JP2012084875A - 物体の結合方法および複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】物体を結合する際、接着剤の収縮に起因する変形を減少させ、用いた接着剤の収縮後におけるパネル形物体の所望の変形状態を実現させるものである。
【解決手段】第２の物体３は、少なくとも１方向Ｘに第１の物体２の縁部２'を越えて突出する。少なくとも１つの結合面２ａ上に、複数のスペーサ４ａ〜４ｅ，４ａ’〜４ｅ’を備え、スペーサの間の中間領域6a〜6d、および外側のスペーサから、第１の物体の縁部に形成される接着剤の外面５ａまで接着剤５を塗布する。さらに、物体を、結合面をスペーサに接触させることにより結合し、接着剤の外面と最外側のスペーサとの間の所定の距離ｄは、塗布した接着剤の収縮後、パネル形物体が所望の変形状態、とりわけパネル形物体の撓みを最小化させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１の物体と第２のパネル形物体とを、相互に対向する結合面で結合する方法に関する。第２の物体は少なくとも１方向に、第１の物体の縁部を越えて突出する。本発明はさらに、接着結合により結合された少なくとも２つの物体を含む複合体、特に位置決めテーブルに関する。

位置決めテーブルの移動、例えばマイクロリソグラフィ用のウエハステージまたはレチクルステージ（以下、単に「ステージ」という。）の移動の際に、質量を（したがって慣性も）減少させるため、上記のテーブルは軽量の材料、例えばZerodur（登録商標）またはコーディエライト等から作られる。さらに質量を減らすため、位置決めテーブルは、複数の物体を共に結合した複合体として形成される。質量を減らすために、キャビティーは物体の間で形成され、および／または個々の（部品の）物体の壁は薄い形状とすることができる。例えば端部ストッパ、モータホルダ、位置決めのためのセンサ又はスケール、プリズム等の機器は、これらの壁に接着剤で組込まれ、または接着剤で取付けられる。

物体の接着結合において、複合体を適切な環境（例えば、窒素または真空の環境）に投入することで接着剤が乾燥し、接着剤は硬化するが、その結果として接着剤に収縮が起こるという問題がある。その結果、特に薄いパネル形の物体を接着結合する場合に物体に変形が生じ、あるいは撓みが起こる。パネル形の物体は、例えば、位置決めテーブルの本体の一部または壁とすることができ、または上記の本体に結合される機器の他の部分（例えば薄く、通常比較的長いセンサスケール）とすることができる。接着剤の収縮によって生じる変形は、時には重大なオーバーレイエラーにつながることがあり、「ステージ」をマイクロリソグラフィの使用に適さないものにする可能性がある。この問題を防ぐ現実的な方法は複合体の壁を厚くすることであり、それは複合体の質量の増加（したがって慣性の増加）を伴うため、本発明はそれを回避することを意図する。

米国特許出願公開第2006/0192328号明細書は、少なくとも２つの物体（それらの内、少なくとも１つが光学面を有する）からなる結合物体を、相互に対向する２つの接触面に沿って互いに結合することを開示する。少なくとも１つの接触面の領域内に配置することは、少なくとも１つの物体を変形から切り離すための、少なくとも１つの構造的な手段である。１つの結合面にある凹部内の接着剤の滴は、この種の手段の役割を果たすことができ、硬化の際に２つの物体間で引張応力を生み出す。光学面が形成される物体の変形を生み出す引張応力を防止するために、そこにスリットを形成することができる。

米国特許第6099193号明細書は、少なくとも２つの異なる材料の物体を、共に結合した複合体を開示する。結合した物体は、物体の結合面が対向して互いに締付けあうことによって形成される。少なくとも１つの結合面に、接着剤用の位置又は接着剤の隙間のための少なくとも１つの凹部が備えられ、２つの物体間の接着結合で、２つの結合面の付加的な接着結合を確保する接着剤を有する。

米国特許第6640032(B2)号明細書は、２つの光学部品を有する結合構造について記載され、２つの光学部品が共通の基板の表面に設けられる。少なくとも１つの光学部品が、共通基板上に結合面で固定され、その際、硬化、収縮する接着剤が用いられる。基板には少なくとも１つの溝が形成され、その中に接着剤を塗布して、２つの部品の光学軸線のずれが１μｍ未満となるように配置することができる。

米国特許第6519394(B2)号明細書もまた、それぞれの支持体上に設けられた２つの光学部品を含む結合構造について記載されている。支持体は、硬化したアクリル樹脂接着剤を用いて、２つの部品の光学軸線のずれが１μm未満となるように配置して各々に取付けられる。硬化前の接着剤の粘性係数は、500cPよりも大きく5000cP未満である。

