JP2006346834A - 微小構造体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特殊なターゲット基板を用いることなく、正確な位置決めを可能とし、これにより歩留まりの向上および精度の向上を図った微小構造体の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】 真空チャンバー１１内には、ドナー基板１８を保持するｘｙθステージ１２と、ターゲット基板１５を保持するｚステージ１３が対向可能に設置されており、ターゲット基板１５とドナー基板１８の間には、これらの基板１５，１８を観察する観察手段１４が配置される。ターゲット基板１５とドナー基板１８を相対移動させながら、各基板１６，１８の表面を観察手段１４で観察し、この観察結果に基づいて、制御装置３０によりターゲット基板１５とドナー基板１８の位置合わせを行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層造形方法によって作製される微小光学部品や微小機械部品等の微小構造体の製造方法および製造装置に関する。

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。積層造形方法で作成された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。

積層造形方法として、微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを担持したドナー基板を下部ステージ上に取り付け、ターゲット基板を上部ステージに取り付け、下部ステーズと上部ステージを相対的に移動してドナー基板とターゲット基板との位置決め、圧接、離間を繰り返すことにより、ドナー基板上の複数の薄膜パターンを１つづつ剥離してターゲット基板上に転写し、常温接合により複数の薄膜パターンを積層する微小構造体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。

上記微小構造体の製造方法では、ドナー基板とターゲット基板との位置決めの際、上部ステージに設けたマーク検出部によりドナー基板は観察している。これにより、薄膜パターンを高精度に積層することができる。
特許第３１６１３６２号公報 特開２０００−２３８０００号公報

しかし、従来の微小構造体の製造方法では、下部ステージおよび上部ステージにドナー基板およびターゲット基板を取り付けるときに取り付け誤差を生じたり、また、積層工程中にターゲット基板がステージからずれたりする場合があるが、ターゲット基板の水平方向の位置を確認していないため、ドナー基板上の薄膜パターンをターゲット基板上の所望の領域に転写できなくなって歩留まりが低下したり、微小構造体の形状精度が低下したりする。

また、特許文献２に記載の方法では、観察手段はターゲット基板の裏面側に配置されるため、透明なターゲット基板を用いる必要があり、ターゲット基板の材料が限定される。

従って、本発明の目的は、特殊なターゲット基板を用いることなく、正確な位置決めを可能とし、これにより歩留まりの向上および精度の向上を図った微小構造体の製造方法および製造装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、上記目的を達成するため、複数の薄膜パターンを担持するドナー基板を第１のステージ上に取り付け、前記第１のステージに対向して配置された第２のステージ上にターゲット基板を取り付ける第１の工程と、前記第１および第２のステージ上に取り付けられた前記ドナー基板および前記ターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出する第２の工程と、前記第２の工程による検出結果に基づいて前記ドナー基板および前記ターゲット基板を相対的に移動させ、前記ドナー基板と前記ターゲット基板との水平方向の位置決め、圧接および離間を行い、前記ドナー基板上の前記薄膜パターンを前記ターゲット基板上に転写する第３の工程とを含むことを特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。

本発明の第２の態様は、上記目的を達成するため、複数の薄膜パターンを担持するドナー基板が取り付けられる第１のステージと、ターゲット基板が取り付けられる第２のステージと、前記第１および第２のステージ上に取り付けられた前記ドナー基板および前記ターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記第１および第２のステージを制御し、前記ドナー基板と前記ターゲット基板との水平方向の位置決め、圧接および離間を行い、前記ドナー基板上の前記複数の薄膜パターンを前記ターゲット基板上に転写させる制御部とを有することを特徴とする微小構造体の製造装置を提供する。

上記第１および第２の態様によれば、ドナー基板およびターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出することにより、第１および第２のステージへのドナー基板およびターゲット基板の取り付け誤差が生じたり、転写工程中にドナー基板およびターゲット基板の取り付け位置がずれても、高精度に位置決めを行うことができる。

