JP4143161B2

JP4143161B2 - Member separation device

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Publication number: JP4143161B2
Application number: JP08897098A
Authority: JP
Inventors: 清文坂口; 和明近江; 一隆柳田; 隆夫米原; 歳一都川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: JPH11288859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部材の分離装置及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁層上に単結晶Ｓｉ層を有する基板として、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有する基板（ＳＯＩ基板）が知られている。このＳＯＩ基板を採用したデバイスは、通常のＳｉ基板では達成し得ない数々の優位点を有する。この優位点としては、例えば、以下のものが挙げられる。
（１）誘電体分離が容易で高集積化に適している。
（２）放射線耐性に優れている。
（３）浮遊容量が小さく、素子の動作速度の高速化が可能である。
（４）ウェル工程が不要である。
（５）ラッチアップを防止できる。
（６）薄膜化による完全な空乏型電解効果トランジスタの形成が可能である。
【０００３】
ＳＯＩ構造は、上記のような様々な優位点を有するため、ここ数十年、その形成方法に関する研究が進められてきた。
ＳＯＩ技術としては、古くは、単結晶サファイア基板上にＳｉをＣＶＤ（化学気層成長）法でヘテロエピタキシ成長させて形成するＳＯＳ（ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｓａｐｐｈｉｒｅ）技術が知られている。このＳＯＳ技術は、最も成熟したＳＯＩ技術として一応の評価を得たものの、Ｓｉ層と下地のサファイア基板との界面における格子不整合による大量の結晶欠陥の発生、サファイア基板を構成するアルミニウムのＳｉ層への混入、基板の価格、大面積化への遅れ等の理由により実用化が進んでいない。
【０００４】
ＳＯＳ技術に次いで、ＳＩＭＯＸ（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙｉｏｎｉｍｐｌａｎｔｅｄｏｘｙｇｅｎ）技術が登場した。このＳＩＭＯＸ技術に関して、結晶欠陥の低減や製造コストの低減等を目指して様々な方法が試みられてきた。この方法としては、基板に酸素イオンを注入して埋め込み酸化層を形成する方法、酸化膜を挟んで２枚のウェハを貼り合わせて一方のウェハを研磨又はエッチングして、薄い単結晶Ｓｉ層を酸化膜上に残す方法、更には、酸化膜が形成されたＳｉ基板の表面から所定の深さに水素イオンを打ち込み、他方の基板と貼り合わせた後に、加熱処理等により該酸化膜上に薄い単結晶Ｓｉ層を残して、貼り合わせた基板（他方の基板）を剥離する方法等が挙げられる。
【０００５】
本出願人は、特開平５−２１３３８号において、新たなＳＯＩ技術を開示した。この技術は、多孔質層が形成された単結晶半導体基板上に非多孔質単結晶層を形成した第１の基板を、絶縁層（ＳｉＯ₂）を介して第２の基板に貼り合わせ、その後、多孔質層で両基板を分離し、第２の基板に非多孔質単結晶層を移し取るものである。この技術は、ＳＯＩ層の膜厚均一性が優れていること、ＳＯＩ層の結晶欠陥密度を低減し得ること、ＳＯＩ層の表面平坦性が良好であること、高価な特殊仕様の製造装置が不要であること、数１００Å〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ膜を有するＳＯＩ基板を同一の製造装置で製造可能なこと等の点で優れている。
【０００６】
更に、本出願人は、特開平７−３０２８８９号において、上記の第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた後に、第１の基板を破壊することなく第２の基板から分離し、その後、分離した第１の基板の表面を平滑にして再度多孔質層を形成し、これを再利用する技術を開示した。この技術は、第１の基板を無駄なく使用できるため、製造コストを大幅に低減することができ、製造工程も単純であるという優れた利点を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術において、量産化を容易にするには、歩留まりを低下させる要因を可能な限り排除すべきである。例えば、貼り合せた基板を多孔質層で分離する一連の処理においては、基板を落下させる危険性を排除することが重要である。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、基板等の部材の分離に好適な分離装置及び基板等の部材の処理に好適な処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る部材の分離装置は、部材の主表面の方向を変更する操作手段と、鉛直方向に束状の流体を噴射して該束状の流体によって前記部材を分離する分離手段と備え、前記操作手段は、前記部材をその主表面が水平になるように操作する機能と、該主表面が鉛直になるように操作する機能とを有し、前記操作手段は、前記部材をその主表面が水平な状態で受け取り、前記部材をその主表面を鉛直にするとともに前記分離手段が前記部材を処理可能な位置に移動させる他、前記分離手段により分離された各部材の少なくとも１つの部材の主表面を水平にすることを特徴とする。
本発明の好適な実施形態に係る部材の分離装置は、部材の主表面の方向を変更する操作手段と、束状の流体を利用して部材を分離する分離手段とを備え、前記操作手段は、部材をその主表面の方向が第１の方向に一致するように操作する機能と、該主表面の方向が第２の方向に一致するように操作する機能とを有する。
【０００９】
上記の分離装置において、前記操作手段は、その主表面の方向が前記第１の方向に一致する部材を受け取り、該主表面の方向を前記第２の方向に一致させると共に該部材を前記分離手段が処理可能な位置に移動させる他、前記分離手段により分離された各部材の少なくとも１つの部材の主表面の方向を前記第１の方向に一致させることが好ましい。
【００１０】
上記の分離装置において、前記操作手段は、その主表面の方向が前記第１の方向に一致する部材を受け取り、該主表面の方向を前記第２の方向に一致させると共に該部材を前記分離手段が処理可能な位置に移動させる他、前記分離手段により分離された各部材の主表面の方向を夫々前記第１の方向に一致させることが好ましい。
【００１１】
上記の分離装置において、前記第１の方向と前記第２の方向とが略直交することが好ましい。
上記の分離装置において、前記第１の方向は、部材の主表面が略水平になる方向であることが好ましい。
上記の分離装置において、処理対象の部材は板状部材であり、前記分離手段は、該板状部材を面方向に切断して２枚の板状部材に分離することが好ましい。
【００１２】
上記の分離装置において、前記第２の方向は、板状部材の主表面が略垂直になる方向であり、前記分離手段は、板状部材に向かって流体を鉛直方向に噴射して該板状部材を２枚の板状部材に分離することが好ましい。
上記の分離装置において、前記第１の方向は、板状部材の主表面が略水平になる方向であることが好ましい。
【００１３】
上記の分離装置において、前記操作手段は、前記分離手段により板状部材を分離する際に該板状部材を両面から挟むようにして保持する一対の保持手段を有することが好ましい。
上記の分離装置において、前記保持手段は、板状部材を吸着する吸着手段を有することが好ましい。
【００１４】
上記の分離装置において、前記操作手段は、前記吸着手段の吸着面に平行な軸を中心として前記一対の保持手段のうち少なくとも一方を回動させる回動手段を有し、該回動手段により板状部材の主表面の方向を変更することが好ましい。
上記の分離装置において、前記操作手段は、前記吸着手段の吸着面に平行な軸を中心として前記一対の保持手段を夫々回動させる回動手段を有し、該回動手段により板状部材の主表面の方向を変更することが好ましい。
【００１５】
上記の分離装置において、前記保持手段を回動させる際の中心となる軸は、前記一対の保持手段が互いに干渉しない位置に配置されていることが好ましい。
上記の分離装置において、部材をその主表面に直交する軸を中心として回転させる回転手段を更に備えることが好ましい。
上記の分離装置において、前記回転手段は、前記分離手段により部材を分離する際に該部材を回転させる手段を有することが好ましい。
【００１６】
上記の分離装置において、前記分離手段は束状の液体を利用して部材を分離し、前記回転手段は、前記分離手段により分離された各部材の少なくとも１つの部材を回転させて、これにより該部材に付着している液体を除去する手段を有することが好ましい。
上記の分離装置において、前記一対の保持手段の少なくとも一方をその保持面に直交する軸を中心として回転させる回転手段を更に備えることが好ましい。
【００１７】
上記の分離装置において、前記回転手段は、前記分離手段により部材を分離する際に前記保持手段を回転させることが好ましい。
上記の分離装置において、前記分離手段は束状の液体を利用して部材を分離し、前記回転手段は、前記分離手段により部材を分離した後に、前記保持手段を回転させて、これにより該保持手段によって保持された部材に付着している液体を除去することが好ましい。
【００１８】
上記の分離装置において、装置を被うチャンバを更に備えることが好ましい。
上記の分離装置において、前記チャンバは、開閉可能なシャッタを有することが好ましい。
上記の分離装置において、処理対象の部材を前記操作手段に引き渡す他、分離された部材を前記操作手段から受け取るための搬送手段を更に備え、前記搬送手段は前記チャンバの外部に配置され、前記シャッタを開放した状態で、前記操作手段との間で部材の引き渡し及び受け取りを行うことが好ましい。
【００１９】
上記の分離装置において、少なくとも前記分離手段により部材を分離する際には、前記シャッタを閉じることが好ましい。
上記の分離装置において、処理対象の部材を前記操作手段に対して位置合せする位置合せ手段を更に備えることが好ましい。
上記の分離装置において、分離対象の部材は、分離用の層として脆弱な層を有し、該脆弱な層は該部材の主表面に略平行な層であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る部材の処理装置は、部材の主表面の方向を変更する操作手段と、部材をその主表面に直交する軸を中心として回転させる回転手段と、前記回転手段により部材を回転させた状態で該部材を処理する処理手段とを備え、前記操作手段は、その主表面の方向が前記第１の方向に一致する部材を受け取り、該主表面の方向を前記第２の方向に一致させると共に該部材を前記処理手段が処理可能な位置に移動させる他、前記処理手段により処理された部材の主表面の方向を前記第１の方向に一致させることを特徴とするとする。
【００２１】
上記の処理装置において、前記第１の方向と前記第２の方向とが略直交することが好ましい。
上記の処理装置において、前記第１の方向は、部材の主表面が略水平になる方向であることが好ましい。
上記の処理装置において、前記処理手段は液体により部材を処理し、前記回転手段は、前記処理手段により部材が処理された後に、該部材を回転させて、これにより該部材に付着している液体を除去することが好ましい。
【００２２】
本発明に係る他の処理装置は、部材を保持する保持手段と、前記保持手段の保持面の方向を変更する操作手段と、前記保持手段によって保持された部材を処理する処理手段と、前記処理手段により部材を処理する際及び／又は処理の終了後に、前記保持面に直交する軸を中心として、該部材を保持している前記保持手段を回転させる回転手段とを備え、前記操作手段は、前記保持手段が処理対象の部材を受け取る際は前記保持手段の保持面の方向を第１の方向に一致させ、前記保持手段が該部材を受け取って保持した後に、前記保持手段の保持面の方向を第２の方向に一致させると共に前記処理手段が該部材を処理可能な位置に前記保持手段を移動させ、前記処理手段による処理が完了した後に、前記保持手段の保持面の方向を前記第１の方向に一致させることを特徴とする。