米国特許第4332636号明細書は、光学部品のベース部分と実質的に同様の材料の薄いパッドを使用した光学素子の支持体への接着方法について開示している。パッドの材料は、接着剤がそこで付着しないように選択される。接着剤のフィレットは、光学素子のベース部分の周りで、パッドおよび光学素子に接触した状態で形成される。一実施形態において接着剤のフィレットが塗布される間、パッドに開口を設けて急速硬化接着剤で満たし、光学素子を固定する。

米国特許出願公開第2006/0192328号明細書 米国特許第6099193号明細書 米国特許第6640032(B2)号明細書 米国特許第6519394(B2)号明細書 米国特許第4332636号明細書

本発明の目的は、物体を結合する方法及び、先に言及した種類の複合体を開発することであり、特に接着剤の収縮に起因する変形を減少させ、または最小化することによって、用いた接着剤の収縮後におけるパネル形物体の所望の変形状態を実現させるものである。

この目的は、本発明の一態様によれば、第１の物体と、少なくとも１つのパネル形の第２の物体とを、相互に対向する結合面で結合する方法により達成され、この場合において第２の物体は第１の物体の縁部を越えて少なくとも１方向に突出する。その方法は、少なくとも１つの結合面上に、複数のスペーサを備え、前記スペーサの間にある中間領域、および、外側のスペーサから第１の物体の縁部に形成される接着剤の外面まで、接着剤を塗布し、さらに、前記結合面を前記スペーサに接触させた状態で前記物体を結合し、前記接着剤の外面と外側のスペーサとの間の所定の距離（０以外）を設定することにより、塗布した前記接着剤の収縮後に、パネル形物体を所望の変形状態にし、とりわけパネル形物体の撓みを最小化させることを含む方法である。

発明者らは、物体間の接着剤部分に、スペーサを意図的に配置することにより、接着結合に係る薄いパネル形物体の変形、特に撓みを減少させ、または最小化することができることを発見した。

特に薄い物体の（正方向又は負方向の）撓みに関係するのは、接着剤の外面から（接着剤の外面に隣接する）最外側のスペーサが配置される位置までの距離である。最外側のスペーサが、接着剤の外面から大きく離れた位置に配置されると、第１方向（正方向）の撓みが得られるのに対して、最外側のスペーサが接着剤の外面に充分に近い位置に配置されると反対の方向（負方向）に撓む。接着剤の外面から最外側のスペーサまでの距離を適切に選択することによって、従って、正方向の撓みと負方向の撓みをどちらもなくすことができ、変形または撓みを最小化することができる。接着剤の外面は、一般的に、（通常固体の）第１の物体上に形成される縁部と同一平面となるように終端する。ここで固体物は、充分な厚さを有するために、接着剤の収縮によってほとんど、または極めてわずかしか撓まない物体とすることができる。言うまでもなく、接着剤の収縮後に、パネル形物体が変形する、または撓むことが好ましい場合もありうる。すなわち、パネル形物体の所望の状態が、撓みが最小の状態とは異なることもある。

本発明の一例において、接着剤の外面からの最外側のスペーサの距離は20μm〜250μm、好ましくは30μm〜200μm、特に好ましくは40μm〜150μmである。この距離の値が上記の範囲内にあることによって、最も標準的な接着剤の場合にパネル形物体の変形が最小となる、または少なくとも大きく減少することを、シミュレーションを用いて示すことができる。

本発明のさらなる一例において、配置されるスペーサ相互間の距離は、0.3mmより大きく、好ましくは1mmより大きく、特に好ましくは5mmより大きい。ここで、隣接するスペーサ間の距離および最外側のスペーサと接着剤の外面との距離は通常、スペーサの中央に定められる支持位置を基準として測定され、対向する結合面上の各スペーサを支持する役割をする。スペーサ間の距離は、一定で比較的大きいことが好ましい。言うまでもなく、最外側のスペーサと接着剤の外面との間の距離には、これは適用せず、上記の説明は、接着剤の収縮率に従って適用される。

本発明のさらなる一例において、パネル形物体の厚さは5mm以下、好ましくは2mm以下、特に好ましくは1mm以下で選択される。パネル形物体がより大きな厚みを有する場合には、概して撓みが非常に小さくなることが予想されるため、この場合、最外側のスペーサと接着剤の外面との距離の設定は、重要でないといえる。

本発明のさらなる一例において、パネル形物体の弾性係数と接着剤の弾性係数との比率を5〜300とし、好ましくは10〜200とする。比率がこのような桁数となるのは、特にウエハホルダまたはウエハステージの用途において、パネル形物体として金属材料が使用される場合が代表的である。

用いられる材料の種類に従い、スペーサの剛性は、約500N/mm〜約1000万N/mmの広い範囲の中で変化しうる。スペーサが直径約0.1mmのガラスビーズの形であるとき、剛性は概して約5000 N/mm〜約10000 N/mmの間である。

