JPH08153772A - Method for aligning substrate at substrate sticking time - Google Patents

Method for aligning substrate at substrate sticking time

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JPH08153772A
JPH08153772A JP29318094A JP29318094A JPH08153772A JP H08153772 A JPH08153772 A JP H08153772A JP 29318094 A JP29318094 A JP 29318094A JP 29318094 A JP29318094 A JP 29318094A JP H08153772 A JPH08153772 A JP H08153772A
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JP
Japan
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alignment
substrate
alignment mark
grooves
silicon substrate
Prior art date
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JP29318094A
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Japanese (ja)
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Kensuke Muraishi
賢介 村石
Hiroshi Shibatani
博志 柴谷
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To align a substrate with high accuracy by using such an alignment mark composed only of recessed corner sections which are recessed inward as the alignment mark to be formed on each substrate. CONSTITUTION: Two rectangular alignment grooves 1a which are elongated in <110>-direction are formed in parallel at an interval on the surface of a first silicon substrate S1 having (100)-plane as alignment marks 1 and the corner sections R1 of the grooves 1a are recessed inward. Then two rectangular alignment grooves 2a which are elongated in <110>-direction are formed in parallel at an interval as alignment marks 2a on the surface of a second silicon substrate S2 having (100)-plane. The grooves 2a and 1a are formed so that they can intersect each other at 90 deg.. All corner sections of the grooves 2a are also recessed inward. When the end sections of the marks 1 and 2 are put upon another, the substrates S1 and S2 can be aligned with each other with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば圧力センサ、加
速度センサ等の各種マイクロマシンの製造工程における
基板の貼合せ時の位置合せ方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning method for laminating substrates in a manufacturing process of various micromachines such as pressure sensors and acceleration sensors.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記のごとき各種のマイクロマシンなど
では、支持基板となる半導体基板と素子基板となる半導
体基板を貼合せる時、これらの位置合わせが必要とな
る。従来、支持基板となる半導体基板と素子基板となる
半導体基板の外形を一致させて重ね合せ、貼合せること
が行なわれているが、この方法では厳密な位置合せが困
難であった。
2. Description of the Related Art In various types of micromachines such as those mentioned above, when a semiconductor substrate which becomes a supporting substrate and a semiconductor substrate which becomes an element substrate are bonded together, their alignment is required. Conventionally, a semiconductor substrate serving as a supporting substrate and a semiconductor substrate serving as an element substrate are overlapped with each other with their outer shapes being matched with each other, but they are stuck together, but this method makes it difficult to perform strict alignment.

【0003】また、赤外線がシリコン基板を透過するこ
とを利用して、支持基板となる半導体基板と素子基板と
なる半導体基板に形成されたアライメントマークを位置
合せする方法(例えば、特公昭58−13722号)、
またX線を利用する方法などが知られている。
A method of aligning an alignment mark formed on a semiconductor substrate to be a supporting substrate and an alignment mark formed on a semiconductor substrate to be an element substrate by utilizing the fact that infrared rays pass through a silicon substrate (for example, Japanese Patent Publication No. 58-13722). issue),
Also, a method of using X-rays is known.

【0004】このような位置合せ方法において、(10
0)面のシリコン基板の貼合せを行なうには、従来、十
字もしくは櫛形等のパターンを用いて(100)面のシ
リコン基板上に所定形状をレジストパターニングし、そ
の後さらに異方性エッチング等の手法を用いて形成した
エッチング溝をアライメントマークとして、基板の貼合
せを行なっている。
In such an alignment method, (10
Conventionally, to bond a (0) plane silicon substrate, a predetermined shape is resist-patterned on the (100) plane silicon substrate using a cross-shaped or comb-shaped pattern, and then a method such as anisotropic etching is further used. The substrates are bonded by using the etching groove formed by using as an alignment mark.