【００２３】
上記の他の処理装置において、前記第１の方向と前記第２の方向とが略直交することが好ましい。
上記の他の処理装置において、前記第１の方向は、部材の主表面が略水平になる方向であることが好ましい。
上記の他の処理装置において、前記処理手段は液体により部材を処理し、前記回転手段は、前記処理手段により部材が処理された後、該部材を回転させて、これにより該部材に付着している液体を除去することが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を工程順に説明する図である。
図１（ａ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１を準備して、その表面に陽極化成等により多孔質Ｓｉ層１２を形成する。次いで、図１（ｂ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２上に非多孔質単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。その後、その表面を酸化することによりＳｉＯ₂層１５を形成する。これにより、第１の基板（▲１▼）が形成される。
【００２５】
図１（ｃ）に示す工程では、単結晶Ｓｉの第２の基板（▲２▼）を準備し、第１の基板（▲１▼）と第２の基板（▲２▼）とを、第２の基板１４と絶縁層１５とが面するように室温で密着させる。その後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組合わせた処理により第１の基板（▲１▼）と第２の基板（▲２▼）とを貼り合わせる。この処理により、第２の基板１４と絶縁層１５が強固に結合される。なお、絶縁層１５は、上記のように非多孔質単結晶Ｓｉ層１３側に形成しても良いし、第２の基板１４上に形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図１（ｃ）に示す状態になれば良い。
【００２６】
図１（ｄ）に示す工程では、貼り合わせた２枚の基板を、多孔質Ｓｉ層１２の部分で分離する。これにより、第２の基板側（▲１▼’’＋▲２▼）は、多孔質Ｓｉ層１２’’／単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基板１４の積層構造となる。一方、第１の基板側（▲１▼’）は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質１２’を有する構造となる。
【００２７】
分離後の基板（▲１▼’）は、残留した多孔質Ｓｉ層１２’を除去し、必要に応じて、その表面を平坦化することにより、再び第１の基板（▲１▼）を形成するための単結晶Ｓｉ基板１１として使用される。
貼り合わせた基板を分離した後、図１（ｅ）に示す工程では、第２の基板側（▲１▼’’＋▲２▼）の表面の多孔質層１２’’を選択的に除去する。これにより、単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基板１４の積層構造、すなわち、ＳＯＩ構造を有する基板が得られる。
【００２８】
第２の基板としては、例えば、単結晶Ｓｉ基板の他、絶縁性基板（例えば、石英基板）や光透過性基板（例えば、石英基板）等が好適である。
この実施の形態では、２枚の基板を貼り合せた後にこれを分離する処理を容易にするために、分離領域に脆弱な構造の多孔質層１２を形成するが、この多孔質層の代わりに、例えば微小気泡層を形成してもよい。微小気泡層は、半導体基板にイオンを注入することにより形成することができる。
【００２９】
この実施の形態においては、図１（ｄ）に示す工程、すなわち、貼り合わせた２枚の基板（以下、貼り合わせ基板）を分離する工程において、貼り合せ基板の分離領域に高圧の液体又は気体（流体）を挟入させることにより多孔質層を破壊して、これにより貼り合せ基板を２枚の基板に分離する。
［分離装置の原理］
まず、本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の原理を説明する。この実施の形態に係る分離装置は、ウォータージェット法を適用したものである。一般に、ウォータジェット法は、水を高速、高圧の束状の流れにして対象物に対して噴射して、加工、表面の塗膜の除去、表面の洗浄等を行う方法である（「ウォータージェット」第１巻１号第４ページ参照）。
【００３０】
この分離装置は、貼り合わせ基板の多孔質層（分離領域）に対して、基板の面方向に、高速、高圧の液体又は気体（流体）を束状の流れにして噴射して、多孔質層を選択的に崩壊させることにより、多孔質層の部分で基板を分離するものである。以下では、この束状の流れを「ジェット」という。また、ジェットを構成する液体又は気体（流体）を「ジェット構成媒体」という。ジェット構成媒体としては、水、アルコール等の有機溶媒、弗酸、硝酸その他の酸、水酸化カリウムその他のアルカリ、空気、窒素ガス、炭酸ガス、希ガス、エッチングガスその他の気体を使用し得る。
【００３１】
図２は、本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の原理を示す図である。この分離装置は、基板を支持するための一対の基板保持部２２及び２３を有する。基板保持部２２，２３には、夫々回転軸２４、２５が連結されている。また、基板保持部２２，２３は、夫々回転軸２６，２７を中心として回動可能に支持されている。
【００３２】
貼り合せ基板２１を2枚の基板２１ａ，２１ｃに分離するには、まず、図２（ａ）に示すように、基板保持部２２，２３の基板支持面を水平にする。そして、一方の基板保持部２２の上の所定位置に貼り合せ基板２１を載置し基板支持面に吸着させる。
次いで、図２（ｂ）に示すように、両基板保持部２２，２３を夫々回転軸２６，２７を中心として回動させて対向させ、両基板保持部２２，２３により貼り合せ基板２１を挟むようにして保持する。このとき、両基板保持部２２，２３の基板支持面は垂直になる。
【００３３】
この状態で、噴射ノズル２８からジェット構成媒体(例えば、水）２９を噴射させて貼り合せ基板２１の分離領域（多孔質領域）に挟入させると共に回転軸２４，２５を中心として貼り合せ基板２１を回転させる。これにより、貼り合せ基板２１は、２枚の基板２１ａ，２１ｃに分離される。
次いで、図２（ｃ）に示すように、回転軸２６，２７を中心として、基板保持部２２，２３を夫々の基板支持面が水平になるまで回動させる。なお、この動作は、基板保持部２２に基板２１ａを吸着させ、基板保持部２３に基板２１ｃを吸着させて行う。
【００３４】
ここで、ジェット構成媒体として、例えば水等の液体を使用する場合は、回転軸２４，２５を中心として基板保持部２２，２３を夫々高速に回転させることにより、分離後の各基板２１ａ，２１ｃを乾燥させることができる。
回転軸２６，２７は、夫々、図２（ｂ）に示す状態、すなわち、両基板保持部２２，２３により挟持した状態において、貼り合せ基板２１の面を軸方向に投影した空間（投影空間）３０の外部に配置する必要がある。これは、両基板保持部２２，２３が互いに干渉することを避けるためである。ただし、基板保持部２２及び２３のいずれか或いは双方を水平方向に移動させる機構を設ける場合は、基板保持部２２，２３を投影空間３０内に配置することも可能である。
【００３５】
上記の分離装置によれば、貼り合せ基板２１を水平にした状態で分離装置に引き渡し、分離後の基板２１ａ，２１ｃを水平な状態で分離装置から受け取ることができる。このように、基板を水平にした状態で受け渡しすることを可能にすることにより、基板を下方から支持することが可能になるため、搬送時や受け渡し持に基板を落下させる危険性が低減される。
【００３６】
以下、本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の具体的な構成例を挙げる。
［分離装置の第１の構成例］
図３乃至図７は、第１の構成例に係る分離装置の概略構成を示す図である。この分離装置１００は、基板を操作するための一対の基板操作部１５０及び１６０を備える。
【００３７】
基板操作部１５０，１６０は、夫々基板を支持するための基板保持部１０８，１０９を有する。基板保持部１０８，１０９は、基板を吸着する機構として真空吸着用の溝１０８ａ，１０９ａを有し、各溝１０８ａ，１０９ａは、回転軸１０６，１０７の中を通る真空ラインに夫々通じている。この真空ラインは、ロータリー真空継手を介して外部の真空ラインに接続されている。
【００３８】
処理対象の貼り合せ基板１０１は、内部に脆弱な構造部である多孔質層１０１ｂを有し、この多孔質層１０１ｂの部分で２つの基板１０１ａ，１０１ｃに分離される。
貼り合せ基板１０１を分離する際は、図５に示すように、２つの基板保持部１０８ａ，１０９ａにより貼り合せ基板１０１を挟むようにして垂直に支持する。
【００３９】
この分離装置１００においては、例えば、基板１０１ａが図１（ｄ）における第１の基板側（▲１▼’）、基板１０１ｃが第２の基板側（▲１▼’’＋▲２▼）になるようにセットする。
基板保持部１０８は、ベアリング１０４を介して軸支持部１０２に回転可能に軸支された回転軸１０６の一端に連結され、この回転軸１０６の他端は駆動源１１４に連結されている。この駆動源１１４としては、例えばモータが好適である。分離処理に際して、貼り合せ基板１０１は、この駆動源１１４から伝達される回転力により回転される。この駆動源１１４は、不図示の制御器からの命令に従って、指定された回転速度で回転軸１０６を回転させる。
【００４０】
一方、基板保持部１０９は、ベアリング１０５を介して軸支持部１０３に回転可能に軸支された回転軸１０７の一端に連結され、この回転軸１０７の他端は駆動源１１５に連結されている。この駆動源１１５としては、例えばモータが好適である。分離処理に際して、貼り合せ基板１０１は、この駆動源１１５から伝達される回転力により回転される。この駆動源１１５は、不図示の制御器からの命令に従って、回転軸１０６の回転と同期させて回転軸１０７を回転させる。このように、回転軸１０６及び１０７を同期して回転させるのは、貼り合せ基板１０１がねじられることを防止するためである。
【００４１】
ここで、上記のように、回転軸１０６，１０７に夫々別個の駆動源を連結してもよいが、１つの駆動源を設けて、この１つの駆動源が発生する回転力を分配して回転軸１０６，１０７に夫々供給することもできる。この場合、回転軸１０６及び１０７を同期して回転させることが容易になる。
また、回転軸１０６及び１０７のうち、いずれか一方のみを駆動する構成を採用することもできる。例えば、回転軸１０６を駆動する駆動源１１４のみを設けた場合、貼り合せ基板１０１が分離される前の状態においては、回転軸１０６、基板保持部１０８、貼り合せ基板１０１、基板保持部１０９及び回転軸１０７は、一体化して回転する。そして、貼り合わせ基板１０１が２枚の基板に分離されることにより、回転軸１０７側の各部は静止することになる。
【００４２】
回転軸１０７側の軸支持部１０３の内部には、貼り合せ基板１０１を押圧するためのバネ１１１が設けられている。したがって、貼り合わせ基板１０１は、バネ１１１により、基板１０１ａを基板１０１ｃに押し付ける方向（ｘ軸の負の方向）に力を受ける。その結果、噴射ノズル１１０からのジェットにより貼り合わせ基板１０１が2枚の基板１０１ａ，１０１ｃに分離された後において、2枚の基板１０１ａ，１０１ｃが基板保持部１０９，１０８に真空吸着されていない場合であっても、両基板１０１ａ，１０１ｃが落下することはない。
【００４３】
