(57)【要約】【課題】平面性のよい基板ホルダと基板チャックを用い、上下の基板を接合する際のアライメント精度の向上と、接合品質の向上を図る。【解決手段】本発明の接合方法では、光学的に透明な平面部材からなる基板チャック２６と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ２５と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージ２７と、光照射部２１，２２と、基板チャック側に配置されたアライメント検出手段２４とを備えた装置を用い、基板チャック２６上に下基板２をセットする工程と、基板ホルダ２５に上基板１をセットする工程と、上下の基板の平行を規定する工程と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する工程と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする工程と、接着剤を塗布する工程と、接着剤を広げる工程と、接着剤の厚みを制御する工程と、光を照射して接着剤を硬化接着する工程とを有する。【選択図】図１３
2005249856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージと、光を照射する光照射部と、前記基板チャック部側に配置されアライメントを検出する手段とを備えた装置を用い、前記基板チャック部上に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた下基板をセットする工程と、前記基板ホルダ部に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた上基板をセットする工程と、上下の基板の平行を規定する工程と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する工程と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする工程と、接着剤を塗布する工程と、接着剤を広げる工程と、接着剤の厚みを制御する工程と、光を照射して接着剤を硬化接着する工程とを有することを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項２】
請求項１記載のアライメント接合方法において、
前記上基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部の表面に、少なくとも複数のサイズに対応した溝もしくは孔が形成してあることを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のアライメント接合方法において、
前記下基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部の表面に、少なくとも複数のサイズに対応した溝もしくは孔が形成してあることを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、
前記基板チャック部と前記基板ホルダ部の表面の基板吸着部以外の真空吸着用溝もしくは孔をシールする手段を用いることを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、
前記上基板を固定する光学的に透明な平面部材からなるマスクホルダ部を石英ガラスで構成したことを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、
前記下基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部を石英ガラスで構成したことを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、
前記下基板を載置固定する基板チャック部と、前記上基板を固定する基板ホルダ部の間に、寸法が既知の平板または円柱もしくは球を挿入し、アライメント接着基板間の平行と接着層厚みを規定することを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、
前記上下基板のアライメントマークの位置合わせを基板チャック側から実施することを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、
前記接着剤を硬化接着する光は光学的に透明な基板チャック側と基板ホルダ側から交互に照射することを特徴とするアライメント接合方法。
【請求項１０】
基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージと、光を照射する光照射部と、前記基板チャック部側に配置されアライメントを検出する手段とを備え、前記基板チャック部上に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた下基板をセットする手段と、前記基板ホルダ部に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた上基板をセットする手段と、上下の基板の平行を規定する手段と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する手段と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする手段と、接着剤を塗布する手段と、接着剤を広げる手段と、接着剤の厚みを制御する手段と、光を照射して接着剤を硬化接着する手段とを具備し、請求項１〜９のいずれか一つに記載のアライメント接着方法を用いたことを特徴とするアライメント接合装置。
【請求項１１】
基板を接着剤で接合した構造を有する光学素子において、
請求項１〜９のいずれか一つに記載のアライメント接合方法を用いて作製したことを特徴とする光学素子。
【請求項１２】
基板を接着剤で接合した構造を有する光学素子において、
請求項１０記載のアライメント接着装置により作製したことを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の光学素子において、
基板上あるいは基板間に回折格子またはホログラムを有し、偏光分離機能を有することを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下の基板をアライメントして接着するアライメント接合方法とアライメント接合装置、及び、そのアライメント接合方法やアライメント接合装置を用いて作製した光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子等の作製に用いるアライメント装置に関する従来技術としては、例えば図２０に示すような構成のマスクアライナー装置等があった。図２０において、符号１０１は光照射装置、１０２はアライメント光を照射するアライメントマーク検出光学系、１０３はマスクホルダ、１０４はマスク、１０５は真空排気口、１０６はマスク吸着溝、１０７はウエハチャック、１０８はウエハ吸着溝、１０９はウエハチャックをＸ，Ｙ，θ方向に移動する移動装置、１１０はウエハ、１１１はレジスト、１１２はウエハチャックを支持するベース、１１３は図示しないステージでベース１１２を支持し上下（Ｚ方向）に移動する移動機構、１１４はデバイスパターン、１１５はアライメントマーク、１１６はウエハ上に形成されたデバイスである。このマスクアライナー装置では、デバイス形成面にアライメントマーク１１５が設けられたウエハ１１０をウエハチャック１０７上に固定し、アライメントマーク検出光学系１０２を用いて、マスクホルダ１０３側からこのアライメントマーク１１５を検出し、一方のマスク１０４に設けたアライメントマーク１１５に位置合わせし、アライメント終了後、このアライメント位置に対して、デバイスパターン１１４を露光する。
【０００３】
通常、アライメントは、アライメントマーク１１５とデバイスパターン１１４を形成するための膜構成と、これをエッチングしてパターン化するために使用されるレジストパターンを形成するためのレジスト膜１１１が形成された上から、例えばアライメントマーク検出光学系１０２により、これらの膜構成とレジスト膜を通してアライメントマーク１１５が検出されて実行される。アライメントはアライメントマーク検出により、あらかじめ設定されているアライメントマーク位置と、デバイスパターン形成のための露光位置とのズレ量を検出した後、そのズレ量を補正するように露光すべきウエハの位置にウエハチャック１０７が移動した後、露光が実行される。
