JP5004891B2 - Inclination adjusting mechanism and method for controlling the inclination adjusting mechanism - Google Patents

Inclination adjusting mechanism and method for controlling the inclination adjusting mechanism Download PDF

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Description

この発明は、上面に傾斜調整対象物が載置されるステージの傾きを調整する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for adjusting the tilt of a stage on which a tilt adjustment target is placed.

近年、MEMSデバイスやRFデバイスなどのデバイスの小型化や、電子回路の高密化に伴い、ステージに載置された基板の回路パターン面にチップを高い位置精度で加圧実装したり、ウエハどうしの張り合わせを含む、この基板に他の基板を高い位置精度で加圧接合する必要性が生じている。また、ナノインプリントの分野では基板に対し微細パターンからなる型を位置合わせし、加圧転写する要望がある。したがって、ステージに載置された基板への被加圧物チップの接触加圧実装時の位置精度、またはこの基板への他の基板の接合時の位置精度の向上を図るため、ステージ上の基板の回路パターン面と、これに実装されるチップや接合される他の基板の回路パターン面との平行度を、ステージの傾きを調整することで高精度に調整する技術が要望されている。また、加圧時に均一に加圧することも要求されている。そこで、ステージの傾きを調整する技術として、以下のものが提案されている。   In recent years, with the miniaturization of devices such as MEMS devices and RF devices and the increase in density of electronic circuits, chips are pressure-mounted on the circuit pattern surface of the substrate placed on the stage with high positional accuracy, There is a need to pressure-bond other substrates to this substrate, including bonding, with high positional accuracy. In the field of nanoimprinting, there is a demand for aligning a mold having a fine pattern with respect to a substrate and performing pressure transfer. Therefore, in order to improve the positional accuracy during contact pressure mounting of the chip to be pressed on the substrate placed on the stage, or the positional accuracy when bonding another substrate to this substrate, the substrate on the stage Therefore, there is a demand for a technique for adjusting the parallelism between the circuit pattern surface and the circuit pattern surface of a chip mounted thereon or another substrate to be bonded with high accuracy by adjusting the tilt of the stage. In addition, it is required to pressurize uniformly during pressurization. Accordingly, the following techniques have been proposed as techniques for adjusting the tilt of the stage.

特許文献1に記載の装置では、ステージの下面側に設けられた凸球面を有する球面部材と、球面部材を受ける凹球面を有する受け部材とが、エアーを介すことにより凸球面が受け部材の凹球面に沿って自在に動くことができるように構成されている。このように、凸球面と凹球面との間にエアーを介すことにより、凸球面と凹球面との間に発生する摩擦力が抑制されるため、凸球面が凹球面に沿って自在に動くことができる。したがって、ステージに載置された基板と、この基板に実装されるチップ等との当接時に、凸球面が凹球面に沿って動くことによるステージの受動的な倣い動作によって、ステージ上の基板の傾きを調整して、基板およびチップ間の平行度を合わすことができる。   In the apparatus described in Patent Document 1, a spherical member having a convex spherical surface provided on the lower surface side of the stage and a receiving member having a concave spherical surface that receives the spherical member are arranged such that the convex spherical surface of the receiving member passes through air. It is configured to be able to move freely along the concave spherical surface. As described above, since the frictional force generated between the convex spherical surface and the concave spherical surface is suppressed by passing air between the convex spherical surface and the concave spherical surface, the convex spherical surface moves freely along the concave spherical surface. be able to. Therefore, when the substrate placed on the stage and the chip mounted on the substrate are brought into contact with each other, the stage of the substrate on the stage is passively copied by moving the convex spherical surface along the concave spherical surface. The parallelism between the substrate and the chip can be adjusted by adjusting the inclination.

また、上記したエアーの変わりに、ベアリングを介すことにより、凸球面が受け部材の凹球面に沿って自在に動くことができるようにした構成も知られている。   A configuration is also known in which the convex spherical surface can move freely along the concave spherical surface of the receiving member by using a bearing instead of the air described above.

また、特許文献2に記載の装置では、複数のピエゾ素子が伸縮しながらステージを下方から支持することでステージの傾きを調整して、ステージに載置された基板と、この基板に実装されるチップ等との間の平行度を合わすようにした構成も知られている。   Further, in the apparatus described in Patent Document 2, the stage is adjusted by supporting the stage from below while a plurality of piezo elements expand and contract, and the board placed on the stage is mounted on the board. A configuration in which the parallelism between the chip and the like is matched is also known.

特開2006−134899号公報(段落0016〜0028、図1〜3等)JP 2006-134899 A (paragraphs 0016 to 0028, FIGS. 1 to 3 etc.) 特開2006−116602号公報(段落0016、図3,7,8等)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-116602 (paragraph 0016, FIGS. 3, 7, 8, etc.)

ところで、上記した特許文献1に記載の装置では、球面部材の凸球面が受け部材の凹球面に沿って動くことによるステージの倣い動作時に、エアーを利用して凸球面と凹球面との間に摩擦力が発生するのを抑制している。このように、傾斜調整対象物であるステージ上の基板と、これに実装されるチップとが当接したときのステージの倣い動作時にエアーを用いているため、真空雰囲気中ではステージの倣い動作を行えない。したがって、真空雰囲気中では、この装置を用いてステージに載置された基板の傾きを調整することにより、この基板とこれに実装されるチップとの間の平行度を合わすことは不可能である。   By the way, in the apparatus described in the above-mentioned Patent Document 1, air is used between the convex spherical surface and the concave spherical surface at the time of copying the stage by moving the convex spherical surface of the spherical member along the concave spherical surface of the receiving member. The generation of frictional force is suppressed. As described above, air is used during the copying operation of the stage when the substrate on the stage, which is the object to be tilted, and the chip mounted thereon are in contact with each other. Therefore, the copying operation of the stage is performed in a vacuum atmosphere. I can't. Therefore, in a vacuum atmosphere, it is impossible to adjust the parallelism between the substrate and the chip mounted thereon by adjusting the inclination of the substrate placed on the stage using this apparatus. .

また、この装置では、エアーを利用して凸球面と凹球面との間に摩擦力が発生するのを抑制しているが、凸球面と凹球面との接触面の全面にわたってエアーを行渡らせるためには、凸球面および凹球面の表面にエアーが残留しやすいように、開気孔を多く含む非常に高価な焼結金属で凸球面および凹球面を形成しなければならない。また、エアーを凸球面と凹球面との接触面に供給するために、凸球面および凹球面に複雑な加工を施さなければならずコストアップの原因となっていた。   Further, in this apparatus, although air is used to suppress the generation of frictional force between the convex spherical surface and the concave spherical surface, the air is distributed over the entire contact surface between the convex spherical surface and the concave spherical surface. For this purpose, the convex spherical surface and the concave spherical surface must be formed of a very expensive sintered metal containing many open pores so that air tends to remain on the surfaces of the convex spherical surface and the concave spherical surface. Further, in order to supply air to the contact surface between the convex spherical surface and the concave spherical surface, complicated processing has to be performed on the convex spherical surface and the concave spherical surface, which causes a cost increase.

ところで、上記したようなステージの倣い動作は、ステージに載置された基板に、これに実装されるチップ等が、いわゆる片当たりしたときに発生するモーメントによりステージが受動的に動くことで行われる。そして、この倣い動作は、ステージが受動して基板とチップとの片当たりが解消すれば完了する。このとき、基板に実装されるチップの大きさが小さければ、発生するモーメントも小さくなるため、エアーを利用して凸球面と凹球面との間に生じる摩擦力を抑制しても、上手くステージが倣わないおそれがあった。また、凸球面と凹球面との間にエアーを行渡らせるためには、高圧のエアーを供給しなければならないため、倣い動作時に発生するモーメントが小さいときに、高圧のエアーがステージに作用してステージが精度よく倣わないおそれがあり、技術の改善が求められていた。   By the way, the copying operation of the stage as described above is performed by passively moving the stage by a moment generated when a chip mounted on the substrate placed on the stage hits a so-called piece. . This copying operation is completed when the stage is passive and the contact between the substrate and the chip is eliminated. At this time, if the size of the chip mounted on the substrate is small, the moment generated is also small. Therefore, even if the friction force generated between the convex spherical surface and the concave spherical surface is suppressed using air, the stage can be successfully performed. There was a risk of not copying. In addition, in order to distribute air between the convex spherical surface and the concave spherical surface, high pressure air must be supplied. Therefore, there is a possibility that the stage may not be copied accurately, and there has been a demand for improvement in technology.

また、ベアリングを介して凸球面が受け部材の凹球面に沿って自在に動くようにした構成では、凸球面を点で支持する複数のベアリングによりステージが支持されている。したがって、特許文献1に記載の凹球面が凸球面に面接触してステージを支持する構成に比べ、ステージに加えることのできる加圧力は小さいものとなる。また、ベアリングの破壊強度を超える高加圧力がステージに加えられれば、ベアリングが破損するおそれがあった。   Further, in the configuration in which the convex spherical surface freely moves along the concave spherical surface of the receiving member via the bearing, the stage is supported by a plurality of bearings that support the convex spherical surface by points. Therefore, compared to the configuration in which the concave spherical surface described in Patent Document 1 is in surface contact with the convex spherical surface to support the stage, the applied pressure that can be applied to the stage is small. In addition, if a high pressure exceeding the breaking strength of the bearing is applied to the stage, the bearing may be damaged.

一方、上記した特許文献2に記載の装置では、複数のピエゾ素子が伸縮しながらステージを下方から支持することでステージの傾きを能動的に調整するため、ステージに載置された基板に実装されるチップ等の大きさに関係なく、ステージの傾きを高精度に調整できる。しかしながら、この装置では、複数のピエゾ素子でステージの複数箇所を下方から支持しているのみであるため、ステージに加えることのできる加圧力は、上記した凹球面が凸球面に面接触してステージを支持する構成に比べると小さいものとなる。   On the other hand, in the apparatus described in Patent Document 2 described above, a plurality of piezo elements are mounted on a substrate placed on a stage to actively adjust the tilt of the stage by supporting the stage from below while expanding and contracting. Regardless of the size of the chip etc., the tilt of the stage can be adjusted with high accuracy. However, since this apparatus only supports a plurality of parts of the stage from below with a plurality of piezo elements, the pressure that can be applied to the stage is such that the concave spherical surface contacts the convex spherical surface. Compared to the configuration that supports

以上のように、従来では、ステージの傾きを高精度に調整する技術と、ステージに加えることのできる加圧力を増大する技術とを両立することは困難であった。また、真空中では行えなかった。   As described above, conventionally, it has been difficult to achieve both a technique for adjusting the tilt of the stage with high accuracy and a technique for increasing the applied pressure that can be applied to the stage. Moreover, it was not possible in a vacuum.

この発明は上記した課題に鑑みてなされたものであり、ステージの傾きを高精度に調整できるとともに、ステージに加えることのできる加圧力の増大を図ることのできる技術を提供することを第1の目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a technique capable of adjusting the tilt of the stage with high accuracy and increasing the pressurizing force that can be applied to the stage. Objective.

また、ヘッドの傾きを高精度に調整できるとともに、ヘッドに加えることのできる加圧力の増大を図ることのできる技術を提供することを第2の目的とする。   It is a second object of the present invention to provide a technique that can adjust the tilt of the head with high accuracy and can increase the applied pressure that can be applied to the head.

上記第1の目的を達成するために、本発明にかかる傾斜調整機構は、上面に傾斜調整対象物が載置されるステージと、前記ステージの下面と接離自在に面接触して前記ステージを支持するバックアップ手段と、先端に支持部が設けられた複数のピエゾ素子を有し、前記各ピエゾ素子が伸縮しながら前記支持部により前記ステージを下方から支持して前記ステージの傾きを調整するピエゾ駆動手段とを備え、前記ピエゾ駆動手段は、少なくとも前記ステージの傾斜調整時には、前記ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮することを特徴としている(請求項1)。   In order to achieve the first object, an inclination adjustment mechanism according to the present invention includes a stage on which an inclination adjustment object is placed on an upper surface, and a surface that is in contact with and away from the lower surface of the stage so that the stage can be moved. A back-up means for supporting, and a plurality of piezo elements each having a support portion provided at the tip thereof, and the piezo elements that adjust the tilt of the stage by supporting the stage from below by the support portions while the piezo elements expand and contract. Drive means, wherein the piezo drive means expands and contracts each of the piezo elements so that the lower surface of the stage and the backup means are separated at least when the tilt of the stage is adjusted (Claim 1). .

また、上記目的を達成するために、本発明にかかる傾斜調整機構の制御方法は、上面に傾斜調整対象物が載置されるステージと、前記ステージの下面と接離自在に面接触して前記ステージを支持するバックアップ手段とを備える傾斜調整機構の制御方法において、先端に支持部が設けられた複数のピエゾ素子が伸縮しながら前記支持部により前記ステージを下方から支持して前記ステージの傾きを調整し、少なくとも前記ステージの傾斜調整時には、前記ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮することを特徴としている(請求項12)。   In order to achieve the above object, the tilt adjusting mechanism control method according to the present invention includes a stage on which an object to be tilted is placed on an upper surface, and a lower surface of the stage so as to be in contact with and away from the surface. In a control method of a tilt adjustment mechanism comprising backup means for supporting a stage, the stage is tilted by supporting the stage from below by the support part while a plurality of piezo elements provided with a support part at the front end are expanded and contracted. At least when adjusting the tilt of the stage, each piezoelectric element is expanded and contracted so that the lower surface of the stage and the backup means are separated from each other (claim 12).

このような構成とすれば、複数のピエゾ素子が伸縮しながら先端の支持部によりステージを下方から支持してステージの傾きを調整し、少なくともステージの傾斜調整時には、ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように各ピエゾ素子を伸縮している。したがって、ピエゾ素子の伸縮によりステージの傾きを調整するときに、バックアップ手段がステージの下面と接触することに起因する摩擦力等の外乱が生じることが一切ないため、滑らかな動作により非常に高精度にステージの傾きを調整できる。また、バックアップ手段がステージの下面と接離自在に面接触してステージを支持しているため、ステージに高加圧力が加えられたとしても、バックアップ手段がステージを下方から面で支持することにより確実にステージを支持することができ、ステージに加えることのできる加圧力の増大を図ることができる。   With such a configuration, the stage is adjusted by tilting the stage by supporting the stage from below with a support portion at the tip while the plurality of piezoelectric elements expand and contract, and at least when adjusting the stage tilt, the lower surface of the stage and the backup means are Each piezo element is expanded and contracted so as to be separated from each other. Therefore, when adjusting the tilt of the stage by the expansion and contraction of the piezo element, there is no disturbance such as frictional force caused by the backup means coming into contact with the lower surface of the stage. The tilt of the stage can be adjusted. In addition, since the backup means supports the stage by making contact with the lower surface of the stage so as to be able to come in contact with and away from the stage, even if a high pressure is applied to the stage, the backup means supports the stage from below with the surface. The stage can be reliably supported, and the applied pressure that can be applied to the stage can be increased.

また、ステージの傾斜調整時に、ピエゾ素子の伸縮によりステージの下面とバックアップ手段とを離間するため、バックアップ手段によるステージ下面の支持に起因する摩擦力等の外乱は一切生じることがない。したがって、従来のように、高圧エアーなどをステージの下面とバックアップ手段との接触面に供給する必要がないため、ステージ等を焼結金属等の特殊な材質で構成する必要がなく、さらに、ステージ等に特殊な加工を施す必要もないため、装置の製造コストの大幅な抑制を図ることができる。また、ステージの傾斜調整時にエアーを使用しないため、供給されたエアーがステージに作用することによる外乱が発生することがなく、ステージの傾きの調整を高い精度で行うことができる。   Further, when adjusting the tilt of the stage, the lower surface of the stage is separated from the backup means by expansion and contraction of the piezo element, so that no disturbance such as a frictional force due to the support of the lower surface of the stage by the backup means occurs. Therefore, unlike the conventional case, there is no need to supply high pressure air to the contact surface between the lower surface of the stage and the backup means, so there is no need to configure the stage with a special material such as sintered metal. For example, the manufacturing cost of the apparatus can be greatly reduced. Further, since air is not used when adjusting the tilt of the stage, disturbance caused by the supplied air acting on the stage does not occur, and the tilt of the stage can be adjusted with high accuracy.

また、前記ステージの下面は凸球状に形成され、前記バックアップ手段には、凸球状の前記ステージの下面に摺接可能な球面状凹部が設けられている構成でもよい(請求項2)。   Further, the lower surface of the stage may be formed in a convex spherical shape, and the backup means may be provided with a spherical concave portion that can slide on the lower surface of the convex spherical surface.

このような構成とすれば、ピエゾ素子の伸縮によりステージの傾きがどのように調整されても、バックアップ手段の球面状凹部が、確実に凸球状のステージの下面に面接触して、ステージを支持することができる。   With such a configuration, the spherical concave portion of the backup means reliably contacts the lower surface of the convex spherical stage to support the stage no matter how the tilt of the stage is adjusted by expansion and contraction of the piezo element. can do.

前記ステージの下面は平面状に形成され、前記バックアップ手段には、球面状凹部が形成された基部と、前記球面状凹部に摺接可能な球面状凸部が形成され、前記球面状凸部が前記球面状凹部に摺接した状態で前記ステージの下面に面接触する受部とが設けられている構成でもよい(請求項3)。   The lower surface of the stage is formed in a flat shape, and the backup means is formed with a base portion formed with a spherical concave portion and a spherical convex portion that can be slidably contacted with the spherical concave portion, and the spherical convex portion A configuration may be provided in which a receiving portion is provided in surface contact with the lower surface of the stage while being in sliding contact with the spherical concave portion.

このような構成とすれば、ピエゾ素子の伸縮によりステージの傾きがどのように調整されても、基部の球面状凹部に凸部が摺接した状態でバックアップ手段の受部が、確実に平面状のステージの下面に面接触して、ステージを支持することができる。   With such a configuration, no matter how the inclination of the stage is adjusted by the expansion and contraction of the piezo element, the receiving part of the backup means is surely flat with the convex part slidingly contacting the spherical concave part of the base part. The stage can be supported in surface contact with the lower surface of the stage.

また、被加圧物の接触面を中心とした球面軸受けとしてもよい。そうすることで接触時の位置ずれがなくなり、位置精度の向上や接合面の摩擦影響が削減できる。   Moreover, it is good also as a spherical bearing centering on the contact surface of a to-be-pressurized object. By doing so, the positional deviation at the time of contact is eliminated, and the positional accuracy can be improved and the influence of friction on the joint surface can be reduced.

また、本発明にかかる傾斜調整機構では、ステージの下面とバックアップ手段との間に発生する摩擦力を抑制する手段としてエアーを採用していないため、真空雰囲気中で本発明の傾斜調整機構を使用することができる。そこで、真空チャンバーをさらに備え、前記真空チャンバー内に、前記ステージと、前記バックアップ手段と、前記ピエゾ駆動手段とが配設されている構成でもよい(請求項4)。   In addition, since the tilt adjusting mechanism according to the present invention does not employ air as a means for suppressing the friction force generated between the lower surface of the stage and the backup unit, the tilt adjusting mechanism of the present invention is used in a vacuum atmosphere. can do. Therefore, a configuration may be provided in which a vacuum chamber is further provided, and the stage, the backup unit, and the piezo driving unit are disposed in the vacuum chamber.

このような構成とすれば、例えば、傾斜調整対象物としてプラズマ等により接合面が表面活性化されたウエハーの傾きを調整するときに、真空中でウエハーの傾斜調整を行うことで、ウエハーの接合面の表面活性化状態を長期間にわたって維持可能であるので都合がよい。   With such a configuration, for example, when adjusting the tilt of a wafer whose surface is activated by plasma or the like as the tilt adjustment target, the wafer is adjusted by adjusting the tilt of the wafer in vacuum. This is convenient because the surface activation state of the surface can be maintained over a long period of time.

また、前記ステージに対向配置されて、前記ステージの傾きを調整することによる前記傾斜調整対象物の傾斜調整における基準傾斜となる基準傾斜対象物を下面に保持するヘッドと、前記ステージの上面と、前記ヘッドの下面とを互いに近接するように移動する移動手段とをさらに備え、前記移動手段は、前記ピエゾ駆動手段が、前記傾斜調整対象物の傾斜を前記基準傾斜対象物の傾斜とぼほ一致させて、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、前記ステージおよび前記ヘッドを近接移動して、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とを接触させる構成でもよい(請求項5)。   Further, a head that is disposed opposite to the stage and holds a reference tilt object on the lower surface that serves as a reference tilt in tilt adjustment of the tilt adjustment object by adjusting the tilt of the stage, and an upper surface of the stage, Moving means for moving the lower surface of the head so as to be close to each other, wherein the piezo driving means is configured such that the inclination of the inclination adjustment object substantially coincides with the inclination of the reference inclination object. Then, after adjusting the tilt adjustment object and the reference tilt object substantially in parallel, the stage and the head are moved close to each other so that the tilt adjustment object and the reference tilt object are brought into contact with each other. (Claim 5).

このような構成とすれば、ステージに載置された傾斜調整対象物の傾斜をヘッドの下面に保持された基準傾斜対象物の傾斜とほぼ一致させて、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とを接触させるため、両対象物の接触時に互いの接触面の傾斜が異なることに起因する位置ずれが生じるのを効果的に防止できる。   With such a configuration, the inclination adjustment object and the reference inclination object are aligned by substantially matching the inclination of the inclination adjustment object placed on the stage with the inclination of the reference inclination object held on the lower surface of the head. Since the tilt adjustment target object and the reference tilt target object are brought into contact with each other after being adjusted to be substantially parallel to each other, it is possible to effectively prevent positional deviation caused by the difference in the tilt of the contact surfaces between the two objects. Can be prevented.

また、前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物を加圧する加圧手段をさらに備え、前記各ピエゾ素子は前記バックアップ手段を囲んで配設されて、前記各支持部は前記バックアップ手段による前記ステージ下面の支持位置を囲んで前記ステージを下方から支持し、前記ピエゾ駆動手段は、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧前に、前記ステージの下面と前記バックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮し、前記加圧手段は、前記ピエゾ駆動手段が前記各ピエゾ素子を前記ステージの下面と前記バックアップ手段とが離間するように伸縮した後に、前記被加圧物を加圧するようにしてもよい(請求項6)。   Further, the apparatus further includes a pressurizing unit that pressurizes an object to be pressurized as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage, and each of the piezoelectric elements is disposed so as to surround the backup unit. The support part surrounds the support position of the lower surface of the stage by the backup unit and supports the stage from below, and the piezo driving unit is configured to press the lower surface of the stage before pressurizing the object to be pressed by the pressurizing unit. The piezo elements are expanded and contracted so that the backup means are separated from each other, and the pressurizing means is expanded and contracted by the piezo drive means so that the lower surface of the stage and the backup means are separated from each other. Later, the object to be pressurized may be pressurized (Claim 6).

このような構成とすれば、加圧手段による被加圧物の加圧時に、ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように各ピエゾ素子を伸縮するため、ステージは、バックアップ手段によるステージ下面の支持位置を囲んでステージを下方から支持するピエゾ素子により支持されることとなる。したがって、ピエゾ素子により下方からステージが支持された被加圧物の周縁部を重点的に加圧することができる。   With such a configuration, when the object to be pressed is pressed by the pressurizing unit, each piezo element is expanded and contracted so that the lower surface of the stage and the backup unit are separated from each other. The stage is supported by a piezo element that surrounds the support position and supports the stage from below. Therefore, it is possible to intensively pressurize the peripheral portion of the pressed object whose stage is supported from below by the piezo element.

また、前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物を加圧する加圧手段をさらに備え、前記各ピエゾ素子は前記バックアップ手段を囲んで配設されて、前記各支持部は前記バックアップ手段による前記ステージ下面の支持位置を囲んで前記ステージを下方から支持し、前記ピエゾ駆動手段は、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧前に、前記支持部による前記ステージの下方からの支持状態を解除するように前記各ピエゾ素子を伸縮し、前記加圧手段は、前記ピエゾ駆動手段が前記各ピエゾ素子を前記ステージの下方からの支持状態を解除するように伸縮した後に、前記被加圧物を加圧するようにしてもよい(請求項7)。   Further, the apparatus further includes a pressurizing unit that pressurizes an object to be pressurized as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage, and each of the piezoelectric elements is disposed so as to surround the backup unit. The support unit surrounds the support position of the lower surface of the stage by the backup unit and supports the stage from below, and the piezo driving unit is operated by the support unit before pressurizing the object to be pressed by the pressurizing unit. The piezo elements are expanded and contracted to release the support state from below the stage, and the pressurizing means is configured so that the piezo drive means releases the support state from below the stage. You may make it pressurize the said to-be-pressurized object after expanding / contracting (Claim 7).

このような構成とすれば、加圧手段による被加圧物の加圧時に、ピエゾ素子の支持部によるステージの下方からの支持状態を解除するように各ピエゾ素子を伸縮するため、ステージは、各ピエゾ素子に囲まれて配設されたバックアップ手段により支持されることとなる。したがって、バックアップ手段により下方からステージが支持された被加圧物の中央部を重点的に加圧することができる。   With such a configuration, when the object to be pressed is pressed by the pressing unit, each piezo element is expanded and contracted so as to release the support state from below the stage by the support portion of the piezo element. It will be supported by backup means disposed between each piezo element. Therefore, it is possible to intensively pressurize the central portion of the object to be pressed whose stage is supported from below by the backup means.

また、前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物を加圧する加圧手段と、前記各ピエゾ素子への荷重を検出する荷重検出手段と、前記各ピエゾ素子を前記ピエゾ駆動手段が伸縮したときの制御パラメータを予め記憶するピエゾ素子制御パラメータ記憶手段とをさらに備え、前記ピエゾ駆動手段は、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時に、前記荷重検出手段による前記各ピエゾ素子への荷重の検出値が予め設定した設定値となるように、前記ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段に予め記憶された前記制御パラメータに基づいて前記各ピエゾ素子を伸縮する構成としてもよい(請求項8)。   Further, a pressurizing unit that pressurizes an object to be pressurized as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage, a load detection unit that detects a load on each piezoelectric element, and each piezoelectric element Piezo element control parameter storage means for preliminarily storing control parameters when the piezo drive means expands and contracts, and the piezo drive means detects the load when the pressurizing object is pressurized by the pressurizing means. A configuration in which each piezo element is expanded and contracted based on the control parameter stored in advance in the piezo element control parameter storage means so that the detected value of the load applied to each piezo element by the means becomes a preset set value. (Claim 8).

このような構成とすることで、各荷重検出手段からの出力値を計算することにより荷重中心を求め、ピエゾ素子の駆動であらかじめ指定された荷重中心位置へ調整することができる。また、ピエゾ素子とバックアップ手段で加圧時の荷重を受けることになるので、実際にかけた荷重と各ピエゾ素子の荷重検出値の総和の差がバックアップ手段にかかっている荷重となる。そのため、バックアップ手段の受ける荷重と各ピエゾ素子が受ける荷重の関係から、前述の中べこ状態や中高状態も含めて加圧時の荷重均一状態を制御することが可能となる。   With such a configuration, the load center can be obtained by calculating the output value from each load detecting means, and can be adjusted to the load center position designated in advance by driving the piezo element. Further, since the load at the time of pressurization is received by the piezo element and the backup means, the difference between the actually applied load and the total load detection value of each piezo element becomes the load applied to the backup means. For this reason, it is possible to control the uniform load state during pressurization including the above-described medium-bottom state and medium-high state from the relationship between the load received by the backup means and the load received by each piezo element.

