(57)【要約】【課題】薄膜パターンが転写される基板のステージに対する取付位置がずれても、歩留りが低下せずに形状精度の高い微小構造体を製造することができる基板位置検出方法、基板位置検出装置、および微小構造体の製造方法を提供する。【解決手段】複数の薄膜パターン１４Ａ〜１４Ｃを担持する第１の基板１１を第１のステージ１６上に取り付け、凸部１８ａを有する第２の基板１８を第２のステージ１７上に取り付けた後、第１のステージ１６を第２のステージ１７に対して相対的に移動させて第２の基板１８の凸部１８ａの形状を非接触で測定することにより、第１の基板１１と第２の基板１８との相対的位置を検出し、その相対的位置に基づいて第１の基板１１と第２の基板１８との圧接、離間を繰り返すことにより、第１の基板１１上の複数の薄膜パターン１４Ａ〜１４Ｃを第２の基板１８の凸部１８ａの頭頂面上に転写して微小構造体を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを担持する第１の基板を第１のステージ上に取り付け、前記第１のステージ側の表面に所定の高低差を有する第２の基板を前記第１のステージに対向して配置された第２のステージ上に取り付ける第１の工程と、
前記第１のステージを前記第２のステージに対して相対的に移動させて前記第２の基板の前記表面の形状を非接触で測定することにより、前記第１の基板と前記第２の基板との相対的位置を検出する第２の工程とを含むことを特徴とする基板位置検出方法。
【請求項２】
前記第２の工程における前記相対的位置の検出は、前記第１の基板の前記複数の薄膜パターンを担持する面（ｘｙ面）に平行なｘ方向、ｙ方向の相対位置、およびｘｙ面内の傾き、ｘｚ面内の傾き、ｙｚ面内の傾きのうち１つ以上の傾きの検出であることを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項３】
前記第２の基板は、前記表面に前記所定の高低差を有する凸部を備え、
前記第２の工程は、前記第２の基板の前記凸部の形状を測定することを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項４】
前記第２の基板は、前記所定の高低差に相当する厚さを有し、
前記第２の工程は、前記第２の基板の縁形状を測定することを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項５】
前記第１の基板の前記第１のステージへの取り付けは、前記第１の基板の縁を基準に行うことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項６】
前記第１の基板は、前記第２のステージ側の表面にアライメントマーク等の凹凸形状を有し、
前記第１の基板の前記第１のステージへの取り付けは、前記第１の基板の前記凹凸形状を基準に行うことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項７】
前記第２の工程における前記表面の形状の測定は、前記第１のステージまたは前記第１の基板に設けた非接触センサを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項８】
前記第２の工程における前記相対的位置の検出は、前記第1のステージの移動によって前記第1の基板との相対距離が変化しない場所に固定された非接触センサを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項９】
前記非接触センサは、レーザ変位計、静電容量型センサまたは磁歪センサであることを特徴とする請求項７または８に記載の基板位置検出方法。
【請求項１０】
前記第２の工程は、前記第１の基板として、共通の薄膜から前記複数の薄膜パターンとともにパターニングされて形成されたアライメントマークを有するものを用い、
前記アライメントマークと前記非接触センサとの相対的位置を光学的に測定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出方法。
【請求項１１】
複数の薄膜パターンを担持した第１の基板が取り付けられる第１のステージと、
前記第１のステージに対向して配置された第２のステージと、
前記第２のステージに取り付けられ、前記第１のステージ側の表面に所定の高低差を有する第２の基板と、
前記第１および第２のステージを相対的に移動させるステージ駆動部と、
前記第１のステージに設けられ、前記第２の基板の前記表面の形状を非接触で測定する非接触センサと、
前記第１のステージを前記第２のステージに対して相対的に移動させたときの前記非接触センサからの出力信号に基づいて前記第１の基板と前記第２の基板との相対的位置を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする基板位置検出装置。
【請求項１２】
微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを担持する第１の基板を第１のステージ上に取り付け、前記第１のステージ側の表面に所定の高低差を有する第２の基板を前記第１のステージに対向して配置された第２のステージ上に取り付ける第１の工程と、
前記第１のステージを前記第２のステージに対して相対的に移動させて前記第２の基板の前記表面の形状を非接触で測定することにより、前記第１の基板と前記第２の基板との相対的位置を検出する第２の工程と、
前記相対的位置に基づいて前記第１の基板と前記第２の基板との圧接、離間を繰り返すことにより、前記第１の基板上の前記複数の薄膜パターンを前記第２の基板上に転写して前記微小構造体を形成する第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１３】