この実施の形態では、バネ１１１が基板１０１ａを基板１０１ｃに押し付ける方向（ｘ軸の負の方向）に力を加えているが、例えばバネの配置位置を変更することにより、基板１０１ａを基板１０１ｃから引き離す方向に（ｘ軸の正の方向）に力を加えてもよい。この場合、貼り合わせ基板１０１が噴射ノズル１１０からのジェットにより2枚の基板１０１ａ，１０１ｃに物理的に分離された場合、基板１０１ａが基板１０１ｃから引き離されることになる。
【００４４】
この分離装置１００は、基板保持部１０８，１０９間の間隔を調整するための調整機構を備える。以下に該調整機構の具体例を挙げる。
図８は、調整機構の第１の構成例を示す図である。図８に示す調整機構は、エアシリンダ１２２を用いた調整機構である。エアシリンダ１２２は、軸支持部１０３に固定されており、そのピストンロッド１２１を収容（駆動）することにより駆動源（例えば、モータ）１１５を引っ張り、一方、ピストンロッド１２１の駆動を解除することにより、バネ１１１の力を回転軸１０７に作用させて基板を押圧することができる。
【００４５】
図９は、調整機構の第2の構成例を示す図である。図９に示す構成例は、偏心カム１３１及びモータを用いた調整機構である。偏心カム１３１は不図示のモータに連結されており、駆動源１１５の後端に連結された駆動板１３２を摺動させることにより基板保持部１０８，１０９間の間隔を調整する。回転軸１０７には、バネ１１１により、基板を押圧する方向に力が作用している。したがって、貼り合せ基板１０１を保持し、それを2枚の基板に分離する際には、図９に示すように、偏心カム１３１による駆動板１３２の拘束を解除する向き、すなわち、偏心カム１３１と駆動板１３２との間に間隙が生る向きに偏心カム１３１を回動させることにより、バネ１１１による押圧力を貼り合せ基板１０１に作用させることができる。
【００４６】
なお、バネ１１１の代わりに、貼り合せ基板１０１を引っ張る方向に作用するバネを設けた場合においても、基板保持部１０８，１０９間の間隔を調整する調整機構を設ける必要がある。この場合の調整機構は、貼り合せ基板１０１を基板保持部１０９の基板支持面に吸着させるために、基板保持部１０９を押し出して貼り合せ基板１０１に接触させる際に使用される。
【００４７】
この分離装置１００は、回転軸１１２，１１３を回動させることにより基板操作部１５０，１６０を回動させる駆動源（例えば、モータ）１５１，１６１を備える。この駆動源１５１，１６１は、例えば、分離装置１００の本体のフレームに固定されている。
この分離装置１００は、図３に示すように、駆動源１５１，１６１により夫々基板操作部１５０，１６０を回転軸１１２，１１３を中心として回動させて、基板保持部１０８，１０９の基板支持面を水平にしたり、垂直にしたりすることができる。
【００４８】
なお、基板操作部１５０，１６０の双方に駆動源を設ける代わりに、１つの駆動源を設けて、この駆動源の出力を分配して、各基板操作部１５０，１６０を駆動してもよい。
この分離装置１００では、基板保持部１０８，１０９で貼り合せ基板１０１を挟持した状態（垂直に支持した状態）において、貼り合せ基板１０１をその軸方向に投影した空間（投影空間）の外部に回転軸１１２，１１３を配置している。また、回転軸１１２，１１３は、基板保持部１０８，１０９の基板支持面に平行な方向（ｙ軸方向）に配置されている。したがって、基板操作部１５０，１６０は互いに干渉することなく動作し、そのため貼り合せ基板１０１又は分離後の基板１０１ａ及び１０１ｃに損傷を与えることがない。
【００４９】
ここで、基板保持部１０９を軸支持部１０３側に退出させることができる距離を大きくすれば、上記投影空間内に回転軸１１２，１１３を配置した場合においても、基板操作部１５０，１６０が互いに干渉することを避けることができる。以下、この分離装置１００による貼り合せ基板の分離処理の一連の手順を説明する。
【００５０】
まず、図３に示すように、基板保持部１０８，１０９の基板支持面が夫々水平になるように、基板操作部１５０，１６０を駆動源１５１，１６１により駆動する。また、例えば図８又は図９に示す調整機構により、図３に示すように、基板保持部１０９を軸支持部１０３に収容させる。この状態で、一方の基板保持部１０８上に貼り合せ基板１０１を載置して、溝１０８ａ内を減圧することにより、その基板支持面に貼り合せ基板１０１を吸着させる。ここで、貼り合せ基板１０１は、その中心が基板保持部１０８の中心に一致するようにして基板保持部１０８上に載置することが好ましい。
【００５１】
次いで、図４に示すように、基板保持部１０８，１０９の基板支持面が夫々垂直になるように、基板操作部１５０，１６０を駆動源１５１，１６１により回動させる。
次いで、図５に示すように、バネ１１１の作用により基板保持部１０９を軸支持部１０３から押し出すことにより、基板保持部１０９により貼り合せ基板１０１を押圧する。この動作は、図８又は図９に示す構成例を採用する場合、エアシリンダ１２２又は偏心カム１３１による回転軸１０７の拘束を解除することにより行うことができる。
【００５２】
この状態で、貼り合せ基板１０１を基板保持部１０８，１０９の双方で真空吸着してもよいし、いずれか一方でのみ真空吸着してもよい。また、バネ１１１による押圧力が十分であれば、真空吸着することなく、押圧力のみにより貼り合せ基板１０１を保持することも可能である。
次いで、駆動源１１４及び１１５を同期して動作させて、これにより貼り合せ基板１０１を回転させる。そして、不図示の高圧ポンプよりジェット構成媒体（例えば、水）を圧縮して噴射ノズル１１０に送り込み、貼り合せ基板１０１の分離領域である多孔質層１０１ｂに対して、例えば鉛直方向にジェットを挟入させる。このように、貼り合せ基板１０１を回転させながら多孔質層１０１ｂにジェットを挟入することにより、貼り合せ基板１０１は、2枚の基板１０１ａ，１０１ｃに分離される。
【００５３】
貼り合せ基板１０１が物理的に２枚の基板に分離された後、図６に示すように、例えば図８又は図９に示す調整機構により、基板保持部１０９を軸支持部１０３側に退出させる。これにより、物理的に２枚に分離された基板１０１ａ，１０１ｃは、空間的に引き離される。ここで、貼り合せ基板１０１の分離の際に基板１０１ａ，１０１ｃを夫々基板保持部１０９，１０８に吸着しない場合には、基板保持部１０９を軸支持部１０３側に退出させる前に基板１０１ａ，１０１ｃを夫々基板保持部１０９，１０８に吸着させる必要がある。
【００５４】
次いで、図７に示すように、駆動源１５１，１６１により基板操作部１５０，１６０を夫々回転軸１１２，１１３を中心として回動させて、基板保持部１０８，１０９の基板支持面を水平にする。これにより、両基板１０１ａ，１０１ｃは水平に支持される。
ここで、ジェット構成媒体として液体を採用して分離処理を実行する場合には、分離された両基板１０１ａ，１０１ｃにはジェット構成媒体が残存している。そこで、基板保持部１０８，１０９を夫々駆動源１１４，１１５により高速に回転させることにより、各基板１０８，１０９に付着したジェット構成媒体を除去して各基板を乾燥させることが好ましい（スピン乾燥）。ここで、スピン乾燥の際には、２つの基板操作部１５０，１６０間に、飛散するジェット構成媒体を遮蔽するための遮蔽板を配置することが好ましい。
【００５５】
なお、基板１０１ａ，１０１ｃを他の乾燥装置に移して、該他の乾燥装置により乾燥させてもよい。いずれか一方の基板を廃棄する場合には、廃棄する基板は、必ずしも乾燥させる必要はない。
上記のように、この分離装置１００では、貼り合せ基板を垂直に保持して分離処理を実行する。この１つの理由は、ジェットの噴射方向を鉛直方向にしない場合、ジェットの軌跡が重力により下方に曲がり、ジェットを貼り合せ基板の所望の位置（分離領域）に挟入させることが困難であるという点にある。もう１つの理由は、貼り合せ基板の分離面（多孔質層）をジェットの方向と平行にすることにより該分離面にジェットを効率的に作用させ、分離処理を効率化することができる点にある。
【００５６】
この分離装置１００によれば、基板操作部１５０，１６０を設けることにより、貼り合せ基板１０１を垂直に保持して分離処理を実行することができる一方、貼り合せ基板を水平にして該分離装置１００に引き渡し、分離された各基板を水平な状態で受け取ることが可能になる。したがって、基板の受け渡しの際に、基板を下方から支持することができるため、基板を落下させる危険性を低減することができる。一方、貼り合せ基板を垂直にして分離装置に引き渡さなければならない機構や分離後の基板を垂直な状態で受け取らなければならない機構を採用した場合、基板を落下させる危険性があると言える。
【００５７】
また、この分離装置によれば、基板保持部１０８，１０９の基板支持面を水平にした状態において、基板支持面上に広い空間を確保することができるため、基板の引き渡し又は受け取りが容易になる。
［分離装置の第２の構成例］
この構成例は、第１の構成例に係る分離装置１００を組み込んだ自動分離装置に係り、カセットに収容された貼り合せ基板を取り出して分離装置１００に引き渡し、該分離装置１００において貼り合せ基板１０１を２枚の基板に分離し、この分離された各基板を他のカセットに収容する一連の動作を自動で実行する。
【００５８】
図１０乃至図１３は、第２の構成例に係る自動分離装置の概略的な構成を示す図である。より具体的には、図１０は、貼り合せ基板１０１を分離装置１００にセットする様子を模式的に示す平面図、図１１は、図１０を側方から見た図、図１２は、貼り合せ基板を分離する際の状態を模式的に示す平面図、図１３は、図１２を側方から見た図である。
【００５９】
この構成例に係る自動分離装置は、第１の構成例に係る分離装置１００と、貼り合せ基板及び分離後の各基板を搬送する搬送装置５００とを備える。
分離装置１００は、チャンバ４００内に配置し、チャンバ４００と搬送装置５００との間にシャッタ５０３を設けることが好ましい。そして、貼り合せ基板１０１を分離装置１００にセットする際及び分離された各基板を取り出す際はシャッタ５０３を開き、分離処理の際はシャッタ５０３を閉じることが好ましい。これにより、分離処理の際に、ジェット構成媒体（例えば、水）がチャンバ４００の外部に飛散することを防止することができる。
【００６０】
搬送装置５００は、貼り合せ基板１０１及び分離後の各基板を搬送ロボット５０１と、貼り合せ基板１０１を基板保持部１０８に対して位置合せするための位置合せ装置５０７とを有する。
分離処理を実行する際には、１又は複数枚の貼り合せ基板１０１を収容したカセット５０４と、分離後の基板１０１ａ，１０１ｃを収容するための空のカセット５０５及び５０６とを搬送装置５００内の所定の位置に載置する。この際、カセット５０４は、貼り合せ基板が水平になるようにして、その開口部を搬送ロボット５０１に向けて載置する。また、カセット５０５，５０６は、分離後の各基板を水平な状態で収容可能なようにして、その開口部を搬送ロボット５０１に向けて載置する。
【００６１】
以下、この自動分離装置における分離処理の手順を説明する。
まず、オペレータは、貼り合せ基板１０１が収容されたカセット５０４、空のカセット５０５及び５０６を搬送装置５００内の所定の位置に載置する。そして、不図示の制御パネルを介してオペレータより分離処理の開始が指示されると、この自動分離装置は、以下の一連の処理を開始する。
【００６２】
まず、分離装置１００は、図１０及び図１１に示すように、各基板支持面が水平になるように、基板操作部１５０，１６０を回動させる。
次いで、搬送ロボット５０１は、吸着機構を有するロボットハンド５０２により、カセット５０４内の該当する貼り合せ基板１０１の下部に差し込み、その下部を吸着して貼り合せ基板１０１を取り出す。
【００６３】
次いで、搬送ロボット５０１は、吸着した貼り合せ基板１０１を位置合せ装置５０７の支持台上に載置し、吸着を解除する。位置合せ装置５０７は、対向する２つのガイド部材により、貼り合せ基板１０１の中心位置を基準位置に合せる。次いで、搬送ロボット５０１は、位置合せ装置５０７の支持台上の貼り合せ基板１０１の下部を吸着して保持し、ロボットハンド５０２を分離装置１００の基板保持部１０８に向かって伸ばして、図１０及び図１１に示すように、基板保持部１０８上の所定位置に貼り合せ基板１０１をセットする。このように、位置合せ装置５０７を設けることにより、貼り合せ基板１０１を基板保持部１０８に対して位置合せすることができる。