また、前記ステージに対向配置されて、前記被加圧物を下面に保持するヘッドと、前記ステージの上面と、前記ヘッドの下面とを互いに近接するように移動する移動手段と、前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物と、前記ヘッドに保持される前記被加圧物とを加圧する加圧手段と、前記各ピエゾ素子への荷重を検出する荷重検出手段と、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時に、前記荷重検出手段による前記各ピエゾ素子への荷重の検出値が予め設定した設定値となるように、前記各ピエゾ素子を前記ピエゾ駆動手段が伸縮したときの制御パラメータと、前記移動手段による前記ステージが保持する前記被加圧物と前記ヘッドが保持する被加圧物との接触時に、前記荷重検出手段による前記各ピエゾ素子への荷重の検出値が予め設定した設定値となるように、前記各ピエゾ素子を前記ピエゾ駆動手段が伸縮したときの制御パラメータとを予め記憶するピエゾ素子制御パラメータ記憶手段とさらに備え、前記ピエゾ駆動手段は、前記移動手段による前記被加圧物どうしの接触時と、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時に、前記ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段にそれぞれ予め記憶された前記接触時と前記加圧時の各制御パラメータに基づいて、前記各ピエゾ素子を伸縮する構成としてもよい(請求項9)。   A head disposed opposite to the stage to hold the object to be pressed on the lower surface; a moving means for moving the upper surface of the stage and the lower surface of the head so as to approach each other; and an upper surface of the stage A pressure object as the tilt adjustment object placed on the head, a pressure means for pressurizing the pressure object held by the head, and load detection for detecting a load on each piezo element Each of the piezo elements so that the detected value of the load applied to each piezo element by the load detecting means becomes a preset value when the object to be pressed is pressed by the pressing means. Control parameters when the piezoelectric driving means expands and contracts, and each piezoelectric element by the load detection means when the object to be pressed held by the stage and the object to be pressed held by the head are contacted by the moving means Piezo element control parameter storage means for preliminarily storing control parameters when the piezo driving means expands and contracts each piezo element so that the detected value of the load becomes a preset setting value, and the piezo driving Means for contacting the objects to be pressed by the moving means, and for pressing the objects to be pressed by the pressing means, for the contacts previously stored in the piezo element control parameter storage means respectively; The piezoelectric elements may be expanded and contracted based on the control parameters during the pressurization.

このような構成とすれば、被加圧物どうしの接触時と被加圧物どうしの加圧時にステージの傾斜度を変更できるので、被加圧物どうしの接触時には、位置ずれを起こさない値(ステージに載置された被加圧物をヘッドが保持する被加圧物と平行)に設定し、加圧時には被加圧物への荷重が均一となる値(バックアップや部材のたわみを矯正した)に設定することで、位置ずれをなくし、かつ、均一な荷重で加圧することができる。   With such a configuration, the stage inclination can be changed when the objects to be pressed are in contact with each other and between the objects to be pressed, so that the position does not shift when the objects to be pressed are in contact with each other. Set the pressure object placed on the stage in parallel with the pressure object held by the head, and make the load to the pressure object uniform during pressurization (correcting back-up and deflection of members) Setting), it is possible to eliminate misalignment and pressurize with a uniform load.

また、被加圧物の接触時にはバックアップ手段をステージから離間させることで被加圧物の接触検知をピエゾ素子下部の荷重検出手段でとることで、接触物から一番近く、抵抗のないところで検出できるため、非常に低荷重領域で高精度に被加圧物どうしの接触を検出することができる。その後、被加圧物どうしの加圧時には、ピエゾ素子を下げてバックアップ手段で加圧手段による高荷重を受ける構成とすることでピエゾ素子だけに頼らない高加圧のもと被加圧物への均一荷重を得ることができる。その場合の加圧力をフィードバックする検出手段としては、加圧手段がサーボである場合は、モータのトルク制御を行えばよく、シリンダである場合は流体の圧力制御を行えばよい。但し、被加圧物との間には軸受けや封止Oリングなどの抵抗が存在するため、接触時のような微少な圧力制御は期待できない。ステージの上面に載置された被加圧物を全面にわたって均一に加圧できる。   Also, when the object to be pressed is in contact, the backup means is separated from the stage, and the contact detection of the object to be pressed is detected by the load detection means under the piezo element, so that it is detected closest to the contact object and without resistance. Therefore, contact between objects to be pressed can be detected with high accuracy in a very low load region. After that, when pressurizing objects to be pressed, the piezoelectric element is lowered and the back-up means receives a high load from the pressurizing means. Uniform load can be obtained. As the detection means for feeding back the applied pressure in this case, if the pressurizing means is a servo, the torque control of the motor may be performed, and if it is a cylinder, the pressure control of the fluid may be performed. However, since there is a resistance such as a bearing or a sealing O-ring between the object to be pressurized, a minute pressure control as in contact cannot be expected. An object to be pressurized placed on the upper surface of the stage can be uniformly pressurized over the entire surface.

また、上記第2の目的を達成するために、本発明にかかる傾斜調整機構は、下面に傾斜調整対象物が設置されるヘッドと、前記ヘッドの上面と接離自在に面接触して前記ヘッドを支持するバックアップ手段と、先端に支持部が設けられた複数のピエゾ素子を有し、前記各ピエゾ素子が伸縮しながら前記支持部により前記ヘッドを上方から支持して前記ヘッドの傾きを調整するピエゾ駆動手段とを備え、前記ピエゾ駆動手段は、少なくとも前記ヘッドの傾斜調整時には、前記ヘッドの上面とバックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮することを特徴としている(請求項10)。   In order to achieve the second object, the tilt adjustment mechanism according to the present invention includes a head having a tilt adjustment object installed on a lower surface thereof and a surface contactable to and away from the upper surface of the head. And a plurality of piezo elements each having a support portion provided at the tip thereof, and the head is supported from above by the support portion while the piezo elements extend and contract to adjust the tilt of the head. Piezo driving means, wherein the piezo driving means extends and contracts each of the piezo elements so that the upper surface of the head and the backup means are separated at least when adjusting the tilt of the head. ).

このような構成とすれば、複数のピエゾ素子が伸縮しながら先端の支持部によりヘッドを上方から支持してヘッドの傾きを調整し、少なくともヘッドの傾斜調整時には、ヘッドの上面とバックアップ手段とが離間するように各ピエゾ素子を伸縮している。したがって、ピエゾ素子の伸縮によりヘッドの傾きを調整するときに、バックアップ手段がヘッドの上面と接触することに起因する摩擦力等の外乱が生じることが一切ないため、滑らかな動作により非常に高精度にヘッドの傾きを調整できる。また、バックアップ手段がヘッドの上面と接離自在に面接触してヘッドを支持しているため、ヘッドに下方から高加圧力が加えられたとしても、バックアップ手段がヘッドを上方から面で支持することにより確実にヘッドを支持することができ、ヘッドに加えることのできる加圧力の増大を図ることができる。   With such a configuration, the head is supported from above by the support portion at the tip while the plurality of piezo elements expand and contract to adjust the head tilt, and at least when adjusting the head tilt, the upper surface of the head and the backup means are Each piezo element is expanded and contracted so as to be separated from each other. Therefore, when adjusting the tilt of the head by expansion and contraction of the piezo element, there is no disturbance such as friction force caused by the backup means coming into contact with the upper surface of the head. The head tilt can be adjusted. Further, since the backup means supports the head by making contact with the upper surface of the head so as to be able to contact and separate, the backup means supports the head from above with a surface even if a high pressure is applied to the head from below. Thus, the head can be reliably supported, and the pressurizing force that can be applied to the head can be increased.

また、ヘッドの傾斜調整時に、ピエゾ素子の伸縮によりヘッドの上面とバックアップ手段とを離間するため、バックアップ手段によるヘッド上面の支持に起因する摩擦力等の外乱は一切生じることがない。したがって、従来のように、高圧エアーなどをヘッドの上面とバックアップ手段との接触面に供給する必要がないため、ヘッド等を焼結金属等の特殊な材質で構成する必要がなく、さらに、ヘッド等に特殊な加工を施す必要もないため、装置の製造コストの大幅な抑制を図ることができる。また、ヘッドの傾斜調整時にエアーを使用しないため、供給されたエアーがヘッドに作用することによる外乱が発生することがなく、ヘッドの傾きの調整を高い精度で行うことができる。   Further, when adjusting the head tilt, the upper surface of the head and the backup unit are separated from each other by expansion and contraction of the piezo element, so that no disturbance such as frictional force due to the support of the upper surface of the head by the backup unit occurs. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to supply high pressure air to the contact surface between the upper surface of the head and the backup means, so there is no need to configure the head with a special material such as sintered metal. For example, the manufacturing cost of the apparatus can be greatly reduced. Further, since air is not used when adjusting the head tilt, there is no disturbance caused by the supplied air acting on the head, and the head tilt can be adjusted with high accuracy.

また、前記ヘッドに対向配置されて、前記ヘッドの傾きを調整することによる前記傾斜調整対象物の傾斜調整における基準傾斜となる基準傾斜対象物を上面に保持するステージと、前記ヘッドの下面と、前記ステージの上面とを互いに近接するように移動する移動手段とをさらに備え、前記移動手段は、前記ピエゾ駆動手段が、前記傾斜調整対象物の傾斜を前記基準傾斜対象物の傾斜とぼほ一致させて、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、前記ヘッドおよび前記ステージを近接移動して、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とを接触させるようにしてもよい(請求項11)。   In addition, a stage that is disposed opposite to the head and holds a reference tilt object on the upper surface that serves as a reference tilt in tilt adjustment of the tilt adjustment object by adjusting the tilt of the head, and a lower surface of the head, And a moving means for moving the upper surface of the stage so as to be close to each other, wherein the piezo driving means approximately matches the inclination of the inclination adjustment object with the inclination of the reference inclination object. After the tilt adjustment object and the reference tilt object are adjusted to be substantially parallel, the head and the stage are moved close to each other so that the tilt adjustment object and the reference tilt object are brought into contact with each other. (Claim 11).

このような構成とすれば、ヘッドに設置された傾斜調整対象物の傾斜をステージの上面に保持された基準傾斜対象物の傾斜とほぼ一致させて、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とを接触させるため、両対象物の接触時に互いの接触面の傾斜が異なることに起因する位置ずれが生じるのを効果的に防止できる。   With such a configuration, the inclination adjustment object and the reference inclination object are aligned by substantially matching the inclination of the inclination adjustment object installed on the head with the inclination of the reference inclination object held on the upper surface of the stage. Since the tilt adjustment target object and the reference tilt target object are brought into contact with each other after being adjusted substantially parallel to each other, it is possible to effectively prevent positional deviation caused by different tilts of the contact surfaces between the two objects when contacting each other. it can.

請求項1、12に記載の発明によれば、少なくともステージの傾斜調整時には、ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように各ピエゾ素子を伸縮するため、ピエゾ素子の伸縮によりステージの傾きを調整するときに、バックアップ手段がステージの下面と接触することに起因する摩擦力等の外乱が生じることが一切ないので、滑らかな動作により非常に高精度にステージの傾きを調整できる。また、バックアップ手段がステージの下面と接離自在に面接触してステージを支持しているため、ステージに高加圧力が加えられたとしても、バックアップ手段がステージを下方から面で支持することにより確実にステージを支持することができ、ステージに加えることのできる加圧力の増大を図ることができる。   According to the invention described in claims 1 and 12, each piezo element is expanded and contracted so that the lower surface of the stage is separated from the backup means at least when adjusting the tilt of the stage. In this case, since there is no disturbance such as friction force caused by the backup means coming into contact with the lower surface of the stage, the tilt of the stage can be adjusted with a very high accuracy by a smooth operation. In addition, since the backup means supports the stage by making contact with the lower surface of the stage so as to be able to come in contact with and away from the stage, even if a high pressure is applied to the stage, the backup means supports the stage from below with the surface. The stage can be reliably supported, and the applied pressure that can be applied to the stage can be increased.

請求項2に記載の発明によれば、ピエゾ素子の伸縮によりステージの傾きがどのように調整されても、バックアップ手段の球面状凹部が、確実に凸球状のステージの下面に面接触して、ステージを支持することができる。   According to the invention described in claim 2, no matter how the inclination of the stage is adjusted by the expansion and contraction of the piezo element, the spherical concave portion of the backup means is surely in surface contact with the lower surface of the convex spherical stage, The stage can be supported.

請求項3に記載の発明によれば、ピエゾ素子の伸縮によりステージの傾きがどのように調整されても、基部の球面状凹部に球面状凸部が摺接した状態でバックアップ手段の受部が、確実に平面状のステージの下面に面接触して、ステージを支持することができる。   According to the third aspect of the invention, no matter how the inclination of the stage is adjusted by the expansion and contraction of the piezo element, the receiving portion of the backup means is in a state where the spherical convex portion is in sliding contact with the spherical concave portion of the base portion. The stage can be supported by making surface contact with the lower surface of the flat stage.

請求項4に記載の発明によれば、例えば、傾斜調整対象物としてプラズマ等により接合面が表面活性化されたウエハーの傾きを調整するときに、真空中でウエハーの傾斜調整を行うことで、ウエハーの接合面の表面活性化状態を長期間にわたって維持可能であるので都合がよい。   According to the invention described in claim 4, for example, when adjusting the tilt of the wafer whose bonding surface is surface-activated by plasma or the like as the tilt adjustment object, by adjusting the tilt of the wafer in a vacuum, This is convenient because the surface activation state of the bonding surface of the wafer can be maintained over a long period of time.

請求項5の記載の発明によれば、ステージに載置された傾斜調整対象物の傾斜をヘッドの下面に保持された基準傾斜対象物の傾斜とほぼ一致させて、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とを接触させるため、両対象物の接触時に互いの接触面の傾斜が異なることに起因する位置ずれが生じるのを効果的に防止できる。   According to the fifth aspect of the present invention, the inclination adjustment object and the reference inclination are substantially matched with the inclination of the reference inclination object held on the lower surface of the head. Since the tilt adjustment target object and the reference tilt target object are brought into contact with each other after the target object is adjusted to be substantially parallel, the positional deviation caused by the difference in the tilt of the contact surface between the two objects occurs. It can be effectively prevented.

請求項6に記載の発明によれば、加圧手段による被加圧物の加圧時に、ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように各ピエゾ素子を伸縮するため、ステージは、バックアップ手段によるステージ下面の支持位置を囲んでステージを下方から支持するピエゾ素子により支持されることとなる。したがって、ピエゾ素子により下方からステージが支持された被加圧物の周縁部を重点的に加圧することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, when the object to be pressed is pressed by the pressing unit, each piezo element is expanded and contracted so that the lower surface of the stage and the backup unit are separated from each other. It is supported by a piezo element that surrounds the support position on the lower surface of the stage and supports the stage from below. Therefore, it is possible to intensively pressurize the peripheral portion of the pressed object whose stage is supported from below by the piezo element.

請求項7に記載の発明によれば、加圧手段による被加圧物の加圧時に、ピエゾ素子の支持部によるステージの下方からの支持状態を解除するように各ピエゾ素子を伸縮するため、ステージは、各ピエゾ素子に囲まれて配設されたバックアップ手段により支持されることとなる。したがって、バックアップ手段により下方からステージが支持された被加圧物の中央部を重点的に加圧することができる。   According to the invention described in claim 7, in order to expand and contract each piezo element so as to release the support state from below the stage by the support portion of the piezo element when the object to be pressed is pressed by the pressurizing unit, The stage is supported by backup means disposed between each piezo element. Therefore, it is possible to intensively pressurize the central portion of the object to be pressed whose stage is supported from below by the backup means.

請求項8に記載の発明によれば、各荷重検出手段からの出力値を計算することにより荷重中心を求め、ピエゾ素子の駆動であらかじめ指定された荷重中心位置へ調整することができる。また、ピエゾ素子とバックアップ手段で加圧時の荷重を受けることになるので、実際にかけた荷重と各ピエゾ素子の荷重検出値の総和の差がバックアップ手段にかかっている荷重となる。そのため、バックアップ手段の受ける荷重と各ピエゾ素子が受ける荷重の関係から、前述の中べこ状態や中高状態も含めて加圧時の荷重均一状態を制御することが可能となる。   According to the eighth aspect of the present invention, the load center can be obtained by calculating the output value from each load detecting means, and adjusted to the load center position designated in advance by driving the piezo element. Further, since the load at the time of pressurization is received by the piezo element and the backup means, the difference between the actually applied load and the total load detection value of each piezo element becomes the load applied to the backup means. For this reason, it is possible to control the uniform load state during pressurization including the above-described medium-bottom state and medium-high state from the relationship between the load received by the backup means and the load received by each piezo element.

請求項9に記載の発明によれば、被加圧物どうしの接触時と被加圧物どうしの加圧時にステージの傾斜度を変更できるので、被加圧物どうしの接触時には、位置ずれを起こさない値(ステージに載置された被加圧物をヘッドが保持する被加圧物と平行)に設定し、加圧時には被加圧物への荷重が均一となる値(バックアップや部材のたわみを矯正した)に設定することで、位置ずれをなくし、かつ、均一な荷重で加圧することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, since the inclination of the stage can be changed when the objects to be pressed are in contact with each other and when the objects to be pressed are pressed, the positional deviation can be reduced when the objects to be pressed are in contact with each other. Set to a value that does not occur (the pressure object placed on the stage is parallel to the pressure object held by the head), and a value that makes the load on the pressure object uniform during pressurization By setting to (corrected deflection), it is possible to eliminate the displacement and pressurize with a uniform load.

請求項10に記載の発明によれば、少なくともヘッドの傾斜調整時には、ヘッドの上面とバックアップ手段とが離間するように各ピエゾ素子を伸縮するため、ピエゾ素子の伸縮によりヘッドの傾きを調整するときに、バックアップ手段がヘッドの上面と接触することに起因する摩擦力等の外乱が生じることが一切ないので、滑らかな動作により非常に高精度にヘッドの傾きを調整できる。また、バックアップ手段がヘッドの上面と接離自在に面接触してヘッドを支持しているため、ヘッドに下方から高加圧力が加えられたとしても、バックアップ手段がヘッドを上方から面で支持することにより確実にヘッドを支持することができ、ヘッドに加えることのできる加圧力の増大を図ることができる。   According to the tenth aspect of the present invention, since each piezo element is expanded and contracted so that the upper surface of the head and the backup unit are separated from each other at least during the head tilt adjustment, the head tilt is adjusted by the expansion and contraction of the piezo element. In addition, since there is no disturbance such as friction force caused by the backup means coming into contact with the upper surface of the head, the tilt of the head can be adjusted with very high accuracy by a smooth operation. Further, since the backup means supports the head by making contact with the upper surface of the head so as to be able to contact and separate, the backup means supports the head from above with a surface even if a high pressure is applied to the head from below. Thus, the head can be reliably supported, and the pressurizing force that can be applied to the head can be increased.

請求項11に記載の発明によれば、ヘッドに設置された傾斜調整対象物の傾斜をステージの上面に保持された基準傾斜対象物の傾斜とほぼ一致させて、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、傾斜調整対象物と基準傾斜対象物とを接触させるため、両対象物の接触時に互いの接触面の傾斜が異なることに起因する位置ずれが生じるのを効果的に防止できる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the inclination adjustment object and the reference inclination object are substantially matched with the inclination of the reference inclination object held on the upper surface of the stage. After the object is adjusted to be almost parallel, the tilt adjustment object and the reference tilt object are brought into contact with each other. Can be prevented.

<第1実施形態>
本発明の傾斜調整機構の第1実施形態である平面調整機構2を備えるナノインプリント装置1について図1を参照して説明する。図1はナノインプリント装置1の構成を示す図である。図1に示すナノインプリント装置1は、SiOなどにより構成される原板(本発明の「基準傾斜対象物」、「被加圧物」に相当)Mにリソグラフィ法により形成された凹凸パターンを、基板(本発明の「傾斜調整対象物」、「被加圧物」に相当)S上に塗布された紫外線硬化型樹脂液層からなる転写液層にインプリントするものであり、ステージ21の上面に基板Sが載置される平面調整機構(本発明の「傾斜調整機構」に相当)2と、原板Mおよび基板Sのそれぞれに形成されたアライメントマークALを同時に読取り可能な認識手段3と、認識手段3による原板Mおよび基板SのアライメントマークALの読取りに基づいて原板Mと基板Sとをアライメントするアライメント手段4と、モニタ8aを備え、平面調整機構2、認識手段3およびアライメント手段4の駆動制御を行うコントローラ(本発明の「ピエゾ駆動手段」に相当)8とを備えている。
<First Embodiment>
A nanoimprint apparatus 1 including a plane adjustment mechanism 2 that is a first embodiment of an inclination adjustment mechanism of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the nanoimprint apparatus 1. A nanoimprint apparatus 1 shown in FIG. 1 is a substrate having an uneven pattern formed by lithography on an original plate (corresponding to “reference tilt object” and “pressurized object” of the present invention) M made of SiO 2 or the like. (Equivalent to “inclination adjustment object” and “pressurized object” of the present invention) Imprinted on a transfer liquid layer composed of an ultraviolet curable resin liquid layer coated on S, A plane adjustment mechanism (corresponding to the “tilt adjustment mechanism” of the present invention) 2 on which the substrate S is placed, a recognition means 3 capable of simultaneously reading the alignment marks AL formed on the original plate M and the substrate S, and recognition Alignment means 4 for aligning the original plate M and the substrate S based on the reading of the alignment mark AL on the original plate M and the substrate S by the means 3, a monitor 8a, a plane adjustment mechanism 2, and a recognition means 3 And a controller 8 (corresponding to “piezo drive means” of the present invention) 8 for controlling the drive of the alignment means 4.

また、平面調整機構2はナノインプリント装置1が備える真空チャンバー5内に配設されており、真空ポンプ6により真空チャンバー5内を真空引きすることにより、原板Mの凹凸パターンの基板Sの転写液層へのインプリントを真空中で行うことができる。また、真空チャンバー5の上部にはガラス窓7が設けられており、認識手段3はガラス窓7を介して原板Mおよび基板SのアライメントマークALを読取ったり、ガラス窓7を介して基板Sに塗布された紫外線硬化型樹脂液層に紫外光を照射することができる。また、真空チャンバー5内のガラス窓7の下部に、原板M、基板Sやその他の部品などを保持可能に、図示省略された静電チャック、機械式チャック、バイスなどの保持機構(本発明の「ヘッド」に相当)が設けられている。そして、この保持機構に、原板Mの代わりに基板Sまたはその他の部品を保持することで、ナノインプリント装置1を、平面調整機構2が有するステージ21に載置された基板Sと、保持機構に保持された基板Sまたは部品との接合装置として使用することもできる。また、後述するように、保持機構に保持された原板Mまたは基板S、その他の部品と、ステージ21上の基板Sとは、ステージ21を上方に移動することで接触し、ステージ21とガラス窓7下部の保持機構により挟持されて加圧される。したがって、ガラス窓7は、保持機構に保持された原板Mなどを、上面側から支持可能に硬質ガラスにより構成されている。   Further, the plane adjusting mechanism 2 is disposed in a vacuum chamber 5 provided in the nanoimprint apparatus 1, and the vacuum chamber 6 is evacuated by a vacuum pump 6, whereby a transfer liquid layer of the substrate S having an uneven pattern of the original M Imprinting can be performed in a vacuum. Further, a glass window 7 is provided in the upper part of the vacuum chamber 5, and the recognition means 3 reads the alignment mark AL of the original plate M and the substrate S through the glass window 7, or the substrate S through the glass window 7. The applied ultraviolet curable resin liquid layer can be irradiated with ultraviolet light. In addition, a holding mechanism (not shown) such as an electrostatic chuck, a mechanical chuck, or a vise (not shown) is provided below the glass window 7 in the vacuum chamber 5 so that the original plate M, the substrate S, and other components can be held. Equivalent to “head”). Then, by holding the substrate S or other components instead of the original plate M in this holding mechanism, the nanoimprint apparatus 1 is held by the substrate S placed on the stage 21 included in the planar adjustment mechanism 2 and the holding mechanism. It can also be used as a joining device with the substrate S or the component made. Further, as will be described later, the original plate M or the substrate S held by the holding mechanism, or other components, and the substrate S on the stage 21 come into contact with each other by moving the stage 21 upward, and the stage 21 and the glass window. 7 is sandwiched and pressurized by the lower holding mechanism. Therefore, the glass window 7 is made of hard glass so that the original plate M and the like held by the holding mechanism can be supported from the upper surface side.

認識手段3は、X−Y方向および焦点方向であるZ方向に移動可能なカメラテーブル31と、紫外線光源32aからの紫外光をガラス窓7およびSiOで構成された原板Mを介して基板Sに導光して照射するファイバーレンズ32と、ガラス窓7を介して原板Mおよび基板SのアライメントマークALを同時に読取り可能にCCDなどにより構成されるカメラ33とを備えている。また、ファイバーレンズ32とカメラ33とはカメラテーブル31に設置されており、コントローラ8からの制御指令に基づくカメラテーブル31のX−Y方向およびZ方向への移動により、ファイバーレンズ32およびカメラ33はガラス窓7の上方に選択的に配置されて、基板Sに紫外光を照射したり、原板Mおよび基板SのアライメントマークALを同時に読取ることができる。 Recognition means 3, X-Y directions and the camera table 31 movable in the Z direction which is the focus direction, the substrate with ultraviolet light from the ultraviolet light source 32a via the original plate M made of glass windows 7 and SiO 2 S And a camera 33 constituted by a CCD or the like so that the alignment mark AL of the original plate M and the substrate S can be read simultaneously through the glass window 7. The fiber lens 32 and the camera 33 are installed on the camera table 31, and the fiber lens 32 and the camera 33 are moved by the movement of the camera table 31 in the XY direction and the Z direction based on a control command from the controller 8. It is selectively disposed above the glass window 7 so that the substrate S can be irradiated with ultraviolet light, and the alignment mark AL of the original plate M and the substrate S can be read simultaneously.

アライメント手段4は、ピエゾ素子等により構成されてナノメートル単位での位置制御が可能なX−Yテーブル41と、一端が圧力センサ42を介してX−Yテーブル41に取り付けられて他端が真空チャンバー5外に導出されたZ軸43と、Z軸43をガイドするZ軸ガイド44aを有し、Z軸43をθ(回転)方向に回転可能なθ軸44と、ボールねじ45aを介してZ軸43をY方向へ昇降制御可能でありコントローラ8により制御されるサーボ機構45とを備えている。なお、Z軸43の他端は、Oリング(図示省略)を介して真空チャンバー5の外へ導出されているため、真空チャンバー5内の雰囲気と外気とは確実に遮断される。また、サーボ機構45によりZ軸43が上方に移動制御されて、X−Yテーブル41に設置された平面調整機構2のステージ21上に載置された基板Sが原板Mに接触したことを、圧力センサ42により検出できるとともに、圧力センサ42の出力がコントローラ8にフィードバックされる。そして、コントローラ8は圧力センサ42の出力を利用してZ軸43を昇降制御することにより基板Sの原板Mに対する加圧力を制御できる。以上のようにコントローラ8、Z軸43、サーボ機構45は本発明の「加圧手段」、「移動手段」として機能している。   The alignment means 4 is composed of a piezo element or the like and is capable of position control in nanometer units, and one end is attached to the XY table 41 via a pressure sensor 42 and the other end is vacuum. A Z-axis 43 led out of the chamber 5, a Z-axis guide 44 a for guiding the Z-axis 43, a θ-axis 44 capable of rotating the Z-axis 43 in the θ (rotation) direction, and a ball screw 45 a A Z-axis 43 can be controlled to move up and down in the Y direction, and a servo mechanism 45 controlled by the controller 8 is provided. Since the other end of the Z-axis 43 is led out of the vacuum chamber 5 through an O-ring (not shown), the atmosphere in the vacuum chamber 5 and the outside air are surely shut off. In addition, the Z-axis 43 is controlled to move upward by the servo mechanism 45, and the substrate S placed on the stage 21 of the plane adjustment mechanism 2 installed on the XY table 41 comes into contact with the original plate M. While being detectable by the pressure sensor 42, the output of the pressure sensor 42 is fed back to the controller 8. The controller 8 can control the pressure applied to the original plate M of the substrate S by controlling the elevation of the Z axis 43 using the output of the pressure sensor 42. As described above, the controller 8, the Z axis 43, and the servo mechanism 45 function as the “pressurizing unit” and the “moving unit” of the present invention.

