic wet etching on the surface of the substrate on which the device is formed.
[0022]
Therefore, the contrast of the alignment mark is increased, the alignment accuracy between the substrates using the alignment mark is improved, and the cost of various elements constituted by these elements is reduced.
[0023]
An adhesion method according to an eighth aspect of the present invention provides a method for aligning the first alignment mark and the second alignment mark using the alignment device according to any one of the first to fifth aspects, and A step of providing a photocurable adhesive therebetween, a step of controlling the distance between the substrates, and a step of irradiating the adhesive with light to cure the adhesive.
[0024]
Therefore, the warpage of the first substrate is prevented, the alignment accuracy and the uniformity of the collection of the adhesive layer are improved, and the performance of the alignment bonding apparatus is thereby improved.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a vertical sectional front view showing the alignment bonding apparatus of the present embodiment. The two substrates used in the present embodiment are applied to a substrate constituting an optical deflection / separation element.
[0026]
As shown in FIG. 1, the alignment bonding device 1 includes an alignment device 2 and a light irradiation device 3 disposed above the alignment device 2. The alignment bonding apparatus 1 roughly aligns an upper substrate 100 as a first substrate and a lower substrate 200 as a second substrate by an alignment device 2 and applies an adhesive 300 therebetween. Then, the adhesive 300 is irradiated with light by the light irradiation device 3 to cure the adhesive 300 and bond the upper substrate 100 and the lower substrate 200.
[0027]
The upper and lower substrates 100 and 200 bonded by the alignment bonding apparatus 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the upper and lower substrates 100 and 200 are formed in a disk shape having a diameter of 100 mm, and have uneven surfaces as first and second alignment marks 101 and 200, respectively. A diffraction grating 102 and 202 having a plurality of concavities and convexities 201 formed in parallel are formed. The vertical surfaces 103 and 203 of the alignment marks 101 and 201 are formed substantially vertically. Such alignment marks 101 and 201 are formed by anisotropic dry etching or anisotropic wet etching. More specifically, the alignment mark 201 and the diffraction grating 202 are formed on an organic birefringent film 205 bonded to the lower substrate 200 with an adhesive 204. As described above, the alignment marks 101 and 201 are formed on the same surface as the diffraction gratings 102 and 202 which are devices.
[0028]
Next, each part of the alignment bonding apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 1, the alignment apparatus 2 includes an upper substrate holding unit 4 that is a first holding unit that holds the upper substrate 100 and a lower substrate 200 that is disposed below the upper substrate holding unit 4 and holds the lower substrate 200. And a lower substrate holding portion 5 that is a second holding portion that moves with respect to the upper substrate 100, and an alignment detection that is disposed above the upper substrate holding portion 4 and detects a positional shift between the upper substrate 100 and the lower substrate 200. A part 6 is provided.
[0029]
The upper substrate holder 4 is provided with a substrate holder 7 and a vacuum pump 8 (see FIG. 3). The substrate holder 7 is made of quartz glass transparent to light emitted from the light irradiation device 3 and the alignment detection unit 6, and is formed in a flat disk shape. On the lower surface of the substrate holder 7, a suction surface 9 having a planar shape that supports the entire back surface, which is one surface of the upper substrate 100, is formed. An annular groove 10 is formed in the suction surface 9, and the groove 10 forms a suction groove 11 facing the back surface of the upper substrate 100. A vacuum pump 8 is connected to the suction groove 11 via a suction hole 12 formed in the substrate holder 7. Then, the upper substrate 100 is suction-held on the suction surface 9 of the substrate holder 7 by vacuum suction through the suction groove 11 by the vacuum pump 8.
[0030]
The lower substrate holding unit 5 includes a lower substrate chuck 13 that holds the lower substrate 200, and a moving mechanism 14 that holds the lower substrate chuck 13 and moves the lower substrate chuck 13 in the XYZ axis direction and around the Z axis. And so on. Here, the X-axis direction is the horizontal direction of the alignment bonding apparatus 1, the Y-axis direction is the front-back direction of the alignment bonding apparatus 1, and the Z-axis direction is the vertical direction of the alignment bonding apparatus 1.