【００６４】
なお、搬送ロボット５０１が貼り合せ基板１０１を基板保持部１０８上にセットする際、シャッタ５０３は開放される。
位置合せ装置５０７により１枚毎に貼り合せ基板１０１の位置合せを行うことにより、基板保持部１０８上の正確な位置に各貼り合せ基板１０１をセットすることができる。これにより、貼り合せ基板１０１の中心を回転軸１０６の中心軸に一致させることができるため、貼り合せ基板１０１を回転させながら分離する際に、噴射ノズル１１０と貼り合せ基板１０１の外周との距離が一定に維持される。したがって、貼り合せ基板１０１の全周にわたってジェットを一様に作用させることができる。
【００６５】
基板保持部１０８への貼り合せ基板１０１のセットが完了すると、搬送ロボット５０１は、そのロボットハンド５０２を収容し、その後、シャッタ５０３が閉じられる。
一方、分離装置１００は、基板操作部１５０，１６０を夫々駆動源１５１，１６１により回動させて、図１２及び図１３に示すように、貼り合せ基板１０１を垂直にし、基板保持部１０８，１０９により貼り合せ基板１０１を挟持すると共に真空吸着する。
【００６６】
次いで、分離装置１００は分離処理を実行する。すなわち、分離装置１００は、駆動源１１４，１１５’により貼り合せ基板１０１を回転させると共に、噴射ノズル１１０によりジェットを噴射させて貼り合せ基板１０１の分離領域（多孔質領域１０１ｂ）に挟入させる。この分離処理により、貼り合せ基板１０１は、２枚の基板１０１ａ，１０１ｃに分離される。なお、駆動源１１５’には、前述の駆動源１１５の他、図８又は図９に示す調整機構が含まれる。
【００６７】
貼り合せ基板１０１が２枚の基板１０１ａ，１０１ｃに分離された後、分離装置１００は、前述の調整機構により２枚の基板１０１ａ，１０１ｃを引き離した後、駆動源１５１，１６１により基板操作部１５０，１６０を回動させて、基板保持部１０８，１０９の基板支持面を水平にする。
次いで、基板保持部１０８，１０９を夫々駆動源１１４，１１５’により高速に回転させることにより、分離後の各基板に付着しているジェット構成媒体を除去する（スピン乾燥）。
【００６８】
次いで、シャッタ５０３を開放し、搬送ロボット５０１は、基板保持部１０８上の基板１０１ｃの下方にロボットハンド５０２を伸ばし、この基板１０１ｃの下方の面を吸着して保持し、カセット５０５内に収容する。同様にして、搬送ロボット５０１は、基板保持部１０９上の基板１０１ａの下方にロボットハンド５０２を伸ばし、この基板１０１ａの下方の面を吸着して保持し、カセット５０６内に収容する。
【００６９】
以上の処理により、１枚の貼り合せ基板の分離処理が完了する。この自動分離装置は、以上の処理を未処理の貼り合せ基板について繰り返すことにより、カセット５０４内の全貼り合せ基板を分離することができる。
この自動分離装置によれば、貼り合せ基板を収容したカセットと、空の２つのカセットを準備して搬送装置５００にセットして、分離処理の実行を指示することにより、自動的に分離処理が実行され、２つの回収用のカセットに分離し乾燥された２種類の基板が分類して収容される。
【００７０】
以上のように、分離処理を自動で実行させる場合においても、搬送装置と分離装置との間で基板を水平な状態で受け渡しできる構成の利益は大きい。
この利益は、搬送装置と分離装置との間で基板を垂直な状態で受け渡しする場合を考えると理解し易い。この場合、搬送ロボットは、基板を正確に垂直にして基板保持部に引き渡さないと、基板保持部により貼り合せ基板の吸着を確実に行うことが困難であり、場合によっては、貼り合せ基板を落下させることになる。また、分離された基板を搬送ロボットが受け取る時も同様であり、ロボットハンドの基板保持面と基板とを正確に平行にしないと、ロボットハンドへの基板の吸着を確実に行うことが困難である。
【００７１】
［分離装置の適用例］
以下、上記の分離装置の適用例として、図１を参照しながらＳＯＩ基板の製造方法を説明する。
単結晶Ｓｉ基板１１として、厚さ６２５［μｍ］、直径５［ｉｎｃｈ］、比抵抗０．０１［Ω・ｃｍ］のＰ型又はＮ型の（１００）単結晶Ｓｉ基板を準備した。この単結晶Ｓｉ基板１１をＨＦ溶液に浸漬して陽極化成を施して、厚さ１２［μｍ］の多孔質層１２を形成した（図１（ａ）参照）。陽極化成の条件は次の通りである。
【００７２】
電流密度：７［ｍＡ／ｃｍ²］
陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：１
処理時間：１１［ｍｉｎ］
次いで、この基板を酸素雰囲気中で４００［℃］に加熱し、１時間にわたって酸化させた。この処理により多孔質Ｓｉ層１２の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。次いで、多孔質Ｓｉ層１２上にＣＶＤ法により０．３μｍ厚の単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長させた。このエピタキシャル成長の条件は次の通りである。
【００７３】
ソースガス：ＳｉＨ₄
キャリアガス：Ｈ₂
温度：８５０［℃］
圧力：１×１０^-2［ｔｏｒｒ］
成長速度：３．３［ｎｍ／ｓｅｃ］
更に、この単結晶Ｓｉ層（エピタキシャルＳｉ層）１３上に０．２μｍのＳｉＯ₂層１５を形成した（図１（ｂ）参照）。そして、単結晶Ｓｉ基板１４を別途準備し、ＳｉＯ₂層１５の表面と単結晶Ｓｉ基板１４とを室温で密着させた後に温度１１００［℃］で１時間の熱処理を施し、２枚の基板を貼り合わせた（図１（ｃ）参照）。
【００７４】
この貼り合わせ基板をカセット５０４に収容し、上記の第2の構成例に係る自動分離装置の搬送装置５００にセットし、分離処理を実行させた（図１（ｄ）参照）。この際、ジェット構成媒体として純水を使用し、ジェットの径を０．２［ｍｍ］、噴射する水の圧力を３５０［Ｋｇｆ／ｃｍ²］とした。また、噴射ノズルの位置を貼り合わせ面の直上に固定して分離処理を行った。また、貼り合わせ基板は約８［ｒｐｍ］の速度で回転させた。
【００７５】
貼り合わせ基板のほとんどは、略５回転した時点で完全に分離されるが、基板間のばらつきを考慮して、約2分間、貼り合せ基板を回転させながらジェットを挟入させるよう自動分離装置を設定した。
バネ１１１の作用により、貼り合せ基板が２枚の基板に分離された後においても該２枚の基板は密着し続ける。貼り合せ基板の分離処理を開始した後、所定時間の経過後、一方の基板保持部１０９が軸支持部１０３側に後退し、これにより、物理的に分離された２枚の基板は空間的に引き離された。各基板には、傷、割れ、欠損がなかった。
【００７６】
次いで、分離されカセット５０５に夫々収納された基板（▲１▼''＋▲２▼）を取り出して、表面の多孔質Ｓｉ層をＨＦ／Ｈ₂Ｏ₂／Ｈ₂Ｏ系のエッチング液で選択的にエッチングした。単結晶Ｓｉのエッチング速度は極めて低いため、多孔質Ｓｉ層の下地となっている単結晶Ｓｉ基板がエッチングされる量は、実用上無視することができる。このエッチング処理により、ＳｉＯ₂膜１５上に約０．２μｍの厚さの単結晶Ｓｉ層１３を有するＳＯＩ基板を形成することができた（図１（ｅ）参照）。
【００７７】
完成したＳＯＩ基板の表面、すなわち、単結晶Ｓｉ層１５の表面には不良がないことが確認された。また、透過型電子顕微鏡により、単結晶Ｓｉ層１５の断面を観察した結果、エピタキシャル成長以後の工程で結晶欠陥等が増加しておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
なお、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）１３側の表面にＳｉＯ₂膜を形成する代わりに、１）単結晶Ｓｉ層１３側の表面にＳｉＯ₂膜を形成せずに、別途用意した単結晶Ｓｉ基板側にＳｉＯ₂膜を形成した場合、２）単結晶Ｓｉ層１３側の表面にＳｉＯ₂膜を形成すると共に、別途用意した単結晶Ｓｉ基板側にもＳｉＯ₂膜を形成した場合、のいずれにおいても、同様に良好なＳＯＩ基板を形成することができた。
【００７８】
多孔質Ｓｉ層を形成した基板（単結晶Ｓｉ基板１１）に関しては、表面の多孔質Ｓｉ層を除去し、表面を平坦化することにより、再度、第１の基板又は第２の基板として利用することができた。
以上、本発明の好適な実施の形態として、ＳＯＩ基板の製造に好適な基板の分離装置及び分離方法について説明したが、本発明に係る分離装置及び分離方法は、他の部材を分離或いは切断する場合にも使用できる。分離する対象となる部材は、例えば多孔質層のように、脆弱な分離領域を有することが好ましい。
【００７９】
以上、特定の実施の形態を挙げて特徴的な技術的思想を説明したが、本発明は、これらの実施の形態に記載された事項によって限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において様々な変形をなし得る。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、基板等の部材を落下させる危険性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を工程順に説明する図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の原理を示す図である。
【図３】第１の構成例に係る分離装置の概略構成を示す図である。
【図４】第１の構成例に係る分離装置の概略構成を示す図である。
【図５】第１の構成例に係る分離装置の概略構成を示す図である。
【図６】第１の構成例に係る分離装置の概略構成を示す図である。
【図７】第１の構成例に係る分離装置の概略構成を示す図である。
【図８】第１の構成例に係る基板保持部間の間隔の調整機構を示す図である。
【図９】第２の構成例に係る基板保持部間の間隔の調整機構を示す図である。
【図１０】第２の構成に係る自動分離装置の概略構成を示す図である。
【図１１】第２の構成に係る自動分離装置の概略構成を示す図である。
【図１２】第２の構成に係る自動分離装置の概略構成を示す図である。
【図１３】第２の構成に係る自動分離装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１１単結晶Ｓｉ基板
１２，１２’，１２’’ 多孔質Ｓｉ層
１３非多孔質単結晶Ｓｉ層
１４単結晶Ｓｉ基板
１５絶縁層
２１貼り合わせ基板
２１ａ、２１ｃ基板
２２，２３基板保持部
２４，２５回転軸
２６，２７回転軸
２８噴射ノズル
２９ジェット構成媒体
３０投影空間
１００分離装置
１０１貼り合せ基板
１０２，１０３軸支持部
１０４，１０５ベアリング
１０６，１０７回転軸
１０８，１０９基板保持部
１１０噴射ノズル
１１１バネ
１１２，１１３回転軸
１１４，１１５，１１５’ 駆動源
１５０，１６０基板操作部
４００チャンバ
５００搬送装置
５０１搬送ロボット
５０２ロボットハンド
５０３シャッタ
５０４〜５０６カセット
５０７位置合せ装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a member separation apparatus and a processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a substrate having a single crystal Si layer on an insulating layer, a substrate (SOI substrate) having an SOI (silicon on insulator) structure is known. A device employing this SOI substrate has many advantages that cannot be achieved with a normal Si substrate. As this advantage, the following are mentioned, for example.