また、同軸光源33aからの光が照射された原板Mおよび基板SのアライメントマークALがカメラ33により同時に読取られることにより得た位置情報がコントローラ8にフィードバックされて、コントローラ8はカメラ33により得た位置情報を利用して原板Mおよび基板SのアライメントマークALの相対的な位置誤差を導出し、この位置誤差に基づいてアライメント手段4のX−Yテーブル41およびθ軸44を駆動することにより原板Mと基板Sとのアライメントを高精度に行うことができる。   Further, the position information obtained by simultaneously reading the alignment mark AL of the original plate M and the substrate S irradiated with the light from the coaxial light source 33 a by the camera 33 is fed back to the controller 8, and the controller 8 is obtained by the camera 33. Using the position information, a relative position error between the original plate M and the alignment mark AL of the substrate S is derived, and based on this position error, the XY table 41 and the θ axis 44 of the alignment means 4 are driven to drive the original plate. The alignment between M and the substrate S can be performed with high accuracy.

なお、コントローラ8はカメラ33により得た原板Mおよび基板Sのアライメントマーク画像にベクトル相関法による画像処理を施すことにより、それぞれのアライメントマーク画像を検出している。このような構成とすれば、原板Mおよび基板Sの両アライメントマークALがカメラ33の被写界深度内にない場合に、カメラ33により撮像された両アライメントマーク画像にぼけが生じた場合であっても、それぞれのアライメントマーク画像の濃淡をベクトル表示することにより、両アライメントマーク画像からアライメントマークの形状を精度よく検出できる。   The controller 8 detects each alignment mark image by performing image processing by the vector correlation method on the alignment mark images of the original plate M and the substrate S obtained by the camera 33. With such a configuration, when both alignment marks AL of the original plate M and the substrate S are not within the depth of field of the camera 33, both alignment mark images picked up by the camera 33 are blurred. However, by displaying the density of each alignment mark image as a vector, the shape of the alignment mark can be accurately detected from both alignment mark images.

次に、平面調整機構2について図2も参照して説明する。図2はナノインプリント装置1の要部拡大図であって平面調整機構2を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。同図に示すように、平面調整機構2は、図示省略されたヒータを備え、静電チャックや機械チャックなどが設けられて基板Sを上面に載置して保持可能に構成されたステージ21と、ステージ21の下面に形成された凸球状の半球体22と、半球体22に摺接可能に形成されて半球体22を接離自在に面接触して支持する球面軸受23と、ステージ21を先端の支持部24a1,24b1,24c1で下方から支持し、ステージ21を下面側から伸縮することで押圧してステージ21の傾きを調整する3個の圧電素子(ピエゾ素子)24a,24b,24c(本発明の「ピエゾ駆動手段」に相当)と、圧電素子24a,24b,24cそれぞれの下方に配設され、各圧電素子24a,24b,24cへの荷重を検出することによりステージ21への荷重を検出可能な圧力センサ(本発明の「荷重検出手段」に相当)25とを備えている。図2に示すように、各圧電素子24a,24b,24cは、球面軸受23を囲んで配設されて、各支持部24a1,24b1,24c1は球面軸受23によるステージ21の支持位置(半球体22)を囲んでステージ21を下方から支持するように構成されている。このような構成とすれば、圧電素子24a,24b,24cの伸縮によりステージ21の傾きがどのように調整されても、球面軸受23が、確実に凸球状のステージ21の下面(半球体22)に面接触して、ステージ21を支持することができる。   Next, the plane adjustment mechanism 2 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the nanoimprint apparatus 1 and shows the plane adjusting mechanism 2. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a front view. As shown in the figure, the plane adjustment mechanism 2 includes a stage 21 that includes a heater (not shown), is provided with an electrostatic chuck, a mechanical chuck, and the like and is configured to be able to place and hold the substrate S on the upper surface. A convex spherical hemisphere 22 formed on the lower surface of the stage 21, a spherical bearing 23 formed so as to be in sliding contact with the hemisphere 22 and supporting the hemisphere 22 in contact with and away from the surface, and the stage 21. Three piezoelectric elements (piezo elements) 24a, 24b, 24c (supported from below by the support portions 24a1, 24b1, 24c1 at the front end and pressed by adjusting the tilt of the stage 21 by expanding and contracting the stage 21 from the lower surface side. The stage 2 is disposed under the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c, and detects the load applied to the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c. Detectable pressure sensor load to and a ( "load detecting means" corresponds to the present invention) 25. As shown in FIG. 2, the piezoelectric elements 24 a, 24 b, and 24 c are disposed so as to surround the spherical bearing 23, and the support portions 24 a 1, 24 b 1, and 24 c 1 are supported on the stage 21 by the spherical bearing 23 (hemisphere 22). ) To support the stage 21 from below. With such a configuration, the spherical bearing 23 surely has the bottom surface of the convex spherical stage 21 (hemisphere 22) regardless of how the inclination of the stage 21 is adjusted by the expansion and contraction of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c. The stage 21 can be supported in surface contact with the surface.

また、平面調整機構2は、基板Sおよび原板Mの加圧時に圧力センサ25の出力を利用して圧電素子24a,24b,24cを伸縮制御することで、ステージ21と原板Mとの間の加圧時の平行度調整を行うことができる。すなわち、まず、サーボ機構45を駆動して、圧力センサ42によりステージ21と原板Mとの接地が検出されるまでZ軸43を上方に移動する。そして、半球体22が球面軸受23を摺接することによるステージ21と原板Mとの倣いが完了した後、さらに、3つの圧力センサ25の出力がほぼ同じ値となるようにコントローラ8により圧電素子24a,24b,24cの伸縮制御を行うことで、原板Mとステージ21との加圧時の平行度を高精度に調整できる。このように、原板Mとステージ21との平行度を調整することで、図3に示すように、ステージ21に載置された基板Sを原板Mに対して、全面にわたって均一に加圧できる。なお、図3は基板Sの全面が均一に加圧されている状態(以下、「均一加圧状態」と称する)を示す図である。   Further, the plane adjusting mechanism 2 controls the expansion and contraction of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c using the output of the pressure sensor 25 when the substrate S and the original plate M are pressurized, so that the addition between the stage 21 and the original plate M is performed. Parallelism adjustment during pressure can be performed. That is, first, the servo mechanism 45 is driven, and the Z-axis 43 is moved upward until the pressure sensor 42 detects the ground contact between the stage 21 and the original plate M. Then, after the hemisphere 22 is in sliding contact with the spherical bearing 23 and the copying of the stage 21 and the original plate M is completed, the controller 8 causes the piezoelectric element 24a so that the outputs of the three pressure sensors 25 become substantially the same value. , 24b, and 24c, the parallelism when the original plate M and the stage 21 are pressed can be adjusted with high accuracy. In this way, by adjusting the parallelism between the original plate M and the stage 21, the substrate S placed on the stage 21 can be uniformly pressed over the entire surface of the original plate M as shown in FIG. FIG. 3 is a view showing a state where the entire surface of the substrate S is uniformly pressed (hereinafter referred to as “uniformly pressed state”).

なお、ステージ21に載置された基板Sと、原板Mとを接触させる前に、後で詳細に説明するステージ21の傾斜調整を行うことにより、ステージ21上の基板Sおよび原板Mそれぞれの接触面の傾きを高精度に調整して一致させるのが、基板Sと原板Mとの接触時に生じる位置ずれを防止するのに望ましい。また、基板Sおよび原板Mの加圧時には、半球体22と球面軸受23との接触面に摩擦力が生じている。しかしながら、サーボ機構45を利用したコントローラ8による基板Sおよ原板Mの加圧時に、ステージ21に生じるモーメントと、コントローラ8による圧電素子24a,24b,24cの伸縮制御によるステージ21への押圧力とにより、半球体22は球面軸受23に摺接することができる。   In addition, before making the board | substrate S mounted in the stage 21 and the original plate M contact, the inclination adjustment of the stage 21 demonstrated in detail later is performed, and each contact of the board | substrate S on the stage 21 and the original plate M is performed. It is desirable to adjust the inclination of the surface with high accuracy so as to prevent the positional deviation that occurs when the substrate S and the original plate M are brought into contact with each other. Further, when the substrate S and the original plate M are pressurized, a frictional force is generated on the contact surface between the hemispherical body 22 and the spherical bearing 23. However, when the substrate 8 and the original plate M are pressed by the controller 8 using the servo mechanism 45, the moment generated in the stage 21 and the pressing force to the stage 21 by the expansion / contraction control of the piezoelectric elements 24a, 24b, 24c by the controller 8 Thus, the hemispherical body 22 can be in sliding contact with the spherical bearing 23.

次に、図4を参照して平面調整機構2の制御方法の一例について説明する。図4は主に基板Sの中央部が加圧されている状態(以下、「中高状態」と称する)を示す図であって、(a)は正面図、(b)は平面図である。同図に示すように、Z軸43を上方に移動することによるステージ21に載置された基板Sと原板Mとの加圧時に、コントローラ8からの制御指令より、圧電素子24a,24b,24cを縮むように駆動制御して各支持部24a1,24b1,24c1によるステージ21の下方からの支持状態を解除することで、球面軸受23によりステージ21(半球体22)が支持された基板Sの中央部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、中央部に溜まった空気が基板Sの周縁部側へ押し出されるため、特に、基板中央部付近にボイドが発生するのを防止できる。   Next, an example of a method for controlling the planar adjustment mechanism 2 will be described with reference to FIG. 4A and 4B are views mainly showing a state where the central portion of the substrate S is pressurized (hereinafter referred to as “medium / high state”), where FIG. 4A is a front view and FIG. 4B is a plan view. As shown in the figure, the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are controlled by a control command from the controller 8 when the substrate S and the original plate M are pressed by moving the Z-axis 43 upward. The center portion of the substrate S on which the stage 21 (hemisphere 22) is supported by the spherical bearing 23 is released by controlling the drive so that the support portion 24a1, 24b1, 24c1 supports the stage 21 from below. The pressure can be intensively applied. With such a configuration, since air accumulated in the central portion is pushed out to the peripheral edge side of the substrate S, it is possible to prevent a void from being generated particularly near the central portion of the substrate.

次に、図5を参照して平面調整機構2の制御方法の他の例について説明する。図5は基板Sの主に周縁部が加圧されている状態(以下、「中べこ状態」と称する)を示す図であって、(a)は正面図、(b)は平面図である。Z軸43を上方に移動することによるステージ21に載置された基板Sと原板Mとの加圧時に、同図に示すように、コントローラ8からの制御指令より、圧電素子24a,24b,24cが伸びるように駆動制御してステージ21の下面(半球体22)と球面軸受23とを離間させることで、圧電素子24a,24b,24cによりステージ21が支持された基板Sの周縁部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、例えば、周縁部に雰囲気封止用の枠体を形成した基板Sと、原板Mの代わりにステージ21の上方の保持機構に保持された蓋となる基板Sとを接合することにより、両基板S間の枠体に囲まれた部分に任意の雰囲気を封止するときに、基板Sの周縁部を重点的に加圧できるため、枠体と蓋となる基板Sとを良好に接合できる。   Next, another example of the method for controlling the planar adjustment mechanism 2 will be described with reference to FIG. 5A and 5B are views showing a state in which the peripheral edge of the substrate S is mainly pressed (hereinafter referred to as a “medium-bottom state”), where FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a plan view. is there. When the substrate S placed on the stage 21 and the original plate M are pressed by moving the Z-axis 43 upward, the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are controlled by a control command from the controller 8 as shown in FIG. Is controlled so that the lower surface (hemisphere 22) of the stage 21 and the spherical bearing 23 are separated from each other, thereby focusing on the peripheral portion of the substrate S on which the stage 21 is supported by the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c. Can be pressurized. With such a configuration, for example, the substrate S in which a frame for atmosphere sealing is formed at the peripheral portion, and the substrate S serving as a lid held by a holding mechanism above the stage 21 instead of the original plate M. By bonding, when the arbitrary atmosphere is sealed in the portion surrounded by the frame body between the two substrates S, the peripheral portion of the substrate S can be intensively pressurized. Can be joined well.

なお、基板Sおよび原板Mを均一加圧状態とするには、中べこ状態と中高状態とのほぼ中間の伸縮状態となるように圧電素子24a,24b,24cを伸縮制御すればよい。従来では、基板Sと原板Mとの接触時にステージ21の傾きを固定して、この傾きを維持した状態で基板Sを加圧していた。そのため、基板Sおよび原板Mに対する加圧状態を修正することができず、基板Sおよび原板Mに加圧状態は、基板Sの研磨状態や、ステージ21等の製造精度に依存し、均一加圧状態とするのが難しく、技術の改善が求められていた。しかしながら、上記した構成によれば、圧電素子24a,24b,24cの伸縮量を定量化してコントローラ8により制御することにより、中べこ状態にも中高状態にも調整でき、これにより初めて中べこ状態および中高状態の中間状態である均一加圧状態を実現することができる。このように、基板S等の加圧時に圧電素子24a,24b,24cの伸縮量を調整することで容易に基板S等の加圧状態を調整することができる。   In order to bring the substrate S and the original plate M into a uniform pressure state, the expansion and contraction of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c may be controlled so that the expansion and contraction state is substantially intermediate between the medium-bulk state and the medium-high state. Conventionally, the tilt of the stage 21 is fixed at the time of contact between the substrate S and the original plate M, and the substrate S is pressurized in a state in which this tilt is maintained. Therefore, the pressurization state with respect to the substrate S and the original plate M cannot be corrected, and the pressurization state on the substrate S and the original plate M depends on the polishing state of the substrate S and the manufacturing accuracy of the stage 21 and the like, and is uniformly pressed. It was difficult to achieve a state, and there was a need for improvement in technology. However, according to the configuration described above, the expansion and contraction amounts of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c can be quantified and controlled by the controller 8, thereby adjusting the medium and high states. A uniform pressurization state that is an intermediate state between the state and the medium-high state can be realized. Thus, the pressurization state of the substrate S or the like can be easily adjusted by adjusting the expansion / contraction amount of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c when the substrate S or the like is pressed.

また、後述するように、基板Sどうしや、基板Sと原板Mとの接触時の平行度、すなわち、基板S、原板Mおよびステージ21などの傾きと、高加圧時の基板Sなどの平行度(傾き)とは、加圧時に生じる装置のたわみなどを原因として、微妙に異なるものとなる。そこで、上記したように、圧電素子24a,24b,24cの伸縮量を定量的に制御することで、均一加圧状態のみならず、中べこ状態または中高状態にすることもできる。   As will be described later, the parallelism between the substrates S and between the substrate S and the original plate M, that is, the inclination of the substrate S, the original plate M, the stage 21 and the like, and the parallelism of the substrate S at the time of high pressurization, etc. The degree (inclination) is slightly different due to the deflection of the device that occurs during pressurization. Thus, as described above, the amount of expansion and contraction of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c can be quantitatively controlled, so that not only a uniform pressurization state but also a medium solid state or a medium high state can be achieved.

また、後述するように、基板Sどうしや、基板Sと原板Mとの接触時に、これらの基板Sどうし、または基板Sと原板Mとが位置ずれしないように、これらの接触面の平行度(傾き)を合わせた状態で接触させるときに、半球体22と球面軸受23とが離間して隙間が空いた状態としてよい。そして、均一加圧状態を維持しながら加圧力を増大させつつ、圧電素子24a,24b,24cを縮めることにより半球体22と球面軸受23とを接触させて、さらに加圧力を増大させる。すると、基板Sどうし、または基板Sと原板Mとの接触面の平行度は維持された状態、すなわち、接触面において滑りなどを原因とする位置ずれが生じていない状態で、高加圧力により生じる装置のたわみなどに起因して、ステージ21の傾きが変化するが、均一加圧状態は維持される。このような均一加圧状態は、圧電素子24a,24b,24cと、半球体22および球面軸受23の軸受動作とがバランスよく機能することにより実現される。そして、圧電素子24a,24b,24cを長(高)くすれば中べこ状態となり、圧電素子24a,24b,24cが短(低)くすれば中高状態となる。   Further, as will be described later, when the substrates S or the substrate S and the original plate M are in contact with each other, the parallelism ( When contact is made in a state in which the inclination is adjusted, the hemispherical body 22 and the spherical bearing 23 may be separated from each other and a gap may be left therebetween. The hemisphere 22 and the spherical bearing 23 are brought into contact with each other by shrinking the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c while increasing the applied pressure while maintaining the uniform pressure state, thereby further increasing the applied pressure. As a result, the parallelism of the contact surfaces between the substrates S or between the substrate S and the original plate M is maintained, that is, no displacement occurs due to slippage or the like on the contact surfaces, which occurs due to high pressure. Although the inclination of the stage 21 changes due to the deflection of the apparatus, the uniform pressure state is maintained. Such a uniform pressure state is realized by the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c and the bearing operations of the hemispherical body 22 and the spherical bearing 23 functioning in a well-balanced manner. When the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are made long (high), they are in a medium-border state, and when the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are made short (low), they are in a medium-high state.

次に、図6ないし図8を参照して、このナノインプリント装置1を、ガラス窓7の下部に設けられた保持機構に原板Mの代わりに基板Sまたはその他の部品を保持して、この基板Sまたはその他の部品とステージ21に載置された基板Sとの接合装置として使用するときの一例について説明する。図6ないし図8は基板Sを全面にわたって均一に加圧する方法の一例を示す図であって、それぞれ異なる状態を示す図である。なお、ガラス窓7とステージ21との平行度には少しずれが生じており、これらの図面ではこのずれを模式的に表している。   Next, referring to FIG. 6 to FIG. 8, the nanoimprint apparatus 1 holds the substrate S or other components in place of the original plate M in the holding mechanism provided at the lower part of the glass window 7. Alternatively, an example when used as a joining device between other components and the substrate S placed on the stage 21 will be described. 6 to 8 are diagrams illustrating an example of a method for uniformly pressing the substrate S over the entire surface, and are diagrams illustrating different states. There is a slight shift in the parallelism between the glass window 7 and the stage 21, and these shifts are schematically shown in these drawings.

図6に示すように、少なくともステージ21の傾斜調整時には、コントローラ8の駆動信号により、圧電素子24a,24b,24cの伸縮制御を行って半球体22を球面軸受23から浮かせて離間した状態でステージ21の傾きを調整することで、ステージ21に載置された基板Sと、ガラス窓7の下部に設けられた保持機構に保持された基板Sとの平行度を調整する。これは、半球体22と球面軸受23とが離間した状態で、上記したステージ21とガラス窓7とを接触する手法によるステージ21とガラス窓7の下部に配置された保持機構との平行度調整を事前に行い、ステージ21とガラス窓7との平行度が調整されたときの圧電素子24a,24b,24cの長さを予め計測して、その制御パラメータ(本発明の「被加圧物どうしの接触時の予め設定した設定値」に相当)をコントローラ8が備えるメモリなどの記憶手段に記憶しておき、この記憶した値を利用することで、基板Sが載置されたステージ21と、基板Sまたは部品が保持されたガラス窓7下部の保持機構との平行度を調整できる。また、渦電流センサ等の変位センサを利用して、ステージ21の傾斜調整を行ってもよい。   As shown in FIG. 6, at least during tilt adjustment of the stage 21, the expansion and contraction control of the piezoelectric elements 24 a, 24 b, and 24 c is performed by the drive signal of the controller 8, and the hemisphere 22 is lifted away from the spherical bearing 23 and separated. By adjusting the inclination of 21, the parallelism between the substrate S placed on the stage 21 and the substrate S held by the holding mechanism provided at the lower part of the glass window 7 is adjusted. This is because the adjustment of the parallelism between the stage 21 and the holding mechanism disposed under the glass window 7 by the method of contacting the stage 21 and the glass window 7 with the hemisphere 22 and the spherical bearing 23 separated from each other. In advance, the lengths of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c when the parallelism between the stage 21 and the glass window 7 is adjusted are measured in advance, and the control parameters (" Is stored in a storage means such as a memory provided in the controller 8 and the stored value is used to store the stage 21 on which the substrate S is placed; The parallelism with the holding mechanism at the lower part of the glass window 7 holding the substrate S or the component can be adjusted. Further, the tilt of the stage 21 may be adjusted using a displacement sensor such as an eddy current sensor.

次に、図7に示すように、ステージ21を上方に移動して、ステージ21に載置された基板Sと、ガラス窓7の下部に設けられた保持機構に保持された基板Sとを接触させ、該接触状態のまま、ステージ21をさらに上方に移動して加圧力を徐々に増大しつつ、半球体22と球面軸受23とが接触するように圧電素子を縮める制御を行う。このとき、接触した両基板Sは接触面に働く静止摩擦力により位置ずれすることはない。   Next, as shown in FIG. 7, the stage 21 is moved upward to bring the substrate S placed on the stage 21 into contact with the substrate S held by the holding mechanism provided below the glass window 7. In this contact state, the piezoelectric element is controlled so that the hemisphere 22 and the spherical bearing 23 come into contact with each other while moving the stage 21 further upward to gradually increase the applied pressure. At this time, the two substrates S in contact with each other are not displaced due to the static frictional force acting on the contact surface.

このような構成とすれば、ステージ21に載置された基板Sの傾斜を、ガラス窓7の下部に設けられた保持機構に保持された基板Sの傾斜とほぼ一致させて、両基板Sの接触面をほぼ平行に調整した後に、両基板Sを接触させるため、両基板の接触時に互いの接触面の傾斜が異なることに起因する位置ずれが生じるのを効果的に防止できる。   With such a configuration, the inclinations of the substrates S placed on the stage 21 are substantially matched with the inclinations of the substrates S held by the holding mechanism provided at the lower part of the glass window 7, so Since the two substrates S are brought into contact after the contact surfaces are adjusted to be substantially parallel, it is possible to effectively prevent a positional shift caused by a difference in inclination between the contact surfaces when the two substrates are in contact.

そして、図8に示すように、半球体22と球面軸受23とが接触すれば、Z軸43(ステージ21)の駆動制御を、上方への位置(移動)制御から、圧力センサ42の出力値に基づく圧力制御に切換え、両基板Sを任意の圧力で加圧しながら、圧電素子24a,24b,24cをさらに縮める制御を行う。このような構成とすれば、ステージ21は半球体22を介して球面軸受23に支持された状態となり、この球面軸受23が半球体22を安
定した状態で支持できるように、球面軸受23によるステージ21(半球体22)の支持方向が、加圧力の方向とほぼ反対の方向となるように自然にステージ21の傾きは変化する。すなわち、高加圧力によりガラス窓7などにたわみが生じることで、加圧力の方向と、ステージ21の基板載置面とがほぼ直交する方向となるようにステージ21の傾きが変化し、図6に示す例とは対照的に、ガラス窓7下部の保持機構側の平行度がステージ21に倣うこととなる。したがって、ステージ21および保持機構に保持された両基板Sの接触時のステージ21およびガラス窓7下部の保持機構側の傾きと(図6参照)、高加圧時のステージ21およびガラス窓7下部の保持機構側の傾きとが異なることとなり(図8参照)、このように接触時および高加圧時のステージ21等の傾きを異ならせることで、両基板Sを該両基板Sの接触面にほぼ直交する方向から均一に加圧することができる。
As shown in FIG. 8, when the hemisphere 22 and the spherical bearing 23 come into contact with each other, the drive control of the Z-axis 43 (stage 21) is changed from the upward position (movement) control to the output value of the pressure sensor 42. The pressure control based on the above is switched, and the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are further contracted while the substrates S are pressurized with an arbitrary pressure. With such a configuration, the stage 21 is supported by the spherical bearing 23 via the hemispherical body 22, and the stage by the spherical bearing 23 is supported so that the spherical bearing 23 can support the hemispherical body 22 in a stable state. The inclination of the stage 21 naturally changes so that the support direction of the 21 (hemisphere 22) is substantially opposite to the direction of the applied pressure. That is, the deflection of the glass window 7 and the like due to the high pressurizing force changes the tilt of the stage 21 so that the direction of the pressurizing force and the substrate mounting surface of the stage 21 are substantially orthogonal to each other. In contrast to the example shown in FIG. 2, the parallelism on the holding mechanism side below the glass window 7 follows the stage 21. Therefore, the inclination of the holding mechanism side of the stage 21 and the lower portion of the glass window 7 when the two substrates S held by the stage 21 and the holding mechanism are in contact (see FIG. 6), and the lower portion of the stage 21 and the glass window 7 at the time of high pressurization. The inclination of the holding mechanism side of the two substrates S is different (see FIG. 8). Thus, by varying the inclination of the stage 21 and the like at the time of contact and at the time of high pressurization, the two substrates S are brought into contact with each other. It is possible to apply pressure uniformly from a direction substantially perpendicular to.

換言すれば、平面調整機構2は、ステージ21やガラス窓7などにひずみが生じる程度の圧力が両基板Sに加わらないときは、半球体22、球面軸受23および圧電素子24a,24b,24cを利用してステージ21の平行度をガラス窓7、すなわち保持機構に保持された基板S側に合わせる制御を行う。一方、平面調整機構2は、ステージ21やガラス窓7などにひずみが生じる程度の高い圧力が両基板Sに加わるときは、上記したように、これらのひずみを利用してガラス窓7下部の保持機構側の平行度をステージ21に合わせる制御を行うことで、両基板Sの接触時から、両基板Sを高加圧力で加圧するまで、常に良好に両基板Sを加圧できる。なお、図6に示す両基板Sの接触時の状態から、ステージ21およびガラス窓7下部の保持機構側の傾きを維持した状態で両基板Sに高加圧力を加えた場合には、両基板Sへの加圧力の方向と、両基板Sの接触面の傾きとがほぼ直交する方向とならないため、加圧時に両基板S間で位置ずれを生じるおそれがある。しかしながら、上記した制御を行うことで、両基板Sの加圧時に、両基板S間で位置ずれが生じるのを確実に防止できる。   In other words, the plane adjusting mechanism 2 moves the hemisphere 22, the spherical bearing 23, and the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c when the pressure that causes distortion in the stage 21 and the glass window 7 is not applied to both the substrates S. Utilizing the control, the parallelism of the stage 21 is controlled to match the glass window 7, that is, the substrate S side held by the holding mechanism. On the other hand, when high pressure is applied to both the substrates S so that the stage 21 and the glass window 7 are distorted, the plane adjusting mechanism 2 uses these distortions to hold the lower part of the glass window 7 as described above. By controlling the parallelism on the mechanism side to the stage 21, it is possible to press both substrates S satisfactorily at all times from the time when both substrates S are in contact until both substrates S are pressed with a high pressure. In addition, when high pressurizing force is applied to both the substrates S in a state where the inclination of the holding mechanism side below the stage 21 and the glass window 7 is maintained from the state when the two substrates S are in contact with each other as shown in FIG. Since the direction of the pressure applied to S and the inclination of the contact surfaces of the two substrates S are not substantially orthogonal to each other, there is a risk of positional deviation between the substrates S during pressurization. However, by performing the above-described control, it is possible to reliably prevent the positional deviation between the two substrates S when the two substrates S are pressurized.