本発明によれば、特殊なターゲット基板を用いることなく、正確な位置決めを可能とし、これにより歩留まりの向上および精度の向上を図ることができる。

［第１の実施の形態］
（微小構造体製造装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る微小構造体製造装置を示す。この微小構造体製造装置１は、真空チャンバー１１と、真空チャンバー１１内の下部に設置された第１のステージとしての高精度のｘｙθステージ１２と、ｘｙθステージ１２に対向して真空チャンバー１１内の上部に設置された第２のステージとしてのｚステージ１３と、観察時にｘｙθステージ１２とｚステージ１３の中間位置に配置され、不要時に退避される観察手段１４と、観察手段１４に接続されたモニタ１９と、微小構造体製造装置１の全体を制御する制御装置３０とを備えて構成されている。

真空チャンバー１１は、図示しない真空ポンプ、真空計、清浄化用のガスを供給するガスボンベ等を備え、内部を高真空にできるように構成されている。

ｘｙθステージ１２は、搭載されたドナー基板１８をｘ，ｙの各方向に移動させ、ｚ軸周りに回転させる図示しない駆動機構を備えている。このｘｙθステージ１２は、高精度ｘｙθステージと呼ばれる範疇に属するものが望ましい。

ｚステージ１３は、ドナー基板１８上の薄膜パターン１７Ａ，１７Ｂが転写されるターゲット基板１５を装着して、ｚ方向にターゲット基板１５を移動させるための図示しない駆動機構を備えている。

観察手段１４は、ターゲット基板１５およびドナー基板１８の所定部分を同時に観察したり拡大したりするための光学系、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの撮像素子、これら撮像素子からの映像信号を処理してモニタ１９に映し出すための各種の回路とを備えて構成されている。また、観察手段１４は、図示しないｘｙｚステージを付属しており、このｘｙｚステージは、観察手段１４の両基板間への出し入れや、ターゲット基板１５およびドナー基板１８の焦点合せのために用いられる。また、観察手段１４は、真空中で使用するタイプを用いる。真空用の観察手段１４は、真空チャンバー１１を大気に戻すことなく使用可能であるため、真空チャンバー１１への取り付けや取り外しを行う必要がない。また、高精度な微小構造体を作製するためにはターゲット基板とドナー基板の位置合せを、薄膜パターンを積層するたびに行うことが好ましい。更に、観察手段に真空中で使用できる高分解能なＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いると、高精度に位置合せすることが可能となるため好ましい。

なお、観察手段は、大気用のタイプを用いてもよい。ベントした真空チャンバー１１に取り付けられ、両基板１５，１８を位置合せした後、真空チャンバー１１から取り外される構成を有する。大気用は、取り付けおよび取り外しを行う必要があるため、取り付け誤差により光軸が斜めになることがある。光軸が斜めになると、ターゲット基板１５とドナー基板１８の水平面内の位置合せ精度が低下する。このため、両基板１５，１８の位置合せをする前に、真空チャンバー１１あるいはｘｙθステージ１２やｚステージ１３に形成された光軸調整用マークを見ながら、光軸が垂直になるように調整しておく必要がある。

ドナー基板１８は、Ｓｉウェハ１６と、Ｓｉウェハ１６上に所定のパターンで形成された薄膜パターン１７Ａ，１７Ｂとを備える。なお、薄膜パターンは、図１に示した２つに限定されるものではなく、任意数にすることができる。

モニタ１９は、観察手段１４の撮像素子により撮像された画像を表示するもので、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＲＴディスプレイ等を用いて構成されている。

（制御装置）
図２は、微小構造体製造装置１の制御装置３０を示す。制御装置３０は、微小構造体製造装置１全体の制御を司るＣＰＵ３１を有し、このＣＰＵ３１に、ｘｙθステージ１２のｘステージを構成するｘ軸モータ１２ａおよびｘ軸位置検出部１２ｂ、ｘｙθステージ１２のｙステージを構成するｙ軸モータ１２ｃおよびｙ軸位置検出部１２ｄ、ｘｙθステージ１２のθステージを構成するθモータ１２ｅおよびθ位置検出部１２ｆ、ｚステージ１３を構成するｚ軸モータ１３ａおよびｚ軸位置検出部１３ｂ、前記観察手段１４、ＣＰＵ３１のプログラムを含む各種の情報（ｘｙθステージ１２の移動ピッチ情報等）を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭを含むメモリ３２、真空チャンバー１１内を真空にする真空ポンプ３３、基板清浄化のための粒子ビームを照射するＦＡＢ処理部３４、チャンバー１１内の真空度を測定する真空計３６、およびモニタ１９を表示駆動する表示制御・駆動部３７を各々接続している。