【0005】図5は、従来のアライメントマークによる
位置合せの概要を示す図である。図5に示すように、赤
外線等の透過光を用いてモニターしながら、第1のシリ
コン基板S1 に形成された十字型のアライメントマーク
11と、第2のシリコン基板S2 に形成された、前記ア
ライメントマーク11とは大きさの異なる相似形の十字
型のアライメントマーク12とを重ね合せ、各位置にお
けるマーク相互の隙間が一定となるように位置合せする
ものである。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of conventional alignment using alignment marks. As shown in FIG. 5, while monitoring using transmitted light such as infrared rays, the cross-shaped alignment mark 11 formed on the first silicon substrate S 1 and the second silicon substrate S 2 formed on the second silicon substrate S 2 . The alignment mark 11 and the cross-shaped alignment mark 12 of similar shape having different sizes are overlapped with each other, and the alignment marks 11 and 12 are aligned so that the gaps between the marks are constant at each position.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アライメントの方法における構成では、(100)面の
シリコン基板の異方性エッチングによってアライメント
マークを形成するので、十字もしくは櫛形のパターンを
用いた場合には、〈110〉方向において当該アライメ
ントマークの内方に向って凸状となる角部R2 では、
〈120〉、〈130〉もしくは〈140〉方向に優先
的にエッチングされてしまい、補正パターンを用いない
限りは、図5に示すように、エッチング後に、この凸状
となる角部R 2 は、丸みを帯びたものとなり、正確な角
部を形成することができない。
However, the conventional
In the configuration of the alignment method, the (100) plane
Alignment by anisotropic etching of silicon substrate
Since the mark is formed, a cross-shaped or comb-shaped pattern
If used, the alignment image in the <110> direction
Corner R that is convex toward the inside of the dot mark2 Then
Priority in <120>, <130> or <140> direction
Is not etched using the correction pattern
As long as it is shown in Figure 5, after etching, this convex shape
Corner R 2 Will be rounded and the exact corners
No part can be formed.

【0007】このため、例えば上記のような赤外線透過
型のアライメント機構においては、アライメント精度が
著しく劣化してしまうという問題点が発生していた。本
発明は、このような実情に鑑みてなされ、基板の貼合せ
時において高精度な位置合せを行なうことのできる方法
を提供することを目的とする。
Therefore, for example, in the infrared transmissive type alignment mechanism as described above, there has been a problem that the alignment accuracy is significantly deteriorated. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method capable of performing highly accurate alignment at the time of bonding substrates.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る基板貼合せ時における位置合せ方法
は、各基板に形成されるアライメントマークとして、当
該アライメントマークの内方に向って凹状となる角部の
みから構成される形状のものを使用したことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the alignment method at the time of bonding substrates according to the present invention is an alignment mark formed on each substrate and directed toward the inside of the alignment mark. It is characterized in that a shape having only concave corners is used.

【0009】本発明の位置合せ方法は、特に(100)
面のシリコン基板の貼合せに有用である。さらに本発明
の位置合せ方法においては、第1の基板に形成されたア
ライメントマークと、第2の基板に形成されたアライメ
ントマークを重ね合せる、あるいはその角部を突き合せ
ることにより位置合せを行なうことができるが、特に重
ね合せることにより行なうことが望ましい。
The alignment method of the present invention is particularly suited for (100)
It is useful for bonding silicon substrates on the surface. Further, in the alignment method of the present invention, the alignment mark formed on the first substrate and the alignment mark formed on the second substrate are overlapped with each other or the corners thereof are butted to perform the alignment. However, it is preferable to carry out the stacking.

【0010】また、本発明の位置合せ方法においては、
第1の基板に形成されたアライメントマークと、第2の
基板に形成されたアライメントマークを異なる形状のも
のとすることが望ましい。
Further, in the alignment method of the present invention,
It is desirable that the alignment mark formed on the first substrate and the alignment mark formed on the second substrate have different shapes.