[0031]
A suction groove (not shown) is formed on the suction surface 9 of the lower substrate chuck 13, and a vacuum pump 15 (see FIG. 3) is connected to the suction groove. Then, the lower substrate 200 placed on the suction surface 9 of the lower substrate chuck 13 is sucked by the vacuum pump 15 through the suction groove and held by the lower substrate chuck 13. Thus, the lower substrate 200 held by the lower substrate chuck 13 faces the upper substrate 100 fixed to the substrate holder 7.
[0032]
The moving mechanism 14 includes an XY stage 16 that holds the lower substrate 200 and is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction, an XY stage driving unit 17 that moves and drives the XY stage 16, and an XY stage A Z stage 18 that holds the stage 16 and the XY stage driving unit 17 and is movably provided in the Z axis direction and around the Z axis, and a Z stage driving unit 19 (see FIG. 3) that moves and drives the Z stage 18. Is provided. Such a moving mechanism 14 is provided on a base 20.
[0033]
The alignment detection unit 6 emits light to the alignment marks 101 and 201 of the upper and lower substrates 100 and 200 by a light emitting unit (not shown), and receives light reflected by the upper and lower substrates 100 and 200 as a light receiving unit (FIG. The optical system includes a plurality of alignment detection optical systems 21 that receive light at an unillustrated position, and an arithmetic unit (not shown) that determines the positional deviation of the alignment marks 101 and 201 based on the light received at these light receiving units.
[0034]
The light irradiation device 3 irradiates light to the upper substrate 100 held by the upper substrate holder 4 and the lower substrate 200 held by the lower substrate holder 5 via the substrate holder 7.
[0035]
FIG. 3 is a block diagram showing the electrical connection of each unit included in the alignment bonding apparatus 1. As shown in FIG. 3, the alignment bonding apparatus 1 includes a control unit 31, and the control unit 31 drives and controls each unit. The control unit 31 rewrites various types of data with a ROM (Read Only Memory) 34 that stores fixed data such as computer programs in advance via a bus line 33 to a CPU (Central Processing Unit) 32 that centrally controls each unit. A RAM 35 (Random Access Memory) functioning as a work area or the like that can be freely stored is connected and configured.
[0036]
The vacuum pumps 8 and 15, the XY stage driving unit 17, the Z stage driving unit 19, the alignment detection unit 6, the light irradiation device 3, and the adhesive supply unit 36 are connected to the control unit 31 via a bus line 33. I have. The adhesive supply section 36 is for dropping the adhesive 300 onto the lower substrate 200 held by the lower substrate holding section 5.
[0037]
Next, a substrate bonding process performed by the CPU 32 based on a computer program will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the substrate bonding process.
[0038]
First, as a substrate fixing step, the upper substrate 100 is fixed to the substrate holder 7 by vacuum suction by driving the vacuum pump 8 and the lower substrate 200 is mounted on the lower substrate chuck 13 by driving the vacuum pump 15 by vacuum suction. Fix (step S1)
Next, as an adhesive supply step, the adhesive supply unit 36 is driven to drop the adhesive 300 onto the lower substrate 200 (Step S2). Here, the function of the means for providing the photocurable adhesive 300 between the substrates 100 and 200 is performed. As the adhesive 300, a photo-curable epoxy resin adhesive or an acrylic resin adhesive is used. The amount of the adhesive 300 dropped is, for example, in the range of 0.1 ml to 0.6 ml.
[0039]
Next, in the upper and lower substrate alignment steps, the displacement amounts of the upper and lower substrates 100 and 200 obtained by the alignment detection unit 6 are reduced by driving the XY stage driving unit 17 and the Z stage driving unit 19. The lower substrate 200 is moved and corrected by moving the substrate chuck 13 (step S3). Thereby, the XY axis directions of the upper and lower substrates 100 and 200 are positioned and fixed.
[0040]
Next, as a distance control process between the upper and lower substrates, the Z stage driving unit 19 is driven to raise the Z stage 18, and the adhesive 300 is spread between the upper and lower substrates 100 and 200. The distance between the lower substrates 100 and 200 is set to a specified distance, and the Z stage 18 is fixed (step S4). Here, the function of the means for controlling the distance between the substrates 100 and 200 is executed. The specified distance between the upper and lower substrates 100 and 200 is the thickness of a layer of the adhesive 300 (hereinafter referred to as an adhesive layer). The prescribed distance between the upper and lower substrates 100 and 200 is, for example, 20 μm to 100 μm.
