JPH11170376A

JPH11170376A - 微小構造体の製造方法

Info

Publication number: JPH11170376A
Application number: JP9348316A
Authority: JP
Inventors: Mutsuya Takahashi; 睦也高橋; Takayuki Yamada; 高幸山田; Masanari Nagata; 真生永田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: JP3627486B2

Abstract

(57)【要約】【課題】積層方向の解像度が高く、歩留りの高い微小
構造体の製造方法を提供する。【解決手段】基板３１上に少なくとも離型層３３を形
成したときの基板３１の反りの方向および反りの量を求
め、反りの方向および反りの量に基づいて、基板３１に
貼着したときに基板３１の反りを緩和する反り制御層３
２を準備する。基板３１に反り制御層３２を貼着し、基
板３１上に離型層３２を介して複数の薄膜３４を形成す
る。基板３１上の離型層３３から複数の薄膜３４を剥離
し、対向するステージ上に順次接合することにより、複
数の薄膜３４を積層してなる微小構造体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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に関する。

【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。）

【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「ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＭＥＭＳ９
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。

【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。

【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。

【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。

【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。こ
のため、高精度のものが要求される場合には、歩留りが
悪くなる。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。

【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き、歩留り低下の問題がある。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。

【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以下は不可能であり、従来
例１と同様に歩留り低下の問題がある。

【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。このため、従来例
１と同様に歩留り低下の問題がある。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。

【００１１】従って、本発明の目的は、積層方向の解像
度が高く、歩留りの高い微小構造体の製造方法を提供す
ることにある。

【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、基板上に所定の２次元パターンを有する
複数の薄膜を形成し、前記基板から前記複数の薄膜を剥
離し、この剥離した前記複数の薄膜を対向するステージ
上に順次接合することにより、前記複数の薄膜を積層し
てなる微小構造体を製造する方法において、前記基板の
反りを緩和する反り制御層を設ける工程を含むことを特
徴とする微小構造体の製造方法を提供する。本発明は、
上記の目的を達成するため、基板上に所定の２次元パタ
ーンを有する複数の薄膜を形成し、前記基板から前記複
数の薄膜を剥離し、この剥離した前記複数の薄膜を対向
するステージ上に順次接合することにより、前記複数の
薄膜を積層してなる微小構造体を製造する方法におい
て、前記基板単体の反りの方向および反りの量を求める
第１の工程と、前記反りの方向および前記反りの量に基
づいて、前記基板に貼着したときに前記基板の反りを緩
和する反り制御層を準備する第２の工程と、前記基板に
前記反り制御層を貼着し、前記基板上に前記複数の薄膜
を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする微小構
造体の製造方法を提供する。本発明は、上記の目的を達
成するため、基板上に離型層を介して所定の２次元パタ
ーンを有する複数の薄膜を形成し、前記基板上の前記離
型層から前記複数の薄膜を剥離し、この剥離した前記複
数の薄膜を対向するステージ上に順次接合することによ
り、前記複数の薄膜を積層してなる微小構造体を製造す
る方法において、前記基板上に少なくとも前記離型層を
形成したときの前記基板の反りの方向および反りの量を
求める第１の工程と、前記反りの方向および前記反りの
量に基づいて、前記基板に貼着したときに前記基板の反
りを緩和する反り制御層を準備する第２の工程と、前記
基板に前記反り制御層を貼着し、前記基板上に前記離型
層を介して前記複数の薄膜を形成する第３の工程とを含
むことを特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。

【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、複数の薄膜３４を担持した
薄膜担持体３を上面４ａに固定されるとともに、その薄
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 At
om 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、
「ＦＡＢ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、アルゴ
ン原子ビームの照射条件を処理対象の材料に応じて加速
電圧１〜１．５ｋＶ、照射時間１〜１０分の範囲で変更
するようにしている。

【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。

【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、ｚ
ステージ７上に積層された複数の薄膜３４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５μｍ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。後述するようにダミー基板６上に複数
の薄膜３４を積層して微小構造体を形成した後、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。

【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（例えば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９
Ａ，９Ｂからそれぞれ粒子ビーム８を照射する第１のＦ
ＡＢ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７ｃ、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。

【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。

【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を介して複数の薄膜３４を所定の
荷重を加えて順次接合することにより、複数の薄膜３４
を積層してなる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。

【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。

【００２０】図３(a) 〜(e) 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の上に離型層３
３を形成し、離型層３３の上にパターニングされた複数
の薄膜３４を形成したときの基板３１の反りの方向およ
び反りの量を求める。基板３１の反りの方向および反り
の量は、基板３１，離型層３３および薄膜３４の各内部
応力を測定し、その内部応力から予測する。なお、サン
プルを作製して基板３１の反りの方向および反りの量を
求めてもよい。本実施の形態では、基板３１が凹形状に
反っている場合について説明する。

