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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024040074
(43)【公開日】2024-03-25
(54)【発明の名称】アライメント方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/52 20060101AFI20240315BHJP
【ＦＩ】
H01L21/52 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022144919
(22)【出願日】2022-09-12
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー ・産業技術総合開発機構、「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強 化研究開発事業／先導研究（委託）／フロントホール向け大容量 光リンク技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条 の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】301022471
【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構
(74)【代理人】
【識別番号】100116850
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 隆行
(74)【代理人】
【識別番号】100165847
【弁理士】
【氏名又は名称】関 大祐
(72)【発明者】
【氏名】品田 聡
【テーマコード（参考）】
5F047
【Ｆターム（参考）】
5F047AA17
5F047FA08
5F047FA72
5F047FA77
5F047FA83
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高い精度で，対象物を任意の位置にアライメントできるアライメント方法を提供する。
【解決手段】アライメント方法は，透明基板３上に設けられた第１の透明基板上マーク５と，第１の対象物７上に設けられ，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである第１の対象物マーク９とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物を吸着させるための工程である第１の吸着工程を含む。透明基板３は，第１の対象物７を吸着するための吸着部１０を有する。
【選択図】図３
【解決手段】アライメント方法は，透明基板３上に設けられた第１の透明基板上マーク５と，第１の対象物７上に設けられ，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである第１の対象物マーク９とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物を吸着させるための工程である第１の吸着工程を含む。透明基板３は，第１の対象物７を吸着するための吸着部１０を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明基板上に設けられた第１の透明基板上マークと，第１の対象物上に設けられ，前記第１の透明基板上マークと対応したマークである第１の対象物マークとのアライメントを取りつつ，前記透明基板に，前記第１の対象物を吸着させるための工程である第１の吸着工程を含む，アライメント方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって，
前記透明基板は，前記第１の対象物を吸着するための吸着部を有する，方法。
前記透明基板は，前記第１の対象物を吸着するための吸着部を有する，方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法であって，
前記第１の吸着工程は，
前記透明基板の一方の面から前記第１の透明基板上マーク及び前記第１の対象物マークを観察手段で観察しつつ，前記第１の透明基板と前記第１の対象物との相対位置を調整することで，前記第１の透明基板上マーク及び前記第１の対象物マークのアライメントを取りつつ，前記透明基板に，前記第１の対象物を吸着させる工程である，
方法。
前記第１の吸着工程は，
前記透明基板の一方の面から前記第１の透明基板上マーク及び前記第１の対象物マークを観察手段で観察しつつ，前記第１の透明基板と前記第１の対象物との相対位置を調整することで，前記第１の透明基板上マーク及び前記第１の対象物マークのアライメントを取りつつ，前記透明基板に，前記第１の対象物を吸着させる工程である，
方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法であって，
前記第１の対象物は，アレイ状光学素子の基板である，方法。
前記第１の対象物は，アレイ状光学素子の基板である，方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法であって，
前記第１の対象物を吸着した前記透明基板を設置用基板に近づけ，前記設置用基板に前記第１の対象物を固定するための工程である対象物固定工程をさらに含む，方法。
前記第１の対象物を吸着した前記透明基板を設置用基板に近づけ，前記設置用基板に前記第１の対象物を固定するための工程である対象物固定工程をさらに含む，方法。
【請求項6】
請求項１に記載の方法であって，
前記透明基板上に設けられた第２の透明基板上マークと，第２の対象物上に設けられ，前記第２の透明基板上マークと対応したマークである第２の対象物マークとのアライメントを取りつつ，前記透明基板に，前記第２の対象物を吸着させるための工程である第２の吸着工程をさらに含む，方法。