【0011】[0011]

【作用】このように本発明によれば、基板に形成される
アライメントマークとして、当該アライメントマークの
内方に向って凹状となる角部のみから構成される形状と
するため、(100)面のシリコン基板において、〈1
10〉方向に沿って当該アライメントマークの内方に向
って凹状となるようにパターニングされた各角部R1
は、異方性エッチングによるエッチング溝形成時に、同
方向に優先的にエッチングが進行するため、当該角部R
1 が丸みを帯びてしまうことなく、所定の角型形状を有
したものとなるため、精度の高いアライメントマークを
形成することができ、シリコン基板を高い精度で貼合せ
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, since the alignment mark formed on the substrate is formed of only the corners that are concave toward the inside of the alignment mark, the (100) plane On a silicon substrate, <1
In each corner R 1 patterned so as to be concave toward the inside of the alignment mark along the 10> direction, when the etching groove is formed by anisotropic etching, the etching preferentially proceeds in the same direction. Therefore, the corner R
Since 1 does not become rounded and has a predetermined rectangular shape, it is possible to form a highly accurate alignment mark and bond the silicon substrates with high accuracy.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図1は、本発明の一実施例におけるアラインメント
マークの形状およびそのアラインメントマークを用いた
位置合せの方法を模式するものである。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail based on examples. FIG. 1 schematically shows the shape of an alignment mark and a method of alignment using the alignment mark in one embodiment of the present invention.

【0013】この実施例においては、図1(a)および
(b)に示すように、(100)面を有する第1のシリ
コン基板S1 に、アラインメントマーク1として、〈1
10〉方向に沿う2つの長矩形のアライメント溝1aお
よび1aが相互に離間して平行に配置されて形成されて
おり、当該アライメント溝1aおよび1aのすべての角
部R1 は、各溝の内方に向って凹状となる。
[0013] In this embodiment, as shown in FIGS. 1 (a) and (b), the first silicon substrate S 1 having a (100) plane, as the alignment mark 1, <1
The two elongated rectangular alignment grooves 1a and 1a along the 10> direction are formed so as to be spaced apart from each other and arranged in parallel, and all the corners R 1 of the alignment grooves 1a and 1a are formed in each groove. It becomes concave toward the direction.

【0014】一方、(100)面を有する第2のシリコ
ン基板S2 においても同様に、アラインメントマーク2
として、〈110〉方向に沿う2つの長矩形のアライメ
ント溝2aおよび2aが相互に離間して平行に配置され
て形成されているが、このアライメント溝2aおよび2
aは、前記第1のシリコン基板S1 におけるアライメン
ト溝1aおよび1aとは、ちょうど90°回転した状態
にある。なお、このアライメント溝2aおよび2aの全
ての角部R1 も、各溝の内方に向って凹状となる。
On the other hand, in the second silicon substrate S 2 having the (100) plane, the alignment mark 2 is similarly formed.
, Two elongated rectangular alignment grooves 2a and 2a along the <110> direction are formed so as to be spaced apart from each other and parallel to each other.
a is in a state of being rotated by exactly 90 ° with respect to the alignment grooves 1a and 1a in the first silicon substrate S 1 . Note that all of the corners R 1 of the alignment grooves 2a and 2a also becomes concave toward the inside of the grooves.

【0015】このようなアライメントマークは、当該矩
形を組合せたホトマスクパターンを用いて、常法に基づ
き(100)シリコン基板にレジストパターニングし、
その後さらに異方性エッチング等の手法によって、深さ
30μm以上のエッチング溝を形成することにより作製
することができる。
Such an alignment mark is resist-patterned on a (100) silicon substrate by a conventional method using a photomask pattern in which the rectangles are combined,
Then, it can be manufactured by further forming an etching groove having a depth of 30 μm or more by a technique such as anisotropic etching.