【００２１】次に、同図(b) に示すように、基板３１を
準備する。基板３１としては、ガラス基板、Ｓｉウエハ
等の金属、セラミックス等を用いることができる。本実
施の形態では、基板３１としてシリコンウェハを用い
た。

【００２２】この基板３１の表面を保護する基板表面保
護層３５としてスパッタリング法によってＡｌ薄膜を
０．５μｍ着膜する。

【００２３】引き続き、基板３１の反りの方向および反
りの量に基づいて、基板３１に貼着したときに基板３１
の反りを緩和する反り制御層３２を基板３１に形成す
る。反り制御層３２の材料としては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ
等の金属、Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ｔａ₂
Ｏ₅等の酸化物、レジスト、ピリイミド等の有機膜等い
ずれでもよい。これらは、電子ビーム蒸着法、スパッタ
法、ＣＶＤ法等の真空蒸着法やスピンコート法等の成膜
方法により形成される。材料、成膜方法および成膜条件
を適宜選択することにより圧縮応力あるいは引っ張り応
力を示す反り制御層３２を得ることができ、かつ、応力
の大きさも制御できる。圧縮応力を有する反り制御層３
２を用いる場合は、基板３１の凹側の面に圧縮応力を有
する反り制御層３２を形成し、引っ張り応力を有する反
り制御層３２を用いる場合は、基板３１の凸側の面に引
っ張り応力を有する反り制御層３２を形成する。本実施
の形態では、反り制御層３２として引っ張り応力を有す
るポリイミドを用い、基板３１が凹形状に反っているの
で、基板３１の凸側である裏面に引っ張り応力を有する
ポリイミドをスピンコート法により膜厚約６μｍ塗布
し、最高温度３５０℃でベークした。

【００２４】次に、同図(c) に示すように、Ａｌエッチ
ャントに浸漬して、基板表面保護層３５のみを選択的に
除去した。このとき、基板３１の中央部に対し周辺部は
約３０μｍ沿った凸形状となった。

【００２５】次に、同図(d) に示すように、基板３１の
表面に離型層３３を形成する。離型層３３としては、フ
ッ素あるいは有機物含有材料等が好適であり、これらは
スピンコート法により成膜される。また、ＳｉＯＦ等の
フッ素含有無機材料を用いてもよい。離型性向上の他の
方法として、フッ素原子を有するガスの放電に晒し、薄
膜３４を形成する直前に現れている表面をフッ化する方
法がある。離型層３３としては、ＳｉＯＦ等のフッ素含
有無機材料を用いてもよい。離型性向上の他の方法とし
て、フッ素原子を有するガスの放電に晒し、薄膜を形成
する直前に現れている表面をフッ化する方法がある。適
当な離型層３３を用いることにより、薄膜３４をｚステ
ージ７側に転写する際、基板３１からの離型性が向上す
る。本実施の形態では、基板３１の表面にカップラー剤
を塗布後、フッ化ポリイミド（日立化成製）をスピンコ
ート法により塗布し、最高温度３５０℃でベークし、離
型層３３を形成した。なお、このふっ化処理は、この上
に形成される薄膜３４の剥離を容易にするためのもので
あるが、必ずしも必要ではない。

【００２６】次に、離型層３３の上全体に薄膜３４を着
膜する。薄膜３４の材料としては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ等
の金属やＡｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ｔａ₂Ｏ
₅等の酸化物が用いられ、目的に応じて選択される。本
実施の形態では、離型層３３の上にスパッタリング法に
よりＡｌ薄膜３４を０．５μｍ着膜した。また、ターゲ
ットには、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とするアルミ
ニウム合金を使用し、スパッタ圧力０．５Ｐａ、基板３
１の温度は室温とした。着膜中は水晶振動子式膜厚計で
常時膜厚をモニターし、０．５μｍに達したところで着
膜を終了した。基板３１内の膜厚分布は０．５±０．０
２μｍ以下が得られた。この時点で、離型層３３および
Ａｌ薄膜３４が有する引っ張り応力により基板３１は同
図(c) の大きく反った凸形状から僅かに反った凸形状と
なった。このときの反り量は１０μｍだった。

【００２７】なお、必要に応じて反り制御層３２の上に
弾性層を形成してもよい。適当な弾性層を用いることに
より、薄膜３４を接合するときに薄膜３４同士の面接触
が行われ易くなる。弾性層としては、樹脂材料等が好適
であり、スピンコート法により成膜される。