前記透明基板上に設けられた第２の透明基板上マークと，第２の対象物上に設けられ，前記第２の透明基板上マークと対応したマークである第２の対象物マークとのアライメントを取りつつ，前記透明基板に，前記第２の対象物を吸着させるための工程である第２の吸着工程をさらに含む，方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は，アライメント方法に関する。より詳しく説明すると，この発明は，光デバイスなどをアライメントする方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特開２０１７－５０４７０号公報には，素子実装装置や素子実装方法が記載されている。この方法は，複数の光デバイカメラで２点（素子と実装先）を観測しアライメントする一般的なチップボンディングの技術を用いたものである。この素子実装装置では，アライメント精度が高くない。例えば，一般的なボンディング装置の位置合わせ精度は，±５μｍ程度であること。このため，一般的なボンディング装置を用いても，例えば，複数の光デバイスをアレイ間隔が固定のファイバアレイに対して同時に結合させることは困難である。このため，一般的なボンディング装置を超える精度で，基板（特に複数の基板）を任意の位置にアライメントとして固定できるアライメント方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－５０４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この明細書は，高い精度で，対象物を任意の位置にアライメントできるアライメント方法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】
【0005】
第１の発明は，透明基板の所定位置に第１の対象物を吸着させるためのアライメント方法に関する。
この方法は，第１の吸着工程を含む。第１の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第１の透明基板上マーク５と，第１の対象物７上に設けられ，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである第１の対象物マーク９とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させるための工程である。
この方法は，第１の吸着工程を含む。第１の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第１の透明基板上マーク５と，第１の対象物７上に設けられ，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである第１の対象物マーク９とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させるための工程である。
【0006】
透明基板３は，好ましくは，第１の対象物７を吸着するための吸着部１０を有する。
【0007】
第１の吸着工程の好ましい例は，
透明基板３の一方の面から第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９を観察手段１１（例えば顕微鏡又はカメラ）で観察しつつ，第１の透明基板３と第１の対象物７との相対位置を調整することで，第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９のアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させる。
透明基板３の一方の面から第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９を観察手段１１（例えば顕微鏡又はカメラ）で観察しつつ，第１の透明基板３と第１の対象物７との相対位置を調整することで，第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９のアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させる。
【0008】
第１の対象物７の例は，アレイ状光学素子の基板である。つまり，この方法は，光学素子のアライメントや光学素子の組み立てに好ましく用いることができる。
【0009】
この方法は，好ましくは，対象物固定工程をさらに含む。対象物固定工程は，第１の対象物７を吸着した透明基板３を設置用基板１５に近づけ，設置用基板１５に第１の対象物７を固定するための工程である。
【0010】
この方法は，好ましくは，第２の吸着工程をさらに含む。
第２の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第２の透明基板上マーク２１と，第２の対象物２３上に設けられ，第２の透明基板上マーク２１と対応したマークである第２の対象物マーク２５とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第２の対象物２３を吸着させる工程である。
第２の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第２の透明基板上マーク２１と，第２の対象物２３上に設けられ，第２の透明基板上マーク２１と対応したマークである第２の対象物マーク２５とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第２の対象物２３を吸着させる工程である。
【発明の効果】
【0011】
高い精度で，対象物を任意の位置にアライメントできるアライメント方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図4】図４は，アライメント方法の各工程を説明するための概念図である。図４（ａ）は，第１の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。図４（ｂ）は，設置用基板を透明基板とアライメントをとりつつ，第１の対象物を設置用基板に設置した様子を示す概念図である。
【図6-1】図６（ａ）は，第１の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。図６（ｂ）は，アライメントの取れていない対象物である第２の対象物を透明基板から放し，第２の対象物をステージに搭載し直した例を示す。図６（ｃ）は，第２の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。
