JPH11151754A - Method and apparatus for producing minute structure - Google Patents

Method and apparatus for producing minute structure

Info

Publication number
JPH11151754A
JPH11151754A JP9319510A JP31951097A JPH11151754A JP H11151754 A JPH11151754 A JP H11151754A JP 9319510 A JP9319510 A JP 9319510A JP 31951097 A JP31951097 A JP 31951097A JP H11151754 A JPH11151754 A JP H11151754A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
substrate
thin films
microstructure
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9319510A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3800273B2 (en
Inventor
Takayuki Yamada
高幸 山田
Mutsuya Takahashi
睦也 高橋
Masanari Nagata
真生 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP31951097A priority Critical patent/JP3800273B2/en
Publication of JPH11151754A publication Critical patent/JPH11151754A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3800273B2 publication Critical patent/JP3800273B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance resolution in a laminating direction and to shorten a laminating time. SOLUTION: M pieces of membranes 34 having the same cross-sectional shape are formed on a substrate 31 within the same cell and N pieces of cells C1 -C16 of first - N-th layers are formed at a predetermined pitch. The cell C1 of the first layer on the substrate 31 is moved to the part just under a stage and M pieces of membranes 34 are peeled from the cell C1 of the first layer to be laminated on the stage to be bonded. The substrate 31 is moved at the predetermined pitch and the cell C2 of the second layer laminated next is positioned just under the stage. By repeating this process, M pieces of minute structures 30A, 30B, 30C, 30D comprising N pieces of membranes 34 are produced at the same time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、積層造形方法によ
って製造される微小ギアや微細光学部品、あるいはこれ
らを成形する金型等の微小構造体の製造方法および製造
装置に関し、特に、金属あるいは絶縁体からなる薄膜を
微小構造体の断面形状にパターニングし、これらを積層
して微小構造体を形成する微小構造体の製造方法および
製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a micro gear or a micro optical component manufactured by an additive manufacturing method, or a micro structure such as a mold for molding the same. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a microstructure in which a thin film made of a body is patterned into a cross-sectional shape of a microstructure, and these are laminated to form a microstructure.

【0002】[0002]

【従来の技術】積層造形方法は、コンピュータで設計さ
れた複雑な形状の3次元物体を短納期で造形する方法と
して近年急速に普及している。積層造形方法で作成され
た3次元物体は、種々の装置の部品のモデル(プロトタ
イプ)として、部品の動作や形状の良否を調べるために
利用される。この方法が適用される部品のサイズは、数
cm以上の比較的大きな部品が多かったが、近年、精密
に加工して形成される微小部品、例えば微小ギアや微細
光学部品にもこの方法を適用したいというニーズがあ
る。このようなニーズに対応するものとして、従来より
以下の積層造形方法が知られている。 (1) 光造形法(以下「従来例1」という。) (2) 粉末法(以下「従来例2」という。) (3) シート積層法(以下「従来例3」という。) (4) 薄膜を出発材料として用いる方法(以下「従来例
4」という。)
2. Description of the Related Art The additive manufacturing method has been rapidly spread in recent years as a method of forming a three-dimensional object having a complicated shape designed by a computer in a short delivery time. A three-dimensional object created by the additive manufacturing method is used as a model (prototype) of a part of various devices to check the operation and shape of the part. The size of parts to which this method is applied is relatively large, which is several centimeters or more. In recent years, this method has also been applied to minute parts formed by precision processing, such as minute gears and minute optical parts. There is a need to do it. In order to meet such needs, the following additive manufacturing method is conventionally known. (1) Stereolithography (hereinafter referred to as "Conventional Example 1") (2) Powder method (hereinafter referred to as "Conventional Example 2") (3) Sheet laminating method (hereinafter referred to as "Conventional Example 3") (4) A method using a thin film as a starting material (hereinafter referred to as “conventional example 4”)

【0003】図9は、従来例1の光造形法を示す。この
「光造形法」は、紫外線等の光照射によって硬化する光
硬化性樹脂100を満たした槽101に、上面よりレー
ザ光102を3次元物体の断面形状データに応じて2次
元走査を行い、樹脂層100aを硬化させ、ステージ1
03を1層分下げ、この工程を繰り返すことにより複数
の樹脂層100aからなる3次元物体を造形するもので
ある。この光造形法として、名古屋大学の生田らによっ
て文献「OPTRONICS、1996、No4、p1
03」に示されたものがある。この光造形法によれば、
露光条件の最適化や樹脂特性の最適化等の工夫により平
面形状精度5μm、積層方向の解像度3μmを達成する
ことができる。また、大阪大のKawataらによって
文献「Proceedings of MEMS 9
7, p169」に示されたものがある。この光造形法
によれば、2光子吸収現象という原理を用いることによ
って平面形状精度0.62μm、積層方向の解像度2.
2μmを達成することができる。
FIG. 9 shows a stereolithography method of the first conventional example. In this “stereolithography”, a laser beam 102 is subjected to two-dimensional scanning from a top surface of a tank 101 filled with a photocurable resin 100 that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays according to cross-sectional shape data of a three-dimensional object. After curing the resin layer 100a, the stage 1
03 is reduced by one layer, and this process is repeated to form a three-dimensional object including a plurality of resin layers 100a. This stereolithography method is described by Ikuta et al. Of Nagoya University in the document "OPTRONICS, 1996, No4, p1.
03 ". According to this stereolithography method,
By optimizing the exposure conditions and optimizing the resin characteristics, it is possible to achieve a planar shape accuracy of 5 μm and a resolution of 3 μm in the laminating direction. Also, Kawata et al. Of Osaka University published a document “Proceedings of MEMS 9”.
7, p. 169 ". According to this stereolithography method, by using the principle of the two-photon absorption phenomenon, the planar shape accuracy is 0.62 μm, and the resolution in the stacking direction is 2.
2 μm can be achieved.

【0004】図10は、従来例2の粉末法を示す。この
「粉末法」は、槽101内に粉体104を薄く敷き詰
め、この薄い層(粉体層)104aにレーザ光102を
照射することにより粉体層104aを所望の形状の薄層
に焼結し、この工程を繰り返すことにより、複数の粉体
層104aからなる焼結体の3次元物体を造形するもの
である。この粉末法によれば、3次元物体として樹脂だ
けでなく、セラミックスや金属等の造形が可能である。
FIG. 10 shows a powder method of Conventional Example 2. In this “powder method”, a thin layer of powder (powder) 104 a is spread over a thin layer (powder layer) 104 a by irradiating a laser beam 102 onto the thin layer 104 a to sinter the powder layer 104 a into a thin layer of a desired shape. Then, by repeating this step, a three-dimensional object of a sintered body composed of the plurality of powder layers 104a is formed. According to this powder method, it is possible to form not only resin but also ceramics and metal as a three-dimensional object.

【0005】図11は、従来例3のシート積層法に係る
製造装置を示す図であり、特開平6−190929号公
報に示されているものである。この製造装置において、
フィルム供給部110からプラスチックフィルム111
を供給すると、そのプラスチックフィルム111は、接
着剤塗布部120によって下面に光硬化型接着剤121
が一様に塗布されて接着層が形成され、ネガパターン露
光部130によって接着層のうち微小構造体の断面形状
に対応する領域以外の領域が露光され、硬化部と未硬化
部が形成され、光硬化接合部140の押さえローラ14
1によって下方に押さえられ、線光源142からの光線
によって未硬化部が硬化し、下側のプラスチックフィル
ム111に接合する。レーザ切断部150は、炭酸ガス
レーザ源151からのレーザによってプラスチックフィ
ルム111の後端を切断するとともに、レーザによって
最上層のプラスチックフィルム111の不要領域の輪郭
を除去する。この工程を繰り返して微小構造体が製造さ
れる。なお、同図において、160は、本装置を制御す
るワークステーションである。このシート積層法によれ
ば、プラスチックシートからなる微小構造体が得られ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing apparatus according to the sheet laminating method of Conventional Example 3, which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-190929. In this manufacturing equipment,
Plastic film 111 from film supply unit 110
Is supplied, the plastic film 111 is coated on the lower surface by the adhesive application section 120 with the photocurable adhesive 121.
Is uniformly applied to form an adhesive layer, a region other than the region corresponding to the cross-sectional shape of the microstructure in the adhesive layer is exposed by the negative pattern exposure unit 130, a cured portion and an uncured portion are formed, Press roller 14 of light curing joint 140
1, the uncured portion is cured by the light from the linear light source 142, and is bonded to the lower plastic film 111. The laser cutting section 150 cuts the rear end of the plastic film 111 by the laser from the carbon dioxide gas laser source 151 and removes the outline of the unnecessary area of the uppermost plastic film 111 by the laser. By repeating this step, a microstructure is manufactured. In the figure, reference numeral 160 denotes a workstation for controlling the apparatus. According to this sheet laminating method, a microstructure made of a plastic sheet is obtained.