前記第１および第２の基板は、同一サイズおよび同一形状のウェハからなることを特徴とする請求項１２に記載の微小構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小ギヤ、微細光学部品等の微小部品や、微小部品を成形するための金型、金型の原型等の微小構造体を薄膜パターンの積層により製造する際の基板位置検出方法、基板位置検出装置、および微小構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の微小構造体の製造方法として、複数の薄膜を常温接合により積層して微小構造体を製造するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この微小構造体の製造方法では、微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを基板上に形成したドナー基板を作製し、そのドナー基板を下部ステージ上に取り付け、ターゲット基板を上部ステージに取り付け、下部ステージと上部ステージを相対的に移動させてドナー基板とターゲット基板との位置決め、圧接、離間を繰り返すことにより、ドナー基板上の複数の薄膜パターンを１枚ずつ剥離し、ターゲット基板上に転写して複数の薄膜パターンからなる微小構造体を製造する。また、ドナー基板の位置合せは、複数の薄膜パターンを形成する際にアライメントマークを形成し、上部ステージ側から光学顕微鏡によりアライメントマークを観察し、この観察結果を基に下部ステージを基準位置に移動させることにより行っている。
【特許文献１】特許第３１６１３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の微小構造体の製造方法では、ターゲット基板を上部ステージに取り付けるときに、取り付け誤差を生じる場合があり、取り付け誤差を生じたまま薄膜パターンを積層すると、ドナー基板上の薄膜パターンをターゲット基板上の所望の領域に転写できず、歩留り低下や微小構造体の形状精度の低下を招くおそれがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、薄膜パターンが転写される基板のステージに対する取付位置がずれても、歩留りが低下せずに形状精度の高い微小構造体を製造することができる基板位置検出方法、基板位置検出装置、および微小構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の基板位置検出方法、基板位置検出装置、および微小構造体の製造方法を提供する。
【０００７】
［１］微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを担持する第１の基板を第１のステージ上に取り付け、前記第１のステージ側の表面に所定の高低差を有する第２の基板を前記第１のステージに対向して配置された第２のステージ上に取り付ける第１の工程と、前記第１のステージを前記第２のステージに対して相対的に移動させて前記第２の基板の前記表面の形状を非接触で測定することにより、前記第１の基板と前記第２の基板との相対的位置を検出する第２の工程とを含むことを特徴とする基板位置検出方法。
【０００８】
［２］前記第２の工程における前記相対的位置の検出は、前記第１の基板の前記複数の薄膜パターンを担持する面（ｘｙ面）に平行なｘ方向、ｙ方向の相対位置、およびｘｙ面内の傾き、ｘｚ面内の傾き、ｙｚ面内の傾きのうち１つ以上の傾きの検出であることを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【０００９】
［３］前記第２の基板は、前記表面に前記所定の高低差を有する凸部を備え、前記第２の工程は、前記第２の基板の前記凸部の形状を測定することを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１０】
［４］前記第２の工程は、前記第２の基板の縁形状を測定することを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１１】
［５］前記第１の基板の前記第１のステージへの取り付けは、前記第１の基板の縁を基準に行うことを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１２】
［６］前記第１の基板は、前記第２のステージ側の表面にアライメントマーク等の凹凸形状を有し、前記第１の基板の前記第１のステージへの取り付けは、前記第１の基板の前記凹凸形状を基準に行うことを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１３】
［７］前記第２の工程における前記表面の形状の測定は、前記第１のステージまたは前記第１の基板に設けた非接触センサを用いて行うことを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１４】
［８］前記第２の工程における前記相対的位置の検出は、前記第1のステージの移動によって前記第1の基板との相対距離が変化しない場所に固定された非接触センサを用いて行うことを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１５】
［９］前記非接触センサは、レーザ変位計、静電容量型センサまたは磁歪センサであることを特徴とする前記［７］または［８］に記載の基板位置検出方法。
【００１６】