本発明の一例において、接着剤の収縮率は、0.1％〜5％、好ましくは2％〜4％、特に好ましくは2.5％〜3.5％である。通例の接着剤の、硬化および／または乾燥による収縮率（容量％において）の値はこの範囲内にある。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした接着剤の収縮率は、概して約3%である。

本発明のさらなる一例において、接着剤は、２液型接着剤で具体的にはエポキシ接着剤と、１液型接着剤で具体的にはＵＶ硬化型接着剤とを含む一群の中から選択される。２液型接着剤は一般的に、樹脂（例えばエポキシ樹脂）および硬化剤からなる。いわゆるエポキシ基をもつポリマーモジュールが、エポキシ樹脂として使用される。言うまでもなく、さらに他の化学的に硬化する接着剤を使用してもよい。あるいは、例えば紫外線によってラジカル重合することで硬化して、固体ポリマーを形成する、（例えばアクリル樹脂を主成分とする）１液型接着剤もまた、使用することができる。接着剤は当然、接着結合する材料の種類に従って選択する。第1の物体が機器（例えばモータホルダ、または同様のもの）である場合、外側のケースは「ステージ」材料上に接着剤で取付けられた通常は金属からなり、例えばコーディエライトまたはZerodur（登録商標）である。

本発明のさらなる一例において、接着剤の動粘性係数が5000mPa・s未満、好ましくは3000mPa・s未満、特に好ましくは2500mPa・s未満である。これは、接着剤が（スペーサの上ではなく）スペーサの間で付着することを意図しており、スペーサの上部領域で２つの物体が（一方が他方に対して）直接、接するうえで有効である。当然ながらこのことは、特に大量の接着剤がスペーサの上側に付着する場合や、あるいは結合面の微細構造化によって形成されたスペーサの場合において、要求されることがある。

本発明のさらなる一例においてスペーサは、微細位置決めによって結合面に配置される充填材として形成され、またはスペーサは、結合面の微細構造化によって形成される突起として形成される。第１の場合において、スペーサは例えばガラスの物体として形成され、ロボットを用いて自動的に微細位置決め配置される。第２の場合において、結合面は、スペーサ間の中間領域の材料を除去することで、適切に前処理されることができる。材料の除去は、例えば、エッチングマスクを使用する結合面の領域内で物体の表面をエッチングすることによって、または機械的な方法によって行われることができる。

スペーサの最大幅は、概して250μm未満、より好ましくは100μm未満である。スペーサは特に角錐または円錐の形状とすることができ、この場合スペーサの最大幅は、底部に沿って測定される。スペーサはさらに充填材として、ビーズの形で（例えばガラスビーズの形で）形成されることができる。この場合、ビーズの直径がスペーサの最大幅を定める。

本発明のさらなる一例において、結合される物体は位置決めテーブル（特にマイクロリソグラフィ用のウエハステージまたはレチクル（マスク）ステージ）の一部として形成される。上述したように、（固体の）機器が、位置決めテーブルのパネルの形の壁に取付けられることができ、またはパネルのような付加部分が（例えばスケールの形で）位置決めテーブルの（固体の）部分に取付けられることができる。

本発明はさらに、第１の物体と、少なくとも１方向に、第１の物体の縁部を越えて突出する第２のパネル形物体とを備えた複合体において、第１の物体および第２の物体は、相互に対向する結合面で接着剤によって互いに結合し、少なくとも前記結合面の一方が複数のスペーサを有し、前記接着剤は、スペーサの間の中間領域、および外側のスペーサから第１の物体の縁部に形成される接着剤の外面まで塗布され、接着剤の外面と前記外側のスペーサとの間の距離を、20μm〜250μm、好ましくは30μm〜200μm、特に好ましくは40μm〜150μmとし、塗布した接着剤の収縮後におけるパネル形物体の変形を所望の状態に設定し、前記所望の状態を、特に前記パネル形物体の撓みを最小化した状態とする複合体を含む。

上述したように、接着剤の外面から接着剤の外面に隣接するスペーサまでの距離を、所定の値の範囲内に定めることで、標準の接着剤の場合、（パネル状の）物体の変形または撓みは少なくとも大きく減少し、さらに（用いる接着剤にしたがい）距離の値をこの範囲内で適切に選択することで、最小化することができる。すなわち、ほぼ完全に抑制することができる。

本発明の一実施形態において、スペーサは互いに、0.3mmより大きく、好ましくは1mmより大きく、特に好ましくは5mmより大きい距離をおいて配置される。隣接するスペーサ間の距離は、通常一定の値であるが、特定の範囲内で異なるものとしてもよい。

本発明の更なる実施形態において、パネル形物体の厚さは5mm以下、好ましくは2mm以下、特に好ましくは1mm以下である。通常、パネル形物体がより薄いほど、接着剤の収縮によってより大きな撓みが生じる。