なお、高加圧時に、図2を参照して説明したように、圧力センサ25の出力値を利用して、均一加圧状態となるように圧電素子24a,24b,24cを伸縮制御してよい。また、高加圧時に両基板Sを全面にわたって均一に加圧しているときの圧電素子24a,24b,24cの長さを予め計測して、その制御パラメータをコントローラ8が備えるメモリなどの記憶手段に記憶しておき、図6に示す両基板Sの接触時の状態から高加圧状態に移行するときに、記憶手段に記憶された圧電素子24a,24b,24cの長さ(制御パラメータ)を用いて、圧電素子24a,24b,24cの伸縮制御を行ってもよい。すなわち、高加圧時にすべての圧力センサ25の出力値が同一、換言すれば、両基板Sを全面にわたって均一に加圧している状態となるように、圧電素子24a,24b,24cの伸縮制御を行う。次に、すべての圧力センサ25の出力値がほぼ同一となったときの圧電素子24a,24b,24cとなるときの、圧電素子24a,24b,24cの制御パラメータ(本発明の「被加圧物の加圧時の予め設定した設定値」に相当)をコントローラ8が備えるメモリなどの記憶手段に予め記憶する。   Note that, as described with reference to FIG. 2, the piezoelectric elements 24 a, 24 b, and 24 c may be expanded and contracted so as to be in a uniform pressure state using the output value of the pressure sensor 25 as described with reference to FIG. . Further, the lengths of the piezoelectric elements 24a, 24b, 24c when both substrates S are uniformly pressed over the entire surface during high pressurization are measured in advance, and the control parameters are stored in a storage means such as a memory provided in the controller 8. The lengths (control parameters) of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c stored in the storage means are used when the state is stored and the state of contact between the two substrates S shown in FIG. Thus, the expansion / contraction control of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c may be performed. That is, the expansion and contraction control of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c is performed so that the output values of all the pressure sensors 25 are the same, that is, in a state where both the substrates S are uniformly pressed over the entire surface at the time of high pressurization. Do. Next, the control parameters of the piezoelectric elements 24a, 24b, 24c when the output values of all the pressure sensors 25 are almost the same (the “object to be pressed” of the present invention). Is stored in a storage means such as a memory provided in the controller 8 in advance.

そして、図6に示す両基板Sの接触時の状態から、両基板Sの高加圧状態に移行するときに、記憶手段に記憶した値を利用して圧電素子24a,24b,24cの長さを制御することにより、両基板Sの接触時および高加圧時のステージ21等の傾きを異ならせることができる。このような構成とすれば、両基板Sの接触時から、両基板Sを高加圧力で加圧するまで、常に良好に両基板Sを加圧できる。なお、両基板Sの接触時の状態から高加圧状態に移行するときに、圧電素子24a,24b,24cの長さを記憶手段に記憶された長さへとステップ状に変化させてもよい。このような構成としても、両基板S間に働く静止摩擦力により、両基板S間にずれが生じることはなく、両基板Sを全面にわたって均一に加圧できる。このような構成としても、基板S等を全面にわたって均一に加圧できる。以上のように、コントローラ8が本発明の「ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段」として機能している。   Then, the length of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c is obtained by using the values stored in the storage means when the state of contact between the substrates S shown in FIG. By controlling the above, it is possible to vary the inclination of the stage 21 and the like when the two substrates S are in contact with each other and at the time of high pressurization. With such a configuration, it is possible to press both substrates S satisfactorily at all times from the time when both substrates S are in contact until both substrates S are pressed with high pressure. Note that when the state of contact between the substrates S is shifted to the high pressure state, the lengths of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c may be changed stepwise to the lengths stored in the storage unit. . Even with such a configuration, there is no deviation between the two substrates S due to the static friction force acting between the two substrates S, and the two substrates S can be uniformly pressed over the entire surface. Even with such a configuration, the substrate S and the like can be uniformly pressurized over the entire surface. As described above, the controller 8 functions as the “piezo element control parameter storage unit” of the present invention.

以上のように、平面調整機構2による傾斜調整により接触面が平行となるようにステージ21の傾斜を調整して基板Sどうしを接触させ、その後の高加圧時では、圧力センサ25の出力値を利用する等の方法で、両基板Sが均一加圧状態となるようにステージ21の傾斜調整を行うことにより、高位置精度で、さらに、高加圧に起因する位置ずれを生じさせることなく、基板Sどうしを接合できる。このように、両基板Sの接触時と、両基板Sの高加圧時とで、それぞれ最適な傾斜となるようにステージ21の傾斜を調整することにより、両基板Sの接合を高精度に行う構成は、従来の構成では成し得なかった画期的なものである。なお、上記した例では、基板Sどうしの接合を例に挙げて説明したが、基板Sにチップなどの部品を実装するときや、基板S上の転写液層UVRに原板Mが有す凹凸パターンPをインプリントするときにも、この方法でステージ21の傾斜調整を行うことで、高精度な実装またはインプリントを行うことができる。   As described above, the tilt of the stage 21 is adjusted by tilt adjustment by the plane adjusting mechanism 2 to bring the substrates S into contact with each other and the output value of the pressure sensor 25 at the time of high pressurization thereafter. By adjusting the inclination of the stage 21 so that both the substrates S are in a uniform pressure state by using a method such as the above, it is possible to achieve a high positional accuracy and without causing a positional shift due to the high pressure. The substrates S can be joined together. In this way, by adjusting the inclination of the stage 21 so as to obtain an optimum inclination when the two substrates S are in contact with each other and when both the substrates S are highly pressurized, the bonding of the substrates S can be performed with high accuracy. The structure to be performed is an epoch-making thing which cannot be achieved by the conventional structure. In the above-described example, the bonding between the substrates S has been described as an example. However, when a component such as a chip is mounted on the substrate S, or the uneven pattern that the original plate M has on the transfer liquid layer UVR on the substrate S. Even when P is imprinted, highly accurate mounting or imprinting can be performed by adjusting the tilt of the stage 21 by this method.

次に、図9ないし図12を参照して、ナノインプリント装置1により、大判の基板Sに原板の凹凸パターンを連続的に転写するときの一例について図1も参照して説明する。図9は基板Sに形成された転写液層UVRに原板Mの凹凸パターンを連続的に転写する状態を示す図である。また、図10は基板Sを移動するX−Y粗動テーブル9の構成を示す図である。また、図11および図12はナノインプリント装置1の要部拡大図であって、特にX−Y粗動テーブル9の構成を示し、それぞれ異なる状態を示す図である。   Next, with reference to FIGS. 9 to 12, an example in which the uneven pattern of the original plate is continuously transferred to the large substrate S by the nanoimprint apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a state in which the uneven pattern of the original plate M is continuously transferred to the transfer liquid layer UVR formed on the substrate S. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the XY coarse movement table 9 that moves the substrate S. 11 and 12 are enlarged views of the main part of the nanoimprint apparatus 1, particularly showing the configuration of the XY coarse movement table 9 and showing different states.

本実施形態のナノインプリント装置1は、ステージ21および基板受26に載置された基板SをX−Y粗動テーブル9により粗く移動することで、大判の基板Sに塗布などして形成された転写液層UVRの所定の少領域SAに原板Mの凹凸パターンを連続して転写(インプリント)できる。図10に示すように、X−Y粗動テーブル9は、X軸91と、X軸91に沿って移動可能に、X軸91にほぼ直交して設けられたY軸92と、Y軸92に沿って移動可能に設けられた基板支持部93とを備えている。このような構成とすれば、図11に示すように、ステージ21および基板受26に載置された基板Sを、Y軸92をX軸91に沿って移動することによりX方向に移動することができ、基板支持部93をY軸92に沿って移動することによりY方向に移動することができる。   The nanoimprint apparatus 1 according to the present embodiment moves the substrate S placed on the stage 21 and the substrate receiver 26 roughly by the XY coarse movement table 9 so that the transfer is formed on the large substrate S by coating. The concave / convex pattern of the original plate M can be continuously transferred (imprinted) to a predetermined small area SA of the liquid layer UVR. As shown in FIG. 10, the XY coarse movement table 9 includes an X axis 91, a Y axis 92 provided substantially orthogonal to the X axis 91 so as to be movable along the X axis 91, and a Y axis 92. And a substrate support portion 93 provided so as to be movable along the substrate. With this configuration, as shown in FIG. 11, the substrate S placed on the stage 21 and the substrate receiver 26 is moved in the X direction by moving the Y axis 92 along the X axis 91. The substrate support portion 93 can be moved in the Y direction by moving along the Y axis 92.

また、X−Y粗動テーブル9は基板Sをステージ21に接触した状態で基板Sを移動させ、基板Sの移動後はアライメント移動するステージ21に接触配置している。また。基板Sは粗動テーブル9の基板支持部93(基板保持治具)により移動されるが、治具93は基板Sより多少大きめに構成されたガイドとなっており、基板Sの移動後に治具位置を微小移動することにより、基板Sと粗動テーブル9との間に隙間を作り、基板Sをアライメントするための微小移動を行うことができるようにしている。   Further, the XY coarse movement table 9 moves the substrate S in a state where the substrate S is in contact with the stage 21, and after the substrate S is moved, the XY coarse movement table 9 is placed in contact with the stage 21 that moves in alignment. Also. The substrate S is moved by the substrate support portion 93 (substrate holding jig) of the coarse movement table 9, but the jig 93 is a guide configured to be slightly larger than the substrate S. By finely moving the position, a gap is formed between the substrate S and the coarse movement table 9 so that the fine movement for aligning the substrate S can be performed.

したがって、図11に示すように、コントローラ8から制御指令を与えることでX−Y粗動テーブル9を駆動して、基板S上に形成された転写液層UVRの全領域のうち、原板Mの凹凸パターンを転写したい領域がステージ21の上に位置するように基板Sを粗く動かすことができる。次に、アライメント手段4を駆動して、原板Mと基板Sとの高精度アライメントを行うことで、基板S上の転写液層UVRに原板Mの凹凸パターンを高い位置精度で転写できる。そして、図12に示すように、X−Y粗動テーブル9の駆動により基板Sを移動してアライメント手段4による高精度アライメントを行った後に、原板Mの凹凸パターンの転写液層UVRへの転写を繰返すことで、基板Sの転写液層UVRに連続して原板Mの転写液層UVRへ凹凸パターンを転写できる。   Therefore, as shown in FIG. 11, the XY coarse movement table 9 is driven by giving a control command from the controller 8, and of the entire area of the transfer liquid layer UVR formed on the substrate S, The substrate S can be moved roughly so that the region to which the uneven pattern is to be transferred is positioned on the stage 21. Next, by driving the alignment unit 4 and performing high-precision alignment between the original plate M and the substrate S, the uneven pattern of the original plate M can be transferred to the transfer liquid layer UVR on the substrate S with high positional accuracy. Then, as shown in FIG. 12, after the substrate S is moved by driving the XY coarse movement table 9 and high-precision alignment is performed by the alignment means 4, the uneven pattern of the original plate M is transferred to the transfer liquid layer UVR. By repeating the above, the concavo-convex pattern can be transferred to the transfer liquid layer UVR of the original plate M in succession to the transfer liquid layer UVR of the substrate S.

1.インプリント方法の一例
次に、図13および図14を参照して、インプリント方法の一例について説明する。図13はインプリント方法の一例を示す図である。また、図14は図13に示すインプリント方法を示す図であり、(a)ないし(d)はそれぞれ異なる状態を示す。図13に示すように、このインプリント方法の一例では、基板S上に紫外光により硬化する光硬化型樹脂が塗布されて形成された一層構造の転写液層UVRに、原板Mが有する凹凸パターンPをインプリントするように構成されている。この転写液層UVRは、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ウレタンアクリレート系などの種々の光硬化型樹脂により形成することができる。
1. Example of Imprint Method Next, an example of the imprint method will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an imprint method. FIG. 14 is a diagram showing the imprint method shown in FIG. 13, and (a) to (d) show different states. As shown in FIG. 13, in this example of the imprinting method, the concave-convex pattern of the original plate M is formed on the single-layered transfer liquid layer UVR formed by applying a photocurable resin that is cured by ultraviolet light on the substrate S. It is configured to imprint P. The transfer liquid layer UVR can be formed of various photocurable resins such as urethane, acrylic, epoxy, and urethane acrylate.

図14(a)に示すように、まず、原板Mの凹凸パターンPと基板S上の転写液層UVRとが接触しない状態でX−Y粗動テーブル9を駆動して、原板Mおよび基板SのアライメントマークALを認識手段3で読取ることにより粗いアライメントを行う。そして、同図(b)に示すように、Z軸43を上方に移動して、原板Mの凹凸パターンPと転写液層UVRとを接触させる。   As shown in FIG. 14A, first, the XY coarse movement table 9 is driven in a state where the concave-convex pattern P of the original plate M and the transfer liquid layer UVR on the substrate S are not in contact with each other. The alignment mark AL is read by the recognition means 3 to perform rough alignment. Then, as shown in FIG. 4B, the Z-axis 43 is moved upward to bring the concave / convex pattern P of the original plate M into contact with the transfer liquid layer UVR.

次に、図14(c)に示すように、原板Mの凹凸パターンP面が基板S上の転写液層UVRに接触した状態でアライメント手段4を駆動して、原板Mおよび基板SのアライメントマークALを認識手段3により同時に読取ることにより高精度アライメントを行う。そして、同図(d)に示すように、Z軸43をさらに上方に移動して任意の加圧力で基板Sを原板Mへ押付けるとともに、カメラテーブル31を駆動することにより、ファイバーレンズ32をガラス窓7の上方に配置する。続いて、転写液層UVRの全領域のうち、SiOにより構成される原板Mが接触する領域に部分的に紫外光が照射される。これにより、転写液層UVRのうち、原板Mの凹凸パターンPが接触している部分が硬化して、当該部分への凹凸パターンPのインプリントが完了する。 Next, as shown in FIG. 14 (c), the alignment means 4 is driven in a state in which the concave / convex pattern P surface of the original plate M is in contact with the transfer liquid layer UVR on the substrate S, and the alignment marks on the original plate M and the substrate S are driven. High precision alignment is performed by simultaneously reading AL by the recognition means 3. Then, as shown in FIG. 4D, the Z-axis 43 is further moved upward to press the substrate S against the original plate M with an arbitrary applied pressure, and the camera table 31 is driven, whereby the fiber lens 32 is moved. Arranged above the glass window 7. Subsequently, of the entire region of the transfer liquid layer UVR, the ultraviolet light is partially irradiated to the region where the original plate M made of SiO 2 contacts. As a result, the portion of the transfer liquid layer UVR that is in contact with the concavo-convex pattern P of the original M is cured, and imprinting of the concavo-convex pattern P onto the portion is completed.

このような構成とすれば、原板Mの凹凸パターンP面が基板S上に塗布された転写液層UVRに接触した状態で、原板Mおよび基板Sのそれぞれに形成されたアライメントマークALを認識手段3により同時に読取ることにより原板Mと基板Sとのアライメントを行っているため、従来のように原板Mおよび基板Sに対して特殊な加工を施さなくとも、原板Mが有する凹凸パターンPを容易にかつ高い位置精度で基板S上の転写液層UVRにインプリントできる。しかも、認識手段3により原板Mおよび基板SのアライメントマークALを読取ることで、原板Mと基板Sとのアライメントを行っているため、原板Mおよび基板Sにアライメントに伴う破損が生じるおそれがない。   With such a configuration, the alignment mark AL formed on each of the original plate M and the substrate S is recognized in a state where the uneven pattern P surface of the original plate M is in contact with the transfer liquid layer UVR applied on the substrate S. 3, the original plate M and the substrate S are aligned by reading at the same time, so that the concave and convex pattern P of the original plate M can be easily obtained without special processing on the original plate M and the substrate S as in the prior art. In addition, imprinting can be performed on the transfer liquid layer UVR on the substrate S with high positional accuracy. Moreover, since the alignment between the original plate M and the substrate S is performed by reading the alignment mark AL between the original plate M and the substrate S by the recognition means 3, there is no possibility that the original plate M and the substrate S are damaged due to the alignment.

また、上記したインプリント方法の一例の構成とすれば、転写液層UVRを樹脂液層により構成しているので、原板Mの凹凸パターンPがインプリントされた当該樹脂液層(転写液層UVR)をマスクとして基板Sに回路パターンと容易に形成できる。   In addition, since the transfer liquid layer UVR is formed of a resin liquid layer if the above-described imprint method is configured, the resin liquid layer (transfer liquid layer UVR) on which the uneven pattern P of the original plate M is imprinted. ) As a mask, it can be easily formed as a circuit pattern on the substrate S.

また、上記したインプリント方法の一例の構成とすれば、光硬化型樹脂は粘性が低いものが多く、粘性の低い光硬化型樹脂を転写液層UVRとすることで、原板Mの凹凸パターンP面が基板S上に塗布された転写液層UVRに接触した状態で、原板Mと基板Sとのアライメントを容易に行うことができる。   Moreover, if it is set as the structure of an example of the above-mentioned imprinting method, many photocurable resins have low viscosity, and the uneven | corrugated pattern P of the original plate M is made by making photocurable resin with low viscosity into the transfer liquid layer UVR. With the surface in contact with the transfer liquid layer UVR applied on the substrate S, the alignment between the original plate M and the substrate S can be easily performed.

2.インプリント方法の他の例
次に、図15および図16を参照して、インプリント方法の他の例について説明する。図15はインプリント方法の他の例を示す図である。また、図16は図15に示すインプリント方法を示す図であり、(a)ないし(d)はそれぞれ異なる状態を示す。図15に示すように、このインプリント方法の他の例が、上記したインプリント方法の一例と異なる点は、紫外光により硬化する光硬化型樹脂が塗布されて形成された基板S上の転写液層UVRが、ベース液層BRを下層とし、ベース液層BRよりも粘性の低い潤滑液層LRを上層とする2層構造である点である。そして、このように2層構造に構成された転写液層UVRに原板Mが有する凹凸パターンPがインプリントされるように構成されている。
2. Next, another example of the imprint method will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a diagram illustrating another example of the imprint method. FIG. 16 is a diagram showing the imprint method shown in FIG. 15, and (a) through (d) show different states. As shown in FIG. 15, another example of this imprint method is different from the above-described imprint method in that the transfer onto the substrate S formed by applying a photocurable resin that is cured by ultraviolet light. The liquid layer UVR has a two-layer structure in which the base liquid layer BR is a lower layer and the lubricating liquid layer LR having a lower viscosity than the base liquid layer BR is an upper layer. And the uneven | corrugated pattern P which the original plate M has is imprinted on the transfer liquid layer UVR comprised in this way in 2 layer structure.

図16(a)に示すように、まず、原板Mの凹凸パターンPと基板S上の転写液層UVRとが接触しない状態でX−Y粗動テーブル9を駆動して、原板Mおよび基板SのアライメントマークALを認識手段3で読取ることにより、原板Mと基板Sとの粗いアライメントを行う。そして、同図(b)に示すように、Z軸43を上方に移動して、原板Mの凹凸パターンPと潤滑液層LR(転写液層UVR)とを接触させる。   As shown in FIG. 16A, first, the XY coarse movement table 9 is driven in a state where the uneven pattern P of the original plate M and the transfer liquid layer UVR on the substrate S are not in contact with each other, and the original plate M and the substrate S are thus driven. The alignment mark AL is read by the recognition means 3 so that the rough alignment between the original plate M and the substrate S is performed. Then, as shown in FIG. 4B, the Z-axis 43 is moved upward to bring the concave / convex pattern P of the original plate M into contact with the lubricating liquid layer LR (transfer liquid layer UVR).

次に、図16(c)に示すように、原板Mの凹凸パターンP面が基板S上の潤滑液層LRに接触した状態でアライメント手段4を駆動して、原板Mおよび基板SのアライメントマークALを認識手段3により同時に読取ることにより、原板Mと基板Sとの高精度アライメントを行う。そして、同図(d)に示すように、Z軸43をさらに上方に移動して任意の加圧力で基板Sを、原板Mの凹凸パターンPがベース液層BRに接触するように原板Mへ押付けるとともに、カメラテーブル31を駆動することにより、ファイバーレンズ32をガラス窓7の上方に配置する。続いて、転写液層UVRのうち、SiOにより構成される原板Mの位置へ部分的に紫外光が照射される。これにより、転写液層UVRのうち、原板Mの凹凸パターンPが接触している部分が硬化して、当該部分への凹凸パターンPのインプリントが完了する。そして、同図(d)に示すように、Z軸43をさらに上方に移動して任意の加圧力で基板Sを原板Mへ押付けるとともに、カメラテーブル31を駆動することにより、ファイバーレンズ32をガラス窓7の上方に配置する。続いて、転写液層UVRの全領域のうち、SiOにより構成される原板Mが接触する領域に部分的に紫外光が照射される。これにより、転写液層UVRのうち、原板Mの凹凸パターンPが接触している部分が硬化して、当該部分への凹凸パターンPのインプリントが完了する。 Next, as shown in FIG. 16C, the alignment means 4 is driven in a state where the uneven pattern P surface of the original plate M is in contact with the lubricating liquid layer LR on the substrate S, so that the alignment marks on the original plate M and the substrate S are aligned. By simultaneously reading AL by the recognizing means 3, high-precision alignment between the original plate M and the substrate S is performed. Then, as shown in FIG. 4D, the substrate S is moved further upward by moving the Z-axis 43 to the original plate M so that the concave / convex pattern P of the original plate M contacts the base liquid layer BR. The fiber lens 32 is disposed above the glass window 7 by pressing and driving the camera table 31. Subsequently, ultraviolet light is partially irradiated to the position of the original plate M made of SiO 2 in the transfer liquid layer UVR. As a result, the portion of the transfer liquid layer UVR that is in contact with the concavo-convex pattern P of the original M is cured, and imprinting of the concavo-convex pattern P onto the portion is completed. Then, as shown in FIG. 4D, the Z-axis 43 is further moved upward to press the substrate S against the original plate M with an arbitrary applied pressure, and the camera table 31 is driven, whereby the fiber lens 32 is moved. Arranged above the glass window 7. Subsequently, of the entire region of the transfer liquid layer UVR, the ultraviolet light is partially irradiated to the region where the original plate M made of SiO 2 contacts. As a result, the portion of the transfer liquid layer UVR that is in contact with the concavo-convex pattern P of the original M is cured, and imprinting of the concavo-convex pattern P onto the portion is completed.

このような構成とすれば、原板Mの凹凸パターン面がベース液層BRよりも粘性の低い潤滑液層LRに接触した状態で原板Mと基板Sとのアライメントを行うことで、原板Mが有する凹凸パターンPを容易にかつ高い位置精度で基板S上の転写液層UVRにインプリントできる。   With such a configuration, the original plate M has the original plate M by aligning the original plate M and the substrate S in a state where the uneven pattern surface of the original plate M is in contact with the lubricating liquid layer LR having a lower viscosity than the base liquid layer BR. The uneven pattern P can be easily imprinted on the transfer liquid layer UVR on the substrate S with high positional accuracy.

以上のように、本実施形態によれば、複数の圧電素子24a,24b,24cが伸縮しながら先端の支持部24a1,24b1,24c1によりステージ21を下方から支持してステージ21の傾きを調整し、少なくともステージ21の傾斜調整時には、ステージ21の下面(半球体22)と球面軸受23とが離間するように各圧電素子24a,24b,24cを伸縮している。したがって、圧電素子24a,24b,24cの伸縮によりステージ21の傾きを調整するときに、球面軸受23がステージ21の半球体22と接触することに起因する摩擦力等の外乱が生じることが一切ないため、滑らかな動作により非常に高精度にステージ21の傾きを調整できる。また、球面軸受23がステージ21の半球体22と接離自在に面接触してステージ21を支持しているため、ステージ21に高加圧力が加えられたとしても、球面軸受23がステージ21を下方から面で支持することにより確実にステージ21を支持することができ、ステージ21に加えることのできる加圧力の増大を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, while the plurality of piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are expanded and contracted, the stage 21 is supported from below by the support portions 24a1, 24b1, and 24c1 at the front ends to adjust the inclination of the stage 21. At least during the tilt adjustment of the stage 21, the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c are expanded and contracted so that the lower surface (hemisphere 22) of the stage 21 and the spherical bearing 23 are separated from each other. Therefore, when adjusting the inclination of the stage 21 by expansion and contraction of the piezoelectric elements 24a, 24b, and 24c, there is no disturbance such as friction force caused by the spherical bearing 23 coming into contact with the hemisphere 22 of the stage 21. Therefore, the tilt of the stage 21 can be adjusted with very high accuracy by a smooth operation. In addition, since the spherical bearing 23 is in surface contact with the hemispherical body 22 of the stage 21 so as to come into contact with and separate from the stage 21 and supports the stage 21, the spherical bearing 23 holds the stage 21 even if high pressure is applied to the stage 21. The stage 21 can be reliably supported by supporting the surface from below, and the applied pressure that can be applied to the stage 21 can be increased.

また、半球体22と球面軸受23との間に発生する摩擦力を抑制する手段としてエアーを採用していないため、真空雰囲気中で平面調整機構2を使用することができる。したがって、プラズマ等により接合面が表面活性化されたウエハーの傾きを調整するときに、真空中でウエハーの傾斜調整を行うことで、ウエハーの接合面の表面活性化状態を長期間にわたって維持可能であるので都合がよい。   Further, since air is not employed as means for suppressing the frictional force generated between the hemispherical body 22 and the spherical bearing 23, the plane adjusting mechanism 2 can be used in a vacuum atmosphere. Therefore, when adjusting the tilt of the wafer whose surface is activated by plasma, etc., the surface activation state of the bonded surface of the wafer can be maintained for a long time by adjusting the tilt of the wafer in vacuum. It is convenient because there is.

<第2実施形態>
本発明の傾斜調整機構の第1実施形態である平面調整機構102を備えるナノインプリント装置100について図17を参照して説明する。図17はナノインプリント装置100の構成を示す図である。このナノインプリント装置100が第1実施形態のナノインプリント装置1と異なる点は、X−Yテーブル41の代わりにピエゾ駆動手段215を有する駆動ユニット200を備え、この駆動ユニット200によりステージ121を移動して、原板Mと基板Sとの高精度アライメントを行っている点である。また、ナノインプリント装置1においてX−Yテーブル41が配設された箇所には、プリズムやミラーにより構成された導光路141aを有する土台141が配設されており、真空チャンバー5外に配設された光源34から、アライメント用の赤外光または転写液層硬化用の紫外光を原板Mおよび基板Sに照射可能に構成されている。その他の構成は上記第1実施形態と同様であるため、同一の構成には相当符号を付してその構成および動作の説明を省略する。以下、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Second Embodiment
A nanoimprint apparatus 100 including a plane adjustment mechanism 102 that is a first embodiment of the tilt adjustment mechanism of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of the nanoimprint apparatus 100. The nanoimprint apparatus 100 is different from the nanoimprint apparatus 1 of the first embodiment in that it includes a drive unit 200 having a piezo drive means 215 instead of the XY table 41, and the stage 121 is moved by the drive unit 200. The high-precision alignment of the original plate M and the substrate S is performed. In the nanoimprint apparatus 1, a base 141 having a light guide path 141 a configured by a prism or a mirror is disposed at a position where the XY table 41 is disposed, and is disposed outside the vacuum chamber 5. The original plate M and the substrate S can be irradiated from the light source 34 with alignment infrared light or transfer liquid layer curing ultraviolet light. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same configurations are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the configurations and operations are omitted. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

図17に示すように、平面調整機構(本発明の「傾斜調整機構」に相当)102はナノインプリント装置100が備える真空チャンバー5内に配設されており、この平面調整機構102が上記した駆動ユニット200を備えている。この駆動ユニット200については後で詳細に説明する。このナノインプリント装置100では、真空ポンプ6により真空チャンバー5内を真空引きすることにより、原板Mの凹凸パターンの基板Sの転写液層へのインプリントを真空中で行うことができる。また、真空チャンバー5の上部にはガラス窓7が設けられており、認識手段3はガラス窓7を介して原板Mおよび基板SのアライメントマークALを読取ったり、ガラス窓7を介して基板Sに塗布された紫外線硬化型樹脂液層に紫外光を照射することができる。   As shown in FIG. 17, the plane adjustment mechanism (corresponding to the “tilt adjustment mechanism” of the present invention) 102 is disposed in the vacuum chamber 5 provided in the nanoimprint apparatus 100, and the plane adjustment mechanism 102 is the drive unit described above. 200. The drive unit 200 will be described in detail later. In the nanoimprint apparatus 100, the vacuum chamber 5 is evacuated by the vacuum pump 6, whereby the imprint pattern of the original plate M on the transfer liquid layer of the substrate S can be performed in vacuum. Further, a glass window 7 is provided in the upper part of the vacuum chamber 5, and the recognition means 3 reads the alignment mark AL of the original plate M and the substrate S through the glass window 7, or the substrate S through the glass window 7. The applied ultraviolet curable resin liquid layer can be irradiated with ultraviolet light.