【００２８】(2) パターンニング次に、同図(e) 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（図示せず）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、所望の微小構造
体の断面形状にパターニングした。フォトレジストには
ポジ型を用い、フォトマスク（図示せず）を用いてレジ
ストを露光した。Ａｌ薄膜３４をエッチングした後、フ
ォトレジストを剥離液にて除去した。これにより、同図
(e) に示すように、基板３１上に、所定のピッチで複数
の薄膜３４が形成された薄膜担持体３が形成される。

【００２９】なお、パターニングには、上記フォトリソ
グラフィー法以外に、ステンレス等からなるマスクを基
板３１上に重ねて薄膜３４の着膜と同時にパターン形成
を行う方法、選択ＣＶＤ法を用いて直接薄膜パターンを
基板３１上に形成する方法、集束イオンビームあるいは
電子ビームを基板３１上に照射し、断面形状の境界線あ
るいは不要部分を除去する方法等がある。フォトリソグ
ラフィー法を用いることにより、薄膜パターンの平面内
寸法精度は０．１μｍ以下が達成可能である。

【００３０】(3) 薄膜担持体３の真空槽２への導入薄膜担持体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に起立してある図示しない３
つの位置決めピンに当接するように薄膜担持体３を配置
する。

【００３１】(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薄膜担持体３のｘ軸方向およびｙ
軸方向とｘ−ｙ−θステージ４のｘ軸方向およびｙ軸方
向とが一致するようにθステージ４２を調整する。そし
て、ダミー基板６の直下に第１層の薄膜３４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。な
お、この工程はｘ−ｙ−θステージ４のｘ軸方向および
ｙ軸方向と薄膜担持体３のｘ軸方向および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。

【００３２】(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。

【００３３】(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から薄膜３
４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１０ｎｍの汚染層を除去した。この程度の
膜減り量なら目的とする精度０．１μｍに比べて一桁小
さいので無視できる。

【００３４】図４(a) ，(b) および図５(a) ，(b) は、
転写工程を示す。制御部１１は、図４(a) 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層の薄膜３
４の表面とを接触させ、所定の荷重（例えば、５０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²）を加えて所定の時間（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層の薄膜３４
の表面とが強固に接合される。その後、図４(b) に示す
ように、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３４，３４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。

【００３５】次に、制御部１１は、図５(a) に示すよう
に、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を所定のピッチ移動させる。これにより、ｚス
テージ７の直下に第２層の薄膜３４が位置する。

【００３６】以下同様に、第２層の薄膜３４に対しＦＡ
Ｂ処理・転写することにより、第１層の薄膜３４の上に
第２層の薄膜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。

【００３７】上述した工程を薄膜３４の数だけ繰り返す
ことにより、図５(b) に示すように、複数の薄膜３４が
積層され、ｚステージ７上のダミー基板６上に微小構造
体３０が完成する。その後、ダミー基板６を除去するこ
とにより、微小構造体３０が得られる。

【００３８】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３４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) 基板３１の反りを少なくするとにより、薄膜３４接
合時に、肩当たりを生じないので、面全体が接触し、接
合不良が少なくなって歩留りが向上する。

【００３９】図６(a) 〜(c) は、本発明の第２の実施の
形態に係る製造方法を示す。基板３１が単体で凹形状を
示し、圧縮応力を有する反り制御層３２を使用する場合
について説明する。また、離型層を用いない場合につい
て説明する。まず、同図(a)に示すように、基板３１の
上面に圧縮応力を有する反り制御層３２を形成し、同図
(b) に示すように、反り制御層３２の上全体に薄膜３４
を形成し、薄膜３４をフォトリソグラフィー法等によっ
てパターニングし、所望の微小構造体の断面形状を有す
る複数の薄膜３４を形成する。後は、第１の実施の形態
と同様に複数の薄膜３４を積層して接合し、微小構造体
を形成する。

【００４０】第２の実施の形態によば、基板３１が単体
で凹形状を示す場合でも、圧縮応力を有する反り制御層
３２を基板３１の凹側に形成することにより、基板３１
の反りを緩和して平坦にすることができ、歩留りの向上
を図ることができる。

【００４１】図７(a) 〜(c) は、本発明の第３の実施の
形態に係る製造方法を示す。基板３１が単体で凹形状を
示し、引っ張り応力を有する反り制御層３２を使用する
場合について説明する。また、離型層を用いない場合に
ついて説明する。まず、同図(a) に示すように、基板３
１の下面に圧縮応力を有する反り制御層３２を形成し、
同図(b) に示すように、基板３１の上面全体に薄膜３４
を形成し、同図(c) に示すように、薄膜３４をフォトリ
ソグラフィー法等によってパターニングして所望の微小
構造体の断面形状を有する複数の薄膜３４を形成する。
後は、第１の実施の形態と同様に複数の薄膜３４を積層
して接合し、微小構造体を形成する。