本発明の一実施形態において、パネル形物体の弾性係数と接着剤の弾性係数との比率は5〜300であり、好ましくは10〜200である。通常使用される接着剤および通常のパネル形物体に使われる材料において、２つの弾性係数の比率は上記の範囲内にある。

本発明の一実施形態において、スペーサは充填材によって形成され、結合面上に備えられる。充填材としては例えばガラスの物体が使用されうる。

あるいは、スペーサはまた突起として微細構造化された結合面上に形成されることができ、微細構造化された結合面は材料の除去によって、例えば研磨ロボットまたはエッチングによって形成されうる。

本発明において、スペーサの（とりわけ充填材または突起の）最大幅は、250μm未満であり、好ましくは100μm未満である。接着剤は、スペーサの接触面と対向する結合面との間ではなく、専らスペーサの間に使用されるために、スペーサは基本的にこの最大幅を越えるべきではない。言うまでもなく、スペーサは（例えば角錐状または円錐状の）凸の物体として形成され、対向する結合面に、できる限り小さく、特に点状の接触領域を得ることが好ましい。さらに言うまでもなく、粘性の高い接着剤が使用される場合は、しかしながら、接着剤はこの場合、（わずかに）拡がる接触領域上に付着しないため、（ほとんど）円錐台形または角錐台形のスペーサを使用することが可能となる。

本発明の一実施形態において、接着剤の収縮率は0.1％〜5％、好ましくは2％〜4％、特に好ましくは2.5％〜3.5％である。接着剤の収縮は硬化の際に起こり、あるいはまた（例えば複合体が真空環境におかれた場合に）乾燥の際に起こる。いうまでもなく、接着剤の乾燥、およびそれに伴う収縮は、温度の上昇によっても起こることがある。

さらなる実施形態において、接着剤の（動）粘性係数は5000mPa・s未満、好ましくは3000mPa・s未満、特に好ましくは2500mPa・s未満である。これにより、接着剤はスペーサの上でなく、もっぱらスペーサの間に留まることを実現し、したがって結合面は、基本的に同じ高さのスペーサの支持位置上に直接、接触することができる。

本発明の一実施形態において、接着剤は、２液型接着剤で具体的にはエポキシ接着剤と、１液型接着剤で具体的にはＵＶ硬化型接着剤とを含む一群の中から選択される。上述のように、適切な接着剤は、接着結合する材料の種類に従って選択する。

本発明の一実施形態において、１つの物体の結合面は平坦である。これは、２つの物体が相互に平行となるために、他の物体の（同じ高さの）スペーサの支持位置において接触させることにつながる。言うまでもなく、スペーサは通常同じ高さであるが、これは必須要件ではない。すなわち、物体が相互に特定の角度で並ぶ場合に、スペーサの高さの増加または減少もまた可能である。

本発明のさらなる実施形態において、複合体は位置決めテーブルとして、特にはマイクロリソグラフィ用のウエハステージまたはレチクルステージとして形成される。言うまでもなく、この種の位置決めテーブルは概して２つ以上の物体を含み、少なくともその内の２つが上述の方法で相互に結合する。接着結合による、位置決めテーブルの薄いパネル形物体（壁、スケール部品等）の変形は、上述の方法によって防ぐことができ、または少なくとも大幅に減少させることができる。

本発明のさらなる特徴および効果は、本発明にとって必須の、細部を示す図面を基にした本発明の例示的な実施形態の記載、および請求の範囲によって示される。個々の特徴は、それぞれ単独の形態で、または本発明の様々な形態を、あらゆる方法で互いに組合せることによって示される。

本発明の例示的な実施形態を略図で示し、以下の記載により説明する。

接着結合により固体物に結合するパネル形物体の、撓みを示す略図である。 接着結合により固体物に結合するパネル形物体の、撓みを示す略図である。 接着剤の外面からの距離が異なるスペーサを有する図１ａ,ｂのパネル形物体の略図である。 突起の形でスペーサが形成された固体物を含む複合体の略図である。 円形のパネル上に接着剤で取り付けられた立方形物体の平面図および側面図である。 図４の複合体の接着剤の外面からの距離に従うパネルの粗さ値（PV値）の略図を示す。 異なる厚さ、または異なる剛性のスペーサを有する図３のパネル形物体の変形の様子を示す図である。 異なる厚さ、または異なる剛性のスペーサを有する図３のパネル形物体の変形の様子を示す図である。 異なる厚さ、または異なる剛性のスペーサを有する図３のパネル形物体の変形の様子を示す図である。 異なる厚さ、または異なる剛性のスペーサを有する図３のパネル形物体の変形の様子を示す図である。 図４に従う円形パネルの撓みの様子を示す図である。