【0016】そして、その後、公知のごとく赤外線、X
線等の透過光を利用したアライメント機構等を用いて、
この第1の基板S1 と第2の基板S2 とを上下に組合せ
て貼合せする場合、図1(c)に示すように、二つのマ
ーク1,2が重なったパターンが観察される。図1
(c)は、正常に位置合わされた場合のパターンであ
る。すなわち、本実施例では、双方の基板S1 ,S2
形成されたアライメントマーク1および2の位置を基準
として、これらの端部が重なり合うように位置合せする
ことによって、高精度な位置合せを行なうことが可能と
なる。なお、位置合せにおいて、各異方性エッチング溝
のテーパ面(図1(a)において斜線を付した部位)
は、透過光によりコントラストが付くため、モニターに
よる端部の重なり具合いの視認は容易である。
Then, as is well known, infrared rays, X
Using an alignment mechanism that uses transmitted light such as lines,
When the first substrate S 1 and the second substrate S 2 are vertically combined and bonded, a pattern in which the two marks 1 and 2 are overlapped is observed as shown in FIG. 1 (c). FIG.
(C) is a pattern in the case of normal alignment. That is, in the present embodiment, the positions of the alignment marks 1 and 2 formed on both the substrates S 1 and S 2 are used as a reference, and the ends are overlapped with each other, so that highly accurate alignment can be achieved. It becomes possible to do it. In the alignment, the tapered surface of each anisotropic etching groove (the shaded area in FIG. 1A)
Since the contrast is provided by the transmitted light, it is easy to visually recognize the overlapping condition of the end portions on the monitor.

【0017】図2は本発明の別の実施例におけるアライ
ンメントマークの形状およびそのアラインメントマーク
を用いた位置合せの方法を模式化して示す図である。こ
の実施例においては、図2(a)および(b)に示すよ
うに、(100)面を有する第1のシリコン基板S1
に、アラインメントマーク1として、〈110〉方向に
沿う4つの正四角形のアライメント溝1bが相互に離間
して線対称および点対称と成る位置に平行に配置されて
形成されており、当該アライメント溝1bのすべての角
部R1 は、各溝の内方に向って凹状となる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the shape of an alignment mark and a method of alignment using the alignment mark in another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, a first silicon substrate S 1 having a (100) plane is formed.
, Four alignment grooves 1b of a regular quadrangle along the <110> direction are formed as alignment marks 1 so as to be spaced apart from each other and arranged in parallel at positions of line symmetry and point symmetry. All corners R 1 of the groove are concave toward the inside of each groove.

【0018】一方、(100)面を有する第2のシリコ
ン基板S2 においても、アラインメントマーク2とし
て、〈110〉方向に沿う単一の大きな正四角形のアラ
イメント溝2bが形成されているる。このアライメント
溝2bは、その4つの角が、前記第1のシリコン基板S
1 における4つのアライメント溝1bの一つの角とそれ
ぞれ重なる程度の大きさに形成されている。なお、この
アライメント溝2bの全ての角部R1 も、各溝の内方に
向って凹状となる。
On the other hand, also in the second silicon substrate S 2 having the (100) plane, a single large regular square alignment groove 2b along the <110> direction is formed as the alignment mark 2. The four corners of the alignment groove 2b are the same as those of the first silicon substrate S.
It is formed to have a size enough to overlap respectively one corner of the four alignment grooves 1b in 1. It should be noted that all the corners R 1 of this alignment groove 2b are also concave toward the inside of each groove.