(1) Dielectric separation is easy and suitable for high integration.
(2) Excellent radiation resistance.
(3) The stray capacitance is small, and the operation speed of the element can be increased.
(4) No well process is required.
(5) Latch-up can be prevented.
(6) A completely depleted field effect transistor can be formed by thinning.
[0003]
Since the SOI structure has various advantages as described above, research on its formation method has been advanced for several decades.
As an SOI technology, an SOS (silicon on sapphire) technology for forming Si on a single crystal sapphire substrate by heteroepitaxy growth using a CVD (chemical vapor deposition) method has long been known. Although this SOS technology has been evaluated as the most mature SOI technology, a large amount of crystal defects are generated due to lattice mismatch at the interface between the Si layer and the underlying sapphire substrate, and the aluminum Si layer constituting the sapphire substrate. Practical use has not progressed due to reasons such as mixing into the substrate, the price of the substrate, and the delay in increasing the area.
[0004]
Following SOS technology, SIMOX (separation by ion-implanted oxygen) technology appeared. With respect to this SIMOX technology, various methods have been tried with the aim of reducing crystal defects and manufacturing costs. As this method, a buried oxide layer is formed by implanting oxygen ions into a substrate, two wafers are bonded together with an oxide film sandwiched, and one wafer is polished or etched to form a thin single crystal Si layer. After leaving the oxide film on the surface of the Si substrate on which the oxide film is formed, hydrogen ions are implanted to a predetermined depth and bonded to the other substrate, and then thinned on the oxide film by heat treatment or the like. For example, a method of peeling the bonded substrate (the other substrate) while leaving the single crystal Si layer may be used.
[0005]
The present applicant has disclosed a new SOI technology in Japanese Patent Laid-Open No. 5-21338. In this technique, a first substrate in which a non-porous single crystal layer is formed on a single crystal semiconductor substrate in which a porous layer is formed is converted into an insulating layer (SiO 2).₂), And then the two substrates are separated by a porous layer, and the non-porous single crystal layer is transferred to the second substrate. This technology has excellent film thickness uniformity of the SOI layer, can reduce the crystal defect density of the SOI layer, has good surface flatness of the SOI layer, and does not require expensive special specification manufacturing equipment It is excellent in that an SOI substrate having an SOI film in the range of several hundreds of μm to 10 μm can be manufactured with the same manufacturing apparatus.
[0006]
Further, the present applicant, in JP-A-7-302889, after bonding the first substrate and the second substrate, separating the first substrate from the second substrate without destroying, Then, the technique of making the surface of the isolate | separated 1st board | substrate smooth and forming a porous layer again, and reusing this was disclosed. This technique has the excellent advantage that the first substrate can be used without waste, so that the manufacturing cost can be greatly reduced and the manufacturing process is simple.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above technique, in order to facilitate mass production, factors that reduce the yield should be eliminated as much as possible. For example, in a series of processes in which a bonded substrate is separated by a porous layer, it is important to eliminate the risk of dropping the substrate.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a separation apparatus suitable for separating a member such as a substrate and a processing apparatus suitable for processing a member such as a substrate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The member separation apparatus according to the present invention includes an operation unit that changes the direction of the main surface of the member, and a separation unit that ejects a bundle-like fluid in the vertical direction and separates the member by the bundle-like fluid. The operating means has a function of operating the member so that the main surface thereof is horizontal, and a function of operating the main surface of the member so that the main surface is vertical. Is placed in a horizontal state, the main surface of the member is made vertical, the separation means moves the member to a position where it can be processed, and the main of at least one member of each member separated by the separation means It is characterized by leveling the surface.
The present inventionPreferred embodiment ofThe member separation apparatus according to the present invention comprises an operation means for changing the direction of the main surface of the member, and a separation means for separating the member using a bundle-like fluid, wherein the operation means removes the member on the main surface. Has a function of operating so that the direction matches the first direction and a function of operating so that the direction of the main surface matches the second directionRu.
[0009]
In the above separating apparatus, the operating means receives a member whose main surface direction matches the first direction, matches the main surface direction to the second direction, and moves the member to the separating means. It is preferable that the direction of the main surface of at least one member of each member separated by the separating means coincides with the first direction.
[0010]
In the above separating apparatus, the operating means receives a member whose main surface direction matches the first direction, matches the main surface direction to the second direction, and moves the member to the separating means. It is preferable that the direction of the main surface of each member separated by the separating means coincides with the first direction.
[0011]
In the separation apparatus, it is preferable that the first direction and the second direction are substantially orthogonal.
In the above separating apparatus, the first direction is preferably a direction in which the main surface of the member is substantially horizontal.
In the separation apparatus, the member to be processed is a plate-like member, and the separation unit preferably cuts the plate-like member in a plane direction and separates it into two plate-like members.
[0012]
In the above separating apparatus, the second direction is a direction in which the main surface of the plate-shaped member is substantially vertical, and the separating means ejects fluid in a vertical direction toward the plate-shaped member to form the plate-shaped member. It is preferable to separate the member into two plate-like members.
In the separation apparatus, the first direction is preferably a direction in which the main surface of the plate-like member is substantially horizontal.
[0013]
In the above separating apparatus, it is preferable that the operating means has a pair of holding means for holding the plate member so as to be sandwiched from both sides when the plate member is separated by the separating means.
In the separation apparatus, it is preferable that the holding unit has an adsorption unit that adsorbs the plate member.
[0014]
In the above separating apparatus, the operating means has a rotating means for rotating at least one of the pair of holding means around an axis parallel to the suction surface of the suction means, and the plate is moved by the rotating means. It is preferable to change the direction of the main surface of the shaped member.
In the above separating apparatus, the operating means has rotating means for rotating the pair of holding means about an axis parallel to the suction surface of the suction means, and the rotating means allows the plate-like member to be rotated. It is preferable to change the direction of the main surface.
[0015]
In the above separating apparatus, it is preferable that an axis serving as a center when the holding means is rotated is disposed at a position where the pair of holding means do not interfere with each other.
In the above separating apparatus, it is preferable to further include a rotating means for rotating the member around an axis orthogonal to the main surface thereof.
In the above separating apparatus, it is preferable that the rotating means has means for rotating the member when the member is separated by the separating means.
[0016]
In the above separating apparatus, the separating means separates the members using a bundle of liquids, and the rotating means rotates at least one member of each member separated by the separating means, thereby It is preferable to have a means for removing the liquid adhering to the member.
In the above separation apparatus, it is preferable that the separating device further includes a rotating unit that rotates at least one of the pair of holding units about an axis orthogonal to the holding surface.
[0017]
In the above separating apparatus, it is preferable that the rotating means rotates the holding means when separating the members by the separating means.
In the above separating apparatus, the separating means separates the members using a bundle of liquids, and the rotating means rotates the holding means after separating the members by the separating means, thereby holding the holding means. It is preferable to remove the liquid adhering to the member held by the means.
[0018]
In the separation apparatus, it is preferable to further include a chamber covering the apparatus.
In the separation apparatus, it is preferable that the chamber has a shutter that can be opened and closed.
In the separation apparatus, in addition to delivering a member to be processed to the operation means, the separation apparatus further includes conveyance means for receiving the separated member from the operation means, and the conveyance means is arranged outside the chamber, and the shutter It is preferable to deliver and receive the member to and from the operating means in a state in which is opened.
[0019]
In the above separating apparatus, it is preferable to close the shutter at least when the member is separated by the separating means.
In the separation apparatus, it is preferable to further include an alignment unit that aligns a member to be processed with respect to the operation unit.
In the separation apparatus, the member to be separated preferably has a fragile layer as a separation layer, and the fragile layer is preferably a layer substantially parallel to the main surface of the member.
[0020]
The member processing apparatus according to the present invention includes an operating means for changing the direction of the main surface of the member, a rotating means for rotating the member around an axis orthogonal to the main surface, and the member rotated by the rotating means. And processing means for processing the member in a state, wherein the operating means receives a member whose main surface direction matches the first direction, and matches the main surface direction to the second direction. In addition, the member is moved to a position that can be processed by the processing means, and the direction of the main surface of the member processed by the processing means is made to coincide with the first direction.
[0021]
In the processing apparatus, it is preferable that the first direction and the second direction are substantially orthogonal.
In the processing apparatus, the first direction is preferably a direction in which a main surface of the member is substantially horizontal.
In the processing apparatus, the processing means processes the member with a liquid, and the rotating means rotates the member after the member is processed by the processing means, and thereby the liquid adhering to the member. Is preferably removed.
[0022]
Another processing apparatus according to the present invention includes: a holding unit that holds a member; an operation unit that changes a direction of a holding surface of the holding unit; a processing unit that processes a member held by the holding unit; Rotation means for rotating the holding means holding the member around an axis orthogonal to the holding surface when processing the member by means and / or after completion of the processing, When the holding means receives the member to be processed, the direction of the holding surface of the holding means is made to coincide with the first direction, and after the holding means receives and holds the member, the direction of the holding surface of the holding means In the second direction and the processing means moves the holding means to a position where the member can be processed, and after the processing by the processing means is completed, the direction of the holding surface of the holding means is changed to the first direction. Who Characterized in that to match.
[0023]
In the other processing apparatus, it is preferable that the first direction and the second direction are substantially orthogonal.
In the other processing apparatus, the first direction is preferably a direction in which a main surface of the member is substantially horizontal.
In the other processing apparatus, the processing unit processes the member with a liquid, and the rotating unit rotates the member after the member is processed by the processing unit, and thereby adheres to the member. It is preferable to remove the liquid.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a method of manufacturing an SOI substrate according to a preferred embodiment of the present invention in the order of steps.
In the step shown in FIG. 1A, a single crystal Si substrate 11 is prepared, and a porous Si layer 12 is formed on the surface thereof by anodization or the like. 1B, a non-porous single crystal Si layer 13 is formed on the porous Si layer 12 by an epitaxial growth method. Then, by oxidizing the surface, SiO₂Layer 15 is formed. As a result, the first substrate (1) is formed.