図１ａで概略的に示すのは、第１の固体物２と、第２の薄いパネル形または棒形の物体３とを備える複合体１の詳細である。パネル形物体３は、第１方向Ｘにおいて、固体物２の縁部２’を越えて突出し、また通常5mm以下の厚みを有する。固体物２の結合面2ａ上にはスペーサ4a〜4eを備え、それは充填材として（例えばガラス物体として）形成されることができ、例えばロボットを用いて結合面2a上に配置される。表示を簡潔にするために図1ａにおいてスペーサは線で表現されるが、それらはさらに第１方向(Ｘ方向)に拡がりを持つこともできる。

２つの物体2, 3を結合するために、最初に接着剤５は、スペーサ4a〜4eの間の中間領域6a〜6dおよび領域6eの中に塗布され、外側のスペーサ4eから接着剤の外面5aまで及ぶ。ここで接着剤の外面5aは、第１の物体２の縁部2’に形成される。その後、パネル状の物体３の平坦な結合面3aは、スペーサ4a〜4e上に設置され、したがって（等しい高さの）支持位置として役立つスペーサ4a〜4e上に載置されることとなり、それによって２つの物体2, 3はそれらの結合面2a, 3aに沿って互いに平行に配置され、相互に関連する相対的な位置で固定される。

しかしながら、図１ａに示す複合体１の実施形態の場合、接着剤５の体積が減少する（すなわち、接着剤５が収縮する）という問題がある。この収縮は、例えば接着剤５の硬化により、または複合体１の接着剤５が乾燥する環境（例えば、窒素又は真空環境）へ投入されることによって生じる。接着剤５が収縮する際、領域6eの中においてもその接着剤５は収縮し、そこで接着剤の外面5aが形成され、収縮の後、上記の外面は図１ａの下側に示されるような凹状に湾曲した外面を形成する。接着剤５の収縮によりパネル形物体に応力または力が働き、結果として上記のパネルがＹ方向の負方向に撓む。

図１ｂは、図１ａと類似の複合体１を表現したものであり、最外側のスペーサ4eは、第１の物体２の縁部2’と同一平面上で終端する。すなわち、接着剤５は、専らスペーサ4a〜4eの間の中間領域6a〜6dに塗布され、最外側のスペーサ4eは周囲に対して、接着の範囲を区切る。図１ｂの下側に示すように、接着剤５の収縮はこの場合、結果として、最外側のスペーサ4eに縁部2’から遠ざける向きの力を働かせ、パネル形物体３はY方向の正方向に撓む。

接着剤の外面5aと最外側のスペーサ4eとの間の距離d（図１ａ参照）に従い、パネル形物体３の撓みは、Ｙ方向の正方向および負方向のいずれにも生じることがあり、それゆえ、Ｙ方向の撓みが最小限になる（もしくは理想的にはゼロになる）、接着剤の外面5aから最外側のスペーサ4eまでの距離dが存在することは明らかである。

これはさらに図２に示され、接着剤の外面2'からの距離Ｘを増大させた場合の、接着剤の外面2'からのＸ座標（mm単位）に応じたパネル状の物体３の突出部分のＹ方向の変形を示している。第１変形曲線Ａの場合は、図１ｂに示すように、最外側のスペーサ4eが直接、接着剤の外面5aに(d=0mm）配置されると、それによって正方向の撓みが生じる。さらに３つの変形曲線Ｂ,Ｃ,Ｄは、接着剤の外面5aからスペーサ4eまでの距離dが0.5mm、1.5mmおよび2.0mmとなるように示される。さらに曲線ＢからＤは、接着剤の外面5aからの距離が大きい場合におけるパネル状の物体３の負方向の撓みを示す。ここで図２に示す結果は、接着剤５の３％の収縮に基づいて、有限要素方法によって得られたものである。図２はしたがって、同様に、（パネル状の物体２の全体に亘って平均化された）変形が最小限になる距離dが存在することを示す。図２によれば、この距離dが0mm〜0.5mmの範囲にあることが好ましい。

図３は、図１ａ,ｂと同様に複合体１の断面を表現したものであり、最外側のスペーサ4eと接着剤の外面5aとの間の距離dは、接着剤５の収縮によってパネル形物体３が著しく変形しないように選択される。図３に示す複合体の場合には、図１ａ,ｂと比較すると、スペーサが結合面2a上で突起4a’〜4e’の形で形成されている。突起4a’〜4e’は、結合面２ａ上に、機械的な操作またはエッチングで（予め平坦な）結合面2aの材料を除去することによって、形成することができる。