ＣＰＵ３１は、メモリ３２が記憶するプログラムおよびｘｙθステージ１２の移動ピッチ情報に基づいて、ドナー基板１８が載置されたｘｙθステージ１２を所定のピッチで移動させつつ、ｚステージ１３に取り付けられたターゲット基板１５上に複数の薄膜パターン１７を順次積層させるように微小構造体製造装置１の各部を制御するようになっている。

（微小構造体の製造方法）
次に、微小構造体の製造方法を図１〜図３を参照して説明する。図３は、観察手段１４によりモニタ１９に表示される画像を示し、同図中、（ａ）はターゲット基板とドナー基板との間に位置ずれが生じているモニタ画面、（ｂ）はターゲット基板とドナー基板の位置合せができたときのモニタ画面を示す。

（１）ドナー基板およびターゲット基板の準備
まず、オペレータは、Ｓｉウェハ１６上に薄膜パターン１７Ａ，１７Ｂを担持したドナー基板１８、およびターゲット基板１５を用意する。

ドナー基板１８は、特許第３１６１３６２号に記載されているような方法により作製することができる。すなわち、Ｓｉウェハ１６上に薄膜をスパッタ法により一様に形成し、薄膜をリソグラフィ法によりエッチングして薄膜パターン１７Ａ，１７Ｂを形成する。なお、Ｓｉウェハ１６と薄膜の間に、薄膜パターン１７Ａ，１７Ｂの剥離を容易にする離型層を形成するのが好ましい。離型層は、例えば、ポリイミド、フッ化ポリイミド、酸化シリコン等の公知の材料を用いることができるが、Ｓｉウェハ１６の熱酸化処理を行って形成される熱酸化膜を用いてもよい。また、Ｓｉウェハ１６は、ガラス等の他の材料からなるものでもよい。

ターゲット基板１５は、断面凸状を有し、凸部先端面が薄膜パターン１７が転写される転写面１５ａとなっている。また、ターゲット基板１５は、全ての薄膜パターン１７の積層が終了してターゲット基板１５上に微小構造体を形成した後、エッチング除去可能な材料からなるのが好ましい。

（２）ドナー基板およびターゲット基板の取り付け
次に、オペレータは、ターゲット基板１５を真空チャンバー１１内に搬入し、ターゲット基板１５をｚステージ１３の下面に固定する。さらに、ドナー基板１８をｘｙθステージ１２に固定する。次に、オペレータは、制御装置３０を動作させ、真空ポンプ３３を稼働させて真空チャンバー１１内を排気し、高真空状態あるいは超真空状態にする。

（３）薄膜パターンの位置決め
次に、ターゲット基板１５とドナー基板１８の間、すなわち両基板１５，１８を同時に観察可能な位置に観察手段１４を設置する。この時点では、ターゲット基板１５とドナー基板１８の位置合せをしていないので、観察手段１４に接続されているモニタ１９の画面には、ターゲット基板１５の転写面１５ａとドナー基板１８の１層目の薄膜パターン１７Ａは、図３の（ａ）のように、位置ずれが生じた状態で表示される。

次に、オペレータは、モニタ１９の画面を目視により観察しながら図示しない操作盤を操作して、両者が一致するようにＣＰＵ３１の制御によりｘ軸モータ１２ａ、ｙ軸モータ１２ｃおよびθモータ１２ｅを駆動してｘｙθステージ１２をｘ，ｙ，θの各方向に移動させ、図３の（ｂ）に示すように、画面上のターゲット基板１５の転写面１５ａと１層目の薄膜パターン１７Ａが、水平面内で合致するように位置合せをする。位置合せ終了後、オペレータは、観察手段１４を薄膜パターン１７Ａ，１７Ｂの堆積処理の邪魔にならない待機位置に退避させる。なお、基板１５，１８間の位置決め、および観察手段１４の配置、退避は、自動的に行うようにしてもよい。