[0025]
In the step shown in FIG. 1C, a second substrate ({circle around (2)}) of single crystal Si is prepared, and the first substrate ({circle around (1)}) and the second substrate ({circle around (2)}) are The two substrates 14 and the insulating layer 15 are brought into close contact with each other at room temperature. Thereafter, the first substrate (1) and the second substrate (2) are bonded together by anodic bonding, pressurization, heat treatment, or a combination thereof. By this treatment, the second substrate 14 and the insulating layer 15 are firmly bonded. The insulating layer 15 may be formed on the non-porous single-crystal Si layer 13 side as described above, may be formed on the second substrate 14, or may be formed on both. As shown in FIG. 1C, the first substrate and the second substrate are brought into close contact with each other.
[0026]
In the step shown in FIG. 1D, the two bonded substrates are separated at the porous Si layer 12 portion. Thereby, the second substrate side ((1) ″ + (2)) has a laminated structure of porous Si layer 12 ″ / single crystal Si layer 13 / insulating layer 15 / single crystal Si substrate 14. On the other hand, the first substrate side (1) 'has a structure having a porous 12' on a single crystal Si substrate 11.
[0027]
The separated substrate ((1) ') forms the first substrate ((1)) again by removing the remaining porous Si layer 12' and planarizing the surface as necessary. It is used as a single crystal Si substrate 11 for this purpose.
After separating the bonded substrates, in the step shown in FIG. 1 (e), the porous layer 12 '' on the surface of the second substrate ((1) '' + (2)) is selectively removed. . Thereby, a laminated structure of the single crystal Si layer 13 / insulating layer 15 / single crystal Si substrate 14, that is, a substrate having an SOI structure is obtained.
[0028]
As the second substrate, for example, an insulating substrate (for example, a quartz substrate), a light-transmitting substrate (for example, a quartz substrate), and the like are preferable in addition to a single crystal Si substrate.
In this embodiment, the porous layer 12 having a fragile structure is formed in the separation region in order to facilitate the process of separating the two substrates after bonding them, but instead of this porous layer, For example, a microbubble layer may be formed. The microbubble layer can be formed by implanting ions into the semiconductor substrate.
[0029]
In this embodiment, in the step shown in FIG. 1D, that is, in the step of separating two bonded substrates (hereinafter, bonded substrate), a high-pressure liquid or gas is applied to the separation region of the bonded substrate. By sandwiching (fluid), the porous layer is destroyed, and thereby the bonded substrate is separated into two substrates.
[Principle of separation device]
First, the principle of the separation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described. The separation apparatus according to this embodiment applies a water jet method. In general, the water jet method is a method in which water is jetted onto an object in a high-speed, high-pressure bundle flow to perform processing, removal of a coating film on the surface, cleaning of the surface, etc. "See Volume 1, Issue 1, page 4.)
[0030]
This separation device sprays a high-speed, high-pressure liquid or gas (fluid) in a bundle-like flow in the surface direction of the substrate onto the porous layer (separation region) of the bonded substrate, and the porous layer By selectively disrupting the substrate, the substrate is separated at the porous layer portion. Hereinafter, this bundled flow is referred to as “jet”. A liquid or gas (fluid) constituting the jet is referred to as a “jet constituent medium”. As the jet constituent medium, water, organic solvents such as alcohol, hydrofluoric acid, nitric acid and other acids, potassium hydroxide and other alkalis, air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, rare gas, etching gas and other gases can be used.
[0031]
FIG. 2 is a diagram showing the principle of the separation apparatus according to the preferred embodiment of the present invention. This separation apparatus has a pair of substrate holding parts 22 and 23 for supporting a substrate. Rotating shafts 24 and 25 are connected to the substrate holders 22 and 23, respectively. The substrate holders 22 and 23 are supported so as to be rotatable about the rotation shafts 26 and 27, respectively.
[0032]
In order to separate the bonded substrate 21 into the two substrates 21a and 21c, first, as shown in FIG. 2A, the substrate supporting surfaces of the substrate holding portions 22 and 23 are made horizontal. Then, the bonded substrate 21 is placed at a predetermined position on one substrate holding unit 22 and is adsorbed to the substrate support surface.
Next, as shown in FIG. 2 (b), both the substrate holding portions 22, 23 are rotated about the rotation shafts 26, 27 so as to face each other, and the bonded substrate 21 is sandwiched between the both substrate holding portions 22, 23. Hold it. At this time, the substrate support surfaces of both substrate holding portions 22 and 23 are vertical.
[0033]
In this state, a jet constituent medium (for example, water) 29 is jetted from the jet nozzle 28 to be inserted into the separation region (porous region) of the bonded substrate 21 and the bonded substrate 21 is centered on the rotation shafts 24 and 25. Rotate. Thus, the bonded substrate 21 is separated into two substrates 21a and 21c.
Next, as shown in FIG. 2C, the substrate holding portions 22 and 23 are rotated about the rotation shafts 26 and 27 until the respective substrate support surfaces become horizontal. This operation is performed by adsorbing the substrate 21 a to the substrate holding unit 22 and adsorbing the substrate 21 c to the substrate holding unit 23.
[0034]
Here, when a liquid such as water is used as the jet component medium, for example, the substrate holding portions 22 and 23 are rotated at high speeds around the rotation shafts 24 and 25, respectively, thereby separating the substrates 21a and 21c after separation. Can be dried.
Each of the rotation shafts 26 and 27 is a space (projection space) in which the surface of the bonded substrate 21 is projected in the axial direction in the state shown in FIG. 2B, that is, in the state of being sandwiched by both the substrate holding portions 22 and 23. 30 need to be placed outside. This is to avoid the two substrate holding portions 22 and 23 from interfering with each other. However, when providing a mechanism for moving either or both of the substrate holders 22 and 23 in the horizontal direction, the substrate holders 22 and 23 can be arranged in the projection space 30.
[0035]
According to the above separating apparatus, the bonded substrate 21 can be delivered to the separating apparatus in a horizontal state, and the separated substrates 21a and 21c can be received from the separating apparatus in a horizontal state. In this way, by allowing the substrate to be delivered in a horizontal state, the substrate can be supported from below, so that the risk of dropping the substrate during transportation or delivery is reduced. .
[0036]
Hereinafter, a specific configuration example of the separation device according to a preferred embodiment of the present invention will be given.
[First Configuration Example of Separation Device]
3 to 7 are diagrams showing a schematic configuration of the separation apparatus according to the first configuration example. The separation apparatus 100 includes a pair of substrate operation units 150 and 160 for operating the substrate.
[0037]
The substrate operating units 150 and 160 have substrate holding units 108 and 109 for supporting the substrates, respectively. The substrate holding portions 108 and 109 have vacuum suction grooves 108a and 109a as a mechanism for sucking the substrate, and the grooves 108a and 109a communicate with vacuum lines passing through the rotary shafts 106 and 107, respectively. This vacuum line is connected to an external vacuum line via a rotary vacuum joint.
[0038]
The bonded substrate 101 to be processed has a porous layer 101b which is a fragile structure inside, and the porous layer 101b is separated into two substrates 101a and 101c.
When separating the bonded substrate 101, as shown in FIG. 5, the bonded substrate 101 is vertically supported by the two substrate holding portions 108a and 109a.
[0039]
In the separation apparatus 100, for example, the substrate 101a is on the first substrate side (1) in FIG. 1D, and the substrate 101c is on the second substrate side (1) '' + 2). Set to be.
The substrate holding unit 108 is connected to one end of a rotation shaft 106 rotatably supported on the shaft support unit 102 via a bearing 104, and the other end of the rotation shaft 106 is connected to a drive source 114. For example, a motor is suitable as the drive source 114. In the separation process, the bonded substrate 101 is rotated by the rotational force transmitted from the drive source 114. This drive source 114 rotates the rotating shaft 106 at a specified rotation speed in accordance with a command from a controller (not shown).
[0040]
On the other hand, the substrate holding unit 109 is connected to one end of a rotating shaft 107 rotatably supported by a shaft support unit 103 via a bearing 105, and the other end of the rotating shaft 107 is connected to a drive source 115. . For example, a motor is suitable as the drive source 115. In the separation process, the bonded substrate 101 is rotated by the rotational force transmitted from the drive source 115. The drive source 115 rotates the rotating shaft 107 in synchronization with the rotation of the rotating shaft 106 in accordance with a command from a controller (not shown). The reason why the rotating shafts 106 and 107 are rotated in this manner is to prevent the bonded substrate 101 from being twisted.
[0041]
Here, as described above, separate drive sources may be connected to the rotation shafts 106 and 107, respectively, but one drive source is provided, and the rotational force generated by this one drive source is distributed and rotated. The shafts 106 and 107 can be supplied respectively. In this case, it becomes easy to rotate the rotating shafts 106 and 107 in synchronization.
In addition, a configuration in which only one of the rotation shafts 106 and 107 is driven can be employed. For example, when only the drive source 114 for driving the rotating shaft 106 is provided, the rotating shaft 106, the substrate holding unit 108, the bonded substrate 101, the substrate holding unit 109, and the substrate holding substrate 101 are separated before the bonded substrate 101 is separated. The rotating shaft 107 rotates integrally. Then, by separating the bonded substrate 101 into two substrates, each part on the rotating shaft 107 side is stationary.
[0042]
A spring 111 for pressing the bonded substrate 101 is provided inside the shaft support portion 103 on the rotating shaft 107 side. Accordingly, the bonded substrate 101 receives a force in the direction (the negative direction of the x axis) in which the substrate 101a is pressed against the substrate 101c by the spring 111. As a result, after the bonded substrate 101 is separated into the two substrates 101a and 101c by the jet from the injection nozzle 110, the two substrates 101a and 101c are not vacuum-adsorbed by the substrate holders 109 and 108. Even so, the substrates 101a and 101c do not fall.
[0043]
In this embodiment, the spring 111 applies a force in the direction in which the substrate 101a is pressed against the substrate 101c (the negative direction of the x axis). However, for example, by changing the position of the spring, the substrate 101a is removed from the substrate 101c. A force may be applied in the direction of pulling away (the positive direction of the x-axis). In this case, when the bonded substrate 101 is physically separated into two substrates 101a and 101c by the jet from the injection nozzle 110, the substrate 101a is separated from the substrate 101c.
[0044]
The separation apparatus 100 includes an adjustment mechanism for adjusting the distance between the substrate holding units 108 and 109. Specific examples of the adjusting mechanism are given below.
FIG. 8 is a diagram illustrating a first configuration example of the adjustment mechanism. The adjustment mechanism shown in FIG. 8 is an adjustment mechanism using an air cylinder 122. The air cylinder 122 is fixed to the shaft support part 103, and pulls the drive source (for example, motor) 115 by accommodating (driving) the piston rod 121, while releasing the drive of the piston rod 121. The substrate can be pressed by applying the force of the spring 111 to the rotating shaft 107.
[0045]
FIG. 9 is a diagram illustrating a second configuration example of the adjustment mechanism. The configuration example shown in FIG. 9 is an adjustment mechanism using an eccentric cam 131 and a motor. The eccentric cam 131 is connected to a motor (not shown), and adjusts the distance between the substrate holding portions 108 and 109 by sliding the drive plate 132 connected to the rear end of the drive source 115. A force is applied to the rotating shaft 107 in the direction of pressing the substrate by the spring 111. Therefore, when holding the bonded substrate 101 and separating it into two substrates, as shown in FIG. 9, the direction of releasing the restraint of the drive plate 132 by the eccentric cam 131, that is, the eccentric cam 131 and By rotating the eccentric cam 131 in such a direction that a gap is generated between the driving plate 132 and the driving plate 132, the pressing force by the spring 111 can be applied to the bonded substrate 101.