その上、図３においてスペーサ4a’〜4e’は、三角形断面に形成され、相互に一定の距離Ｌで配置され、距離Ｌは概して0.3mmよりも大きく、通常1mm以上である。スペーサ4a’〜4e’の幅ｂは、通常20μm〜250μmで、スペーサ4a’〜4e’の高さｈに対して実質的に対応することができる。スペーサ4a’〜4e’はそれぞれ、先端に向けて細くなり、いずれの場合にも、結合面3aに直接接触するために、支持位置7a〜7eを形成する。断面が三角形のスペーサ4a’〜4e’はさらに、角錐または円錐の形状でもよく、また、スペーサ4a’〜4e’は他の形状とすることも可能であることは言うまでもない。

図３に示す一例の場合、距離dは50μm〜100μmの範囲内にあり、また通常は60μm〜80μmである。シミュレーション計算によって、収縮率が1％〜5％、通常2％〜4％、特に2.5％〜3.5％の間である通例の接着剤5の使用時に、微小な変形を生じさせる距離dの値の範囲を確認することが可能である。

接着剤５の選択は、結合面2a,3aにおける物体2, 3の材料の種類に従う。適切な接着剤５は、例えば２液型接着剤（具体的にはエポキシ接着剤）および１液型接着剤（具体的にはＵＶ硬化型接着剤）である。

特に、スペーサとして突起4a’〜4e’を有する微細構造化された結合面2aを使用するとき、使用する接着剤５の動粘性係数が5000mPa・s未満、好ましくは3000mPa・s未満、特に好ましくは2500mPa・s未満であることが好ましい。それによって接着剤５は、スペーサ4a’〜4e’の上ではなく、特に支持位置7a〜7eの領域内ではない、実質的に、スペーサ4a’〜4e’の間に確実に配置される。このように、支持位置7a〜7e上に物体2, 3が直接接触することで、結合面2a, 3aにおける物体2, 3の平行な配置が可能になる。

図３のパネル形物体３の変形または撓みに関して、図６〜９に基づいて以下に説明し、有限要素方法を用いて得られたシミュレーション計算の結果を示す。パネル形物体３の外側縁部の（μm単位で、Ｙ方向の負方向への）変形は（図示例においては接着剤の外面5aから20mmの距離（突出長さ）であり）、それぞれ、接着剤の外面5aと最外側のスペーサ4eとの距離d、ならびに、スペーサ4a’〜4e’と図示しない更なるスペーサの間の（一定の）距離Lに従う。

スペーサ4a’〜4e’の高さｈまたは接着剤の隙間は、図６〜９に示す全ての例の場合、0.1mmである。図示例の場合、パネル形物体３の弾性係数と接着剤５の弾性係数との比率は約21.5であり、基本的に接着剤５の３％の収縮が考慮される。

図６は、厚さPが1mmで、スペーサ4a’〜4e’に約10000N/mmの剛性が与えられたパネル形物体のシミュレーションの結果を示す。図７に示す結果の選択パラメータが、図６におけるそれらと異なるのは、パネル形物体３の厚さPを、より小さい値の0.5mmとしたためである。図８において、厚さPは同様に0.5mmを選択し、しかしスペーサの剛性は約30000N/mmを選択した。図９においては、スペーサの剛性を再度、約10000N/mmとした。しかしながら、パネル形物体３の厚さPはこの場合0.2mmである。

図６〜９に示される特性を比較すると、厚さPの減少またはスペーサ4a’〜4e’の剛性の増大によって負の変形量（すなわち、Ｙ方向に正方向の変形）が増大することが顕著である。棒形の物体３の変形または撓みが完全になくなるためには、スペーサ4a’〜4e’の距離Ｌが比較的大きい必要があり、概して約1mm以上である。つまり、図６〜９に示す変形の形状は、接着剤の外面5aと最外側のスペーサ4eとの距離dの適切な選択によって、複数のパラメータに従う変形を最小化することができることを示し、適切な値は約20μm〜約250μmの間にある。すでに図１ａ,ｂに関して上述したように、距離dの減少によって、Ｙ方向の負方向の変形量は縮小する。

図３の実質的に棒形の物体３は、１方向（Ｘ方向）のみに固体物２を越えて突出する。パネル形物体３が、１方向だけでなく２方向に固体物２を越えて突出する場合に上記の結果がどのように変化するかを確認することは当然、重要といえる。この種の場合において、複合体１またはパネル形物体３の変形が最小になるときの距離dを正確に測定するために、図４に示すように複合体１のモデルを用いて実験が行われた。先ず、複合体１を構成する固体物２は立方形であり、約3％の収縮を生じるエポキシ樹脂接着剤を使用して、接着結合により円形のパネル３に結合する。