次に、ドナー基板１８及びターゲット基板１５の表面にＦＡＢ処理部３４によりＦＡＢを照射し、両基板１５，１８の表面を清浄化する。

（４）薄膜パターンの転写
次に、ＣＰＵ３１の制御によりｚ軸モータ１３ａを駆動してｚステージ１３を降下させると、ターゲット基板１５の転写面１５ａが薄膜パターン１７Ａの上面に接触する。このとき、ｚステージ１３は、所定の荷重を所定の時間にわたって下方に付与しているため、薄膜パターン１７Ａはターゲット基板１５の転写面１５ａに常温接合される。

次に、ｚステージ１３を上昇させると、薄膜パターン１７ＡはＳｉウェハ１６から剥離して、ターゲット基板１５の転写面１５ａに転写する。

次に、図１のように、再び観察手段１４をドナー基板１８とターゲット基板１５の間へ搬入し、ドナー基板１８の２層目の薄膜パターン１７Ｂが、ｚステージ１３上の薄膜パターン１７Ａに対向するように、ｘ軸モータ１２ａ、ｙ軸モータ１２ｃおよびθモータ１２ｅを駆動してｘｙθステージ１２を移動させ、観察手段１４を用いて同様に位置決めを行う。位置合せ終了後、観察手段１４を待機位置に退避させる。次に、ドナー基板１８及びターゲット基板１５の表面にＦＡＢ処理部３４によりＦＡＢを照射し、両基板１５，１８の表面を清浄化する。

次に、ＣＰＵ３１の制御の下にｚ軸モータ１３ａを駆動してｚステージ１３を下降させると、薄膜パターン１７Ａが薄膜パターン１７Ｂに接触する。この状態で、ｚステージ１３により所定の時間、所定の荷重を薄膜パターン１７Ｂに付与する。

次に、ｚ軸モータ１３ａを駆動してｚステージ１３を上昇させると、薄膜パターン１７ＢはＳｉウェハ１６から剥離して薄膜パターン１７Ａの下面に転写し、薄膜パターン１７Ａと薄膜パターン１７Ｂが積層される。

薄膜パターンが３つ以上ある場合、未処理の薄膜パターンが存在するか否かがＣＰＵ３１によって判定され、存在する場合には、３つめの薄膜パターンに対する位置決め処理、および転写・積層処理が順次実行される。位置決め、接合、離間は、ドナー基板１８上の薄膜パターンが無くなるまで繰り返し実行され、最終的にターゲット基板１５上にｎ個の薄膜パターンを積層した積層構造体が形成される。その後は、ターゲット基板１５をエッチングにより除去して積層構造体が得られる。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ドナー基板１８の薄膜パターンとターゲット基板１５の水平方向の相対的位置を、積層毎に観察手段１４により観察して位置決めを行っているので、ターゲット基板１５およびドナー基板１８の取り付け誤差があっても、また積層工程でターゲット基板１５およびドナー基板１８の取り付け位置にずれが発生しても、微小構造体を高精度に作製することができ、製品歩留まりが向上する。
（ロ）ターゲット基板１５とドナー基板１８の表面側からそれぞれを観察しているので、従来装置が必要とした透明なターゲット基板が不要になり、ターゲット基板の材料を限定する必要がなくなる。

なお、ターゲット基板１５およびドナー基板１８にアライメントマークを予め形成し、そのアライメントマークに基づいて位置決めを行ってもよい。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る微小構造体製造装置を示す。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態とは、観察手段を複数有する点が異なる。なお、図４は、真空チャンバー１１および制御装置３０の図示を省略している。

第２の実施の形態に係る微小構造体製造装置１は、ターゲット基板１５を観察するターゲット基板観察手段１４Ａと、ドナー基板１８を観察するドナー基板観察手段１４Ｂとを有している。ターゲット基板観察手段１４Ａは、ｘｙθステージ１２に一体化されており、ｘｙθステージ１２と共に移動可能に構成されている。また、ドナー基板観察手段１４Ｂは、図１に示した真空チャンバー１１内に固定される。