【図8】図８は，この発明のアライメント方法の利用例を示す概念図である。図８（ａ）は，双方向通信モジュールの例を示す概念図である。図８（ｂ）は，ＷＤＭレーザーモジュールの例を示す概念図である。図８（ｃ）は，シリコンフォトニクス実装の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
【0014】
図１は，アライメント方法を説明するためのフローチャートである。この例は，第１の吸着工程（Ｓ１０１）と対象物固定工程（Ｓ１０２）を含む。
アライメント方法は，透明基板３の所定位置に第１の対象物７を吸着させるための方法に関する。アライメント方法は，主に光学素子を設置する際に用いられる。このアライメント方法の好ましい使用例は，レーザ，ＰＤ（ダイオード，光検出器），アレイ状光学素子，及び光学フィルタのいずれか１種又は２種以上を所定の基板に設置するものである。
アライメント方法は，透明基板３の所定位置に第１の対象物７を吸着させるための方法に関する。アライメント方法は，主に光学素子を設置する際に用いられる。このアライメント方法の好ましい使用例は，レーザ，ＰＤ（ダイオード，光検出器），アレイ状光学素子，及び光学フィルタのいずれか１種又は２種以上を所定の基板に設置するものである。
【0015】
透明基板の例は，ガラス基板，ＩＴＯ基板，及びプラスチック基板である。
図２は，透明基板を説明するための概念図である。図２（ａ）は透明基板を含むアライメントシステムの外観図の例を示し，図２（ｂ）は透明基板の断面図の例を示す。図２（ａ）に示されるように，透明基板３は，第１の透明基板上マーク５と，吸着部１０とを有する。透明基板３は，第２の透明基板上マーク２１をさらに有してもよい。透明基板３は，複数の対象物に設けられたマークに対応したマークをさらに有してもよい。透明基板３は後述する設置用基板１５に対応したマークが設けられていてもよい。透明基板３は，設置用基板用マーク４３を有し，設置用基板１５は，設置用基板用マークに対応したアライメント用マーク４５を有してもよい。そして，設置用基板用マーク４３と，アライメント用マークとのアライメント４５を取りながら，透明基板３と設置用基板１５との相対位置を制御してもよい。
図２は，透明基板を説明するための概念図である。図２（ａ）は透明基板を含むアライメントシステムの外観図の例を示し，図２（ｂ）は透明基板の断面図の例を示す。図２（ａ）に示されるように，透明基板３は，第１の透明基板上マーク５と，吸着部１０とを有する。透明基板３は，第２の透明基板上マーク２１をさらに有してもよい。透明基板３は，複数の対象物に設けられたマークに対応したマークをさらに有してもよい。透明基板３は後述する設置用基板１５に対応したマークが設けられていてもよい。透明基板３は，設置用基板用マーク４３を有し，設置用基板１５は，設置用基板用マークに対応したアライメント用マーク４５を有してもよい。そして，設置用基板用マーク４３と，アライメント用マークとのアライメント４５を取りながら，透明基板３と設置用基板１５との相対位置を制御してもよい。
【0016】
図２（ｂ）に示されるように，第１の透明基板上マーク５は，好ましくは，透明基板３の下面（対象物に面した面）に設けられる。第１の透明基板上マーク５は，凹部又は凸部を有するものでもよい。この場合，後述する第１の対象物マーク９は，第１の透明基板上マーク５の凹部又は凸部と対応した形状を有する部位を有する。凹凸をかみ合わせることで，第１の対象物７と透明基板３とを固定できる。透明基板上マーク５は，例えば，リソグラフや，蒸着技術を用いることで，透明基板に描画できる。
【0017】
透明基板３は，好ましくは，第１の対象物７を吸着するための吸着部１０を有する。吸着部１０は，第１の対象物７を吸着するための要素である。なお，透明基板３が複数の対象物を吸着する場合，吸着部１０は，それら複数の対象物を吸着するものであってもよい。この場合，複数の対象物のそれぞれを吸着する複数の吸着部１０があることが好ましい。そして，それぞれの吸着部１０は，それぞれの吸着用線路を有することが好ましい。複数の吸着用線路が集合して，一つの吸着ポンプに接続されてもよいし，複数の吸着用線路がそれぞれ，ことなる吸着ポンプに接続されてもよい。複数の吸着用線路を有する場合，吸着用線路の開閉を制御する開閉部を有することが好ましい。このような構成を有することで，複数の吸着用線路のいずれかを吸着することができ，いずれかを開放することができる。図２（ｂ）に示すものは，第１の対象物７を吸着するための吸着口３１，真空ポンプなどの吸引手段と接続するための吸引接続部３３，吸着口３１と吸引接続部３３とを空気の移動を可能な状態で接続するための吸着用線路３５とを有する。吸着用線路３５は，透明基板３内に設けられた空間であってもよい。通常，吸着口３１は，透明基板３の下面に設けられる。吸引接続部３３は，透明基板３の上面に設けられてもよい。もっとも，吸引接続部３３は，観察手段１１による観察の邪魔をしないように，透明基板３の縁部分に設けられることが好ましい。縁部分とは，透明基板上マーク５が設けられている領域よりも縁側の領域を意味する。
【0018】
図３は，アライメントシステムの例を示す概念図である。図４は，アライメント方法の各工程を説明するための概念図である。図４（ａ）は，第１の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。図４（ｂ）は，設置用基板を透明基板とアライメントをとりつつ，第１の対象物を設置用基板に設置した様子を示す概念図である。
【0019】