【０００４】
この装置のマスクホルダ１０３は、露光部（光照射範囲）が開口した形状をしており、マスク１０４は開口の外側に設けた真空吸着用孔や溝により真空固定されるため、マスク１０３が反る問題があった。特に、板厚が薄いマスクでは反りの発生が顕著であった。この装置による上下の基板の接着の実施例は見当たらないが、仮に、この装置を２つの基板の接合に利用して接着を実施した場合、接着剤を基板全面に広げる際、上下の基板にかかる力により開口しているマスクホルダ側の基板が変形し、平行な状態で接着ができないことが予想される。
【０００５】
また、基板の裏面からアライメントする場合、一般のアライナー装置ではウエハチャック側にアライメント用窓が少なくとも２箇所設けてあり、この窓を通してアライメントしているが、基板の大きさが変更になった場合、この窓の間隔を変更する必要があった。この場合、ウエハチャックごと交換しているのが現状である。さらには、基板サイズが小さくなった場合、基板の固定と窓を形成するには限界があり、小さい基板には対応できないという問題があった。なお、一般にウエハチャックはアルミニウム（Ａｌ）板を精密加工し、表面にフッ素等の表面処理を施した光学的に不透明な構造のため、アライメント用窓が必要と成っている。また、特許文献１に記載の従来技術では、ウエハチャックにアライメント用窓を複数設け、その下のステージにアライメント検出部を備え、デバイスの裏面にアライメントマークを形成し、このアライメントマークを基準にデバイスの表面に半導体素子等を形成しているが、ウエハチャックにアライメント検出部に対応したアライメント用窓を複数設ける必要があるため、複数の基板サイズのウエハチャックやステージを準備する必要がある。また、ウエハチャックに窓を形成しているため、薄い基板を用いた場合、平面性が低下する、また、小さい基板サイズへの対応が困難である等の問題が予想される。
【０００６】
また、特許文献２に記載の従来技術のように基板の両面でアライメントする場合、透明基板の表面に第１のフォトマスクのパターンと位置合わせマークとを転写した後、透明基板の裏面を上にしてウエハチャックに載置し、第２のフォトマスクを用い、アライメント装置の顕微鏡の対物レンズの焦点をあらかじめ第２のフォトマスクのパターン面に合わせ、フォトマスクの中の位置合わせマークを顕微鏡の基準マークと合致させておき、次に透明基板の表面に形成した第１のフォトマスクの位置合わせマークに顕微鏡の焦点を合わせ、透明基板の裏面に設けた第２のフォトマスクのパターン位置ずれを修正した後、第２のフォトマスクを通してレジストを露光し、パターン化し、エッチングにより透明基板の裏面に第２のフォトマスクパターンを転写するが、この場合、形成したデバイスが露出するため、保護膜等のコートが必要になる。また、基板が厚い場合、顕微鏡の焦点位置合わせのための移動距離が長くなり、アライメント精度が低下する等の問題がある。
【０００７】
さらに、ウエハ基板とマスク基板の平行を規定する方法として、基板同士を密着、加圧して上下の平行出しを行う方法が有る。これは、マスク基板にウエハ基板を接触させるものであり、加圧力を接触面に発生した干渉縞で制御するものである。また、空気バネ（所謂エアダンパー）を用いてウエハ基板とマスク基板間にかかる力を一定にする方法が有るが、実際の接着工程で接着剤の粘性により接着剤の反発力が空気バネ圧力より大きくなり、接着厚み制御のみならず、平行が出なくなる等の問題がある。
なお、空隙制御方法としてホールセンサを用い、ウエハチャックとマスクホルダ間を制御する方法が有るが、装置コストが高くなる難点がある。
また、光学的に透明な基板同士をアライメントした後、片側から紫外線を照射し、硬化・接着する際、接着剤の硬化収縮で照射側に反りが発生する可能性があった。
【０００８】
【特許文献１】特公平７−９５５１５号公報
【特許文献２】特許第２８８６４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、平面性のよい基板ホルダと基板チャックを用い、かつアライメント精度の向上を図り、接合品質の向上を図ることができるアライメント接合方法及びアライメント接合装置を提供することを目的とする。また、本発明は、アライメント精度の向上と、１枚の基板ホルダ、基板チャックで各種基板サイズへの適用が可能な低コストなアライメント接合方法及びアライメント接合装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、接着層の厚みバラツキの少ない接着を行うことができ、かつ、基板が反らない、高品質な接合を行うことができるアライメント接合方法及びアライメント接合装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、上記のアライメント接合方法やアライメント接合装置を用いて作製した光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための解決手段として、本発明は以下のような特徴を有している。
［１］．本発明のアライメント接合方法は、基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージと、光を照射する光照射部と、前記基板チャック部側に配置されアライメントを検出する手段とを備えた装置を用い、前記基板チャック部上に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた下基板をセットする工程と、前記基板ホルダ部に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた上基板をセットする工程と、上下の基板の平行を規定する工程と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する工程と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする工程と、接着剤を塗布する工程と、接着剤を広げる工程と、接着剤の厚みを制御する工程と、光を照射して接着剤を硬化接着する工程とを有することを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
［２］．［１］に記載のアライメント接合方法において、前記上基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部の表面に、少なくとも複数のサイズに対応した溝もしくは孔が形成してあることを特徴とする（請求項２）。
［３］．［１］または［２］に記載のアライメント接合方法において、前記下基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部の表面に、少なくとも複数のサイズに対応した溝もしくは孔が形成してあることを特徴とする（請求項３）。
［４］．［１］〜［３］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、前記基板チャック部と前記基板ホルダ部の表面の基板吸着部以外の真空吸着用溝もしくは孔をシールする手段を用いることを特徴とする（請求項４）。
【００１２】
［５］．［１］〜［４］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、前記上基板を固定する光学的に透明な平面部材からなるマスクホルダ部を石英ガラスで構成したことを特徴とする（請求項５）。
［６］．［１］〜［５］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、前記下基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部を石英ガラスで構成したことを特徴とする（請求項６）。
【００１３】
［７］．［１］〜［６］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、前記下基板を載置固定する基板チャック部と、前記上基板を固定する基板ホルダ部の間に、寸法が既知の平板または円柱もしくは球を挿入し、アライメント接着基板間の平行と接着層厚みを規定することを特徴とする（請求項７）。