【0019】このようなアライメントマークは、前記実
施例と同様なフォトリソグラフィー法および異方性エッ
チングを用いて形成される。そして、その後、公知のご
とく赤外線、X線等の透過光を利用したアライメント機
構等を用いて、この第1の基板S1 と第2の基板S2
を上下に組合せて貼合せする場合、図2(c)に示すよ
うに、二つのマーク1,2が重なったパターンが観察さ
れる。図2(c)は、正常に位置合わされた場合のパタ
ーンである。すなわち、本実施例では、双方の基板S
1 ,S2 に形成されたアライメントマーク1および2の
位置を基準として、これらの端部が重なり合うように位
置合せすることによって、高精度な位置合せを行なうこ
とが可能となる。なお、位置合せにおいて、各異方性エ
ッチング溝のテーパ面(図2(a)において斜線を付し
た部位)は、透過光によりコントラストが付くため、モ
ニターによる端部の重なり具合いの視認は容易である。
Such an alignment mark is formed by using the photolithography method and anisotropic etching similar to those in the above embodiment. Then, after that, when the first substrate S 1 and the second substrate S 2 are combined in the vertical direction by using an alignment mechanism or the like that uses transmitted light such as infrared rays and X-rays as is known, and they are bonded together, As shown in FIG. 2C, a pattern in which the two marks 1 and 2 overlap is observed. FIG. 2C shows a pattern in the case of normal alignment. That is, in this embodiment, both substrates S
By using the positions of the alignment marks 1 and 2 formed in 1 and S 2 as a reference and aligning these ends so as to overlap each other, it is possible to perform highly accurate alignment. In the alignment, the tapered surface of each anisotropic etching groove (the hatched portion in FIG. 2A) has contrast due to the transmitted light, so that it is easy to visually check the overlapping condition of the end portions by the monitor. is there.

【0020】図3および図4は、本発明のさらに別の実
施例におけるアラインメントマークの形状およびそのア
ラインメントマークを用いた位置合せの方法を模式化し
て示す図である。これらの実施例においては、第1の基
板S1 に形成されたアラインメントマーク1と第2の基
板S2 に形成されたアラインメントマーク2とが異なる
形状のパターンとされている。
FIGS. 3 and 4 are schematic views showing the shape of the alignment mark and the alignment method using the alignment mark according to still another embodiment of the present invention. In these embodiments, the alignment mark 1 formed on the first substrate S 1 and the alignment mark 2 formed on the second substrate S 2 have different patterns.

【0021】図3に示す実施例においては、第1の基板
1 に形成されたアラインメントマーク1のそれぞれの
角部R1 と、第2の基板S2 に形成されたアラインメン
トマーク2の角部R1 を突き合せることにより位置合せ
を行なっている。また、図4に示す実施例においては、
第1の基板S1 に形成されたアラインメントマーク1の
それぞれの角部R1 と、第2の基板S2 に形成されたア
ラインメントマーク2の角部R1 とを一部重なるように
突き合せることにより位置合せを行なっている。
In the embodiment shown in FIG. 3, each corner R 1 of the alignment mark 1 formed on the first substrate S 1 and each corner R 1 of the alignment mark 2 formed on the second substrate S 2. Positioning is performed by abutting R 1 . Also, in the embodiment shown in FIG.
First and each corner portion R 1 of the substrate S alignment marks 1 formed on 1, the butting so as to partially overlap a corner portion R 1 of the alignment mark 2 formed on the second substrate S 2 Are aligned by.

【0022】これらの実施例でも、アライメントマーク
を構成するアライメント溝のすべての角部R1 は、各溝
の内方に向って凹状となっており、図1または図2に示
す実施例と同様に、良好な位置合せが可能である。以
上、本発明を実施例に基づき説明したが、本発明はこれ
らの実施例に何ら限定されるものではなく、例えば、ア
ライメントマークの形状としては、その角部が、アライ
メントマークの内方に向って凹状となるもののみで形成
されている限り、任意のものである。
Also in these embodiments, all the corners R 1 of the alignment groove forming the alignment mark are concave toward the inside of each groove, similar to the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. In addition, good alignment is possible. The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, as for the shape of the alignment mark, the corners thereof are directed inward of the alignment mark. It is arbitrary as long as it is formed by only a concave shape.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、例
えば圧力センサ、加速度センサ等の各種マイクロマシン
の製造工程における基板の貼合せ時において、精度の高
い位置合せが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to perform highly accurate alignment at the time of bonding substrates in the manufacturing process of various micromachines such as pressure sensors and acceleration sensors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるアラインメントマー
クの形状およびそのアラインメントマークを用いた位置
合せの方法を模式するものであり、(a)は各基板の平
面図、(b)は各基板のA−A’線およびB−B´線に
沿う断面図、(c)は重ね合せた際の状態を示す図であ
る。
1A and 1B are schematic views showing a shape of an alignment mark and an alignment method using the alignment mark according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of each substrate, and FIG. 1B is a plan view of each substrate. Sectional drawing which follows the AA 'line and BB' line, (c) is a figure which shows the state at the time of superposing.