【0006】図12は、従来例4の薄膜を出発材料とし
て用いる製造方法を示す図であり、特開平8−1270
73号公報に示されているものである。この製造方法
は、同図(a) に示すように、基材170に感光性樹脂膜
171を形成し、同図(b) に示すように、所望のパター
ンに露光して露光部171aを形成する工程と、同図
(c) に示すように、樹脂膜171の混合を防止し、下層
への露光を妨げる中間膜172を形成する工程を繰り返
し、同図(d) に示すように、樹脂膜171と中間膜17
2からなる多層構造物を形成した後、樹脂の現像液に浸
漬して同図(b) ,(c) に示す露光部171aを選択除去
して同図(d) に示すように、立体形状の微小構造体を得
る方法である。この製造方法を用いれば、樹脂膜171
と中間膜172はスピンコート法等が適用できるため、
積層方向の解像度をμmオーダーにできる。
FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing method using the thin film of Conventional Example 4 as a starting material.
No. 73 publication. In this manufacturing method, a photosensitive resin film 171 is formed on a base material 170 as shown in FIG. 1A, and is exposed to a desired pattern to form an exposed portion 171a as shown in FIG. Process and the same figure
As shown in (c), the process of preventing the mixing of the resin film 171 and forming the intermediate film 172 that prevents exposure to the lower layer is repeated, and as shown in FIG.
After the formation of the multilayer structure consisting of 2 parts, the exposed part 171a shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c) is selectively removed by immersion in a developing solution of a resin, and as shown in FIG. This is a method for obtaining a microstructure. If this manufacturing method is used, the resin film 171
And the intermediate film 172 can be applied by a spin coating method or the like.
The resolution in the stacking direction can be on the order of μm.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例1の光
造形法によれば、微小ギアや微細光学部品の製造に必要
な積層方向の解像度1μm以下、膜厚精度0.1μm以
下を達成できないという欠点がある。すなわち、出発材
料(光硬化樹脂)を硬化させるために、層に垂直に入射
する光を用いているため、垂直入射した光は表面から吸
収されその強度を弱めながら深く進入していき、やがて
硬化に必要な閾値レベル以下になる。そこまでの層の厚
みが1層の厚みであるが、これは入射光の強度のばらつ
き、経時変化、出発材料の吸収係数のばらつき等により
変化するため、高解像度化は難しい。また、光硬化樹脂
を用いるため、造形後に行われる完全硬化させるための
フルキュア工程で全体が1%〜数%収縮するという欠点
があり、この工程で大幅に精度を落とすことになる。ま
た、レーザ光の2次元走査によって樹脂層を硬化させて
3次元物体を造形しているため、多数の3次元物体を製
造する場合は、時間がかかるという欠点がある。また、
製造できる3次元物体は比較的柔らかな光硬化樹脂に限
られるため、金属等の固い材料で目的とする3次元物体
を製造する場合は、この樹脂を型として電鋳法や射出成
形法等により転写するしかなく、転写工程が必要となる
という欠点がある。
However, according to the stereolithography method of the prior art 1, the resolution in the laminating direction of 1 μm or less and the film thickness accuracy of 0.1 μm or less necessary for manufacturing minute gears and minute optical components cannot be achieved. There is a disadvantage that. In other words, since the light that is perpendicularly incident on the layer is used to cure the starting material (photocurable resin), the vertically incident light is absorbed from the surface and penetrates deeply while reducing its intensity, and eventually cures Below the threshold level required for. The thickness of the layer up to that point is the thickness of one layer, which varies due to variations in the intensity of incident light, changes over time, variations in the absorption coefficient of the starting material, and the like, so that it is difficult to achieve high resolution. In addition, since a photo-curing resin is used, there is a disadvantage that the entire material shrinks by 1% to several% in a full curing process for complete curing performed after molding, and the accuracy is greatly reduced in this process. Further, since a three-dimensional object is formed by curing the resin layer by two-dimensional scanning of laser light, it takes a long time to manufacture a large number of three-dimensional objects. Also,
Since the three-dimensional object that can be manufactured is limited to a relatively soft photocurable resin, when manufacturing a target three-dimensional object using a hard material such as a metal, the resin is used as a mold by an electroforming method or an injection molding method. There is a drawback that transfer is only possible and a transfer step is required.

【0008】また、従来例2の粉末法によれば、従来例
1と同様に、層に垂直に入射する光を用いているため、
積層方向の解像度が悪く、フルキュア工程における収縮
により精度劣化を招く。また、レーザ光の2次元走査を
用いているので、従来例1と同様に、多数個を製造する
場合に時間がかかる。また、金属等の固い材料の3次元
物体を製造する場合は、転写工程を要するという欠点を
有している。
Further, according to the powder method of Conventional Example 2, since light incident perpendicularly to the layer is used, as in Conventional Example 1,
The resolution in the laminating direction is poor, and the precision is deteriorated due to shrinkage in the full curing process. In addition, since two-dimensional scanning with laser light is used, it takes time to manufacture a large number of laser beams, as in Conventional Example 1. Further, when a three-dimensional object made of a hard material such as metal is manufactured, there is a disadvantage that a transfer step is required.

【0009】また、従来例3のシート積層法によれば、
積層方向の解像度はシートの厚さで決まり、その下限は
シートの取り扱いを考慮すると数十μm程度であり、や
はり積層方向の解像度1μm以下は不可能である。
According to the sheet laminating method of Conventional Example 3,
The resolution in the stacking direction is determined by the thickness of the sheet, and its lower limit is about several tens of μm in consideration of the handling of the sheet, and a resolution of 1 μm or less in the stacking direction is impossible.

【0010】また、従来例4の薄膜を出発材料として用
いる製造方法によれば、露光の工程でほぼ垂直に入射す
る光を用いるため、下層への露光を防ぐために中間膜
(例えばAl)が必要となり、1層当たりの解像度の点
で不利になる。また、中間膜を省略するため、感光波長
と溶媒の異なる2種類の感光性樹脂を交互に積層し、そ
れぞれを露光し、最後に現像して3次元形状を形成する
方法も当該公報に示されているが、溶媒が異なる樹脂同
士の密着性に難があり、完成した部品の強度が低いこ
と、および最後の現像工程で感光性樹脂が膨潤し、寸法
精度が悪くなるといった欠点がある。更に、感光性樹脂
を用いているため、上記の光造形法と同様に金属や絶縁
体等の材料には直接適用することは不可能で、型として
使うしかなかった。
Further, according to the manufacturing method using the thin film of Conventional Example 4 as a starting material, since light that is incident almost perpendicularly in the exposure step is used, an intermediate film (eg, Al) is required to prevent exposure to the lower layer. This is disadvantageous in terms of resolution per layer. Further, in order to omit the intermediate film, a method of alternately laminating two kinds of photosensitive resins having different photosensitive wavelengths and solvents, exposing each of them, and finally developing them to form a three-dimensional shape is disclosed in the publication. However, there are drawbacks in that there is difficulty in adhesion between resins having different solvents, that the strength of a completed part is low, and that the photosensitive resin swells in the last development step, resulting in poor dimensional accuracy. Further, since a photosensitive resin is used, it cannot be directly applied to a material such as a metal or an insulator as in the case of the above-described stereolithography method, and has to be used as a mold.