［８］．［１］〜［７］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、前記上下基板のアライメントマークの位置合わせを基板チャック側から実施することを特徴とする（請求項８）。
［９］．［１］〜［７］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法において、前記接着剤を硬化接着する光は光学的に透明な基板チャック側と基板ホルダ側から交互に照射することを特徴とする（請求項９）。
【００１４】
［１０］．本発明のアライメント接合装置は、基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージと、光を照射する光照射部と、前記基板チャック部側に配置されアライメントを検出する手段とを備え、前記基板チャック部上に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた下基板をセットする手段と、前記基板ホルダ部に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた上基板をセットする手段と、上下の基板の平行を規定する手段と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する手段と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする手段と、接着剤を塗布する手段と、接着剤を広げる手段と、接着剤の厚みを制御する手段と、光を照射して接着剤を硬化接着する手段とを具備し、請求項［１］〜［９］のいずれか一つに記載のアライメント接着方法を用いたことを特徴とする（請求項１０）。
【００１５】
［１１］．基板を接着剤で接合した構造を有する光学素子において、［１］〜［９］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法を用いて作製したことを特徴とする（請求項１１）。
［１２］．基板を接着剤で接合した構造を有する光学素子において、［１０］に記載のアライメント接着装置により作製したことを特徴とする（請求項１２）。
［１３］．［１１］または［１２］に記載の光学素子において、基板上あるいは基板間に回折格子またはホログラムを有し、偏光分離機能を有することを特徴とする（請求項１３）。
【発明の効果】
【００１６】
前記解決手段の［１］に記載のアライメント接合方法では、基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージと、光を照射する光照射部と、前記基板チャック部側に配置されアライメントを検出する手段とを備えた装置を用い、前記基板チャック部上に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた下基板をセットする工程と、前記基板ホルダ部に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた上基板をセットする工程と、上下の基板の平行を規定する工程と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する工程と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする工程と、接着剤を塗布する工程と、接着剤を広げる工程と、接着剤の厚みを制御する工程と、光を照射して接着剤を硬化接着する工程とを有することにより、上基板の反りを低減することができ、アライメント精度及び均一な接着層の厚みを確保することができ、デバイスの外形寸法精度が向上し、高品質なアライメント接合を達成することができる。
【００１７】
前記解決手段の［２］〜［６］に記載のアライメント接合方法では、［１］の効果に加え、上下の基板を固定する石英ガラス製の基板ホルダ部と基板チャック部の表面に、少なくとも２種類の基板サイズに対応した、基板吸着用溝もしくは孔を形成し、使用する基板サイズから外れた基板吸着部以外の溝もしくは孔をシールすることで、複数の基板サイズに対応でき、基板サイズ毎に石英ガラス製の基板ホルダと基板チャック部を準備する必要性がなくなり、その分、取り替え工程が短縮でき、装置及びデバイスの低コスト化を達成することができる。
【００１８】
前記解決手段の［７］に記載のアライメント接着方法では、［１］〜［６］のいずれかの効果に加え、上下の基板を載置固定する基板チャック部と基板ホルダ部間に、同一寸法の平板または円柱もしくは球を挿入し、アライメント接合基板間の平行と接着層厚みを規定したことにより、接合品質を向上することができる。
【００１９】
前記解決手段の［８］に記載のアライメント接着方法では、［１］〜［７］のいずれかの効果に加え、アライメントマークの位置合わせを基板チャック部側から実施することにより、高いアライメント精度の接合方法を提供することができる。また、光を散乱もしくは遮光する基板に対しても利用が可能な接合方法を提供することができる。
【００２０】
前記解決手段の［９］に記載のアライメント接着方法では、［１］〜［８］のいずれかの効果に加え、前記接着剤を硬化接着する光は光学的に透明な基板チャック側と基板ホルダ側から照射することにより、接着剤による収縮を均等化でき、高品質な接合が可能となる。
【００２１】
前記解決手段の［１０］に記載のアライメント接合装置では、基板を固定する光学的に透明な平面部材からなる基板チャック部と、光学的に透明な平面部材からなる基板ホルダ部と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能なステージと、光を照射する光照射部と、前記基板チャック部側に配置されアライメントを検出する手段とを備え、前記基板チャック部上に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた下基板をセットする手段と、前記基板ホルダ部に、エッチングにより形成される凹凸を有するアライメントマークを備えた上基板をセットする手段と、上下の基板の平行を規定する手段と、上下の基板を接着する面の接着層の厚みを規定する手段と、上下の基板のアライメントマークを位置合わせする手段と、接着剤を塗布する手段と、接着剤を広げる手段と、接着剤の厚みを制御する手段と、光を照射して接着剤を硬化接着する手段とを具備し、請求項［１］〜［９］のいずれか一つに記載のアライメント接着方法を用いたことにより、［１］〜［９］のいずれかと同様の効果が得られ、高品質で安定した接合を行うことができる接合装置を提供することができる。
【００２２】
前記解決手段の［１１］、［１２］に記載の光学素子では、［１］〜［９］のいずれか一つに記載のアライメント接合方法、あるいは［１０］に記載のアライメント接合装置を用いて作製したことにより、接合品質の良い高品質な光学素子を得ることができる。
また、［１３］に記載の光学素子のように、基板上あるいは基板間に回折格子またはホログラムを有し、偏光分離機能を有する構成の場合には、波面収差の向上と小型化が可能な偏光分離素子を得ることが可能となる。そして、この偏光分離素子は、光ディスクドライブ装置の光ピックアップ装置等に好適に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例を図１乃至図１４を参照して説明する。
図１は多数の光学素子を形成した直径φ１００ｍｍのウエハ状の接合基板４０の概略断面図であり、この接合基板４０は、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．００ｍｍのＢＫ−７からなるガラス基板に多数の格子８とアライメントマーク９を形成した上基板１と、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．００ｍｍのＢＫ−７からなるガラス基板に直径φ８０ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍの有機複屈折膜３を有機複屈折膜３と同じ屈折率の紫外線硬化型接着剤６で中心を合わせて接着した後、有機複屈折膜上に多数の回折格子（またはホログラム）１０とアライメントマーク１１を形成した下基板２と、上基板１と下基板２を接着する接着剤５と、回折格子１０の溝を充填する接着剤７と、該接着剤７で有機複屈折膜付きの下基板２に接着される保護基板４とから成っている。そして、この接合基板４０を後述するダイシングソー等によって複数個に切断することにより、多数の光学素子を得ることができる。以下、この接合基板４０の具体的な製法を説明する。