【図2】本発明の他の実施例におけるアラインメントマ
ークの形状およびそのアラインメントマークを用いた位
置合せの方法を模式するものであり、(a)は各基板の
平面図、(b)は各基板のA−A’線およびB−B´線
に沿う断面図、(c)は重ね合せた際の状態を示す図で
ある。
2A and 2B are schematic views showing a shape of an alignment mark and a method of alignment using the alignment mark according to another embodiment of the present invention, FIG. 2A is a plan view of each substrate, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line AA ′ and line BB ′ in FIG.

【図3】本発明の別の実施例におけるアラインメントマ
ークの形状およびそのアラインメントマークを用いた位
置合せの状態を模式する図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a shape of an alignment mark and a state of alignment using the alignment mark according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明のさらに別の実施例におけるアラインメ
ントマークの形状およびそのアラインメントマークを用
いた位置合せの状態を模式する図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a shape of an alignment mark and a state of alignment using the alignment mark according to still another embodiment of the present invention.

【図5】従来のアラインメントマークの形状およびその
アラインメントマークを用いた位置合せの状態を模式す
る図。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the shape of a conventional alignment mark and a state of alignment using the alignment mark.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … 第1のシリコン基板 S2 … 第2のシリコン基板 1,2… アライメントマーク 1a,1b,2a,2b… アライメント溝 R1 … 凹状角部S 1 ... first silicon substrate S 2 ... second silicon substrates 1 ... alignment marks 1a, 1b, 2a, 2b ... alignment grooves R 1 ... concave corner portion

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板貼合せ時における位置合せ方法であ
って、各基板に形成されるアライメントマークとして、
当該アライメントマークの内方に向って凹状となる角部
のみから構成される形状のものを使用したことを特徴と
する基板貼合せ時における位置合せ方法。
1. A positioning method for bonding substrates, wherein an alignment mark formed on each substrate comprises:
A positioning method at the time of laminating substrates, characterized in that a shape having only a corner that is concave toward the inside of the alignment mark is used.
【請求項2】 前記基板として(100)面のシリコン
基板を用いる請求項1に記載の位置合せ方法。
2. The alignment method according to claim 1, wherein a (100) plane silicon substrate is used as the substrate.
【請求項3】 第1の基板に形成されたアライメントマ
ークと、第2の基板に形成されたアライメントマークと
の少なくとも一部を重ね合せる、あるいはそれらの角部
相互を突き合わせることにより位置合せを行なう請求項
1または2に記載の位置合せ方法。
3. An alignment mark formed on a first substrate and at least a part of an alignment mark formed on a second substrate are overlapped with each other, or their corners are butted to each other for alignment. The alignment method according to claim 1, which is performed.
【請求項4】 第1の基板に形成されたアライメントマ
ークと、第2の基板に形成されたアライメントマークと
が異なる形状である請求項1〜3のいずれかに記載の位
置合せ方法。
4. The alignment method according to claim 1, wherein the alignment mark formed on the first substrate and the alignment mark formed on the second substrate have different shapes.
JP29318094A 1994-11-28 1994-11-28 Method for aligning substrate at substrate sticking time Withdrawn JPH08153772A (en)

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JP29318094A JPH08153772A (en) 1994-11-28 1994-11-28 Method for aligning substrate at substrate sticking time

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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