一方、真空チャンバー5の側面にガラス窓5aが構成されており、真空チャンバー5外に設けられた光源34から、赤外光または紫外光を真空チャンバー5内に入射可能に構成されている。光源34から真空チャンバー内に入射された光は土台141に設けられた導光路141aによって原板M、基板Sおよびカメラ33に導光される。このような構成とすれば、例えば原板MがSiなどの可視光を透過しない材質により構成されている場合には、下方から赤外光をカメラ33へと導光することで、カメラ33は原板Mおよび基板SのアライメントマークALを同時に読取ることができる。また、原板Mが紫外光を透過できない材質により構成されている場合には、下方から紫外光を基板S上の転写液層UVRに導光することで、転写液層UVRを硬化して原板Mの凹凸パターンPを転写液層UVRにインプリントできる。   On the other hand, a glass window 5 a is formed on the side surface of the vacuum chamber 5, so that infrared light or ultraviolet light can enter the vacuum chamber 5 from a light source 34 provided outside the vacuum chamber 5. Light incident from the light source 34 into the vacuum chamber is guided to the original plate M, the substrate S, and the camera 33 by a light guide 141 a provided on the base 141. With this configuration, for example, when the original plate M is made of a material that does not transmit visible light, such as Si, the camera 33 is guided by guiding infrared light from below to the camera 33. The alignment marks AL of M and the substrate S can be read simultaneously. When the original plate M is made of a material that cannot transmit ultraviolet light, the ultraviolet light is guided from below to the transfer liquid layer UVR on the substrate S, so that the transfer liquid layer UVR is cured and the original plate M is cured. Can be imprinted on the transfer liquid layer UVR.

次に、平面調整機構102について図18も参照して説明する。図17に示すように、平面調整機構102は、図示省略されたヒータを備え、静電チャックや機械チャックなどが設けられて基板Sを載置して保持可能に構成されたステージ121と、ステージ121の下面側にステージ121の平面状の下面と接離自在に面接触可能に設けられた球面状凸部が形成された半球体(本発明の「受部」に相当)122と、半球体122の球面状凸部と摺接可能な球面状凹部が形成され半球体122を接離自在に支持する球面軸受(本発明の「基部」に相当)123と、支持足(本発明の「支持部」に相当)213によりステージ121を下方から支持し、ステージ121を下面側から伸縮することで押圧してステージ121の傾きを制御するとともにステージ121をX−Y方向およびθ(回転)方向に移動する3個の駆動ユニット200と、駆動ユニット200それぞれの下方に配設され、ステージ121への荷重を検出可能な圧力センサ25とを備えている。このような構成とすれば、後述するように駆動ユニット200によりステージ121の傾きがどのように調整されても、球面軸受123の球面状凹部に球面状凸部が摺接した状態で半球体122が、確実に平面状のステージ121の下面に面接触してステージ121を支持することができる。   Next, the planar adjustment mechanism 102 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 17, the plane adjustment mechanism 102 includes a heater 121 (not shown), an electrostatic chuck, a mechanical chuck, and the like, and a stage 121 configured to be able to place and hold the substrate S, and a stage A hemisphere (corresponding to the “receiving portion” of the present invention) 122 in which a spherical convex portion is provided on the lower surface side of 121 so as to be able to come into contact with and separate from the planar lower surface of stage 121; A spherical concave portion 122 (corresponding to the “base” of the present invention) 123 that is formed with a spherical concave portion that can slidably contact with the spherical convex portion 122 and supports the hemispherical body 122 detachably, and a support foot (the “support” of the present invention 213), the stage 121 is supported from below, and the stage 121 is pressed by expanding and contracting from the lower surface side to control the tilt of the stage 121 and to move the stage 121 in the XY direction and the θ (rotation) direction. Move And three driving units 200 are disposed on each of the lower drive unit 200, and a detectable pressure sensor 25 a load to the stage 121. With such a configuration, the hemisphere 122 is in a state in which the spherical convex portion is in sliding contact with the spherical concave portion of the spherical bearing 123, regardless of how the tilt of the stage 121 is adjusted by the drive unit 200 as will be described later. However, the stage 121 can be reliably supported by surface contact with the lower surface of the planar stage 121.

図18に示すように、駆動ユニット200は、後で説明する駆動部219(図19参照)の基台203の下方に上下方向に伸縮可能な補助昇降用圧電素子227を設けており、基台203、受台(本発明の「支持部」に相当)217、昇降用圧電素子205、下部連結体207、ピエゾ駆動手段215、支持足213および補助昇降用圧電素子227が一体となって駆動ユニット200を構成している。   As shown in FIG. 18, the drive unit 200 is provided with an auxiliary lifting piezoelectric element 227 that can be expanded and contracted in the vertical direction below a base 203 of a drive unit 219 (see FIG. 19) described later. 203, a receiving unit (corresponding to the “supporting portion” of the present invention) 217, a lifting and lowering piezoelectric element 205, a lower coupling body 207, a piezo driving means 215, a supporting foot 213, and an auxiliary lifting and lowering piezoelectric element 227 are integrated into a driving unit. 200.

次に、図19ないし図23を参照して、図19に示す駆動部219について詳細に説明する。図19は駆動部の正面図である。図20は駆動部の一部の平面図である。図21は駆動部によるウォーキング動作の説明図である。図22は駆動部によるウォーキング動作の説明図である。図23はステージを位置決めする位置決め動作の説明図である。   Next, the driving unit 219 shown in FIG. 19 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 19 is a front view of the drive unit. FIG. 20 is a plan view of a part of the drive unit. FIG. 21 is an explanatory diagram of the walking operation by the drive unit. FIG. 22 is an explanatory diagram of the walking operation by the drive unit. FIG. 23 is an explanatory diagram of a positioning operation for positioning the stage.

駆動部219は以下のように構成されている。すなわち、図19および図10に示すように、平板状の基台203上に昇降用圧電素子(ピエゾ素子)205が配設され、この昇降用圧電素子205上に下部連結体207を介して3個の駆動用圧電素子209a,209b,209cが連結され、これら駆動用圧電素子(ピエゾ素子)209a,209b,209c上には上部連結体211を介して上下方向に長尺の支持足213が連結、支持されている。ここで、各駆動用圧電素子209a,209b,209cおよび上部連結体211によりピエゾ駆動手段215が構成されている。   The drive unit 219 is configured as follows. That is, as shown in FIGS. 19 and 10, a lift piezoelectric element (piezo element) 205 is disposed on a flat base 203, and the lift piezoelectric element 205 is placed on the lift piezoelectric element 205 via a lower coupling body 207. The driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c are connected to each other, and a long support leg 213 is connected to the driving piezoelectric elements (piezo elements) 209a, 209b, and 209c in the vertical direction via the upper connecting body 211. Is supported. Here, each driving piezoelectric element 209a, 209b, 209c and the upper coupling body 211 constitute a piezo driving means 215.

また、基台203には受台217が立設され、この受台217の上部中央の開口217aを支持足213が昇降するようになっており、支持足213は各駆動用圧電素子209a,209b,209cの上下方向への伸縮によって、支持足213の先端(上端)が受台217の上面よりも上、下に移動する。そして、基台203、受台217、昇降用圧電素子205、下部連結体207、ピエゾ駆動手段215および支持足213が一体となった駆動部219が形成され、例えば図23に示すように、この駆動部219を有する3個の駆動ユニット200がほぼ円周上に配列されて平面調整機構102が構成される。   The base 203 is provided with a pedestal 217, and the support foot 213 moves up and down through an opening 217 a in the upper center of the pedestal 217, and the support foot 213 is driven by the driving piezoelectric elements 209 a and 209 b. , 209 c to expand and contract in the vertical direction, the tip (upper end) of the support foot 213 moves above and below the upper surface of the cradle 217. Then, a drive unit 219 in which the base 203, the receiving base 217, the lifting and lowering piezoelectric element 205, the lower coupling body 207, the piezo driving means 215, and the support foot 213 are integrated is formed, for example, as shown in FIG. The three drive units 200 having the drive unit 219 are arranged substantially on the circumference to constitute the plane adjustment mechanism 102.

さらに、受台217の上面には、半導体ウエハーなどの基板を保持する例えば円板状のステージ121が載置され、支持足213の先端の移動に伴い、ステージ121が受台217上から持ち上げられて移動されるようになっており、複数の駆動ユニット200(駆動部219)の支持足213が協調して動くことにより、ステージ121が所定方向に移動(回転も含む)されてステージ121に保持された半導体ウエハー等の基板が所定の位置に位置決めされる。   Further, for example, a disk-shaped stage 121 that holds a substrate such as a semiconductor wafer is placed on the upper surface of the cradle 217, and the stage 121 is lifted from above the cradle 217 as the tip of the support foot 213 moves. When the support legs 213 of the plurality of drive units 200 (drive units 219) move in a coordinated manner, the stage 121 is moved (including rotation) in a predetermined direction and held on the stage 121. A substrate such as a semiconductor wafer is positioned at a predetermined position.

駆動ユニット200の動作を、駆動部219の動作を中心に簡単に説明すると、各駆動用圧電素子209a,209b,209cにコントローラ8により電圧を印加して各駆動用圧電素子209a,209b,209cを上方へ伸長変位させて支持足213の先端を受台217の上面よりも上方に突出させる。これにより、受台217上のステージ121を一旦受台217から持ち上げ、この状態からコントローラ8による各駆動用圧電素子209a,209b,209cへの印加電圧を制御して各駆動用圧電素子209a,209b,209cを適宜伸縮させ、支持足213を例えば一方向に移動させてステージ121を平行移動させる。その後、各駆動用圧電素子209a,209b,209cに伸長時とは逆の電圧印加により圧縮変位させ、これにより支持足213の先端を受台217の上面よりも下方に沈ませて支持足213を下動させ、ステージ121を再び受台217上に載置する一方、支持足213を元の位置に復帰させ、このような動作を繰り返してステージ121を所定の位置まで移動させ、ステージ121に保持された半導体ウエハーなどの基板を所定位置に位置決めするのである。このとき、各駆動用圧電素子209a,209b,209cの伸縮により各駆動用圧電素子209a,209b,209cの先端が水平方向と高さ方向に移動し、支持足213の先端が水平方向および高さ方向に移動可能となっている。また、圧電素子の配置構成としては平面方向と高さ方向を分離した構成であってもよい。   The operation of the drive unit 200 will be briefly described with a focus on the operation of the drive unit 219. A voltage is applied to each drive piezoelectric element 209a, 209b, 209c by the controller 8 so that each drive piezoelectric element 209a, 209b, 209c is changed. The tip end of the support leg 213 is protruded upward from the upper surface of the cradle 217 by being extended and displaced upward. As a result, the stage 121 on the cradle 217 is once lifted from the cradle 217, and from this state, the voltage applied to each drive piezoelectric element 209a, 209b, 209c by the controller 8 is controlled to thereby drive each drive piezoelectric element 209a, 209b. , 209c are expanded and contracted as appropriate, and the stage 121 is translated by moving the support foot 213 in one direction, for example. Thereafter, the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c are compressed and displaced by applying a voltage opposite to that at the time of extension, and thereby the tip of the support foot 213 is sunk below the upper surface of the cradle 217, so that the support foot 213 is lowered. The stage 121 is moved down and placed on the cradle 217 again, while the support legs 213 are returned to their original positions, and the stage 121 is moved to a predetermined position by repeating such operations and held on the stage 121. A substrate such as a semiconductor wafer is positioned at a predetermined position. At this time, the distal ends of the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c move in the horizontal direction and the height direction due to the expansion and contraction of the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c, and the distal ends of the support feet 213 are in the horizontal direction and height. It can move in the direction. Further, the arrangement configuration of the piezoelectric elements may be a configuration in which the plane direction and the height direction are separated.

駆動ユニット200(駆動部219)を上記のように構成すれば、受台217と支持足213との距離を近づけることができ、コンパクトな構成とすることができる。また、受台217と支持足213との距離を小さくすることができるため、ピエゾ駆動手段215を駆動して支持足213によりステージ121を受台217から持ち上げるときに、ステージ121の受台217との接触面のうねりや凹凸による影響を最も小さくすることができる。   If the drive unit 200 (drive unit 219) is configured as described above, the distance between the cradle 217 and the support foot 213 can be reduced, and a compact configuration can be achieved. Moreover, since the distance between the cradle 217 and the support foot 213 can be reduced, when the stage 121 is lifted from the cradle 217 by driving the piezo driving means 215 and the support foot 213, The influence of the undulation and unevenness of the contact surface can be minimized.

なお、各駆動用圧電素子209a,209b,209cは電圧が印加されることにより伸縮する素子のことであって、その材質はどのようなものであってもよい。また、駆動ユニット200は、ステージ121が載置されてその荷重を支持する受台217を備えているため、各駆動用圧電素子209a,209b,209cと連結された支持足213のみでステージ121を支持する場合に比べ、ステージ121に加えられる圧力に対する耐久性を向上させることができる。   The drive piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c are elements that expand and contract when a voltage is applied, and any material may be used. In addition, since the drive unit 200 includes a receiving base 217 on which the stage 121 is placed and supports the load, the stage 121 is supported only by the support legs 213 connected to the drive piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c. Compared with the case where it supports, the durability with respect to the pressure applied to the stage 121 can be improved.

次に、平面調整機構102における駆動ユニット200(駆動部219)のウォーキング動作について図21ないし図23を参照して説明する。   Next, the walking operation of the drive unit 200 (drive unit 219) in the plane adjustment mechanism 102 will be described with reference to FIGS.

まず、駆動部219の動作を詳述すると、図21および図21に示すように、支持足213の先端が受台217の上面よりも下方に沈んだ状態を初期状態として、コントローラ8から各駆動用圧電素子209a,209b,209cのそれぞれに任意に電圧印加し、ステージ121を移動させる矢印Dの方向と反対方向に支持足213を傾ける(図21、図22のステップS1)。   First, the operation of the drive unit 219 will be described in detail. As shown in FIGS. 21 and 21, the controller 8 starts each drive from the controller 8 with an initial state where the tip of the support foot 213 sinks below the upper surface of the cradle 217. A voltage is arbitrarily applied to each of the piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c, and the support foot 213 is tilted in the direction opposite to the direction of the arrow D for moving the stage 121 (step S1 in FIGS. 21 and 22).

続いて、支持足213を傾けた状態で各駆動用圧電素子209a,209b,209cを伸長変位させて支持足213の先端を受台217の上面よりも上方に突出させ、支持足213によりステージ121を持ち上げてステージ121を受台217から浮上させる(図21、図22のステップS2)。そして、支持足213の先端によりステージ121を持ち上げた状態で、コントローラ8による印加電圧を制御して各駆動用圧電素子209a,209b,209cを変位させ、支持足213の先端を矢印Dの方向に傾けることでステージ121を矢印Dの方向に移動させる(図21、図22のステップS3)。   Subsequently, the driving piezoelectric elements 209 a, 209 b, and 209 c are extended and displaced with the support feet 213 tilted so that the tips of the support feet 213 protrude above the upper surface of the cradle 217, and the stage 121 is supported by the support feet 213. Is lifted to raise the stage 121 from the cradle 217 (step S2 in FIGS. 21 and 22). Then, with the stage 121 lifted by the tip of the support foot 213, the voltage applied by the controller 8 is controlled to displace the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c, and the tip of the support foot 213 is moved in the direction of arrow D. By tilting, the stage 121 is moved in the direction of arrow D (step S3 in FIGS. 21 and 22).

その後、コントローラ8により印加電圧を制御して各駆動用圧電素子209a,209b,209cを圧縮変位させて支持足213の先端を受台217の上面よりも下方に沈み込ませ(図21、図22のステップS4)、さらに支持足213の傾きを初期状態に戻すと、1回のウォーキング動作が終了することとなる(図21、図22のステップS5)。   Thereafter, the controller 8 controls the applied voltage to compress and displace the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c so that the tip of the support foot 213 is depressed below the upper surface of the cradle 217 (FIGS. 21 and 22). In step S4), when the inclination of the support foot 213 is returned to the initial state, one walking operation is completed (step S5 in FIGS. 21 and 22).

次に、このような平面調整機構102の各駆動ユニット200(駆動部219)のウォーキング動作により位置決めされるステージ121の位置決め動作について図23を参照して説明する。図23に示すように、平面調整機構102を構成する3個の駆動ユニット200のウォーキング動作を適宜組み合わせることにより、ステージ121のX、Y、θ(回転)方向への移動および、3方向への移動を組合わせた位置決め動作を行なうことができる。例えば、図23(a)に示すように、各駆動ユニット200の支持足213を同時に同じX方向に移動させると、ステージ121をX方向に移動させることができ、同図(b)に示すように、各駆動ユニット200の支持足213を同時に同じY方向に移動させると、可動ステージ121をY方向に移動させることができ、同図(c)に示すように、各駆動ユニット200の支持足213を同時に円板状のステージ121の円周の接線方向にそれぞれ移動させると、ステージ121をθ方向に回転移動させることができ、駆動ユニット200の支持足213の移動方向を逆にすると、ステージ121をθ方向と逆方向に回転させることができる。   Next, the positioning operation of the stage 121 that is positioned by the walking operation of each drive unit 200 (drive unit 219) of the plane adjustment mechanism 102 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 23, the stage 121 can be moved in the X, Y, and θ (rotation) directions and in the three directions by appropriately combining the walking operations of the three drive units 200 constituting the plane adjustment mechanism 102. Positioning operation combining movement can be performed. For example, as shown in FIG. 23A, when the support legs 213 of the drive units 200 are simultaneously moved in the same X direction, the stage 121 can be moved in the X direction, as shown in FIG. In addition, if the support legs 213 of the respective drive units 200 are simultaneously moved in the same Y direction, the movable stage 121 can be moved in the Y direction. As shown in FIG. When 213 is simultaneously moved in the tangential direction of the circumference of the disk-shaped stage 121, the stage 121 can be rotationally moved in the θ direction, and when the moving direction of the support legs 213 of the drive unit 200 is reversed, the stage 121 can be rotated in the direction opposite to the θ direction.

なお、必要に応じて、コントローラ8による各駆動用圧電素子209a,209b,209cへの電圧印加時に、各駆動用圧電素子209a,209b,209cの収縮動作におけるクリープ特性を、目標とする各駆動用圧電素子209a,209b,209cの伸縮量に対する目標電圧に対し、一旦オーバーシュートさせて目標電圧に戻すクリープ補正動作を行なうのが望ましい。こうすると、各駆動用圧電素子209a,209b,209cを最終の目標変位に精度よくかつ迅速に制御することが可能になり、各駆動用圧電素子209a,209b,209cを用いた平面調整機構102の応答性を改善できて高速でかつ高精度な位置決めを行なうことができる。   If necessary, when the controller 8 applies a voltage to the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c, the creep characteristics in the contracting operation of the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c are set for each driving target. It is desirable to perform a creep correction operation to temporarily overshoot and return to the target voltage with respect to the target voltage with respect to the expansion / contraction amount of the piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c. Thus, each driving piezoelectric element 209a, 209b, 209c can be controlled accurately and quickly to the final target displacement, and the plane adjusting mechanism 102 using each driving piezoelectric element 209a, 209b, 209c can be controlled. Responsiveness can be improved and high-speed and high-accuracy positioning can be performed.

このような構成によれば、平面調整機構102によりステージ121を移動することで、原板Mと基板Sとのアライメントを非常に高い位置精度で行うことができる。また、各駆動用圧電素子209a,209b,209cの下方に各駆動用圧電素子209a,209b,209cを同時に昇降させる昇降用圧電素子205を設けたため、昇降用圧電素子205の伸縮によって各駆動用圧電素子209a,209b,209cを同時に昇降させることができ、各駆動用圧電素子209a,209b,209cの伸縮量の不足を昇降用圧電素子205の昇降によって補うことが可能になり、支持足の受台からの突出量を確保するために受台上面を計測しながら研磨するなどの従来必要であった無駄な作業が不要になる。   According to such a configuration, the alignment of the original plate M and the substrate S can be performed with very high positional accuracy by moving the stage 121 by the planar adjustment mechanism 102. Further, since the elevating piezoelectric element 205 for elevating and lowering the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c at the same time is provided below the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c, each driving piezoelectric element is expanded and contracted. The elements 209a, 209b, and 209c can be moved up and down at the same time, and the lack of expansion and contraction of the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c can be compensated by the raising and lowering of the lifting and lowering piezoelectric element 205. In order to secure the amount of protrusion from the base, unnecessary work such as polishing while measuring the upper surface of the cradle becomes unnecessary.

また、受台217と、一足の支持足213を有する駆動ユニット200により、ウォーキング動作を実行可能であるため、ウォーキング動作を実行するのに支持足213が2本必要であった従来の構成に比べ、装置のコンパクト化および製造コストの抑制を図ることができる。   In addition, since the walking operation can be executed by the drive unit 200 having the cradle 217 and the one support foot 213, compared to the conventional configuration in which two support feet 213 are required to execute the walking operation. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus and reduce the manufacturing cost.

なお、支持足213が2足であれば、支持足213のステージ121への支持の切換時に、両方の支持足213は揺動中であるので支持足213とステージ121との間で滑りが生じ、その結果、位置ずれをが生じるため、目的とする動作を得られなかった。しかしながら、上記した構成とすれば、支持足213が1足でウォーキング動作が可能となるため、支持足213とステージ121との間での滑りの発生を抑制でき、目的とするステージ121の移動を行なうことが可能となる。   If there are two support feet 213, when the support feet 213 are switched to support the stage 121, both support feet 213 are swinging, so that slip occurs between the support feet 213 and the stage 121. As a result, misalignment occurs, and the intended operation cannot be obtained. However, with the above-described configuration, the support foot 213 can be walked with one foot, so that the occurrence of slipping between the support foot 213 and the stage 121 can be suppressed, and the target stage 121 can be moved. Can be performed.

また、図23に示すように、平面調整機構102として、駆動ユニット200を任意の円周上に位置するように3個備えれば、9個の駆動用圧電素子によりステージ121の全ての方向への移動が可能となり、装置のコンパクト化およびコストの抑制を図ることが可能になる。   Further, as shown in FIG. 23, if the plane adjustment mechanism 102 includes three drive units 200 so as to be positioned on an arbitrary circumference, nine drive piezoelectric elements are used in all directions of the stage 121. Therefore, the apparatus can be made compact and the cost can be reduced.

さらに、3個の駆動ユニット200が有する支持足213の3つの先端により任意の平面が規定されるため、ステージ121の支持足213との接触面が平面であれば、ウォーキング動作中であっても、ステージ121と支持足213とは常に接触することとなるため、ステージ121と支持足213との間の滑りを抑制でき、非常に好ましい。   Furthermore, since an arbitrary plane is defined by the three tips of the support legs 213 of the three drive units 200, if the contact surface of the stage 121 with the support legs 213 is a plane, even during the walking operation Since the stage 121 and the support foot 213 always come into contact with each other, the slip between the stage 121 and the support foot 213 can be suppressed, which is very preferable.

また、上記した平面調整機構102は、各駆動用圧電素子209a,209b,209cを有する駆動ユニット200による高精度な位置制御と、受台217による高耐荷重性とを兼ね備えたものである。   Further, the plane adjusting mechanism 102 described above has both high-accuracy position control by the driving unit 200 having the driving piezoelectric elements 209a, 209b, and 209c and high load resistance by the cradle 217.

また、平面調整機構102は、圧力センサ25の出力を利用して、ステージ121と原板Mとの間の平行度調整を行うことができる。すなわち、まず、サーボ機構45を駆動して、圧力センサ42によりステージ121と原板Mとの接地が検出されるまでZ軸43を上方に移動する。そして、半球体122が球面軸受123を摺接することによるステージ121と原板Mとの倣いが完了した後、さらに、3つの圧力センサ25の出力が一致するように駆動ユニット200の圧電素子の伸縮制御を行うことで、原板Mとステージ121との平行度を高精度に調整できる。このように、原板Mとステージ21との平行度を調整することで、図3に示すように、ステージ21に載置された基板Sを原板Mに対して、全面にわたって均一に加圧できる。   Further, the plane adjustment mechanism 102 can adjust the parallelism between the stage 121 and the original plate M using the output of the pressure sensor 25. That is, first, the servo mechanism 45 is driven, and the Z axis 43 is moved upward until the pressure sensor 42 detects the ground contact between the stage 121 and the original plate M. Then, after the hemisphere 122 is in sliding contact with the spherical bearing 123 and the copying of the stage 121 and the original plate M is completed, the expansion and contraction control of the piezoelectric elements of the drive unit 200 is further performed so that the outputs of the three pressure sensors 25 match. By performing the above, the parallelism between the original plate M and the stage 121 can be adjusted with high accuracy. In this way, by adjusting the parallelism between the original plate M and the stage 21, the substrate S placed on the stage 21 can be uniformly pressed over the entire surface of the original plate M as shown in FIG.

なお、ステージ21に載置された基板Sと、原板Mとを接触させる前に、第1実施形態と同様のステージ21の傾斜調整を行うことにより、ステージ21上の基板Sおよび原板Mそれぞれの接触面の傾きを高精度に調整して一致させるのが、基板Sと原板Mとの接触時に生じる位置ずれを防止するのに望ましい。また、基板Sおよび原板Mの加圧時には、半球体22と球面軸受23との接触面に摩擦力が生じている。しかしながら、サーボ機構45を利用したコントローラ8による基板Sおよ原板Mの加圧時に、ステージ21に生じるモーメントと、コントローラ8による圧電素子24a,24b,24cの伸縮制御によるステージ21への押圧力とにより、半球体22は球面軸受23に摺接することができる。   In addition, before making the board | substrate S mounted in the stage 21 and the original plate M contact, the inclination adjustment of the stage 21 similar to 1st Embodiment is performed, and each of the board | substrate S on the stage 21 and the original plate M is carried out. It is desirable to adjust the inclination of the contact surface with high precision so as to prevent the positional deviation that occurs when the substrate S and the original plate M are in contact with each other. Further, when the substrate S and the original plate M are pressurized, a frictional force is generated on the contact surface between the hemispherical body 22 and the spherical bearing 23. However, when the substrate 8 and the original plate M are pressed by the controller 8 using the servo mechanism 45, the moment generated in the stage 21 and the pressing force to the stage 21 by the expansion / contraction control of the piezoelectric elements 24a, 24b, 24c by the controller 8 Thus, the hemispherical body 22 can be in sliding contact with the spherical bearing 23.

このとき、上記した昇降用圧電素子205を第1の昇降用圧電素子とし、補助昇降用圧電素子227を第2の昇降用圧電素子として、例えば接合において、ステージ121上の基板Sとガラス窓7下部の位置に保持された基板Sなどの接触対象と接触させる際には、両者の位置ずれを防ぐ必要があるため、第1の昇降用圧電素子である昇降用圧電素子205により両基板Sの平行調整を行えば、効果的に平行調整できて位置ずれを防止できる(図24参照)。一方、両基板Sを加圧して接合するときは、均一荷重をかけるための平行調整が必要になり、第2の昇降用圧電素子である補助昇降用圧電素子227により両基板Sの平行調整を行えば、加圧時の平行調整を効果的に行なって均一荷重をかけることができる(図25参照)。このとき、接触時の位置ずれを回避したり、加圧時の荷重を均一にするためには、数μm以内の微妙な平行調整が必要となるが、本昇降用圧電素子を使用することで可能となる。また、加圧時には支持足213は下降して受台217でステージ121で支持しているため、基台下との2段構成とすることで接触時の平行調整と加圧時の平行調整を分離独立して調整することが可能となり好ましい。なお、図24および図25はそれぞれ平面調整機構102の動作の一例を示す図である。   At this time, the above-mentioned lift piezoelectric element 205 is the first lift piezoelectric element, and the auxiliary lift piezoelectric element 227 is the second lift piezoelectric element. For example, in bonding, the substrate S on the stage 121 and the glass window 7 are joined. When contacting with a contact object such as the substrate S held at the lower position, it is necessary to prevent the positional deviation between the two, so the lifting piezoelectric elements 205 as the first lifting piezoelectric elements 205 If the parallel adjustment is performed, the parallel adjustment can be effectively performed and the displacement can be prevented (see FIG. 24). On the other hand, when the substrates S are pressed and bonded, parallel adjustment for applying a uniform load is required, and the parallel adjustment of the substrates S is performed by the auxiliary lifting piezoelectric element 227 which is the second lifting piezoelectric element. If it carries out, the parallel adjustment at the time of pressurization can be performed effectively, and a uniform load can be applied (refer FIG. 25). At this time, in order to avoid misalignment at the time of contact or to make the load at the time of pressurization uniform, fine parallel adjustment within several μm is necessary, but by using this lifting and lowering piezoelectric element, It becomes possible. In addition, since the support foot 213 is lowered and supported by the stage 121 by the receiving base 217 at the time of pressurization, parallel adjustment at the time of contact and parallel adjustment at the time of pressurization can be performed by adopting a two-stage configuration with the base below. This is preferable because it can be adjusted independently. 24 and 25 are diagrams showing an example of the operation of the planar adjustment mechanism 102. FIG.