【００２５】
初めに、下基板２を構成する直径φ１００ｍｍ、厚さ１．００ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ−７からなる透明基板を図示しない回転塗布装置の基板固定テーブルに載せ、真空吸着し、固定した。その後、基板固定テーブルを１０〜５０ｒｐｍで回転させながら、下基板２の中央部にディスペンサーを用いて屈折率１．５２、粘度５００ｃｐｓ（２５℃）のエポキシ樹脂系紫外線硬化型接着剤６を約１０ｇ滴下した。その後、基板固定テーブルを３００〜５００ｒｐｍで回転させ、下基板全面に紫外線硬化型接着剤６を広げ、基板固定テーブルの回転を停止した。その後、直径８０ｍｍ、厚さ１００μｍの有機複屈折膜３の中心を下基板２の中心に合わせ、載置装置を用いて下基板上の接着剤面に載せた。その後、基板固定テーブルを１０００〜２０００ｒｐｍで回転させ、紫外線硬化型接着剤６を振り切り、接着層厚さを下基板面内で一定にして有機複屈折膜３の表面を平坦化した。その後、基板固定テーブルの回転を停止し、有機複屈折膜側から高圧水銀灯を用いて紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤６を硬化した。このときの硬化後の接着剤厚みは２０μｍであった。
【００２６】
次に、有機複屈折膜３を接着した下基板２を基板固定テーブルから外し、有機複屈折膜上にポジレジストを１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分のプリベークを行った後、下基板２を縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．４５、σ＝０．６、波長；ｉ線）に装着し、１０００周期ある２．０μｍライン・アンド・スペースのデバイスパターンと、ライン幅３０μｍ、長さ１３０μｍの十字形状のアライメントパターンと、外形位置合わせ用の直径φ１００μｍのパターンのレチクルを用いて露光を行った。次いで現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃で３０分のポストベークを行い、周期的なレジストパターンを完成させた。その後、スパッタ法によって前記のレジストパターン上にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、引き続きアセトンを用いてレジストを溶解してＡｌのリフトオフを行い、レジストパターンを反転させたＡｌパターンを完成させた後、日本真空技術社製のＮＬＤ−８００エッチング装置を用いて基板バイアス２００Ｗ、アンテナ電力１ＫＷ、酸素ガス４０ＳＣＣＭ、基板温度−３０℃のエッチング条件で、前記のＡｌパターンを金属マスクにして有機複屈折膜３を４μｍの深さにエッチングした。その後、リン酸系のＡｌエッチング液を用いてＡｌパターンを除去し、１０００周期ある凹凸格子（以後、回折格子と記述）１０と凹凸形状のアライメントマーク１１とを完成させた。図２（ａ）は完成した下基板の平面図と断面図であり、図３（ａ）は下基板２の有機複屈折膜３上にアライメントマーク１１として形成された外形アライメント用マーク１１ａとデバイス用アライメントマーク１１ｂを示している。
【００２７】
一方の上基板１は、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．００ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ−７からなる透明基板で構成されており、初めに、上基板上にポジレジストを１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分のプリベークを行った後、上基板１を縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．４５、σ＝０．６、波長；ｉ線）に装着し、１０００周期ある５μｍライン・アンド・スペースのデバイスパターンとライン幅２０μｍ、長さ１１０μｍの十字形状アライメントパターンのレチクルを用いて露光を行った。次いで現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃で３０分のポストベークを行い、周期的なレジストパターンを完成させた。その後、日本真空技術社製のＮＬＤ−８００エッチング装置を用いて基板バイアス２００Ｗ、アンテナ電力１．５ＫＷ、ＣＦ４ガス６０ＳＣＣＭ、基板温度−３０℃のエッチング条件で、前記のレジストパターンをマスクにして０．５μｍの深さまでエッチングした。その後、アセトンを用いてレジストを溶解して除去し、１０００周期ある凹凸格子８と凹凸形状のアライメントマーク９とを完成させた。図２（ｂ）は完成した上基板の平面図と断面図であり、図３（ｂ）は上基板１上にアライメントマーク９として形成されたデバイスアライメント用マークを示している。
【００２８】
さらに保護基板４は、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．００ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ−７からなる透明基板で構成されており、初めに、保護基板上にポジレジストを１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分のプリベークを行った後、保護基板４を縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．４５、σ＝０．６、波長；i線）に装着し、直径φ８０μｍのアライメントパターンのレチクルを用いて露光を行った。次いで現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃で３０分のポストベークを行い、レジストパターンを完成させた。その後、日本真空技術社製のＮＬＤ−８００エッチング装置を用いて基板バイアス２００Ｗ、アンテナ電力１．５ＫＷ、ＣＦ４ガス６０ＳＣＣＭ、基板温度−３０℃のエッチング条件で、前記のレジストパターンをマスクにして０，５μｍの深さまでエッチングした。その後、アセトンを用いてレジストを溶解して除去し、基板外形を位置合わせするためのアライメントマーク１２を完成させた。図２（ｃ）は完成した保護基板の平面図と断面図であり、図３（ｃ）は保護基板４上にアライメントマーク１２として形成されたデバイスアライメント用マークを示している。
【００２９】
図４は本発明の一実施例を示すアライメント接合装置の概略断面図である。このアライメント接合装置２０は、上部光照射装置２１と、下部光照射装置２２と、下部照射光反射装置２３と、アライメント光を照射してアライメントマークを検出するアライメント検出光学系２４と、真空排気口３２と４インチ径、６インチ径、８インチ径の複数の基板吸着用溝（幅１ｍｍ、深さ０．３ｍｍ）３３を有する直径φ２５０ｍｍ、厚み２０ｍｍの石英ガラス製マスクホルダ（基板ホルダ部）２５と、真空排気口３４と４インチ径、６インチ径、８インチ径の基板吸着用溝（幅１ｍｍ、深さ０．３ｍｍ）３５を有する直径φ２５０ｍｍ、厚み１５ｍｍの石英ガラス製ウエハチャック（基板チャック部）２６と、石英ガラス製ウエハチャックが載置されるステージ２７と、ステージをＸ，Ｙ，θの各方向に移動するステージ移動装置２８と、ステージ２７を上下方向（Ｚ方向）に移動するＺ軸移動制御装置２９と、Ｚ軸移動制御装置２９が固定されるベース３０と、ベース３０が固定される架台３１と、図示しない接着剤滴下装置から構成されている。なお、上下の光照射装置２１，２２には図示しないシャッターが内蔵してある。
【００３０】
以下、図４に示す構成のアライメント接合装置２０を用い、図２に示す下基板２に保護基板４と上基板１を接合する場合の接合方法を説明する。
