JP2009152478A

JP2009152478A - 接触方法及び接触装置

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Publication number: JP2009152478A
Application number: JP2007330674A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Tabata; 和章田畑; Takayuki Yamada; 高幸山田; Mutsuya Takahashi; 睦也高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: JP5181662B2

Abstract

【課題】接触対象間の平行度やねじれにおいて、誤差の少ない接触を効率的に行うことが可能になる、接触方法および接触装置を提供する。
【解決手段】第１及び第２の配置面２ａ，３ａ上に第１及び第２の反射体５，６を配置し、計測装置８から第１の反射体５の側方反射面５１ｂに第１の測定光１７Ａを照射して反射した光１７Ａを受光し、その受光位置に基づいて計測装置８の姿勢を調整し、計測装置８から第１の反射体５の４５度反射面５１ｃに第２の測定光１７Ｂを照射し、その面５１ｃで反射し、第２の反射体６の平行反射面６１ｂで反射し、再び４５度反射面５１ｃで反射した光１７Ｂを受光し、その受光位置に基づいて両配置面２ａ，３ａ間の平行度を調整し、第１の配置面２ａ上に第１の反射体５に代えて第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、第２の配置面３ａ上に第２の反射体６に代えて第２の接触対象を配置し、両接触対象の接触、接合を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、接触方法及び接触装置に関する。

ウェハやチップなどの張り合わせプロセスの改善は、ＭＥＭＳ分野、実装分野で非常に注目されており，歩留まりやスループットの点から，対向面の相対位置あわせ（アライメント，ねじれ方向を含む）や、チップやウェハ等の被接合物同士を接合する際に、被接合物間の相対位置関係を所定の精度内に納めるとともに、両被接合物間の平行度を所定の精度内に調整することが要求されており、この要求に基づく接合方法の提案がなされている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。

この接合方法は、上下に配された被接合物の対向面間に、反射により上方向と側方向との間で光路を変換する上側の反射面、および下方向と側方向との間で光路を変換する下側の反射面を有し、上下方向の位置調整により上下の反射面のいずれかを選択的に使用するミラー手段を挿入し、該ミラー手段の側方に配置した１台のセンサー手段からなるビーム投受光手段から、該ミラー手段を介して各対向面にビームを投光するとともに各対向面からの反射ビームを受光し、ビーム投受光手段における反射ビームの集光スポットの位置ずれ量に基づいて、各対向面の、前記位置ずれ量が零の場合の基準面に対する傾きを求め、該傾きから両対向面間の平行度を求め、該平行度が目標範囲内に入るように前記対向面の少なくとも一方の傾きを調整した後、被接合物同士を接合するというものである。

また，特許文献２には，常温接合を用い薄膜を接合転写することで微小構造体を形成する方法(ＦＯＲＭＵＬＡ法)が特許文献２に掲載されている．常温接合は非加熱であるため，高精度な微細加工を実現できる反面，対向する面に非常に高い相対平行度が求められるため，基板を平坦に保持する静電チャックや任意角度で平行やねじれを調整する「首ふり機構」を用い調整する機構が示されている．

一方，圧接を伴う微細加工技術では，ナノインプリント，マイクロモールディングなどが近年注目されており，モールドと加工部材の平行度を調整するため，支持部の一部に弾性体をはさみ倣わせる装置が示されている．
特開２００４−２６６１９１号公報特開２００１−１１５２７５公報特開２００４−３４３００号公報

従って、本発明の目的は、本構成を採用しない場合と比べて、接触対象間の平行度やねじれにおいて、誤差の少ない接触を効率的に行うことが可能になる、接触方法および接触装置を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の接触方法及び接触装置を提供する。

［１］第１の配置面上に前記第１の配置面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置する第１の配置ステップと、前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第１の配置面に対向して設けられた第２の配置面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記測定光を受光し、前記測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する調整ステップと、前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触接合対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に第２の接触接合対象を配置する第２の配置ステップと、前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させて前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象基板の接触面とを接触させる接触ステップとを含むことを特徴とした接触方法。

［２］第１の接触対象が配置される第１の配置面上に、前記第１の配置面に垂直な第１の側方反射面、及び前記第１の側方反射面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置する第１の配置ステップと、前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記第１の側方反射面に第１の測定光を照射し、前記第１の側方反射面で反射した前記第１の測定光を受光し、前記第１の測定光の受光位置に基づいて前記計測装置の姿勢を調整する第１の調整ステップと、前記計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に前記第１の測定光に平行に第２の測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第１の配置面に対向して設けられた第２の配置面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記第２の測定光を受光し、前記第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する第２の調整ステップと、前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に前記第２の反射体に代えて前記第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させて前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。

［３］第１の接触対象が配置される第１の配置面上に、前記第１の配置面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置し、前記第１の配置面に対向して設けられ、前記第１の接触対象に接合される第２の接触対象が配置される第２の配置面上に、前記第２の配置面に平行な平行反射面、及び前記第２の配置面に垂直な第２の側方反射面を有する第２の反射体を配置する第１の配置ステップと、前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第２の反射体の前記平行反射面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記測定光を受光し、前記測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する第２の調整ステップと、前記第２の配置面を前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記測定光が照射される位置まで前記第１の配置面に対して相対的に移動させ、前記計測装置から前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記測定光を照射し、前記第２の側方反射面で反射した前記測定光を受光し、前記測定光の受光位置に基づいて前記第１の配置面に対する前記第２の配置面のねじれを調整する第３の調整ステップと、前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に前記第２の反射体に代えて前記第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させて前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。