（基板間の位置合わせ方法）
図５は、図４の微小構造体製造装置におけるターゲット基板とターゲット基板観察手段間の距離Ｘ_Ｔを計測する方法を示す。ここでは、最初にドナー基板１８上の薄膜パターン１７Ａをターゲット基板１５に位置合せする方法を説明する。また、Ｘ方向の位置合せ方法についてのみ説明するが、Ｘ方向と同様にすれば、Ｙ方向も位置合せできる。

図５の（ａ）は、ｘｙθステージ１２が原点に位置しているときの各部の位置間係を示している。ターゲット基板１５はｚステージ１３に取り付けられ、ドナー基板１８はｘｙθステージ１２に取り付けられている。

薄膜パターン１７Ａとターゲット基板１５を位置合せするには、両者間の相対距離ΔＸを把握する必要がある。ｘｙθステージ１２を相対距離ΔＸの分だけ移動すれば、薄膜パターン１７Ａとターゲット基板１５を位置合せすることができる。

相対距離ΔＸを把握するために、基板観察手段１４Ａ，１４Ｂ間の距離Ｘ_Ｌ、薄膜パターン１７Ａの左側とドナー基板観察手段１４Ｂとの間の距離Ｘ_Ｄ、ターゲット基板１５の左側とターゲット基板観察手段１４Ａとの間の距離Ｘ_Ｔを計測する。これらの計測値に基づいて、
ΔＸ＝Ｘ_Ｌ−Ｘ_Ｄ−Ｘ_Ｔ
を制御装置３０により算出する。

（距離Ｘ_Ｌの計測方法）
次に、図５の（ｂ）を参照して距離Ｘ_Ｌの計測方法を説明する。ターゲット基板観察手段１４Ａとドナー基板観察手段１４Ｂが対向する配置関係となるまでｘｙθステージ１２を移動する。この移動後のｘｙθステージ１２の座標（移動距離）がＸ_Ｌとなる。なお、基板観察手段１４Ａ，１４Ｂは、ともに真空チャンバ１１から取り外すことはないので、基板観察手段１４Ａ，１４Ｂ間の距離がずれることはない。従って、Ｘ_Ｌは、あらかじめ一度だけ計測しておけばよい。

（距離Ｘ_Ｌの他の計測方法）
図６および図７は、基板観察手段１４Ａ，１４Ｂ間の距離Ｘ_Ｌの他の計測方法を示す。まず、図６の（ａ）のように、ダミーのドナー基板２０をｘｙθステージ１２に載せてｘｙθステージ１２を原点に位置決めした後、ｚステージ１３を下降させてターゲット基板１５をドナー基板２０に圧接する。

次に、図６の（ｂ）のように、ｚステージ１３を上昇させると、ドナー基板２０には、図６の（ｃ）のように、圧接痕２１がターゲット基板１５上の薄膜パターン１７Ａ〜１７Ｄ（ここでは、４つの薄膜パターン１７Ａ〜１７Ｄがドナー基板２０に形成されている。）に付く。この計測方法においては、Ｘ_Ｌは、図６の（ｂ）に示す距離Ｘ_Ｌ１とＸ_Ｌ２を制御装置３０で計測し、Ｘ_Ｌ１＋Ｘ_Ｌ２＝Ｘ_Ｌとして算出する。Ｘ_Ｌ１とＸ_Ｌ２は、以下のようにして計測する。

まず、図６の（ｄ）に示すように、ドナー基板観察手段１４Ｂに図６の（ｃ）に示す圧接痕２１の特定部分、例えば左側部分がモニタ１９に映し出されるまで、制御装置３０の制御のもとにｘｙθステージ１２を移動する。このときの座標（移動距離）がＸ_Ｌ１となる。同様に、ターゲット基板観察手段１４Ａのモニタ１９にターゲット基板１５の左側部分が映し出されるまで、ｘｙθステージ１２を移動する。このときの座標（移動距離）が、図７に示すＸ_Ｌ２となる。移動距離Ｘ_Ｌ１，Ｘ_Ｌ２により、ｘｙθステージ１２の移動距離Ｘ_Ｌを、Ｘ_Ｌ１＋Ｘ_Ｌ２により算出することができる。