初めに、基板吸着窓を有したポリエステルフィルム３６を石英ガラス製マスクホルダ２５に装着・固定し、基板吸着部以外の真空吸着用溝３３をシールする。そして前述した方法で作った直径φ１００ｍｍ、厚さ０．５０ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ−７からなる保護基板４を前記基板吸着窓に載置し、真空吸着により石英ガラス製マスクホルダ２５に固定した。次に、アライメント検出光学系（画像記憶装置付き顕微鏡）２４により保護基板４の外形アライメント用マーク１２を検出し、図５に示すように、マーク１２を画像記憶装置のモニタ上の十字線で挟み込み、この画像を記憶する。
【００３１】
次に、図６（ａ）に示すように、６インチ、８インチの基板吸着用溝３５をシールするために内径φ１１０ｍｍ、外径２１０ｍｍに切り抜いた厚み０．１ｍｍのポリエステルフィルム３７を石英ガラス製ウエハチャック２６に載置した。その後、図６（ｂ）に示すように、前述した方法で作った下基板２を石英ガラス製ウエハチャック２６に真空吸着により固定した。
【００３２】
次に、図７に示すように、石英ガラス製ウエハチャック２６と石英ガラス製マスクホルダ２５間に、直径φ５ｍｍ、高さ５．０００ｍｍ、平行度０．００１ｍｍ、表面粗さＲａ＜１０ｎｍのジルコニア円柱３８を図示しない支持アームの移動により同一円周上の１２０°等分の位置に３個挿入し、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７を上昇して、石英ガラス製ウエハチャック２６と石英ガラス製マスクホルダ２５間にジルコニア円柱３７を挟み、１Ｎ／個で加圧、停止した点をギャップ５．０００ｍｍ及び平行面として記憶・固定した。
その後、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を下降し、ジルコニア円柱３８を基板外へ移動した。
【００３３】
次に、下基板２を図で左の方向に押し出し、下基板２の中央に図示しないディスペンサーを用い、オーテックス社製の紫外線硬化型のエポキシ樹脂系接着剤ＥＸ１５００−４、粘度１０００ｃｐｓ（２３℃）を０．５ｍＬ滴下し、下基板２を図で右の方向に戻し、接着層厚み１００μｍ以上を確保するギャップまでＺ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を上昇した。
【００３４】
次に、図８に示すように、下基板２と保護基板４の外形アライメント用マーク１１ａ，１２の位置検出をアライメント検出光学系（画像記憶装置付き顕微鏡）２４により行い、アライメントを行った。初めに、図８（ａ）に示すように、顕微鏡の焦点位置を下基板２に合わせて下基板２の外形アライメント用マーク１１ａを検出し、保護基板４の外形アライメント用マーク１２を記憶していた画像記憶装置のモニタの十字線画像と、検出された外形アライメント用マーク１１ａとのエラー（画像を記憶した十字線とのズレ）を検出した後、図８（ｂ）に示すように、ステージ移動装置２８により石英ガラス製ウエハチャック２６をＸ，Ｙ，θの各方向に移動させることにより補正した。図８（ｃ）に位置合わせ後の下基板２と保護基板４のアライメントマーク１１ａ，１２を示す。
【００３５】
これを基板面内で同一線上の５０ｍｍ離れた少なくとも2点で実施した。アライメント補正後、石英ガラス製ウエハチャック２６はステージ２７に真空吸着等により固定される。その後、最終接着剤厚み５０μｍを確保するため、再度、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を上昇し、図9に示すように、接着剤７を基板全体に押し広げ、ギャップ１．７００ｍｍの位置で停止し、接着剤７の広がりが十分行われる間、この状態を２分間保持した。このとき、基板２，４の総厚み１．５００ｍｍ、有機複屈折膜３の厚みが０．１００ｍｍ、下基板２と有機複屈折膜３の接着剤厚みが０．０５０ｍｍ、有機複屈折膜３と保護基板４の接着剤厚みが０．０５０ｍｍである。
【００３６】
次に、図9に示すように、アライメント検出光学系を図示しない移動装置により光照射範囲外へ移動した後、上下の光照射装置２１，２２により、接着剤全面に波長３６５ｎｍ、光強度４０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線（ＵＶ）を、２秒間ずつ交互に各５０回照射し、接着剤７を硬化した。なお、光照射はシャッターを切り替えて一方の紫外線光が他方の光照射装置に入り込まないようにした。
その後、石英ガラス製マスクホルダ２５の真空吸着を切り、保護基板４の真空吸着を解除する。次にＺ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を下降した後、石英ガラス製ウエハチャック２６の真空吸着を切り、保護基板４をアライメント接合した下基板２を取り出し、図１０に示すような断面構造の保護基板付き下基板２とした。
【００３７】
次に、上基板１と、保護基板付き下基板２とのアライメント接合を行った。
初めに、前述した方法で作った直径φ１００ｍｍ、厚さ１．０００ｍｍのＢＫ−７からなる上基板１を真空吸着により石英ガラス製マスクホルダ２５に固定した後（図４において保護基板４を上基板１に置き換えた状態）、アライメント検出光学系（画像記憶装置付き顕微鏡）２４によりアライメントマーク９を検出し、図１１に示すように、このマーク９を画像記憶装置のモニタ上の十字線で挟み込み、この画像を記憶する。
【００３８】
次に、保護基板付き下基板２を石英ガラス製ウエハチャック２６に真空吸着により固定した後、石英ガラス製ウエハチャック２６と石英ガラス製マスクホルダ２５間に、直径φ５ｍｍ、高さ５．０００ｍｍ、平行度０．００１ｍｍ、表面粗さＲａ＜１０ｎｍのジルコニア円柱３８を図示しない支持アームの移動により同一円周上の１２０°等分の位置に３個挿入した後、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を上昇し、石英ガラス製ウエハチャック２６と石英ガラス製マスクホルダ２５間にジルコニア円柱３８を挟み込み（図７において保護基板４を上基板１に置き換え、下基板２を保護基板付き下基板２に置き換えた状態）、１Ｎ／個で加圧、停止した点をギャップ５．０００ｍｍ及び平行面として記憶・固定した。その後、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャックを下降し、ジルコニア円柱３８を基板外へ移動した。
【００３９】
次に、保護基板付き下基板２を図で左の方向に押し出し、下基板２の中央に図示しないディスペンサーを用い、オーテックス社製の紫外線硬化型のエポキシ樹脂系接着剤ＥＸ１５００−４、粘度１０００ｃｐｓ（２３℃）を０．５ｍＬ滴下し、下基板２を図で右の方向に戻し、接着層厚み１００μｍ以上を確保するギャップまでＺ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャックを上昇した。
【００４０】
図１２（ａ）に、画像記憶装置のモニタ画面上で上基板１のアライメントマーク９を挟み込み記憶した十字線と、保護基板付き下基板２のアライメントマーク１１ａ，１１ｂ，１２を、図１２（ｂ）に位置合わせ後の上基板１と保護基板付き下基板２のアライメントマーク９，１１ａ，１１ｂ，１２を示す。初めに、アライメント検出光学系（画像記憶装置付き顕微鏡）２４の顕微鏡の焦点位置を保護基板付き下基板２の有機複屈折膜３上に合わせ、有機複屈折膜３上のアライメントマーク１１ａ，１１ｂを検出し、あらかじめ記憶しておいた上基板１のアライメントマーク画像と、検出されたアライメントマークとのエラー（画像を記憶した十字線とのズレ）を検出する。そして、ステージ移動装置２８により、ウエハチャック２６をＸ，Ｙ，θの各方向に移動させることにより位置を補正した。これを基板面内で同一線上の５０ｍｍ離れた少なくとも２点で実施した。アライメント補正後、石英ガラス製ウエハチャック２６はステージ２７に真空吸着等により固定される。
【００４１】
次に、最終接着剤厚み５０μｍを確保するため、再度、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を上昇し、図１３に示すように、接着剤５を基板全体に押し広げ、ギャップ２．７５０ｍｍの位置で停止し、接着剤５の広がりが十分行われる間、この状態を２分間保持した。このとき、上基板厚みが１．０００ｍｍ、保護基板付き下基板厚みが１．７００ｍｍ、接着層厚みが０．０５０ｍｍである。
【００４２】