次に、図26を参照して平面調整機構102の制御方法の一例について説明する。図26は主に基板Sの中央部が加圧されている状態を示す図である。同図に示すように、Z軸43を上方に移動することによるステージ121に載置された基板Sと原板Mとの加圧時に、コントローラ8からの制御指令より、圧電素子205,227cを縮むように駆動制御して支持足213および受台217によるステージ121の下方からの支持状態を解除することで、半球体122によりステージ121が支持された基板Sの中央部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、中央部に溜まった空気が基板Sの周縁部側へ押し出されるため、特に、基板中央部付近にボイドが発生するのを防止できる。   Next, an example of a method for controlling the planar adjustment mechanism 102 will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a diagram showing a state in which the central portion of the substrate S is mainly pressurized. As shown in the figure, the piezoelectric elements 205 and 227c are contracted by a control command from the controller 8 when the substrate S and the original plate M are pressed by moving the Z axis 43 upward. In this way, the central portion of the substrate S on which the stage 121 is supported by the hemisphere 122 can be intensively pressed by releasing the support state from the lower side of the stage 121 by the support feet 213 and the cradle 217. it can. With such a configuration, since air accumulated in the central portion is pushed out to the peripheral edge side of the substrate S, it is possible to prevent a void from being generated particularly near the central portion of the substrate.

次に、図27を参照して平面調整機構2の制御方法の他の例について説明する。図27は基板Sの主に周縁部が加圧されている状態を示す図である。同図に示すように、Z軸43を上方に移動することによりステージ121に載置された基板Sと原板Mとの加圧時に、コントローラ8からの制御指令より、圧電素子227が伸びるように駆動制御してステージ121の下面と半球体122とを離間させることで、受台217によりステージ121が支持された基板Sの周縁部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、周縁部に雰囲気封止用の枠体を形成した基板Sと、原板Mの代わりにステージ121の上方の保持機構に保持された蓋となる基板Sとを接合することにより、両基板S間の枠体に囲まれた部分に任意の雰囲気を封止するときに、基板Sの周縁部を重点的に加圧できるため、枠体と蓋となる基板Sとを良好に接合できる。   Next, another example of the control method of the plane adjustment mechanism 2 will be described with reference to FIG. FIG. 27 is a diagram showing a state in which the peripheral edge of the substrate S is mainly pressed. As shown in the figure, when the substrate S placed on the stage 121 and the original plate M are pressurized by moving the Z-axis 43 upward, the piezoelectric element 227 is extended by a control command from the controller 8. By driving and separating the lower surface of the stage 121 and the hemispherical body 122, the peripheral edge of the substrate S on which the stage 121 is supported can be intensively pressed by the cradle 217. With such a configuration, the substrate S on which the frame for atmosphere sealing is formed at the peripheral portion is bonded to the substrate S serving as a lid held by the holding mechanism above the stage 121 instead of the original plate M. Thus, when an arbitrary atmosphere is sealed in the portion surrounded by the frame body between the two substrates S, the peripheral edge portion of the substrate S can be preferentially pressurized. Can be joined well.

以上のように、本実施形態によれば、上記した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の方法により、基板S上に形成された転写液層UVRに、原板Mが有する凹凸パターンを高い位置精度でインプリントすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved. Further, according to the present embodiment, the uneven pattern of the original M can be imprinted with high positional accuracy on the transfer liquid layer UVR formed on the substrate S by the same method as in the first embodiment. .

<第3実施形態>
本発明の傾斜調整機構の第3実施形態である平面調整機構502を備える接合装置300について図28を参照して説明する。図28は接合装置300の構成を示す図である。この接合装置300は、ウエハーなどの基板322と電気部品などのチップ320とを接合(実装)したり、基板322どうしを接合するものである。接合装置300が上記した第1および第2実施形態のナノインプリント装置1,100と大きく異なる点は、ヘッド307が上下に移動するように構成されている点と、接合装置300を構成する平面調整機構502などが真空チャンバー5内に配設されていない点である。以下、接合装置300について詳細に説明する。なお、接合装置300が備える、ステージ521の上面に基板322が載置される平面調整機構(本発明の「傾斜調整機構」に相当)502は、上記した第1実施形態の平面調整機構2と構成および動作がほぼ同一であるため、相当符号を付して、その構成および動作の詳細な説明は省略する。なお、上記第1および第2実施形態と同様に、真空チャンバー5内に接合装置300を構成する平面調整機構502などを配置してもよい。そうすることで、プラズマや原子ビームなどのエネルギー波で被接合物の接合部表面をエッチングして表面活性化した後、接合までの間に真空雰囲気中で作業を行えるため、接合部表面の再酸化が防止され、エッチングされた有機物層などが接合部表面に再付着されないため、常温、低荷重で直接材料(被接合物)どうしを接合することも可能となる。
<Third Embodiment>
A joining apparatus 300 including a plane adjustment mechanism 502 that is a third embodiment of the tilt adjustment mechanism of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 28 is a diagram illustrating a configuration of the bonding apparatus 300. The bonding apparatus 300 bonds (mounts) a substrate 322 such as a wafer and a chip 320 such as an electrical component, or bonds the substrates 322 to each other. The joining apparatus 300 is significantly different from the nanoimprint apparatuses 1 and 100 of the first and second embodiments described above, in that the head 307 is configured to move up and down, and the plane adjustment mechanism that constitutes the joining apparatus 300. 502 is not provided in the vacuum chamber 5. Hereinafter, the joining apparatus 300 will be described in detail. The flat surface adjustment mechanism (corresponding to the “tilt adjustment mechanism” of the present invention) 502 on which the substrate 322 is placed on the upper surface of the stage 521 provided in the bonding apparatus 300 is the same as the flat surface adjustment mechanism 2 of the first embodiment described above. Since the configuration and the operation are almost the same, the same reference numerals are given, and the detailed description of the configuration and the operation is omitted. Note that, as in the first and second embodiments, a plane adjustment mechanism 502 that constitutes the bonding apparatus 300 may be disposed in the vacuum chamber 5. By doing so, the surface of the bonded portion of the object to be bonded is etched and activated by an energy wave such as plasma or atomic beam, and the work can be performed in a vacuum atmosphere before bonding. Oxidation is prevented, and the etched organic layer and the like are not reattached to the surface of the bonded portion. Therefore, it becomes possible to bond materials (bonded objects) directly at room temperature and under a low load.

図28に示す接合装置300では、ヘッド307が下面に保持する一方の接合対象としての被接合物であって、半導体の接合面に鉛錫はんだからなる金属電極320aを有するチップ(本発明の「基準傾斜対象物」、「被加圧物」に相当)320と、ヘッド307に対向して配置されたステージ521が上面に保持する他方の接合対象としての被接合物であって鉛錫はんだからなる金属電極322aを有する基板(本発明の「傾斜調整対象物」、「被加圧物」に相当)322とを、加圧制御可能な上下駆動機構(本発明の「移動手段」、「加圧手段」に相当)325によって、金属電極320aと金属電極322aとが接触するように加圧しつつ、ステージヒータ311で加熱することで、チップ320と基板322とを接合している。このように、本実施形態における接合装置300は、チップ320と基板322とを接合することで、種々の半導体デバイス(光素子デバイス等)またはMEMSデバイスなどのデバイスを形成することができるように構成されている。   In a bonding apparatus 300 shown in FIG. 28, a chip (a bonding target as a bonding target held by the head 307 on the lower surface and having a metal electrode 320a made of lead-tin solder on a bonding surface of a semiconductor (“ 320 and a stage 521 disposed opposite to the head 307, which is a workpiece to be joined that is held on the upper surface and is made of lead-tin solder. A vertical drive mechanism (“moving means”, “additional force” according to the present invention) that can control a substrate 322 having a metal electrode 322a (corresponding to “an object to be tilted” and “an object to be pressed” in the present invention) The chip 320 and the substrate 322 are joined by heating with the stage heater 311 while pressing the metal electrode 320a and the metal electrode 322a so that the metal electrode 320a and the metal electrode 322a are in contact with each other. As described above, the bonding apparatus 300 according to the present embodiment is configured to be able to form devices such as various semiconductor devices (such as optical element devices) or MEMS devices by bonding the chip 320 and the substrate 322. Has been.

図28に示すように、接合装置300は、接合機構327と、平面調整機構502とステージテーブル312とを有する実装機構328と、位置認識部329と、搬送部330と、制御装置331とを備えている。また、接合機構327は、上下駆動機構325と、下面にチップ320や基板322を保持するヘッド307とを備え、上下駆動機構325は上下駆動モータ301とボルト・ナット機構302とにより、ヘッド保持部306を上下ガイド303でガイドしながら上下動できるように構成されている。ヘッド保持部306は、ヘッド逃がしガイド305で上下方向にガイドされ、自重をキャンセルするための自重カウンター304に牽引された状態でボルト・ナット機構302に連結されている。そして、このヘッド保持部306にヘッド307が結合されている。   As shown in FIG. 28, the joining device 300 includes a joining mechanism 327, a mounting mechanism 328 having a plane adjustment mechanism 502 and a stage table 312, a position recognition unit 329, a transport unit 330, and a control device 331. ing. Further, the joining mechanism 327 includes a vertical drive mechanism 325 and a head 307 that holds the chip 320 and the substrate 322 on the lower surface. The vertical drive mechanism 325 includes a head holding portion by a vertical drive motor 301 and a bolt / nut mechanism 302. The 306 can be moved up and down while being guided by the up and down guide 303. The head holding portion 306 is guided in the vertical direction by the head escape guide 305 and is connected to the bolt / nut mechanism 302 while being pulled by the own weight counter 304 for canceling the own weight. The head 307 is coupled to the head holding portion 306.

また、ヘッド保持部306には圧力センサ332が配設されており、ヘッド307とステージ521との間に挟持された被接合物(チップ320、基板322等)への加圧力が検出できるように構成されている。したがって、圧力センサ332により検出された被接合物に対する加圧力を制御装置331へフィードバックすることで、当該フィードバック値に基づいて上下駆動機構325を制御して、被接合物への加圧力を制御することができる。また、ヘッド307の高さはヘッド保持部306に設けられたヘッド高さ検出手段324によって検出することができる。   In addition, a pressure sensor 332 is provided in the head holding portion 306 so that a pressure applied to an object to be bonded (chip 320, substrate 322, etc.) sandwiched between the head 307 and the stage 521 can be detected. It is configured. Therefore, by feeding back the pressure applied to the workpiece detected by the pressure sensor 332 to the control device 331, the vertical drive mechanism 325 is controlled based on the feedback value to control the pressure applied to the workpiece. be able to. Further, the height of the head 307 can be detected by the head height detecting means 324 provided in the head holding unit 306.

また、実装機構328は、上面に載置された基板322を吸着保持し、内部にステージヒータ311を内蔵したステージ521を有する平面調整機構502と、チップ320に対する基板322の位置を調整するために平行・回転移動自在な移動軸を有するステージテーブル312とを備えている。そして、接合機構327はフレーム334に結合されて、フレーム334はヘッド307の加圧中心の周辺を囲むように配設された4本の支柱313により架台335と連結されている。このように、ステージヒータ311により、被接合物であるチップ320および基板322を加熱することができる。なお、支柱313およびフレーム334の一部は図示省略している。   Further, the mounting mechanism 328 adsorbs and holds the substrate 322 placed on the upper surface, and adjusts the position of the substrate 322 with respect to the chip 320 and the planar adjustment mechanism 502 having a stage 521 with a built-in stage heater 311. And a stage table 312 having a movable axis that can be moved in parallel and rotationally. The joining mechanism 327 is coupled to the frame 334, and the frame 334 is connected to the gantry 335 by four support columns 313 disposed so as to surround the periphery of the pressure center of the head 307. As described above, the chip 320 and the substrate 322 that are the objects to be bonded can be heated by the stage heater 311. Note that a part of the support column 313 and the frame 334 is not shown.

次に、平面調整機構502について図2も参照して説明する。図2に示す平面調整機構2と同様に、平面調整機構502は、ステージヒータ311を備え、静電チャックや機械チャックなどが設けられて基板Sを上面に載置して保持可能に構成されたステージ521と、ステージ521の下面に形成された凸球状の半球体522と、半球体522に摺接可能に形成されて半球体522を接離自在に面接触して支持する球面軸受523と、ステージ521を先端の支持部524a1,524b1,524c1で下方から支持し、ステージ521を下面側から伸縮することで押圧してステージ521の傾きを調整する3個の圧電素子(ピエゾ素子)524a,524b,524c(本発明の「ピエゾ駆動手段」に相当)と、圧電素子524a,524b,524cそれぞれの下方に配設され、各圧電素子524a,524b,524cへの荷重を検出することによりステージ21への荷重を検出可能な圧力センサ(本発明の「荷重検出手段」に相当)525とを備えている。   Next, the plane adjustment mechanism 502 will be described with reference to FIG. Similar to the plane adjustment mechanism 2 shown in FIG. 2, the plane adjustment mechanism 502 includes a stage heater 311 and is configured to be able to place and hold the substrate S on the upper surface by providing an electrostatic chuck, a mechanical chuck, or the like. A stage 521, a convex spherical hemisphere 522 formed on the lower surface of the stage 521, a spherical bearing 523 formed so as to be slidable in contact with the hemisphere 522 and supporting the hemisphere 522 in surface contact with each other. Three piezoelectric elements (piezo elements) 524a and 524b that support the stage 521 from below by the support portions 524a1, 524b1, and 524c1 at the tip and adjust the inclination of the stage 521 by pressing the stage 521 by expanding and contracting from the lower surface side. , 524c (corresponding to the “piezo drive means” of the present invention) and the piezoelectric elements 524a, 524b, 524c. a, 524b, and a 525 (corresponding to the "load detecting means" of the present invention) capable of detecting the pressure sensor a load to the stage 21 by detecting the load to 524c.

図2に示す平面調整機構2と同様に、平面調整機構502が備える各圧電(ピエゾ)素子524a,524b,524cは、球面軸受523を囲んで配設されて、各支持部524a1,524b1,524c1は球面軸受523によるステージ521の支持位置(半球体522)を囲んでステージ521を下方から支持するように構成されている。このような構成とすれば、圧電素子524a,524b,524cの伸縮によりステージ521の傾きがどのように調整されても、球面軸受523が、確実に凸球状のステージ521の下面(半球体522)に面接触して、ステージ521を支持することができる。   Similar to the planar adjustment mechanism 2 shown in FIG. 2, the piezoelectric (piezo) elements 524a, 524b, and 524c included in the planar adjustment mechanism 502 are disposed so as to surround the spherical bearing 523, and the support portions 524a1, 524b1, and 524c1. Is configured to support the stage 521 from below by surrounding the support position (hemisphere 522) of the stage 521 by the spherical bearing 523. With such a configuration, the spherical bearing 523 can reliably make the bottom surface of the convex spherical stage 521 (hemisphere 522) no matter how the inclination of the stage 521 is adjusted by the expansion and contraction of the piezoelectric elements 524a, 524b, and 524c. The stage 521 can be supported in surface contact.

また、平面調整機構502は、基板322およびチップ320の加圧時に圧力センサ525の出力を利用して圧電素子524a,524b,524cを伸縮制御することで、ステージ521に載置された基板322と、ヘッド307に保持されたチップ320との間の加圧時の平行度調整を行うことができる。すなわち、まず、上下駆動機構325を駆動して、圧力センサ332により基板322とチップ320との接地が検出されるまでヘッド307を下方に移動する。そして、半球体522が球面軸受523を摺接することによる基板322とチップ320との倣いが完了した後、さらに、3つの圧力センサ525の出力がほぼ同じ値となるように制御装置331により圧電素子524a,524b,524cの伸縮制御を行うことで、基板322とチップ320との加圧時の平行度を高精度に調整できる。このように、基板322とチップ320との平行度を調整することで、図3に示す例と同様に、ステージ521に載置された基板322と、ヘッド307に保持されたチップ320とを、全面にわたって均一に加圧できる。   The plane adjustment mechanism 502 controls the expansion and contraction of the piezoelectric elements 524a, 524b, and 524c using the output of the pressure sensor 525 when the substrate 322 and the chip 320 are pressed, and the substrate 322 mounted on the stage 521 The parallelism can be adjusted during pressurization with the chip 320 held by the head 307. That is, first, the vertical drive mechanism 325 is driven, and the head 307 is moved downward until the pressure sensor 332 detects the grounding between the substrate 322 and the chip 320. After the hemisphere 522 is in sliding contact with the spherical bearing 523, the substrate 322 and the chip 320 are completely copied, and then the piezoelectric element is controlled by the control device 331 so that the outputs of the three pressure sensors 525 become substantially the same value. By performing expansion / contraction control of 524a, 524b, and 524c, the parallelism when the substrate 322 and the chip 320 are pressed can be adjusted with high accuracy. In this way, by adjusting the parallelism between the substrate 322 and the chip 320, the substrate 322 placed on the stage 521 and the chip 320 held by the head 307 are adjusted as in the example shown in FIG. Uniform pressure can be applied over the entire surface.

また、位置認識部329は、対向配置されたチップ320と基板322の間に挿入されて、上下のチップ320と基板322各々の位置認識用のアライメントマークを認識する上下マーク認識手段314と、チップ320、被接合物として発光素子を接合する際に当該発光素子を電気的に機能させて発光させることにより被接合物どうしの位置調整(アライメント)を行う際に利用する発光点認識手段333と、これらの認識手段314および発光点認識手段333を水平および/または上下移動させる認識手段移動テーブル315とを備えている。   The position recognition unit 329 is inserted between the chip 320 and the substrate 322 arranged to face each other, and the upper and lower mark recognition means 314 for recognizing the alignment marks for position recognition of the upper and lower chips 320 and the substrate 322 respectively. 320, a light emitting point recognizing means 333 that is used when adjusting the position (alignment) between the objects to be bonded by causing the light emitting elements to function electrically and emitting light when bonding the light emitting elements as the objects to be bonded; A recognition means moving table 315 for moving the recognition means 314 and the light emitting point recognition means 333 horizontally and / or up and down is provided.

また、搬送部330は、基板322を搬送する基板搬送装置316および基板搬送コンベア317と、チップ320を搬送するチップ供給装置318およびチップトレイ319とを備えている。また、制御装置331は、本発明の「ピエゾ駆動手段」、「加圧手段」、「移動手段」、「ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段」として機能し、平面調整機構502を制御するとともに、接合装置300全体の制御を行うための操作パネル(図示省略)を備えており、ヘッド高さ検出手段324によるヘッド307の高さ位置の検出信号によって上下駆動機構325を制御し、ヘッド307の図28中の矢印Z方向の高さを調節することができる。このような構成とすれば、制御装置331は、上記した第1実施形態において図2〜図8を参照して説明した平面調整機構2の制御と同様の制御を、平面調整機構502に対して実行することができる。   Further, the transport unit 330 includes a substrate transport device 316 and a substrate transport conveyor 317 that transport the substrate 322, and a chip supply device 318 and a chip tray 319 that transport the chips 320. The control device 331 functions as the “piezo driving means”, “pressurizing means”, “moving means”, and “piezo element control parameter storage means” of the present invention, controls the plane adjusting mechanism 502, and joins the joining device. 28 is provided with an operation panel (not shown) for controlling the whole 300, and the vertical drive mechanism 325 is controlled by a detection signal of the height position of the head 307 by the head height detection means 324, and the head 307 in FIG. The height in the direction of arrow Z can be adjusted. With such a configuration, the control device 331 performs control similar to the control of the plane adjustment mechanism 2 described with reference to FIGS. 2 to 8 in the first embodiment to the plane adjustment mechanism 502. Can be executed.

以上のように、本実施形態によれば、上記した第1および第2実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、平面調整機構502によりチップ320と基板322との間の平行度を高精度に調整することで、チップ320を基板322に対して非常に高い位置精度で接合(実装)することができる。   As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be achieved. In addition, according to the present embodiment, the parallel adjustment between the chip 320 and the substrate 322 is adjusted with high accuracy by the plane adjustment mechanism 502, so that the chip 320 is bonded to the substrate 322 with very high positional accuracy ( Implementation).

<第4実施形態>
本発明の傾斜調整機構の第4実施形態である平面調整機構602について図29を参照して説明する。図29は平面調整機構602の要部拡大図であって平面調整機構602を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。本実施形態が上記した第3実施形態と大きく異なる点は、平面調整機構(本発明の「傾斜調整機構」に相当)602が上部の上下駆動機構325に設けられており、ヘッド保持部306が上下に移動するのに伴って平面調整機構602も上下に移動する点である。その他の構成および動作は上記した接合装置300の構成および動作と同様であるため、その構成および動作の説明を省略し、以下、平面調整機構602について図28も参照しつつ図29を参照して詳細に説明する。
<Fourth embodiment>
A plane adjusting mechanism 602 that is a fourth embodiment of the tilt adjusting mechanism of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 29 is an enlarged view of a main part of the plane adjustment mechanism 602, showing the plane adjustment mechanism 602, where (a) is a plan view and (b) is a front view. This embodiment differs greatly from the third embodiment described above in that a plane adjustment mechanism (corresponding to the “tilt adjustment mechanism” of the present invention) 602 is provided in the upper vertical drive mechanism 325, and the head holding portion 306 is provided. The plane adjustment mechanism 602 also moves up and down as it moves up and down. Since the other configuration and operation are the same as the configuration and operation of the joining apparatus 300 described above, description of the configuration and operation will be omitted, and the plane adjustment mechanism 602 will be described below with reference to FIG. 29 while also referring to FIG. This will be described in detail.

図29に示すように、平面調整機構602はヘッド保持部306に設けられており、図示省略されたヒータを備え、静電チャックや機械チャックなどが設けられて基板Sを下面に設置して保持可能に構成されたヘッド621と、ヘッド621の上面に形成された凸球状の半球体622と、半球体622に摺接可能に形成されて半球体622を接離自在に面接触して支持する球面軸受623と、ヘッド621を先端の支持部624a1,624b1,624c1で下方から支持し、ヘッド621を上面側から伸縮することで押圧してヘッド621の傾きを調整する3個の圧電素子(ピエゾ素子)624a,624b,624c(本発明の「ピエゾ駆動手段」に相当)と、圧電素子624a,624b,624cそれぞれの上方に配設され、各圧電素子624a,624b,624cへの荷重を検出することによりヘッド621への荷重を検出可能な圧力センサ(本発明の「荷重検出手段」に相当)625とを備えている。図29に示すように、各圧電素子624a,624b,624cは、球面軸受623を囲んで配設されて、各支持部624a1,624b1,624c1は球面軸受623によるヘッド621の支持位置(半球体622)を囲んでヘッド621を上方から支持するように構成されている。このような構成とすれば、圧電素子624a,624b,624cの伸縮によりヘッド621の傾きがどのように調整されても、球面軸受623が、確実に凸球状のヘッド621の上面(半球体622)に面接触して、ヘッド621を支持することができる。なお、上記した第3実施形態と異なり、ヘッド621は、落下しないようにばねや弾性部材などで構成される牽引手段626により上方に牽引されて自重がキャンセルされており、初期状態では球面軸受け623と半球体622とが摺接するように構成されている。   As shown in FIG. 29, the plane adjusting mechanism 602 is provided in the head holding unit 306, includes a heater (not shown), and is provided with an electrostatic chuck, a mechanical chuck, and the like, and the substrate S is placed and held on the lower surface. The head 621 configured to be capable of being formed, the convex spherical hemisphere 622 formed on the upper surface of the head 621, and the hemisphere 622 are formed so as to be slidable and support the hemisphere 622 so that the hemisphere 622 can be contacted and separated. The spherical bearing 623 and the head 621 are supported from below by the support portions 624a1, 624b1, and 624c1 at the tip, and three piezoelectric elements (piezo elements) that adjust the inclination of the head 621 by pressing the head 621 by expanding and contracting from the upper surface side. Elements) 624a, 624b, and 624c (corresponding to the “piezo drive means” of the present invention) and piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c, respectively. Elements 624a, 624b, and a 625 (corresponding to the "load detecting means" of the present invention) capable of detecting the pressure sensor a load to the head 621 by detecting the load to 624c. As shown in FIG. 29, the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c are disposed so as to surround the spherical bearing 623, and the support portions 624a1, 624b1, and 624c1 are supported positions of the head 621 by the spherical bearing 623 (hemisphere 622). ) To support the head 621 from above. With such a configuration, the spherical bearing 623 reliably ensures that the upper surface of the convex spherical head 621 (hemisphere 622) no matter how the inclination of the head 621 is adjusted by the expansion and contraction of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c. The head 621 can be supported in surface contact. Unlike the above-described third embodiment, the head 621 is pulled upward by a pulling means 626 made of a spring, an elastic member, or the like so as not to fall, and its own weight is canceled. In the initial state, the spherical bearing 623 is used. And the hemisphere 622 are in sliding contact.

また、平面調整機構602は、基板Sなどの加圧時に圧力センサ625の出力を利用して圧電素子624a,624b,624cを伸縮制御することで、ヘッド621およびステージ607による基板Sどうしなどの加圧時の平行度調整を行うことができる。すなわち、まず、上下駆動機構325を駆動して、圧力センサ332によりヘッド621およびステージ607にそれぞれ保持された基板Sなどの接地が検出されるまでヘッド保持部306を下方に移動する。
そして、半球体622が球面軸受623を摺接することによるヘッド621の倣い動作が完了した後、さらに、3つの圧力センサ625の出力がほぼ同じ値となるように制御装置331により圧電素子624a,624b,624cの伸縮制御を行うことで、ヘッド621およびステージ607にそれぞれ設置された基板Sなどの平行度を高精度に調整できる。このように、ヘッド621およびステージ607にそれぞれ設置された基板Sなどの平行度を調整することで、図30に示すように、ヘッド621およびステージ607にそれぞれ保持された基板Sなどを、全面にわたって均一に加圧できる。なお、図30は基板Sの全面が均一に加圧されている状態(以下、「均一加圧状態」と称する)を示す図である。
Further, the plane adjusting mechanism 602 controls the expansion and contraction of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c using the output of the pressure sensor 625 when the substrate S or the like is pressed, thereby adding the substrate S between the head 621 and the stage 607. Parallelism adjustment during pressure can be performed. That is, first, the vertical drive mechanism 325 is driven, and the head holding unit 306 is moved downward until the pressure sensor 332 detects the grounding of the substrate S held on the head 621 and the stage 607, respectively.
Then, after the copying operation of the head 621 by the hemispherical body 622 slidingly contacting the spherical bearing 623 is completed, the piezoelectric elements 624a and 624b are further controlled by the control device 331 so that the outputs of the three pressure sensors 625 become substantially the same value. , 624c, the parallelism of the substrate S and the like installed on the head 621 and the stage 607 can be adjusted with high accuracy. In this way, by adjusting the parallelism of the substrate S and the like placed on the head 621 and the stage 607, respectively, the substrate S and the like held on the head 621 and the stage 607 are spread over the entire surface as shown in FIG. Uniform pressure can be applied. FIG. 30 is a view showing a state where the entire surface of the substrate S is uniformly pressed (hereinafter referred to as “uniformly pressed state”).