上記した基板観察手段１４Ａ，１４Ｂ間の距離の計測方法は、一例を示したにすぎず、距離Ｘ_Ｌを計測できる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。

（距離Ｘ_Ｄ，Ｘ_Ｔの計測方法）
図８の（ａ）は、距離Ｘ_Ｄの計測方法を示す。薄膜パターン１７Ａの特定部分、例えば左側部分がドナー基板観察手段１４Ｂのモニタ１９に映し出されるまで、ｘｙθステージ１２を左側へ移動する。このときのｘｙθステージ１２の座標（移動距離）が、Ｘ_Ｄとなる。

図８の（ｂ）は、距離Ｘ_Ｔの計測方法を示す。ターゲット基板１５の左側部分がターゲット基板観察手段１４Ａのモニタ１９に映し出されるまで、ｘｙθステージ１２を左側へ移動する。このときのｘｙθステージ１２の座標（移動距離）が、Ｘ_Ｔとなる。

以上のようにして計測した基板観察手段１４Ａ，１４Ｂ間の距離Ｘ_Ｌ、薄膜パターン１７Ａの左側とドナー基板観察手段１４Ｂ間の距離Ｘ_Ｄ、およびターゲット基板１５の左側とターゲット基板観察手段１４Ａ間の距離Ｘ_Ｔに基づいて、薄膜パターン１７Ａとターゲット基板１５の相対距離ΔＸを制御装置３０で算出し、ｘｙθステージ１２を原点から相対距離ΔＸだけ移動することにより、ターゲット基板１５とドナー基板１８を位置合せすることができる。

なお、ダミーのドナー基板２０を用いて距離Ｘ_Ｌを計測した場合は、その後、ダミーのドナー基板２０を正規のドナー基板１８と交換する。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、ドナー基板１８，２０の薄膜パターンとターゲット基板１５の水平方向の相対的位置を、積層毎にターゲット基板観察手段１４Ａとドナー基板観察手段１４Ｂにより個別に観察して位置決めを行っているので、ターゲット基板１５およびドナー基板１８の取り付け誤差があっても、また積層工程でターゲット基板１５およびドナー基板１８の取り付け位置にずれが発生しても、微小構造体を高精度に作製することができ、製品歩留まりが向上する。

なお、第２の実施の形態では、ターゲット基板観察手段１４Ａをｘｙθステージ１２に取り付けたが、ターゲット基板観察手段１４Ａに別のステージを取り付ける構成にしてもよい。また、薄膜パターン１７Ａやターゲット基板１５の特定部分として左側部分を基準にして位置合せをしたが、これに限らず、右側部分を基準にしてもよいし、別途作製したアライメントマークを基準にしてもよい。

［第３の実施の形態］
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る微小構造体製造装置を示す。この第３の実施の形態は、第２の実施の形態とは、ｚステージ１３をｘ、ｙ方向に移動可能なｘｙｚステージ２２として、ターゲット基板観察手段１４Ａをｘｙθステージ１２から離して真空チャンバ１１内に設置した点が異なる。

図１０は、第３の実施の形態における位置合せ方法を示す。本実施の形態におけるターゲット基板１５とドナー基板１８の位置合せ方法は、基本的には、第２の実施の形態と同様である。ここでは、ドナー基板１８上の薄膜パターン１７Ａをターゲット基板１５に位置合せをし、かつ、ｘ方向の位置合せを行う場合について説明する。

図１０の（ａ）は、ｘｙθステージ１２とｘｙｚステージ２２が、ともに原点に位置しているときの各構成要素の位置関係を示している。本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、薄膜パターン１７Ａとターゲット基板１５を位置合せするには、両者の相対距離ΔＸを把握する必要がある。