次に、図１３に示すように、アライメント検出光学系２４を図示しない移動装置により光照射範囲外へ移動した後、上下の光照射装置２１，２２により、接着剤全面に波長３６５ｎｍ、光強度４０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線（ＵＶ）を、２秒間ずつ交互に各５０回照射し、接着剤５を硬化した。
なお、光照射はシャッターを切り替えて一方の紫外線光が他方の光照射装置に入り込まないようにした。その後、 石英ガラス製マスクホルダ２５の真空吸着を切り、上基板１の真空吸着固定を解除する。次にＺ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６を下降した後、石英ガラス製ウエハチャック２６の真空吸着を切り、上基板１を保護基板付き下基板２にアライメント接着した接合基板を取り出す。これにより、図１に示したような断面構造の接合基板４０が得られる。
【００４３】
このアライメント接着した接合基板４０を、図１４に示すように、ダイシング装置のダイシングソー４１により６ｍｍ角（６ｍｍ×６ｍｍ）の大きさに切断して、多数の光学素子４２を切り出した。この光学素子４２は、図１に示したように上下の基板間に有機複屈折膜３からなる回折格子１０を有しており、入射光の偏光状態に応じて出射光を透過光と回折光に分離する偏光分離機能を有する偏光分離素子である。尚、本実施例では、下基板２に接着した有機複屈折膜３に周期的凹凸格子（回折格子）１０を形成した例を示したが、有機複屈折膜３にホログラムを形成すれば偏光ホログラム素子となる。
【００４４】
本実施例では上下基板のＺ方向のアライメントマーク間隔が０．５ｍｍから最大で２．１５ｍｍ離れたロングギャップアライメントであり、従来のマスクアライメント装置の４倍程度のアライメント間隔で実施している。マスクホルダ（基板ホルダ）２５及びウエハチャック（基板チャック）２６の材質は上下の光照射装置２１，２２及び、アライメント検出光学系２４に用いる波長を透過する材質で、ヤング率が石英ガラスと同等もしくはそれ以上あればよいが、紫外線透過率、材料コスト、加工コスト等を考慮すると石英ガラスがより好適であった。
また、上下の基板の固定を、光学的に平面な石英ガラスからなるマスクホルダ（基板ホルダ）２５とウエハチャック（基板チャック）２６で基板全面を真空吸着により一体化固定していることにより、基板の剛性が高くなっているため、接着剤を基板全面に広げる際に基板面にかかる力による基板の変形を防止できる。
また、マスクホルダ（基板ホルダ）２５とウエハチャック（基板チャック）２６に複数の基板サイズに対応した基板固定用の真空吸着用溝３３，３５を有し、基板吸着部以外の真空吸着用溝をポリエステルフィルム３６，３７でシールすることにより、１組のマスクホルダ（基板ホルダ）２５とウエハチャック（基板チャック）２６で複数の基板サイズに対応でき、各種サイズのマスクホルダやウエハチャックを準備する必要がない。
【００４５】
さらに、従来は基板の平行出しとアライメントギャップ基準出しは基板同士を全面接触させて実施していたが、本実施例の方法では基板を外した面に基準と成るジルコニア円柱を挿入することで、基板表面に形成したレジストパターンやデバイス等へのダメージを防止できる。
また、接着剤の硬化工程で、接着剤の両面から交互に紫外線を照射したことで、接着剤の硬化収縮を均等化し、基板の反りを低減できる。
また、上下基板のアライメントマークを検出するのに、アライメント検出光学系２４の顕微鏡の焦点を移動する例を示したが、顕微鏡を固定し、それぞれの基板を所定の焦点位置まで移動してアライメントする方法でもよい。
【００４６】
なお、基板の材質はホウ酸クラウンガラス（ＢＫ−７）に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、フッケイ・クラウンガラス、バリウム・クラウンガラス、クラウンガラス等の透明なガラス基板、ポリエステルやアクリル等の高分子フィルム、シート、板等を用いても良い。また、接着剤は紫外線硬化型のエポキシ樹脂系接着剤を用いたが、アクリル樹脂系の接着剤でもよい。また、本実施例では、マスクホルダ（基板ホルダ）２５とウエハチャック（基板チャック）２６との間に挿入し、アライメント接着基板間の平行と接着層厚みを規定する部材としてジルコニア円柱３８を用いたが、ジルコニア製のボールや平板であっても良く、また、材質はアルミナ、窒化アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ｃ−ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｒＳｉＯ４等のセラミックスや、ＷＣ、ＷＣ−Ｃｏ合金、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ合金等、所謂、超硬合金を用いても良い。また、本実施例では厚みと直径を夫々５ｍｍとしたが、５ｍｍに限定するものではなく、用いる基板厚、狙いの接着層厚み等により変えて用いても良い。同様に、断面形状を円形としているが、この形状に限定するものではなく、多角形や楕円等でも良い。また、装置との接触を考慮し、角部を面取り（例えば、０．３Ｒや０．３Ｃ）することが望ましい。
【００４７】
次に本実施例の装置と従来装置で上下の基板を接合したときの、直径φ８０ｍｍ範囲の接着後のアライメント精度と、反り(平面性)、及び上下基板の総合厚みバラツキを比較測定した結果を下記の表１に示す。
なお、ギャップ：２０００μｍで目標とするアライメント精度５μｍに対し、誤差が５μｍより大きいものを×、小さいものを○とした。また、直径φ８０ｍｍ内の接着後の目標とする基板平面性１０μｍ以下に対し、１０μｍより反りが大きいものを×、小さいものを○とした。目標とする接着層厚み５０μｍに対し、厚みが±１０μｍより大きいものを×、小さいものを○とした。アライメント精度の測定はアライメントマークの中心ずれを光学顕微鏡で、平面性は触針式粗さ計で、接着層厚みは試料をダイシングで切断した後、金属顕微鏡で観察・測長した。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１の通り、従来の接合方法ではアライメント精度の誤差、反り(平面性)、上下基板総合厚みバラツキともに大きかったが、本実施例の接合方法ではアライメント精度の誤差や反り（平面性）が小さく、上下基板総合厚みバラツキも小さい。なお、反り（平面性）、上下基板総合厚みバラツキが目標値より大きくなると、光学素子の光学特性、特に波面収差の低下が問題になってくるが、本実施例の接合方法ではアライメント精度の誤差、反り（平面性）、上下基板総合厚みバラツキが小さいので、波面収差の低下が改善された光学素子（偏光分離素子等）を提供することができる。
【００５０】
［実施例２］
次に本発明の第２の実施例を図１５〜１７を参照して説明する。
本実施例では、前述の図２（ａ）に示す構成の有機複屈折膜付き下基板（以下、下基板）２、及び、図２（ｂ）に示す構成の上基板１を用いるが、これらは実施例１と同じ方法で作製しているので、ここでは説明を省略する。異なるのは実施例１に示したアライメント接合装置の石英ガラス製マスクホルダ２５と石英ガラス製ウエハチャック２６の基板吸着用溝を孔に変更し、直径が最大８インチ、最小１０ｍｍのウエハ状の基板、もしくは１０ｍｍ角までの方形状の基板に対応した点にある。
【００５１】
具体的には図１５に示すように直径φ２５０ｍｍ、厚み２０ｍｍの石英ガラス製ウエハチャック（基板チャック）２６’に、直径が４インチ、５インチ、６インチ、８インチの基板に対応する最外周の位置に直径φ０．５ｍｍの真空吸着用孔４３ａを１５度等分の間隔で形成し、石英ガラス製ウエハチャック２６’の中心の５０ｍｍ角内に直径３インチ以下の基板に対応する直径φ０．５ｍｍの吸着用孔４３ｂを５ｍｍピッチで形成した。
石英ガラス製ウエハチャック（基板チャック）２６’のより具体的な作製方法としては、初めに、直径φ２５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの石英ガラス２６ａに直径φ０．４ｍｍの研磨ドリルで上記寸法に対応した位置に孔を加工し、その後、孔の側面をダイヤモンド研磨により透明に仕上げた。一方、直径φ２５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの石英ガラス２６ｂに、直径φ１８０ｍｍ、深さ３ｍｍの凹部４４ａを加工し、この凹部４４ａに真空排気口３４から連通する真空排気用の溝４４ｂを設けた。また、加工面は火炎処理で透明にした。この加工した２つの石英ガラス２６ａ，２６ｂを、直径φ１８０ｍｍ、深さ３ｍｍの凹部４４ａの加工面を内側にして、それぞれの石英ガラス２６ａ，２６ｂの外形を合わせ、合わせ面に沿って加熱融着した後、両面研磨により平行度をλ／１０、平面度を１００ｎｍ、表面粗さ（Ｒｔ）を１ｎｍとした。研磨後は純水を用いた超音波洗浄を実施し、研磨紛を除去した。