【0011】従って、本発明の目的は、積層方向の解像
度が高く、積層時間の短縮化を図った微小構造体の製造
方法および製造装置を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a microstructure having high resolution in the stacking direction and shortening the stacking time.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、微小構造体の断面形状を有する複数の薄
膜を順次積層して前記微小構造体を製造する方法におい
て、基板上に前記複数の薄膜を所定のピッチで形成する
第1の工程と、前記基板と前記複数の薄膜が積層される
ステージとを相対的に前記所定のピッチで移動させつ
つ、前記基板から前記薄膜を剥離し、この剥離した前記
薄膜を前記ステージ上に積層して接合させ、前記ステー
ジ上に前記微小構造体を形成する第2の工程とを含むこ
とを特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。ま
た、本発明は、上記の目的を達成するため、微小構造体
の断面形状を有するN個の薄膜を順次積層してM個の前
記微小構造体を同時に製造する方法において、基板上に
N個のセルを所定のピッチで設定し、一つの前記セル内
に同一の層のM個の前記薄膜を形成する第1の工程と、
前記基板とM×N個の前記薄膜が積層されるステージと
を相対的に前記所定のピッチで移動させつつ、前記基板
上の一つの前記セルから前記M個の薄膜を剥離し、この
剥離した前記M個の薄膜を前記ステージ上に積層して接
合させ、前記ステージ上にM個の前記微小構造体を形成
する第2の工程とを含むことを特徴とする微小構造体の
製造方法を提供する。また、本発明は、上記の目的を達
成するため、微小構造体の断面形状を有する複数の薄膜
を順次積層して前記微小構造体を製造する装置におい
て、真空槽内に配置され、前記複数の薄膜を所定のピッ
チで形成した基板を載置する基板ホルダと、前記真空槽
内で前記基板ホルダに対向して配置され、前記複数の薄
膜を積層して形成される前記微小構造体を支持するステ
ージと、積層する前記薄膜と前記ステージとが対向する
位置で前記基板から前記薄膜を剥離し、この剥離した前
記薄膜を前記ステージ上に積層して接合させる積層手段
と、前記基板ホルダと前記ステージとを相対的に前記所
定のピッチで移動させ、次に積層する前記薄膜上に前記
ステージを位置させる移動手段と、前記基板から前記複
数の薄膜を順次剥離し、この剥離した前記複数の薄膜を
前記ステージ上に順次積層し接合させて前記微小構造体
を形成するように前記積層手段および前記移動手段を制
御する制御手段とを備えたことを特徴とする微小構造体
の製造装置を提供する。また、本発明は、上記の目的を
達成するため、微小構造体の断面形状を有するN個の薄
膜を順次積層してM個の前記微小構造体を同時に製造す
る装置において、真空槽内に配置され、N個のセルが所
定のピッチで設定され、一つの前記セル内に同一の層の
M個の前記薄膜を形成した基板を載置する基板ホルダ
と、前記真空槽内で前記基板ホルダに対向して配置さ
れ、前記N個の薄膜を積層して形成される前記M個の微
小構造体を支持するステージと、積層する前記M個の薄
膜と前記ステージとが対向する位置で前記基板上の一つ
の前記セルから前記M個の薄膜を剥離し、この剥離した
前記M個の薄膜を前記ステージ上に積層して接合させる
積層手段と、前記基板ホルダと前記ステージとを相対的
に前記所定のピッチで移動させ、次に積層する前記セル
内の前記M個の薄膜上に前記ステージを位置させる移動
手段と、前記基板上の前記N個のセルから前記M個の薄
膜を順次剥離し、この剥離した前記M個の薄膜を前記ス
テージ上に順次積層し接合させて前記M個の微小構造体
を形成するように前記積層手段および前記移動手段を制
御する制御手段を備えたことを特徴とする微小構造体の
製造装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a microstructure by sequentially laminating a plurality of thin films having a cross-sectional shape of a microstructure. A first step of forming the plurality of thin films at a predetermined pitch, and peeling the thin film from the substrate while relatively moving the substrate and a stage on which the plurality of thin films are stacked at the predetermined pitch And a second step of laminating the separated thin films on the stage and joining them, and forming the microstructure on the stage. . In order to achieve the above object, the present invention provides a method for simultaneously manufacturing M microstructures by sequentially laminating N thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, the method comprising: A first step of setting M cells at a predetermined pitch and forming M thin films of the same layer in one cell;
While relatively moving the substrate and the stage on which the M × N thin films are stacked at the predetermined pitch, the M thin films were separated from one of the cells on the substrate, and the separated A second step of laminating and bonding the M thin films on the stage and forming the M microstructures on the stage. I do. Further, in order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for manufacturing a microstructure by sequentially laminating a plurality of thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, the apparatus being disposed in a vacuum chamber, A substrate holder on which a substrate on which thin films are formed at a predetermined pitch is mounted; and a substrate disposed in the vacuum chamber so as to face the substrate holder and supporting the microstructure formed by laminating the plurality of thin films. A stage, a laminating means for peeling the thin film from the substrate at a position where the thin film to be laminated and the stage face each other, laminating the peeled thin film on the stage, and joining the substrate, the substrate holder and the stage Are relatively moved at the predetermined pitch, a moving means for positioning the stage on the thin film to be laminated next, and sequentially peeling the plurality of thin films from the substrate, the peeled the An apparatus for controlling the laminating means and the moving means so as to form the microstructure by laminating and bonding a number of thin films sequentially on the stage. I will provide a. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for sequentially manufacturing N pieces of microstructures by sequentially laminating N thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, the apparatus being arranged in a vacuum chamber. N cells are set at a predetermined pitch, and a substrate holder on which a substrate on which the M thin films of the same layer are formed is placed in one cell, and the substrate holder in the vacuum chamber. A stage for supporting the M microstructures, which are arranged to face each other and are formed by laminating the N thin films, and a stage on the substrate where the M thin films to be laminated and the stage face each other; Laminating means for peeling off the M thin films from one of the cells, laminating and peeling off the M thin films on the stage, and relatively positioning the substrate holder and the stage at the predetermined position At the pitch of Moving means for positioning the stage on the M thin films in the cell, and sequentially peeling the M thin films from the N cells on the substrate; An apparatus for manufacturing a microstructure, comprising: a control means for controlling the laminating means and the moving means so as to form the M microstructures by sequentially laminating and joining them on a stage. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態に係
る積層装置を示す。この積層装置1は、真空槽2を有
し、この真空槽2の内部に、上面4aに固定された薄膜
担持体3をx軸方向,y軸方向およびz軸周りのθ方向
にそれぞれ移動させるx−y−θステージ4と、薄膜担
持体3のアライメント状態を検出する例えばCCDカメ
ラの如きアライメント検出部5と、ダミー基板6が表面
7aに形成されるとともに、z軸方向に移動するzステ
ージ7と、x−y−θステージ4側およびzステージ7
側に粒子ビーム8をそれぞれ照射してFAB(Fast Atom
Bombardment) 処理する第1の粒子ビーム出射端9Aお
よび第2の粒子ビーム出射端9Bと、真空槽2内の真空
度を検出する真空計10とを配設している。なお、「F
AB処理」とは、粒子ビームとして例えばアルゴン原子
ビームを1kV程度の電圧で加速して材料の表面に照射
し、材料表面の酸化膜,不純物等を除去して清浄な表面
を形成する処理をいう。本実施の形態では、FABの照
射条件を処理対象の材料に応じて加速電圧1〜1.5k
V、照射時間1〜10分の範囲で変更するようにしてい
る。
FIG. 1 shows a laminating apparatus according to an embodiment of the present invention. The laminating apparatus 1 has a vacuum chamber 2 in which a thin film carrier 3 fixed to an upper surface 4a is moved in an x-axis direction, a y-axis direction, and a θ direction around the z-axis. an xy-θ stage 4, an alignment detection unit 5 such as a CCD camera for detecting the alignment state of the thin film carrier 3, and a z stage in which a dummy substrate 6 is formed on a surface 7a and moves in the z-axis direction. 7 and the xy-θ stage 4 side and the z stage 7
Irradiate the particle beam 8 to each side, and the FAB (Fast Atom
A first particle beam emission end 9A and a second particle beam emission end 9B to be processed, and a vacuum gauge 10 for detecting a degree of vacuum in the vacuum chamber 2 are provided. Note that "F
The “AB process” is a process of irradiating the surface of a material by accelerating a particle beam, for example, an argon atom beam at a voltage of about 1 kV, and removing an oxide film, impurities, and the like on the material surface to form a clean surface. . In this embodiment, the irradiation condition of the FAB is set to an acceleration voltage of 1 to 1.5 k in accordance with the material to be processed.
V, the irradiation time is changed in the range of 1 to 10 minutes.

【0014】x−y−θステージ4は、真空中で使用可
能なものであり、薄膜担持体3をx軸方向およびy軸方
向にそれぞれ移動させるxステージ40およびyステー
ジ41と、z軸周りに回転するθステージ42とを備え
る。
The xy-θ stage 4 can be used in a vacuum, and includes an x stage 40 and a y stage 41 for moving the thin film carrier 3 in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively, And a θ stage 42 that rotates.