なお、ステージ607に載置された基板Sなどと、ヘッド621に設置された基板Sなどとを接触させる前に、後で詳細に説明するヘッド621の傾斜調整を行うことにより、ヘッド621に保持された基板Sなどと、ステージ607に載置された基板Sなどとの、それぞれの接触面の傾きを高精度に調整して一致させるのが、例えば、基板Sどうしの接触時に生じる位置ずれを防止するのに望ましい。また、基板Sなどの加圧時には、半球体622と球面軸受623との接触面に摩擦力が生じている。しかしながら、上下駆動機構325を利用した制御装置331による基板Sなどの加圧時に、ヘッド621に生じるモーメントと、制御装置331による圧電素子624a,624b,624cの伸縮制御によるヘッド621への押圧力とにより、半球体622は球面軸受623に摺接することができる。   Before the substrate S or the like placed on the stage 607 is brought into contact with the substrate S or the like placed on the head 621, the head 621 is held in the head 621 by adjusting the inclination of the head 621 described in detail later. For example, misalignment that occurs when the substrates S are in contact with each other can be achieved by adjusting the inclinations of the contact surfaces of the substrate S and the substrate S placed on the stage 607 with high accuracy. Desirable to prevent. Further, when the substrate S or the like is pressed, a frictional force is generated on the contact surface between the hemisphere 622 and the spherical bearing 623. However, when the control device 331 using the vertical drive mechanism 325 pressurizes the substrate S or the like, the moment generated in the head 621, and the pressing force to the head 621 by the expansion and contraction control of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c by the control device 331, Thus, the hemispherical body 622 can come into sliding contact with the spherical bearing 623.

次に、図31を参照して平面調整機構602の制御方法の一例について説明する。図31は主に基板Sの中央部が加圧されている状態(以下、「中高状態」と称する)を示す図であって、(a)は正面図、(b)は平面図である。同図に示すように、ヘッド保持部306を下方に移動することによるステージ607およびヘッド621に保持された基板Sなどの加圧時に、制御装置331からの制御指令より、圧電素子624a,624b,624cを縮むように駆動制御して各支持部624a1,624b1,624c1によるヘッド621の上方からの支持状態を解除することで、球面軸受623によりヘッド621(半球体622)が支持された基板Sの中央部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、中央部に溜まった空気が基板Sの周縁部側へ押し出されるため、特に、基板中央部付近にボイドが発生するのを防止できる。なお、図31では牽引手段626の図示を省略しているが、以下の説明で参照する図32ないし図35においても牽引手段626の図示を省略している。   Next, an example of a control method of the plane adjustment mechanism 602 will be described with reference to FIG. FIGS. 31A and 31B are views mainly showing a state where the central portion of the substrate S is pressurized (hereinafter referred to as “medium / high state”), where FIG. 31A is a front view and FIG. 31B is a plan view. As shown in the figure, piezoelectric elements 624a, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, 624b, and 624b are pressed by a control command from the controller 331 when the stage S607 and the substrate S held by the head 621 are pressed. The center of the substrate S on which the head 621 (hemisphere 622) is supported by the spherical bearing 623 is released by controlling the driving so as to contract the 624c and releasing the support state from above the head 621 by the support portions 624a1, 624b1, 624c1. It is possible to pressurize the part intensively. With such a configuration, since air accumulated in the central portion is pushed out to the peripheral edge side of the substrate S, it is possible to prevent a void from being generated particularly near the central portion of the substrate. In FIG. 31, the traction means 626 is not shown, but the traction means 626 is also omitted in FIGS. 32 to 35 referred to in the following description.

次に、図32を参照して平面調整機構602の制御方法の他の例について説明する。図32は基板Sの主に周縁部が加圧されている状態(以下、「中べこ状態」と称する)を示す図であって、(a)は正面図、(b)は平面図である。ヘッド保持部306を上方に移動することによるステージ607およびヘッド621に保持された基板Sなどの加圧時に、同図に示すように、制御装置331からの制御指令より、圧電素子624a,624b,624cが伸びるように駆動制御してヘッド621の下面(半球体622)と球面軸受623とを離間させることで、圧電素子624a,624b,624cによりヘッド621が支持された基板Sの周縁部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、例えば、ステージ607に保持された周縁部に雰囲気封止用の枠体を形成した基板Sと、ヘッド621に設置された蓋となる基板Sとを接合することにより、両基板S間の枠体に囲まれた部分に任意の雰囲気を封止するときに、基板Sの周縁部を重点的に加圧できるため、枠体と蓋となる基板Sとを良好に接合できる。   Next, another example of the control method of the plane adjustment mechanism 602 will be described with reference to FIG. FIGS. 32A and 32B are views showing a state in which the peripheral edge of the substrate S is mainly pressed (hereinafter referred to as a “centered state”), where FIG. 32A is a front view and FIG. 32B is a plan view. is there. At the time of pressurization of the stage S 607 and the substrate S held by the head 621 by moving the head holding unit 306 upward, as shown in the figure, the piezoelectric elements 624a, 624b, By driving and controlling so that 624c extends, the lower surface (hemisphere 622) of the head 621 and the spherical bearing 623 are separated from each other, thereby emphasizing the peripheral portion of the substrate S on which the head 621 is supported by the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c. Can be pressurized. With such a configuration, for example, the substrate S in which the atmosphere sealing frame is formed on the periphery held by the stage 607 and the substrate S serving as a lid installed on the head 621 are joined. When sealing an arbitrary atmosphere in the portion surrounded by the frame body between the two substrates S, the peripheral edge of the substrate S can be intensively pressed, so that the frame body and the substrate S serving as a lid can be satisfactorily Can be joined.

なお、ステージ607およびヘッド621に保持された基板Sなどを均一加圧状態とするには、中べこ状態と中高状態とのほぼ中間の伸縮状態となるように圧電素子624a,624b,624cを伸縮制御すればよい。従来では、ステージ607およびヘッド621にそれぞれ保持された基板Sなどの接触時にヘッド621の傾きを固定して、この傾きを維持した状態で両基板Sを加圧していた。そのため、基板Sなどに対する加圧状態を修正することができず、基板Sなどの加圧状態は、基板Sの研磨状態や、ステージ607およびヘッド621等の製造精度に依存し、均一加圧状態とするのが難しく、技術の改善が求められていた。しかしながら、上記した構成によれば、圧電素子624a,624b,624cの伸縮量を定量化して制御装置331により制御することにより、中べこ状態にも中高状態にも調整でき、これにより初めて中べこ状態および中高状態の中間状態である均一加圧状態を実現することができる。このように、基板S等の加圧時に圧電素子624a,624b,624cの伸縮量を調整することで容易に基板S等の加圧状態を調整することができる。   In order to bring the substrate S and the like held by the stage 607 and the head 621 into a uniform pressure state, the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c are set so as to be in a substantially intermediate expansion / contraction state between a medium-bearing state and a medium-high state. The expansion and contraction may be controlled. Conventionally, the tilt of the head 621 is fixed when the substrates S held on the stage 607 and the head 621 are in contact with each other, and both substrates S are pressurized while maintaining this tilt. Therefore, the pressurization state for the substrate S or the like cannot be corrected, and the pressurization state of the substrate S or the like depends on the polishing state of the substrate S and the manufacturing accuracy of the stage 607, the head 621, etc., and is a uniform pressurization state. It was difficult to do so, and there was a need for technological improvements. However, according to the above-described configuration, the amount of expansion / contraction of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c can be quantified and controlled by the control device 331, so that it can be adjusted to a medium or medium height state. A uniform pressure state, which is an intermediate state between this state and the medium-high state, can be realized. Thus, the pressurization state of the substrate S or the like can be easily adjusted by adjusting the expansion / contraction amount of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c when the substrate S or the like is pressed.

また、後述するように、例えば、基板Sどうしや、基板322とチップ320との接触時の平行度、すなわち、基板S,322、チップ320およびヘッド621などの傾きと、高加圧時の基板Sなどの平行度(傾き)とは、加圧時に生じる装置のたわみなどを原因として、微妙に異なるものとなる。そこで、上記したように、圧電素子624a,624b,624cの伸縮量を定量的に制御することで、均一加圧状態のみならず、中べこ状態または中高状態にすることもできる。   As will be described later, for example, the parallelism at the time of contact between the substrates S, the substrate 322 and the chip 320, that is, the inclination of the substrates S, 322, the chip 320, the head 621, etc., and the substrate at the time of high pressurization. The parallelism (inclination) such as S is slightly different due to the deflection of the device that occurs during pressurization. Therefore, as described above, by controlling the expansion / contraction amount of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c quantitatively, not only a uniform pressurization state but also a medium-bulk state or a medium-high state can be achieved.

また、後述するように、基板Sどうしや、基板322とチップ320との接触時に、これらの基板Sどうし、または基板322とチップ320とが位置ずれしないように、これらの接触面の平行度(傾き)を合わせた状態で接触させるときに、半球体622と球面軸受623とが離間して隙間が空いた状態としてよい。そして、均一加圧状態を維持しながら加圧力を増大させつつ、圧電素子624a,624b,624cを縮めることにより半球体622と球面軸受623とを接触させて、さらに加圧力を増大させる。すると、基板Sどうし、または基板322とチップ320との接触面の平行度は維持された状態、すなわち、接触面において滑りなどを原因とする位置ずれが生じていない状態で、高加圧力により生じる装置のたわみなどに起因して、ヘッド621の傾きが変化するが、均一加圧状態は維持される。このような均一加圧状態は、圧電素子624a,624b,624cと、半球体622および球面軸受623の軸受動作とがバランスよく機能することにより実現される。そして、圧電素子624a,624b,624cを長(高)くすれば中べこ状態となり、圧電素子624a,624b,624cが短(低)くすれば中高状態となる。   Further, as will be described later, when the substrates S or the substrate 322 and the chip 320 are in contact with each other, the parallelism of these contact surfaces (so that the substrates S or the substrate 322 and the chip 320 are not misaligned ( When contact is made in a state in which the inclination is adjusted, the hemisphere 622 and the spherical bearing 623 may be separated from each other and a gap may be left therebetween. The hemisphere 622 and the spherical bearing 623 are brought into contact with each other by contracting the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c while increasing the applied pressure while maintaining the uniform pressure state, thereby further increasing the applied pressure. As a result, the parallelism of the contact surfaces between the substrates S or between the substrate 322 and the chip 320 is maintained, that is, no displacement occurs due to slippage or the like on the contact surfaces, which occurs due to high pressure. Although the inclination of the head 621 changes due to the deflection of the apparatus, the uniform pressure state is maintained. Such a uniform pressure state is realized by the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c and the bearing operations of the hemispherical body 622 and the spherical bearing 623 functioning in a balanced manner. When the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c are made long (high), the medium-high state is obtained. When the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c are made short (low), the medium-high state is obtained.

次に、図33ないし図35を参照して、ヘッド621に設置された基板Sやチップ320と、ステージ607に保持された基板Sなどとを接合するするときの、平面調整機構602の制御方法の一例について説明する。図33ないし図35は基板Sを全面にわたって均一に加圧する方法の一例を示す図であって、それぞれ異なる状態を示す図である。なお、ヘッド621とステージ607との平行度には少しずれが生じており、これらの図面ではこのずれを模式的に表している。   Next, referring to FIGS. 33 to 35, a method of controlling the planar adjustment mechanism 602 when bonding the substrate S or the chip 320 installed on the head 621 to the substrate S held on the stage 607 or the like. An example will be described. FIG. 33 to FIG. 35 are diagrams showing an example of a method for uniformly pressing the substrate S over the entire surface, and show different states. There is a slight shift in the parallelism between the head 621 and the stage 607, and these shifts are schematically shown in these drawings.

図33に示すように、少なくともヘッド621の傾斜調整時には、制御装置331の駆動信号により、圧電素子624a,624b,624cの伸縮制御を行って半球体622を球面軸受623から浮かせて離間した状態でヘッド621の傾きを調整することで、ヘッド621に載置された基板Sと、ステージ607の上面に載置された基板Sとの平行度を調整する。これは、半球体622と球面軸受623とが離間した状態で、上記したヘッド621とステージ607とを接触する手法によるヘッド621とステージ607との平行度調整を事前に行い、ヘッド621とステージ607との平行度が調整されたときの圧電素子624a,624b,624cの長さを予め計測して、その制御パラメータ(被加圧物どうしの接触時の予め設定した設定値)を制御装置331が備えるメモリなどの記憶手段に記憶しておき、この記憶した値を利用することで、基板Sやチップ320が設置されたヘッド621と、基板Sなどが載置されたステージ607との平行度を調整できる。また、渦電流センサ等の変位センサを利用して、ヘッド621の傾斜調整を行ってもよい。   As shown in FIG. 33, at least during the tilt adjustment of the head 621, the expansion and contraction control of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c is performed by the drive signal of the control device 331 so that the hemisphere 622 is lifted away from the spherical bearing 623. By adjusting the tilt of the head 621, the parallelism between the substrate S placed on the head 621 and the substrate S placed on the upper surface of the stage 607 is adjusted. This is because the parallelism between the head 621 and the stage 607 is adjusted in advance by the method of contacting the head 621 and the stage 607 with the hemisphere 622 and the spherical bearing 623 separated from each other, and the head 621 and the stage 607 are adjusted. The control device 331 measures the lengths of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c when the parallelism is adjusted in advance and sets the control parameters (preset values when the objects to be pressed are in contact). The degree of parallelism between the head 621 on which the substrate S and the chip 320 are placed and the stage 607 on which the substrate S and the like are placed is obtained by using the stored values. Can be adjusted. Further, the inclination of the head 621 may be adjusted using a displacement sensor such as an eddy current sensor.

次に、図34に示すように、ヘッド621を下方に移動して、ヘッド621の下面に設置された基板Sと、ステージ607の上面に載置された基板Sとを接触させる。そして、図35に示すように、該接触状態のまま、ヘッド621をさらに下方に移動して加圧力を徐々に増大しつつ、半球体622と球面軸受623とが接触するように圧電素子を縮める制御を行う。このとき、接触した両基板Sは接触面に働く静止摩擦力により位置ずれすることはない。   Next, as shown in FIG. 34, the head 621 is moved downward to bring the substrate S placed on the lower surface of the head 621 into contact with the substrate S placed on the upper surface of the stage 607. Then, as shown in FIG. 35, the piezoelectric element is contracted so that the hemisphere 622 and the spherical bearing 623 come into contact with each other while moving the head 621 further downward while gradually increasing the applied pressure. Take control. At this time, the two substrates S in contact with each other are not displaced due to the static frictional force acting on the contact surface.

このような構成とすれば、ステージ21に載置された基板Sの傾斜を、ガラス窓7の下部に設けられた保持機構に保持された基板Sの傾斜とほぼ一致させて、両基板Sの接触面をほぼ平行に調整した後に、両基板Sを接触させるため、両基板の接触時に互いの接触面の傾斜が異なることに起因する位置ずれが生じるのを効果的に防止できる。   With such a configuration, the inclinations of the substrates S placed on the stage 21 are substantially matched with the inclinations of the substrates S held by the holding mechanism provided at the lower part of the glass window 7, so Since the two substrates S are brought into contact after the contact surfaces are adjusted to be substantially parallel, it is possible to effectively prevent a positional shift caused by a difference in inclination between the contact surfaces when the two substrates are in contact.

そして、図35に示すように、半球体622と球面軸受623とが接触すれば、上下駆動機構325(ヘッド621)の駆動制御を、下方への位置(移動)制御から、圧力センサ332の出力値に基づく圧力制御に切換え、両基板Sを任意の圧力で加圧しながら、圧電素子624a,624b,624cをさらに縮める制御を行う。このような構成とすれば、ヘッド621は半球体622を介して球面軸受623に支持された状態となり、この球面軸受623が半球体622を安定した状態で支持できるように、球面軸受623によるヘッド621(半球体622)の支持方向が、加圧力の方向とほぼ反対の方向となるように自然にヘッド621の傾きは変化する。すなわち、高加圧力によりステージ607などにたわみが生じることで、加圧力の方向と、ヘッド621の基板設置面とがほぼ直交する方向となるようにヘッド621の傾きが変化し、図33に示す例とは対照的に、ステージ607の平行度がヘッド621に倣うこととなる。したがって、ヘッド621およびステージ607に保持された両基板Sの接触時のヘッド621およびステージ607の傾きと(図33参照)、高加圧時のヘッド621およびステージ607の傾きとが異なることとなり(図35参照)、このように接触時および高加圧時のヘッド621等の傾きを異ならせることで、両基板Sを該両基板Sの接触面にほぼ直交する方向から均一に加圧することができる。   As shown in FIG. 35, when the hemisphere 622 and the spherical bearing 623 come into contact with each other, the drive control of the vertical drive mechanism 325 (head 621) is changed from the downward position (movement) control to the output of the pressure sensor 332. Switching to pressure control based on the value is performed, and the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c are further contracted while the substrates S are pressurized with an arbitrary pressure. With such a configuration, the head 621 is supported by the spherical bearing 623 through the hemispherical body 622, and the spherical bearing 623 can support the hemispherical body 622 in a stable state. The inclination of the head 621 naturally changes so that the support direction of the 621 (hemisphere 622) is substantially opposite to the direction of the applied pressure. That is, the deflection of the stage 607 and the like due to the high applied pressure changes the inclination of the head 621 so that the direction of the applied pressure and the substrate installation surface of the head 621 are substantially orthogonal to each other, as shown in FIG. In contrast to the example, the parallelism of the stage 607 follows the head 621. Therefore, the inclination of the head 621 and the stage 607 when the two substrates S held on the head 621 and the stage 607 are in contact with each other (see FIG. 33) is different from the inclination of the head 621 and the stage 607 when the pressure is high (see FIG. 33). As shown in FIG. 35, the heads 621 and the like at the time of contact and at the time of high pressure are made different in this way, so that both the substrates S can be uniformly pressed from the direction substantially perpendicular to the contact surfaces of the two substrates S. it can.

換言すれば、平面調整機構602は、ヘッド621やステージ607などにひずみが生じる程度の圧力が両基板Sに加わらないときは、半球体622、球面軸受623および圧電素子624a,624b,624cを利用してヘッド621の平行度をステージ607、すなわちステージ607に保持された基板S側に合わせる制御を行う。一方、平面調整機構602は、ヘッド621やステージ607などにひずみが生じる程度の高い圧力が両基板Sに加わるときは、上記したように、これらのひずみを利用してステージ607側の平行度をヘッド621に合わせる制御を行うことで、両基板Sの接触時から、両基板Sを高加圧力で加圧するまで、常に良好に両基板Sを加圧できる。なお、図33に示す両基板Sの接触時の状態から、ヘッド621およびステージ607の傾きを維持した状態で両基板Sに高加圧力を加えた場合には、両基板Sへの加圧力の方向と、両基板Sの接触面の傾きとがほぼ直交する方向とならないため、加圧時に両基板S間で位置ずれを生じるおそれがある。しかしながら、上記した制御を行うことで、両基板Sの加圧時に、両基板S間で位置ずれが生じるのを確実に防止できる。   In other words, the planar adjustment mechanism 602 uses the hemisphere 622, the spherical bearing 623, and the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c when pressure that causes distortion in the head 621 and the stage 607 is not applied to both substrates S. Then, control is performed to adjust the parallelism of the head 621 to the stage 607, that is, the substrate S side held by the stage 607. On the other hand, the plane adjustment mechanism 602, when a pressure high enough to cause distortion in the head 621, the stage 607, etc. is applied to both substrates S, as described above, uses these distortions to adjust the parallelism on the stage 607 side. By performing control in accordance with the head 621, it is possible to press both substrates S satisfactorily at all times from the time when both substrates S are in contact until the both substrates S are pressed with high pressure. 33, when a high pressure is applied to both substrates S while maintaining the tilt of the head 621 and the stage 607 from the state when both substrates S are in contact with each other as shown in FIG. Since the direction and the inclination of the contact surfaces of the two substrates S are not substantially orthogonal, there is a possibility that positional displacement occurs between the substrates S during pressurization. However, by performing the above-described control, it is possible to reliably prevent the positional deviation between the two substrates S when the two substrates S are pressurized.

なお、高加圧時に、図2を参照して説明したように、圧力センサ625の出力値を利用して、均一加圧状態となるように圧電素子624a,624b,624cを伸縮制御してよい。また、高加圧時に両基板Sを全面にわたって均一に加圧しているときの圧電素子624a,624b,624cの長さを予め計測して、その制御パラメータをコントローラ8が備えるメモリなどの記憶手段に記憶しておき、図33に示す両基板Sの接触時の状態から高加圧状態に移行するときに、記憶手段に記憶された圧電素子624a,624b,624cの長さ(制御パラメータ)を用いて、圧電素子624a,624b,624cの伸縮制御を行ってもよい。すなわち、高加圧時にすべての圧力センサ625の出力値が同一、換言すれば、両基板Sを全面にわたって均一に加圧している状態となるように、圧電素子624a,624b,624cの伸縮制御を行う。次に、すべての圧力センサ625の出力値がほぼ同一となったときの圧電素子624a,624b,624cとなるときの、圧電素子624a,624b,624cの制御パラメータ(被加圧物の加圧時の予め設定した設定値)を制御装置331が備えるメモリなどの記憶手段に予め記憶する。   Note that, as described with reference to FIG. 2, the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c may be controlled to expand and contract so as to be in a uniform pressure state using the output value of the pressure sensor 625 as described with reference to FIG. . Further, the lengths of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c when the substrates S are uniformly pressed over the entire surface during high pressurization are measured in advance, and the control parameters are stored in a storage unit such as a memory provided in the controller 8. 33, the lengths (control parameters) of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c stored in the storage means are used when shifting from the contact state of the two substrates S shown in FIG. 33 to the high pressure state. Thus, the expansion / contraction control of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c may be performed. That is, the expansion and contraction control of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c is performed so that the output values of all the pressure sensors 625 are the same at the time of high pressurization, in other words, the substrates S are uniformly pressed over the entire surface. Do. Next, the control parameters of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c when the output values of all the pressure sensors 625 are substantially the same (when the object to be pressurized is pressurized) Is stored in advance in storage means such as a memory provided in the control device 331.

そして、図33に示す両基板Sの接触時の状態から、両基板Sの高加圧状態に移行するときに、記憶手段に記憶した値を利用して圧電素子624a,624b,624cの長さを制御することにより、両基板Sの接触時および高加圧時のヘッド621等の傾きを異ならせることができる。このような構成とすれば、両基板Sの接触時から、両基板Sを高加圧力で加圧するまで、常に良好に両基板Sを加圧できる。なお、両基板Sの接触時の状態から高加圧状態に移行するときに、圧電素子624a,624b,624cの長さを記憶手段に記憶された長さへとステップ状に変化させてもよい。このような構成としても、両基板S間に働く静止摩擦力により、両基板S間にずれが生じることはなく、両基板Sを全面にわたって均一に加圧できる。このような構成としても、基板S等を全面にわたって均一に加圧できる。以上のように、制御装置331が「ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段」として機能している。   Then, the length of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c is obtained using the values stored in the storage means when the state of contact between the substrates S shown in FIG. By controlling the above, it is possible to vary the inclination of the head 621 and the like when the two substrates S are in contact with each other and when high pressure is applied. With such a configuration, it is possible to press both substrates S satisfactorily at all times from the time when both substrates S are in contact until both substrates S are pressed with high pressure. Note that when the state of contact between the substrates S is shifted to the high pressure state, the lengths of the piezoelectric elements 624a, 624b, and 624c may be changed stepwise to the lengths stored in the storage unit. . Even with such a configuration, there is no deviation between the two substrates S due to the static friction force acting between the two substrates S, and the two substrates S can be uniformly pressed over the entire surface. Even with such a configuration, the substrate S and the like can be uniformly pressurized over the entire surface. As described above, the control device 331 functions as “piezo element control parameter storage means”.

以上のように、平面調整機構602による傾斜調整により接触面が平行となるようにヘッド621の傾斜を調整して基板Sどうしを接触させ、その後の高加圧時では、圧力センサ625の出力値を利用する等の方法で、両基板Sが均一加圧状態となるようにヘッド621の傾斜調整を行うことにより、高位置精度で、さらに、高加圧に起因する位置ずれを生じさせることなく、基板Sどうしを接合できる。このように、両基板Sの接触時と、両基板Sの高加圧時とで、それぞれ最適な傾斜となるようにヘッド621の傾斜を調整することにより、両基板Sの接合を高精度に行う構成は、従来の構成では成し得なかった画期的なものである。なお、上記した例では、基板Sどうしの接合を例に挙げて説明したが、基板Sにチップなどの部品を実装するときや、基板S上の転写液層UVRに原板Mが有す凹凸パターンPをインプリントするときにも、この方法でヘッド621の傾斜調整を行うことで、高精度な実装またはインプリントを行うことができる。   As described above, the inclination of the head 621 is adjusted so that the contact surface becomes parallel by the inclination adjustment by the plane adjustment mechanism 602, and the substrates S are brought into contact with each other. By adjusting the inclination of the head 621 so that both the substrates S are in a uniform pressure state by using a method such as the above, it is possible to achieve a high positional accuracy and without causing a positional shift due to the high pressure. The substrates S can be joined together. In this way, by adjusting the inclination of the head 621 so that the inclination is optimal when the substrates S are in contact with each other and when the substrates S are highly pressurized, the bonding of the substrates S can be performed with high accuracy. The structure to be performed is an epoch-making thing which cannot be achieved by the conventional structure. In the above-described example, the bonding between the substrates S has been described as an example. However, when a component such as a chip is mounted on the substrate S, or the uneven pattern that the original plate M has on the transfer liquid layer UVR on the substrate S. Also when imprinting P, highly accurate mounting or imprinting can be performed by adjusting the inclination of the head 621 by this method.

以上のように、本実施形態によれば、上記した第1ないし第3実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、平面調整機構602により基板Sどうしなどの平行度を高精度に調整することで、基板どうしなどを非常に高い位置精度で接合することができる。   As described above, according to this embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments described above can be achieved. Further, according to the present embodiment, by adjusting the parallelism of the substrates S and the like with the plane adjustment mechanism 602 with high accuracy, the substrates and the like can be joined with very high positional accuracy.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、本発明の「バックアップ手段」としては上記した構成に限られず、ステージ21の下面に常に面接触して支持できる構成であればどのようなものであっても構わない。また、上記した第1ないし第3実施形態がそれぞれ備える構成を、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々組合わせることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the “backup means” of the present invention is not limited to the above-described configuration, and any configuration can be used as long as the configuration can always support the lower surface of the stage 21 in surface contact. Further, the configurations of the first to third embodiments described above can be variously combined without departing from the spirit of the present invention.

また、転写液層として、光硬化型樹脂以外の樹脂として、低粘性であって、熱以外の何らかのエネルギーを与えることにより硬化できる樹脂を採用してもよい。   Further, as the transfer liquid layer, as the resin other than the photocurable resin, a resin that has low viscosity and can be cured by applying some energy other than heat may be employed.

また、上記した実施形態では、カメラ33で原板Mおよび基板SのアライメントマークALを同時に撮像したアライメントマーク画像を利用して、原板Mと基板Sとのアライメントを行っていたが、カメラ33により原板Mおよび基板Sのいずれか一方のアライメントマークALを読取った後、他方のアライメントマークALを読取り、読取り後の両アライメントマーク画像にそれぞれ位置誤差補正処理を施した、該位置誤差補正処理後のアライメントマーク画像を利用して原板Mと基板Sとのアライメントを行う構成でもよい。   In the above-described embodiment, the alignment of the original plate M and the substrate S is performed using the alignment mark image obtained by simultaneously capturing the alignment mark AL of the original plate M and the substrate S with the camera 33. After reading one of the alignment marks AL of M and the substrate S, the other alignment mark AL is read, and both alignment mark images after reading are subjected to position error correction processing, respectively. The structure which aligns the original plate M and the board | substrate S using a mark image may be sufficient.