第１の対象物７は，この方法によりアライメントされ，設置用基板に設置される対象物である。第１の対象物７の例は，レーザ，ＰＤ（ダイオード，光検出器），アレイ状光学素子，及び光学フィルタである。第１の対象物７が複数アライメントされ，光学素子のアレイを構成するものであってもよい。そのようなアレイの例は，垂直共振器面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイや光検出器アレイである。つまり，この方法は，光学素子のアライメントや光学素子の組み立てに好ましく用いることができる。第１の対象物７は，第１の対象物マーク９を有する。第１の対象物マーク９は，第１の対象物７上に設けられたマークであり，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである。図３に示される例では，第１の透明基板上マーク５は，二つの十字状の印からなる。そして，第１の対象物マーク９は，それぞれの十字状の印の４つの突起部を挟む位置に存在する４つの四角形状の印からなる。第１の透明基板上マーク５のひとつと，対応する第１の対象物マーク９があわさると正方形状となる。第１の対象物マーク９は，第１の透明基板上マーク５と対応したものであればよく，ドットパターンによるマーク，図柄，絵，及びキャラクターなどであってもよい。また，第１の対象物マーク9は，レーザの出射開口やＰＤの受光開口などの「構造体」であってもよい。
【0020】
第１の吸着工程（Ｓ１０１）
第１の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第１の透明基板上マーク５と，第１の対象物７上に設けられ，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである第１の対象物マーク９とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させるための工程である。
第１の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第１の透明基板上マーク５と，第１の対象物７上に設けられ，第１の透明基板上マーク５と対応したマークである第１の対象物マーク９とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させるための工程である。
【0021】
図３に示されるように，第１の吸着工程の好ましい例は，透明基板３の一方の面から第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９を観察手段１１（例えば顕微鏡又はカメラ）で観察しつつ，透明基板３と第１の対象物７との相対位置を調整することで，第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９のアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させる。この場合，例えば，第１の対象物７を搭載したステージ４１を適宜回転させて，アライメントをとり，透明基板３に近づけて，第１の対象物７を透明基板３に吸着させればよい。すると，図４（ａ）で示されるように，第１の対象物が，透明基板とアライメントをとりつつ吸着される。
【0022】
対象物固定工程（Ｓ１０２）
この方法は，好ましくは，対象物固定工程をさらに含む。対象物固定工程は，第１の対象物７を吸着した透明基板３を設置用基板１５に近づけ，設置用基板１５に第１の対象物７を固定するための工程である。設置用基板を透明基板とアライメントをとりつつ，第１の対象物を設置用基板に設置する。例えば，透明基板３は，設置用基板用マーク４３を有し，設置用基板１５は，設置用基板用マーク４３に対応したアライメント用マーク４５を有してもよい。そして，観察手段１１を用いて，設置用基板用マーク４３と，アライメント用マーク４５とのアライメントを取りながら，透明基板３と設置用基板１５との相対位置を制御してもよい。第１の対象物７と設置用基板１５のアレイメントを実現するため，（間接的に）透明基板上のマーク４３と設置用基板上のマーク４５のアライメントをとってもよい。すると，図４（ｂ）に示されるように，適切なアライメントを取りつつ，第１の対象物が設置用基板に設置される。これら一連の動作がこのシステムの基本動作となる。そして，後述するように，このシステムは，複数の対象物を適切なアライメントを取りつつ設置用基板に設置できる。設置用基板１５の例は，公知の光学基板である。光学基板の例は，マイクロレンズアレイ，及び半導体基板である。例えば，半導体基板の一方の面には，垂直共振器面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイが形成され，裏面のＶＣＳＥＬアレイに対応した位置にはマルチコアファイバ（ＭＣＦ）（特にシングルモードＭＣＦ）が接着されたものがあげられる。また，半導体基板の一方の面には，光検出器（ＰＤ）アレイが形成され，裏面のＰＤアレイに対応した位置にはマルチコアファイバ（ＭＣＦ）（特にシングルモードＭＣＦ）が接着されたものがあげられる。この場合も，コアの位置と，アレイを構成するレーザやＰＤの位置が精密にアライメントを取ることができる。
この方法は，好ましくは，対象物固定工程をさらに含む。対象物固定工程は，第１の対象物７を吸着した透明基板３を設置用基板１５に近づけ，設置用基板１５に第１の対象物７を固定するための工程である。設置用基板を透明基板とアライメントをとりつつ，第１の対象物を設置用基板に設置する。例えば，透明基板３は，設置用基板用マーク４３を有し，設置用基板１５は，設置用基板用マーク４３に対応したアライメント用マーク４５を有してもよい。そして，観察手段１１を用いて，設置用基板用マーク４３と，アライメント用マーク４５とのアライメントを取りながら，透明基板３と設置用基板１５との相対位置を制御してもよい。第１の対象物７と設置用基板１５のアレイメントを実現するため，（間接的に）透明基板上のマーク４３と設置用基板上のマーク４５のアライメントをとってもよい。すると，図４（ｂ）に示されるように，適切なアライメントを取りつつ，第１の対象物が設置用基板に設置される。これら一連の動作がこのシステムの基本動作となる。そして，後述するように，このシステムは，複数の対象物を適切なアライメントを取りつつ設置用基板に設置できる。設置用基板１５の例は，公知の光学基板である。光学基板の例は，マイクロレンズアレイ，及び半導体基板である。例えば，半導体基板の一方の面には，垂直共振器面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイが形成され，裏面のＶＣＳＥＬアレイに対応した位置にはマルチコアファイバ（ＭＣＦ）（特にシングルモードＭＣＦ）が接着されたものがあげられる。また，半導体基板の一方の面には，光検出器（ＰＤ）アレイが形成され，裏面のＰＤアレイに対応した位置にはマルチコアファイバ（ＭＣＦ）（特にシングルモードＭＣＦ）が接着されたものがあげられる。この場合も，コアの位置と，アレイを構成するレーザやＰＤの位置が精密にアライメントを取ることができる。