【００４２】第３の実施の形態によば、基板３１が単体
で凹形状を示す場合でも、引っ張り応力を有する反り制
御層３２を基板３１の凸側に形成することにより、基板
３１の反りを緩和して平坦にすることができ、歩留りの
向上を図ることができる。

【００４３】図８(a) 〜(c) は、本発明の第４の実施の
形態に係る製造方法を示す。基板３１が単体で凹形状を
示し、薄膜３４が形成された基板３１を僅かに凸形状と
するための圧縮応力を有する反り制御層３２を使用する
場合について説明する。また、離型層を用いない場合に
ついて説明する。まず、同図(a) に示すように、基板３
１の上面に圧縮応力を有する反り制御層３２を形成し、
同図(b) に示すように、反り制御層３２の上面全体に薄
膜３４を形成し、同図(c) に示すように、薄膜３４をフ
ォトリソグラフィー法等によってパターニングして所望
の微小構造体の断面形状を有する複数の薄膜３４を形成
する。このとき、薄膜３４が形成された基板３１は僅か
に凸形状（例えば反り量２０μｍ以下）となる。後は、
第１の実施の形態と同様に複数の薄膜３４を積層して接
合し、微小構造体を形成する。

【００４４】この第４の実施の形態によれば、薄膜３４
が形成された基板３１を僅かに凸形状となるように反り
制御層３２を用いているので、接合工程時に基板３１の
中央部分から接触してゆくため、基板３１のエッジ部分
からｚステージ７上のダミー基板６に接触してゆくこと
はなく、エッジ部分でのパーティクル発生を防止でき
る。

【００４５】

【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。また、基板の反りを緩和する反り制御層を用いて
いるので、薄膜接合時に面全体が接触し、接合不良が少
なくなるので、歩留り向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】(a) 〜(e) は着膜工程およびパターンニング工
程を示す図である。