［４］第１の接触対象が配置される第１の配置面上に、前記第１の配置面に垂直な第１の側方反射面、及び前記第１の側方反射面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置し、前記第１の配置面に対向して設けられ、前記第１の接触対象に接合される第２の接触対象が配置される第２の配置面上に、前記第２の配置面に平行な平行反射面、及び前記第２の配置面に垂直な第２の側方反射面を有する第２の反射体を配置する第１の配置ステップと、前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記第１の側方反射面に第１の測定光を照射し、前記第１の側方反射面で反射した前記第１の測定光を受光し、前記第１の測定光の受光位置に基づいて前記計測装置の姿勢を調整する第１の調整ステップと、前記計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に前記第１の測定光に平行に第２の測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第２の反射体の前記平行反射面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記第２の測定光を受光し、前記第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する第２の調整ステップと、前記第２の配置面を前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記第１又は第２の測定光が照射される位置まで前記第１の配置面に対して相対的に移動させ、前記計測装置から前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記第１又は第２の測定光を照射し、前記第２の側方反射面で反射した前記第１又は第２の測定光を受光し、前記第１又は第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１の配置面に対する前記第２の配置面のねじれを調整する第３の調整ステップと、前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に前記第２の反射体に代えて前記第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させ、前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。

［５］前記接触ステップは、前記第１の接触対象の前記接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させて接合し、前記第２の配置面を前記第１の配置面から引き離すことにより、前記第１の接触対象を前記第１の基板から剥離して前記第２の接触対象側に転写する前記［１］、［２］、［３］又は［４］に記載の接触方法。

［６］前記接触ステップは、前記接触面同士の接触の前に、前記第１の接触対象の前記接触面と前記第２の接触対象の前記接触面を清浄化し、前記第１の接触対象の前記接触面と前記第２の接触対象の前記接触面とを直接接触させて接合する前記［５］に記載の接触方法。

［７］前記第１及び第２の配置ステップにおける前記第１の反射体及び前記第１の基板の配置は、静電チャック、磁性チャック又は真空チャックを用いて行う前記［１］、［２］、［３］又は［４］に記載の接合方法。

［８］対向して設けられ、所定の方向に相対的に移動可能な第１及び第２の配置面と、前記第１の配置面上に着脱可能に設けられ、前記第１の配置面に垂直な第１の側方反射面、及び前記第１の側方反射面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体と、前記第２の配置面上に着脱可能に設けられ、前記第２の配置面に平行な平行反射面、及び前記第２の配置面に垂直な第２の側方反射面を有する第２の反射体と、前記第１の反射体の側方に設置され、前記第１の反射体の前記第１の側方反射面及び前記４５度反射面に対応する間隔を有する第１及び第２の測定光を出射し、反射した前記第１及び第２の測定光を受光し、前記第１及び第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度、及び前記第１の配置面に対する前記第２の配置面のθ方向のねじれを計測する計測装置とを備えた接触装置。

請求項１に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、接触対象間の平行度の誤差が少なくなる接触を、効率よく実施できる。

請求項２に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、計測装置の初期位置にずれが生じていても、接触対象間の平行度の誤差が少なくなる接触を、効率よく実施できる。

請求項３に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、接触対象間の平行度及びねじれの誤差が少なくなる接触を、効率よく実施できる。

請求項４に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、計測装置の初期位置にずれが生じていても、接触対象間の平行度及びねじれの誤差が少なくなる接触を、効率よく実施できる。

請求項５に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、剥離と転写を一つの工程で実施できる。

請求項６に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、高精度な部品を効率よく作製することができる。

請求項７に係る接触方法によれば、本構成を採用しない場合と比べて、高精度な部品を効率よく作製することができる。

請求項８に係る接触装置によれば、本構成を採用しない場合と比べて、計測装置の初期位置にずれが生じていても、接触対象間の平行度及びねじれの誤差が少なくなる接触を、効率よく実施できる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る接合装置を示す図、図２は、第１の反射体の平面図、図３は、第２の反射体の平面図である。なお、図１中、ｘ、ｙは水平方向の互いに直交する２軸、ｚは垂直方向の軸、θはｚ軸回りの回転方向を示す。この接合装置（接触装置）１は、例えば、特許第３１６１３６２号公報に開示されているものを用いることができる。

この接合装置１は、第１の接触対象が配置される第１の配置面２ａを上面に有する第１のステージ２と、第１の接触対象に接触される第２の接触対象が配置される第２の配置面３ａを下面に有する第３のステージ３と、第１のステージ２の第１の配置面２ａに静電チャック４により着脱可能に取り付けられる第１の反射体５と、第２のステージ３の第２の配置面３ａに着脱可能に取り付けられる第２の反射体６と、第２のステージ３に取り付けられた光学顕微鏡７と、第１の反射体６の側方に設置された計測装置８とを備え、全体が図示しない真空槽内に設置されている。

第１のステージ２は、ｘ軸方向に移動するｘステージ２０と、ｙ軸方向に移動するｙステージ２１と、θ方向に移動するθステージ２２とを備え、ｘ，ｙ，θ方向に移動可能に構成されている。第１のステージ２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属から形成されている。