【0015】zステージ7は、例えば、ステンレス,ア
ルミニウム合金等の金属からなる。ダミー基板6は、1
0mm角からなり、zステージ7上に積層された複数の
薄膜からなる微小構造体をzステージ7から容易に取り
出せるようにするため、予め、zステージ7の表面7a
に形成される。ダミー基板6の材料は、微小構造体の材
料に応じて選択する。すなわち、微小構造体をアルミニ
ウム等の金属で形成する場合は、ダミー基板6の材料と
して銅あるいはニッケルを選択し、zステージ7の表面
7aに銅あるいはニッケルをめっき法により例えば約5
μm着膜する。微小構造体をアルミナ、窒化アルミ、炭
化けい素、シリコン窒化膜等の絶縁体であるセラミック
スで形成する場合は、ダミー基板6の材料としてアルミ
ニウムを選択し、zステージ7の表面7aにアルミニウ
ムを真空蒸着法等により形成する。薄膜の積層終了後、
ダミー基板6のみをエッチング除去することにより、微
小構造体に外力を加えることなく、微小構造体のみをz
ステージ7から容易に分離することができる。
The z stage 7 is made of, for example, a metal such as stainless steel or an aluminum alloy. Dummy substrate 6 is 1
In order to be able to easily take out a microstructure composed of a plurality of thin films composed of a 0 mm square and stacked on the z stage 7 from the z stage 7, the surface 7a of the z stage 7 is previously set.
Formed. The material of the dummy substrate 6 is selected according to the material of the microstructure. That is, when the microstructure is formed of a metal such as aluminum, copper or nickel is selected as the material of the dummy substrate 6 and copper or nickel is plated on the surface 7a of the z stage 7 by, for example, about 5 mm.
μm is deposited. When the microstructure is formed of ceramics which are insulators such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride film, etc., aluminum is selected as the material of the dummy substrate 6 and aluminum is vacuumed on the surface 7a of the z stage 7. It is formed by an evaporation method or the like. After lamination of the thin film,
By removing only the dummy substrate 6 by etching, it is possible to remove only the minute structure without applying external force to the minute structure.
It can be easily separated from the stage 7.

【0016】図2は、積層装置1の制御系を示す。積層
装置1は、本装置1全体の制御を司る制御部11を有
し、この制御部11に、制御部11のプログラムを含む
各種の情報(x−y−θステージ4の移動ピッチ情報)
を記憶するメモリ12、真空槽2内を真空にする真空ポ
ンプ13、第1および第2の粒子ビーム出射端9A,9
Bからそれぞれ粒子ビーム8を照射する第1のFAB処
理部14Aおよび第2のFAB処理部14B、xステー
ジ40を構成するx軸モータ40aおよびx軸位置検出
部40b、yステージ41を構成するy軸モータ41a
およびy軸位置検出部41b、θステージ42を構成す
るθモータ42aおよびθ位置検出部42b、zステー
ジ7を構成するz軸モータ7bおよびz軸位置検出部7
c、上記アライメント検出部5、および上記真空計10
を各々接続している。x軸位置検出部40b,y軸位置
検出部41b,θ位置検出部42bおよびz軸位置検出
部7cは、例えば、レーザー干渉計やガラススケール等
を用いることができる。これらを用いることにより、サ
ブμmの移動精度を実現できる。
FIG. 2 shows a control system of the laminating apparatus 1. The laminating apparatus 1 includes a control unit 11 that controls the entire apparatus 1, and the control unit 11 includes various types of information including a program of the control unit 11 (moving pitch information of the xy-θ stage 4).
, A vacuum pump 13 for evacuating the vacuum chamber 2, first and second particle beam emitting ends 9A, 9
A first FAB processing unit 14A and a second FAB processing unit 14B that respectively irradiate the particle beam 8 from B, an x-axis motor 40a and an x-axis position detection unit 40b that configure the x stage 40, and a y that configures the y stage 41 Shaft motor 41a
And the y-axis position detecting unit 41b, the θ motor 42a and the θ position detecting unit 42b constituting the θ stage 42, and the z-axis motor 7b and the z-axis position detecting unit 7 constituting the z stage 7.
c, the alignment detector 5, and the vacuum gauge 10
Are connected to each other. As the x-axis position detector 40b, the y-axis position detector 41b, the θ-position detector 42b, and the z-axis position detector 7c, for example, a laser interferometer or a glass scale can be used. By using these, a movement accuracy of sub-μm can be realized.

【0017】第1および第2のFAB処理部14A,1
4Bは、1〜1.5kVの加速電圧を対応する第1およ
び第2の粒子ビーム出射端11A,11Bに付与するも
のである。
The first and second FAB processing units 14A, 1
4B is for applying an acceleration voltage of 1 to 1.5 kV to the corresponding first and second particle beam output ends 11A and 11B.

【0018】制御部11は、メモリ12が記憶するプロ
グラムおよびx−y−θステージ4の移動ピッチ情報に
基づいて、薄膜担持体3が載置されたx−y−θステー
ジ4を所定のピッチ(例えば10.1mm)で移動させ
つつ、zステージ7の表面7aにダミー基板6を介して
順次積層して接合させることにより微小構造体を形成す
るように積層装置1の各部を制御するようになってい
る。
The control unit 11 moves the xy-θ stage 4 on which the thin film carrier 3 is mounted at a predetermined pitch based on the program stored in the memory 12 and the moving pitch information of the xy-θ stage 4. Each part of the stacking apparatus 1 is controlled so as to form a microstructure by sequentially stacking and bonding the surface 7a of the z-stage 7 via the dummy substrate 6 while moving the same at (for example, 10.1 mm). Has become.

【0019】次に、上記構成の積層装置1を用いた微小
構造体の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing a microstructure using the laminating apparatus 1 having the above configuration will be described.

【0020】図3は、目的とする微小構造体を示す。こ
の微小構造体30は、16層からなるものであり、大径
円柱からなる3つの第1の微小構造体30Aと、小径円
柱からなる4つの第2の微小構造体30Bと、正方形四
角柱からなる1つの第3の微小構造体30Cと、長方形
四角柱からなる2つの第4の微小構造体30Dを製造す
る場合について説明する。
FIG. 3 shows a target microstructure. The microstructure 30 is composed of 16 layers, and includes three first microstructures 30A composed of large-diameter cylinders, four second microstructures 30B composed of small-diameter cylinders, and a square quadrangular prism. A case in which one third microstructure 30C and two fourth microstructures 30D formed of rectangular quadrangular prisms will be described.

【0021】図4(a) 〜(d) は、着膜工程およびパター
ンニング工程を示す。 (1) 着膜 まず、同図(a) に示すように、基板31としてシリコン
ウェハを準備し、この基板31の上にポリイミド32を
8μmスピンコーティング法により形成する。そして真
空処理装置内に導入し、CF4 ガスによるプラズマ処理
を施し、ポリイミド32の表面をふっ化する。この工程
により、この上に形成される薄膜が接合後容易に剥離で
きるようにするための離型層33が形成される。次に、
同図(b) に示すように、スパッタリング法によりAl薄
膜34を0.5μm着膜する。なお、ターゲットには高
純度Alを使用し、スパッタ圧力0.5Pa、基板31
の温度は室温とする。着膜中は水晶振動子式膜厚計で常
時膜厚をモニターし、膜厚が0.5μmに達したところ
で着膜を終了する。この結果、基板31上のAl薄膜3
4の膜厚分布は、0.5±0.02μm以下が得られ
た。なお、この膜厚が最終的に得られる微小構造体30
の積層方向の分解能を決めるため、膜厚および膜厚分布
には十分な配慮が必要である。
FIGS. 4A to 4D show a film forming step and a patterning step. (1) Deposition First, as shown in FIG. 1A, a silicon wafer is prepared as a substrate 31, and a polyimide 32 is formed on the substrate 31 by an 8 μm spin coating method. Then, the substrate is introduced into a vacuum processing apparatus and subjected to a plasma processing using CF 4 gas to fluorinate the surface of the polyimide 32. By this step, the release layer 33 is formed so that the thin film formed thereon can be easily separated after bonding. next,
As shown in FIG. 2B, an Al thin film is deposited to a thickness of 0.5 μm by a sputtering method. In addition, high-purity Al was used for the target, the sputtering pressure was 0.5 Pa, and the substrate 31 was used.
Is room temperature. During film formation, the film thickness is constantly monitored by a quartz crystal vibrator type film thickness meter, and the film formation is terminated when the film thickness reaches 0.5 μm. As a result, the Al thin film 3 on the substrate 31
The thickness distribution of No. 4 was 0.5 ± 0.02 μm or less. It should be noted that the microstructure 30 in which this film thickness is finally obtained is obtained.
In order to determine the resolution in the stacking direction, sufficient consideration must be given to the film thickness and the film thickness distribution.