【図４】(a) ，(b) は転写工程を示す図である。

【図５】(a) は転写工程を示す図、(b) は完成した微小
構造体を示す図である。

【図６】(a) 〜(c) は本発明の第２の実施の形態に係る
製造方法を示す図である。

【図７】(a) 〜(c) は本発明の第３の実施の形態に係る
製造方法を示す図である。

【図８】(a) 〜(c) は本発明の第４の実施の形態に係る
製造方法を示す図である。

【図９】従来例１の光造形法を示す模式図である。

【図１０】従来例２の粉末法を示す模式図である。

【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。

【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。

【符号の説明】

１積層装置２真空槽３薄膜担持体４ｘ−ｙ−θステージ４ａｘ−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７ｚステージ７ａｚステージの表面７ｂｚ軸モータ７ｃｚ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１５研磨パッド３０微小構造体３１基板３２反り制御層３３離型層３４薄膜３５基板表面保護層４０ｘステージ４０ａｘ軸モータ４０ｂｘ軸位置検出部４１ｙステージ４１ａｙ軸モータ４１ｂｙ軸位置検出部４２ θステージ４２ａ θモータ４２ｂ θ位置検出部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【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、基板上に所定の２次元パターンを有する
複数の薄膜を形成し、前記基板から前記複数の薄膜を剥
離し、この剥離した前記複数の薄膜を対向するステージ
上に順次接合することにより、前記複数の薄膜を積層し
てなる微小構造体を製造する方法において、前記基板の
反りを緩和する反り制御層を設ける工程を含むことを特
徴とする微小構造体の製造方法を提供する。本発明は、
上記の目的を達成するため、基板上に所定の２次元パタ
ーンを有する複数の薄膜を形成し、前記基板から前記複
数の薄膜を剥離し、この剥離した前記複数の薄膜を対向
するステージ上に順次接合することにより、前記複数の
薄膜を積層してなる微小構造体を製造する方法におい
て、前記基板単体の反りの方向および反りの量を求める
第１の工程と、前記反りの方向および前記反りの量に基
づいて、前記基板に設けたときに前記基板の反りを緩和
する反り制御層を準備する第２の工程と、前記基板に前
記反り制御層を設け、前記基板上に前記複数の薄膜を形
成する第３の工程とを含むことを特徴とする微小構造体
の製造方法を提供する。本発明は、上記の目的を達成す
るため、基板上に離型層を介して所定の２次元パターン
を有する複数の薄膜を形成し、前記基板上の前記離型層
から前記複数の薄膜を剥離し、この剥離した前記複数の
薄膜を対向するステージ上に順次接合することにより、
前記複数の薄膜を積層してなる微小構造体を製造する方
法において、前記基板上に少なくとも前記離型層を形成
したときの前記基板の反りの方向および反りの量を求め
る第１の工程と、前記反りの方向および前記反りの量に
基づいて、前記基板に設けたときに前記基板の反りを緩
和する反り制御層を準備する第２の工程と、前記基板に
前記反り制御層を設け、前記基板上に前記離型層を介し
て前記複数の薄膜を形成する第３の工程とを含むことを
特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に所定の２次元パターンを有する複
数の薄膜を形成し、前記基板から前記複数の薄膜を剥離
し、この剥離した前記複数の薄膜を対向するステージ上
に順次接合することにより、前記複数の薄膜を積層して
なる微小構造体を製造する方法において、前記基板の反りを緩和する反り制御層を設ける工程を含
むことを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項２】基板上に所定の２次元パターンを有する複
数の薄膜を形成し、前記基板から前記複数の薄膜を剥離
し、この剥離した前記複数の薄膜を対向するステージ上
に順次接合することにより、前記複数の薄膜を積層して
なる微小構造体を製造する方法において、前記基板単体の反りの方向および反りの量を求める第１
の工程と、前記反りの方向および前記反りの量に基づいて、前記基
板に貼着したときに前記基板の反りを緩和する反り制御
層を準備する第２の工程と、前記基板に前記反り制御層を貼着し、前記基板上に前記
複数の薄膜を形成する第３の工程とを含むことを特徴と
する微小構造体の製造方法。
【請求項３】前記第２の工程は、前記反りの方向および
前記反りの量に基づいて、圧縮応力あるいは引っ張り応
力を有する前記反り制御層を準備する構成の請求項２記
載の微小構造体の製造方法。
【請求項４】前記第３の工程は、前記圧縮応力を有する
反り制御層を用いる場合は、前記基板の凹側の面に前記
反り制御層を貼着し、前記引っ張り応力を有する前記反
り制御層を用いる場合は、前記基板の凸側の面に前記反
り制御層を貼着する構成の請求項３記載の微小構造体の
製造方法。
【請求項５】前記第２の工程は、前記基板に貼着したと
きに前記基板の反りを前記複数の薄膜が形成される側に
凸形状とする前記反り制御層を準備する構成の請求項２
記載の微小構造体の製造方法。
【請求項６】前記反り量は、２０μｍ以下である構成の
請求項５記載の微小構造体の製造方法。
【請求項７】基板上に離型層を介して所定の２次元パタ
ーンを有する複数の薄膜を形成し、前記基板上の前記離
型層から前記複数の薄膜を剥離し、この剥離した前記複
数の薄膜を対向するステージ上に順次接合することによ
り、前記複数の薄膜を積層してなる微小構造体を製造す
る方法において、前記基板上に少なくとも前記離型層を形成したときの前
記基板の反りの方向および反りの量を求める第１の工程
と、前記反りの方向および前記反りの量に基づいて、前記基
板に貼着したときに前記基板の反りを緩和する反り制御
層を準備する第２の工程と、前記基板に前記反り制御層を貼着し、前記基板上に前記
離型層を介して前記複数の薄膜を形成する第３の工程と
を含むことを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項８】前記第１の工程は、少なくとも前記基板お
よび前記離型層の内部応力をそれぞれ求め、前記内部応
力に基づいて前記基板の反りの方向および反りの量を求
める構成の請求項７記載の微小構造体の製造方法。
【請求項９】前記第２の工程は、前記反りの方向および
前記反りの量に基づいて、圧縮応力あるいは引っ張り応
力を有する前記反り制御層を準備する構成の請求項７記
載の微小構造体の製造方法。
【請求項１０】前記第３の工程は、前記圧縮応力を有す
る反り制御層を用いる場合は、前記基板の凹側の面に前
記圧縮応力を有する反り制御層を貼着し、前記引っ張り
応力を有する反り制御層を用いる場合は、前記基板の凸
側の面に前記引っ張り応力を有する反り制御層を貼着す
る構成の請求項９記載の微小構造体の製造方法。
【請求項１１】前記第２の工程は、前記基板に貼着した
ときに前記基板の反りを前記複数の薄膜が形成される側
に凸形状とする反り制御層を準備する構成の請求項７記
載の微小構造体の製造方法。
【請求項１２】前記反り量は、２０μｍ以下である構成
の請求項１１記載の微小構造体の製造方法。