相対距離ΔＸを把握するために、基板観察手段１４Ａ，１４Ｂ間の距離Ｘ_Ｌ、薄膜パターン１７Ａの左側とドナー基板観察手段１４Ｂの間の距離Ｘ_Ｄ、ターゲット基板１５の左側部分とターゲット基板観察手段１４Ａの間の距離Ｘ_Ｔを制御装置３０で計測し、これらの計測値に基づいて、ΔＸ＝Ｘ_Ｌ−Ｘ_Ｄ−Ｘ_Ｔを制御装置３０で算出する。ここで、距離Ｘ_Ｌは、第２の実施の形態で説明したように、圧接痕２１を設けることにより計測する。また、Ｘ_Ｄは、第２の実施の形態と同様にして計測する。

図１０の（ｂ）は、距離Ｘ_Ｔの計測方法を示す。ターゲット基板１５の特定部分、例えば左側部分が、ターゲット基板観察手段１４Ａのモニタ１９に映し出されるまで、ｘｙｚステージ２２を移動する。このときのｘｙｚステージ２２の座標（移動距離）がＸ_Ｔになる。

以上のように、基板観察手段間の距離Ｘ_Ｌ、薄膜パターン１７Ａの左側とドナー基板観察手段１４Ｂ間の距離Ｘ_Ｄ、ターゲット基板１５の左側とターゲット基板観察手段１４Ａ間の距離Ｘ_Ｔを計測し、これらに基づいてΔＸを制御装置３０で算出し、ｘｙθステージ１２を原点からΔＸだけ移動することによって、ターゲット基板１５とドナー基板１８を位置合せする。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。なお、第３の実施の形態においては、第２の実施の形態と同様に、薄膜パターン１７Ａやターゲット基板１５の左側部分を基準にして位置合せをしたが、これに限らず、右側部分を基準にしてもよいし、別途作製したアライメントマークを基準にしてもよい。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々な変形が可能である。また、本発明の要旨を変更しない範囲で各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることは可能である。

例えば、第２の実施の形態と第３の実施の形態を組み合わせて、ターゲット基板観察手段１４Ａとターゲット基板１５を取り付けたステージが、ともに水平面内で移動するような構成としてもよい。また、観察手段１４による観察から位置合わせまでの工程を自動化するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る微小構造体製造装置を示す断面図である。 図１の微小構造体製造装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 図１の観察手段によりモニタに表示される画像を示し、（ａ）はターゲット基板とドナー基板との間に位置ずれが生じている画面図、（ｂ）はターゲット基板とドナー基板の位置合せができたときの画面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る微小構造体製造装置の構成図である。 図４の微小構造体製造装置におけるターゲット基板とターゲット基板観察手段間の距離Ｘ_Ｔを計測する方法を示す説明図である。 第２の実施の形態において、観察手段間の距離Ｘ_Ｌの他の計測方法を示す説明図である。 第２の実施の形態の他の計測方法におけるｘｙθステージの移動距離Ｘ_Ｌ２を示す説明図である。 ｘｙθステージの移動距離の計測方法を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る微小構造体製造装置の構成図である。 第３の実施の形態における位置合せ方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 微小構造体製造装置
１１ 真空チャンバー
１２ ｘｙθステージ
１２ａ ｘ軸モータ
１２ｂ ｘ軸位置検出部
１２ｃ ｙ軸モータ
１２ｄ ｙ軸位置検出部
１２ｅ θモータ
１２ｆ θ位置検出部
１３ ｚステージ
１３ａ ｚ軸モータ
１３ｂ ｚ軸位置検出部
１４ 観察手段
１４Ａ ターゲット基板観察手段
１４Ｂ ドナー基板観察手段
１５ ターゲット基板
１５ａ 転写面
１６ Ｓｉウェハ
１７Ａ，１７Ｂ 薄膜パターン
１８ ドナー基板
１９ モニタ
２０ ダミーのドナー基板
２１ 圧接痕
２２ ｘｙｚステージ
３０ 制御装置
３１ ＣＰＵ
３２ メモリ
３３ 真空ポンプ
３４ ＦＡＢ処理部
３６ 真空計
Ｘ_Ｄ，Ｘ_Ｔ 移動距離
Ｘ_Ｌ 基板観察手段間の距離
Ｘ_Ｌ１，Ｘ_Ｌ２ 移動距離
ΔＸ 相対距離