【0023】
図５は，アライメント方法の例を説明するためのフローチャートである。この例は，第１の吸着工程（Ｓ２０１）と，第２の吸着工程（Ｓ２０２）と，対象物固定工程（Ｓ２０３）を含む。図６は，アライメント方法の各工程を説明するための概念図である。図６（ａ）は，第１の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。図６（ｂ）は，アライメントの取れていない対象物である第２の対象物を透明基板から離し，第２の対象物をステージに搭載し直した例を示す。図６（ｃ）は，第２の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。図６（ｄ）は，第１の対象物及び第２の対象物を設置用基板に設置する様子を示す概念図である。図６（ｅ）は，透明基板を第１の対象物及び第２の対象物から取り除いた様子を示す概念図である。
【0024】
第１の吸着工程（Ｓ２０１）
第１の吸着工程（Ｓ２０１）は，先に説明した工程と同様である。図６（ａ）は，第１の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。この時点で，第１の対象物７のみが，アライメントが完了して，透明基板３に吸引されている状態である。第２の対象物２３は，アライメントされておらず，ステージ４１の上にある。第２の対象物は第１の対象物において説明したと同様のものを適宜用いることができる。
第１の吸着工程（Ｓ２０１）は，先に説明した工程と同様である。図６（ａ）は，第１の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。この時点で，第１の対象物７のみが，アライメントが完了して，透明基板３に吸引されている状態である。第２の対象物２３は，アライメントされておらず，ステージ４１の上にある。第２の対象物は第１の対象物において説明したと同様のものを適宜用いることができる。
【0025】
第２の吸着工程（Ｓ２０２）
第２の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第２の透明基板上マーク２１と，第２の対象物２３上に設けられ，第２の透明基板上マーク２１と対応したマークである第２の対象物マーク２５とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第２の対象物２３を吸着させる工程である。図６（ｂ）に示す例では，透明基板３とステージ４１との相対位置を近づける。例えば，ステージ４１を透明基板３の方に近づける。図６（ｂ）は透明基板３と第２の対象物２３を離す工程（中央の黒矢印が下向き）である。図６（ｂ）に示されるように，アライメントの取れていない対象物である第２の対象物２３が透明基板３から離され，第２の対象物２３がステージ４１上で，第２の透明基板上マーク２１と第２の対象物マーク２５とのアライメントをとることにより，透明基板３に対してアライメントをとる。図６（ｃ）は，第２の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。この例では，第１の対象物７をアライメントが取れた状態で透明基板３に吸着した状態を維持しつつ，第２の対象物２３のアライメントが完了し，第２の対象物２３を透明基板３に吸着する。
第２の吸着工程は，透明基板３上に設けられた第２の透明基板上マーク２１と，第２の対象物２３上に設けられ，第２の透明基板上マーク２１と対応したマークである第２の対象物マーク２５とのアライメントを取りつつ，透明基板３に，第２の対象物２３を吸着させる工程である。図６（ｂ）に示す例では，透明基板３とステージ４１との相対位置を近づける。例えば，ステージ４１を透明基板３の方に近づける。図６（ｂ）は透明基板３と第２の対象物２３を離す工程（中央の黒矢印が下向き）である。図６（ｂ）に示されるように，アライメントの取れていない対象物である第２の対象物２３が透明基板３から離され，第２の対象物２３がステージ４１上で，第２の透明基板上マーク２１と第２の対象物マーク２５とのアライメントをとることにより，透明基板３に対してアライメントをとる。図６（ｃ）は，第２の対象物を透明基板とアライメントをとりつつ吸着した様子を示す概念図である。この例では，第１の対象物７をアライメントが取れた状態で透明基板３に吸着した状態を維持しつつ，第２の対象物２３のアライメントが完了し，第２の対象物２３を透明基板３に吸着する。
【0026】
対象物固定工程（Ｓ２０３）
対象物固定工程（Ｓ２０３）は，先に説明した工程と同様である。図６（ｄ）に示す例では，透明基板３が第１の対象物７及び第２の対象物２３を吸着した状態で，ステージ４１と分離する。ステージ４１が分離しても，透明基板３が第１の対象物７及び第２の対象物２３を吸着しているので，第１の対象物７及び第２の対象物２３は落下しない。第１の対象物７及び第２の対象物２３と，設置用基板１５との相対位置を近づける。設置基板１５は，ステージ４１とは異なるステージ上に載っていてもよい。接着剤として半田を使う際は，このステージにヒータ機能（温度制御機能）を付随させてもよい。例えば，設置用基板１５を搭載するステージを第１の対象物７及び第２の対象物２３に向けて移動させる。または，図示しない透明基板の位置制御装置を用いて，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５に向けて移動させる。そして，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５上に設置する。この際，例えば，設置用基板１５の第１の対象物７及び第２の対象物２３が設置される位置には，それぞれ接着剤が塗布されていてもよい。接着剤の例は，半田及び光（例えば紫外線）硬化樹脂である。