第２のステージ３は、下面に第２の配置面３ａを有する天板３０と、天板３０をｚ軸方向に昇降させる昇降軸３１と、第２のステージ３全体をｘ軸回りの方向（ピッチ）、ｙ軸回り方向（ロール）、ｚ軸回りの方向（ヨー）に角度調整可能な角度調整機構（図示せず）とを備える。第２のステージ３は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属から形成されている。

静電チャック４は、内部電極に電圧を印加した際に被吸着物との間に働く静電気の力によって被吸着物を固定する（ただし，誘電体基板に限る）。なお、静電チャックの代わりに、電磁石などを使い磁力で固定する磁性チャック（磁性体基板に限る）、吸着面となるポーラス（多孔質体）と負圧の利用により被吸着物を吸着する真空チャック（ただし、真空プロセス以外での使用に限る）を用いてもよい。

（第１の反射体）
第１の反射体５は、図１に示すように、第１のステージ２の第１の配置面２ａに静電チャック４により着脱可能に取り付けられる第１の反射部材担持基板５０と、第１の反射部材担持基板５０上に固定された第１の反射部材５１とから構成されている。

第１の反射部材担持基板５０は、図２に示すように、円盤状を有し、側面の一部が平坦な基準面５０ａとなっており、上面には、複数（例えば３つ）の箇所に十字マークによるアライメントマーク５０ｂが設けられている。第１の反射部材担持基板５０は、静電チャック４に吸着可能な材料、例えば、Ｓｉウェハ、ガラス基板等から形成されている。

第１の反射部材５１は、図１、図２に示すように、四角柱状を有し、底面５１ａが第１の反射部材担持基板５０に接合される面となり、四角柱状の４つの側面のうち１つの側面が底面５１ａに対して垂直な第１の側方反射面５１ｂとなり、第１の側方反射面５１ｂに対して４５度に傾斜した４５度反射面５１ｃが形成されている。第１の反射部材５１は、金属から形成され、第１の側方反射面５１ｂ及び４５度反射面５１ｃが鏡面仕上げされている。なお、第１の反射部材５１は、非金属から形成され、第１の側方反射面５１ｂ及び４５度反射面５１ｃとして非金属の表面に金属膜を着膜してもよい。

（第２の反射体）
第２の反射体６は、図１に示すように、第２のステージ３の第２の配置面３ａに着脱可能に取り付けられる第２の反射部材担持基板６０と、第２の反射部材担持基板６０上に固定された第２の反射部材６１とから構成されている。

第２の反射部材担持基板６０は、図３に示すように、矩形状を有する。第２の反射部材担持基板６０は、矩形状の底面と端面を第２のステージ３の図示しない２つの当接面に当接させ、接着剤で第２のステージ３の第２の配置面３ａ上に固定される。

第２の反射部材６１は、図１、図３に示すように、四角柱状を有し、底面６１ａが第２の反射部材担持基板６０に接合される面となり、頭頂面が底面６１ａに平行な平行反射面６１ｂとなり、四角柱状の４つの側面のうち１つの側面が底面６１ａに垂直な第２の側方反射面６１ｃとなる。第２の反射部材６１は、金属から形成され、平行反射面６１ｂ及び第２の側方反射面６１ｃが鏡面仕上げされている。なお、第２の反射部材６１は、非金属から形成され、平行反射面６１ｂ及び第２の側方反射面６１ｃとして非金属の表面に金属膜を着膜してもよい。

（計測装置）
図４は、計測装置８の内部構造の一例を示す図である。計測装置８は、レーザ光を出射する光源、および、レーザ光の戻り光の受光位置を検出する受光素子を有するオートコリメータ８０と、オートコリメータ８０の光源から出射されたレーザ光を第１の測定光１７Ａと第２の測定光１７Ｂの２つに分岐するビームスプリッタプリズム８１と、ビームスプリッタプリズム８１によって分岐された一方の第２の測定光１７Ｂを反射する反射プリズム８２と、ビームスプリッタプリズム８１及び反射プリズム８２の前方にそれぞれ配置された第１及び第２のシャッタ８３Ａ，８３Ｂと、筐体８４をピッチ（ｘ軸回り）、ロール（ｙ軸回り）、ヨー（ｚ軸回り）に角度調整可能な角度調整部８５とを備える。なお、計測装置８は、同図のものに限定されない。

計測装置８から出射される第１の測定光１７Ａは、第１の反射部材５１の側方反射面５１ｂに照射し、計測装置８から出射される第２の測定光１７Ｂは、第１の測定光１７Ａに平行に第１の反射部材５１の４５度反射面５１ｃに照射する位置関係となっている。

ビームスプリッタプリズム８１は、三角プリズムの４５度面にハーフミラー８１ａを形成してあり、オートコリメータ８０から出射されたレーザ光がハーフミラー８１ａを透過する光と反射する光の２方向にレーザ光が分岐される。また、第１の反射体５で反射した第１の測定光１７Ａは、ビームスプリッタプリズム８１のハーフミラー８１ａを透過し、第１の反射体５で反射した第２の測定光１７Ｂは、ビームスプリッタプリズム８１のハーフミラー８１ａで反射されることによってオートコリメータ８０に戻る。