［１０］前記第２の工程は、前記第１の基板として、共通の薄膜から前記複数の薄膜パターンとともにパターニングされて形成されたアライメントマークを有するものを用い、前記アライメントマークと前記非接触センサとの相対的位置を光学的に測定する工程を含むことを特徴とする前記［１］に記載の基板位置検出方法。
【００１７】
［１１］複数の薄膜パターンを担持した第１の基板が取り付けられる第１のステージと、前記第１のステージに対向して配置された第２のステージと、前記第２のステージに取り付けられ、前記第１のステージ側の表面に所定の高低差を有する第２の基板と、前記第１および第２のステージを相対的に移動させるステージ駆動部と、前記第１のステージに設けられ、前記第２の基板の前記表面の形状を非接触で測定する非接触センサと、前記第１のステージを前記第２のステージに対して相対的に移動させたときの前記非接触センサからの出力信号に基づいて前記第１の基板と前記第２の基板との相対的位置を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする基板位置検出装置。
【００１８】
［１２］微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを担持する第１の基板を第１のステージ上に取り付け、前記第１のステージ側の表面に所定の高低差を有する第２の基板を前記第１のステージに対向して配置された第２のステージ上に取り付ける第１の工程と、前記第１のステージを前記第２のステージに対して相対的に移動させて前記第２の基板の前記表面の形状を非接触で測定することにより、前記第１の基板と前記第２の基板との相対的位置を検出する第２の工程と、前記相対的位置に基づいて前記第１の基板と前記第２の基板との圧接、離間を繰り返すことにより、前記第１の基板上の前記複数の薄膜パターンを前記第２の基板上に転写して前記微小構造体を形成する第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。
【００１９】
［１３］前記第１および第２の基板は、同一サイズおよび同一形状のウェハからなることを特徴とする前記［１２］に記載の微小構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る基板位置検出方法によれば、薄膜パターンが転写される基板のステージに対する取付位置がずれても、歩留りが低下せずに形状精度の高い微小構造体を製造することができる。
【００２１】
請求項２に係る基板位置検出方法によれば、第２の基板の傾きが一定量を超えていないことを確認した後、薄膜パターンの接合工程を行うことにより、薄膜パターンの荷重分布を均一にすることができ、歩留り低下を防ぐことができる。
【００２２】
請求項３に係る基板位置検出方法によれば、凸部の頭頂面と薄膜パターンとの接合の際、他の薄膜パターンとの干渉を防ぐことができる。
【００２３】
請求項４に係る基板位置検出方法によれば、凸部の形成工程を省くことができる。
【００２４】
請求項５に係る基板位置検出方法によれば、アライメントマーク等の凹凸形状の形成工程を省くことができる。
【００２５】
請求項６に係る基板位置検出方法によれば、観察精度に応じた凹凸形状を形成することができる。
【００２６】
請求項７〜９に係る基板位置検出方法によれば、接触式センサと比較して相対的位置の検出の際にステージが変位するのを防ぐことができる。
【００２７】
請求項１０に係る基板位置検出方法によれば、アライメントマークと非接触センサとの相対的位置を簡易に測定することができる。
【００２８】
請求項１１に係る基板位置検出装置によれば、薄膜パターンが転写される基板のステージに対する取付位置がずれても、歩留りが低下せずに形状精度の高い微小構造体を製造することができる。
【００２９】
請求項１２に係る微小構造体の製造方法によれば、薄膜パターンが転写される基板のステージに対する取付位置がずれても、歩留りが低下せずに形状精度の高い微小構造体を製造することができる。
【００３０】
請求項１２に係る微小構造体の製造方法によれば、第１および第２の基板の作製が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［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基板位置検出方法および装置が適用された微小構造体の製造装置を示す図である。この製造装置は、真空槽内に、第１および第２のステージ１６，１７と、第１のステージ１６に取り付けられた非接触センサ１９と、第２のステージ１７に取り付けられた光学顕微鏡２０および撮像部２１とを備える。第１のステージ１６には、目的とする微小構造体の断面形状に対応した複数の薄膜パターンを担持する第１の基板（ドナー基板１０）が取り付けられ、第２のステージ１７には、薄膜パターンが転写される第２の基板１８が取り付けられる。
【００３２】
また、製造装置は、第１および第２のステージ１６，１７を駆動するステージ駆動部３０と、光学顕微鏡２０によって観察され、撮像部２１によって撮像された画像からアライメントマークの位置を検出するマーク位置検出部３１と、非接触センサ１９の出力信号に基づいて第１の基板と第２の基板１８の凸部１８ａとの相対的位置を検出する相対位置検出部３２と、この製造装置の各部を制御する制御部３３とを備える。
【００３３】
第１および第２のステージ１６，１７は、相対的に水平方向ｘ，ｙおよび垂直方向ｚに移動可能に構成されており、本実施の形態では、第１のステージ１６が水平方向ｘ，ｙに移動し、第２のステージ１７が垂直方向ｚに移動する。第１および第２のステージ１６，１７は、ステンレス、アルミニウム合金等の金属から形成されている。なお、第１のステージ１６は、ｘ，ｙ方向、およびｚ軸回りのθ方向に移動できるものでもよい。