半田使用時は，例えば，ステージを加熱した状態（設置用基板１５上の半田が溶けた状態）で第１の対象物７および第２の対象物２３を設置用基板１５上に設置した後に，ステージを冷却し，半田が固まったことを確認してから透明基板３を放すこととなる。光硬化樹脂使用時は，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５上に設置した後に，光を照射することで，接着剤を固化させ，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５に固定できる。図６（ｅ）は，透明基板を第１の対象物及び第２の対象物から取り除いた様子を示す概念図である。第１の対象物７及び第２の対象物２３は，設置用基板１５に固定されている。このため，透明基板２３の吸引を止めるか弱めると，透明基板３は，第１の対象物７及び第２の対象物２３から離れることができる状態となる。吸着を止めた後に，透明基板３を移動させることで，設置用基板１５に固定された第１の対象物７及び第２の対象物２３と，透明基板３とを分離させることができる。その後，設置用基板１５に固定された第１の対象物７及び第２の対象物２３を移動させる。そして，上記の工程を繰り返すことで，設置用基板１５に固定された第１の対象物７及び第２の対象物２３を複数個製造できることとなる。
対象物固定工程（Ｓ２０３）は，先に説明した工程と同様である。図６（ｄ）に示す例では，透明基板３が第１の対象物７及び第２の対象物２３を吸着した状態で，ステージ４１と分離する。ステージ４１が分離しても，透明基板３が第１の対象物７及び第２の対象物２３を吸着しているので，第１の対象物７及び第２の対象物２３は落下しない。第１の対象物７及び第２の対象物２３と，設置用基板１５との相対位置を近づける。設置基板１５は，ステージ４１とは異なるステージ上に載っていてもよい。接着剤として半田を使う際は，このステージにヒータ機能（温度制御機能）を付随させてもよい。例えば，設置用基板１５を搭載するステージを第１の対象物７及び第２の対象物２３に向けて移動させる。または，図示しない透明基板の位置制御装置を用いて，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５に向けて移動させる。そして，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５上に設置する。この際，例えば，設置用基板１５の第１の対象物７及び第２の対象物２３が設置される位置には，それぞれ接着剤が塗布されていてもよい。接着剤の例は，半田及び光（例えば紫外線）硬化樹脂である。半田使用時は，例えば，ステージを加熱した状態（設置用基板１５上の半田が溶けた状態）で第１の対象物７および第２の対象物２３を設置用基板１５上に設置した後に，ステージを冷却し，半田が固まったことを確認してから透明基板３を放すこととなる。光硬化樹脂使用時は，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５上に設置した後に，光を照射することで，接着剤を固化させ，第１の対象物７及び第２の対象物２３を設置用基板１５に固定できる。図６（ｅ）は，透明基板を第１の対象物及び第２の対象物から取り除いた様子を示す概念図である。第１の対象物７及び第２の対象物２３は，設置用基板１５に固定されている。このため，透明基板２３の吸引を止めるか弱めると，透明基板３は，第１の対象物７及び第２の対象物２３から離れることができる状態となる。吸着を止めた後に，透明基板３を移動させることで，設置用基板１５に固定された第１の対象物７及び第２の対象物２３と，透明基板３とを分離させることができる。その後，設置用基板１５に固定された第１の対象物７及び第２の対象物２３を移動させる。そして，上記の工程を繰り返すことで，設置用基板１５に固定された第１の対象物７及び第２の対象物２３を複数個製造できることとなる。
【0027】
上記の例では，第１の対象物７が透明基板３にすでにアライメントがとられて吸着されている状態で，第２の対象物２３を透明基板３にアライメントを取りつつ吸着する方法や，さらに，第１の対象物７と第２の対象物２３を設置用基板１５に固定する方法にも応用できる。
【0028】
この例では，複数の対象物をアライメントした状態で透明基板に吸着させ，設置用基板に固定させることができる。なお，この例では，対象物を２種類とした。しかしながら，吸着工程を増やすことで，３以上の対象物をアライメントした状態で透明基板に吸着させ，設置用基板に固定させることができる。
【0029】
図７は，アライメント方法の例を説明するためのフローチャートである。この例は，第１の吸着工程（Ｓ３０１）と，対象物固定工程（Ｓ３０２）を含む。この例は，複数の対象物のアライメントを調整した後に，複数の対象物を透明基板に吸着する。そして，この例は，透明基板に吸着した複数の対象物を設置用基板に固定する。
【0030】
第１の吸着工程（Ｓ３０１）
この例では，ステージ４１に搭載された第１の対象物７について，透明基板３の一方の面から第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９を観察手段１１（例えば顕微鏡又はカメラ）で観察しつつ，透明基板３と第１の対象物７との相対位置を調整することで，第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９のアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させる。この場合，例えば，第１の対象物７を搭載したステージ４１上の第１の対象物７の位置を適宜調整させて，アライメントをとればよい。次に，第２の対象物２３についても同様にして，第２の透明基板上マーク２１を利用して，アライメントを取ればよい。第１の対象物７及び第２の対象物２３のアライメントがとられた後は，先に説明したと同様にして，第１の対象物７及び第２の対象物２３を透明基板３に吸着させればよい。