接着剤の収縮後の複合体1またはパネル3の粗さ（「山―谷」値として）は、シミュレーションにより計算された。結果は図５に示され、立方形の物体２の接着剤の外面2’からパネル3の全体の半径を越えた距離dに従うPV値を示す。距離dはここで、立方形の物体2の縁部2’から内側に（すなわち、パネル3の中心に向けて）延びる。PV値は、定義上、正の値である。しかしながら、図５に示されるＸ軸線は、「山−谷」値の山と谷の間で転換が起こるPV値を定める。すなわち、山と谷はちょうどこのPV値において切替わる。PV値は、Ｘ軸線によって定められたこの転換位置において、パネル形物体3の変形が最小となることを示し、したがって、縁部2'からのＫ点の距離ｄ（約0.07mm）が、最外側のスペーサ4eと接着剤の外面5aとの間の最適距離を特定する。言うまでもなく、接着剤の収縮率が３％である場合の最適距離dが明確になるとともに、その距離は使用する接着剤の収縮率およびさらなるパラメータに従って変化する。

図４における円形のパネル形物体３の、撓みまたは変形のシミュレーション計算の結果を図１０に示す。そこでは、円形の物体３の外側の自由端における（Y方向に負方向の）変形量が、それぞれの接着剤の外面2'から最外側のスペーサ（図４に示さない）までの距離dおよびスペーサ相互の距離Lに従って示される。スペーサは、パネルの平面（XZ平面）内で2次元の格子を形成することが好ましく、すなわち、図４に対応して、図３は、X方向の断面およびＺ方向の断面を示している。

シミュレーションにおいて、パネル形物体３の厚さPは0.5mm、接着剤の隙間の大きさは0.1mm、スペーサの剛性は約10000N/mmとした。パネル形物体３の弾性係数と接着剤の弾性係数との比率は、約21.5とした。パネル形物体３の直径を20mm、立方形の物体２の縁部の長さを5mmとした。この場合も、パネル形物体３の変形（それに従い撓みも）は、縁部2’または接着剤の外面と、最外側のスペーサとの距離dに従うことを、明らかに確認することができる。

上述の例において、複合体１は、位置決めテーブル、特にはマイクロリソグラフィ用のウエハステージまたはレチクルステージとして形成されることが（詳細に）示された。この種の位置決めテーブルは、しばしばマイクロリソグラフィ（図示しない）のためのプロジェクション露光装置に使用され、不活性ガス雰囲気または、真空状態において接着剤の硬化および接着剤の乾燥を生じる。言うまでもなく、ここで説明した接着剤の収縮率の値は、硬化および乾燥によって生じる接着剤の完全に（可能な限りの最大の）収縮したときの値を意味する。

位置決めテーブルとして形成される複合体１の場合、パネル形物体３は、例えば、位置決めテーブルの壁部分とすることができ、固体の機器２が接着結合によって取付けられる。その機器２は、例えば、センサ、モータホルダ等とすることができ、壁部分に固定される。あるいは、固体物２は当然、位置決めテーブルの部分的な領域とすることも可能であり、例えば位置決めスケールの形で取付けられる。当然、位置決めテーブルは概して２つよりも多い物体から構成され、少なくともその内の２つは上述の方法で互いに固定される。

１ 複合体
２ 固体物（物体）
３ パネル形物体（パネル状の物体）
4a〜4d スペーサ
５ 接着剤
6a〜6ｄ 中間領域
7a〜7e 支持位置

Claims (23)