（第１及び第２の配置面の位置決め）
次に、第１及び第２の配置面の位置決めについて図５及び図６を参照して説明する。以下の調整方法は、真空槽内で行う。

（１）第１及び第２の反射体のセット
なお、第１のステージ２の第１の配置面２ａが水準器等を用いて水平に設置されているものとする。第１の反射部材５１が固定された第１の反射部材担持基板５０を第１のステージ２の第１の配置面２ａ上に静電チャック４によりセットする。第２の反射部材６１が固定された第２の反射部材担持基板６０を第２のステージ３の第２の配置面３ａにセットする。

（２）第１のステージ２の初期化
第１のステージ２のｘ軸及びｙ軸と第１の反射体５のｘ軸及びｙ軸を一致させる。これは、光学顕微鏡７で第１の反射部材担持基板５０上に形成されたアライメントマーク５０ｂを観察することにより行う。

（３）計測装置のキャリブレーション
計測装置８の第１のシャッタ８３Ａを開け、第２のシャッタ８３Ｂを閉じ、オートコリメータ８０の光源からレーザ光を出射させる。光源から出射したレーザ光は、ビームスプリッタプリズム８１によって分岐された後、第１の測定光１７Ａとして第１のシャッタ８３Ａを介して第１の反射部材５１の側方反射面５１ｂに照射する。側方反射面５１ｂで反射した第１の測定光１７Ａは、ビームスプリッタプリズム８１を透過した後、オートコリメータ８０の受光素子に受光される。第１の測定光１７Ａの受光素子における受光位置に基づいて、計測装置８のピッチ、ヨーを計測する。

計測装置８のピッチ、ヨーの計測結果に基づいて第１の測定光１７Ａが受光素子の中心に戻るように計測装置８のピッチ、ヨーを角度調整部８５により調整する。

図５（ａ）に示す場合は、ピッチ（ｘ軸回り）φ１だけ計測装置８が傾いている状態を示す。この場合は、計測装置８から出射した第１の測定光１７Ａが受光素子の中心に戻るようにピッチφ１を調整することにより、図５（ｂ）に示すように、計測装置８の第１の測定光１７Ａがｙ軸方向と一致するように姿勢が調整される。

（４）第１及び第２の配置面間の平行度の計測
計測装置８の第１及び第２のシャッタ８３Ａ，８３Ｂの両方を開き、オートコリメータ８０の光源からレーザ光を出射させる。光源から出射したレーザ光は、ビームスプリッタプリズム８１によって第１及び第２の測定光１７Ａ，１７Ｂに分岐され、第１の測定光１７Ａは、第１の反射部材５１の第１の側方反射面５１ｂで反射し、再びビームスプリッタプリズム８１を介して受光素子に受光される。一方、第２の測定光１７Ｂは、反射プリズム８２で反射して出射した後、４５度反射面５１ｃで反射し、第２の反射部材６１の平行反射面６１ｂで反射し、再び４５度反射面５１ｃ、反射プリズム８２及びビームスプリッタプリズム８１で反射してオートコリメータ８０の受光素子で受光される。第１及び第２の測定光１７Ａ，１７Ｂの受光位置に基づいて、第１及び第２の配置面２ａ，３ａ間の平行度を計測する。

平行度の計測結果に基づいて、第２のステージ３の第２の配置面３ａの傾き（ピッチ、ロール）を調整する。図５（ｃ）に示す場合は、第２の反射部材６１の平行反射面６１ｂがφ２だけ傾いている状態を示す。この場合は、第２のステージ３の第２の配置面３ａの傾きφ２を調整することにより、図５（ｄ）に示すように、第１のステージ２の第１の配置面２ａと第２のステージ３の第２の配置面３ａが平行になる。

（５）第１及び第２の配置面間のねじれの計測
次に、第１の反射体５と第２の反射体６とが干渉しないように第１の反射体５を第１のステージ２により計測装置８から離れる方向へ移動させる。次に、第２のステージ３により第２の反射体６を降下させ、図６（ａ）に示すように、第２の測定光１７Ｂが第２の反射部材６１の第２の側方反射面６１ｃに照射する位置に移動させる。

計測装置８の第１のシャッタ８３Ａを閉じ、第２のシャッタ８３Ｂを開け、オートコリメータ８０の光源からレーザ光を出射させる。光源から出射したレーザ光は、ビームスプリッタプリズム８１によって分岐された後、第２の測定光１７Ｂは、反射プリズム８２で反射し、第２のシャッタ８３Ｂを介して第２の反射部材６１の第２の側方反射面６１ｃに照射する。第２の側方反射面６１ｃで反射した第２の測定光１７Ｂは、反射プリズム８２及びビームスプリッタプリズム８１で反射した後、オートコリメータ８０の受光素子に受光される。第２の測定光１７Ｂの受光素子における受光位置に基づいて、第１及び第２の配置面間のねじれ、すなわち第１の配置面２ａに対する第２の反射体６のヨー（ｚ軸回りの角度）を計測する。

第２の反射体６のヨーの計測結果に基づいて第２の測定光１７Ｂが受光素子の中心に戻るように第２のステージ３の図示しない角度調整機構を調整する。

図６（ｂ）に示す場合は、第２の反射体６がθ１ずれている状態を示す。この場合は、計測装置８から出射した第２の測定光１７Ｂが受光素子の中心に戻るように第２のステージ３を調整することにより、図６（ｃ）に示すように、第１の配置面２ａに対する第２の配置面３ａのねじれがなくなる。