この例では，ステージ４１に搭載された第１の対象物７について，透明基板３の一方の面から第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９を観察手段１１（例えば顕微鏡又はカメラ）で観察しつつ，透明基板３と第１の対象物７との相対位置を調整することで，第１の透明基板上マーク５及び第１の対象物マーク９のアライメントを取りつつ，透明基板３に，第１の対象物７を吸着させる。この場合，例えば，第１の対象物７を搭載したステージ４１上の第１の対象物７の位置を適宜調整させて，アライメントをとればよい。次に，第２の対象物２３についても同様にして，第２の透明基板上マーク２１を利用して，アライメントを取ればよい。第１の対象物７及び第２の対象物２３のアライメントがとられた後は，先に説明したと同様にして，第１の対象物７及び第２の対象物２３を透明基板３に吸着させればよい。
【0031】
対象物固定工程（Ｓ３０２）
対象物固定工程（Ｓ３０２）は，先に説明したと同様にすればよい。
対象物固定工程（Ｓ３０２）は，先に説明したと同様にすればよい。
【0032】
利用例
図８は，この発明のアライメント方法の利用例を示す概念図である。図８（ａ）は，双方向通信モジュールの例を示す概念図である。図８（ｂ）は，ＷＤＭレーザーモジュールの例を示す概念図である。図８（ｃ）は，シリコンフォトニクス実装の例を示す概念図である。図８（ａ）の例では，対象物がＰＤ（ダイオード；光検出器），及びＬＤ（レーザ）である。図８（ａ）の例では，複数のＰＤ及び複数のＬＤのアライメントを取ることができる。また，ひとつのマルチコアファイバ（ＭＣＦ）に対し，複数のＰＤ及び／又は複数のＬＤのアライメントを取ることができる。図８（ｂ）の例では，異なる波長の基板を１つの基板上に固定できる。図８（ｃ）の例では，シリコンフォトニクス基板上に複数の基板を固定できる。この例では，例えば，シリコンフォトニクス基板上（シリコン基板上の導波路や変調器）にＬＤやＰＤの異種基板を固定することに好ましく利用できる。
図８は，この発明のアライメント方法の利用例を示す概念図である。図８（ａ）は，双方向通信モジュールの例を示す概念図である。図８（ｂ）は，ＷＤＭレーザーモジュールの例を示す概念図である。図８（ｃ）は，シリコンフォトニクス実装の例を示す概念図である。図８（ａ）の例では，対象物がＰＤ（ダイオード；光検出器），及びＬＤ（レーザ）である。図８（ａ）の例では，複数のＰＤ及び複数のＬＤのアライメントを取ることができる。また，ひとつのマルチコアファイバ（ＭＣＦ）に対し，複数のＰＤ及び／又は複数のＬＤのアライメントを取ることができる。図８（ｂ）の例では，異なる波長の基板を１つの基板上に固定できる。図８（ｃ）の例では，シリコンフォトニクス基板上に複数の基板を固定できる。この例では，例えば，シリコンフォトニクス基板上（シリコン基板上の導波路や変調器）にＬＤやＰＤの異種基板を固定することに好ましく利用できる。
【0033】
具体的な利用例は，光トランシーバである。光トランシーバは，例えば，特開２０２０－２７１４７号公報に記載されている。この光トランシーバは，第１の基板と，第１の基板の表面に設けられた垂直共振器面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイと，第１の基板の裏面であってＶＣＳＥＬアレイに対応した位置に接着された第１のマルチコアファイバ（ＭＣＦ）とを含む光トランシーバである。このアライメント技術を用いると，第１のＭＣＦがシングルモードマルチコアファイバであっても好ましくアライメントを取ることができる。そして，第１の基板は，ＶＣＳＥＬアレイから出射される光を透過する半導体基板である。また，この光トランシーバの好ましい例は，第２の基板と，第２の基板の表面に設けられた光検出器（ＰＤ）アレイと，第２の基板の裏面であってＰＤアレイに対応した位置に接着された第２のマルチコアファイバ（ＭＣＦ）とを含み，第２の基板は，ＰＤアレイに入射する光を透過する半導体基板であり，第１及び第２のマルチコアファイバは，第３の基板により固定される。このアライメント技術を用いることで，第１及び第２のマルチコアファイバがシングルモードマルチコアファイバであっても好ましくアライメントを取ることができる。
【0034】
具体的な利用例は，空間モード多重送信器である。空間モード多重送信器の例は，特許６９７９１９０号公報（特開２０１９－２４０２９号公報）に記載されている。この空間モード多重送信器は，複数のモードを含む多モード光を出力する多モード光源と，多モード光から１つのモードを選択して単一モード光を出力すると共にそれ以外の不要なモード光を回折することによって除去するパターンが角度多重記録されたホログラムとが集積された，複数の単一高次モードレーザと，複数の単一高次モードレーザから出力された複数の単一モード光を合波して空間モード多重信号を出力するモード合波部と，を備え，複数の単一高次モードレーザの少なくとも一つは，他の単一高次モードレーザとは異なるモードを選択する。
【実施例0035】
複数の基板を任意の位置に高精度に実装するため，吸着機能付きガラスマスクを用いた（図９）。図９は，吸着機能付きガラスマスクを示す図面に代わる写真である。ガラスマスクは，下部に配置する基板を吸着するための開口（開口Ａ）が下面に設けられており，（例えば，ガラス中の吸着用線路を通して）上面の開口（開口Ｂ）に接続されている。ガラスマスクの上面の開口Ｂは真空ポンプに接続されており，開口Ａ下の基板を吸引可能である。ガラスマスク（下面）には，アライメントマーク（金属薄膜のパターン等）が設けてあり，ガラスマスク上面に配置された顕微鏡やカメラ等を用いて，ガラスを通して，金属薄膜パターンと基板Ａ表面の任意のパターンとを合わせること（アライメント）により，ガラスマスク下面のアライメントマークに合わせて基板Ａをピックアップ可能である。同様に，別の位置に配置された吸着用開口を用いれば，基板Ｂをアライメント後にピックアップ可能である。このように，複数の開口を用いて，複数の基板をガラスマスク下面のアライメントマークに対して正確に合わせて，ピックアップ可能である。このような状態を保ちながら，基板Ｃ上に持っていき，ガラスマスクを押し付ければ，半田や紫外線硬化樹脂等の接着剤を介して，基板Ａおよび基板Ｂを基板Ｃ上に固定可能である。
【0036】
予め，基板Ｂを基板Ｃ上に固定しておき，基板Ｂ表面のアライメントマークに対してガラスマスク上のアライメントマークを合わせ，基板Ａと基板Ｂのアライメントを行い，基板Ａを基板Ｃ上に固定してもよい。
【0037】