[0041]
Here, a method of controlling the distance between the upper and lower substrates 100 and 200 will be briefly described. Prior to the upper and lower substrate distance control step, a spacer having a reference thickness is inserted in advance on the lower substrate 200, and in this state, the Z stage 18 is raised, and the spacer is moved to the upper and lower substrates 100. , 200. In this state, the elevation of the Z stage 18 is stopped. The position of the Z stage 18 at this time is stored in the RAM 35 as a reference position. When the distance between the upper and lower substrates 100 and 200 is set in the upper and lower substrate distance control step, the distance between the upper and lower substrates 100 and 200 and the reference thickness of the spacer are set. The Z stage 18 is moved so that the Z stage 18 is separated from the reference position by the difference between the two.
[0042]
Next, as an adhesive curing step, the light irradiation device 3 is driven to irradiate light onto the entire surface of the lower substrate 200 via the substrate holder 7 (step S5). Thereby, light strikes the adhesive 300, the adhesive 300 is cured, and the upper and lower substrates 100 and 200 are bonded by the adhesive 300. Here, the function of a unit for irradiating the adhesive 300 with light to cure the adhesive 300 is executed.
[0043]
FIG. 5 shows the result of measuring the thickness of the adhesive layer between the upper and lower substrates 100 and 200 bonded by the adhesive 300 in this manner. FIG. 5 also shows the thickness of the adhesive layer in the conventional apparatus for comparison. From FIG. 5, it can be seen that the thickness of the adhesive layer in the present embodiment is substantially the same over the entire area of the substrates 100 and 200. That is, it can be seen that the upper substrate 100 is prevented from warping.
[0044]
As described above, in the present embodiment, the entire back surface, which is one surface of the upper substrate 100 fixed to the suction surface 9 of the substrate holder 7 by the vacuum pump 8 via the suction groove 11 is formed on the suction surface 9. Therefore, the upper substrate 100 is prevented from being warped. Further, since the substrate holder 7 is transparent, light emitted from the upper side of the substrate holder 7 toward the lower substrate 200 passes through the substrate holder 7, so that the light reaches the upper and lower substrates 100 and 200. Accordingly, the adhesive 300 between the upper and lower substrates 100 and 200 can be cured by irradiating the adhesive 300 with light. Thus, the alignment accuracy between the substrates 100 and 200 and the uniformity of the thickness of the adhesive layer can be improved, and high-quality adhesion between the substrates 100 and 200 can be realized.
[0045]
Further, since the upper substrate 100 is vacuum-sucked to the suction surface 9 by the vacuum pump 8 via the suction groove 11, the upper substrate 100 can be sucked to the suction surface 9 with a simple configuration.
[0046]
In addition, since the vertical surfaces 103 and 203 of the alignment marks 101 and 201 are formed substantially perpendicularly, edge contrast can be ensured, thereby facilitating alignment and improving alignment accuracy.
[0047]
In the present embodiment, an example is shown in which a plurality of alignment detection optical systems 21 of the alignment detection unit 6 are arranged. However, the present invention is not limited to this, and a single alignment detection optical system 21 may be used. A plurality of alignment marks 101 and 201 may be alternately detected by one alignment detection optical system 21.
[0048]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Here, FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the intensity of light incident on the adhesive layer between the upper and lower substrates 100 and 200 according to the present embodiment.
[0049]
In the present embodiment, each surface of the suction hole 12 and the suction groove 11 of the substrate holder 7 is mirror-finished.
[0050]
The mirror surface processing method is such that after the suction holes 12 and the suction grooves 11 formed in the substrate holder 7 are processed by sequentially reducing the abrasive grain diameter of the diamond drill, the diamond abrasive grain diameter is further reduced, and rough finishing is performed. A method of performing lapping (polishing) processing of a medium finish, a finish, and a precision finish, and finishing the surfaces of the suction holes 12 and the suction grooves 11 to mirror surfaces is adopted. The surface roughness Ra (center line average roughness) of the processed surface was specifically set to 50 nm or less.