Claims (14)

1. 複数の薄膜パターンを担持するドナー基板を第１のステージ上に取り付け、前記第１のステージに対向して配置された第２のステージ上にターゲット基板を取り付ける第１の工程と、
   前記第１および第２のステージ上に取り付けられた前記ドナー基板および前記ターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出する第２の工程と、
   前記第２の工程による検出結果に基づいて前記ドナー基板および前記ターゲット基板を相対的に移動させ、前記ドナー基板と前記ターゲット基板との水平方向の位置決め、圧接および離間を行い、前記ドナー基板上の前記薄膜パターンを前記ターゲット基板上に転写する第３の工程とを含むことを特徴とする微小構造体の製造方法。
2. 前記第２の工程は、前記ドナー基板および前記ターゲット基板の表面を観察工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の微小構造体の製造方法。
3. 前記第２の工程は、同一場所に配置された観察手段により前記ドナー基板および前記ターゲット基板の表面を観察することにより、前記ドナー基板および前記ターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の微小構造体の製造方法。
4. 前記第２の工程は、前記ドナー基板の表面をドナー基板観察手段により観察し、前記ターゲット基板の表面をターゲット基板観察手段により観察することにより、前記ドナー基板および前記ターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の微小構造体の製造方法。
5. 前記第２の工程は、前記水平方向の相対的位置として、前記ターゲット基板と転写対象の前記薄膜パターンとの水平方向の相対距離ΔＸを検出することを特徴とする請求項１に記載の微小構造体の製造方法。
6. 前記第２の工程は、前記ドナー基板観察手段と前記ターゲット基板観察手段間の距離Ｘ_Ｌ、転写対象の前記薄膜パターンの特定部分と前記ドナー基板観察手段との間の距離Ｘ_Ｄ、および前記ターゲット基板の特定部分と前記ターゲット基板観察手段との間の距離Ｘ_Ｔを計測し、前記ターゲット基板と転写対象の前記薄膜パターンとの水平方向の相対距離ΔＸを、ΔＸ＝Ｘ_Ｌ−Ｘ_Ｄ−Ｘ_Ｔにより算出することを特徴とする請求項４に記載の微小構造体の製造方法。
7. 前記第２および前記第３の工程は、前記ターゲット基板上に前記薄膜パターンを積層する毎に行うことを特徴とする請求項１に記載の微小構造体の製造方法。
8. 複数の薄膜パターンを担持するドナー基板が取り付けられる第１のステージと、
   ターゲット基板が取り付けられる第２のステージと、
   前記第１および第２のステージ上に取り付けられた前記ドナー基板および前記ターゲット基板の水平方向の相対的位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて前記第１および第２のステージを制御し、前記ドナー基板と前記ターゲット基板との水平方向の位置決め、圧接および離間を行い、前記ドナー基板上の前記複数の薄膜パターンを前記ターゲット基板上に転写させる制御部とを有することを特徴とする微小構造体の製造装置。
9. 前記検出手段は、前記ターゲット基板および前記ドナー基板の表面を画像化する観察手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の微小構造体の製造装置。
10. 前記観察手段は、同一場所から前記ターゲット基板および前記ドナー基板の表面を観察することを特徴とする請求項９に記載の微小構造体の製造装置。
11. 前記観察手段は、前記ドナー基板の表面を観察するドナー基板観察手段と、前記ドナー基板観察手段とは異なる場所に設けられ、前記ターゲット基板の表面を観察するターゲット基板観察手段とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の微小構造体の製造装置。
12. 前記ドナー基板観察手段および前記ターゲット基板観察手段は、一方が第１および第２のステージのうち水平方向に移動するステージに設けられ、他方が移動しない場所に設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の微小構造体の製造装置。
13. 前記ドナー基板観察手段および前記ターゲット基板観察手段は、共に移動しない場所に設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の微小構造体の製造装置。
14. 前記観察手段がＳＥＭであることを特徴とする請求項９に記載の微小構造体の製造装置。