【0022】(2) パターンニング 次に、同図(c) に示すように、基板31上に形成したA
l薄膜34の表面にフォトレジスト35を塗布し、通常
のフォトリソグラフィー法によりフォトマスクを用いて
Al薄膜34をエッチングし、微小構造体30の断面形
状のパターン(断面パターン)を一括して形成する。本
実施の形態ではドライエッチング法を用いた。引き続
き、同じフォトマスクを用いてポリイミド32を約3μ
mエッチバックする。エッチングにはAlのエッチング
と同様にドライエッチング法を用い、ガスとしてCF4
とO2 を用いた。その後、同図(d) に示すように、レジ
スト35を剥離して薄膜担持体3を得る。
(2) Patterning Next, as shown in FIG.
(1) A photoresist 35 is applied to the surface of the thin film 34, and the Al thin film 34 is etched by a normal photolithography method using a photomask to form a pattern (cross-sectional pattern) of the cross-sectional shape of the microstructure 30 at a time. . In this embodiment mode, a dry etching method is used. Then, using the same photomask, polyimide 32
Perform etch back. For the etching, a dry etching method is used similarly to the etching of Al, and CF 4 is used as a gas.
And O 2 were used. Thereafter, as shown in FIG. 4D, the resist 35 is peeled off to obtain the thin film carrier 3.

【0023】図5(a) ,(b) は、パターンニング後の基
板31表面を示す。1つのセルCnには、同図(a) に示
すように、第1〜第4の微小構造体30A,30B,3
0C,30Dの第n層のAl薄膜34が形成されてい
る。基板31上には、同図(b)に示すように、同層の断
面パターンのAl薄膜34を形成した所定のサイズのセ
ルCが予め定められた配列方法で配列されている。本実
施の形態の場合は、10×10mmのサイズを有する1
6個の第1層〜第16層のセルC1 ,C2 , 3 , …,
16が、x方向およびy方向にピッチ10.1mmで4
×4の2次元状に配列されている。基板31には、アラ
イメント調整に必要な位置決め面31aが形成されてい
る。なお、配列方法は、1×16のような1次元状の配
列でもよい。重要なことは、いずれの配列においてもセ
ルCのピッチは、設計時に正確に定義しておくことであ
る。
FIGS. 5A and 5B show the surface of the substrate 31 after patterning. As shown in FIG. 1A, one cell Cn includes first to fourth microstructures 30A, 30B, 3B.
An Al thin film 34 of an nth layer of 0C and 30D is formed. As shown in FIG. 2B, cells C of a predetermined size on which an Al thin film 34 having a cross-sectional pattern of the same layer is formed are arranged on a substrate 31 by a predetermined arrangement method. In the case of the present embodiment, 1 having a size of 10 × 10 mm
Cell C 1 of the six first layer to the 16 layer, C 2, C 3, ... ,
C 16 is 4 at a pitch of 10.1 mm in the x and y directions.
It is arranged in a two-dimensional form of × 4. A positioning surface 31a required for alignment adjustment is formed on the substrate 31. The arrangement method may be a one-dimensional arrangement such as 1 × 16. It is important that the pitch of the cells C in any of the arrangements be accurately defined at the time of design.

【0024】(3) 薄膜担持体3の真空槽2への導入 図6は、薄膜担持体3の真空槽2への導入状態を示す。
同図に示すように、薄膜担持体3を真空槽2内の下部に
あるx−y−θステージ4の上面4aに固定する。この
とき、x−y−θステージ4のθステージ42に起立し
てある3つの位置決めピン4bに当接するように薄膜担
持体3を配置する。すなわち、基板31の位置決め面3
1aを2つの位置決めピン4bに当接させ、基板31の
円周面31bを他の1つの位置決めピン4bに当接させ
る。
(3) Introduction of Thin Film Carrier 3 into Vacuum Tank 2 FIG. 6 shows the state of introduction of the thin film carrier 3 into the vacuum chamber 2.
As shown in the figure, the thin film carrier 3 is fixed to the upper surface 4a of the xy-θ stage 4 at the lower part in the vacuum chamber 2. At this time, the thin film carrier 3 is arranged so as to abut on the three positioning pins 4b standing on the θ stage 42 of the xy-θ stage 4. That is, the positioning surface 3 of the substrate 31
1a is brought into contact with the two positioning pins 4b, and the circumferential surface 31b of the substrate 31 is brought into contact with the other positioning pin 4b.

【0025】(4) アライメント調整 オペレータは、アライメント検出部5で薄膜担持体3を
拡大観察しながら、xステージ40を往復させ、薄膜担
持体3上のx軸方向に平行なラインがy軸方向に移動し
ないよう、θステージ42を調整する。すなわち、制御
部11は、オペレータの操作に基づいて、x軸モータ4
0aを駆動してxステージ40を往復させ、θモータ4
2aを駆動してθステージ42を回転させる。x軸方向
に平行なラインとしては、四角柱の第3および第4の微
小構造体30C,30DのAl薄膜34の辺34xを用
いることができる。この調整により、薄膜担持体3内の
セルCのx軸方向とx−y−θステージ4のx軸方向と
が一致する。このとき、y軸方向も同様に一致する。そ
して、ダミー基板6の直下に第1層のセルC1 が概略位
置するようにx−y−θステージ4を位置決めする。こ
のときの位置決め精度は、セルCの大きさに対してセル
Cの配列ピッチに余裕があるため、0.1mm以下なら
よく、高精度なアライメントは不必要である。なお、こ
の工程はx−y−θステージ4のx軸方向(y軸方向)
とセルCのx軸方向(y軸方向)とを合わせる作業なの
で、特に真空槽2内で行う必要はなく、ステージ4を真
空槽2の外に取り出して普通の顕微鏡を用いて行っても
よい。
(4) Alignment Adjustment The operator reciprocates the x-stage 40 while observing the thin-film carrier 3 in an enlarged manner with the alignment detector 5, and a line parallel to the x-axis direction on the thin-film carrier 3 is moved in the y-axis direction. The stage 42 is adjusted so as not to move. That is, the control unit 11 controls the x-axis motor 4 based on the operation of the operator.
0a to reciprocate the x stage 40,
2a is driven to rotate the θ stage 42. As the line parallel to the x-axis direction, the side 34x of the Al thin film 34 of the third and fourth square microstructures 30C and 30D can be used. With this adjustment, the x-axis direction of the cell C in the thin film carrier 3 and the x-axis direction of the xy-θ stage 4 match. At this time, the y-axis direction also matches. Then, the xy-θ stage 4 is positioned so that the cell C 1 of the first layer is roughly located immediately below the dummy substrate 6. The positioning accuracy at this time may be 0.1 mm or less because there is a margin in the arrangement pitch of the cells C with respect to the size of the cells C, and high-precision alignment is unnecessary. This step is performed in the x-axis direction (y-axis direction) of the xy-θ stage 4.
And the x-axis direction (y-axis direction) of the cell C, it is not necessary to perform the operation in the vacuum chamber 2 in particular. The stage 4 may be taken out of the vacuum chamber 2 and may be performed using an ordinary microscope. .

【0026】(5) 真空槽2内の排気 オペレータが、積層装置1の図示しない排気スイッチを
押下すると、制御部11は、真空計10の検出値に基づ
いて真空ポンプ13を制御して真空槽2内を10-6Pa
台まで排気し、真空槽2内を高真空状態あるいは超高真
空状態にする。
(5) Evacuation of Vacuum Vessel 2 When the operator presses an evacuation switch (not shown) of the laminating apparatus 1, the control unit 11 controls the vacuum pump 13 based on the detection value of the vacuum gauge 10 to 10 -6 Pa inside 2
The inside of the vacuum chamber 2 is evacuated to a high vacuum state or an ultra high vacuum state.

【0027】(6) FAB処理 制御部11は、図1に示すように、第1および第2のF
AB処理部14A,14Bを制御して第1の粒子ビーム
出射端9Aからダミー基板6の表面にアルゴン原子ビー
ム8を照射し、第2の粒子ビーム出射端9BからAl薄
膜34の表面にアルゴン原子ビーム8を照射してFAB
処理を施す。本実施の形態では、アルゴン原子ビーム8
を1.5kVの加速電圧で斜め45度の角度から1分間
照射し、表面約5nmの汚染層を除去した。
(6) FAB Processing As shown in FIG. 1, the control unit 11 controls the first and second F
The AB processing units 14A and 14B are controlled to irradiate the surface of the dummy substrate 6 with the argon atom beam 8 from the first particle beam output end 9A, and to apply the argon atom beam to the surface of the Al thin film 34 from the second particle beam output end 9B. Irradiation of beam 8 for FAB
Perform processing. In the present embodiment, the argon atom beam 8
Was irradiated at an acceleration voltage of 1.5 kV from an oblique angle of 45 ° for 1 minute to remove a contaminant layer having a surface of about 5 nm.