[0051]
The upper and lower substrates 100 and 200 are set on the alignment bonding apparatus 1 provided with the substrate holder 7 having the mirror holes formed on the suction holes 12 and the suction grooves 11 as described above. The lower substrates 100 and 200 were irradiated with light. At this time, the intensity of light incident on the upper and lower substrates 100 and 200 was examined. FIG. 6 shows the result.
[0052]
From FIG. 6, in the mirror-finished substrate holder 7, the light intensity in the region B facing the suction groove 11 and the suction hole 12 in the upper and lower substrates 100 and 200 is smaller than that in the case where only the rough finish is performed. It can be seen that it is greatly improved. That is, the occurrence of light scattering was reduced by making the processing surface a mirror surface. In addition, the light intensity over the entire area of the substrates 100 and 200 was nearly uniform.
[0053]
As a result, in the present embodiment, the intensity of light incident on the adhesive layer is made substantially uniform, and uniform light curing of the adhesive layer has become possible. This allows the adhesive 300 to function reliably, and lowers the cost of alignment bonding.
[0054]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a vertical sectional front view showing the substrate holder 7 of the present embodiment.
[0055]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, antireflection films 41 are formed on both surfaces of the substrate holder 7 and the surfaces of the suction grooves 11 with respect to the substrate holder 7 of the second embodiment. The antireflection film 41 is a film that prevents surface reflection of light having a wavelength at which the adhesive 300 cures.
[0056]
A method for forming the antireflection film 41 will be briefly described. First, both surfaces of the substrate holder 7 described in the second embodiment are flattened to be optically flat. Specifically, finishing is performed until the flatness becomes λ / 20 (λ = 660 nm). In this state, the MgF ₂ Is deposited to a thickness of about 260 nm by a vacuum deposition method using electron gun heating. Thereby, MgF ₂ Is formed.
[0057]
With such a configuration, reflection of light on both surfaces of the substrate holder 7 and the suction grooves 11 is reduced by the antireflection film 41, and the efficiency of light incidence on the adhesive layer is improved.
[0058]
In this embodiment, MgF is used as the antireflection film 41. ₂ Has been described as an example of a single-layer film, but is not limited thereto. ₃ AlF ₆ , LiF, CaF ₂ , ThOF ₂ May be used. Further, the above-described low refractive index material and ZrO ₂ , TiO ₂ A multilayer film combining a high refractive index material such as SiO and SiO may be used.
[0059]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described. The upper and lower substrates 100 and 200 were manufactured by the following method. A lower substrate 200 made of an optical glass BK7 manufactured by Shot Co., Ltd. having a diameter of 100 mm and a thickness of 1.0 mm was placed on a substrate fixing table of a spin coating apparatus (not shown), and was vacuum-adsorbed and fixed. Then, while rotating the substrate fixing table at 10 rpm to 50 rpm, 5 g to 10 g of an epoxy resin-based ultraviolet curable adhesive having a refractive index of 1.52 was dropped on the center of the lower substrate 200 using a dispenser.
[0060]
Thereafter, the substrate fixing table was rotated at 300 rpm to 500 rpm to spread the ultraviolet curable adhesive over the entire surface of the lower substrate 200, and then the rotation of the substrate fixing table was stopped.
[0061]
Thereafter, the center of the organic birefringent film 205 having a diameter of 90 mm and a thickness of 100 μm was aligned with the rotation center of the substrate fixing table, and the organic birefringent film 205 was mounted on the ultraviolet curable adhesive using a mounting device.
[0062]
Thereafter, the substrate fixing table was rotated at 1000 rpm to 2000 rpm to shake off the ultraviolet curable adhesive, and the surface of the organic birefringent film 205 was flattened while the thickness of the adhesive layer was constant within the surface of the lower substrate 200.
[0063]
Thereafter, the rotation of the substrate fixing table was stopped, and ultraviolet light was irradiated from the organic birefringent film 205 side using a high-pressure mercury lamp to cure the ultraviolet curable adhesive.