第１及び第２の配置面２ａ，３ａの調整が終了した後、第１及び第２の反射体５，６を第１及び第２の配置面２ａ，３ａから取り外す。

（微小構造体の製造方法）
図７は、微小構造体の製造工程の一例を示す図である。前述したようにして第１及び第２の配置面の位置決めが終了した後、以下のようにして接合部品としての微小構造体が製造される。

（１）ドナー基板の作製
まず、Ｓｉウェハからなる第１の基板を準備する。なお、第１の基板として、Ｓｉウェハの他に、ガラス基板等を用いてもよい。

次に、第１の基板上にポリイミドからなる離型層をスパッタ法により例えば５μｍ厚に着膜する。なお、離型層として、上記ポリイミドのほかに、フッ化ポリイミド、酸化シリコン等の公知の材料を用いることができる。また、離型層として、第１の基板の熱酸化処理を行って形成される例えば０．３μｍ厚の熱酸化膜を用いてもよい。また、離型層の着膜法として、上記スパッタ法のほかに、分子線ビームエピタキシャル法、化学気相堆積法、真空蒸着法、スピン塗布法等の一般的な薄膜形成方法を用いることができる。離型層を用いることにより、第１のステージ２上に配置した第１の基板と第２のステージ３上の配置した第２の基板とを圧接して離間したとき、薄膜パターンが離型層から容易に剥離して第２の基板側に転写させることができる。

次に、離型層の表面に微小構造体の構成材料となる薄膜をスパッタ法により例えば０．５μｍ厚に着膜する。微小構造体の構成材料として、例えば、Ａｌ，銅，タンタル，インジウム等の金属や、セラミックス（アルミナ、窒化アルミ、炭化けい素）等の絶縁体等を用いることができる。薄膜の着膜法として、上記スパッタ法のほかに、分子線ビームエピタキシャル法、化学気相堆積法、真空蒸着法、スピン塗布法等の一般的な薄膜形成方法を用いることができる。

次に、薄膜をリソグラフィ法によりパターニングして微小構造体の１層目、２層目、３層目の複数の接合対象としての薄膜パターン、およびアライメントマークを一括して形成し、ドナー基板を作製する。パターニングは、上記リソグラフィ法のほかに、集束イオンビーム（ＦＩＢ）法、電子ビーム直接描画法等を用いることができるが、高い平面形状精度が得られ、量産性が高い点で、リソグラフィ法が好ましい。なお、説明を簡単にするために微小構造体を構成する薄膜パターンとして３つの場合を示す。また、アライメントマークは、１つに限定されず、２つ以上設けてもよい。２つ以上設けることにより、θ方向の位置決めを行うことができる。

以上のようにして、後述する図７（ａ）に示すように、第１の基板１１上に離型層１２を介して複数の薄膜パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、及びアライメントマーク１５が形成された、第１の配置面２ａ上に配置されるドナー基板１０を作製する。

（２）第２の基板の作製
後述する図７（ａ）に示すように、第２の配置面３ａに配置される接合対象としての第２の基板１８を作成する。この第２の基板１８は、第１のステージ２側の面の中央に、例えば、サイズ１ｍｍ角、高さ２０〜３０μｍの凸部１８ａを有し、第２のステージ３側の面の中央に、例えば、サイズ１ｍｍ角、高さ２０〜３０μｍの凸部１８ｂを有する。

また、第２の基板１８は、凸部１８ａの頭頂面に薄膜パターンを転写して微小構造体を形成した後、微小構造体からエッチングして除去可能な材料、例えば、Ｓｉウェハを用いることができる。第２の基板１８の第１のステージ２側の面に凸部１８ａを設けることにより、第２の基板１８とドナー基板１０との圧接時に、第２の基板１８が現在転写しようとしている薄膜パターン以外の他の薄膜パターンと干渉するのを防ぐことができる。また、第２の基板１８の第２のステージ３側の面に凸部１８ｂを設けることにより、第２の基板１８とドナー基板１０との圧接時に、第２のステージ３の周辺が変形しても、薄膜パターン全体に荷重を均一に付与することができ、歩留り低下を防ぐことができる。

なお、凸部１８ａの頭頂面は平坦面となっているが、薄膜パターンの荷重分布を均一とするため、中央が高い曲面であってもよい。また、圧接時の第２のステージ３の周辺の変形が少ない場合には、第２の基板１８は、第２のステージ３側に凸部１８ｂを設けなくてもよい。

（３）薄膜パターンの積層
図７（ａ）〜（ｉ）は、積層工程を示す正面図である。まず、図７（ａ）に示すように、第１のステージ２の第１の配置面２ａ上に静電チャックを用いてドナー基板１０をセットする。このとき、アライメントマーク１５を光学顕微鏡７で観察しながら行う。また、第２のステージ３の第２の配置面３ａ上に第２の基板１８をセットする。第２の基板１８のセットは、接着剤を用いて行う。

次に、真空槽内を排気して高真空状態あるいは超高真空状態にする。次に、第１のステージ２を水平方向に移動させて第２の基板１８の凸部１８ａの直下にドナー基板１０の１層目の薄膜パターン１４Ａを位置させる。次に、第２の基板１８の表面、および１層目の薄膜パターン１４Ａの表面にアルゴン原子ビームを照射して清浄化する。