このような構成とすれば、原板Mおよび基板SのアライメントマークALを個別に撮像することにより、それぞれのアライメントマークをピントぼけすることなく精度よく読取ることができる。一方、両アライメントマークのカメラ33の撮像には、それぞれのアライメントマークALへのカメラ33のピント合わせ時間などにより時間差が生じるため、両アライメントマーク画像には、装置の振動や、カメラ33の走査タイミングが異なることなどに起因する相対的な位置誤差が生じるおそれがある。しかしながら、両アライメントマークALの撮像後、両アライメントマーク画像に対して位置誤差補正処理を施して、上記した位置誤差を補正しているため、補正後の両アライメントマーク画像を用いて、原板Mと基板Sとをアライメントすることで、精度よくアライメントを行うことができる。   With such a configuration, the alignment marks AL of the original plate M and the substrate S are individually imaged, so that each alignment mark can be read accurately without being out of focus. On the other hand, since there is a time difference in the imaging of both alignment marks by the camera 33 due to the focusing time of the camera 33 with respect to each alignment mark AL, the vibration of the apparatus and the scanning timing of the camera 33 are included in both alignment mark images. There is a risk that a relative position error may occur due to the difference between the two. However, after imaging both alignment marks AL, the position error correction processing is performed on both alignment mark images to correct the above-described position error. Therefore, using both corrected alignment mark images, By aligning with the substrate S, alignment can be performed with high accuracy.

UV(紫外光)を照射する方法は上部のガラス窓7から照射する方法と合わせて、下部の窓ガラス5aなどを介してステージ21側から照射することもできる。また、LEDをステージ21などに複数個埋め込むことで平坦な基板S上とすることもでき、LEDをステージ21下部に埋め込むことでチャンバー5外部から紫外光を照射する必要がなくなる。   The method of irradiating UV (ultraviolet light) can be applied from the stage 21 side through the lower window glass 5a and the like together with the method of irradiating from the upper glass window 7. Further, a plurality of LEDs can be embedded on the stage 21 or the like to form a flat substrate S, and it is not necessary to irradiate ultraviolet light from the outside of the chamber 5 by embedding the LEDs under the stage 21.

原板Mはガラス以外に金属であってもよい。この場合は、低温での加熱方法により転写液層としての樹脂を硬化させたり、下部ステージ21側から転写液層としての樹脂にUV(紫外光)を照射すればよい。また、アライメント用のアライメントマークALは原板Mや基板Sに穴を形成し、これをアライメントマークALとすることもできる。   The original plate M may be a metal other than glass. In this case, the resin as the transfer liquid layer may be cured by a heating method at a low temperature, or UV (ultraviolet light) may be applied to the resin as the transfer liquid layer from the lower stage 21 side. Moreover, the alignment mark AL for alignment can also be used as the alignment mark AL by forming a hole in the original plate M or the substrate S.

また、上記第2実施形態のように、駆動ユニット200を用いてステージ121をウォーキング動作させるときは、下部の補助昇降用圧電素子227以外に駆動部219の昇降用圧電素子205をステージ121の平行調整用に使用することもできる。   Further, when the stage 121 is walked using the drive unit 200 as in the second embodiment, in addition to the lower auxiliary lift piezoelectric element 227, the lift piezoelectric element 205 of the drive unit 219 is parallel to the stage 121. It can also be used for adjustment.

また、補助昇降用圧電素子227または駆動部219の圧電素子209a,209b,209c,205を伸ばすことにより半球体122と球面軸受123との間に隙間を空けた状態で、基板Sどうし、または基板Sと原板Mとを接触させることで、接触時の微小な接地圧力を補助昇降用圧電素子227下部の圧力センサ25で検出することができる。そこのようにすれば、下部のZ軸43に取り付けられた圧力センサ42より微小な力を検知することができる。これはZ軸43に取り付けられた圧力センサ42はステージ121を保持するための剛性が要求されるため圧力に対しても感度が悪くなるからである。   Further, the substrates S or the substrates S in a state where a gap is left between the hemisphere 122 and the spherical bearing 123 by extending the piezoelectric elements 209a, 209b, 209c, and 205 of the auxiliary lifting piezoelectric element 227 or the driving unit 219. By bringing S and the original plate M into contact, a minute ground pressure at the time of contact can be detected by the pressure sensor 25 below the auxiliary lifting piezoelectric element 227. By doing so, a minute force can be detected by the pressure sensor 42 attached to the lower Z-axis 43. This is because the pressure sensor 42 attached to the Z-axis 43 is required to have rigidity for holding the stage 121, so that sensitivity to pressure is deteriorated.

また、第1実施形態においては、Z軸のθ方向の回転はサーボモータを使用したが第2実施形態においては、円周状に配置された駆動ユニット200でステージ121をθ方向に移動することにより、より高位置精度でステージ121を位置決めできる。   In the first embodiment, a servo motor is used to rotate the Z-axis in the θ direction. However, in the second embodiment, the stage 121 is moved in the θ direction by the circumferentially arranged drive unit 200. Thus, the stage 121 can be positioned with higher positional accuracy.

本発明の傾斜調整機構の第1実施形態である平面調整機構を備えたナノインプリント装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nanoimprint apparatus provided with the plane adjustment mechanism which is 1st Embodiment of the inclination adjustment mechanism of this invention. 図1のナノインプリント装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the nanoimprint apparatus of FIG. 基板の全面が均一に加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the whole surface of a board | substrate is pressurized uniformly. 主に基板の中央部が加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the center part of the board | substrate is mainly pressurized. 主に基板の周縁部が加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the peripheral part of the board | substrate is mainly pressurized. 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of pressurizing the whole surface of a board | substrate uniformly. 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of pressurizing the whole surface of a board | substrate uniformly. 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of pressurizing the whole surface of a board | substrate uniformly. 基板の転写層に原板の凹凸パターンを連続的に転写する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which transcribe | transfers the uneven | corrugated pattern of an original plate continuously to the transfer layer of a board | substrate. 基板を移動する粗動テーブルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the coarse motion table which moves a board | substrate. ナノインプリント装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of a nanoimprint apparatus. ナノインプリント装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of a nanoimprint apparatus. インプリント方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the imprint method. 図13に示すインプリント方法を示す図である。It is a figure which shows the imprint method shown in FIG. インプリント方法の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the imprint method. 図15に示すインプリント方法を示す図である。It is a figure which shows the imprint method shown in FIG. 本発明の傾斜調整機構の第2実施形態である平面調整機構を備えたナノインプリント装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nanoimprint apparatus provided with the plane adjustment mechanism which is 2nd Embodiment of the inclination adjustment mechanism of this invention. 駆動ユニットを示す図である。It is a figure which shows a drive unit. 駆動部の正面図である。It is a front view of a drive part. 駆動部の一部の平面図である。It is a top view of a part of drive part. 駆動部によるウォーキング動作の説明図である。It is explanatory drawing of walking operation by a drive part. 駆動部によるウォーキング動作の説明図である。It is explanatory drawing of walking operation by a drive part. ステージを位置決めする位置決め動作の説明図である。It is explanatory drawing of positioning operation which positions a stage. 平面調整機構の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of a plane adjustment mechanism. 平面調整機構の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of a plane adjustment mechanism. 主に基板の中央部が加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the center part of the board | substrate is mainly pressurized. 主に基板の周縁部が加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the peripheral part of the board | substrate is mainly pressurized. 本発明の傾斜調整機構の第3実施形態である平面調整機構を備える接合装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a joining apparatus provided with the plane adjustment mechanism which is 3rd Embodiment of the inclination adjustment mechanism of this invention. 本発明の傾斜機構の第4実施形態である平面調整機構の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the plane adjustment mechanism which is 4th Embodiment of the inclination mechanism of this invention. 基板の全面が均一に加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the whole surface of a board | substrate is pressurized uniformly. 主に基板の中央部が加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the center part of the board | substrate is mainly pressurized. 主に基板の周縁部が加圧されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the peripheral part of the board | substrate is mainly pressurized. 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of pressurizing the whole surface of a board | substrate uniformly. 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of pressurizing the whole surface of a board | substrate uniformly. 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of pressurizing the whole surface of a board | substrate uniformly.

符号の説明Explanation of symbols

102 平面調整機構(傾斜調整機構)
121 ステージ
122 半球体(受部)
123 球面軸受(基部)
2 平面調整機構(傾斜調整機構)
21 ステージ
213 支持足(支持部)
215 ピエゾ駆動手段
217 受台(支持部)
23 球面軸受(球面状凹部、バックアップ手段)
24a,24b,24c 圧電素子(ピエゾ素子、ピエゾ駆動手段)
24a1,24b1,24c1 支持部
25 圧力センサ(荷重検出手段)
307 ヘッド
320 チップ(基準傾斜対象物、被加圧物)
322 基板(傾斜調整対象物、被加圧物)
325 上下駆動機構(移動手段、加圧手段)
331 制御装置(ピエゾ駆動手段、加圧手段、移動手段、ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段)
43 Z軸(加圧手段、移動手段)
45 サーボ機構(加圧手段、移動手段)
5 真空チャンバー
502 平面調整機構(傾斜調整機構)
521 ステージ
523 球面軸受(球面状凹部、バックアップ手段)
524a 圧電素子(ピエゾ素子、ピエゾ駆動手段)
525 圧力センサ(荷重検出手段)
602 平面調整機構(傾斜調整機構)
621 ヘッド
623 球面軸受(球面状凹部、バックアップ手段)
624a,624b,624c 圧電素子(ピエゾ素子、ピエゾ駆動手段)
624a1,624b1,624c1 支持部
625 圧力センサ(荷重検出手段)
607 ステージ
8 コントローラ(ピエゾ駆動手段、加圧手段、移動手段、ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段)
S 基板(傾斜調整対象物、被加圧物)
M 原板(基準傾斜対象物、被加圧物)
102 Planar adjustment mechanism (tilt adjustment mechanism)
121 stage 122 hemisphere (receiving part)
123 Spherical bearing (base)
2 Planar adjustment mechanism (tilt adjustment mechanism)
21 Stage 213 Support foot (support part)
215 Piezo driving means 217 cradle (support)
23 Spherical bearing (spherical recess, backup means)
24a, 24b, 24c Piezoelectric elements (piezo elements, piezo drive means)
24a1, 24b1, 24c1 Support section 25 Pressure sensor (load detection means)
307 head 320 chip (reference tilt object, object to be pressed)
322 Substrate (Tilt adjustment object, Pressurized object)
325 Vertical drive mechanism (moving means, pressurizing means)
331 Control device (piezo driving means, pressurizing means, moving means, piezo element control parameter storage means)
43 Z-axis (pressurizing means, moving means)
45 Servo mechanism (pressurizing means, moving means)
5 Vacuum chamber 502 Planar adjustment mechanism (tilt adjustment mechanism)
521 Stage 523 Spherical bearing (spherical recess, backup means)
524a Piezoelectric element (piezo element, piezo driving means)
525 Pressure sensor (load detection means)
602 Plane adjustment mechanism (tilt adjustment mechanism)
621 Head 623 Spherical bearing (spherical recess, backup means)
624a, 624b, 624c Piezoelectric element (piezo element, piezo driving means)
624a1, 624b1, 624c1 support portion 625 pressure sensor (load detection means)
607 Stage 8 controller (piezo drive means, pressurizing means, moving means, piezo element control parameter storage means)
S substrate (inclination adjustment object, object to be pressed)
M Master plate (reference tilt object, object to be pressed)

Claims (12)

上面に傾斜調整対象物が載置されるステージと、
前記ステージの下面と接離自在に面接触して前記ステージを支持するバックアップ手段と、
先端に支持部が設けられた複数のピエゾ素子を有し、前記各ピエゾ素子が伸縮しながら前記支持部により前記ステージを下方から支持して前記ステージの傾きを調整するピエゾ駆動手段とを備え、
前記ピエゾ駆動手段は、少なくとも前記ステージの傾斜調整時には、前記ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮する
ことを特徴とする傾斜調整機構。
A stage on which an object to be tilted is placed on the upper surface;
Back-up means for supporting the stage in surface contact with the lower surface of the stage so as to be freely contactable and separable;
A plurality of piezo elements each having a support portion provided at a tip thereof, and each piezo element is provided with piezo drive means for adjusting the tilt of the stage by supporting the stage from below by the support portion while expanding and contracting.
The tilt adjustment mechanism characterized in that the piezo drive means expands and contracts each piezo element so that the lower surface of the stage and the backup means are separated at least during tilt adjustment of the stage.
前記ステージの下面は凸球状に形成され、
前記バックアップ手段には、凸球状の前記ステージの下面に摺接可能な球面状凹部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の傾斜調整機構。
The lower surface of the stage is formed in a convex spherical shape,
The inclination adjusting mechanism according to claim 1, wherein the backup means is provided with a spherical concave portion that can slide on the lower surface of the convex spherical stage.
前記ステージの下面は平面状に形成され、
前記バックアップ手段には、
球面状凹部が形成された基部と、
前記球面状凹部に摺接可能な球面状凸部が形成され、前記球面状凸部が前記球面状凹部に摺接した状態で前記ステージの下面に面接触する受部と
が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の傾斜調整機構。
The lower surface of the stage is formed in a planar shape,
The backup means includes
A base formed with a spherical recess,
A spherical convex portion that is slidable in contact with the spherical concave portion is formed, and a receiving portion that is in surface contact with the lower surface of the stage in a state where the spherical convex portion is in sliding contact with the spherical concave portion is provided. The tilt adjusting mechanism according to claim 1.
真空チャンバーをさらに備え、
前記真空チャンバー内に、前記ステージと、前記バックアップ手段と、前記ピエゾ駆動手段とが配設されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の傾斜調整機構。
A vacuum chamber,
4. The tilt adjusting mechanism according to claim 1, wherein the stage, the backup unit, and the piezo driving unit are disposed in the vacuum chamber.
前記ステージに対向配置されて、前記ステージの傾きを調整することによる前記傾斜調整対象物の傾斜調整における基準傾斜となる基準傾斜対象物を下面に保持するヘッドと、
前記ステージの上面と、前記ヘッドの下面とを互いに近接するように移動する移動手段とをさらに備え、
前記移動手段は、
前記ピエゾ駆動手段が、前記傾斜調整対象物の傾斜を前記基準傾斜対象物の傾斜とぼほ一致させて、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、
前記ステージおよび前記ヘッドを近接移動して、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とを接触させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の傾斜調整機構。
A head that is disposed opposite to the stage and holds a reference tilt object on the lower surface that serves as a reference tilt in the tilt adjustment of the tilt adjustment object by adjusting the tilt of the stage;
A moving means for moving the upper surface of the stage and the lower surface of the head so as to be close to each other;
The moving means is
After the piezo driving means makes the inclination of the inclination adjustment object substantially coincide with the inclination of the reference inclination object and adjusts the inclination adjustment object and the reference inclination object substantially in parallel,
5. The tilt adjustment mechanism according to claim 1, wherein the stage and the head are moved close to each other to bring the tilt adjustment target object and the reference tilt target object into contact with each other.
前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物を加圧する加圧手段をさらに備え、
前記各ピエゾ素子は前記バックアップ手段を囲んで配設されて、前記各支持部は前記バックアップ手段による前記ステージ下面の支持位置を囲んで前記ステージを下方から支持し、
前記ピエゾ駆動手段は、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時前に、
前記ステージの下面と前記バックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮し、
前記加圧手段は、前記ピエゾ駆動手段が前記各ピエゾ素子を前記ステージの下面と前記バックアップ手段とが離間するように伸縮した後に、前記被加圧物を加圧する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の傾斜調整機構。
A pressurizing unit that pressurizes an object to be pressurized as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage;
Each of the piezoelectric elements is disposed so as to surround the backup means, and each of the support portions surrounds a support position on the lower surface of the stage by the backup means, and supports the stage from below.
The piezo drive means is configured to press the object to be pressurized by the pressurizing means,
Expanding and contracting each piezo element so that the lower surface of the stage and the backup means are separated from each other;
The pressurizing unit pressurizes the object to be pressurized after the piezoelectric driving unit expands and contracts each piezoelectric element so that the lower surface of the stage and the backup unit are separated from each other. The tilt adjusting mechanism according to any one of 5 to 5.
前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物を加圧する加圧手段をさらに備え、
前記各ピエゾ素子は前記バックアップ手段を囲んで配設されて、前記各支持部は前記バックアップ手段による前記ステージ下面の支持位置を囲んで前記ステージを下方から支持し、
前記ピエゾ駆動手段は、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧前時に、
前記支持部による前記ステージの下方からの支持状態を解除するように前記各ピエゾ素子を伸縮し、
前記加圧手段は、前記ピエゾ駆動手段が前記各ピエゾ素子を前記ステージの下方からの支持状態を解除するように伸縮した後に、前記被加圧物を加圧する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の傾斜調整機構。
A pressurizing unit that pressurizes an object to be pressurized as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage;
Each of the piezoelectric elements is disposed so as to surround the backup means, and each of the support portions surrounds a support position on the lower surface of the stage by the backup means, and supports the stage from below.
The piezo driving means is before pressurization of the object to be pressurized by the pressurizing means,
Extending and contracting each piezo element to release the support state from below the stage by the support part,
The pressurizing unit pressurizes the object to be pressurized after the piezoelectric driving unit expands and contracts the piezoelectric elements so as to release the support state from below the stage. 5. The tilt adjustment mechanism according to any one of 5 above.
前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物を加圧する加圧手段と、
前記各ピエゾ素子への荷重を検出する荷重検出手段と、
前記各ピエゾ素子を前記ピエゾ駆動手段が伸縮したときの制御パラメータを予め記憶するピエゾ素子制御パラメータ記憶手段とをさらに備え、
前記ピエゾ駆動手段は、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時に、
前記荷重検出手段による前記各ピエゾ素子への荷重の検出値が予め設定した設定ほぼ同じ値となるように、前記ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段に予め記憶された前記制御パラメータに基づいて前記各ピエゾ素子を伸縮する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の傾斜調整機構。
A pressurizing means for pressurizing an object to be pressurized as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage;
Load detecting means for detecting a load on each of the piezoelectric elements;
Piezo element control parameter storage means for preliminarily storing control parameters when the piezo driving means expands and contracts each piezo element;
The piezo drive means is configured to pressurize the object to be pressurized by the pressurizing means.
Based on the control parameters stored in advance in the piezo element control parameter storage means, the piezo element control parameter storage means stores each of the piezo elements so that the detected value of the load applied to the piezo elements by the load detection means is approximately the same as a preset setting. The tilt adjusting mechanism according to claim 1, wherein the tilt adjusting mechanism is expanded and contracted.
前記ステージに対向配置されて、前記被加圧物を下面に保持するヘッドと、
前記ステージの上面と、前記ヘッドの下面とを互いに近接するように移動する移動手段と、
前記ステージの上面に載置される前記傾斜調整対象物としての被加圧物と、前記ヘッドに保持される前記被加圧物とを加圧する加圧手段と、
前記各ピエゾ素子への荷重を検出する荷重検出手段と、
前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時に、前記荷重検出手段による前記各ピエゾ素子への荷重の検出値が予め設定した設定値となるように、前記各ピエゾ素子を前記ピエゾ駆動手段が伸縮したときの制御パラメータと、前記移動手段による前記ステージが保持する前記被加圧物と前記ヘッドが保持する被加圧物との接触時に、前記荷重検出手段による前記各ピエゾ素子への荷重の検出値が予め設定した設定値となるように、前記各ピエゾ素子を前記ピエゾ駆動手段が伸縮したときの制御パラメータとを予め記憶するピエゾ素子制御パラメータ記憶手段とさらに備え、
前記ピエゾ駆動手段は、前記移動手段による前記被加圧物どうしの接触時と、前記加圧手段による前記被加圧物の加圧時に、
前記ピエゾ素子制御パラメータ記憶手段にそれぞれ予め記憶された前記接触時と前記加圧時の各制御パラメータに基づいて、前記各ピエゾ素子を伸縮する
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の傾斜調整機構。
A head disposed opposite to the stage and holding the object to be pressed on the lower surface;
Moving means for moving the upper surface of the stage and the lower surface of the head so as to be close to each other;
Pressurizing means for pressurizing the object to be pressed as the tilt adjustment object placed on the upper surface of the stage, and the object to be pressed held by the head;
Load detecting means for detecting a load on each of the piezoelectric elements;
At the time of pressurization of the object to be pressed by the pressurizing unit, the piezoelectric drive unit is configured so that the detected value of the load applied to the piezoelectric element by the load detecting unit becomes a preset set value. The load applied to each piezo element by the load detection means at the time of contact between the control parameter when the stage expands and contracts and the pressed object held by the stage by the moving means and the pressed object held by the head Piezo element control parameter storage means for preliminarily storing control parameters when the piezo driving means expands and contracts each piezo element so that the detected value becomes a preset setting value,
The piezo drive means is configured to contact the objects to be pressurized by the moving means and pressurize the objects to be pressurized by the pressure means.
5. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is expanded and contracted based on the control parameters stored in the piezoelectric element control parameter storage unit in advance, respectively, at the time of contact and at the time of pressurization. The described tilt adjustment mechanism.
下面に傾斜調整対象物が設置されるヘッドと、
前記ヘッドの上面と接離自在に面接触して前記ヘッドを支持するバックアップ手段と、
先端に支持部が設けられた複数のピエゾ素子を有し、前記各ピエゾ素子が伸縮しながら前記支持部により前記ヘッドを上方から支持して前記ヘッドの傾きを調整するピエゾ駆動手段とを備え、
前記ピエゾ駆動手段は、少なくとも前記ヘッドの傾斜調整時には、前記ヘッドの上面とバックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮する
ことを特徴とする傾斜調整機構。
A head on which a tilt adjustment object is installed on the lower surface;
Backup means for supporting the head in surface contact with the upper surface of the head so as to be freely contacted and separated;
A plurality of piezo elements each having a support portion provided at a tip thereof, and each piezo element is provided with piezo drive means for adjusting the tilt of the head by supporting the head from above by the support portion while expanding and contracting.
The tilt adjustment mechanism characterized in that the piezo drive means expands and contracts each piezo element so that the upper surface of the head and the backup means are separated at least during the tilt adjustment of the head.
前記ヘッドに対向配置されて、前記ヘッドの傾きを調整することによる前記傾斜調整対象物の傾斜調整における基準傾斜となる基準傾斜対象物を上面に保持するステージと、
前記ヘッドの下面と、前記ステージの上面とを互いに近接するように移動する移動手段とをさらに備え、
前記移動手段は、
前記ピエゾ駆動手段が、前記傾斜調整対象物の傾斜を前記基準傾斜対象物の傾斜とぼほ一致させて、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とをほぼ平行に調整した後に、
前記ヘッドおよび前記ステージを近接移動して、前記傾斜調整対象物と前記基準傾斜対象物とを接触させることを特徴とする請求項10に記載の傾斜調整機構。
A stage that is disposed opposite to the head and holds a reference tilt object on the upper surface that serves as a reference tilt in the tilt adjustment of the tilt adjustment object by adjusting the tilt of the head;
A moving means for moving the lower surface of the head and the upper surface of the stage so as to be close to each other;
The moving means is
After the piezo driving means makes the inclination of the inclination adjustment object substantially coincide with the inclination of the reference inclination object and adjusts the inclination adjustment object and the reference inclination object substantially in parallel,
11. The tilt adjustment mechanism according to claim 10, wherein the head and the stage are moved close to each other to bring the tilt adjustment target object and the reference tilt target object into contact with each other.
上面に傾斜調整対象物が載置されるステージと、
前記ステージの下面と接離自在に面接触して前記ステージを支持するバックアップ手段とを備える傾斜調整機構の制御方法において、
先端に支持部が設けられた複数のピエゾ素子が伸縮しながら前記支持部により前記ステージを下方から支持して前記ステージの傾きを調整し、
少なくとも前記ステージの傾斜調整時には、前記ステージの下面とバックアップ手段とが離間するように前記各ピエゾ素子を伸縮する
ことを特徴とする傾斜調整機構の制御方法。
A stage on which an object to be tilted is placed on the upper surface;
In a control method of a tilt adjustment mechanism comprising backup means for supporting the stage by making surface contact with the lower surface of the stage so as to be freely contacted and separated,
A plurality of piezo elements provided with a support portion at the tip are extended and contracted, and the stage is supported from below by the support portion to adjust the inclination of the stage,
At least during the tilt adjustment of the stage, the piezoelectric element is expanded and contracted so that the lower surface of the stage and the backup means are separated from each other.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010080863A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Nikon Corp Transfer apparatus and device manufacturing method
JP5454239B2 (en) * 2010-03-09 2014-03-26 株式会社ニコン Substrate bonding apparatus, substrate bonding method, laminated semiconductor device manufacturing method, and laminated semiconductor device
JP5454252B2 (en) * 2010-03-15 2014-03-26 株式会社ニコン Substrate bonding apparatus, substrate bonding method, laminated semiconductor device manufacturing method, and laminated semiconductor device
NL2006536A (en) * 2010-05-13 2011-11-15 Asml Netherlands Bv A substrate table, a lithographic apparatus, a method of flattening an edge of a substrate and a device manufacturing method.
KR101258394B1 (en) 2010-05-19 2013-04-30 파나소닉 주식회사 Method and apparatus for mounting semiconductor light emitting element
JP5443408B2 (en) * 2011-02-23 2014-03-19 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device
JP5637931B2 (en) 2011-05-17 2014-12-10 キヤノン株式会社 Imprint apparatus, imprint method, and device manufacturing method
KR101414830B1 (en) 2011-11-30 2014-07-03 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 Alignment method, transfer method, and transfer apparatus
JP5798017B2 (en) * 2011-11-30 2015-10-21 株式会社Screenホールディングス Transfer apparatus, alignment method, and transfer method
KR101379379B1 (en) 2012-11-09 2014-03-28 나노전광 주식회사 Wafer chuck balancing apparatus for stepper
JP2015065383A (en) * 2013-09-26 2015-04-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 Component mounting apparatus
WO2015107715A1 (en) * 2014-01-14 2015-07-23 シャープ株式会社 Mounting substrate production device and mounting substrate production method
JP2016018957A (en) * 2014-07-10 2016-02-01 富士通株式会社 Semiconductor device mounting method and semiconductor device mounting apparatus
JP6275632B2 (en) * 2014-12-24 2018-02-07 三菱重工工作機械株式会社 Room temperature bonding apparatus and room temperature bonding method
JP6345605B2 (en) * 2015-01-16 2018-06-20 東京エレクトロン株式会社 Joining apparatus, joining system, and joining method
JP6562795B2 (en) * 2015-02-12 2019-08-21 キヤノン株式会社 Imprint apparatus and article manufacturing method
JP6039770B2 (en) * 2015-08-27 2016-12-07 キヤノン株式会社 Imprint apparatus and device manufacturing method
JP6936986B2 (en) * 2017-04-04 2021-09-22 旭化成エンジニアリング株式会社 Imprint device, operation method of imprint device and manufacturing method of device
JP6978859B2 (en) * 2017-06-15 2021-12-08 キヤノン株式会社 Imprint device and manufacturing method of goods
US10672642B2 (en) * 2018-07-24 2020-06-02 Applied Materials, Inc. Systems and methods for pedestal configuration
JP2022033420A (en) 2020-08-17 2022-03-02 東京エレクトロン株式会社 Vacuum processing apparatus and method for controlling vacuum processing apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH088284B2 (en) * 1988-08-29 1996-01-29 株式会社日立製作所 Method and device for manufacturing semiconductor device
JPH04223349A (en) * 1990-12-25 1992-08-13 Mitsubishi Electric Corp Gang bonding device
JP4426731B2 (en) * 2001-01-19 2010-03-03 Towa株式会社 Clamping device and clamping method for resin sealing
WO2009119096A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 株式会社ニコン Joining device and joining method

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