[0064]
Next, the lower substrate 200 with the organic birefringent film 205 adhered thereto is removed from the substrate fixing table, a positive resist is applied on the organic birefringent film 205 to a thickness of 1.1 μm, and a pre-bake is performed at 90 ° C. for 30 minutes. went. Thereafter, the lower substrate 200 is mounted on a reduction projection exposure apparatus (NA = 0.45, σ = 0.6, wavelength; i-line), and a device pattern of 2.0 μm line and space having 1000 periods, a line width of 30 μm, Exposure was performed using a reticle having a cross-shaped alignment pattern having a length of 130 μm, development was performed using a developer NMD-3, and post-baking was performed at 100 ° C. for 30 minutes to complete a periodic resist pattern. Thereafter, Al was vapor-deposited on the resist pattern by a sputtering method, and subsequently, the resist was dissolved using acetone to lift off Al, thereby completing an Al pattern in which the resist pattern was inverted.
[0065]
Then, using an NLD-800 etching apparatus manufactured by Nippon Vacuum Technology, an organic birefringent film using the Al pattern as a metal mask under an etching condition of substrate bias 200 W, antenna power 1 kW, oxygen gas 40 SCCM, substrate temperature -30 ° C. 205 was etched 4 μm deep. The etched shape has a taper angle between 80 degrees and substantially vertical.
[0066]
After that, the Al pattern was removed using a phosphoric acid-based Al etching solution to complete a diffraction grating 202 having 1000 irregularities and an alignment mark 201 having irregularities.
[0067]
Next, a positive resist having a thickness of 1.1 μm was similarly applied to the upper substrate 100 made of Shot Glass optical glass BK7 having a diameter of 100 mm and a thickness of 1.0 mm, and the coating was performed at 90 ° C. for 30 minutes. Was pre-baked. Thereafter, the upper substrate 100 is mounted on a reduction projection exposure apparatus (NA = 0.45, σ = 0.6, wavelength; i-line), and a 5 μm line-and-space device pattern having 1000 periods, a line width of 20 μm, and a length of 110 μm Exposure was carried out using a reticle having a cross-shaped alignment pattern of No. 1, and development was carried out using a developing solution NMD-3, and post-baking was performed at 100 ° C. for 30 minutes to complete a periodic resist pattern.
[0068]
Then, the upper substrate 100 was etched to a depth of 0 using an NLD-800 etching apparatus manufactured by Nippon Vacuum Technology, under the etching conditions of a substrate bias of 400 W, an antenna power of 1 kW, an oxygen gas of 60 SCCM, and a substrate temperature of -30 ° C., using the resist pattern as a mask. 0.5 μm was etched. The etched shape has a taper angle between 70 degrees and 85 degrees.
[0069]
By such a method, the alignment marks 101 and 201 on the unevenness where the vertical surfaces 103 and 203 are substantially perpendicular to the upper and lower substrates 100 and 200 can be formed.
[0070]
The substrate is not limited to borate crown glass (BK-7), but may be a transparent glass substrate such as quartz glass, borosilicate glass, fluorinated crown glass, barium crown glass, crown glass, polyester, acrylic or the like. Or the like, a polymer film, sheet, plate or the like may be used. The adhesive used was an ultraviolet-curable epoxy resin-based adhesive, but may be an acrylic resin-based adhesive.
[0071]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the first alignment mark provided on the first substrate fixed to the suction surface of the substrate holder by the suction means and the second alignment mark opposed to the first substrate are provided. In an alignment apparatus for aligning a second alignment mark provided on a second substrate based on light emitted to the first and second alignment marks, the substrate holder is transparent, and the suction surface is By adopting a planar shape that supports the whole of one surface of the first substrate, the whole of one surface of the first substrate fixed to the suction surface of the substrate holder by the suction means becomes a flat suction surface. Since the first substrate is supported, it is possible to prevent the first substrate from being warped. Further, since the substrate holder is transparent, light emitted toward the first and second substrates from the side opposite to the first substrate of the substrate holder passes through the substrate holder, so that the first and second Light can reach the substrate.
[0072]
According to the second aspect of the present invention, in the alignment device according to the first aspect, since the antireflection film is formed on the suction surface, scattering of incident light on the suction surface can be prevented by the antireflection film. it can.
[0073]
According to the third aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the first or second aspect, the substrate holder is formed with a groove portion for forming a suction groove connected to the suction means. By vacuum-sucking the first substrate to the suction surface via the suction groove, the first substrate can be sucked to the suction surface with a simple configuration.