[0046]
Even when a spring acting in the direction of pulling the bonded substrate 101 is provided in place of the spring 111, it is necessary to provide an adjustment mechanism for adjusting the distance between the substrate holding portions 108 and 109. The adjustment mechanism in this case is used when the substrate holding unit 109 is pushed out and brought into contact with the bonded substrate 101 in order to attract the bonded substrate 101 to the substrate support surface of the substrate holding unit 109.
[0047]
The separation apparatus 100 includes drive sources (for example, motors) 151 and 161 that rotate the substrate operating units 150 and 160 by rotating the rotation shafts 112 and 113. The drive sources 151 and 161 are fixed to the frame of the main body of the separation device 100, for example.
As shown in FIG. 3, the separating apparatus 100 rotates the substrate operation units 150 and 160 about the rotation axes 112 and 113 by drive sources 151 and 161, respectively, so that the substrate support surfaces of the substrate holding units 108 and 109 are rotated. Can be horizontal or vertical.
[0048]
Instead of providing a drive source in both of the substrate operation units 150 and 160, a single drive source may be provided, and the output of this drive source may be distributed to drive each of the substrate operation units 150 and 160.
In the separation apparatus 100, the bonded substrate 101 is rotated outside the space (projection space) projected in the axial direction in a state in which the bonded substrate 101 is sandwiched between the substrate holding units 108 and 109 (a state in which the bonded substrate 101 is vertically supported). The shafts 112 and 113 are arranged. The rotating shafts 112 and 113 are arranged in a direction (y-axis direction) parallel to the substrate support surfaces of the substrate holding portions 108 and 109. Therefore, the substrate operation units 150 and 160 operate without interfering with each other, and therefore, the bonded substrate 101 or the separated substrates 101a and 101c are not damaged.
[0049]
Here, if the distance at which the substrate holding unit 109 can be retracted toward the shaft support unit 103 is increased, the substrate operation units 150 and 160 can be connected to each other even when the rotation shafts 112 and 113 are arranged in the projection space. Interference can be avoided. Hereinafter, a series of procedures for separating the bonded substrates by the separating apparatus 100 will be described.
[0050]
First, as shown in FIG. 3, the substrate operating units 150 and 160 are driven by the drive sources 151 and 161 so that the substrate support surfaces of the substrate holding units 108 and 109 are horizontal. Further, for example, as shown in FIG. 3, the substrate holding portion 109 is accommodated in the shaft support portion 103 by the adjusting mechanism shown in FIG. 8 or FIG. 9. In this state, the bonded substrate 101 is placed on one of the substrate holding portions 108, and the inside of the groove 108a is decompressed, whereby the bonded substrate 101 is adsorbed to the substrate support surface. Here, the bonded substrate 101 is preferably placed on the substrate holder 108 so that the center thereof coincides with the center of the substrate holder 108.
[0051]
Next, as shown in FIG. 4, the substrate operating units 150 and 160 are rotated by the drive sources 151 and 161 so that the substrate support surfaces of the substrate holding units 108 and 109 are vertical.
Next, as shown in FIG. 5, the bonded substrate 101 is pressed by the substrate holding portion 109 by pushing the substrate holding portion 109 from the shaft support portion 103 by the action of the spring 111. This operation can be performed by releasing the restraint of the rotating shaft 107 by the air cylinder 122 or the eccentric cam 131 when the configuration example shown in FIG. 8 or FIG. 9 is adopted.
[0052]
In this state, the bonded substrate 101 may be vacuum-sucked by both the substrate holders 108 and 109, or only one of them may be vacuum-sucked. Further, if the pressing force by the spring 111 is sufficient, the bonded substrate 101 can be held only by the pressing force without vacuum suction.
Next, the driving sources 114 and 115 are operated in synchronization, thereby rotating the bonded substrate 101. Then, a jet constituent medium (for example, water) is compressed from a high-pressure pump (not shown) and sent to the injection nozzle 110, and the jet is sandwiched, for example, in the vertical direction with respect to the porous layer 101b that is a separation region of the bonded substrate 101. Let them enter. Thus, the bonded substrate 101 is separated into the two substrates 101a and 101c by inserting the jet into the porous layer 101b while rotating the bonded substrate 101.
[0053]
After the bonded substrate board 101 is physically separated into two substrates, as shown in FIG. 6, the substrate holding unit 109 is retracted to the shaft support unit 103 side by an adjustment mechanism shown in FIG. 8 or FIG. . Thus, the substrates 101a and 101c that are physically separated into two pieces are spatially separated. Here, when the substrates 101a and 101c are not attracted to the substrate holding units 109 and 108 when the bonded substrate 101 is separated, the substrates 101a and 101c are moved before the substrate holding unit 109 is retracted to the shaft support unit 103 side. Need to be adsorbed to the substrate holders 109 and 108, respectively.
[0054]
Next, as shown in FIG. 7, the substrate operating units 150 and 160 are rotated about the rotation axes 112 and 113 by the drive sources 151 and 161, respectively, so that the substrate support surfaces of the substrate holding units 108 and 109 are horizontal. . Thereby, both the boards 101a and 101c are supported horizontally.
Here, when a separation process is executed by using a liquid as the jet constituent medium, the jet constituent medium remains on both separated substrates 101a and 101c. Therefore, it is preferable that the substrate holding units 108 and 109 are rotated at high speed by the drive sources 114 and 115, respectively, to remove the jet constituent medium attached to the substrates 108 and 109 and to dry the substrates (spin drying). . Here, in the spin drying, it is preferable to arrange a shielding plate between the two substrate operation units 150 and 160 for shielding the scattered jet constituent medium.
[0055]
The substrates 101a and 101c may be transferred to another drying apparatus and dried by the other drying apparatus. When discarding one of the substrates, the substrate to be discarded does not necessarily need to be dried.
As described above, in this separation apparatus 100, the bonded substrate is held vertically to perform the separation process. One reason for this is that when the jet direction of the jet is not set to the vertical direction, the trajectory of the jet bends downward due to gravity, and it is difficult to sandwich the jet at a desired position (separation region) of the bonded substrate. In the point. Another reason is that by making the separation surface (porous layer) of the bonded substrate parallel to the direction of the jet, the jet can effectively act on the separation surface and the separation process can be made efficient. is there.
[0056]
According to this separation apparatus 100, by providing the substrate operation units 150 and 160, the bonded substrate 101 can be held vertically to perform the separation process, while the bonded substrate is leveled. It is possible to receive each separated substrate in a horizontal state. Therefore, since the substrate can be supported from below when the substrate is delivered, the risk of dropping the substrate can be reduced. On the other hand, it can be said that there is a risk of dropping the substrate when a mechanism that requires the bonded substrate to be placed vertically and delivered to the separating apparatus or a mechanism that must receive the separated substrate in a vertical state is employed.
[0057]
Further, according to this separation apparatus, since a large space can be secured on the substrate support surface in a state where the substrate support surfaces of the substrate holding portions 108 and 109 are horizontal, it is easy to deliver or receive the substrate. .
[Second Configuration Example of Separation Device]
This configuration example relates to an automatic separation apparatus in which the separation apparatus 100 according to the first configuration example is incorporated. A bonded substrate housed in a cassette is taken out and delivered to the separation device 100, and the bonded substrate 101 is bonded to the separation device 100. Is separated into two substrates, and a series of operations for automatically storing each separated substrate in another cassette is executed.
[0058]
10 to 13 are diagrams showing a schematic configuration of the automatic separation device according to the second configuration example. More specifically, FIG. 10 is a plan view schematically showing a state in which the bonded substrate 101 is set in the separation apparatus 100, FIG. 11 is a side view of FIG. 10, and FIG. FIG. 13 is a plan view schematically showing a state when the substrate is separated, and FIG. 13 is a side view of FIG.
[0059]
The automatic separation apparatus according to this configuration example includes the separation apparatus 100 according to the first configuration example, and a transport apparatus 500 that transports the bonded substrate and each separated substrate.
The separation device 100 is preferably disposed in the chamber 400 and a shutter 503 is preferably provided between the chamber 400 and the transfer device 500. The shutter 503 is preferably opened when the bonded substrate 101 is set in the separation apparatus 100 and each separated substrate is taken out, and the shutter 503 is preferably closed during the separation process. Thereby, it is possible to prevent the jet constituent medium (for example, water) from being scattered outside the chamber 400 during the separation process.
[0060]
The transfer device 500 includes a transfer robot 501 for the bonded substrate 101 and each separated substrate, and an alignment device 507 for aligning the bonded substrate 101 with respect to the substrate holding unit 108.
When performing the separation process, a cassette 504 that houses one or a plurality of bonded substrates 101 and empty cassettes 505 and 506 that accommodate the separated substrates 101a and 101c are placed in the transfer device 500. Place it in place. At this time, the cassette 504 is placed with its opening facing the transfer robot 501 so that the bonded substrate is horizontal. Further, the cassettes 505 and 506 are placed with their openings facing the transport robot 501 so that the separated substrates can be accommodated in a horizontal state.
[0061]
Hereinafter, a procedure of separation processing in the automatic separation apparatus will be described.
First, the operator places a cassette 504 in which the bonded substrate 101 is accommodated and empty cassettes 505 and 506 at predetermined positions in the transport apparatus 500. When an operator instructs the start of separation processing via a control panel (not shown), the automatic separation device starts the following series of processing.
[0062]
First, as shown in FIGS. 10 and 11, the separating apparatus 100 rotates the substrate operating units 150 and 160 so that the substrate support surfaces are horizontal.
Next, the transfer robot 501 is inserted into the lower portion of the corresponding bonded substrate 101 in the cassette 504 by the robot hand 502 having the suction mechanism, and the lower portion is sucked to take out the bonded substrate 101.
[0063]
Next, the transfer robot 501 places the adhering bonded substrate 101 on the support base of the alignment device 507 and releases the adsorption. The alignment device 507 aligns the center position of the bonded substrate 101 with the reference position by using two opposing guide members. Next, the transfer robot 501 sucks and holds the lower part of the bonded substrate 101 on the support base of the alignment device 507, extends the robot hand 502 toward the substrate holding unit 108 of the separation device 100, and FIG. As shown in FIG. 11, the bonded substrate 101 is set at a predetermined position on the substrate holding unit 108. As described above, by providing the alignment device 507, the bonded substrate 101 can be aligned with the substrate holding unit 108.
[0064]
Note that when the transfer robot 501 sets the bonded substrate 101 on the substrate holder 108, the shutter 503 is opened.
By aligning the bonded substrates 101 one by one by the alignment device 507, each bonded substrate 101 can be set at an accurate position on the substrate holding unit 108. As a result, the center of the bonded substrate 101 can coincide with the central axis of the rotation shaft 106, and therefore, when separating the bonded substrate 101 while rotating, the distance between the ejection nozzle 110 and the outer periphery of the bonded substrate 101. Is kept constant. Therefore, the jet can be uniformly applied over the entire periphery of the bonded substrate 101.