【００３４】
第２の基板１８は、第１のステージ１６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１７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１６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１７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１７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。
【００３５】
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１７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１７側に凸部１８ｂを設けなくてもよい。
【００３６】
制御部３３は、この製造装置の各部を制御するＣＰＵと、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤＤ等の記憶部とを有して構成され、記憶部に基板位置検出方法や、微小構造体の製造方法を実行するためのＣＰＵのプログラムが格納されている。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から記憶部に取り込んでもよく、サーバ等の外部装置からネットワーク等を介して記憶部に取り込んでもよい。
【００３７】
（微小構造体の製造方法）
第１の実施の形態に係る微小構造体の製造方法を図２乃至図６を参照して説明する。
【００３８】
（１）ドナー基板の作製
図２は、ドナー基板の作製工程を示し、（ａ）〜(ｃ)は断面図、（ｄ）は（ｃ）の平面図である。まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉウェハからなる第１の基板１１を準備する。なお、第１の基板１１として、Ｓｉウェハのほかに、ガラス基板、石英基板等を用いてもよい。
【００３９】
次に、図２（ａ）に示すように、第１の基板１１上にポリイミドからなる離型層１２をスパッタ法により例えば５μｍ厚に着膜する。なお、離型層１２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１２として、第１の基板１１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１２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１２を用いることにより、ドナー基板１０と第２の基板１８とを圧接して離間したとき、薄膜パターンが離型層１２から容易に剥離して第２の基板１８側に転写させることができる。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、離型層１２の表面に微小構造体の構成材料となる薄膜１３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１３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。
【００４１】
次に、図２（ｃ），（ｄ）に示すように、薄膜１３をリソグラフィー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層目の複数の薄膜パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、およびアライメントマーク１５を一括して形成し、ドナー基板１０を作製する。パターニングは、上記リソグラフィー法のほかに、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、図２（ｃ），（ｄ）では、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１５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。
【００４２】
（２）第２の基板の凸部形状の測定
図３（ａ）、（ｂ）は、第２の基板１８の凸部形状の測定工程を示す図である。図３（ａ）に示すように、真空槽内の第１のステージ１６上にドナー基板１０を取り付け、第２のステージ１７上に第２の基板１８を取り付ける。
【００４３】
また、第１のステージ１６に、ドナー基板１０と一体的に水平方向ｘ，ｙに移動するように非接触センサ１９を取り付け、第２のステージ１７に、第２の基板１８と一体的に垂直方向ｚに移動するように光学顕微鏡２０および撮像部２１を取り付ける。なお、図３（ｂ）では、光学顕微鏡２０および撮像部２１の図示を省略している。
【００４４】
次に、光学顕微鏡２０でアライメントマーク１５および非接触センサ１９を観察し、光学顕微鏡２０により観察された画像を撮像部２１により撮像し、その撮像結果をマーク位置検出部３２に送る。マーク位置検出部３２は、アライメントマーク１５と非接触センサ１９との間の距離Ａを演算し、演算結果を制御部３３に送る。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すように、制御部３３は、ステージ駆動部３０を制御して第１のステージ１６を水平方向ｘ，ｙに移動させ、非接触センサ１９を２次元状に走査することにより第２の基板１８の凸部１８ａの形状を測定する。非接触センサ１９として、例えば、レーザ変位計、静電容量型センサ、磁歪センサ等を用いることができるが、本実施の形態では、静電容量型センサを用いる。