次に、図７（ｂ）に示すように、第２のステージ２を下降させ、所定の荷重力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ²）で第２の基板１８とドナー基板１０とを所定の時間（例えば、５分間）押圧し、第２の基板１８と１層目の薄膜パターン１４Ａとを常温接合する。

ここで「常温接合」とは、接合対象の表面に中性原子ビーム、イオンビームなどを照射して表面を清浄化した後、清浄化した接合面同士を常温（例えば、１５〜２５℃）雰囲気中で直接接触させ、原子同士を直接結合させる接合方法をいい、表面活性化接合ともいう。常温接合により薄膜パターンを接合することにより、薄膜パターンの形状や厚みの変化が少なく、高精度な微小構造体が得られる。接合の際は、無荷重でもよい。なお、常温接合の他に、清浄化された接合面同士を所定の温度（例えば、１００℃以下）で加熱して接合してもよい。また、接合対象は、１００μｍ以下の薄膜に限られず、１００μｍを超える厚いものでもよい。

次に、図７（ｃ）に示すように、第２のステージ３を上昇させると、１層目の薄膜パターン１４Ａが第１の基板１１から剥離し、第２の基板１８側に転写される。これは、薄膜パターン１４Ａと第２の基板１８との密着力が薄膜パターン１４Ａと第１の基板１１の離型層１２との密着力よりも大きいからである。

次に、図７（ｄ）に示すように、第１のステージ２を水平方向に移動させ、第２の基板１８の直下にドナー基板１０上の２層目の薄膜パターン１４Ｂを位置させる。次に、第２の基板１８側に転写された薄膜パターン１４Ａの表面（第１の基板１１に接触していた面）、および２層目の薄膜パターン１４Ｂの表面にアルゴン原子ビームを照射して清浄化する。

次に、図７（ｅ）に示すように、第２のステージ３を下降させ、１層目の薄膜パターン１４Ａと２層目の薄膜パターン１４Ｂとを接合させ、図７（ｆ）に示すように、第２のステージ３を上昇させると、２層目の薄膜パターン１４Ｂが第１の基板１１から剥離し、第２の基板１８側に転写される。

３層目の薄膜パターン１４Ｃも上述したのと同様に、図７（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示すように、ドナー基板１０と第２の基板１８との位置決め、圧接、離間を繰り返すことにより、図７（ｉ）に示すように、微小構造体の各断面形状に対応した複数の薄膜パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが第２の基板１８上に転写される。第２の基板１８上に転写された積層体を第２のステージ３から取り外すと、薄膜パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃからなる微小構造体が得られる。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、姿勢を調整し、固定された計測装置８から測定光を出射し、その反射光の受光位置に基づいて第１及び第２の配置面２ａ，３ｂ間を高精度に位置決めしているので、第１及び第２の配置面２ａ，３ａ間の平行度および第１及び第２の配置面のねじれ度がプラスマイナス０．０２°以内で計測でき，ステージのジオメトリを同誤差内で制御できた。

［第２の実施の形態］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤチップ実装装置を示す。このＬＥＤチップ装置（接触装置）１００は、ＬＰＨ（ＬＥＤＰｒｉｎｔＨｅａｄＭｏｄｕｌｅ）用である。ＬＰＨでは、ＬＥＤアレイチップやその上部のレンズなどを、ドライバＩＣなどが予めアセンブリされている基板に、平行度、ねじれ度、相対位のすべてにおいて高精度に実装する必要がある。図８において、１０１は顕微鏡、１０２は第１のステージ、１０３は、部品交換用ロボット、１１０は第２のステージ、１１１は超音波発生装置、１１２は真空吸着ステージ、１２０は実装する部品、１３０は実装基板である。

図８において図１と異なる点は、ＬＥＤチップアレイなど基板に実装する部品と実装基板のアライメントを行う顕微鏡１０１の位置が、第１のステージ１０２の下に配置されており、第１のステージ１０２上の基板および第２ステージ１１０上の基板のアライメントマークは、それぞれ顕微鏡１０１で個別に検出され、その画像をコンピュータなどにストアし画像処理を行うことでより精密なアライメントが可能となる。また、第１の反射体に形成されるアライメントマークは反射体の裏面に形成する必要がある。

第１の実施の形態で説明したように、第１及び第２の配置面の位置決めを行い、第１及び第２の反射体を第１及び第２の配置面から取り外した後、第１のステージ１０２には実装する部品１２０、第２のステージ１１０には実装基板１３０を配置し、それぞれ位置合わせを行った後、一定荷重で圧接する。第２のステージ１１０に組み込まれた超音波発生装置１１１で超音波を発生し、超音波接合にて部品設にけられた金バンプ（不図示）と、基板に設けられた金パッドを接合する。接合後，第１のステージ１０２のチャックをＯＦＦし、離間を行うと、第２のステージ１１０側に部品が実装・転写され、ＬＥＤチップと基板間に電気的な回路が形成される。次に、第１のステージ１０２に配置される部品を交換し、部品の実装工程を繰り返すことで、所望のＬＰＨ実装基板を得ることができる。