1. 第１の物体(２)と第２のパネル形物体(３)とを、相互に対向する結合面(2a, 3a)で結合し、第２の物体(３)を少なくとも１方向(Ｘ）に前記第１の物体(２)の縁部(2')を越えて突出させる、結合方法において、
   少なくとも１つの前記結合面(2a)上に、複数のスペーサ(4a〜4e, 4a’〜4e’)を形成し、
   前記スペーサ(4a〜4e, 4a’〜4e’)の間にある中間領域(6a〜6d)、および、外側のスペーサ(4e,4e')から第１の物体(２)の縁部(2')に形成される接着剤の外面(5a)まで、接着剤(５)を塗布し、さらに、
   前記結合面(2a,3a)を前記スペーサ(4a〜4e)に接触させた状態で前記物体(2,3)を結合し、
   前記接着剤の外面(5a)と、最外側のスペーサ(4e)との間の所定の距離(ｄ)を設定することにより、塗布した前記接着剤(５)の収縮後にパネル形物体(３)を所望の変形状態にし、とりわけパネル形物体(３)の撓みを最小化させる、方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記接着剤の外面(5a)と最外側のスペーサ(4e)との間の所定の距離(d)を20μm〜250μm、好ましくは30μm〜200μm、特に好ましくは40μm〜150μmとする、方法。
3. 請求項１又は２記載の方法において、前記スペーサ(4a〜4e, 4a’〜4e’)を相互に距離(L)で配置し、該距離（L）は0.3mmより大きく、好ましくは1mmより大きく、特に好ましくは5mmより大きいものとする、方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の方法において、前記パネル形物体(３)の厚さ(Ｐ)を5mm以下、好ましくは2mm以下、特に好ましくは1mm以下とする、方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の方法において、前記パネル形物体(３)の弾性係数と前記接着剤の弾性係数との比率を5〜300とし、好ましくは10〜200とする、方法。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の方法において、前記接着剤(５)の収縮率を0.1％〜5％、好ましくは2％〜4％、特に好ましくは2.5％〜3.5％とする、方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の方法において、前記接着剤(５)は、２液型接着剤で具体的にはエポキシ接着剤と、１液型接着剤で具体的にはＵＶ硬化型接着剤とを含む一群の中から選択されるものとする、方法。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の方法において、前記接着剤(５)の動粘性係数を5000mPa・s未満、好ましくは3000mPa・s未満、特に好ましくは2500mPa・s未満とする、方法。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の方法において、前記スペーサを微細位置決めによって充填材(4a〜4e)として形成して前記結合面(2a)上に配置し、または突起(4a’〜4e’)として、前記結合面(2a)の微細構造化によって形成する、方法。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の方法において、前記充填材(4a〜4e)または前記突起(4a’〜4e’)の最大幅（b）を、250μm未満、より好ましくは100μm未満とする、方法。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法において、結合される物体(2, 3)が、位置決めテーブル、特にはマイクロリソグラフィ用のウエハステージまたはレチクルステージの一部として形成されるものとする、方法。
12. 複合体（１）であって、
    第１の物体（２）と、
    少なくとも１方向（X）に、第１の物体（２）の縁部(2')を越えて突出する第２のパネル形物体（３）とを備えた複合体（１）において、前記第１の物体（２）および前記第２の物体（３）は、相互に対向する結合面（2a, 3a）で接着剤（５）によって互いに結合し、
    少なくとも前記結合面（2a, 3a）の一方が複数のスペーサ(4a〜4e, 4a’〜4e’)を有し、スペーサ(4a〜4e, 4a’〜4e’)の間にある中間領域(6a〜6d)、および外側のスペーサ(4e, 4e')から第１の物体（２）の縁部(2')に形成される接着剤の外面（5a）まで前記接着剤を塗布し、
    前記接着剤の外面（5a）と前記外側のスペーサ(4e)との間の距離（d）を、20μm〜250μm、好ましくは30μm〜200μm、特に好ましくは40μm〜100μmとし、塗布した接着剤の収縮後におけるパネル形物体（３）の変形を所望の状態に設定し、前記所望の状態を、特に前記パネル形物体（３）の撓みを最小化した状態とした、複合体。
13. 請求項１２記載の複合体において、前記スペーサ(4a〜4e, 4a’〜4e’)は互いに距離（Ｌ）で配置され、該距離（Ｌ）は0.3mmより大きく、好ましくは1mmより大きく、特に好ましくは5mmより大きいものとした、複合体。
14. 請求項１２又は１３記載の複合体において、前記パネル形物体（３）の厚さ（Ｐ）を5mm以下、好ましくは2mm以下、特に好ましくは1mm以下とした、複合体。
15. 請求項１２〜１４の何れか一項に記載の複合体において、前記パネル形物体(３)の弾性係数と前記接着剤の弾性係数との比率を5〜300とし、好ましくは10〜200とした、複合体。
16. 請求項１２〜１５の何れか一項に記載の複合体において、前記スペーサは充填材(4a〜4e)によって形成され、前記結合面（2a）上に配置されるものとした、複合体。
17. 請求項１２〜１６の何れか一項に記載の複合体において、前記スペーサは、微細構造化された結合面（2a）において、突起(4a’〜4e’)として形成されるものとした、複合体。
18. 請求項１６および１７の何れか一項に記載の複合体において、前記充填材(4a〜4e)または前記突起(4a’〜4e’)の最大幅（ｂ）を、250μm未満、より好ましくは100μm未満とした、複合体。
19. 請求項１２〜１８の何れか一項に記載の複合体において、１つの前記物体（3）の結合面（3a）を平坦面とした、複合体。
20. 請求項１２〜１９の何れか一項に記載の複合体において、前記接着剤（５）の収縮率を0.1％〜5％、好ましくは2％〜4％、特に好ましくは2.5％〜3.5％とした、複合体。
21. 請求項１２〜２０の何れか一項に記載の複合体において、前記接着剤（５）の動粘性係数を5000mPa・s未満、好ましくは3000mPa・s未満、特に好ましくは2500mPa・s未満とした、複合体。
22. 請求項１２〜２１の何れか一項に記載の複合体において、前記接着剤（５）は、２液型接着剤で具体的にはエポキシ接着剤と、１液型接着剤で具体的にはＵＶ硬化型接着剤とを含む一群の中から選択されるものとした、複合体。
23. 請求項１２〜２２の何れか一項に記載の複合体において、位置決めテーブル、特に好ましくはマイクロリソグラフィ用のウエハステージまたはレチクルステージの一部として形成されるものとした、複合体。

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