【0028】(7) 薄膜転写 図7は、転写工程を示す。制御部11は、図7に示すよ
うに、z軸位置検出部7cの検出信号に基づいてz軸モ
ータ7bを制御してzステージ7を下降させてダミー基
板6をx−y−θステージ4上の薄膜担持体3に接近さ
せ、清浄なダミー基板6の表面と清浄な第1層のセルC
1 内の薄膜34の表面とを接触させ、所定の荷重(例え
ば、50kgf/cm2 )で所定の時間(例えば5分
間)押し付ける。これにより、ダミー基板6と第1層の
セルC1 内の10個の薄膜34の表面とが強固に接合さ
れる。その後、zステージ7を元の位置に復帰させる。
離型層33と薄膜34との接合力をf1 、薄膜34,3
4同士の接合力をf2 、薄膜34とダミー基板6との接
合力をf3 としたとき、f2 >f3 >f1 の大小関係と
なるようにダミー基板6、離型層33および薄膜34の
材料を選択している。従って、薄膜34は薄膜担持体3
側からzステージ7側に転写される。
(7) Thin Film Transfer FIG. 7 shows a transfer step. As shown in FIG. 7, the control unit 11 controls the z-axis motor 7b based on the detection signal of the z-axis position detection unit 7c to lower the z-stage 7 and move the dummy substrate 6 to the xy-θ stage 4 The surface of the clean dummy substrate 6 and the clean first layer cell C are brought close to the thin film carrier 3 above.
1 is brought into contact with the surface of the thin film 34 and pressed with a predetermined load (for example, 50 kgf / cm 2 ) for a predetermined time (for example, 5 minutes). Thus, the ten surface of the thin film 34 and the dummy substrate 6 in the cell C 1 of the first layer is firmly bonded. Thereafter, the z stage 7 is returned to the original position.
The bonding force between the release layer 33 and the thin film 34 is f 1 ,
4 f 2 the bonding force between, when the bonding force between the thin film 34 and the dummy substrate 6 was f 3, f 2> f 3 > dummy substrate 6 such that the magnitude relation of f 1, the release layer 33 and The material of the thin film 34 is selected. Therefore, the thin film 34 is a thin film carrier 3
From the side to the z stage 7 side.

【0029】次に、制御部11は、メモリ11が記憶す
るプログラムおよびx−y−θステージ4の移動ピッチ
情報に基づいて、x−y−θステージ4を所定のピッ
チ、例えば、−x軸方向に10.100mmだけ移動さ
せる。これにより、zステージ7の直下に第2層のセル
2 が位置する。このとき、第2層のセルC2 のパター
ンを観察してアライメントすることは不要である。すな
わち、設計で定義したセルCのピッチ10.1mmとス
テージ4の移動量10.1mmを正確に一致させること
により、zステージ7の直下に第2層のセルC2 が位置
することになる。
Next, based on the program stored in the memory 11 and the information on the moving pitch of the xy-θ stage 4, the control unit 11 moves the xy-θ stage 4 to a predetermined pitch, for example, -x axis. Move in the direction by 10.100 mm. Thus, the cell C 2 of the second layer is located immediately below the z stage 7. In this case, be aligned by observing the pattern of the cell C 2 of the second layer is not necessary. That is, the cell C 2 of the second layer is located immediately below the z stage 7 by accurately matching the pitch 10.1 mm of the cell C defined in the design with the moving amount 10.1 mm of the stage 4.

【0030】以下同様に、第2層のセルC2 内のAl薄
膜34に対しFAB処理・転写することにより、第1層
のセルC1 内のAl薄膜34の上に第2層のセルC2
Al薄膜34が積層される。最初の工程との唯一の違い
は、FAB処理工程において、2回目のときはzステー
ジ7上のダミー基板6の表面にアルゴン原子ビーム8を
照射するのではなく、第1層の薄膜34の裏面(それま
で基板31に離型層33を介して接触していた面)に照
射し、そこを清浄化することである。
Similarly, by subjecting the Al thin film 34 in the cell C 2 of the second layer to FAB treatment and transfer, the cell C 2 of the second layer is placed on the Al thin film 34 in the cell C 1 of the first layer. Two Al thin films 34 are stacked. The only difference from the first step is that, in the FAB processing step, the surface of the dummy substrate 6 on the z stage 7 is not irradiated with the argon atom beam 8 at the second time, but the back surface of the thin film 34 of the first layer is used. (The surface that has been in contact with the substrate 31 via the release layer 33 until then) to clean it.

【0031】図8は、完成した微小構造体を示す。上述
した工程をN個(16個)のセルC 1 〜C16の数だけ繰
り返すことにより、N個のセルC内のAl薄膜34がN
層に積層され、図8に示すように、zステージ7上のダ
ミー基板6上にM個(10個)の微小構造体30A,3
0B,30C,30Dが一括して完成する。その後、ダ
ミー基板6を除去することにより、微小構造体30A,
30B,30C,30Dが得られる。
FIG. 8 shows the completed microstructure. Above
Steps (N) (16) cells C 1~ C16Number of times
By repeating, the Al thin film 34 in the N cells C becomes N
The layers on the z-stage 7 are stacked as shown in FIG.
M (10) microstructures 30A, 3 on the me substrate 6
0B, 30C, and 30D are completed collectively. Then da
By removing the me substrate 6, the microstructure 30A,
30B, 30C and 30D are obtained.

【0032】上記の構成によれば、以下の効果が得られ
る。 (イ) 膜厚0.5μmの複数の薄膜を順次積層して微小構
造体30を製造しているので、積層方向の高解像度化が
可能になる。 (ロ) 各層の積層時に各層間の相対的な位置出しを行うた
めのアライメントマークのパターン認識が不要となるの
で、位置調整の時間を省略でき、積層時間の短縮を図る
ことができる。 (ハ) 微小構造体30の各断面パターンを10mmのセル
C内に複数個アレイ状に配置し、各セルC毎に順次積層
しているので、各種の微小構造体30を大量に一括して
製造することができる。 (ニ) 各セルC内に各層間の相対的な位置出しを行うため
のアライメントマークを配置する必要がないため、シリ
コンフェハの利用効率の向上を図ることができる。
According to the above configuration, the following effects can be obtained. (A) Since the microstructure 30 is manufactured by sequentially laminating a plurality of thin films having a thickness of 0.5 μm, it is possible to increase the resolution in the laminating direction. (B) Since it is not necessary to recognize the pattern of the alignment mark for determining the relative position between the layers when the layers are stacked, the time for the position adjustment can be omitted, and the stacking time can be shortened. (C) Since a plurality of cross-sectional patterns of the microstructures 30 are arranged in an array in a cell C of 10 mm and are sequentially laminated for each cell C, various microstructures 30 are collectively collected in large quantities. Can be manufactured. (D) Since there is no need to arrange alignment marks for relative positioning between layers in each cell C, it is possible to improve the utilization efficiency of silicon feha.

【0033】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々な変形が可能である。例えば、薄膜は、銅、
インジウム等の他の金属やアルミナ,炭化けい素等のセ
ラミックス等の絶縁体にしてもよい。これらの材料を用
いることにより、微小部品はそれ自身が部品として機能
するばかりでなく、射出成形用の型として使用すること
も可能である。また、断面パターンのAl薄膜を形成す
る際に、アライメント調整用のラインをAl薄膜で形成
し、このラインをアライメント検出部5によって検出
し、これに基づいてアライメント調整を行ってもよい。
また、上記実施の形態では、基板上への薄膜の着膜方法
として、スパッタリング法について説明したが、電子ビ
ーム加熱蒸着法,抵抗加熱蒸着法,化学蒸着法等の他の
真空蒸着法やスピンコート法を用いてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, the thin film is copper,
An insulator such as another metal such as indium or ceramics such as alumina or silicon carbide may be used. By using these materials, the micropart can not only function as a part itself but also be used as a mold for injection molding. Further, when forming the Al thin film having the cross-sectional pattern, a line for alignment adjustment may be formed of the Al thin film, the line may be detected by the alignment detecting unit 5, and the alignment adjustment may be performed based on the detected line.
In the above embodiment, the sputtering method was described as a method for depositing a thin film on a substrate. However, other methods such as electron beam heating evaporation method, resistance heating evaporation method, and chemical vapor deposition method, and spin coating method are used. Method may be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、膜
厚制御性が良好で基板全体に渡って膜厚均一性に優れた
スパッタリング法等の着膜方法を用いて基板上に複数の
薄膜を形成できるので、積層方向の高解像度化が可能に
なる。基板上に形成された薄膜のピッチに対応して基板
あるいはステージを移動させているので、アライメント
マークを用いたパターン認識を行なわずに積層できるた
め、積層時間の短縮化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of films can be formed on a substrate by using a deposition method such as a sputtering method which has good film thickness controllability and excellent film thickness uniformity over the entire substrate. Since a thin film can be formed, it is possible to increase the resolution in the stacking direction. Since the substrate or the stage is moved in accordance with the pitch of the thin film formed on the substrate, the lamination can be performed without performing pattern recognition using alignment marks, so that the lamination time can be reduced.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る積層装置の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of a laminating apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る積層装置の制御系を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the stacking apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】目的とする微小構造体を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a target microstructure.