なお、上記実施の形態ではＬＥＤチップを超音波接合で接合したが、加熱による半田付けでもよく、必要とする精度やスループットにより、あらゆる接合手段を使用できる。

［第３の実施の形態］
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るナノインプリント装置を示す。図９において、２０１は顕微鏡、２１０は第１のステージ、２１１は加熱ヒータ、２１２は静電チャック、２２０は第２のステージ、２２１は加熱ヒータ、２２２は磁性チャック、２３０はモールディングされる物体の加工部材（熱可塑性樹脂）、２４０はマイクロモールド（磁性体）である。

ナノインプリント装置（接触装置）２００が、図１と異なる点は、第１のステージ２１０および第２のステージ２２０にヒーターが組み込まれている点である。

第１の実施の形態で説明したように、第１及び第２の配置面の位置決めを行い、第１及び第２の反射体を第１及び第２の配置面から取り外した後、第１のステージ２１０にモールディングされる加工部材２３０を、第２のステージ２２０にマイクロモールド２４０をセットし、両方のステージ２１０，２２０を加熱し圧接する。所定時間を経たの後にマイクロモールド２４０を離間すると、第１のステージ２１０上の加工部材２３０にマイクロモールド２４０の反転形状が転写される。本例では、熱可塑性樹脂を用いたナノインプリント（熱ナノインプリント）を用いたが、ヒータの代わりにフラッシュランプを使用し、光硬化性樹脂を用いることで、光ナノインプリント装置にも適用できる。また、塑性変形のみを用いるようなナノインプリント、超音波振動子を使用し離型性向上した改良ナノインプリントを使用してもよい。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々な変形が可能である。例えば、上記第１の実施の形態では、半導体プロセスを用いて薄膜パターンを形成したが、電鋳を用いて形成してもよい。この場合は、基板として金属製基板、あるいは非金属製基板上に金属膜を着膜したものを用いる。

また、図５（ｃ）に示す平行度の計測では、第２の測定光１７Ｂを第１の反射体５の４５度反射面５１ｃに照射して平行度を計測したが、第１の測定光１７Ａを４５度反射面５１ｃに照射して平行度を計測してもよい。

また、図５（ｃ）に示す平行度の計測では、第２の測定光１７Ｂを第２の反射体６の平行反射面６１ｂに照射して平行度を計測したが、第２の反射体６を用いずに第２の測定光１７Ｂを第２の配置面３ａに直接照射して平行度を計測してもよい。

また、図６（ａ）に示すねじれの計測では、第２の測定光１７Ｂを第２の反射体６の第２の側方反射面６１ｃに照射してねじれを計測したが、第１の測定光１７Ｂを第２の側方反射面６１ｃに照射してθを計測してもよい。

また、ターゲット基板を第２の反射体として用いてもよい。この場合、ターゲット基板の第１のステージ側の凸部の頭頂面が平行反射面となり、その凸部の側面又は他の側面が第２の側方反射面となる。

また、本発明の技術は、常温接合のほか、上記ナノインプリント装置、ウェハ張り合わせ装置、電子部品実装装置（マウンター）等への応用が可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る接合装置を示す図である。図２は、第１の反射体の平面図である。図３は、第２の反射体の平面図である。図４は、計測装置の内部構造を示す図である。図５（ａ）〜（ｄ）は、第２のステージの調整方法を説明するための図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、第２のステージの調整方法を説明するための図である。図７Ａ（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る積層工程を示す正面図である。図７Ｂ（ｅ）〜（ｉ）は、本発明の実施の形態に係る積層工程を示す正面図である。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤチップ実装装置を示す図である。図９は、本発明の第３の実施の形態に係るナノインプリント装置を示す図である。

符号の説明

１接合装置
２第１のステージ
２ａ第１の配置面
３第２のステージ
３ａ第２の配置面
４静電チャック
５第１の反射体
６第２の反射体
７光学顕微鏡
８計測装置
１０ドナー基板
１１第１の基板
１２離型層
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ薄膜パターン
１７Ａ第１の測定光
１７Ｂ第２の測定光
１８第２の基板
１８ａ，１８ｂ凸部
２０ｘステージ
２１ｙステージ
２２ θステージ
３０天板
３１昇降軸
５０第１の反射部材担持基板
５０ａ基準面
５０ｂアライメントマーク
５１第１の反射部材
５１ａ底面
５１ｂ第１の側方反射面
５１ｃ４５度反射面
６０第２の反射部材担持基板
６１第２の反射部材
６１ａ底面
６１ｂ平行反射面
６１ｃ第２の側方反射面
８０オートコリメータ
８１ビームスプリッタプリズム
８１ａハーフミラー
８２反射プリズム
８３Ａ第１のシャッタ
８３Ｂ第２のシャッタ
８４筐体
８５角度調整部
１００ＬＥＤチップ装置
１０１顕微鏡
１０２第１のステージ
１０３部品交換用ロボット
１１０第２のステージ
１１１超音波発生装置
１１２真空吸着ステージ
１２０実装する部品
１３０実装基板
２００ナノインプリント装置
２０１顕微鏡
２１０第１のステージ
２１１加熱ヒータ
２１２静電チャック
２２０第２のステージ
２２１加熱ヒータ
２２２磁性チャック
２３０加工部材（熱可塑性樹脂）
２４０マイクロモールド