[0074]
According to the fourth aspect of the present invention, in the alignment device according to the third aspect, since the surface of the groove is mirror-finished, light incident on the groove is prevented from being scattered by the groove. Thereby, the light transmittance in the groove portion is improved, and for example, when the substrates are bonded to each other using a photocurable adhesive, the adhesive can function reliably, and the alignment can be performed. The cost of bonding can be reduced.
[0075]
According to the fifth aspect of the present invention, in the alignment device according to the third or fourth aspect, since the antireflection film is provided on the surface of the groove, light incident on the groove is reflected on the surface of the groove. Therefore, the light transmittance in the groove is improved, and for example, when the substrates are bonded to each other using a photocurable adhesive, the adhesive can be reliably functioned. In addition, the cost of alignment bonding can be reduced.
[0076]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an alignment bonding apparatus according to any one of the first to fifth aspects, a means for providing a photocurable adhesive between the substrates, and a distance between the substrates. And a means for irradiating the adhesive with light to cure the adhesive, thereby preventing the first substrate from warping, thereby improving alignment accuracy and adhesion. The uniformity of the thickness of the agent layer can be improved, and high-quality adhesion between substrates can be realized.
[0077]
According to the alignment mark of the present invention, since the surface of the substrate on which the device is formed is formed in an uneven shape by anisotropic dry etching or anisotropic wet etching, the contrast of the alignment mark is increased. Therefore, the alignment accuracy of the substrates can be improved by using this, and the cost of various elements constituted by these elements can be reduced.
[0078]
An adhesion method according to an eighth aspect of the present invention provides a method for aligning the first alignment mark and the second alignment mark using the alignment device according to any one of the first to fifth aspects, and A step of providing a photocurable adhesive therebetween, a step of controlling the distance between the substrates, and a step of irradiating the adhesive with light to cure the adhesive.
[0079]
Therefore, it is possible to prevent the first substrate from warping, thereby improving the alignment accuracy and the uniformity of the thickness of the adhesive layer, and realizing high-quality bonding between the substrates. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional front view showing an alignment bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a vertical sectional front view showing upper and lower substrates.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical connection of each unit provided in the alignment bonding apparatus.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of a substrate bonding process.
FIG. 5 is a graph showing a measurement result of a thickness of an adhesive layer.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the intensity of light incident on an adhesive layer between upper and lower substrates according to the second embodiment of this invention.
FIG. 7 is a vertical sectional front view showing a substrate holder according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a vertical sectional front view showing a conventional alignment apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Alignment bonding equipment
2 Alignment device
7 Substrate holder
8 Vacuum pump (adsorption means)
9 Suction surface
10 groove
11 Groove for suction
41 Anti-reflective coating
100 Upper substrate (first substrate)
101 Alignment mark (first alignment mark)
200 Lower substrate (second substrate)
201 Alignment mark (second alignment mark)

Claims

A first alignment mark provided on the first substrate fixed to the suction surface of the substrate holder by the suction means, and a second alignment mark provided on the second substrate arranged to face the first substrate. In an alignment apparatus that aligns the alignment mark with the first and second alignment marks based on the light applied to the alignment mark,
An alignment apparatus, wherein the substrate holder is transparent, and the suction surface has a planar shape that supports one entire surface of the first substrate.

2. The alignment apparatus according to claim 1, wherein an anti-reflection film is formed on the suction surface.

The substrate holder is formed with a groove that forms a suction groove connected to the suction means,
3. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the suction unit causes the first substrate to be vacuum-sucked to the suction surface via the suction groove. 4.

4. The alignment device according to claim 3, wherein a surface of the groove is mirror-finished.

5. The alignment device according to claim 3, wherein an antireflection film is provided on a surface of the groove.

An alignment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Means for providing a photocurable adhesive between the substrates,
Means for controlling the distance between the substrates,
Means for irradiating the adhesive with light to cure the adhesive,
An alignment bonding device comprising:

An alignment mark formed on a surface of a substrate on which devices are formed by anisotropic dry etching or anisotropic wet etching.

A step of aligning the first alignment mark and the second alignment mark using the alignment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Providing a photocurable adhesive between the substrates,
Controlling the distance between the substrates,
Irradiating the adhesive with light to cure the adhesive,
A bonding method including: