JPH1145840A - Method for separating composite member, separated member, separator, and manufacture of semiconductor base - Google Patents

Method for separating composite member, separated member, separator, and manufacture of semiconductor base

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JPH1145840A
JPH1145840A JP10077347A JP7734798A JPH1145840A JP H1145840 A JPH1145840 A JP H1145840A JP 10077347 A JP10077347 A JP 10077347A JP 7734798 A JP7734798 A JP 7734798A JP H1145840 A JPH1145840 A JP H1145840A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To separate a composite member by a method, wherein a fluid is sprayed to a recess type of the composite member or a side face having a narrow gas. SOLUTION: A first member 1 has a separation area 3 which is to became a separation portion therein. This layered separation region 3 is weaker in mechanical strength than that of a layer region 5 on the side of a joint face 4a. Two members 1, 2 joint joint faces 4a, 4b which face counter to each other to form a discoidal composite member having a joint interface 14. A fluid 7 is ejected towards an end part of the separation region 3 on a side face 6 of this composite member from a nozzle 8, and spayed. The separation region 3 in which the fluid 7 is sprayed or collapsed. Thus, the composite member is separated into two member 11, 12 with the separation region 3 as a border. A layered region 5 no longer existed on a separation face 13a of the separated one member 11 and is transferred onto the joint face 4b of the original second member 2 so as to expose a separation face 13b. Thus, a member having the layered region 5 on the second member 2 is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複合部材の分離方
法、分離装置、分離された部材、半導体基体及びその作
製方法に関する。
The present invention relates to a method for separating a composite member, a separating device, a separated member, a semiconductor substrate, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板の絶縁性表面上への単結晶Si半導
体層の形成は、セミコンダクター オン インシュレー
ター(SOI)技術として広く知られ、通常のSi集積
回路を作製するバルクSi基板では到達しえない数々の
優位点をSOI技術を利用したデバイスが有することか
ら多くの研究が成されてきた。すなわち、SOI技術を
利用することで、(1)誘電体分離が容易になり高集積
化が可能、(2)対放射線耐性に優れている、(3)浮
遊容量が低減され高速化が可能、(4)ウェル形成工程
が省略できる、(5)ラッチアップを防止できる、
(6)薄膜化により完全空乏型電界効果トランジスタの
実現が可能、等の優位点が得られる。
2. Description of the Related Art The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulating surface of a substrate is widely known as a semiconductor-on-insulator (SOI) technique, and cannot be achieved with a bulk Si substrate for fabricating a normal Si integrated circuit. Much research has been done because devices utilizing SOI technology have numerous advantages. That is, by using the SOI technology, (1) dielectric isolation is facilitated and high integration is possible, (2) radiation resistance is excellent, (3) stray capacitance is reduced and high speed is possible, (4) a well formation step can be omitted; (5) latch-up can be prevented;
(6) An advantage such as realization of a fully depleted field effect transistor can be realized by thinning.

【0003】上記のようなデバイス特性上の多くの利点
を実現するために、ここ数十年に渡り、SOI構造の形
成方法について研究されてきている。古くは、単結晶サ
ファイア基板上に、SiをCVD(化学気相堆積法)
で、ヘテロエピタキシーさせて形成するSOS(シリコ
ン オン サファイア)が知られており、最も成熟した
SOI技術として一応の成功は収めはしたが、Si層と
下地サファイア基板界面の格子不整合により大量の結晶
欠陥、サファイア基板からのアルミニュームのSi層へ
の混入、そして何よりも基板の高価格と大面積化への遅
れにより、その応用の広がりが妨げられている。比較的
近年には、サファイア基板を使用せずにSOI構造を実
現しようという試みが行なわれている。この試みは、次
の二つに大別される。
[0003] In order to realize many of the above advantages in device characteristics, researches have been made on a method of forming an SOI structure for several decades. In the old days, CVD (chemical vapor deposition) of Si on a single crystal sapphire substrate
SOS (silicon on sapphire) is known to be formed by heteroepitaxy, and although it has achieved some success as the most mature SOI technology, a large amount of crystal due to lattice mismatch between the Si layer and the underlying sapphire substrate. Defects, the incorporation of aluminum from the sapphire substrate into the Si layer, and most of all, the delay in increasing the cost and area of the substrate has hindered its application. In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt is roughly divided into the following two.

【0004】1.Si単結晶基板を表面酸化した後に、
酸化膜に窓を開けてSi基板を部分的に表出させ、その
部分をシードとして横方向へエピタキシャル成長させ、
SiO2 上へSi単結晶層を形成する(この場合には、
SiO2 上にSi層の堆積をともなう)。
[0004] 1. After oxidizing the surface of the Si single crystal substrate,
A window is opened in the oxide film to partially expose the Si substrate, and that portion is epitaxially grown laterally as a seed,
Form a Si single crystal layer on SiO 2 (in this case,
With the deposition of a Si layer on SiO 2 ).

【0005】2.Si単結晶基板そのものを活性層とし
て使用し、その下部にSiO2 を形成する(この方法
は、Si層の堆積をともなわない)。
[0005] 2. The Si single crystal substrate itself is used as an active layer, and SiO 2 is formed thereunder (this method does not involve the deposition of a Si layer).

【0006】上記1を実現する手段として、CVDによ
り、直接、単結晶層Siを横方向エピタキシャル成長さ
せる方法、非晶質Siを堆積して、熱処理により固相横
方向エピタキシャル成長させる方法、非晶質あるいは、
多結晶Si層に電子線、レーザー光等のエネルギービー
ムを収束して照射し、溶融再結晶により単結晶層をSi
2 上に成長させる方法、そして、棒状ヒーターにより
帯状に溶融領域を走査する方法(Zone Melti
ing Recrystallization)が知ら
れている。これらの方法にはそれぞれ一長一短がある
が、その制御性、生産性、均一性、品質に多大の問題を
残しており、いまだに、工業的に実用化したものはな
い。たとえば、CVD法は平坦薄膜化するには、犠牲酸
化が必要となる。固相成長法では得られる結晶性が悪
い。また、ビームアニール法では、収束ビーム走査によ
る処理時間と、ビームの重なり具合、焦点調整などの制
御性に問題がある。このうち、Zone Meltii
ng Recrystallization法がもっと
も成熟しており、比較的大規模な集積回路も試作されて
はいるが、依然として、亜粒界等の結晶欠陥は、多数残
留しており、少数キャリヤーデバイスを作成するに充分
良質の結晶を得るには至っていない。
Means for achieving the above 1 include a method of directly growing a single crystal layer Si in the lateral direction by CVD, a method of depositing amorphous Si and performing a solid-phase lateral epitaxial growth by heat treatment, ,
An energy beam such as an electron beam or a laser beam is converged and irradiated onto the polycrystalline Si layer, and the single crystal layer is melted and recrystallized to form a Si crystal.
A method of growing on O 2 , and a method of scanning a molten region in a band shape by a rod-shaped heater (Zone Melti)
ing Recycling) is known. Although each of these methods has advantages and disadvantages, it still has significant problems in controllability, productivity, uniformity, and quality, and there is no industrially practical method yet. For example, in the CVD method, sacrificial oxidation is required to make the thin film flat. Crystallinity obtained by the solid phase growth method is poor. Further, the beam annealing method has a problem in controllability such as processing time by convergent beam scanning, beam overlap, focus adjustment, and the like. Among them, Zone Meltii
Although the ng recrystallization method is the most mature and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped, a large number of crystal defects such as sub-grain boundaries still remain, which is sufficient to produce a minority carrier device. High quality crystals have not been obtained.

【0007】上記2の方法であるSi基板をエピタキシ
ャル成長の種子として用いない方法に於いては、次の4
種類の方法が挙げられる。
[0007] In the above method 2 in which the Si substrate is not used as a seed for epitaxial growth, the following 4 methods are used.
There are different methods.

【0008】(1)V型の溝が表面に異方性エッチング
されたSi単結晶基板に酸化膜を形成し、該酸化膜上に
多結晶Si層をSi基板と同じ程厚く堆積した後、Si
基板の裏面から研磨によって、厚い多結晶Si層上にV
溝に囲まれて誘電分離されたSi単結晶領域を形成す
る。この手法に於ては、結晶性は、良好であるが、多結
晶Siを数百ミクロンも厚く堆積する工程、単結晶Si
基板を裏面より研磨して分離したSi活性層のみを残す
工程に、制御性と生産性の点から問題がある。
(1) An oxide film is formed on a Si single crystal substrate having a V-shaped groove anisotropically etched on its surface, and a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate. Si
Polishing from the back side of the substrate, V
A dielectrically separated Si single crystal region surrounded by the groove is formed. In this method, the crystallinity is good, but the step of depositing polycrystalline Si to a thickness of several hundred microns is called single crystal Si.
There is a problem from the viewpoint of controllability and productivity in the step of polishing the substrate from the back surface to leave only the separated Si active layer.

【0009】(2)サイモックス(SIMOX:Sep
eration by Ion Implanted
Oxygen)と称されるSi単結晶基板中に酸素のイ
オン注入によりSiO2 層を形成する方法であり、Si
プロセスと整合性が良いため現在もっとも成熟した手法
である。しかしながら、SiO2 層を形成するために
は、酸素イオンを1018ions/cm2 以上も注入す
る必要があるが、その注入時間は長大であり、生産性は
高いとはいえず、また、ウエハーコストは高い。更に、
結晶欠陥は多く残存し、工業的に見て、少数キャリヤー
デバイスを作製できる充分な品質に至っていない。
(2) SIMOX: Sepox
eration by Ion Implanted
Oxygen) is a method of forming an SiO 2 layer by ion implantation of oxygen into a Si single crystal substrate.
Currently the most mature method due to its good consistency with the process. However, in order to form a SiO 2 layer, it is necessary to implant oxygen ions of 10 18 ions / cm 2 or more. However, the implantation time is long and the productivity is not high. Cost is high. Furthermore,
Many crystal defects remain, and are not of sufficient quality to produce a minority carrier device industrially.

【0010】(3)多孔質Siの酸化による誘電体分離
によりSOI構造を形成する方法。この方法は、P型S
i単結晶基板表面にN型Si層をプロトンイオン注入
(イマイ他,J.Crystal Growth,Vo
l 63,547(1983))、もしくは、エピタキ
シャル成長とパターニングによって島状に形成し、表面
よりSi島を囲むようにHF溶液中の陽極化成法により
P型Si基板のみを多孔質化したのち、増速酸化により
N型Si島を誘電体分離する方法である。本方法では、
分離されているSi領域は、デバイス工程のまえに決定
されており、デバイス設計の自由度を制限する場合があ
るという問題点がある。
(3) A method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method uses P-type S
Proton ion implantation of an N-type Si layer on the surface of an i-single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, Vo
163, 547 (1983)) or an island is formed by epitaxial growth and patterning, and only the P-type Si substrate is made porous by anodizing in an HF solution so as to surround the Si island from the surface. This is a method in which N-type Si islands are dielectrically separated by rapid oxidation. In this method,
The separated Si region is determined before the device process, and there is a problem that the degree of freedom in device design may be limited.

【0011】(4)Si単結晶基板を、熱酸化した別の
Si単結晶基板に、熱処理又は接着剤を用いて張り合わ
せ、SOI構造を形成する方法が注目を浴びている。こ
の方法は、デバイスのための活性層を均一に薄膜化する
必要がある。すなわち、数百ミクロンもの厚さのSi単
結晶基板をミクロンオーダーかそれ以下に薄膜化する必
要がある。
(4) A method of forming an SOI structure by bonding a Si single crystal substrate to another thermally oxidized Si single crystal substrate by using a heat treatment or an adhesive has attracted attention. This method requires that the active layer for the device be uniformly thinned. That is, it is necessary to reduce the thickness of a Si single crystal substrate having a thickness of several hundred microns to the order of microns or less.

【0012】この薄膜化には以下のように2種類の方法
がある。
There are two types of methods for reducing the thickness as follows.

【0013】1)研磨による薄膜化 2)選択エッチングによる薄膜化 1)の研磨では均一に薄膜化することが困難である。特
にサブミクロンの薄膜化は、ばらつきが数十%にもなっ
てしまい、この均一化は大きな問題となっている。さら
に基板の大口径化が進めばその困難度は増すばかりであ
る。
1) Thinning by polishing 2) Thinning by selective etching It is difficult for the polishing of 1) to uniformly thin. In particular, when the thickness is reduced to a submicron, the variation becomes tens of percent, and the uniformity is a serious problem. Further, if the diameter of the substrate is increased, the difficulty will only increase.

【0014】また、2)のエッチングは均一な薄膜化に
有効とされているが、 ・せいぜい102 と選択比が充分でない ・エッチング後の表面性が悪い ・イオン注入、高濃度BドープSi層上のエピタキシャ
ル成長あるいはヘテロエピタキシャル成長を用いている
ためSOI層の結晶性が悪い等の問題点がある。
The etching of 2) is said to be effective for uniform thinning, but the selectivity is not sufficient at most 10 2. The surface properties after etching are poor. Ion implantation, high concentration B-doped Si layer Since the above epitaxial growth or heteroepitaxial growth is used, there are problems such as poor crystallinity of the SOI layer.

【0015】さらに張り合わせを用いた半導体基板は、
必ず2枚の基板を必要とし、そのうち1枚はほとんど大
部分が研磨・エッチング等により無駄に除去され捨てら
れてしまい、限りある地球の資源を無駄使いしてしま
う。したがって、張り合わせによるSOIにおいては、
現状の方法では、その制御性、均一性さらには経済性に
多くの課題が存在する。
Further, the semiconductor substrate using the bonding is
Inevitably, two substrates are required, and one of them is almost completely removed by polishing or etching and discarded, and wastes limited earth resources. Therefore, in SOI by lamination,
In the current method, there are many problems in controllability, uniformity, and economy.

【0016】また、ガラスに代表される光透過性基板上
には、一般には、その結晶構造の無秩序性から、堆積し
た薄膜Si層は、基板の無秩序性を反映して、非晶質
か、良くて多結晶層にしかならず、高性能なデバイスは
作製できない。それは、基板の結晶構造が非晶質である
ことによっており、単に、Si層を堆積しても、良質な
単結晶層は得られない。ところで、光透過性基板は、受
光素子であるコンタクトセンサーや投影型液晶画像表示
装置を作製するうえにおいて重要である。そして、セン
サーや表示装置の画素(絵素)をより一層、高密度化、
高解像度化、高精細化するには画素の改善だけではなく
高性能な駆動素子が必要である。その結果、光透過性基
板上に素子を作り込む場合にも優れた結晶性を有する単
結晶層が必要となる。
On a light-transmitting substrate represented by glass, generally, the deposited thin-film Si layer is amorphous or amorphous, reflecting the disorder of the substrate, due to the disorder of its crystal structure. It is only a polycrystalline layer at best, and a high-performance device cannot be manufactured. This is due to the fact that the crystal structure of the substrate is amorphous, and even if a Si layer is simply deposited, a high-quality single crystal layer cannot be obtained. Incidentally, a light-transmitting substrate is important in manufacturing a contact sensor or a projection-type liquid crystal image display device as a light receiving element. And the pixels (picture elements) of sensors and display devices have been further densified,
Higher resolution and higher definition require not only improved pixels but also high-performance driving elements. As a result, a single crystal layer having excellent crystallinity is required even when an element is formed on a light transmitting substrate.

【0017】このようなSOI基板の製造方法の中でも
特開平5−21338号公報に開示された様な多孔質層
上に非単結晶半導体層を形成しこれを絶縁層を介して支
持基板に移し取る方法は、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く押さえるこ
とが容易な事、SOI層の表面平坦性がよい事、製造に
際し高価な特殊仕様の装置がいらない事、数100オン
グストロームから10ミクロン程度までの広いSOI膜
厚範囲に対し同一の装置で製造可能な事などの点で非常
に優れたものである。
In such an SOI substrate manufacturing method, a non-single-crystal semiconductor layer is formed on a porous layer as disclosed in JP-A-5-21338, and this is transferred to a supporting substrate via an insulating layer. The method used is that the thickness of the SOI layer is excellent in uniformity, that the density of crystal defects in the SOI layer is easy to keep low, that the surface flatness of the SOI layer is good, and that an expensive special specification device is used in manufacturing. This is very excellent in that it does not need to be used, and that it can be manufactured with the same apparatus in a wide SOI film thickness range from several hundred angstroms to about 10 microns.

【0018】さらに上記の方法に特開平7−30288
9号公報に開示されている方法、すなわち多孔質層を有
する第一の基体の前記多孔質層上に非多孔質単結晶半導
体層を形成し、前記非多孔質単結晶層を第二の基体と絶
縁層を介して張り合わせた後、多孔質層において前記第
一基体と第二の基体を両者を破壊することなく分離し、
第一の基板の表面を平滑にして再度多孔質を形成し再使
用することを繰り返せば第一の基板は何回も使用可能で
ある。したがって製造コストを大幅に低減することが出
来、また製造プロセスそのものも単純化することが出来
るという大きな効果が得られる。
Further, the above method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-30288.
9, a non-porous single-crystal semiconductor layer is formed on the porous layer of a first substrate having a porous layer, and the non-porous single-crystal layer is formed on a second substrate. After laminating via an insulating layer, the first substrate and the second substrate in the porous layer are separated without breaking both,
The first substrate can be used many times by repeating the process of smoothing the surface of the first substrate, forming the porous material again, and reusing. Therefore, a great effect is obtained that the manufacturing cost can be greatly reduced and the manufacturing process itself can be simplified.

【0019】この様な第一の基体と第二の基体の両方を
破壊することなく分離する貼り合わせ基体の分離方法は
いくつか挙げられる。例えば1つは貼り合わせ面に対し
て垂直な方法に引っ張る方法である。貼り合わせ面に対
して平行に剪断応力をかける方法(例えは貼り合わせ面
に平行な面内でそれぞれの基体を互いに反対方向に移動
させる方法や円周方向にそれぞれの基体を反対方向に回
転させる方法など)もある。又、貼り合わせ面に対して
垂直な方向に加圧する方法でもよい。更には分離領域に
超音波などの波動エネルギーを印加する方法もある。
又、分離領域に貼り合わせ基体の側面側から貼り合わせ
面に平行に剥離用部材(例えばナイフのような鋭利なブ
レード)を挿入する方法であってもよい。更に、分離領
域として機能する多孔質層に染め込ませた物質の膨張エ
ネルギーを利用する方法もある。分離領域として機能す
る多孔質層を貼り合わせ基体の側面から熱酸化し体積膨
張させて分離する方法もある。分離領域として機能する
多孔質層を貼り合わせ基体の側面から選択エッチングし
て分離する方法もある。分離領域としてイオン打ち込み
により形成された微小気泡(microcavity)
を得る事の出来る層を用い貼り合わせ面の法線方向から
レーザーを照射して気泡を含む分離領域を加熱すること
によって分離する方法もある。
There are several methods for separating a bonded substrate that separates both the first substrate and the second substrate without breaking. For example, one is a method of pulling in a method perpendicular to the bonding surface. A method of applying a shearing stress in parallel to the bonding surface (for example, a method of moving the respective substrates in directions opposite to each other in a plane parallel to the bonding surface or a method of rotating the respective substrates in the circumferential direction in opposite directions) Method). Alternatively, a method of applying pressure in a direction perpendicular to the bonding surface may be used. Further, there is a method of applying wave energy such as ultrasonic waves to the separation region.
Alternatively, a method of inserting a peeling member (e.g., a sharp blade such as a knife) into the separation region from the side surface of the bonded substrate in parallel with the bonded surface may be used. Further, there is a method of utilizing the expansion energy of a substance impregnated in a porous layer functioning as a separation region. There is also a method in which a porous layer functioning as a separation region is thermally oxidized from the side surface of the bonded substrate to expand the volume, thereby separating the substrate. There is also a method in which a porous layer functioning as a separation region is selectively etched and separated from a side surface of a bonded substrate. Microcavities formed by ion implantation as separation regions
There is also a method of irradiating a laser from the normal direction of the bonding surface using a layer capable of obtaining the above and heating the separation region containing bubbles to perform separation.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、貼り合
わせた2枚の基体を分離する上記の方法は理想的には優
れた方法ではあるが、それを実現するどんな方法も半導
体基体の製造に向いているとは限らない。大きな障害の
一つは貼り合わせた半導体基体は一般に、円盤状(デイ
スク状)であり、またその厚さ0.5〜1.0mm程度
と薄く、貼り合わせ部分にも治具を引っかけられる様な
比較的大きなへこみなどが極めて少ないということであ
る。このためオリフラ部(オリエンテーションフラッ
ト)に合わせた凹部をもつ治具で基体のオリフラ部を引
っかけて貼り合わせ面に平行に回転させたり、貼り合わ
せ基体の側面の貼り合わせ部分にわずかな凹部を作り、
そこに治具を引っかけて引き剥がしたりする方法を使用
するには限界がある。加圧により分離する方法では非常
に大きな圧力が必要になるので装置が大型化してしま
う。波動エネルギーを利用する方法の場合には効率よく
波動が貼り合わせ基体に照射されるようにするために波
動を照射する方法にかなりの工夫が必要になるし、分離
した直後に分離した基体同志が部分的に接触して振動し
合いお互いを傷つけることもある。側面から分離する方
法では、基体が曲がる事によって側面が剥がれただけ
で、中心部までなかなか分離しない事もある。剥離用部
材を貼り合わせ基体の側面から分離領域に挿入する方法
では剥離用部材を挿入することにより基体の貼り合わせ
面だった部分に剥離用部材と基体との摩擦により傷が付
く場合がある。
However, while the above-described method of separating two bonded substrates is ideally a good method, any method for realizing it is suitable for manufacturing a semiconductor substrate. Not necessarily. One of the major obstacles is that the bonded semiconductor substrates are generally disc-shaped (disk-shaped), and their thickness is as thin as about 0.5 to 1.0 mm, so that the jig can be hooked on the bonded portions. This means that there are very few relatively large dents. For this reason, a jig having a concave portion corresponding to the orientation flat portion (orientation flat) is used to hook the orientation flat portion of the base and rotate it in parallel with the bonding surface, or to make a slight concave portion in the bonding portion on the side surface of the bonded base.
There is a limit to using the method of hooking a jig and peeling it off. In the method of separation by pressurization, a very large pressure is required, so that the apparatus becomes large. In the case of the method using the wave energy, it is necessary to devise a method of irradiating the wave in order to efficiently irradiate the wave to the bonded substrates, and the separated substrates are required to be separated immediately after the separation. They can vibrate in partial contact and injure each other. In the method of separating from the side surface, only the side surface is peeled off due to bending of the base body, and the substrate may not be easily separated to the center. In the method in which the peeling member is inserted into the separation region from the side surface of the bonded substrate, the portion that was the bonding surface of the substrate may be damaged by friction between the peeling member and the substrate by inserting the peeling member.

【0021】この様な問題を避けるには前記分離領域の
機械的強度を相当に脆弱にしておく事が一つの解決策に
なり得る。ところがこの様にすると基体の貼り合わせ前
に外部からの衝撃により分離領域の部分が破壊される確
立が高くなる。またその様な場合破壊された分離領域の
一部がパーテイクルとして製造装置の中を汚染する事も
ある。従来の分離方法はそれぞれ大きな長所を持つが、
上記の様な課題もまだ残っている。
In order to avoid such a problem, one solution may be to make the mechanical strength of the separation region considerably weak. However, in this case, the probability that the portion of the separation region is broken by an external impact before bonding the substrates is increased. In such a case, a part of the broken separation region may contaminate the inside of the manufacturing apparatus as particles. Each of the conventional separation methods has significant advantages,
The above issues still remain.

【0022】本発明の目的は、基体自身を破壊すること
なく分離出来、分離した基体に傷を付けず、貼り合わせ
基体の分離工程以前では外的衝撃を受けても分離領域の
破壊が起こり難く、それによる製造装置のパーテイクル
による汚染も防止できるさらに優れた分離方法及び分離
装置を提供することである。
An object of the present invention is to separate the substrates without destroying the substrates themselves, not to damage the separated substrates, and to prevent the destruction of the separation region even before receiving an external impact before the step of separating the bonded substrates. It is another object of the present invention to provide a more excellent separation method and a separation apparatus which can prevent the contamination of the production apparatus by particles.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに接合さ
れた複数の部材を有する複合部材に、流体を吹き付ける
ことにより該部材の接合箇所とは異なる箇所(分離領
域)において複数の部材に分離する事を特徴とする。
According to the present invention, a composite member having a plurality of members joined to each other is separated into a plurality of members at a portion (separation region) different from a joining portion of the members by spraying a fluid. It is characterized by doing.

【0024】ここでいう複合部材とは分離領域をその内
部に持つものであって分離方法から考えればなんでも良
いが、半導体基体の製造方法から見れば次のような構造
のものである。すなわち分離領域が表面よりも深い部分
に表面に平行な層状に形成され、該表面とその表面から
浅い部分は分離領域ではない構造の半導体基体である第
一の基体と、第二の基体とを貼り合わせた貼り合わせ基
体が、その主要な例である。また分離されてできる部材
とは半導体基体の製造方法への応用においては接合前の
前記第一の基体と第二の基体ではない。
The term "composite member" as used herein means a member having a separation region therein, and any structure can be considered from the standpoint of the separation method. That is, the separation region is formed in a layer shape parallel to the surface at a portion deeper than the surface, and the surface and a portion shallower from the surface are formed of the first substrate, which is a semiconductor substrate having a structure that is not the separation region, and the second substrate. A bonded substrate is a main example. In addition, in the case of application to a method of manufacturing a semiconductor substrate, the members that can be separated are not the first substrate and the second substrate before joining.

【0025】本発明においては前記分離領域は前記第一
の基体と第二の基体との貼り合わせ界面(接合面)とは
異なる位置にある。分離工程では前記貼り合わせ界面か
ら分離するのではなく、貼り合わせ界面とは異なる位置
にある分離領域で分離することが必要である。
In the present invention, the separation region is located at a position different from a bonding interface (joining surface) between the first substrate and the second substrate. In the separation step, it is necessary not to separate from the bonding interface but to separate in a separation region located at a position different from the bonding interface.

【0026】従って前記分離領域の機械的強度が前記貼
り合わせ界面の機械的強度よりも脆弱であって分離工程
においては貼り合わせ界面よりも先に分離領域が破壊さ
れる様にしておく。これにより分離層が破壊されると前
記第一の基体の表面側の特定の厚さの部分が第二の基体
と貼り合わされたまま第一の基体から分離し、第二の基
体上に移し取られる。前記分離領域は陽極化成法で形成
された多孔質層であっても良いし、イオン打ち込みによ
り形成された微小気泡(microcavity)を得
る事の出来る層であっても良い。これらの層はいずれも
微小空隙を多数含んでいる。また結晶格子に歪みや欠陥
が集中したヘテロエピタキシャル層であっても良い。
Therefore, the mechanical strength of the separation region is weaker than the mechanical strength of the bonding interface, and the separation region is broken before the bonding interface in the separation step. As a result, when the separation layer is broken, a portion of a specific thickness on the surface side of the first substrate is separated from the first substrate while being adhered to the second substrate, and is transferred onto the second substrate. Can be The separation region may be a porous layer formed by an anodization method or a layer from which microcavities formed by ion implantation can be obtained. Each of these layers contains many microvoids. Further, a heteroepitaxial layer in which strains and defects are concentrated in the crystal lattice may be used.

【0027】また前記分離領域は構造の異なる複数の層
から構成されていても良い。例えば必要なら多孔度(p
orosity)の異なる複数の多孔質層から成るもの
や層に直角な方向に多孔度が変化する多孔質層なども使
用可能である。
The separation region may be composed of a plurality of layers having different structures. For example, if necessary, porosity (p
It is also possible to use a porous layer having a plurality of porous layers having different org.

【0028】例えば第1の基体と第2の基体とが絶縁層
を介して貼り合された複合部材を分離して得られる第一
の基体から第二の基体上に移し取られた層は、絶縁層上
の半導体層(SOI層)として半導体デバイス等の作製
に利用される。
For example, the layer transferred from the first base to the second base obtained by separating the composite member in which the first base and the second base are bonded via the insulating layer is: Used as a semiconductor layer (SOI layer) on an insulating layer for manufacturing a semiconductor device or the like.

【0029】前記分離を行なうために用いることの出来
る流体の吹き付けは高圧の水流をノズルから噴射するい
わゆるウォーター・ジェット法により実現できる。また
水を使用せずアルコールなどの有機溶剤であってもよい
し、ふっ酸、硝酸、などの酸、あるいは水酸化カリウム
等のアルカリ、その他の分離領域を選択的にエッチング
する作用のある液体であってもよい。特に研磨粒子を含
まない液体を用いるとよい。さらに流体として空気、窒
素ガス、炭酸ガス、希ガスなどの気体からなる流体を用
いても良い。分離領域に対してエッチング作用を持つガ
スやプラズマからなる流体を用いても良い。
The spraying of the fluid that can be used for the separation can be realized by a so-called water jet method in which a high-pressure water stream is jetted from a nozzle. Also, an organic solvent such as alcohol may be used without using water, an acid such as hydrofluoric acid, nitric acid, or an alkali such as potassium hydroxide, or a liquid having an action of selectively etching a separation region. There may be. In particular, a liquid containing no abrasive particles is preferably used. Further, a fluid composed of a gas such as air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and rare gas may be used as the fluid. A fluid having gas or plasma having an etching effect on the separation region may be used.

【0030】上記のような分離方法を半導体基体の作製
法に採用する事により 1)基板上に多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結晶半
導体層とが順次積層された第1の基体を用意する工程、
前記第1の基体と第2の基体とを前記非多孔質単結晶半
導体層が内側に位置する複合部材が得られるように貼り
合わせる工程、及び前記複合部材の多孔質単結晶半導体
層の付近に流体を吹き付けることにより、前記複合部材
を多孔質単結晶半導体層において分離する工程を有する
ことを特徴とする半導体基材の作製方法や、 2)単結晶半導体から成る第1の基体の所定の深さにイ
オンを打ち込むことにより、微少気泡層(microc
avity層)を得ることのできるイオン打ち込み層を
形成する工程、前記第1の基体と第2の基体とを絶縁層
を介して、且つ前記第1の基体のイオンを打ち込んだ面
が内側に位置する複合部材が得られるように貼り合わせ
る工程、及び前記複合部材のイオン打ち込み層の付近に
流体を吹き付けることにより、前記複合部材をイオン打
ち込み層において分離する工程を有することを特徴とす
る半導体基体の作製方法などが実現でき、従来の問題点
を解決できる半導体基体の作製が可能になる。
By employing the above-described separation method as a method for manufacturing a semiconductor substrate, 1) a first substrate in which a porous single-crystal semiconductor layer and a non-porous single-crystal semiconductor layer are sequentially laminated on a substrate; The process of preparing,
Bonding the first substrate and the second substrate such that a composite member having the non-porous single-crystal semiconductor layer positioned inside is obtained; and A step of separating the composite member in the porous single crystal semiconductor layer by spraying a fluid; and 2) a predetermined depth of the first base made of the single crystal semiconductor. By implanting ions into the micro bubble layer (microc)
forming an ion-implanted layer from which the first substrate and the second substrate can be obtained via an insulating layer, and the surface of the first substrate into which the ions are implanted is located inside. Bonding the composite member to obtain a composite member, and spraying a fluid near the ion-implanted layer of the composite member, thereby separating the composite member at the ion-implanted layer. A manufacturing method and the like can be realized, and a semiconductor substrate that can solve the conventional problems can be manufactured.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】図1は本発明による複合部材の分
離方法を説明する為の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view for explaining a method of separating a composite member according to the present invention.

【0032】図1の(a)は盤状(板状)の第1の部材
1と第2の部材2との接合前の様子を示している。第1
の部材1はその内部に分離箇所となる分離領域3を有し
ている。この層状の分離領域3は、接合面4a側にある
層領域5より機械的強度が弱い。
FIG. 1A shows a state before joining a first member 1 and a second member 2 in a disk shape (plate shape). First
The member 1 has a separation region 3 serving as a separation portion inside. The layer-shaped separation region 3 has lower mechanical strength than the layer region 5 on the bonding surface 4a side.

【0033】2つの部材1,2は、図1の(b)に示す
ように接合面4a,4bを向き合わせて接合され接合界
面14を有する円盤状の複合部材となる。この複合部材
の側面(端面)6にある分離領域3の端部に向けて、流
体7をノズル8より噴射し、吹き付ける。流体7が吹き
付けられた分離領域3は、除去され或いは崩壊する。こ
うして、複合部材は、分離領域3を境にして図1の
(c)に示すように2つの部材11,12に分離され
る。
As shown in FIG. 1B, the two members 1 and 2 are joined with their joining surfaces 4a and 4b facing each other to form a disc-shaped composite member having a joining interface 14. A fluid 7 is ejected from a nozzle 8 toward an end of the separation region 3 on a side surface (end surface) 6 of the composite member, and is sprayed. The separation region 3 to which the fluid 7 has been sprayed is removed or collapsed. In this way, the composite member is separated into two members 11 and 12 at the separation region 3 as shown in FIG.

【0034】こうして分離された一方の部材11の分離
面13a上には、層領域5は既に存在しておらず、層領
域5は分離面13bを露出するように元の第2の部材2
の接合面4b上に移し取られる。
The layer region 5 does not already exist on the separation surface 13a of the one member 11 thus separated, and the layer region 5 is removed from the second member 2 so that the separation surface 13b is exposed.
Is transferred onto the joining surface 4b.

【0035】こうして第2の部材2上に薄い層領域5を
有する部材が得られる。
Thus, a member having the thin layer region 5 on the second member 2 is obtained.

【0036】第2の部材2と層領域5とを互いに異なる
材料で構成すれば、容易に異種接合を有する部材を作製
できる。そのような材料の具体例は、導電体、半導体、
絶縁体であり、これらの中から2種が選択されて第2の
部材2と層領域5となる。
If the second member 2 and the layer region 5 are made of different materials, members having different kinds of junctions can be easily manufactured. Specific examples of such materials include conductors, semiconductors,
It is an insulator, and two of them are selected to form the second member 2 and the layer region 5.

【0037】この分離領域は噴射された流体により、当
該分離領域を境に2分でき、且つ分離領域以外の領域に
損傷を与えないように、脆弱な領域にするとよい。具体
的には、分離領域内に複数の微小空隙を含ませれば、脆
弱になる。或いは異種イオンの打ち込みにより歪みを作
ってもよい。微小空隙は、後述するように多孔質体の孔
や、イオン注入による気泡により、形成される。分離領
域は0.1μm〜900μm程度にするとよい。より好
ましくは、0.1μm〜10μmである。
The separation region may be divided into two parts by the injected fluid at the boundary of the separation region, and may be formed as a fragile region so as not to damage regions other than the separation region. Specifically, if a plurality of minute gaps are included in the separation region, the separation region becomes fragile. Alternatively, strain may be created by implanting different ions. The minute voids are formed by pores of a porous body and bubbles by ion implantation as described later. The separation region is preferably set to about 0.1 μm to 900 μm. More preferably, it is 0.1 μm to 10 μm.

【0038】本発明において分離を行うために用いる流
体の流れは加圧した流体をノズルから噴射する事により
実現可能である。噴射する流れをより高速、高圧の細い
ビームにする為の方法としては「ウォータージェット」
第1巻1号第4ページなどに紹介されているような流体
として水を用いるウォータージェット法を使用する事が
出来る。本発明に使用可能なウォータージェットは、高
圧ポンプにより加圧された数千kgf/cm2 の高圧水
を細いノズルから噴射するものであって、これによっ
て、セラミックス、金属、コンクリート、樹脂、ゴム、
木材などの切断(ただし、固い材料の時は水にSiO2
微粒子のような研磨剤を加える)、加工、表層の塗膜の
除去、部材表面の洗浄などを行う事が出来る。従来のウ
ォータージェットの使い方においては、上記のように材
料の一部分を除去することが主な効果であった。すなわ
ち、ウォータージェット切断は主部材のきりしろを除去
すること、また、塗膜の除去、部材表面の洗浄は不要な
部分を除去することであった。本発明の流体の流れの形
成方法としてウォータージェットを用いる場合、貼り合
わせ基体の側面(端面)の貼り合わせ目に合わせてウォ
ータージェットを噴射する事により、側面から前記分離
領域の少なくとも一部を除去する事が可能である。この
場合先ず貼り合わせ基体の側面に露出してる前記分離領
域及びその周辺の第1の基体と第二の基体の一部に直接
ウォータージェットを噴射する。するとそれぞれの基体
は損傷を受けず機械強度が脆弱な分離領域のみがウォー
タージェットにより除去或いは崩壊して二枚の基体に分
離される。また何らかの理由で前記分離領域が側面に予
め露出していなくて何か薄い層でその部分が覆われてい
る場合でも、ウォータージェットでまず分離領域を覆う
側面上の層を除去し、そのまま続けて側面から露出した
分離領域を除去すればよい。
In the present invention, the flow of the fluid used for performing the separation can be realized by ejecting a pressurized fluid from a nozzle. "Water jet" is a method to make the jet flow faster and narrower with high pressure
A water jet method using water as a fluid as introduced in Vol. 1, No. 1, page 4 or the like can be used. The water jet that can be used in the present invention jets high-pressure water of several thousand kgf / cm 2 pressurized by a high-pressure pump from a thin nozzle, whereby ceramics, metal, concrete, resin, rubber,
Cutting such as wood (However, when a hard material is SiO 2 in water
Abrasives such as fine particles are added), processing, removal of the surface coating film, cleaning of the member surface, and the like can be performed. In the conventional use of the water jet, the main effect was to remove a part of the material as described above. That is, the water jet cutting is to remove the margin of the main member, and the removal of the coating film and the cleaning of the member surface are to remove unnecessary portions. When a water jet is used as the method of forming a fluid flow according to the present invention, at least a part of the separation region is removed from the side surface by jetting the water jet in accordance with a bonding edge of a side surface (end surface) of the bonded substrate. It is possible to do. In this case, first, a water jet is directly jetted onto the separation region exposed on the side surface of the bonded substrate and a part of the first substrate and the second substrate around the separation region. Then, the respective substrates are not damaged and only the separation region where the mechanical strength is weak is removed or collapsed by the water jet and separated into two substrates. Also, for some reason, even if the separation region is not previously exposed to the side surface and the portion is covered with a thin layer, the layer on the side surface covering the separation region is first removed with a water jet, and the process is continued as it is. What is necessary is just to remove the isolation region exposed from the side surface.

【0039】また従来は余り利用されなかった効果では
あるが、面取りされた2枚の基板を貼り合わせた貼り合
わせ基体周囲の側面の狭い凹部にウォータージェットを
噴射することにより、水が微小空隙に侵入し構造が脆弱
な前記分離領域の微小空隙を押し拡げて破壊して貼り合
わせ基板を分離する事も出来る。この場合切断や除去が
目的でないため分離領域の切断くずがほとんど発生しな
いし、分離領域の素材自体がウォータージェットそのも
のでは除去できないものであっても研磨粒子を使用する
事なく、また分離されて得られた表面(分離面)にダメ
ージを与えること無く分離することが可能である。この
様にこの効果は切断とか研磨といった効果ではなく、流
体による一種の楔の効果と考えることも出来る。従って
この効果は貼り合わせ基体の側面に凹型又は狭い隙間が
あってウォータージェットを噴射することにより分離領
域を境に引き剥がす方向に力が掛かる場合には大いに効
果が期待できる。この効果を充分に発揮させようとする
ならば上記貼り合わせ基体の側面の形状が凸型ではなく
凹型である方が好ましい。
Although this is an effect that has been rarely used in the past, water is jetted into a narrow recess on the side surface around the bonded substrate where the two chamfered substrates are bonded, so that water is formed in the minute voids. It is also possible to separate the bonded substrates by intruding and breaking down the minute voids in the separation region where the structure is fragile and has a weak structure. In this case, cutting or removal is not the purpose, so there is almost no cutting debris in the separation area, and even if the material itself in the separation area cannot be removed by the water jet itself, it can be separated without using abrasive particles. Separation can be performed without damaging the obtained surface (separation surface). Thus, this effect can be considered as a kind of wedge effect by the fluid, not the effect of cutting or polishing. Therefore, this effect can be greatly expected when a concave or narrow gap is present on the side surface of the bonded substrate and a water jet is applied to apply a force in the direction of peeling off the separation region. If this effect is to be sufficiently exerted, it is preferable that the shape of the side surface of the bonded substrate is not convex but concave.

【0040】図2はこの効果を示す図である。図2にお
いて、901、911は第1の基体、902、912は
第2の基体、903、913は分離領域、904、91
4は半導体層、905、915は絶縁層、906、91
6は貼り合わせ界面、907は流体のジェット、90
8、918は流体から基体が受ける力の方向を示す。
FIG. 2 is a diagram showing this effect. In FIG. 2, reference numerals 901 and 911 denote a first base, reference numerals 902 and 912 denote a second base, reference numerals 903 and 913 denote separation regions, and reference numerals 904 and 91.
4 is a semiconductor layer, 905 and 915 are insulating layers, 906 and 91
6 is a bonding interface, 907 is a fluid jet, 90
8, 918 indicate the direction of the force that the substrate receives from the fluid.

【0041】図2(a)は上記貼り合わせ基体の端部側
面が凹型の場合にウォータージェットが基体に与える力
の方向を概念的に表したものである。前記凹部を押し拡
げる方向に、したがって貼り合わせた基体相互が引き剥
がされる方向に力が加わる。これに対して図2(b)は
端部側面が凸型の場合にウォータージェットが基体に与
える力の方向を概念的に表したものであるが、この場合
は基体相互が引き剥がされる方向の力はかからないので
少なくとも初期において分離領域の一部を除去出来なけ
れば基体は分離し難いが、多孔質層の空隙(孔)に流体
が侵入できれば、分離は可能である。
FIG. 2A conceptually shows the direction of the force applied by the water jet to the base when the end side surface of the bonded base is concave. A force is applied in a direction in which the concave portion is pushed and expanded, and thus in a direction in which the bonded substrates are peeled off from each other. On the other hand, FIG. 2B conceptually shows the direction of the force applied by the water jet to the base when the end side surface is convex. In this case, the direction in which the bases are peeled off from each other is shown. Since no force is applied, the substrate is difficult to separate unless at least an initial portion of the separation region is removed, but separation is possible if a fluid can enter the voids (pores) of the porous layer.

【0042】また何らかの理由で前記分離領域が予め露
出していなくて何か薄い層でその部分が覆われている場
合でも、貼り合わせ基体の側面の形状が上記のように凹
型であれば同様に分離領域付近を押し拡げ得る方向の力
が加わるのでこの圧力によりまず前記側面の分離領域を
覆う薄い層が破壊され、続いて分離領域が押し拡げられ
て破壊するので、分離の効果は十分に発揮される。ウォ
ータージェットの流れを無駄無く受けるためには上記凹
部の開口幅がウォータージェットの直径程度またはそれ
以上である事が望ましい。半導体基体の製造に本発明を
用いる場合には前記第1の基体と第二の基体の厚さがそ
れぞれ1.0mmを下回る程度であるので貼り合わせ基
体の厚さ即ち複合部材の厚さは、2.0mmを下回る程
度である。凹部開口幅は概略この1/2程度であること
が普通であるのでウォータージェットの直径は1.0m
m以下である方が好ましい。現実には0.1mm程度の
ウォータージェット直径は実用化の範囲内にある。
Even if the separation region is not previously exposed for some reason and the portion is covered with a thin layer, the same applies if the side surface of the bonded substrate is concave as described above. Since a force is applied in a direction that can expand and spread the vicinity of the separation region, the pressure first destroys the thin layer covering the separation region on the side surface, and then the separation region is expanded and destroyed, so that the separation effect is sufficiently exhibited. Is done. In order to receive the flow of the water jet without waste, it is desirable that the opening width of the concave portion is approximately equal to or larger than the diameter of the water jet. When the present invention is used for manufacturing a semiconductor substrate, the thickness of the bonded substrate, that is, the thickness of the composite member, that is, the thickness of each of the first substrate and the second substrate is less than 1.0 mm, It is less than 2.0 mm. Since the width of the opening of the concave portion is generally about 1/2 of this, the diameter of the water jet is 1.0 m.
m or less is preferable. Actually, a water jet diameter of about 0.1 mm is within the range of practical use.

【0043】流体を噴射するノズルの形状は円形の他任
意の形状が可能である。細長いスリット上のノズルも使
用可能である。この様なノズルから流体を吹き出せば薄
い帯状の流れを形成することが出来る。
The shape of the nozzle for ejecting the fluid can be any shape other than a circle. Nozzles on elongated slits can also be used. If a fluid is blown out from such a nozzle, a thin strip-shaped flow can be formed.

【0044】ウォータージェットの様々な噴出条件は分
離領域の種類、貼り合わせ基板の上記側面の形状などに
より自由に選ぶ事が出来る。例えばジェットの圧力、ジ
ェットの走査速度、ノズル径(≒ウォータージェット
径)、ノズル形状、ノズルと前記分離領域との距離、流
体の流量などが重要なパラメータとなる。
Various jetting conditions of the water jet can be freely selected depending on the kind of the separation region, the shape of the side surface of the bonded substrate, and the like. For example, jet pressure, jet scanning speed, nozzle diameter (ノ ズ ル water jet diameter), nozzle shape, distance between the nozzle and the separation area, fluid flow rate, and the like are important parameters.

【0045】実際の分離工程では貼り合わせ面に平行な
方向からウォータージェットを吹き付けながら貼り合わ
せ面に沿ってノズルを走査するか、またはウォータージ
ェットの方を固定して貼り合わせ基板の方を平行に移動
することにより分離する事が出来る。またノズル付近を
要として扇状にウォータージェットを走査する方法や、
多くの場合にそうであるように貼り合わせ基板がオリエ
ンテーションラットやノッチが設けられたウエハのよう
な円盤状ならノズルを固定して貼り合わせ基板をその中
心を回転中心として回転させる方法も採れる。さらに必
要に応じて貼り合わせ界面と同一面内にノズルを置くの
ではなく、角度を付けた方向からジェットを分離領域に
当てる事も可能である。ウォータージェットの走査の仕
方は必要に応じ如何様にも出来るのであって、これらの
方法には限定されない。ウォータージェットの直径が非
常に小さく、また噴射方向が基板表面にほぼ平行である
ため、ベクトル分解すると、数千kgf/cm2 の高圧
は、ほとんど基板には加圧されない。ウォータージェッ
トが分離領域以外の貼り合わせ基板に与える力は数10
0g程度であるので基板が破壊されることはない。例え
ば、このようなウォータージェットの圧力は、ウエハの
表面にウォータージェットを垂直に当てて、ウエハを切
断しようとしても切断はできない圧力である。
In the actual separation step, the nozzle is scanned along the bonding surface while spraying a water jet from a direction parallel to the bonding surface, or the water jet is fixed and the bonded substrate is set in parallel. It can be separated by moving. In addition, the method of scanning the water jet in a fan shape around the nozzle,
As is often the case, if the bonded substrate is a disc-shaped disk such as an orientation rat or a notched wafer, a method in which the nozzle is fixed and the bonded substrate is rotated about its center as a rotation center can be adopted. Further, if necessary, the jet can be directed to the separation region from an angled direction instead of placing the nozzle in the same plane as the bonding interface. The water jet can be scanned in any manner as required, and is not limited to these methods. Since the diameter of the water jet is very small and the jetting direction is almost parallel to the substrate surface, a high pressure of several thousand kgf / cm 2 is hardly applied to the substrate by vector decomposition. The force applied by the water jet to the bonded substrate other than the separation area is several tens
Since the weight is about 0 g, the substrate is not broken. For example, the pressure of such a water jet is a pressure at which the water jet cannot be cut even if the water jet is applied vertically to the surface of the wafer to cut the wafer.

【0046】また使用する流体として水を使用せずアル
コールなどの有機溶媒やふっ酸、硝酸などの酸あるいは
水酸化カリウムなどのアルカリその他の分離領域を選択
的にエッチングする作用のある液体なども使用可能であ
る。さらに流体として空気、窒素ガス、炭酸ガス、希ガ
スなどの気体を用いても良い。分離領域に対してエッチ
ング作用を持つガスやプラズマを用いる事もできる。使
用する水は半導体基板の製造工程に導入する複合部材の
分離方法の為には、不純物金属やパーテイクル等を極力
除去した純水、超純水などの純度の高い水を使用する事
が望ましいが、完全低温プロセスであるのでウォーター
ジェットによる分離後に洗浄して除去することも充分可
能である。特に本発明においては、不本意なキズを基板
に残さないように流体は研磨粒子フリーであることが好
ましい。
As a fluid to be used, an organic solvent such as alcohol, an acid such as hydrofluoric acid or nitric acid, an alkali such as potassium hydroxide or other liquid having an action of selectively etching a separation region is used without using water. It is possible. Further, a gas such as air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and rare gas may be used as the fluid. A gas or plasma having an etching effect on the separation region may be used. It is desirable to use high-purity water, such as pure water or ultrapure water, from which impurity metals and particles are removed as much as possible for the method of separating composite members introduced into the semiconductor substrate manufacturing process. Since it is a completely low-temperature process, it can be sufficiently removed by washing after separation by a water jet. In particular, in the present invention, the fluid is preferably free of abrasive particles so that undesired scratches are not left on the substrate.

【0047】本発明による半導体基板は半導体デバイス
の製造に利用出来る他、絶縁層上の単結晶半導体層を電
子デバイスではなく微細な構造物を形成する為に利用す
る事も出来る。
The semiconductor substrate according to the present invention can be used not only for manufacturing a semiconductor device, but also for using a single crystal semiconductor layer on an insulating layer to form a fine structure instead of an electronic device.

【0048】図3は、本発明の一実施の形態による分離
装置を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a separation device according to one embodiment of the present invention.

【0049】101は複合部材としての貼り合わせウエ
ハ、102は流体噴射ノズル、103はノズル102の
上下位置を調整する上下移動機構、104はノズル10
2の水平位置を調整する水平移動機構、115はウエハ
の水平位置を調整する水平移動機構、105は保持体と
してのウエハ保持具である。113,114,116は
それぞれガイドである。図3の装置では、各移動機構1
03,104,115により、ノズル102とウエハ1
01の分離領域端部との位置決めがなされ、高圧がかけ
られた流体をノズル102からウエハ101の側面の分
離領域端部に向けて噴射するとともに、ウエハ101を
固定したまま、ノズルの水平移動及び上下移動により、
ウエハ分離作業が進行する。
Reference numeral 101 denotes a bonded wafer as a composite member, reference numeral 102 denotes a fluid ejection nozzle, reference numeral 103 denotes a vertical movement mechanism for adjusting the vertical position of the nozzle 102, reference numeral 104 denotes a nozzle 10
Reference numeral 115 denotes a horizontal moving mechanism for adjusting the horizontal position of the wafer, and reference numeral 105 denotes a wafer holder as a holder. 113, 114 and 116 are guides, respectively. In the apparatus shown in FIG.
03, 104, and 115, the nozzle 102 and the wafer 1
01 is positioned with respect to the end of the separation region, and a high-pressure fluid is ejected from the nozzle 102 toward the end of the separation region on the side surface of the wafer 101, and the horizontal movement of the nozzle and By moving up and down,
The wafer separation operation proceeds.

【0050】106は必要に応じて用いられる多孔質又
は非多孔質の弾性体からなるバッキング材である。
Reference numeral 106 denotes a backing material made of a porous or non-porous elastic material used as needed.

【0051】図4は本発明に用いられる分離装置の別の
例を示す概略斜視図である。図4において、401は、
2枚のSiウエハを貼り合わせ一体化した複合部材とし
ての半導体ウエハで、内部に分離領域となる多孔質層が
存在する。403,404は真空チャックにより半導体
ウエハ401を吸着/固定する保持体で、互いに同一回
転軸上に存在し、回転可能に取り付けられている。更に
保持体404は、ベアリング408に嵌合されて、支持
台409に支持され、後尾でスピードコントロールモー
タ410の回転軸に直結している。これによりモータ4
10をコントロールすれば任意のスピードで保持体40
4を回転することができる。また、もう一つの保持体4
03はベアリング411に嵌合されて支持台409に支
持され、後尾で支持台409との間に圧縮バネ412を
介することで保持体403が半導体ウエハ401から離
れる方向に力がかかっている。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing another example of the separation device used in the present invention. In FIG. 4, 401 is
A semiconductor wafer as a composite member obtained by laminating and integrating two Si wafers, in which a porous layer serving as a separation region exists. Numerals 403 and 404 denote holders for adsorbing / fixing the semiconductor wafer 401 by means of a vacuum chuck, which are located on the same rotation axis and are rotatably mounted. Further, the holding body 404 is fitted to a bearing 408 and is supported by a support base 409, and is directly connected to a rotating shaft of a speed control motor 410 at a rear end. As a result, the motor 4
Holder 40 at any speed by controlling 10
4 can be rotated. Also, another holding body 4
03 is fitted to the bearing 411 and is supported by the support 409, and a force is applied in a direction in which the holding body 403 is separated from the semiconductor wafer 401 by interposing a compression spring 412 between the support 409 and the support 409 at the rear end.

【0052】まず、半導体ウエハ401を位置決めピン
413の凹部にならう様セットし保持体404に吸着/
保持させる。保持体404は、半導体ウエハ401の上
下位置をピン413にならわすことで半導体ウエハ40
1中央部を保持することができる。保持体403が半導
体ウエハ401を吸着/保持する位置までバネ412に
逆らって左方向に進行させる。この時、保持体403に
は、圧縮バネ412により右方向に力がかかる。このと
き、圧縮バネ412による力で、半導体ウエハ401か
ら保持体403が離れない様、圧縮バネの戻る力と保持
体403が半導体ウエハ401を吸引する力とを調整
し、両者のバランスをとる。
First, the semiconductor wafer 401 is set so as to be aligned with the concave portion of the positioning pin 413,
Hold. The holder 404 arranges the upper and lower positions of the semiconductor wafer 401 with the pins 413 so that the semiconductor wafer 40
One central part can be held. The holder 403 is moved leftward against the spring 412 to a position where the holder 403 sucks / holds the semiconductor wafer 401. At this time, a force is applied to the holding body 403 in the right direction by the compression spring 412. At this time, the compression spring 412 adjusts the returning force of the compression spring and the force of the holding body 403 to attract the semiconductor wafer 401 so that the holding body 403 does not separate from the semiconductor wafer 401, and balances the two.

【0053】ジェットポンプ414からジェットノズル
402に流体を送り込み、噴出する流体が安定するまで
一定時間出し続ける。流体の流れが安定したらノズルを
移動し、シャッタ406を開いて半導体ウエハ401の
厚さ中心にジェットノズル402から噴出した流体を基
体101の側面にあてる。この時、保持体404をモー
ター410によって回転させることにより、半導体ウエ
ハ401及び保持体403を回転させる。流体は、半導
体ウエハ401の厚さ方向の中心付近にあてることで、
半導体ウエハ401を2体に押し広げ半導体ウエハ40
1内で比較的弱い多孔質層を破壊し、最終的には2体に
分離させる。
The fluid is sent from the jet pump 414 to the jet nozzle 402 and is continuously discharged for a certain period of time until the ejected fluid is stabilized. When the flow of the fluid is stabilized, the nozzle is moved, the shutter 406 is opened, and the fluid ejected from the jet nozzle 402 to the center of the thickness of the semiconductor wafer 401 is applied to the side surface of the base 101. At this time, the semiconductor wafer 401 and the holder 403 are rotated by rotating the holder 404 by the motor 410. The fluid is applied near the center in the thickness direction of the semiconductor wafer 401,
The semiconductor wafer 401 is spread in two and the semiconductor wafer 40 is spread.
Within one, the relatively weak porous layer is destroyed and eventually separates into two.

【0054】この時、上述した様に、半導体ウエハ40
1に流体は均等にかかり、また保持体403は、半導体
ウエハ401を保持しながら右方向に力が働いているの
で、分離した後分離した半導体ウエハ401同士が摺動
し難い機構になっている。
At this time, as described above, the semiconductor wafer 40
1 is uniformly applied to the fluid, and the holding body 403 exerts a force in the right direction while holding the semiconductor wafer 401, so that the separated semiconductor wafers 401 are hard to slide after being separated. .

【0055】貼り合わせウエハ401を回転させずにノ
ズル402を貼り合わせウエハ401の貼り合わせ界面
(表面)に平行な方向に走査させることで貼り合わせウ
エハ401を分離させることも可能であるが、貼り合わ
せウエハ401を回転させずにノズル402を走査させ
て分離させた場合、0.15mmのノズル径に対し20
0kgf/cm2 の高圧水が必要であるのに対し、貼り
合わせウエハ401を回転させノズル402を固定させ
て分離した場合、200kgf/cm2 の圧で分離でき
る。
It is possible to separate the bonded wafer 401 by rotating the nozzle 402 in a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer 401 without rotating the bonded wafer 401. When the nozzle 402 is separated by scanning the nozzle 402 without rotating the aligned wafer 401, a nozzle diameter of 0.15 mm has a diameter of 20 mm.
Although high-pressure water of 0 kgf / cm 2 is required, when the bonded wafer 401 is rotated and the nozzle 402 is fixed and separated, separation can be performed at a pressure of 200 kgf / cm 2 .

【0056】これは貼り合わせウエハ401の中央部に
向けて、水を噴出することでノズルを走査する方式に比
べ水圧を効率的に押しひろげる力として作用させること
ができるからである。
This is because water can be made to act as a force to push and spread the water pressure more efficiently than in a method in which the nozzle is scanned by ejecting water toward the center of the bonded wafer 401.

【0057】なお、水圧を低圧化することにより、次の
効果がある。
The following effects can be obtained by reducing the water pressure.

【0058】1)ウエハが割れることなく分離できるこ
と 2)ポンプ能力にゆとりが出来るので沢山のジェットを
同時に使用できること 3)ポンプを小型に、軽量に出来ること 4)ポンプ及び配管系の材料選択の範囲が広げられるの
で純水対応し易くなること 5)ポンプ及び、特に、ジェットの噴射音が小さくまっ
て防音対策が楽になること
1) The wafer can be separated without cracking. 2) A lot of jets can be used at the same time because the pump capacity is sufficient. 3) The pump can be made small and light. 4) The range of material selection for the pump and piping system. 5) The pump and, in particular, the jet noise of the jet are reduced, making it easier to take soundproofing measures.

【0059】図4に示したウエハ保持手段は、保持体4
03、404により両面から引っ張る様にして保持する
が、保持体403、404を両面から押すようにしてそ
の押し付け圧により保持することもできる。こうした場
合も、高圧水は貼り合わせウエハ401を押し広げわず
かな隙間を作りながら進行していき、最終的には2体に
分離することができる。
The wafer holding means shown in FIG.
The holders 403 and 404 are held by pulling from both sides by pressing the holders 403 and 404 from both sides. In such a case as well, the high-pressure water spreads and spreads the bonded wafer 401 and proceeds while making a small gap, and can be finally separated into two bodies.

【0060】保持体403、404の形状は、貼り合わ
せウエハ401との接触部が小さいほど高圧水が貼り合
わせウエハ401を押し広げる際、貼り合わせウエハ4
01がフレキシブルに動ける。こうして過度の高圧によ
る応力集中及び貼り合わせウエハ401分離界面中の水
が割れを防止でき広がり易くなっている。以上が効果的
な分離を可能としている。たとえば、保持体403、4
04の貼り合わせウエハ401との接触部の径を30m
m以下にした場合は、ノズル径0.2mm、圧力400
kgf/cm2 で貼り合わせウエハ401は割れを生ぜ
ず貼り合わせウエハ401が1回転する間に分離するこ
とができる。
The shapes of the holders 403 and 404 are such that the smaller the contact portion with the bonded wafer 401 is, the more the high pressure water spreads the bonded wafer 401 and the more the bonded wafer 4
01 can move flexibly. In this way, stress concentration due to excessively high pressure and water at the separation interface of the bonded wafer 401 can be prevented from cracking and spread easily. The above enables effective separation. For example, the holders 403, 4
04, the diameter of the contact portion with the bonded wafer 401 is 30 m.
m, the nozzle diameter is 0.2 mm and the pressure is 400
At kgf / cm 2 , the bonded wafer 401 can be separated during one rotation of the bonded wafer 401 without cracking.

【0061】また保持体403、404の形状で貼り合
わせウエハ401との接触部が大きいほど高圧水が貼り
合わせウエハ401を押し広げる際、貼り合わせウエハ
401裏面を支えるので分離中の割れを防止できる。保
持体403、404の貼り合わせウエハ401との接触
部の径を100mm以上にした場合はノズル径0.2m
m、圧力400kgf/cm2 で貼り合わせウエハ40
1は割れを生ぜずに分離することができる。
Further, the larger the contact portion of the holding members 403 and 404 with the bonded wafer 401 is, the more the high pressure water spreads the bonded wafer 401, so that the back surface of the bonded wafer 401 is supported, so that cracks during separation can be prevented. . When the diameter of the contact portion between the holding members 403 and 404 and the bonded wafer 401 is set to 100 mm or more, the nozzle diameter is 0.2 m
m, pressure 400 kgf / cm 2 bonded wafer 40
1 can be separated without cracking.

【0062】保持体403、404と貼り合わせウエハ
401との接触部にパーティクルなど異物をはさみこむ
と、貼り合わせウエハ401は垂直に保持されなくなり
それによって貼り合わせウエハ401最上部の垂直方向
からノズル402が前後左右にずれることがあり高圧流
体が効果的に貼り合わせウエハ401分離界面に当たら
ないことがある。その防止機構として保持体403、4
04の貼り合わせウエハ401接触面を多数の微小な突
起で形成することで、接触面積を極力少なくしそれによ
って異物を挟み込む影響を少なくすることができる。
When foreign matter such as particles is inserted into the contact portion between the holders 403 and 404 and the bonded wafer 401, the bonded wafer 401 is not held vertically, and the nozzle 402 is moved from the uppermost vertical direction of the bonded wafer 401. In some cases, the high-pressure fluid does not effectively hit the separation interface of the bonded wafer 401 in some cases. The holders 403, 4
By forming the contact surface of the bonded wafer 401 of FIG. 4 with a large number of minute projections, the contact area can be reduced as much as possible, thereby reducing the effect of pinching foreign matter.

【0063】図4に示した支持器は保持体404が回転
し保持体403はそれを通して一緒に回転するのでわず
かながら回転をとめる方向に力がかかり貼り合わせたウ
エハ401が全面分離する間際では分離面にねじれが作
用して分離されることがある。その場合は保持体403
を保持体404と同期して回転させることにより、分離
面のねじれをなくすことができる。詳しい方法について
は後述する。
In the support shown in FIG. 4, since the holder 404 rotates and the holder 403 rotates together therewith, a slight force is applied in the direction in which the rotation is stopped, so that the wafer 401 bonded immediately before the entire surface is separated is separated. Surfaces may be separated by twisting. In that case, the holder 403
Is rotated in synchronism with the holding member 404, so that the separation surface can be prevented from being twisted. The detailed method will be described later.

【0064】図5は、本発明の別の分離装置を示してい
る。
FIG. 5 shows another separation device of the present invention.

【0065】図5において、204はウエハ水平駆動機
構、205はウエハキャリア、206はウエハ搬送アー
ムである。図5に示すように、ウエハカセット205は
ウエハ201が水平になるようにカセット台207上に
置かれている。ウエハ201はウエハ移載ロボット20
6によりウエハ支持台204に移載される。ウエハ20
1の載ったウエハ支持台204はベルトコンベアの様な
支持台移動機構により高圧ジェットノズル202,20
3の位置へと送られていく。その両ウエハのベベリング
で構成された凹部に、その側方に配置された流体ジェッ
ト装置のノズル202,203から高圧の流体を貼り合
わせウエハの貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から
分離領域に向けて噴射する。その際、ノズルは固定して
おき、高圧の流体がベベリングで構成された凹部に沿う
ように貼り合わせウエハを水平方向に走査した。ノズル
は片側202あるいは203のみでもよく、必要に応じ
て、両ノズル202,203を用いてもよい。
In FIG. 5, reference numeral 204 denotes a wafer horizontal drive mechanism, 205 denotes a wafer carrier, and 206 denotes a wafer transfer arm. As shown in FIG. 5, the wafer cassette 205 is placed on the cassette table 207 so that the wafer 201 is horizontal. The wafer 201 is the wafer transfer robot 20
6, the wafer is transferred to the wafer support 204. Wafer 20
1 is placed on a wafer support 204 by a support moving mechanism such as a belt conveyor.
It is sent to the position of 3. A high-pressure fluid is applied to the recess formed by the beveling of the two wafers from the nozzles 202 and 203 of the fluid jet device arranged on the side of the wafer, and the separation area is separated from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the wafer. Inject toward. At that time, the nozzle was fixed, and the bonded wafer was scanned in the horizontal direction so that the high-pressure fluid was along the recess formed by beveling. The nozzles may be only on one side 202 or 203, and if necessary, both nozzles 202 and 203 may be used.

【0066】こうすれば多孔質Si層を介してウエハは
二分割できる。ここには図示されていないが、分離した
ウエハは別の移載ロボットで第1の基板側と第2の基板
側に分離して格納される。
Thus, the wafer can be divided into two parts via the porous Si layer. Although not shown here, the separated wafer is separated and stored on the first substrate side and the second substrate side by another transfer robot.

【0067】水平ジェット方式ではウエハを固定する必
要はなく、また、二分割後のウエハもその自重によりウ
エハ支持台204から飛び出す危険性は少ない。あるい
は、ウエハをウエハ支持台に移載した後にウエハ上部に
飛び出し防止ピンをウエハ支持台204から突き出して
もよいし、ウエハ上部を軽く押さえてもよい。
In the horizontal jet method, it is not necessary to fix the wafer, and there is little risk that the wafer after the two divisions will fly out of the wafer support 204 by its own weight. Alternatively, after the wafer is transferred to the wafer support, the pins for preventing the protrusion from protruding above the wafer may be projected from the wafer support 204, or the upper portion of the wafer may be lightly pressed.

【0068】さらに、複数の貼り合わせウエハをその面
に垂直方向に並べてセットし、そのうち1組の貼り合わ
せウエハを水平走査し分離させた後、ウエハセット治具
をウエハ間隔分ウエハに垂直方向に移動させ、2組目の
貼り合わせウエハを1組目と同様に水平走査で順次分離
させることも可能である。
Further, a plurality of bonded wafers are set side by side on the surface in the vertical direction, and one set of the bonded wafers is horizontally scanned and separated. It is also possible to move and separate the second set of bonded wafers sequentially by horizontal scanning as in the first set.

【0069】図6に本発明の別の分離装置を模式的に示
す。
FIG. 6 schematically shows another separation apparatus of the present invention.

【0070】図6は使用するウォータージェット装置の
ノズルとその動きを概念的に示したものである。図6の
ように、貼り合わせたウエハ301を保持体310によ
って保持して垂直に立てる。その両ウエハのベベリング
で構成された凹部に、その上方に配置されたジェット装
置のノズル302から高圧の流体を、貼り合わせウエハ
の貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から噴射する。
その際、ウエハの貼り合わせ面と同一面内にノズル30
2とそのノズルを平面内で扇状に首振りさせる支点30
3をおく。ノズルをウエハの貼り合わせ面内で首振りさ
せながらジェットの流れもこの面内で振る。これにより
高圧のジェットを貼り合わせウエハのエッジ部の貼り合
わせ部の凹部又は隙間に沿って噴射させながら移動させ
ることが可能になる。こうすればノズルを貼り合わせ面
内で精確に移動させるためのロボットを使用したり、貼
り合わせウエハの方を移動させたりあるいは回転させた
りする様な機械的により複雑な機構を用いることなく広
い範囲の分離領域に流体を噴射する事が出来る。
FIG. 6 conceptually shows the nozzle of the water jet device used and its movement. As shown in FIG. 6, the bonded wafer 301 is held by the holding body 310 and stands upright. A high-pressure fluid is jetted from a nozzle 302 of a jet device disposed above the concave portion formed by beveling of both wafers from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafers.
At this time, the nozzle 30 is positioned in the same plane as the wafer bonding surface.
2 and a fulcrum 30 for swiveling the nozzle in a fan shape in a plane
Put 3. The jet flow is also swung in this plane while the nozzle is swung in the wafer bonding plane. This makes it possible to move the high-pressure jet while ejecting it along the concave portion or gap of the bonded portion at the edge of the bonded wafer. In this way, a wide range can be used without using a robot for accurately moving the nozzle within the bonding surface or using a mechanically more complicated mechanism such as moving or rotating the bonded wafer. The fluid can be ejected to the separation region of.

【0071】図7は本発明の別の分離装置、即ち貼り合
わせウエハ501の周辺部にジェット503を噴射させ
る別の方式を概念的に示したものである。貼り合わせウ
エハ501を保持体510によって固定しその周囲にノ
ズル502を回転させることによりウエハエッジ部分の
全周の貼り合わせ部にジェット503を噴射することが
出来る。ウエハ中心部分を保持し、ウエハと同心円上の
レール(不図示)をウエハ501の周囲に設置してこの
レール上にノズル502を固定した治具512を滑らせ
る事によりウエハ501の周囲から貼り合わせ部にジェ
ット503を噴射させることが出来る。
FIG. 7 conceptually shows another separation apparatus of the present invention, that is, another method of jetting a jet 503 around the bonded wafer 501. By fixing the bonded wafer 501 by the holding body 510 and rotating the nozzle 502 around the bonded wafer 501, the jet 503 can be jetted to the bonded portion on the entire periphery of the wafer edge portion. Holding the center portion of the wafer, a rail (not shown) concentric with the wafer is set around the wafer 501, and a jig 512 fixing the nozzle 502 is slid on the rail to bond the wafer 501 from the periphery. Jet 503 can be ejected to the portion.

【0072】図8は本発明の分離装置の別の例を示して
いる。
FIG. 8 shows another example of the separation apparatus of the present invention.

【0073】尚、図8において、601は第1のウエ
ハ、602は第2のウエハ、603は貼り合わせ面、6
04は流体ジェット、605はウエハが流体ジェットか
ら受ける力の方向、606は流体ジェットが貼り合わせ
面に対してなす角度を示す。本例では、ノズル611か
らのジェットの噴射方向をウエハの分離面と平行な方向
に対し傾斜角αをなすように、ノズル611と保持体6
10の位置を定めている。
In FIG. 8, 601 is the first wafer, 602 is the second wafer, 603 is the bonding surface, 6
04 indicates a fluid jet, 605 indicates the direction of the force applied to the wafer from the fluid jet, and 606 indicates the angle formed by the fluid jet with respect to the bonding surface. In this example, the nozzle 611 and the holder 6 are arranged such that the jet direction of the jet from the nozzle 611 forms an inclination angle α with respect to a direction parallel to the separation surface of the wafer.
Ten positions are defined.

【0074】ウエハを図4の様な装置で保持しそのノズ
ルは図8に示す様に配設してウエハ側面に噴射すること
もできる。ジェット604は貼り合わせ面603に対し
αという角度(606)をもっているため二枚のウエハ
601、602に与える圧力が等しくならない。図8の
例ではウエハ601と602のうちジェットが傾いた側
の602の方が相対的に小さな力を受け、その反対側の
ウエハ601はこれよりも大きな力を受ける。多孔質S
iを形成したウエハと反対側にジェットを傾けると多孔
質Si又は微小気泡をもつ層が破壊され易くなるので、
601の方のウエハが多孔質Siを持つように貼り合わ
せウエハを設置することが望ましい。
The wafer can be held by an apparatus as shown in FIG. 4 and its nozzles can be arranged as shown in FIG. Since the jet 604 has an angle α (606) with respect to the bonding surface 603, the pressures applied to the two wafers 601 and 602 are not equal. In the example of FIG. 8, of the wafers 601 and 602, the side 602 on the side where the jet is inclined receives a relatively small force, and the wafer 601 on the opposite side receives a larger force. Porous S
When the jet is tilted to the opposite side of the wafer on which the i is formed, the layer having porous Si or microbubbles is easily broken.
It is desirable to set the bonded wafer so that the wafer 601 has porous Si.

【0075】図9は本発明の別の分離装置を示してい
る。
FIG. 9 shows another separation device of the present invention.

【0076】図9において、705、706は流体ジェ
ット装置ノズル702、703の上下駆動機構、707
はウォータージェット装置ノズル704の水平駆動機
構、708はウエハ保持体を示す。
In FIG. 9, reference numerals 705 and 706 denote a vertical drive mechanism for the fluid jet apparatus nozzles 702 and 703,
Denotes a horizontal drive mechanism for the water jet device nozzle 704, and 708 denotes a wafer holder.

【0077】図9のように、貼り合わせウエハ701を
ウエハ保持体708によってウエハの両面から抑えて垂
直に立てる。ここでは、オリエンテーションフラットの
ある側面を上にしている。その両ウエハ701のベベリ
ングで構成された凹部又は隙間に、その上方あるいは側
方に配置された複数(本例では3個)のウォータージェ
ット装置ノズル702、703、704から高圧の流体
を、貼り合わせウエハの貼り合わせ界面(表面)に平行
な方向から噴射した。ノズルの単体としての構成は図3
と同様である。その際、複数のノズル702、703、
704を高圧の純水がベベリングで構成された隙間に沿
って移動する方向にガイド711、712、713に従
って走査した。
As shown in FIG. 9, the bonded wafer 701 is held upright by the wafer holder 708 from both sides of the wafer. Here, the side with the orientation flat is facing upward. A high-pressure fluid is bonded to a recess or gap formed by beveling of both wafers 701 from a plurality (three in this example) of water jet device nozzles 702, 703, and 704 disposed above or beside the recess. Injection was performed from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the wafer. Fig. 3 shows the structure of a single nozzle.
Is the same as At that time, the plurality of nozzles 702, 703,
704 was scanned according to guides 711, 712, and 713 in a direction in which high-pressure pure water moves along a gap formed by beveling.

【0078】こうしてウエハを二分割する。Thus, the wafer is divided into two parts.

【0079】ノズル1本の場合には、ウエハの直径に相
当する距離を分離するだけの高圧が必要であった。ある
いはウエハの半径の距離しか分離できない圧力の場合に
はウエハをひっくり返してさらに反対側から半径の距離
分を分離する必要があった。ノズルを複数にすることに
よりそれぞれのノズルではウエハの半径分を分離すれば
充分であり、またウエハをひっくり返して再度高圧水を
噴射する必要もなく一度でウエハ全面が分離可能とな
る。
In the case of one nozzle, a high pressure was required to separate a distance corresponding to the diameter of the wafer. Alternatively, in the case of a pressure that can be separated only by the distance of the radius of the wafer, it is necessary to turn the wafer upside down and further separate the distance of the radius from the opposite side. By using a plurality of nozzles, it is sufficient for each nozzle to separate the radius of the wafer, and the entire wafer can be separated at once without having to turn over the wafer and spray high-pressure water again.

【0080】図10は、本発明の別の分離装置を示して
いる。図10において、801は複合部材としての貼り
合わせウエハ、802は流体ジェットのノズル、803
は流体を示す。図10に示すように、貼り合わせたウエ
ハを保持体811に垂直に立てて保持し、その両ウエハ
のベベリングで構成された隙間に、その上方あるいは側
方に配置されたジェット装置のスリット状の開口をもつ
ノズルから高圧の純水を、貼り合わせウエハの貼り合わ
せ界面(表面)に平行な方向から噴射する。スリットは
貼り合わせウエハの貼り合わせ界面(表面)に平行に配
置され、線状の水流がきちんと両ウエハのベベリングで
構成された隙間に噴射されるように位置決めされてい
る。複数のノズルは高圧の流体がベベリングで構成され
た隙間に沿って移動する方向に走査される。
FIG. 10 shows another separation device of the present invention. In FIG. 10, reference numeral 801 denotes a bonded wafer as a composite member; 802, a nozzle of a fluid jet;
Indicates a fluid. As shown in FIG. 10, the bonded wafers are held upright on a holder 811, and a slit-like slit of a jet device disposed above or beside the gap formed by beveling the two wafers. High-pressure pure water is sprayed from a nozzle having an opening in a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. The slit is arranged in parallel with the bonding interface (surface) of the bonded wafers, and is positioned so that a linear water flow is properly jetted into a gap formed by beveling of both wafers. The plurality of nozzles are scanned in a direction in which the high-pressure fluid moves along a gap formed by beveling.

【0081】スリットの長さをウエハ直径以上にしてお
けばノズルの走査は不要になる。
If the length of the slit is set to be longer than the diameter of the wafer, the scanning of the nozzle becomes unnecessary.

【0082】このスリット状ノズルの効果は、1本の微
小径のノズルに比べて、低圧でウエハを分割することが
出来ることである。低圧でも、高圧水の出る面積を大き
くすることで、ウエハに与える分割に使われるエネルギ
ーを大きくすることができ、より容易に剥がすことが可
能になる。
The effect of this slit-shaped nozzle is that the wafer can be divided at a lower pressure than a single micro-diameter nozzle. Even at a low pressure, by increasing the area from which the high-pressure water flows, the energy used for dividing the wafer can be increased, and the wafer can be more easily peeled off.

【0083】本発明に用いることのできるノズルはスリ
ット状開口をもつものだけでなくて、図11のように複
数のノズル1202を密接に直線状に並べて貼り合わせ
ウエハ1201に噴射しても同様の結果が得られる。こ
こで、1211はウエハの保持体である。
The nozzles that can be used in the present invention are not limited to those having slit-shaped openings, and the same applies when a plurality of nozzles 1202 are closely arranged in a straight line as shown in FIG. The result is obtained. Here, reference numeral 1211 denotes a wafer holder.

【0084】図12は、本発明の別の分離装置を示して
おり、複数ジェットを用いて複数のウエハを同時に分離
することが出きるものである。
FIG. 12 shows another separation apparatus according to the present invention, in which a plurality of wafers can be simultaneously separated using a plurality of jets.

【0085】図12の装置の基本構成は、図3と同様の
ものが複数それぞれ独立に設置されたものである。ウエ
ハ1001aは保持体1005aにセットされる。ノズ
ル1002aから噴射した高圧流体はウエハ1001a
のベベリング部にあてられる。ノズル1002aは水平
移動機構1004aにより高圧水がベベリング部に当た
りながら紙面に垂直な方向に移動することができる。同
様動作はノズル1002b、水平移動機構1004b、
保持体1005bを有する図中右側の装置においても可
能であり、これによってスループットは倍増した。この
図には2セット図示してあるが、それ以上設置していて
もよい。
The basic configuration of the apparatus shown in FIG. 12 is the same as that shown in FIG. The wafer 1001a is set on the holder 1005a. The high-pressure fluid ejected from the nozzle 1002a
To the beveling section. The nozzle 1002a can be moved by the horizontal moving mechanism 1004a in a direction perpendicular to the paper surface while high-pressure water hits the beveling portion. The same operation is performed for the nozzle 1002b, the horizontal movement mechanism 1004b,
This is also possible with the device on the right side of the figure having the holder 1005b, thereby doubling the throughput. Although two sets are shown in this figure, more than two sets may be installed.

【0086】また、高圧ポンプの容量が大きくない場合
には、左側の高圧水を噴射している間に、右側のウエハ
を入れ替えて、これを交互に行えばよい。これによっ
て、ローダー、アンローダーのロボットも1セットで済
むことになる。
If the capacity of the high-pressure pump is not large, the right wafer may be replaced while the high-pressure water on the left is being sprayed, and this may be alternately performed. As a result, only one set of loader and unloader robots is required.

【0087】図13は本発明の別の分離装置を示してお
り、ウエハ1101a,b,c,d,eをウエハ保持手
段1105に一度にセットする。1式のノズル移動機構
1103,1104に複数のノズル1102a〜110
2eが設置されている。ノズル間隔は、ウエハ固定間隔
と同じである。保持機構、ノズル移動方式は図3のもの
と同様である。
FIG. 13 shows another separating apparatus according to the present invention, in which wafers 1101a, b, c, d, and e are set on the wafer holding means 1105 at one time. A plurality of nozzles 1102a to 1102 are attached to one set of nozzle moving mechanisms 1103 and 1104.
2e is installed. The nozzle interval is the same as the wafer fixing interval. The holding mechanism and the nozzle moving method are the same as those in FIG.

【0088】5枚のウエハは、ガイド1114上を水平
移動可能な保持体1115a,1115b,1115
c,1115d,1115e,1115fの間にその中
心軸を一致させて固定される。
The five wafers are held on holders 1115 a, 1115 b, and 1115 which can move horizontally on guide 1114.
c, 1115d, 1115e, and 1115f are fixed with their central axes aligned.

【0089】5つのノズル1102a〜1102eに
は、流体の共通供給管とノズルの上下移動機構を兼ねる
可動供給管1112が分離器1113を介して接続され
ている。
The five nozzles 1102a to 1102e are connected via a separator 1113 to a common supply pipe for fluid and a movable supply pipe 1112 which also serves as a mechanism for moving the nozzle up and down.

【0090】待機位置で各ノズルからの流体の噴射量や
圧力を安定させた後、ガイド1111に沿って、全ノズ
ル1102a〜1102eは、ウエハの分離位置まで移
動し、ウエハを分離しながらガイド111に沿って進
む。分離が終了すると流体の噴射量を少なくするか、或
いは停止してノズルを待機位置まで戻す。
After stabilizing the ejection amount and pressure of the fluid from each nozzle at the standby position, all the nozzles 1102a to 1102e move to the wafer separation position along the guide 1111 and separate the guide 111 while separating the wafer. Follow along. When the separation is completed, the injection amount of the fluid is reduced or stopped and the nozzle is returned to the standby position.

【0091】図10〜図13の装置においては、ウエハ
の保持体を回転させることで、ウエハを自転させながら
流体を噴射して分離を行うこともできる。
In the apparatus shown in FIGS. 10 to 13, the separation can be performed by rotating the wafer holder and ejecting a fluid while rotating the wafer.

【0092】図14、図15は本発明に用いられる複合
材の分離装置を示す上面図及び側面図である。
FIGS. 14 and 15 are a top view and a side view showing a composite material separating apparatus used in the present invention.

【0093】この分離装置は回転同期機構を有してお
り、複合部材の第1の表面を保持する第1の保持体と、
該複合部材の第2の表面を保持する第2の保持体と、を
同じ方向に同じ角速度で回転させることが出来る。
This separating device has a rotation synchronizing mechanism, and has a first holder for holding the first surface of the composite member,
The second holding member holding the second surface of the composite member can be rotated in the same direction at the same angular velocity.

【0094】複合部材の一方の表面のみに回転駆動力を
与える場合、或いは上述したような同期がとられていな
い場合、以下に述べるような現象が生じ易い。
When a rotational driving force is applied to only one surface of the composite member, or when the above-described synchronization is not established, the following phenomenon is likely to occur.

【0095】複合部材であるウエハが全面に亘り完全に
分離する直前には、必ず、分離面のどこかに最後に分離
する微小領域が分離せず残存する瞬間がある。この最終
残存微小領域の位置により次の2つの分離モードが考え
られる。
Immediately before the wafer, which is a composite member, is completely separated over the entire surface, there is always a moment at which a minute region to be finally separated remains somewhere on the separation surface without being separated. The following two separation modes can be considered depending on the position of the final remaining minute area.

【0096】1つは、分離面のほぼ中央に最終残存領域
が残る場合、2つ目は、中央以外の領域に最終残存領域
が残る場合である。
One is the case where the final remaining area remains almost at the center of the separation plane, and the second is the case where the final remaining area remains in the area other than the center.

【0097】この情況を概念的に示したがの図16であ
る。
FIG. 16 conceptually shows this situation.

【0098】前者が発生する時は、周囲から均等に中心
に向かって分離していく様な分離状態の時、や、分離面
の中心付近の強度が高い場合である。この場合には、ウ
エハの片側の保持体21だけに回転駆動力を与えると、
最終残存微小領域がこの回転によりねじ切られて分離す
ることになる。
When the former occurs, it may be in the case of a separation state in which separation is performed uniformly from the periphery toward the center, or when the strength near the center of the separation surface is high. In this case, if a rotational driving force is applied only to the holder 21 on one side of the wafer,
This rotation causes the final remaining microregion to be separated by being screwed off.

【0099】後者の分離モードが発生する時は、流体の
吹き付けの初期段階で、ある周囲部分からウエハの半径
以上に亘ってきれつが入り一度に分離する様な分離状態
の時、や、分離面の中心付近以外の強度が高い場合であ
る。この場合には、ウエハの片側の保持体21だけに回
転駆動力を与えると、最終残存微小領域はこの回転によ
るせん断応力により分離されることになる。
When the latter separation mode occurs, in the initial stage of the fluid spraying, when the separation state is such that the cracks enter from a certain peripheral portion over the radius of the wafer and separate at a time, or when the separation surface is formed. This is the case where the strength other than near the center is high. In this case, when a rotational driving force is applied only to the holder 21 on one side of the wafer, the final remaining minute area is separated by the shear stress due to the rotation.

【0100】反対側の保持体22には、独立した駆動力
が与えられず、保持体22はウエハを通じて回転を与え
られているだけなので、ベアリング等によりどんなに軽
く反対側の保持体22を保持していても、わずかながら
保持体22の回転をとめる方向に力がかかるためであ
る。
Since the independent holding force is not applied to the opposite holding member 22 and the holding member 22 is merely rotated through the wafer, the opposite holding member 22 can be held lightly by a bearing or the like. This is because, even if it is, the force is slightly applied in the direction in which the holding body 22 stops rotating.

【0101】このねじれやせん断により分離面に垂直方
向以外の複雑な力が働き、分離面以外の面で不本意な分
離が生じる場合が有る。
Due to the twisting and shearing, a complicated force acts on the separation surface in a direction other than the vertical direction, and undesired separation may occur on a surface other than the separation surface.

【0102】従って、ウエハを回転させながら分離する
場合には、ウエハの両側を同期をとらずに回転駆動させ
ると、分離時に所望の分離面以外の面から剥がれるこ
と、や、ウエハや活性層にダメージが入ること、があ
る。これらの現象は著しい歩留まりの低下を招く。
Therefore, when the wafer is separated while rotating, if both sides of the wafer are driven to rotate without synchronization, the wafer may be separated from a surface other than the desired separation surface at the time of separation, or the wafer or the active layer may be separated. Damage can occur. These phenomena cause a significant decrease in yield.

【0103】支持台40上には、スピードコントロール
可能なモータ32を支持する為のモータ支持体36と、
モータシャフト31を回転可能に支持する為の一対のシ
ャフト支持体37、38が固定されている。
A motor support 36 for supporting the speed-controllable motor 32 is provided on the support 40,
A pair of shaft supports 37 and 38 for rotatably supporting the motor shaft 31 are fixed.

【0104】更に支持台40上には、保持体21を回転
可能に支持する為の第1のホルダー支持体33と、保持
体22を回転可能に支持する為の第2のホルダー支持体
34と、が固定されている。
Further, a first holder support 33 for rotatably supporting the holder 21 and a second holder support 34 for rotatably supporting the holder 22 are provided on the support 40. , Has been fixed.

【0105】モータシャフト31に取り付けられたタイ
ミングプーリ29と、保持体21の回転軸23の後尾に
取り付けられたタイミングプーリ25とは、タイミング
ベルト27によって同方向に回転するように連結されて
いる。
The timing pulley 29 attached to the motor shaft 31 and the timing pulley 25 attached to the rear end of the rotating shaft 23 of the holder 21 are connected by a timing belt 27 so as to rotate in the same direction.

【0106】同様にモータシャフト31に取り付けられ
たタイミングプーリ30と、保持体22の回転軸24の
後尾に取り付けられたタイミングプーリ26とは、タイ
ミングベルト28によって同方向に回転するように連結
されている。
Similarly, the timing pulley 30 attached to the motor shaft 31 and the timing pulley 26 attached to the rear end of the rotating shaft 24 of the holder 22 are connected by a timing belt 28 so as to rotate in the same direction. I have.

【0107】プーリ25とプーリ26には同一駆動半径
のプーリを用い、プーリ29とプーリ30とにも同一駆
動半径のプーリを用いる。
The pulleys 25 and 26 have the same driving radius, and the pulleys 29 and 30 have the same driving radius.

【0108】タイミングベルト27、28も同じものを
用いる。
The same timing belts 27 and 28 are used.

【0109】こうしてモータ32の駆動力はシャフト3
1から各プーリ及びベルトを介して保持体21、22に
伝達され、保持体21、22を同方向、同角速度で同一
タイミングで回転させる。
Thus, the driving force of the motor 32 is
1 is transmitted to the holders 21 and 22 via the respective pulleys and belts, and rotates the holders 21 and 22 in the same direction and at the same angular speed at the same timing.

【0110】図15の60は流体を噴射させるジェット
ノズル61はシャッターである。説明をわかりやすくす
る為、ノズルやシャッターは簡略化して描いている。
In FIG. 15, reference numeral 60 denotes a jet nozzle 61 for ejecting a fluid, and a shutter. The nozzles and shutters are simplified for clarity.

【0111】ノズル60は、不図示の固定治具により支
持台40上に固定され、ノズル60の位置に合わせてウ
エハの位置決め部材35が支持台40上の設けられてい
る。
The nozzle 60 is fixed on the support base 40 by a fixing jig (not shown). A wafer positioning member 35 is provided on the support base 40 in accordance with the position of the nozzle 60.

【0112】図17は、ウエハ20を保持する前の状態
における、分離装置の保持体の部分断面図である。
FIG. 17 is a partial cross-sectional view of the holder of the separation device in a state before holding the wafer 20.

【0113】保持体21、22は、ウエハを吸着し、保
持する実動作を行う保持部45a、46aと、保持部4
5a、46aを回転軸23、24と共に回転させる為の
固定部45b、46bと、回り止め41、42、43、
44等の集合体である。
The holders 21 and 22 hold holding units 45 a and 46 a that perform actual operations of sucking and holding a wafer, and the holding units 4.
Fixed portions 45b, 46b for rotating 5a, 46a together with the rotating shafts 23, 24, and detents 41, 42, 43,
44 and the like.

【0114】保持部45aは、チューブ52及び加圧路
56に圧送された加圧気体により、圧縮バネ(コイルス
プリング)47に逆らって回転軸23と離れる方向(図
中右方)に動き得る。
The holding portion 45a can move in the direction away from the rotary shaft 23 (to the right in the figure) against the compression spring (coil spring) 47 by the pressurized gas sent to the tube 52 and the pressurizing path 56.

【0115】保持部45aの中心付近には開口opが設
けられ、回転軸内の減圧路55に連通している。開口o
pは、減圧チューブ51を介して接続されている不図示
の真空ポンプにより大気圧より低圧に真空引きされる。
An opening op is provided near the center of the holding portion 45a, and communicates with the pressure reducing passage 55 in the rotating shaft. Opening o
p is evacuated to a pressure lower than the atmospheric pressure by a vacuum pump (not shown) connected via a decompression tube 51.

【0116】保持体21、22は図17に示すようにウ
エハを直接吸着する保持部45aが回転軸23にガイド
されて、加圧チューブ52から導入される空気圧により
右方に前進する。そして、圧縮バネ47により図中左方
に後退する。さらに保持部45aは、回り止め41、4
2により回転軸23と一緒に回転する。保持体22は基
本的に保持体21と鏡面対称で同機構であるが、貼り合
わされたウエハ20を保持体22に位置決め、保持した
際、貼り合わされたウエハ20とノズル60との位置が
いつも定位置となるように必ず、前進動作において保持
体21の方が保持体22より強い力がかかる様、また後
退において保持体22の方が保持体21より強い力がか
かる様加圧力が制御ないし調整されている。
As shown in FIG. 17, the holding portions 45a for directly attracting the wafer are guided by the rotating shaft 23, and the holders 21 and 22 are moved rightward by the air pressure introduced from the pressure tube 52. Then, the compression spring 47 retreats leftward in the drawing. Further, the holding portion 45a is provided with
2 rotates together with the rotating shaft 23. The holding body 22 is basically mirror-symmetrical to the holding body 21 and has the same mechanism. However, when the bonded wafer 20 is positioned and held on the holding body 22, the positions of the bonded wafer 20 and the nozzle 60 are always fixed. The pressing force is controlled or adjusted so that the holding body 21 always exerts a stronger force than the holding body 22 in the forward movement and the holding body 22 exerts a stronger force than the holding body 21 in the backward movement so as to be positioned. Have been.

【0117】この装置の使用法即ち本発明の複合部材の
分離法は以下のとおりである。
The method of using this apparatus, that is, the method of separating the composite member of the present invention is as follows.

【0118】まず、図17に示すように貼り合わせたウ
エハ20を位置決め台35のノッチにならう様セットす
る。次に図18の様に保持部45aを加圧空気の導入に
より前進させ保持体21にウエハを吸着/保持させる。
保持体21は、貼り合わせたウエハ20を位置決め台3
5のノッチにならわすことで貼り合わせたウエハ20の
中央部を保持することができる。貼り合わせたウエハ2
0が、正確な位置に保持されると、貼り合わせたウエハ
20の最上部の垂直方向にノズル60が位置し、貼り合
わせたウエハ20とノズル60の距離が10〜30mm
になる構成になっている。次に、保持体22の保持部4
6aを図中左方に前進させ貼り合わせたウエハ20に吸
着/保持させ、その後保持部46aの加圧用空気の導入
を止める。貼り合わせたウエハ20は圧縮バネより発生
する力と真空吸着力により図中右方向に力がかかる状態
で停止する。この時圧縮バネが発生する力は保持部46
aが貼り合わせたウエハ20を吸着する力を超えないの
で減圧路55、57内が真空破壊し吸着力がなくなりウ
エハ20が落下することはない。
First, as shown in FIG. 17, the bonded wafers 20 are set so as to follow the notches of the positioning table 35. Next, as shown in FIG. 18, the holding portion 45a is advanced by the introduction of pressurized air, and the holding body 21 sucks / holds the wafer.
The holder 21 holds the bonded wafer 20 on the positioning table 3.
The central part of the bonded wafers 20 can be held by following the notches of No. 5. Bonded wafer 2
0 is held at the correct position, the nozzle 60 is positioned in the vertical direction at the top of the bonded wafer 20, and the distance between the bonded wafer 20 and the nozzle 60 is 10 to 30 mm.
It is configured to be. Next, the holding unit 4 of the holding body 22
6a is advanced to the left in the drawing to be adsorbed / held on the bonded wafer 20, and then the introduction of the pressurized air into the holding portion 46a is stopped. The bonded wafer 20 stops in a state where a force is applied in the right direction in the figure by the force generated by the compression spring and the vacuum suction force. At this time, the force generated by the compression spring is
Since a does not exceed the force for adhering the bonded wafers 20, the insides of the decompression paths 55 and 57 are broken by vacuum, and the adsorbing force is lost and the wafer 20 does not fall.

【0119】次に、ポンプ62からノズル60に研磨粒
子を含まない流体を送り込み、噴出する水が安定するま
で一定時間出し続ける。水が安定したら、シャッタ61
を開いて貼り合わせたウエハ20の厚さ方向の中心にノ
ズル60から噴出した高圧水をあてる。この時、スピー
ドコントロールモータ32を回転させることにより、保
持体21、22を同期をとって回転させウエハ20を回
転させる。高圧流体は、ウエハ20の厚さ方向の中心に
あたることで、分離領域にも高圧流体が進入し、貼り合
わせたウエハ20を2体に押し広げ、最終的には2体に
分離させる。
Next, a fluid containing no abrasive particles is fed from the pump 62 to the nozzle 60, and is continuously discharged for a certain period of time until the jetted water is stabilized. When the water is stable, shutter 61
Is opened, and high-pressure water spouted from the nozzle 60 is applied to the center of the bonded wafers 20 in the thickness direction. At this time, by rotating the speed control motor 32, the holders 21 and 22 are synchronously rotated to rotate the wafer 20. When the high-pressure fluid strikes the center of the wafer 20 in the thickness direction, the high-pressure fluid also enters the separation region, pushes the bonded wafer 20 apart into two members, and finally separates the bonded wafer 20 into two members.

【0120】この時、上述した様に、貼り合わせたウエ
ハ20に高圧水は均等にかかり、また保持体21、22
は貼り合わせたウエハ20を引き寄せる方向にそれぞれ
力をかけているので、貼り合わせたウエハ20が分離後
お互いに更に離れていき、分離した部分同士が摺動しな
い機構になっている。
At this time, as described above, high-pressure water is evenly applied to the bonded wafers 20 and the holders 21 and 22
Is applied in the direction of pulling the bonded wafers 20, so that the bonded wafers 20 are further separated from each other after separation, and the separated portions do not slide.

【0121】また、図17〜20に示したウエハ支持手
段は、保持体21、22によりウエハから後退する方向
に力がかかるようにして支持するが、保持体21、22
を前進方向に力がかかるようにしてその押し付け圧によ
りウエハを保持することもできる。こうした場合も、高
圧水は貼り合わせウエハ20を押し広げわずかな隙間を
作りながら浸入していき、最終的にはウエハを2体に分
離する。この方式では、保持体21、22の同期をとっ
ていなかった場合、分れたウエハの分離面同士が摺動に
より傷ついたのに対し、同期をとって回転させた場合は
傷がなかった。さらに保持体21、22を後退方向に力
がかかっているときは、ウエハ分離中、保持体21、2
2により後退方向に引っ張られることにより分離してな
い部分と分離している部分とで変位量がちがうことか
ら、貼り合わせたウエハ20のバランスがくずれそこに
高圧水がかかり、割れの原因になることがあるが、保持
体21、22に前進方向に力がかかっている場合、貼り
合わせたウエハ20がバランスを崩すことはなく安定し
て分離できる。
The wafer support means shown in FIGS. 17 to 20 support the holders 21 and 22 by applying a force in the direction of retreating from the wafer.
The wafer can be held by the pressing pressure by applying a force in the forward direction. Also in such a case, the high-pressure water pushes the bonded wafer 20 apart and infiltrates while making a slight gap, and finally separates the wafer into two pieces. In this method, when the holders 21 and 22 were not synchronized, the separated surfaces of the separated wafers were damaged by sliding, but when rotated in synchronization, there was no damage. Further, when a force is applied to the holding members 21 and 22 in the retreating direction, the holding members 21 and
Since the amount of displacement is different between a part that is not separated by pulling in the retreating direction and a part that is separated by 2, the balance of the bonded wafers 20 is lost, and high-pressure water is applied to the bonded wafers 20, causing cracks. However, when a force is applied to the holders 21 and 22 in the forward direction, the bonded wafers 20 can be separated stably without breaking the balance.

【0122】尚、完全に分離した貼り合わせたウエハ
は、高圧又は常圧の流体をかけながら後退方向に力をか
けることで間に介在している水の表面張力を断ち切り完
全に2体に分離することができる。
The completely separated bonded wafer is subjected to a force in the backward direction while applying a high-pressure or normal-pressure fluid to cut off the surface tension of the intervening water and completely separate into two. can do.

【0123】以上のとおり、本発明による分離装置は、
1つ或いは複数の複合部材を順次又は同時に流体により
分離するものである。複合部材の配置の仕方は、表面の
法線方向に複合部材を並べてもよいし、表面と平行な方
向に並置してもよい。
As described above, the separation device according to the present invention comprises:
One or more composite members are sequentially or simultaneously separated by a fluid. Regarding the manner of disposing the composite members, the composite members may be arranged in a direction normal to the surface, or may be arranged in a direction parallel to the surface.

【0124】又、複合部材を回転ないし、表面と平行に
平行移動させて、流体に当ててもよいし、流体の流れを
表面と平行に移動させて複合部材の側面に当ててもよ
い。又、両者を共に動かしてもよい。
Further, the composite member may be rotated or translated parallel to the surface so as to be applied to the fluid, or the flow of the fluid may be moved parallel to the surface and applied to the side surface of the composite member. Alternatively, both may be moved together.

【0125】[0125]

【実施例】【Example】

(実施例1) (1層の多孔質・ノズル走査)比抵抗0.01Ω・cm
のP型(あるいはN型とすることもできる。)の第1の
単結晶Si基板を、HF溶液中において陽極化成を行っ
た。陽極化成条件は以下のとおりであった。
(Example 1) (Single layer porous / nozzle scanning) Specific resistance 0.01 Ω · cm
The first P-type (or N-type) single crystal Si substrate was anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.

【0126】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0127】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるために、さらに分離層として用い、それぞ
れ機能を一層で共用している。
The porous Si is used as a separation layer in order to form a high-quality epitaxial Si layer, and the functions are shared by one layer.

【0128】多孔質Si層の厚さは、これに限っておら
ず、数百μmから0.1μm程度まで使用できる。
The thickness of the porous Si layer is not limited to this, but can be used from several hundred μm to about 0.1 μm.

【0129】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0130】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0131】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
2 層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer).

【0132】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分の熱処理をし、貼り合わせをおこなっ
た。
A second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes, and bonding was performed.

【0133】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図3に示した装置を用いて分離しすべく、貼り合わ
せたウエハをウエハ保持体によってウエハの両面から支
えて垂直に立てる。その両ウエハのベベリングで構成さ
れた隙間に、その上方に配置された研磨剤フリーのウォ
ータージェットを0.15mmのノズルから2000k
gf/cm2 の圧力で高圧の純水を、貼り合わせウエハ
の貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から噴射した。
そしてノズル水平駆動機構によりノズルを高圧の純水が
ベベリングで構成された隙間に沿って移動する方向に走
査した。この際、ウエハと保持体との接する部分に弾性
体106(たとえば、バイトン、フッ素系ゴム、シリコ
ーンゴム、など)を用いると、ウエハが面内に垂直方向
に開けるためウエハ保持具により挟まれたところの多孔
質Si層部にも高圧水が浸入しウエハを分離することが
できた。
In order to separate the bonded substrates formed as described above using the apparatus shown in FIG. 3, the bonded wafers are supported upright on both sides of the wafer by a wafer holder. An abrasive-free water jet disposed above the gap formed by beveling the two wafers was 2,000 kN from a 0.15 mm nozzle.
High-pressure pure water was sprayed at a pressure of gf / cm 2 from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer.
Then, the nozzle was scanned by a nozzle horizontal drive mechanism in a direction in which high-pressure pure water moved along a gap formed by beveling. At this time, if the elastic body 106 (for example, viton, fluorine-based rubber, silicone rubber, or the like) is used in a portion where the wafer and the holding member are in contact with each other, the wafer is vertically opened in the plane, so that the wafer is held by the wafer holding tool. However, the high-pressure water also penetrated into the porous Si layer, and the wafer could be separated.

【0134】その結果、元々第1の基体表面に形成され
たSiO2 層、エピタキシャルSi層、および多孔質S
i層の一部が、第2の基板側に移設された。第1の基板
表面には多孔質Siのみ残った。
As a result, the SiO 2 layer, the epitaxial Si layer, and the porous S
Part of the i-layer was transferred to the second substrate side. Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0135】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングする。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
After that, the porous Si layer transferred onto the second substrate is selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0136】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、多孔質層のエッチ
ング速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質
層におけるエッチング量(数十オングストローム程度)
は実用上無視できる膜厚減少である。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than the tenth power, and the etching amount (number) About 10 angstroms)
Is a practically negligible decrease in film thickness.

【0137】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は201
nm±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the uniformity of the film thickness was 201.
nm ± 4 nm.

【0138】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0139】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0140】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0141】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、40%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行うことができた。
Further, the porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 40% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-described steps could be repeated by using this as a substrate or as a second substrate.

【0142】(実施例2) (2層の多孔質・ノズル走査)比抵抗0.01Ω・cm
のP型の第1の単結晶Si基板を、HF溶液中において
2段階の陽極化成を行い、2層の多孔質層を形成した。
陽極化成条件は以下のとおりであった。
(Example 2) (Two layers of porosity / nozzle scanning) Specific resistance 0.01 Ω · cm
Was subjected to two-stage anodization in an HF solution to form two porous layers.
The anodizing conditions were as follows.

【0143】第1段階 電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:5(分) 第1の多孔質Siの厚み:4.5(μm)第2段階 電流密度:30(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:10(秒) 第2の多孔質Siの厚み:0.2(μm)
First stage current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 time: 5 (min) Thickness of first porous Si: 4.5 (μm) Second stage current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1
1 time: 10 (seconds) Thickness of the second porous Si: 0.2 (μm)

【0144】多孔質Si層を2層構成にすることによ
り、先に低電流で陽極化成した表面層の多孔質Siは高
品質エピタキシャルSi層を形成させるために用い、そ
して後で高電流で陽極化成した下層の多孔質Siは分離
層として用い、それぞれ機能を分離した。したがって、
低電流多孔質Si層の厚さはこれに限っておらず、0.
1μm数百程度まで使用できる。
By forming the porous Si layer into a two-layer structure, the porous Si of the surface layer previously anodized at a low current is used to form a high quality epitaxial Si layer, and then the anode is formed at a high current at the anode. The lower porous Si thus formed was used as a separation layer to separate functions. Therefore,
The thickness of the low-current porous Si layer is not limited to this,
It can be used up to several hundred micrometers.

【0145】また、2層目の多孔質Si層形成後に3層
目以降を形成してもよい。
The third and subsequent layers may be formed after the formation of the second porous Si layer.

【0146】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0147】ソースガス:SiH2 Cl2 /H ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0148】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer) was formed.

【0149】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分間の熱処理をし、貼り合わせをおこなっ
た。
A second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes, and bonding was performed.

【0150】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図3に示した装置を用いて分離した。分離の過程は
実施例1と同様であった。その結果、元々第1の基体表
面に形成されたSiO2 層、エピタキシャルSi層、お
よび多孔質Si層の一部が第2の基板側に移設された。
第1の基板表面には多孔質Siのみ残った。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG. The separation process was the same as in Example 1. As a result, a part of the SiO 2 layer, the epitaxial Si layer, and the porous Si layer originally formed on the surface of the first substrate were transferred to the second substrate side.
Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0151】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0152】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は200
nm±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface, the uniformity of the film thickness was 200.
nm ± 4 nm.

【0153】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0154】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0155】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0156】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行うことができた。
Further, the porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-described steps could be repeated by using this as a substrate or as a second substrate.

【0157】(実施例3)(多孔質Si+イオン打ち込
みによる分離層・ノズル走査) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
Example 3 (Separation Layer / Nozzle Scan by Porous Si + Ion Implantation) A P-type first single-crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution. .

【0158】陽極化成条件は以下のとおりであった。The anodizing conditions were as follows.

【0159】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0160】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0161】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0162】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
2 層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer).

【0163】ここで投影飛程がエピタキシャル層/多孔
質Si界面あるいは多孔質Si/基板界面あるいは多孔
質Si層中になるように、第1の基板表面からイオン注
入した。これによって、分離層として働く層が、投影飛
程の深さの所に微小気泡層あるいは注入イオン種の高濃
度層による歪み層として形成された。
Here, ions were implanted from the surface of the first substrate so that the projection range was at the interface between the epitaxial layer / porous Si or the interface between the porous Si / substrate or the porous Si layer. As a result, a layer serving as a separation layer was formed as a microbubble layer or a strained layer formed of a layer with a high concentration of implanted ion species at a depth of the projection range.

【0164】重ね合わせる前にN2 のプラズマ処理等の
前処理を行い、該SiO2 層表面と、別に用意した第2
のSi基板の表面と、を重ね合わせ、接触させた後、6
00℃の温度で10時間の熱処理をし、貼り合わせをお
こなった。
Before the superposition, a pretreatment such as a plasma treatment of N 2 is performed, and the surface of the SiO 2 layer and the second
After overlapping and contacting the surface of the Si substrate of
Heat treatment was performed at a temperature of 00 ° C. for 10 hours, and bonding was performed.

【0165】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図3に示す装置を用いて分離した。分離の過程は実
施例1と同様であった。その結果、元々第1の基体表面
に形成されたSiO2 層、エピタキシャルSi層、およ
び多孔質Si層の一部が第2の基板側に移設された。第
1の基板表面には多孔質Siのみ残った。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG. The separation process was the same as in Example 1. As a result, a part of the SiO 2 layer, the epitaxial Si layer, and the porous Si layer originally formed on the surface of the first substrate were transferred to the second substrate side. Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0166】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶をSiをエッチ・ストップ
の材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全
に除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single crystal as a material for the etch stop.

【0167】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性を201
nm±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire in-plane surface, the uniformity of the film thickness was 201.
nm ± 4 nm.

【0168】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0169】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域で平均2乗粗さはおよそ0.2nmで
通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
The mean square roughness was about 0.2 nm in a 50 μm square area, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【0170】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0171】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行うことが出来た。
Further, the porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-mentioned process was able to be repeated by using as a second substrate or as a second substrate.

【0172】本実施例は、エピタキシャルSi層を形成
後イオン注入した例であるが、エピタキシャル成長前に
多孔質Si層中あるいは多孔質Si/Si基板界面にイ
オン注入しておいてもよい。
In this embodiment, the ion implantation is performed after the epitaxial Si layer is formed. However, the ion implantation may be performed in the porous Si layer or at the porous Si / Si substrate interface before the epitaxial growth.

【0173】(実施例4)(イオン打ち込みによるバブ
ル層・ノズル走査) 第1の単結晶Si基板表面に、絶縁層として熱酸化によ
り200mnの酸化膜(SiO2 層)を形成した。
Example 4 (Bubble Layer / Nozzle Scan by Ion Implantation) On the surface of the first single crystal Si substrate, an oxide film (SiO 2 layer) of 200 mn was formed as an insulating layer by thermal oxidation.

【0174】ここで投影飛程がSi基板中になるよう
に、第1の基板表面からイオン注入した。これによっ
て、分離層として働く層が、投影飛程の深さの所に微小
気泡層あるいは注入イオン種の高濃度層による歪み層と
して形成された。
Here, ions were implanted from the surface of the first substrate so that the projection range was in the Si substrate. As a result, a layer serving as a separation layer was formed as a microbubble layer or a strained layer formed of a layer with a high concentration of implanted ion species at a depth of the projection range.

【0175】重ね合わせる前にN2 のプラズマ処理等の
前処理を行い、該SiO2 層表面と別に用意した第2の
Si基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、600
℃の温度で10時間の熱処理をし、貼り合わせをおこな
った。
Before the superposition, a pretreatment such as N 2 plasma treatment is performed, and the surface of the SiO 2 layer and the surface of the separately prepared second Si substrate are superposed and contacted.
Heat treatment was performed at a temperature of 10 ° C. for 10 hours, and bonding was performed.

【0176】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図3の装置を用いて分離した。分離の過程は実施例
1と同様であった。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG. The separation process was the same as in Example 1.

【0177】その結果、元々第1の基板表面に形成され
たSiO2 層、表面単結晶層、および分離層の一部が第
2の基板側に移設された。第1の基板表面には分離層の
残りの部分が残った。
As a result, the SiO 2 layer, the surface single crystal layer, and part of the separation layer originally formed on the surface of the first substrate were transferred to the second substrate. The remainder of the separation layer remained on the first substrate surface.

【0178】その後、第2の基板上に移設された分離層
を49%と弗酸と30%過酸化水素水との混合液で撹は
んしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッチン
グされずに残り、単結晶Siをエッチング・ストップの
材料として、分離層は選択エッチングされ、完全に除去
された。
Thereafter, the separation layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49%, hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the separation layer was selectively etched using the single-crystal Si as a material for an etching stop and completely removed.

【0179】残された分離層が十分に薄い場合には、こ
のエッチング工程はなくてもよい。
If the remaining separation layer is sufficiently thin, this etching step may be omitted.

【0180】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。分離層の選択エ
ッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はなかっ
た。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面について
100点を測定したところ、膜厚の均一性は201nm
±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. The selective etching of the separation layer did not change the single crystal Si layer at all. When the thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire in-plane surface, the uniformity of the film thickness was 201 nm.
± 4 nm.

【0181】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0182】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0183】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0184】また、第1の基板側に残った分離層もその
後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で撹は
んしながら選択エッチングした。その後、水素アニー
ル、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1の
基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述した
工程をくり返すことができた。
The separation layer remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing was performed and the substrate was used again as the first substrate or the second substrate, and the above-described steps could be repeated.

【0185】本実施例は、元々Siウエハの表面領域を
イオン注入による分離層を介して第2の基板に移設する
例であるが、エピウエハを用いてエピタキシャル層をイ
オン注入による分離層を介して第2の基板に移設しても
よい。また、本実施例のイオン注入後に表面SiO2
除去してからエピタキシャル層を形成して更にSiO2
を形成して後、貼り合わせ工程に入って、エピタキシャ
ル層をイオン注入による分離層を介して第2の基板に移
設してもよい。後者の場合は元々Siウエハの表面領域
も移設されることになる。
This embodiment is an example in which the surface region of the Si wafer is originally transferred to the second substrate via the separation layer formed by ion implantation. You may transfer to a 2nd board | substrate. In addition, after the surface SiO 2 was removed after the ion implantation of this embodiment, an epitaxial layer was formed and the SiO 2 was further removed.
After the formation, the bonding step may be started, and the epitaxial layer may be transferred to the second substrate via the separation layer by ion implantation. In the latter case, the surface area of the Si wafer is also originally transferred.

【0186】(実施例5)(ウエハを水平、ウエハを移
動) 比抵抗0.01Ω・cmのP型第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
Example 5 (Water Horizontal, Wafer Movement) A P-type first single-crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.

【0187】陽極化成条件は以下のとおりであった。The anodizing conditions were as follows.

【0188】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0189】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるために、及び分離層として用いる為のもの
である。
The porous Si is for forming a high-quality epitaxial Si layer and for use as a separation layer.

【0190】多孔質Si層の厚さは、これに限っておら
ず、数百μmから0.1μm程度まで使用できる。
The thickness of the porous Si layer is not limited to this, but can be used from several hundred μm to about 0.1 μm.

【0191】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0192】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0193】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
2 層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer).

【0194】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分間の熱処理をし、貼り合わせをおこなっ
た。
The second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes, and bonding was performed.

【0195】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図5に示した装置を用いて分離した。尚、図5に示
すように、ウエハカセット205をウエハ201が水平
になるようにカセット台207に置いた。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 5, the wafer cassette 205 was placed on the cassette table 207 so that the wafer 201 was horizontal.

【0196】その両ウエハのベベリングで構成された隙
間に、その側方に配置されたウォータージェット装置の
0.15mmのノズル202,203から2000kg
f/cm2 の圧力で高圧の純水を、貼り合わせウエハの
貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から噴射した。そ
して、ノズルは固定しておき、高圧の純水がベベリング
で構成された隙間に沿うように貼り合わせウエハを水平
方向に走査した。
The gap formed by the beveling of the two wafers is 2,000 kg from the 0.15 mm nozzles 202 and 203 of the water jet device arranged on the side.
High-pressure pure water at a pressure of f / cm 2 was sprayed from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. Then, the nozzle was fixed, and the bonded wafer was scanned in the horizontal direction so that high-pressure pure water was along the gap formed by beveling.

【0197】そうしたところ、多孔質Si層を介してウ
エハは二分割された。次に図示、分離したウエハは別の
移載ロボットで第1の基板側と第2の基板側に分離して
格納し、回収した。
As a result, the wafer was divided into two parts via the porous Si layer. Next, the illustrated and separated wafers were separated and stored on the first substrate side and the second substrate side by another transfer robot, and were collected.

【0198】第1の基体表面に形成されていたSiO2
層、エピタキシャルSi層、および多孔質Si層の一部
が第2の基板側に移設された。第1の基板表面には多孔
質Siのみ残った。
The SiO 2 formed on the surface of the first substrate
A part of the layer, the epitaxial Si layer, and the porous Si layer were transferred to the second substrate side. Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0199】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶はSiエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single crystal remained without being etched by Si, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as a material for the etch stop.

【0200】こうして、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は200
nm±5nmであった。
Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface, the uniformity of the film thickness was 200.
nm ± 5 nm.

【0201】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0202】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0203】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0204】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上記工
程をくり返し行った。
Further, the porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above process was repeated by using the substrate as a second substrate or as a second substrate.

【0205】(実施例6)(ノズルの首を振る) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
(Example 6) (Shaking the nozzle neck) Anodization was performed on a P-type first single-crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm in an HF solution.

【0206】陽極化成条件は以下のとおりであった。The anodizing conditions were as follows.

【0207】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0208】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるために、さらに分離層として用いる為のも
のである。
The porous Si is to be used as a separation layer in order to form a high quality epitaxial Si layer.

【0209】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0210】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0211】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
2 層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer).

【0212】該SiO2 層表面と別に用意したSi基板
の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180℃の温
度で5分間の熱処理をし、貼り合わをおこなった。
The surface of the SiO 2 layer and the surface of a separately prepared Si substrate were overlapped and brought into contact with each other, and then subjected to a heat treatment at a temperature of 1180 ° C. for 5 minutes to perform bonding.

【0213】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図6に示す装置を用いて分離した。図6のように、
貼り合わせたウエハ301を垂直に立てて、その両ウエ
ハのベベリングで構成された隙間に、その上方に配置さ
れたウォータージェット装置0.15mmのノズル30
2から2000kgf/cm2 の圧力で高圧の純水を、
貼り合わせウエハの貼り合わせ界面(表面)に平行な方
向から噴射した。そして、ウエハの貼り合わせ面と同一
面内にノズル302とそのノズルを平面内で扇状に首振
りさせると、ジェットの流れもこの面内で振られる。
[0213] The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG. As shown in FIG.
The bonded wafer 301 is set up vertically, and the water jet device 0.15 mm nozzle 30 disposed above the gap formed by beveling of both wafers is placed above the gap.
High pressure pure water at a pressure of 2 to 2000 kgf / cm 2 ,
The spray was performed from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. Then, when the nozzle 302 and the nozzle are swung in a fan shape in a plane on the same plane as the bonding surface of the wafer, the flow of the jet is also swung in this plane.

【0214】こうして、多孔質Si層を介してウエハは
二分割された。その結果、元々第1の基体表面に形成さ
れたSiO2 層、エピタキシャルSi層、および多孔質
Si層の一部が第2の基板側に移設された。第1の基板
表面には多孔質Siのみ残った。
Thus, the wafer was divided into two via the porous Si layer. As a result, a part of the SiO 2 layer, the epitaxial Si layer, and the porous Si layer originally formed on the surface of the first substrate were transferred to the second substrate side. Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0215】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0216】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は201
nm±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the uniformity of the film thickness was 201.
nm ± 4 nm.

【0217】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0218】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0219】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0220】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行った。
The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-described steps were repeated using the same substrate or the second substrate.

【0221】また、上記実施例2〜4のように分離層を
形成したウエハの分離を行ったところ同様の結果が得ら
れた。
When the wafer on which the separation layer was formed was separated as in Examples 2 to 4, similar results were obtained.

【0222】(実施例7)(ウエハを回転) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
Example 7 (Rotation of Wafer) A P-type first single-crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.

【0223】陽極化成条件は以下のとおりであった。Anodizing conditions were as follows.

【0224】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C22 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 2 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0225】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるために、さらに分離層として用いる為のも
のである。
The porous Si is intended to be used as a separation layer in order to form a high-quality epitaxial Si layer.

【0226】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0227】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0228】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
2 層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer).

【0229】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分間の熱処理をし、貼り合わせをおこなっ
た。
The second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes, and bonding was performed.

【0230】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図4に示す装置を用いて分離した。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG.

【0231】貼り合わせたウエハ401を両面から支え
て垂直にたてる。
[0231] The bonded wafer 401 is supported and supported vertically from both sides.

【0232】まず、貼り合わせたウエハ401を位置決
めピン413にならう様セットし保持体404に吸着/
保持させた。貼り合わせた401が、位置決めピン41
3にならわせて正確な位置に保持すると、貼り合わせて
ウエハ401最上部の垂直方向にノズル402を移動
し、貼り合わせたウエハ401とノズル402の距離を
15mmとした。つぎに、保持体403を貼り合わせた
ウエハ401が吸着/保持するまでベアリング411に
ならって左方向に前進させた。
First, the bonded wafer 401 is set so as to follow the positioning pins 413,
Was held. The stuck 401 is the positioning pin 41
3, the nozzle 402 was moved in the vertical direction of the uppermost portion of the wafer 401, and the distance between the bonded wafer 401 and the nozzle 402 was set to 15 mm. Next, the wafer 401 attached to the holding body 403 was moved leftward along the bearing 411 until the wafer 401 was attracted / held.

【0233】次に、ウォータージェットポンプ414か
らノズル402に研磨粒子を含まない水を送り込み、噴
出する水が安定するまで一定時間出し続けた。水が安定
したら、シャッタ406を開いて貼り合わせたウエハ4
01の側面の厚さ方向の中心にノズル402から噴出し
た高圧の純水をあてた。この時、保持具404を回転さ
せることにより、貼り合わせたウエハ401及び保持具
403を回転させた。多孔質Si層部にも高圧水が進入
し貼り合わせたウエハ401を2体に押し広げ、最終的
には2体に分離できた。
Next, water containing no abrasive particles was fed from the water jet pump 414 to the nozzle 402, and was continuously discharged for a certain period of time until the jetted water became stable. When the water becomes stable, the shutter 406 is opened and the bonded wafer 4
High-pressure pure water spouted from the nozzle 402 was applied to the center of the side surface of No. 01 in the thickness direction. At this time, by rotating the holder 404, the bonded wafer 401 and the holder 403 were rotated. The high-pressure water also entered the porous Si layer portion, and the bonded wafer 401 was spread out into two bodies, and finally separated into two bodies.

【0234】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0235】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶がSi層が形成できた。多孔質Siの
選択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化は
なかった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面に
ついて100点を測定したところ、膜厚の均一性は20
0nm±3nmであった。
That is, a single crystal having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. The film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface of the plane, and the uniformity of the film thickness was 20 points.
0 nm ± 3 nm.

【0236】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0237】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0238】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0239】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行うことができた。
The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-described steps could be repeated by using this as a substrate or as a second substrate.

【0240】また、上記実施例2〜4のように分離層を
形成したウエハを分離したところ同様の結果が得られ
た。
When the wafer on which the separation layer was formed was separated as in Examples 2 to 4, similar results were obtained.

【0241】(実施例8)(斜めから) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
(Example 8) (From an oblique direction) A first P-type single crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.

【0242】陽極化成条件は以下のとおりであった。The anodizing conditions were as follows.

【0243】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0244】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるために、さらに分離層として用いる為のも
のである。
The porous Si is to be used as a separation layer in order to form a high quality epitaxial Si layer.

【0245】多孔質Si層の厚さは、これに限っておら
ず、数百μmから数十μm程度まで使用できる。
[0245] The thickness of the porous Si layer is not limited to this, and can be used from several hundreds of μm to several tens of μm.

【0246】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0247】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0248】さらに、絶縁層としてこのエピタキシャル
Si層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(SiO
2 層)を形成した。
Further, a 200 nm oxide film (SiO 2 film) was formed on the surface of this epitaxial Si layer as an insulating layer by thermal oxidation.
2 layers).

【0249】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分間の熱処理をし、貼り合わせをおこなっ
た。
A second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes, and bonding was performed.

【0250】貼り合わせたウエハを垂直に立てて、その
両ウエハのベベリングで構成された隙間に、その上方に
配置されたウォータージェット装置の直径0.15mm
のノズルから2000kgf/cm2 の圧力で高圧の純
水を、貼り合わせウエハの貼り合わせ界面(表面)対し
て角度αを持つ方向から噴射した。
The bonded wafers are set upright, and the gap formed by beveling of both wafers is placed in a gap of 0.15 mm of a water jet device placed above the gap.
, High-pressure pure water was sprayed from the nozzle having a pressure of 2000 kgf / cm 2 from a direction having an angle α to the bonding interface (surface) of the bonded wafer.

【0251】ウエハは図4の様な装置で保持しそのノズ
ルは図8に示す様に配設してウエハ側面に噴射した。
The wafer was held by an apparatus as shown in FIG. 4, and its nozzles were arranged as shown in FIG.

【0252】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0253】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は201
nm±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the uniformity of the film thickness was 201.
nm ± 4 nm.