Claims

第１の配置面上に前記第１の配置面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置する第１の配置ステップと、
前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第１の配置面に対向して設けられた第２の配置面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記測定光を受光し、前記測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する調整ステップと、
前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、
前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させて前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。
第１の接触対象が配置される第１の配置面上に、前記第１の配置面に垂直な第１の側方反射面、及び前記第１の側方反射面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置する第１の配置ステップと、
前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記第１の側方反射面に第１の測定光を照射し、前記第１の側方反射面で反射した前記第１の測定光を受光し、前記第１の測定光の受光位置に基づいて前記計測装置の姿勢を調整する第１の調整ステップと、
前記計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に前記第１の測定光に平行に第２の測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第１の配置面に対向して設けられた第２の配置面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記第２の測定光を受光し、前記第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する第２の調整ステップと、
前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に前記第２の反射体に代えて前記第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、
前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させて前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。
第１の接触対象が配置される第１の配置面上に、前記第１の配置面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置し、前記第１の配置面に対向して設けられ、前記第１の接触対象に接合される第２の接触対象が配置される第２の配置面上に、前記第２の配置面に平行な平行反射面、及び前記第２の配置面に垂直な第２の側方反射面を有する第２の反射体を配置する第１の配置ステップと、
前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第２の反射体の前記平行反射面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記測定光を受光し、前記測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する第２の調整ステップと、
前記第２の配置面を前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記測定光が照射される位置まで前記第１の配置面に対して相対的に移動させ、前記計測装置から前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記測定光を照射し、前記第２の側方反射面で反射した前記測定光を受光し、前記測定光の受光位置に基づいて前記第１の配置面に対する前記第２の配置面のねじれを調整する第３の調整ステップと、
前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に前記第２の反射体に代えて前記第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、
前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させて前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。
第１の接触対象が配置される第１の配置面上に、前記第１の配置面に垂直な第１の側方反射面、及び前記第１の側方反射面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体を着脱可能に配置し、前記第１の配置面に対向して設けられ、前記第１の接触対象に接合される第２の接触対象が配置される第２の配置面上に、前記第２の配置面に平行な平行反射面、及び前記第２の配置面に垂直な第２の側方反射面を有する第２の反射体を配置する第１の配置ステップと、
前記第１の反射体の側方に設置された計測装置から前記第１の反射体の前記第１の側方反射面に第１の測定光を照射し、前記第１の側方反射面で反射した前記第１の測定光を受光し、前記第１の測定光の受光位置に基づいて前記計測装置の姿勢を調整する第１の調整ステップと、
前記計測装置から前記第１の反射体の前記４５度反射面に前記第１の測定光に平行に第２の測定光を照射し、前記４５度反射面で反射し、前記第２の反射体の前記平行反射面で反射し、再び前記４５度反射面で反射した前記第２の測定光を受光し、前記第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度を調整する第２の調整ステップと、
前記第２の配置面を前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記第１又は第２の測定光が照射される位置まで前記第１の配置面に対して相対的に移動させ、前記計測装置から前記第２の反射体の前記第２の側方反射面に前記第１又は第２の測定光を照射し、前記第２の側方反射面で反射した前記第１又は第２の測定光を受光し、前記第１又は第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１の配置面に対する前記第２の配置面のねじれを調整する第３の調整ステップと、
前記第１の配置面上に前記第１の反射体に代えて前記第１の接触対象を担持した第１の基板を配置し、前記第２の配置面上に前記第２の反射体に代えて前記第２の接触対象を配置する第２の配置ステップと、
前記第２の配置面を前記第１の配置面に対して相対的に移動させ、前記第１の接触対象の接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させる接触ステップとを含む接触方法。
前記接触ステップは、前記第１の接触対象の前記接触面と前記第２の接触対象の接触面とを接触させて接合し、前記第２の配置面を前記第１の配置面から引き離すことにより、前記第１の接触対象を前記第１の基板から剥離して前記第２の接触対象側に転写する請求項１、２、３又は４に記載の接触方法。
前記接触ステップは、前記接触面同士の接触の前に、前記第１の接触対象の前記接触面と前記第２の接触対象の前記接触面を清浄化し、前記第１の接触対象の前記接触面と前記第２の接触対象の前記接触面とを直接接触させて接合する請求項５に記載の接触方法。
前記第１及び第２の配置ステップにおける前記第１の反射体及び前記第１の基板の配置は、静電チャック，磁性チャック又は真空チャックを用いて行う請求項１、２、３又は４に記載の接触方法。
対向して設けられ、所定の方向に相対的に移動可能な第１及び第２の配置面と、
前記第１の配置面上に着脱可能に設けられ、前記第１の配置面に垂直な第１の側方反射面、及び前記第１の側方反射面に対して４５度に傾斜した４５度反射面を有する第１の反射体と、
前記第２の配置面上に着脱可能に設けられ、前記第２の配置面に平行な平行反射面、及び前記第２の配置面に垂直な第２の側方反射面を有する第２の反射体と、
前記第１の反射体の側方に設置され、前記第１の反射体の前記第１の側方反射面及び前記４５度反射面に対応する間隔を有する第１及び第２の測定光を出射し、反射した前記第１及び第２の測定光を受光し、前記第１及び第２の測定光の受光位置に基づいて前記第１及び第２の配置面間の平行度、及び前記第１の配置面に対する前記第２の配置面のθ方向のねじれを計測する計測装置とを備えた接触装置。