【００４６】
図４（ａ）、（ｂ）は、非接触センサ１９として静電容量型センサを用いた場合の測定原理を示す図である。図５は、非接触センサによる測定データを示し、（ａ）は凸部１８ａを横切る水平線上のセンサ出力を示す図、（ｂ）は水平面上のセンサ出力を示す図である。
【００４７】
非接触センサ１９が静電容量型センサの場合は、図４（ａ）に示すように、非接触センサ１９に一対の電極１９ａを設け、第２の基板１８を経由した一対の電極１９ａ間の静電容量の変化を測定してもよい。また、図４（ｂ）に示すように、非接触センサ１９に１つの電極１９ａを設け、第２の基板１８（または第２のステージ１７）と電極１９ａ間の静電容量の変化を測定してもよい。
【００４８】
相対位置検出部３２は、非接触センサ１９の出力信号に基づいて、図５（ａ），（ｂ）に示すように、凸部１８ａの頭頂面の中心の水平方向ｘ，ｙの位置を検出し、図２に示すように、凸部１８ａの頭頂面の中心と非接触センサ１９との距離Ｂとアライメントマーク１５と非接触センサ１９との距離Ａとからアライメントマーク１５と凸部１８ａの中心との距離（相対的位置）Ｃを検出し、その検出信号を制御部３３に出力する。制御部３３は、アライメントマーク１５と凸部１８ａとの相対的位置に基づいて後述する薄膜パターンの位置決めを凸部１８ａに対して正確に行うことができる。
【００４９】
（３）薄膜パターンの積層
図６Ａ（ａ）〜（ｄ）および図６Ｂ（ｅ）〜（ｉ）は、積層工程を示す正面図である。まず、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、図６Ａ（ａ）に示すように、制御部３３は、ステージ駆動部３０を制御して第１のステージ１６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。
【００５０】
次に、図６Ａ（ｂ）に示すように、第２のステージ１７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、被接合物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、被接合物を室温で接触させて原子同士を直接接合することをいう。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。
【００５１】
次に、図６Ａ（ｃ）に示すように、制御部３３は、ステージ駆動部３０を制御して第２のステージ１７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。
【００５２】
次に、図６Ａ（ｄ）に示すように、制御部３３は、ステージ駆動部３０を制御して第１のステージ１６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。
【００５３】
次に、図６Ｂ（ｅ）に示すように、制御部３３は、ステージ駆動部３０を制御して第２のステージ１７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６（ｆ）に示すように、第２のステージ１７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。
【００５４】
３層目の薄膜パターン１４Ｃも上述したのと同様に、図６Ｂ（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６（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１７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。
【００５５】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る基板位置検出方法および装置が適用された微小構造体の製造装置を示す図である。第１の実施の形態では、第２の基板１８として、両面に凸部１８ａ，１８ｂを有するチップ形状のものを用いたが、本実施の形態は、凸部を有していないウェハ形状の第２の基板１８０を用いたものである。
【００５６】
すなわち、この製造装置は、真空槽内に、第１および第２のステージ１６，１７、非接触センサ１９、光学顕微鏡２０、および撮像部２１を備える。また、製造装置は、第１および第２のステージ１６，１７を駆動するステージ駆動部３０と、光学顕微鏡２０によって観察され、撮像部２１によって撮像された画像からアライメントマークの位置を検出するマーク位置検出部３１と、非接触センサ１９の出力信号に基づいて第１の基板１１と第２の基板１８０との相対的位置を検出する相対位置検出部３２と、この製造装置の各部を制御する制御部３３とを備える。
【００５７】
図８は、座標を定義するものであり、水平方向をｘ方向、ｙ方向、垂直方向をｚ方向、ｘｙ面内の傾きをヨー、ｘｚ面内の傾きをロール、ｙｚ面内の傾きをピッチとする。本実施の形態の第１のステージ１６は、ｘ，ｙ、ヨー、ロール、ピッチの方向に移動できるものである。
【００５８】
（微小構造体の製造方法）
第２の実施の形態に係る微小構造体の製造方法を図１、図２、図３、図６、図９を参照して説明する。なお、図３、図６において、第２の基板は、本実施の形態の第２の基板１８０を用いるものとする。
【００５９】
（１）ドナー基板の作製