【図4】(a) 〜(d) は着膜工程およびパターンニング工
程を示す図である。
FIGS. 4A to 4D are views showing a film forming step and a patterning step.

【図5】(a) ,(b) はパターンニング後の基板表面を示
す図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a substrate surface after patterning.

【図6】薄膜担持体の真空槽への導入状態を示す平面図
である。
FIG. 6 is a plan view showing a state where the thin film carrier is introduced into a vacuum chamber.

【図7】積層工程を示す積層装置の側面図である。FIG. 7 is a side view of the laminating apparatus showing a laminating step.

【図8】ダミー基板上に完成された微小構造体を示す斜
視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a microstructure completed on a dummy substrate.

【図9】従来例1の光造形法を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a stereolithography method of Conventional Example 1.

【図10】従来例2の粉末法を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a powder method of Conventional Example 2.

【図11】従来例3のシート積層法に係る製造装置を示
す図である。
FIG. 11 is a view showing a manufacturing apparatus according to a sheet laminating method of Conventional Example 3.

【図12】(a) 〜(d) は従来例4の薄膜を出発材料とし
て用いる製造方法を示す図である。
12 (a) to (d) are diagrams showing a manufacturing method using the thin film of Conventional Example 4 as a starting material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 積層装置 2 真空槽 3 薄膜担持体 4 x−y−θステージ 4a x−y−θステージの上面 4b 位置決めピン 5 アライメント検出部 6 ダミー基板 7 zステージ 7a zステージの表面 7b z軸モータ 7c z軸位置検出部 8 粒子ビーム 9A 第1の粒子ビーム出射端 9B 第2の粒子ビーム出射端 10 真空計 11 制御部 12 メモリ 13 真空ポンプ 14A 第1のFAB処理部 14B 第2のFAB処理部 30 微小構造体 30A 第1の微小構造体 30B 第2の微小構造体 30C 第3の微小構造体 30D 第4の微小構造体 31 基板 32 ポリイミド 33 離型層 34 Al薄膜 35 フォトレジスト 40 xステージ 40a x軸モータ 40b x軸位置検出部 41 yステージ 41a y軸モータ 41b y軸位置検出部 42 θステージ 42a θモータ 42b θ位置検出部 C,C1 〜C16 セル Cx 辺DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminating apparatus 2 Vacuum tank 3 Thin film carrier 4 xy-θ stage 4a Upper surface of xy-θ stage 4b Positioning pin 5 Alignment detector 6 Dummy substrate 7 z stage 7a Surface of z stage 7b z-axis motor 7c z Axis position detection unit 8 Particle beam 9A First particle beam emission end 9B Second particle beam emission end 10 Vacuum gauge 11 Control unit 12 Memory 13 Vacuum pump 14A First FAB processing unit 14B Second FAB processing unit 30 Micro Structure 30A First microstructure 30B Second microstructure 30C Third microstructure 30D Fourth microstructure 31 Substrate 32 Polyimide 33 Release layer 34 Al thin film 35 Photoresist 40 x Stage 40a x-axis Motor 40b x-axis position detector 41 y stage 41a y-axis motor 41b y-axis position detector 42 θ Over di 42a theta motor 42b theta position detector C, C 1 ~C 16 cell Cx sides