【００５２】
一方、石英ガラス製マスクホルダ（基板ホルダ）２５’側も石英ガラス製ウエハチャック２６’と同寸法で同様な方法で作製するので、ここでは説明を省略する。
これらの石英ガラス製マスクホルダ（基板ホルダ）２５’及び石英ガラス製ウエハチャック（基板チャック）２６’を実施例1と同様な構成のアライメント接合装置２０’に取り付けた。
【００５３】
本実施例では１０ｍｍ角の正方形状の基板同士のアライメント接合を説明する。上基板１には、実施例１と同様に、１０ｍｍ角、厚さ１．０００ｍｍのＢＫ−７からなる基板上にフォトリソグラフィとドライエッチングプロセスで１００周期ある２０μｍライン・アンド・スペースの深さ１０μｍの格子状のデバイスパターンと、ライン幅２０μｍ、長さ１００μｍの十字状のアライメントマークを形成した。
下基板２も実施例１と同様なフォトリソグラフィとドライエッチングプロセスで、１０ｍｍ角、厚さ１．０００ｍｍのＢＫ−７からなる基板に接着した有機複屈折膜上に５００周期ある５μｍライン・アンド・スペースの深さ１０μｍの格子状のデバイスパターンと、ライン幅２０μｍ、長さ１００μｍの十字状のアライメントマークを形成した。
【００５４】
図１６は本発明の第２の実施例を示すアライメント接着装置の概略断面図である。このアライメント接合装置２０’は、上部光照射装置２１と、下部光照射装置２２と、下部照射光反射装置２３と、アライメント光を照射してアライメントマークを検出するアライメント検出光学系２４と、前述した方法で製作した基板吸着用孔４５を有する石英ガラス製マスクホルダ（基板ホルダ）２５’と、前述した方法で製作した基板吸着用孔４３を有する石英ガラス製ウエハチャック（基板チャック）２６’と、石英ガラス製ウエハチャックが載置されるステージ２７と、ステージをＸ，Ｙ，θの各方向に移動するステージ移動装置２８と、ステージ２７を上下方向（Ｚ方向）に移動するＺ軸移動制御装置２９と、Ｚ軸移動制御装置２９が固定されるベース３０と、ベース３０が固定される架台３１と、図示しない接着剤滴下装置から構成されており、石英ガラス製マスクホルダ２５’には上基板１が真空吸着され、石英ガラス製ウエハチャック２６’には有機複屈折膜付き下基板２が真空吸着されている。また、石英ガラス製マスクホルダ２５’と石英ガラス製ウエハチャック２６’には基板吸着部以外の真空吸着用孔をシールするためのアクリルシート４７が装着・固定されている。図１７に基板載置窓を形成したアクリルシート４７を装着した石英ガラス製マスクホルダ２５’の平面図を示す（石英ガラス製ウエハチャック２６’側も同様のシート形状である）。また、図１６では石英ガラス製マスクホルダ２５’と石英ガラス製ウエハチャック２６’の間にジルコニアスペーサ４６が挿入されている状態を示している。なお、上下の光照射装置２１，２２には図示しないシャッターが内蔵してある。
【００５５】
以下、図１６に示す構成のアライメント接合装置２０’を用いて、有機複屈折膜付き下基板２に上基板１を接合する場合の接合方法を説明する。
初めに、前述した方法で作った上基板１を石英ガラス製マスクホルダ２６’のアクリルシート４７の基板載置窓４７ａにセットし、真空吸着により固定した。
次に、アライメント検出光学系（画像記憶装置付き顕微鏡）２４によりアライメントマークを検出し、マークを画像記憶装置のモニタ上の十字線で挟み込み、この画像を記憶する。
【００５６】
次に、前述した方法で作った下基板２を石英ガラス製ウエハチャック２６’のアクリルシート４７の基板載置窓にセットし、真空吸着により固定した後、石英ガラス製ウエハチャック２６’と石英ガラス製マスクホルダ２５’間に、直径φ２０ｍｍ、高さ３．０００ｍｍ、平行度０．００１ｍｍ、表面粗さＲａ＜１０ｎｍのジルコニアスペーサ４６を図示しない支持アームの移動により同一円周上の１２０°等分の位置に３個挿入した後、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６’を上昇し、石英ガラス製ウエハチャック２６’と石英ガラス製マスクホルダ２５’間にジルコニアスペーサ４６を挟み込み、１Ｎ／個で加圧し、停止した点を平行面として記憶・固定し、その後、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６’を下降し、ジルコニアスペーサ４６を基板外へ移動した。
【００５７】
次に、下基板２を図で左の方向に押し出し、下基板２の中央に図示しないディスペンサーを用い、オーテックス社製の紫外線硬化型のエポキシ樹脂系接着剤ＥＸ１５００−４、粘度１０００ｃｐｓ（２３℃）を０．１ｍＬ滴下し、下基板２を図で右の方向に戻し、石英ガラス製ウエハチャック２６’と石英ガラス製マスクホルダ２５’間に、直径φ２０ｍｍ、高さ２．１５０ｍｍ（＝上基板厚み１．０００ｍｍ＋有機複屈折膜付き下基板厚み１．１００ｍｍ＋接着層厚み０．０５０ｍｍ）、平行度０．００１ｍｍ、表面粗さＲａ＜１０ｎｍの接着後の基準寸法となるジルコニアスペーサー４６を図示しない支持アームの移動により同一円周上の１２０°等分の位置に３個挿入した後、接着層厚み１００μｍ以上を確保するギャップまでＺ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６’を上昇した。
【００５８】
次に、実施例１と同様のアライメント方法を行い、アライメント検出光学系（画像記憶装置付き顕微鏡）２４の顕微鏡の焦点位置を下基板２の有機複屈折膜３上のアライメントマークに合わせ、有機複屈折膜上のアライメントマークを検出し、あらかじめ記憶しておいた上基板のアライメントマーク画像と、検出されたアライメントマークとのエラー（画像を記憶した十字線とのズレ）検出する。そして、ステージ移動装置２８により、石英ガラス製ウエハチャック２６’をＸ，Ｙ，θの角方向に移動させることにより位置を補正した。これを基板面内で同一線上の６ｍｍ離れた少なくとも２点で実施した。アライメント位置の補正後、石英ガラス製ウエハチャック２６’はステージ２７に真空吸着等により固定される。その後、最終接着剤厚み５０μｍを確保するため、再度、Ｚ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６’を上昇し、接着剤５を基板全体に押し広げ、ジルコニアスペーサ４６と接触した点（２．１５０ｍｍ）の位置で停止し、接着剤５の広がりが十分行われる間、この状態を２分間保持した。
【００５９】
次に、アライメント検出光学系２４を図示しない移動装置により光照射範囲外へ移動した後、上下の光照射装置２１，２２により、接着剤全面に波長３６５ｎｍ、光強度４０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を、２秒間ずつ交互に各５０回照射し、接着剤５を硬化した。なお、光照射はシャッターを切り替えて一方の紫外線光が他方の光照射装置に入り込まないようにした。また、本実施例では、基板以外へ光が照射しないように、石英ガラス製マスクホルダ２５’及び石英ガラス製ウエハチャック２６’上のアクリルシート４７は真空シールと遮光とを兼ねた機能とした。
【００６０】
その後, 石英ガラス製マスクホルダ２５’の真空吸着を切り、上基板１の真空吸着固定を解除する。次にＺ軸移動制御装置２９によりステージ２７とともに石英ガラス製ウエハチャック２６’を下降した後、石英ガラス製ウエハチャック２６’の真空吸着を切り、下基板２の真空吸着固定を解除し、上下の基板をアライメント接着した接合基板を取り出す。
【００６１】
このアライメント接着した接合基板を、図１４に示したようなダイシング装置のダイシングソー４１により６ｍｍ角（６ｍｍ×６ｍｍ）の大きさに切断して、多数の光学素子を切り出した。この光学素子は、上下の基板間に有機複屈折膜２３からなる回折格子２５を有しており、入射光の偏光状態に応じて出射光を透過光と回折光に分離する偏光分離機能を有する光学素子（偏光分離素子）である。尚、本実施例では、下基板２に接着した有機複屈折膜３に周期的凹凸格子（回折格子）１０を形成した例を示したが、有機複屈折膜３にホログラムを形成すれば偏光ホログラム素子となる。