まず、図２に示すように、Ｓｉウェハからなる第１の基板１１を準備する。第１の基板１１上にポリイミドからなる離型層１２をスパッタ法により例えば５μｍ厚に着膜する。次に、離型層１２の表面に微小構造体の構成材料となる薄膜１３をスパッタ法により例えば０．５μｍ厚に着膜する。次に、薄膜１３をリソグラフィー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層目の複数の薄膜パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、およびアライメントマーク１５を一括して形成し、ドナー基板１０を作製する。
【００６０】
（２）第２の基板の縁形状（外形）の測定
次に、真空槽内の第１のステージ１６上にドナー基板１０を取り付け、第２のステージ１７上に第２の基板１８０取り付ける。
【００６１】
また、第１のステージ１６には、ドナー基板１０とともに水平方向ｘ，ｙに移動可能に非接触センサ１９を取り付け、第２のステージ１７には、第２の基板１８とともに垂直方向ｚに移動可能に光学顕微鏡２０および撮像部２１を取り付ける。
【００６２】
次に、光学顕微鏡２０でアライメントマーク１５および非接触センサ１９を観察し、光学顕微鏡２０により観察された画像を撮像部２１により撮像し、その撮像結果をマーク位置検出部３２に送る。マーク位置検出部３２は、図３に示すように、アライメントマーク１５と非接触センサ１９との間の距離Ａを演算し、演算結果を制御部３３に送る。
【００６３】
次に、制御部３３は、ステージ駆動部３０を制御して第１のステージ１６を水平方向ｘ，ｙに移動させ、非接触センサ１９を２次元状に走査することにより第２の基板１８０の縁形状（外形）を測定する。
【００６４】
相対位置検出部３２は、非接触センサ１９の出力信号に基づいて、図９（ａ），（ｂ）に示すように、第２の基板１８０の周辺の端面（縁）の位置から第２の基板１８０の中心の水平方向ｘ，ｙの位置を検出し、さらに第２の基板１８０の傾き（ヨー、ロール、ピッチ）も測定する。傾きは、非接触センサ１９の出力差から検出することができる。図３に示すように、第２の基板１８０の中心と非接触センサ１９との距離Ｂとアライメントマーク１５と非接触センサ１９との距離Ａとからアライメントマーク１５と第２の基板１８０の中心との距離（相対的位置）Ｃを検出し、その検出信号を制御部３３に出力する。制御部３３は、アライメントマーク１５と第２の基板１８０との相対的位置に基づいて後述する薄膜パターンの位置決めを第２の基板１８０に対して正確に行うことができる。
【００６５】
第２の基板１８０が第１の基板１１に対して傾いていた場合は、第１のステージ１６をピッチ方向またはロール方向に移動させて第１の基板１１が第２の基板１８０に平行となるように調整する。
【００６６】
（３）薄膜パターンの積層
図６Ａ（ａ）〜（ｄ）および図６Ｂ（ｅ）〜（ｉ）に示したようにドナー基板１０と第２の基板１８０との位置決め、圧接、離間を繰り返すことにより、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１７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。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その発明の要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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る微小構造体の製造装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るドナー基板の作製工程を示し、（ａ）〜(ｃ)は断面図、（ｄ）は（ｃ）の平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、第２の基板の凸部形状の測定工程を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、非接触センサの測定原理を示す図である。
【図５】非接触センサによる測定データを示し、（ａ）は所定のライン上のセンサ出力を示す図、（ｂ）は２次元的なセンサ出力を示す図である。
【図６Ａ】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る積層工程を示す正面図である。
【図６Ｂ】（ｅ）〜（ｉ）は、本発明の第１の実施の形態に係る積層工程を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る微小構造体の製造装置を示す図である。
【図８】座標の定義を説明するための図である。
【図９】非接触センサによる測定データを示し、（ａ）は所定のライン上のセンサ出力を示す図、（ｂ）は２次元的なセンサ出力を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ドナー基板
１１  第１の基板
１２  離型層
１３  薄膜
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ  薄膜パターン
１５  アライメントマーク
１６  第１のステージ
１７  第２のステージ
１８ａ，１８ｂ  凸部
１８ａ 凸部
１８  第２の基板
１９  非接触センサ
１９ａ  電極
２０  光学顕微鏡
２１  撮像部
３０  ステージ駆動部
３１  マーク位置検出部
３２  相対位置検出部
３３  制御部
１８０  第２の基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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