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】微小構造体の断面形状を有する複数の薄膜
を順次積層して前記微小構造体を製造する方法におい
て、 基板上に前記複数の薄膜を所定のピッチで形成する第1
の工程と、 前記基板と前記複数の薄膜が積層されるステージとを相
対的に前記所定のピッチで移動させつつ、前記基板から
前記薄膜を剥離し、この剥離した前記薄膜を前記ステー
ジ上に積層して接合させ、前記ステージ上に前記微小構
造体を形成する第2の工程とを含むことを特徴とする微
小構造体の製造方法。
1. A method of manufacturing a microstructure by sequentially laminating a plurality of thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, wherein the plurality of thin films are formed at a predetermined pitch on a substrate.
And removing the thin film from the substrate while relatively moving the substrate and a stage on which the plurality of thin films are stacked at the predetermined pitch, and stacking the separated thin film on the stage. And forming a microstructure on the stage. 2. A method for manufacturing a microstructure, comprising:
【請求項2】微小構造体の断面形状を有するN個の薄膜
を順次積層してM個の前記微小構造体を同時に製造する
方法において、 基板上にN個のセルを所定のピッチで設定し、一つの前
記セル内に同一の層のM個の前記薄膜を形成する第1の
工程と、 前記基板とM×N個の前記薄膜が積層されるステージと
を相対的に前記所定のピッチで移動させつつ、前記基板
上の一つの前記セルから前記M個の薄膜を剥離し、この
剥離した前記M個の薄膜を前記ステージ上に積層して接
合させ、前記ステージ上にM個の前記微小構造体を形成
する第2の工程とを含むことを特徴とする微小構造体の
製造方法。
2. A method for simultaneously manufacturing N microstructures by sequentially laminating N thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, wherein N cells are set at a predetermined pitch on a substrate. A first step of forming M thin films of the same layer in one cell, and a stage in which the substrate and the M × N thin films are stacked at a predetermined pitch relative to each other. While moving, the M thin films are separated from one of the cells on the substrate, and the separated M thin films are stacked and bonded on the stage, and the M fine films are mounted on the stage. And a second step of forming a structure.
【請求項3】前記M個の微小構造体は、同一形状のもの
からなる構成の請求項2記載の微小構造体の製造方法。
3. The method for manufacturing a microstructure according to claim 2, wherein said M microstructures have the same shape.
【請求項4】前記M個の微小構造体は、異形状のものを
含む構成の請求項2記載の微小構造体の製造方法。
4. The method for manufacturing a microstructure according to claim 2, wherein said M microstructures include those having different shapes.
【請求項5】微小構造体の断面形状を有する複数の薄膜
を順次積層して前記微小構造体を製造する装置におい
て、 真空槽内に配置され、前記複数の薄膜を所定のピッチで
形成した基板を載置する基板ホルダと、 前記真空槽内で前記基板ホルダに対向して配置され、前
記複数の薄膜を積層して形成される前記微小構造体を支
持するステージと、 積層する前記薄膜と前記ステージとが対向する位置で前
記基板から前記薄膜を剥離し、この剥離した前記薄膜を
前記ステージ上に積層して接合させる積層手段と、 前記基板ホルダと前記ステージとを相対的に前記所定の
ピッチで移動させ、次に積層する前記薄膜上に前記ステ
ージを位置させる移動手段と、 前記基板から前記複数の薄膜を順次剥離し、この剥離し
た前記複数の薄膜を前記ステージ上に順次積層し接合さ
せて前記微小構造体を形成するように前記積層手段およ
び前記移動手段を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする微小構造体の製造装置。
5. An apparatus for manufacturing a microstructure by sequentially laminating a plurality of thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, wherein the substrate is disposed in a vacuum chamber and the plurality of thin films are formed at a predetermined pitch. A substrate holder, on which a plurality of thin films are stacked, and the stage is arranged in the vacuum chamber so as to face the substrate holder, and the stage supports the microstructure. A laminating means for peeling the thin film from the substrate at a position facing the stage, laminating the peeled thin film on the stage and joining the substrate, the substrate holder and the stage being relatively fixed at the predetermined pitch Moving means for positioning the stage on the thin film to be laminated next; and sequentially peeling the plurality of thin films from the substrate, and placing the separated thin films on the stage. Sequential manufacturing system for a microstructure laminated by bonding, characterized in that a control means for controlling said laminating means and the moving means so as to form the micro structure.
【請求項6】前記移動手段は、前記基板ホルダおよび前
記ステージを相対的に前記基板の面に平行なx軸方向お
よびy軸方向、前記基板に垂直なz軸方向、およびz軸
周りのθ方向に移動させる移動機構を備えた構成の請求
項5記載の微小構造体の製造装置。
6. The moving means moves the substrate holder and the stage relatively in an x-axis direction and a y-axis direction parallel to the surface of the substrate, a z-axis direction perpendicular to the substrate, and θ around the z-axis. The apparatus for manufacturing a microstructure according to claim 5, further comprising a moving mechanism for moving the microstructure in a direction.
【請求項7】前記移動手段は、前記複数の薄膜が形成さ
れた前記基板の画像を撮像する撮像手段を備え、 前記制御手段は、前記撮像手段によって撮像された前記
画像に基づいて、前記移動機構を制御して初期位置調整
を行う構成の請求項6記載の微小構造体の製造装置。
7. The moving means includes an image pickup means for picking up an image of the substrate on which the plurality of thin films are formed, and the control means controls the movement based on the image picked up by the image pickup means. 7. The microstructure manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the initial position is adjusted by controlling a mechanism.
【請求項8】微小構造体の断面形状を有するN個の薄膜
を順次積層してM個の前記微小構造体を同時に製造する
装置において、 真空槽内に配置され、N個のセルが所定のピッチで設定
され、一つの前記セル内に同一の層のM個の前記薄膜を
形成した基板を載置する基板ホルダと、 前記真空槽内で前記基板ホルダに対向して配置され、前
記N個の薄膜を積層して形成される前記M個の微小構造
体を支持するステージと、 積層する前記M個の薄膜と前記ステージとが対向する位
置で前記基板上の一つの前記セルから前記M個の薄膜を
剥離し、この剥離した前記M個の薄膜を前記ステージ上
に積層して接合させる積層手段と、 前記基板ホルダと前記ステージとを相対的に前記所定の
ピッチで移動させ、次に積層する前記セル内の前記M個
の薄膜上に前記ステージを位置させる移動手段と、 前記基板上の前記N個のセルから前記M個の薄膜を順次
剥離し、この剥離した前記M個の薄膜を前記ステージ上
に順次積層し接合させて前記M個の微小構造体を形成す
るように前記積層手段および前記移動手段を制御する制
御手段を備えたことを特徴とする微小構造体の製造装
置。
8. An apparatus for simultaneously manufacturing M microstructures by sequentially laminating N thin films having a cross-sectional shape of a microstructure, wherein the N cells are arranged in a vacuum chamber and N cells are provided in a predetermined manner. A substrate holder, which is set at a pitch, and on which a substrate on which the M thin films of the same layer are formed in one cell is placed; and the N holders are arranged in the vacuum chamber so as to face the substrate holder. A stage for supporting the M microstructures formed by laminating the thin films of the above; and M cells from one of the cells on the substrate at a position where the M thin films to be laminated and the stage face each other. Laminating means for peeling off the M thin films on the stage and bonding the peeled M thin films on the stage; and moving the substrate holder and the stage relatively at the predetermined pitch. On the M thin films in the cell Moving means for positioning the stage, the M thin films are sequentially peeled from the N cells on the substrate, and the peeled M thin films are sequentially laminated and bonded on the stage. An apparatus for manufacturing a microstructure, comprising: a control unit that controls the laminating unit and the moving unit so as to form M microstructures.
【請求項9】前記M個の微小構造体は、同一形状のもの
からなる構成の請求項8記載の微小構造体の製造装置。
9. The apparatus according to claim 8, wherein said M microstructures have the same shape.
【請求項10】前記M個の微小構造体は、異形状のもの
を含む構成の請求項8記載の微小構造体の製造装置。
10. The apparatus for manufacturing a microstructure according to claim 8, wherein said M microstructures include those having different shapes.
【請求項11】前記移動手段は、前記基板ホルダおよび
前記ステージを相対的に前記基板の面に平行なx軸方向
およびy軸方向、前記基板に垂直なz軸方向、およびz
軸周りのθ方向に移動させる移動機構を備えた構成の請
求項5記載の微小構造体の製造装置。
11. The moving means includes means for moving the substrate holder and the stage relatively in an x-axis direction and a y-axis direction parallel to a surface of the substrate, a z-axis direction perpendicular to the substrate, and a z-axis direction.
The manufacturing apparatus for a microstructure according to claim 5, further comprising a moving mechanism configured to move the microstructure in a θ direction around the axis.
【請求項12】前記移動手段は、前記N個のセル内に前
記M個の薄膜がそれぞれ形成された前記基板の画像を撮
像する撮像手段を備え、 前記制御手段は、前記撮像手段によって撮像された前記
画像に基づいて、前記移動機構を制御して初期位置調整
を行う構成の請求項11記載の微小構造体の製造装置。
12. The moving means includes an image pickup means for picking up an image of the substrate on which the M thin films are respectively formed in the N cells, and wherein the control means is picked up by the image pickup means. 12. The apparatus for manufacturing a micro structure according to claim 11, wherein the initial position is adjusted by controlling the moving mechanism based on the image.
JP31951097A 1997-11-20 1997-11-20 Microstructure manufacturing method and manufacturing apparatus Expired - Lifetime JP3800273B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31951097A JP3800273B2 (en) 1997-11-20 1997-11-20 Microstructure manufacturing method and manufacturing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31951097A JP3800273B2 (en) 1997-11-20 1997-11-20 Microstructure manufacturing method and manufacturing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11151754A true JPH11151754A (en) 1999-06-08
JP3800273B2 JP3800273B2 (en) 2006-07-26

Family

ID=18111039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31951097A Expired - Lifetime JP3800273B2 (en) 1997-11-20 1997-11-20 Microstructure manufacturing method and manufacturing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3800273B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006062011A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Fuji Xerox Co Ltd Micro-structure and manufacturing method for it
JP2006346834A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Fuji Xerox Co Ltd Manufacturing method and manufacturing device for micro structure
JP2007015191A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Fuji Xerox Co Ltd Method for producing minute structure, donor substrate, layout designing device, and layout program

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006062011A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Fuji Xerox Co Ltd Micro-structure and manufacturing method for it
JP4725705B2 (en) * 2004-08-25 2011-07-13 富士ゼロックス株式会社 Manufacturing method of microstructure
JP2006346834A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Fuji Xerox Co Ltd Manufacturing method and manufacturing device for micro structure
JP2007015191A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Fuji Xerox Co Ltd Method for producing minute structure, donor substrate, layout designing device, and layout program

Also Published As

Publication number Publication date
JP3800273B2 (en) 2006-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6245249B1 (en) Micro-structure and manufacturing method and apparatus
US20080164638A1 (en) Method and apparatus for rapid imprint lithography
US8025829B2 (en) Die imprint by double side force-balanced press for step-and-repeat imprint lithography
TWI426353B (en) Imprint lithography system and method of imprinting
US6645793B2 (en) Manufacturing method and manufacturing device of microstructure
JP6497761B2 (en) Thin film electrode for electrostatic chuck
JP2000238000A (en) Manufacture and apparatus for micro-structure
JP2020096077A (en) Imprint method, imprint device and article manufacturing method
JP3800273B2 (en) Microstructure manufacturing method and manufacturing apparatus
JP3627482B2 (en) Manufacturing method of microstructure
JP3612945B2 (en) Manufacturing method of microstructure
JP3627486B2 (en) Manufacturing method of microstructure
JP3785845B2 (en) Manufacturing method of microstructure
JP3804293B2 (en) Microstructure manufacturing method and manufacturing apparatus
JP3509487B2 (en) Manufacturing method of microstructure
JPH11221829A (en) Substrate for forming thin coat and manufacture of microstructure
JP3864612B2 (en) Method and apparatus for manufacturing microstructure
JP3821200B2 (en) Method and apparatus for manufacturing microstructure
JPH08127074A (en) Manufacture of minute mechanism part
RU2308552C1 (en) Method for manufacturing nano-moulds for contact press-lithography (variants)
JP3663940B2 (en) MICROSTRUCTURE MANUFACTURING DEVICE AND MICROSTRUCTURE MANUFACTURING METHOD
JP3882423B2 (en) Manufacturing method of microstructure
JP4608890B2 (en) Method and apparatus for manufacturing microstructure
KR20220056795A (en) Molding method, molding apparatus, molding system, and article manufacturing method
JP2020145354A (en) Flattening device, flattening method, and article manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041005

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100512

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130512

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140512

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term