【００６２】
以上のように、本実施例では、基板のサイズにより石英ガラス製マスクホルダ２５’及び石英ガラス製ウエハチャック２６’を取り替えることなく、直径が最大８インチ、最小１０ｍｍの円形基板、または１０ｍｍ角の正方形状の基板に対応することができる。また、このような小さい基板サイズの接合では平行度の低下が問題となるが、石英ガラス製マスクホルダ２５’と石英ガラス製ウエハチャック２６’間に基準厚みのジルコニアスペーサ４６を挿入することで、接着後の基板の平行度の精度を向上することができる。特に、上下の基板を石英ガラス製マスクホルダ２５’と石英ガラス製ウエハチャック２６’に載置する位置によらず精度を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明のアライメント接合方法及び装置は、２以上の基板を接着剤で接合した構造を有する光学素子、特に基板上あるいは基板間に回折格子やホログラム等の光学デバイスを有する光学素子の作製に好適に利用することができる。そして本発明に係る光学素子、特に前述の接合方法及び装置で接合された偏光分離素子は、平行度が良く、波面収差の発生を低減することができるので、光ディスクドライブ装置の光ピックアップ装置等の光学装置に好適に利用することができる。
【００６４】
ここで図１８は本発明に係る光学素子（偏光分離素子）を用いた光ピックアップ装置の構成例を示す概略構成図であり、光記録媒体としてＣＤ（コンパクトディスク）系の光ディスク（ＣＤ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等）を用いる光ピックアップ装置の構成例である。
ＣＤ用の光ピックアップ装置ではレーザーダイオード９１から出射された波長７８０ｎｍの光は、偏光分離素子９２、コリメータレンズ９３、対物レンズ９４を通ってＣＤ系の光ディスク９５を照射し、ＣＤ系の光ディスク９５の記録ピットからの反射光は対物レンズ９４を通って偏光分離素子９２で回折されフォトダイオード９６に導かれ、フォーカス検出、トラック検出、信号検出が行われる。この光ピックアップ装置では、偏光分離素子９２として、実施例１または２のアライメント接合方法及び装置で作製した偏光分離素子５２を用いている。
【００６５】
図１８に示す構成の光ピックアップ装置を用い、ＣＤ−ＲＷに信号を記録し、その後、同じ光ピックアップ装置で信号の再生を行ったところ、従来のプリズムを接着したビームスプリッタと１／４波長板（λ／４板）を組み合わせたＣＤ用光ピックアップ装置と同等の再生信号出力を得ることができ、本例の光ピックアップ装置が従来の光ピックアップ装置と同等の記録／再生特性を持つことが確認できた。
また、この光ピックアップ装置では、偏光分離素子９２が、従来のプリズムを接着したビームスプリッタよりも小さくなっており、かつ偏光分離素子の上基板１に格子８を形成してλ／４板の機能も組み込むことができるため、従来の光ピックアップ装置と比較して小型化が実現できる。
【００６６】
次に図１９は光ピックアップ装置の別の構成例を示す概略構成図であり、光記録媒体としてＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）系の光ディスク（ＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）を用いる光ピックアップ装置の構成例である。
ＤＶＤ用の光ピックアップ装置ではレーザーダイオード９１から出射された波長６８０ｎｍの光は偏光分離素子９２とコリメータレンズ９３、λ／４板９７、対物レンズ９４を通った後、ＤＶＤ系の光ディスク９８を照射し、ＤＶＤ系の光ディスク９８の記録ピットからの反射光はλ／４板９７で直線偏光になった後、偏光分離素子９２で回折してフォトダイオード９６に導かれ、フォーカス検出、トラック検出、信号検出が行われる。この光ピックアップ装置では、偏光分離素子９２として、実施例１または２のアライメント接合方法及び装置で作製した偏光分離素子を用いている。
【００６７】
図１９に示す構成の光ピックアップ装置を用い、ＤＶＤ−ＲＯＭから情報信号の再生を行ったところ、従来のプリズムを接着したビームスプリッタとλ／４板を組み合わせたＤＶＤ用光ピックアップ装置と同等の信号出力を得ることができ、本例の光ピックアップ装置が従来の光ピックアップと同等の再生特性を持つことが確認できた。
また、この光ピックアップ装置では、偏光分離素子９２が、従来のプリズムを接着したビームスプリッタよりも小さくなっているため、従来の光ピックアップ装置よりも小型になっている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】多数の偏光分離素子を形成したウエハ状の接合基板の概略断面図である。
【図２】（ａ）は下基板の平面図と断面図、（ｂ）は上基板の平面図と断面図、（ｃ）は保護基板の平面図と断面図である。
【図３】（ａ）は下基板の有機複屈折膜上に形成された外形アライメント用マークとデバイス用アライメントマークの形状例を示す図、（ｂ）は上基板に形成されたデバイス用アライメントマークの形状例を示す図、（ｃ）は保護基板に形成された外形アライメント用マークの形状例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例を示すアライメント接合装置の概略断面図である。
【図５】モニタ上の保持基板のアライメントマークと十字線を示す図である。
【図６】（ａ）はポリエステルフィルムを石英ガラス製ウエハチャックに載置した状態を示す平面図。（ｂ）は下基板を石英ガラス製ウエハチャックに真空吸着により固定した状態を示す断面図である。
【図７】図４に示す構成のアライメント接合装置により保持基板と下基板のアライメントを行っている状態を示す図である。
【図８】下基板の外形アライメント用マークと保持基板の外形アライメント用マークを位置合せする際のアライメント方法の説明図である。
【図９】図４に示す構成のアライメント接合装置により保持基板と下基板の接着を行っている状態を示す図である。
【図１０】保持基板付き下基板の断面図である。
【図１１】モニタ上の上基板のアライメントマークと十字線を示す図である。
【図１２】下基板のアライメントマークと上基板のアライメントマークを位置合せする際のアライメント方法の説明図である。
【図１３】図４に示す構成のアライメント接合装置により保持基板付き下基板と上基板の接着を行っている状態を示す図である。
【図１４】接合基板から光学素子を切り出す工程の説明図である。
【図１５】真空吸着孔を設けた石英ガラス製ウエハチャックの平面図と断面図である。
【図１６】本発明の別の実施例を示すアライメント接合装置の概略断面図である。
【図１７】基板載置窓を形成したアクリルシートを装着した石英ガラス製マスクホルダの平面図である。
【図１８】本発明に係る光学素子（偏光分離素子）を用いた光ピックアップ装置の構成例を示す概略構成図である。
【図１９】本発明に係る光学素子（偏光分離素子）を用いた光ピックアップ装置の別の構成例を示す概略構成図である。
【図２０】従来技術の一例を示すマスクアライナー装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１：上基板
２：下基板
３：有機複屈折膜
４：保護基板
５，６，７：接着剤
８：格子
９：上基板のアライメントマーク
１０：回折格子
１１：下基板のアライメントマーク
１２：保護基板のアライメントマーク
２０，２０’：アライメント接合装置２０
２１：上部光照射装置
２２：下部光照射装置
２３：下部照射光反射装置
２４：アライメント検出光学系
２５，２５’：石英ガラス製マスクホルダ（基板ホルダ）
２６．２６’：石英ガラス製ウエハチャック（基板チャック）
２７：ステージ
２８：ステージ移動装置２８
２９：Ｚ軸移動制御装置
３０：ベース
３１：架台
３２，３４：真空排気口
３３：上基板吸着溝
３５：下基板吸着溝
３６，３７：ポリエステルフィルム
３８：ジルコニア円柱
４０：接合基板
４１：ダイシングソー
４２：光学素子
４３：真空吸着孔
４６：ジルコニアスペーサ
４７：アクリルシート
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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