[0065]
When the setting of the bonded substrate 101 to the substrate holding unit 108 is completed, the transfer robot 501 accommodates the robot hand 502, and then the shutter 503 is closed.
On the other hand, in the separation apparatus 100, the substrate operating units 150 and 160 are rotated by the drive sources 151 and 161, respectively, so that the bonded substrate 101 is vertical as shown in FIGS. Thus, the bonded substrate 101 is sandwiched and vacuum-sucked.
[0066]
Next, the separation device 100 performs a separation process. That is, the separation apparatus 100 rotates the bonded substrate 101 by the drive sources 114 and 115 ′ and jets a jet from the injection nozzle 110 to sandwich the bonded substrate 101 in the separation region (porous region 101 b). By this separation process, the bonded substrate 101 is separated into two substrates 101a and 101c. The drive source 115 ′ includes the adjustment mechanism shown in FIG. 8 or 9 in addition to the drive source 115 described above.
[0067]
After the bonded substrate 101 is separated into the two substrates 101a and 101c, the separating apparatus 100 separates the two substrates 101a and 101c by the adjusting mechanism described above, and then the substrate operating unit 150 by the driving sources 151 and 161. , 160 are rotated so that the substrate supporting surfaces of the substrate holding portions 108, 109 are horizontal.
Next, the substrate holding units 108 and 109 are rotated at high speed by the drive sources 114 and 115 ', respectively, to remove the jet constituent medium attached to each separated substrate (spin drying).
[0068]
Next, the shutter 503 is opened, and the transfer robot 501 extends the robot hand 502 below the substrate 101c on the substrate holding unit 108, sucks and holds the lower surface of the substrate 101c, and accommodates it in the cassette 505. . Similarly, the transfer robot 501 extends the robot hand 502 below the substrate 101 a on the substrate holding unit 109, sucks and holds the lower surface of the substrate 101 a, and stores it in the cassette 506.
[0069]
Through the above process, the separation process of one bonded substrate is completed. This automatic separation apparatus can separate all the bonded substrates in the cassette 504 by repeating the above processing for the unprocessed bonded substrates.
According to this automatic separation device, a cassette containing a bonded substrate and two empty cassettes are prepared and set in the transfer device 500, and the separation process is instructed automatically. The two types of substrates that have been executed and separated into two collection cassettes and dried are classified and accommodated.
[0070]
As described above, even when the separation process is automatically executed, the advantage of the configuration in which the substrate can be transferred in a horizontal state between the transfer device and the separation device is great.
This benefit is easy to understand when considering the case of transferring the substrate in a vertical state between the transfer device and the separation device. In this case, it is difficult for the transfer robot to reliably adsorb the bonded substrate by the substrate holding unit unless the substrate is accurately vertical and delivered to the substrate holding unit. In some cases, the bonded substrate is dropped. I will let you. The same applies when the transport robot receives the separated substrate, and it is difficult to reliably attract the substrate to the robot hand unless the substrate holding surface of the robot hand and the substrate are exactly parallel. .
[0071]
[Application example of separation device]
Hereinafter, as an application example of the above-described separation apparatus, a method for manufacturing an SOI substrate will be described with reference to FIG.
As the single crystal Si substrate 11, a P-type or N-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 625 [μm], a diameter of 5 [inch], and a specific resistance of 0.01 [Ω · cm] was prepared. This single crystal Si substrate 11 was immersed in an HF solution and anodized to form a porous layer 12 having a thickness of 12 [μm] (see FIG. 1A). The conditions for anodizing are as follows.
[0072]
Current density: 7 [mA / cm²]
Anodizing solution: HF: H₂O: C₂H_FiveOH = 1: 1: 1
Processing time: 11 [min]
Next, this substrate was heated to 400 [° C.] in an oxygen atmosphere and oxidized for 1 hour. By this treatment, the inner walls of the pores of the porous Si layer 12 were covered with a thermal oxide film. Next, a single crystal Si layer 13 having a thickness of 0.3 μm was epitaxially grown on the porous Si layer 12 by a CVD method. The conditions for this epitaxial growth are as follows.
[0073]
Source gas: SiH_Four
Carrier gas: H₂
Temperature: 850 [° C]
Pressure: 1 × 10^-2[Torr]
Growth rate: 3.3 [nm / sec]
Furthermore, 0.2 μm of SiO 2 is formed on the single crystal Si layer (epitaxial Si layer) 13.₂Layer 15 was formed (see FIG. 1B). Then, a single crystal Si substrate 14 is separately prepared, and SiO 2₂After the surface of the layer 15 and the single crystal Si substrate 14 were brought into close contact with each other at room temperature, heat treatment was performed at a temperature of 1100 [° C.] for 1 hour, and the two substrates were bonded together (see FIG. 1C).
[0074]
This bonded substrate was accommodated in the cassette 504, set on the transfer device 500 of the automatic separation device according to the second configuration example, and the separation process was executed (see FIG. 1D). At this time, pure water is used as a jet component medium, the jet diameter is 0.2 [mm], and the pressure of water to be injected is 350 [Kgf / cm].²]. Further, the separation process was performed with the position of the spray nozzle fixed directly above the bonding surface. The bonded substrate was rotated at a speed of about 8 [rpm].
[0075]
Most of the bonded substrates are completely separated after approximately 5 rotations. However, considering the variation between the substrates, an automatic separation device is used to insert the jet while rotating the bonded substrates for about 2 minutes. Set.
Even after the bonded substrate is separated into two substrates by the action of the spring 111, the two substrates are kept in close contact with each other. After a predetermined time elapses after the bonded substrate separation process is started, one substrate holding unit 109 moves backward toward the shaft support unit 103, so that the two physically separated substrates are spatially separated. Was pulled apart. Each substrate was free from scratches, cracks and defects.
[0076]
Next, the separated substrates ((1) '' + (2)) which are respectively stored in the cassette 505 are taken out, and the porous Si layer on the surface is converted into HF / H.₂O₂/ H₂Etching was selectively performed with an O-based etchant. Since the etching rate of single crystal Si is extremely low, the amount of etching of the single crystal Si substrate underlying the porous Si layer can be ignored in practice. By this etching process, SiO₂An SOI substrate having a single crystal Si layer 13 having a thickness of about 0.2 μm could be formed on the film 15 (see FIG. 1E).
[0077]
It was confirmed that there was no defect on the surface of the completed SOI substrate, that is, the surface of the single crystal Si layer 15. Further, as a result of observing the cross section of the single crystal Si layer 15 with a transmission electron microscope, it was confirmed that crystal defects and the like were not increased in the steps after epitaxial growth, and good crystallinity was maintained.
In addition, SiO on the surface of the single crystal Si layer (epitaxial layer) 13 side₂Instead of forming a film, 1) SiO is formed on the surface of the single crystal Si layer 13 side.₂Without forming a film, a separately prepared single crystal Si substrate side is made of SiO.₂When a film is formed, 2) SiO is formed on the surface of the single crystal Si layer 13 side.₂In addition to forming a film, the separately prepared single crystal Si substrate side also has SiO₂In any case where a film was formed, a good SOI substrate could be formed in the same manner.
[0078]
With respect to the substrate on which the porous Si layer is formed (single crystal Si substrate 11), the porous Si layer on the surface is removed and the surface is flattened to be used again as the first substrate or the second substrate. I was able to.
As described above, as a preferred embodiment of the present invention, a substrate separation apparatus and a separation method suitable for manufacturing an SOI substrate have been described. However, the separation apparatus and the separation method according to the present invention separate or cut other members. Can also be used in some cases. The member to be separated preferably has a fragile separation region such as a porous layer.
[0079]
The characteristic technical idea has been described with reference to specific embodiments, but the present invention is not limited by the matters described in these embodiments, and is described in the claims. Various modifications can be made within the scope of the technical idea.
[0080]
【The invention's effect】
According to the present invention, for example, the risk of dropping a member such as a substrate can be reduced.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing an SOI substrate according to a preferred embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 2 is a diagram showing the principle of a separation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a separation apparatus according to a first configuration example.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a separation apparatus according to a first configuration example.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a separation apparatus according to a first configuration example.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a separation apparatus according to a first configuration example.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a separation apparatus according to a first configuration example.
FIG. 8 is a diagram illustrating a mechanism for adjusting a distance between substrate holders according to a first configuration example.
FIG. 9 is a diagram illustrating a mechanism for adjusting a distance between substrate holders according to a second configuration example.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic separation device according to a second configuration.
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic separation device according to a second configuration.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic separation device according to a second configuration.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic separation device according to a second configuration.
[Explanation of symbols]
11 Single crystal Si substrate
12, 12 ', 12 "porous Si layer
13 Non-porous single crystal Si layer
14 Single crystal Si substrate
15 Insulating layer
21 Bonded substrate
21a, 21c substrate
22, 23 Substrate holder
24, 25 Rotating shaft
26, 27 Rotating shaft
28 Injection nozzle
29 Jet component media
30 Projection space
100 Separator
101 Bonded substrate
102,103 shaft support
104,105 Bearing
106,107 Rotating shaft
108,109 Substrate holder
110 Injection nozzle
111 Spring
112,113 Rotating shaft
114, 115, 115 'drive source
150,160 Board operation unit
400 chambers
500 Conveyor
501 Transport robot
502 Robot hand
503 shutter
504 to 506 cassette
507 Positioning device

Claims

A separation device for separating members,
Operation means for changing the direction of the main surface of the member;
Separating means for ejecting a bundle-like fluid in a vertical direction and separating the member by the bundle-like fluid ;
Wherein the operating means includes a function of said member is its major surfaces to operate horizontally such so that, possess a function of the main surface is operated vertically such so that said operating means, said The member is received with its main surface horizontal , and the member is placed with its main surface vertical, and the separation means moves the member to a position where it can be processed, and at least each of the members separated by the separation means one separation device characterized by horizontally to Rukoto the main surface of the member.

The separation device according to claim 1, wherein the member is a plate-like member, and the separating unit cuts the plate-like member in a plane direction and separates the plate-like member into two plate-like members.

The separation device according to claim 2 , wherein the operation unit includes a pair of holding units that hold the plate member so as to be sandwiched from both sides when the plate member is separated by the separation unit.

2. The separation apparatus according to claim 1, further comprising a rotating means for rotating the member about an axis orthogonal to the main surface thereof.

The separation apparatus according to claim 1, further comprising a chamber covering the apparatus.

The separation apparatus according to claim 5 , wherein the chamber includes a shutter that can be opened and closed.

In addition to delivering the member to the operating means, the apparatus further comprises a conveying means for receiving the separated member from the operating means, and the conveying means is disposed outside the chamber and the operation is performed with the shutter opened. The separation apparatus according to claim 6 , wherein the member is transferred to and received from the means.

The separation device according to claim 6 , wherein the shutter is closed at least when the member is separated by the separation means.

Separating apparatus according to claim 7, further comprising an alignment means for aligning said member relative to said operating means.