また，アライメントマークを（金属薄膜パターンを厚く堆積し）突起状にすることにより，ガラスマスク側と基板側のアライメントマークの凹凸をかみ合わせることにより，ヒーター加熱時の熱膨張や，紫外線照射時の体積収縮による位置ずれを簡易的に抑える効果をもたせることができる。アライメントを可能とする透明なガラスマスクを通して基板を吸着することができる。レーザアレイやＰＤアレイの小さな基板（数ｍｍ角程度）に対して，アライメントマークと同時に，吸着用の開口を設けるには，微小な開口（例えば１ｍｍ以下）を形成することが好ましい。かつ顕微鏡やカメラ等の観察視野を遮らないような吸着配線を行うことが好ましい。昨今の機械加工技術では，１ｍｍ以下の開口や線路の形成が可能となっており，こうした微細な吸着構造も実現可能である。
【0038】
このガラスマスクに微細な吸着機能を設けることにより，複数の基板をガラスマスクに対してリソグラフィの精度で個別にアライメントができると考えられる。アライメント精度は，半導体のリソグラフィ技術と同様に，観察に用いる光学顕微鏡やカメラの倍率に依存するが，μｍオーダで複数の基板を高精度に実装可能であると考える。
【0039】
アライメントマーク付き透明基板の例
図１０は，アライメントマーク付き透明基板の例を示す図面に代わる写真である。図１０（ａ）は基板全体を示す。この例では，基板中央下部に下方の開口が存在し，下方の開口から右方向に下方の開口と接続された吸着用線路が基板内部に存在し，吸着用線路の右端部は，基板右上部に存在する上方に向けた開口と接続されている。図１０（ｂ）は開口部の例を示す部分拡大図である。この例は，開口の直径が５００μｍであり，同様の技術を用いれば，この直径を適宜調整できる。図１０（ｃ）は基板上マークの例を示す。この例における基板上マークは，２５０μｍの間隔を有する格子点上に設けられた直径が２０μｍのドットアレイである。ドットアレイを，クロムを蒸着することにより作成した。この例は，ＶＣＳＥＬアレイに対して，ＰＤアレイをアライメントするものなので，下部開口及び上部開口はそれぞれ１つであった。このドットアレイをＶＣＳＥＬまたはＰＤの出射開口または受光開口に合わせることにより，ＶＣＳＥＬアレイ基板とＰＤアレイ基板の間隔を正確に制御したアライメントが可能となる。
図１０は，アライメントマーク付き透明基板の例を示す図面に代わる写真である。図１０（ａ）は基板全体を示す。この例では，基板中央下部に下方の開口が存在し，下方の開口から右方向に下方の開口と接続された吸着用線路が基板内部に存在し，吸着用線路の右端部は，基板右上部に存在する上方に向けた開口と接続されている。図１０（ｂ）は開口部の例を示す部分拡大図である。この例は，開口の直径が５００μｍであり，同様の技術を用いれば，この直径を適宜調整できる。図１０（ｃ）は基板上マークの例を示す。この例における基板上マークは，２５０μｍの間隔を有する格子点上に設けられた直径が２０μｍのドットアレイである。ドットアレイを，クロムを蒸着することにより作成した。この例は，ＶＣＳＥＬアレイに対して，ＰＤアレイをアライメントするものなので，下部開口及び上部開口はそれぞれ１つであった。このドットアレイをＶＣＳＥＬまたはＰＤの出射開口または受光開口に合わせることにより，ＶＣＳＥＬアレイ基板とＰＤアレイ基板の間隔を正確に制御したアライメントが可能となる。
【0040】
ＶＣＳＥＬアレイに対して，ＰＤアレイをアライメントした例
図１１は，ＶＣＳＥＬアレイに対して，ＰＤアレイをアライメントした例を示す図面に代わる写真である。図１１（ａ）は，ＰＤアレイのみアライメントが完了し，透明基板に吸着された様子を示す。図１１（ｂ）は，ＶＣＳＥＬアレイの発光部のアライメントが完了し，透明基板に吸着された様子を示す。この例では，ＰＤアレイが，第１の対象物７に相当し，ＶＣＳＥＬアレイが，第２の対象物２３に相当する。図１１（ａ）の状態では，ドットアレイとＰＤアレイの受光部が一致し，ＰＤアレイのみアライメントが完了して，ＰＤアレイが開口により透明基板に吸着された状態を示す。次に，図１１（ｂ）に示されるように，ドットアレイとＶＣＳＥＬアレイの発光部を一致させると，全ての発光部と受光部が２５０μｍ間隔に保たれる。
図１１は，ＶＣＳＥＬアレイに対して，ＰＤアレイをアライメントした例を示す図面に代わる写真である。図１１（ａ）は，ＰＤアレイのみアライメントが完了し，透明基板に吸着された様子を示す。図１１（ｂ）は，ＶＣＳＥＬアレイの発光部のアライメントが完了し，透明基板に吸着された様子を示す。この例では，ＰＤアレイが，第１の対象物７に相当し，ＶＣＳＥＬアレイが，第２の対象物２３に相当する。図１１（ａ）の状態では，ドットアレイとＰＤアレイの受光部が一致し，ＰＤアレイのみアライメントが完了して，ＰＤアレイが開口により透明基板に吸着された状態を示す。次に，図１１（ｂ）に示されるように，ドットアレイとＶＣＳＥＬアレイの発光部を一致させると，全ての発光部と受光部が２５０μｍ間隔に保たれる。
【産業上の利用可能性】
【0041】
この技術を用いると，ガラスマスク上のアライメントマークに対して，複数の基板をアライメントし，これを１枚の基板上に実装できるため，ＳＤＭ用の送受信モジュールの簡易かつ低コストの実装技術として利用されうる。微小な吸着用開口は，複数設けることが容易であり，高精度な位置合わせが要求される光デバイス集積において拡張性のある技術になりうる。既存のボンディング装置やリソグラフィ装置のオプション機能としても，追加が容易な技術であると考える。この発明は，高精度な位置合わせが要求される光デバイス集積において高精度かつ低コストの実装技術として利用されうる。
【符号の説明】
【0042】
３ 透明基板
５ 第１の透明基板上マーク５
７ 第１の対象物
９ 第１の対象物マーク
１０ 吸着部
１５ 設置用基板
２１ 第２の基板上マーク
２３ 第２の対象物
２５ 第２の対象物マーク
５ 第１の透明基板上マーク５
７ 第１の対象物
９ 第１の対象物マーク
１０ 吸着部
１５ 設置用基板
２１ 第２の基板上マーク
２３ 第２の対象物
２５ 第２の対象物マーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6-1】
【図6-2】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】