【0254】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0255】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0256】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られた。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result was obtained whether it was formed on the surface of the second substrate or on both.

【0257】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行った。
Further, the porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-described steps were repeated using the same substrate or the second substrate.

【0258】また、上記実施例2〜4のように分離層を
形成したウエハを分離したところ同様の結果が得られ
た。
When the wafer having the separation layer formed thereon was separated as in Examples 2 to 4, similar results were obtained.

【0259】(実施例9)(複数のjet) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
Example 9 (Plural Jets) A P-type first single-crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.

【0260】陽極化成条件は以下のとおりであった。Anodizing conditions were as follows.

【0261】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0262】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるために、さらに分離層として用いる為のも
のである。
The porous Si is to be used as a separation layer in order to form a high quality epitaxial Si layer.

【0263】多孔質Si層の厚さは、これに限っておら
ず、数百μmから数十μm程度まで使用できる。
The thickness of the porous Si layer is not limited to this, and can be used from several hundred μm to several tens μm.

【0264】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0265】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0266】さらに、このエピタキシャルSi層表面に
熱酸化により200nmのSiO2層を形成した。
Further, a 200 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.

【0267】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分間の熱処理をし、貼り合わせを行った。
The second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes to perform bonding.

【0268】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図9に示す装置を用いて分離した。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG.

【0269】図9のように、貼り合わせたウエハ701
をウエハ保持体708によってウエハの両面から抑えて
垂直に立てた。その両ウエハ701のベベリングで構成
された隙間に、その上方あるいは側方に配置された3個
のウォータージェット装置の0.15mmのノズル70
2−704から2000kgf/cm2 の圧力で高圧の
純水を、貼り合わせウエハの貼り合わせ界面(表面)に
平行な方向から噴射した。複数のノズルを高圧の純水が
ベベリングで構成された隙間に沿って移動する方向に走
査した。
As shown in FIG. 9, the bonded wafer 701
Was held upright from both sides of the wafer by a wafer holder 708. A 0.15 mm nozzle 70 of three water jet devices disposed above or beside the gap formed by beveling the two wafers 701.
High-pressure pure water was sprayed at a pressure of 2-704 to 2000 kgf / cm 2 from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. A plurality of nozzles were scanned in a direction in which high-pressure pure water moved along a gap formed by beveling.

【0270】そうしたところ、多孔質Si層を介してウ
エハは二分割された。
As a result, the wafer was divided into two parts via the porous Si layer.

【0271】その結果、元々第1の基体表面に形成され
たSiO2 層、エピタキシャルSi層、および多孔質S
i層の一部が第2の基板側に移設された。第1の基板表
面には多孔質Siのみ残った。
As a result, the SiO 2 layer, the epitaxial Si layer, and the porous S
Part of the i-layer was transferred to the second substrate side. Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0272】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0273】こうして、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚の面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は201
nm±4nmであった。
Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When 100 points were measured on the entire in-plane thickness of the formed single crystal Si layer, the uniformity of the thickness was 201.
nm ± 4 nm.

【0274】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0275】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0276】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0277】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として使用し、上述し
た工程をくり返し行った。
The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. After that, a surface treatment such as hydrogen annealing or surface polishing is performed and the first
The above-described steps were repeated using the same substrate or the second substrate.

【0278】また、上記実施例2〜4のように分離層を
形成したウエハを分離したところ同様の結果が得られ
た。
When the wafer on which the separation layer was formed was separated as in Examples 2 to 4, similar results were obtained.

【0279】また、上記実施例5〜8の様なウォーター
ジェットの噴射方法においても複数のノズルを使用する
ことにより、効率よく貼り合わせウエハを分離できる。
Also, in the water jet injection method as in the above-described Embodiments 5 to 8, the use of a plurality of nozzles enables efficient separation of the bonded wafer.

【0280】(実施例10)(スリットjet) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板
を、HF溶液中において陽極化成を行った。
Example 10 (Slit Jet) A P-type first single-crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.

【0281】陽極化成条件は以下のとおりであった。Anodizing conditions were as follows.

【0282】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0283】多孔質Siは高品質エピタキシャルSi層
を形成させるための、さらに分離層として用いる為のも
のである。
The porous Si is for forming a high-quality epitaxial Si layer and for further use as a separation layer.

【0284】多孔質Si層の厚さは、これに限っておら
ず、数百μmから数十μm程度まで使用できる。
[0284] The thickness of the porous Si layer is not limited to this, and can be used from several hundreds of μm to several tens of μm.

【0285】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸
化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処
理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面
の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法によ
り単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成
長条件は以下の通りである。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm. The growth conditions are as follows.

【0286】ソースガス:SiH2 Cl2 /H ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0287】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer) was formed.

【0288】該SiO2 層表面と別に用意した第2のS
i基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1180
℃の温度で5分間の熱処理をし、貼り合わせを行った。
The second S prepared separately from the surface of the SiO 2 layer
After overlapping and contacting the surface of the i-substrate, 1180
Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes to perform bonding.

【0289】上記のようにして形成された貼合わせ基板
を、図10に示す装置を用いて分離した。図10に示す
ように、貼り合わせたウエハを垂直に立てて、その両ウ
エハのベベリングで構成された隙間に、その上方あるい
は側方に配置されたウォータージェット装置の0.15
mm幅、長さが50mmのスリット状のノズルから80
0kgf/cm2 の圧力で高圧の純水を、貼り合わせウ
エハの貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から噴射し
た。スリットは貼り合わせウエハの貼り合わせ界面(表
面)に平行に配置され、線状の水流がきちんと両ウエハ
のベベリングで構成された隙間に噴射された。そして、
複数のノズルを高圧の純水がベベリングで構成された隙
間に沿って移動する方向に走査した。
The bonded substrate formed as described above was separated using the apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 10, the bonded wafers are set upright, and 0.15 of a water jet device disposed above or beside the gap formed by beveling the two wafers.
80 mm from a slit-shaped nozzle with a width of 50 mm and a length of 50 mm
High-pressure pure water was sprayed at a pressure of 0 kgf / cm 2 from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. The slit was arranged in parallel with the bonding interface (surface) of the bonded wafers, and a linear water flow was properly jetted into a gap formed by beveling of both wafers. And
A plurality of nozzles were scanned in a direction in which high-pressure pure water moved along a gap formed by beveling.

【0290】そうしたところ、多孔質Si層を介してウ
エハを二分割された。
As a result, the wafer was divided into two parts via the porous Si layer.

【0291】その結果、元々第1の基体表面に形成され
たSiO2 層、エピタキシャルSi層、および多孔質S
i層の一部が第2の基板側に移設された。第1の基板表
面には多孔質Siのみ残った。
As a result, the SiO 2 layer, the epitaxial Si layer, and the porous S
Part of the i-layer was transferred to the second substrate side. Only porous Si remained on the surface of the first substrate.

【0292】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層を49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。単結晶Siはエッ
チングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの
材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に
除去された。
Thereafter, the porous Si layer transferred to the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【0293】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面につ
いて100点を測定したところ、膜厚の均一性は201
nm±4nmであった。
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. When the thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the uniformity of the film thickness was 201.
nm ± 4 nm.

【0294】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0295】さらに水素中で1100℃で熱処理を1時
間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、
50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nm
で通常市販されているSiウエハと同等であった。
Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope.
Mean square roughness in the area of 50 μm square is about 0.2 nm
Was equivalent to a commercially available Si wafer.

【0296】酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、
第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形
成しても同様の結果が得られる。
The oxide film is not on the surface of the epitaxial layer,
The same result can be obtained by forming it on the surface of the second substrate or both.

【0297】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、水素アニ
ール、あるいは表面研磨層の表面処理を施して再び第1
の基板としてあるいは第2の基板として投入することが
できた。
The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. Then, hydrogen annealing or surface treatment of the surface polishing layer is performed, and the first polishing is performed again.
As a second substrate or as a second substrate.

【0298】また、上記実施例2〜4のように分離層を
形成してたウエハを分離したところ同様の結果が得られ
た。
When the wafer on which the separation layer was formed as in Examples 2 to 4 was separated, similar results were obtained.

【0299】(実施例11)(石英基板) 第2の基板として光透過性の基板である(石英)を用意
した。
Example 11 (Quartz Substrate) As a second substrate, a light-transmitting substrate (quartz) was prepared.

【0300】そして貼り合わせ前に石英表面にN2 プラ
ズマ処理を施し、熱処理を400℃で100時間行っ
た。そして分離後のSOI層の表面平坦化の水素中熱処
理を1000℃以下である970℃で4時間行った。
Before the bonding, the quartz surface was subjected to N 2 plasma treatment, and heat treatment was performed at 400 ° C. for 100 hours. Then, heat treatment in hydrogen for flattening the surface of the SOI layer after the separation was performed at 970 ° C. which is 1000 ° C. or lower for 4 hours.

【0301】その他の工程は前出の実施例1〜10と同
じである。
The other steps are the same as those in Examples 1 to 10 described above.

【0302】このように、第2の基板として、絶縁性の
材料から成る透明基板を用いた場合には、前出の実施例
1〜10におけるエピタキシャルSi層の表面に形成さ
れた酸化膜(絶縁層)は必ずしも必要ではない。ただ
し、後にトランジスタ等の素子が形成されるエピタキシ
ャルSi層を、貼り合わせ界面から離して、界面につい
た不純物の影響を減少させるためには、上記酸化膜(絶
縁層)を形成するのが望ましい。
As described above, when a transparent substrate made of an insulating material is used as the second substrate, an oxide film (an insulating film) formed on the surface of the epitaxial Si layer in the above-described Examples 1 to 10 is used. Layer) is not necessary. However, in order to separate the epitaxial Si layer on which an element such as a transistor is formed later from the bonding interface and reduce the influence of impurities on the interface, it is desirable to form the oxide film (insulating layer).

【0303】(実施例12)(GaAs on Si) 上記1〜10の実施例でエピタキシャル層をGaAsに
代表される化合物半導体にした場合でも同様に実施でき
た。
(Example 12) (GaAs on Si) In the same manner as in Examples 1 to 10, even when the epitaxial layer was formed of a compound semiconductor represented by GaAs.

【0304】上記示した実施例において、ウォータージ
ェットの圧力およびノズル径は、それぞれ500〜35
00kgf/sm2 、0.1mm〜(貼り合わせウエハ
総厚の半分)の間で同様に実現できた。
In the above-described embodiment, the water jet pressure and the nozzle diameter are 500 to 35, respectively.
It could be realized in the same manner between 00 kgf / sm 2 , 0.1 mm and (half of the total thickness of the bonded wafer).

【0305】多孔質Si上のGaAsのエピタキシャル
成長法はCVD法の他、MBE法、スパッタ法、液相成
長法、等多種の方法で実施でき、CVD法に限らない。
また、その膜厚も数nmから数百μmまで可能である。
The method of epitaxially growing GaAs on porous Si can be carried out by various methods such as MBE, sputtering, liquid phase growth, etc. in addition to CVD, and is not limited to CVD.
Further, the film thickness can be from several nm to several hundred μm.

【0306】以上の各実施例において、イオン注入層又
は多孔質層の選択エッチング液としては49%弗酸と3
0%過酸化水素水との混合液に限らず、弗酸、弗酸+ア
ルコール、弗酸+アルコール+過酸化水素水、バッファ
ード弗酸、バッファード弗酸+アルコール、バッファー
ド弗酸+過酸化水素水、バッファード弗酸+アルコール
+過酸化水素水、あるいは弗酸・硝酸・酢酸の混合液の
ようなものでも多孔質Siは、その膨大な表面積のため
選択エッチングできる。
In each of the above embodiments, 49% hydrofluoric acid and 3%
Not only a mixture with 0% hydrogen peroxide solution, but also hydrofluoric acid, hydrofluoric acid + alcohol, hydrofluoric acid + alcohol + hydrogen peroxide water, buffered hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid + alcohol, buffered hydrofluoric acid + peroxide Porous Si can be selectively etched due to its enormous surface area even with a hydrogen oxide solution, a buffered hydrofluoric acid + alcohol + hydrogen peroxide solution, or a mixed solution of hydrofluoric acid / nitric acid / acetic acid.

【0307】他の工程についても、ここの実施例に限ら
れた条件だけでなく、さまざまな条件で実施できる。
The other steps can be carried out not only under the conditions limited to the embodiment but also under various conditions.

【0308】(実施例13)(ウエハを回転) 比抵抗0.01Ω・cmのP型の単結晶Siからなる円
盤状のウエハを第1のSi基板として用意し、HF溶液
中においてその表面に陽極化成処理を施した。
(Example 13) (Wafer rotation) A disk-shaped wafer made of P-type single-crystal Si having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was prepared as a first Si substrate, and the surface thereof was placed in an HF solution. Anodizing treatment was performed.

【0309】陽極化成条件は以下のとおりであった。The anodizing conditions were as follows.

【0310】電流密度:7(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=1:1:
1 時間:11(分) 多孔質Siの厚み:12(μm)
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm)

【0311】このウエハを酸素雰囲気中400℃で1時
間酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱
酸化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で
処理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表
面の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法に
より単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。
成長条件は以下の通りである。
This wafer was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. The surface of the porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to remove only the oxide film on the surface of the porous Si layer while leaving the oxide film on the inner wall of the hole. The epitaxial growth was performed by 0.3 μm.
The growth conditions are as follows.

【0312】ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量:0.5/180 l/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.3μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min

【0313】さらに、絶縁層として、このエピタキシャ
ルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(Si
2 層)を形成した。
Further, as an insulating layer, a 200 nm oxide film (Si) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
O 2 layer).

【0314】こうして得られた第1の基板とは別に、第
2のSi基板として円盤状のSiウエハを用意した。
A disc-shaped Si wafer was prepared as a second Si substrate separately from the first substrate thus obtained.

【0315】第1のSi基板の該SiO2 層表面と、第
2のSi基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1
180℃の温度で5分間の熱処理をし、両基板の貼り合
わせを行った。
The surface of the SiO 2 layer of the first Si substrate and the surface of the second Si substrate were overlapped and brought into contact with each other.
A heat treatment was performed at a temperature of 180 ° C. for 5 minutes to bond the two substrates together.

【0316】次に、図14、図15、図17〜図20に
示す装置を用いて貼り合わされたウエハからなる複合部
材の分離を行う準備をした。
Next, preparations were made to separate the composite member composed of the bonded wafers using the apparatus shown in FIGS. 14, 15, and 17 to 20.

【0317】位置決め台35のノッチに合わせて、複合
部材であるウエハを垂直に立てて配置した。
The wafer, which is a composite member, was placed upright in accordance with the notch of the positioning table 35.

【0318】チューブ52及びチューブ54より加圧さ
れた空気を加圧路56に供給して保持部45a、46a
をウエハの表面及び裏面に向けて、図18のように前進
させ、保持部45a、46aの開口opのある保持面を
ウエハの表面及び裏面にそれぞれ当接させた。
[0318] The air pressurized from the tubes 52 and 54 is supplied to the pressurizing path 56, and the holding parts 45a, 46a
18 is directed toward the front surface and the back surface of the wafer as shown in FIG. 18, and the holding surfaces of the holding portions 45a and 46a having the openings op contact the front surface and the back surface of the wafer, respectively.

【0319】チューブ51、53より吸引を行いウエハ
を保持部45a、46aに固定した。
The wafer was suctioned from the tubes 51 and 53, and the wafer was fixed to the holders 45a and 46a.

【0320】加圧空気の供給を中断し、ウエハの表面及
び裏面の法線方向且つ互いに逆向きにウエハにバネ4
7、48による張力を与えた。
The supply of the pressurized air is interrupted, and the spring 4
A tension of 7,48 was applied.

【0321】シャッター61を閉じた状態で、ポンプ6
2から研磨粒子を含まない純水を0.15mm径のノズ
ルに圧送し約200kgf/cm2 の圧力で水を噴射す
るようにポンプ62を動作をせしめた。
With the shutter 61 closed, the pump 6
From No. 2 , pure water containing no abrasive particles was pumped to a nozzle having a diameter of 0.15 mm, and the pump 62 was operated so as to inject water at a pressure of about 200 kgf / cm 2 .

【0322】位置決め台35を待機位置に退避させると
ともに、モータ32に通電し、シャフト31、ベルト2
7、28を介して伝達された回転駆動力により、保持体
21、22を回転させた。
The positioning table 35 is retracted to the standby position, and the motor 32 is energized so that the shaft 31 and the belt 2
The holders 21 and 22 were rotated by the rotational driving force transmitted via the switches 7 and 28.

【0323】ウエハは保持部45a、46aに吸着され
ているので、保持体21、22とともに同方向に、同角
速度で同時に回転を開始した。
Since the wafers are attracted to the holders 45a and 46a, they started to rotate simultaneously with the holders 21 and 22 in the same direction at the same angular velocity.

【0324】図19に示すようにシャッタ61を開い
て、ウエハ側面の分離箇所にウォータージェットを当て
た。
[0324] As shown in Fig. 19, the shutter 61 was opened, and a water jet was applied to the separation portion on the side surface of the wafer.

【0325】ウォータージェットからの水が分離箇所の
孔に浸入し、分離箇所となっている多孔質層を境にウエ
ハをその周辺から分離していった。
[0325] Water from the water jet penetrated into the holes at the separation location, and separated the wafer from its surroundings at the porous layer serving as the separation location.

【0326】ウォータージェットの噴射とウエハの回転
を続行するにつれて分離により生じた隙間は徐々にウエ
ハの周辺から回転中心に進行成長し、最終的には図20
に示すようにウエハを分離できた。
As the jetting of the water jet and the rotation of the wafer are continued, the gap formed by the separation gradually grows from the periphery of the wafer to the center of rotation, and finally, as shown in FIG.
The wafer could be separated as shown in FIG.

【0327】ウエハは図20中の矢印TA、TBに示す
方向に、力を受けている為ウエハの回転中心部分が最後
に分離されると同時にウエハは図20のように離れる。
Since the wafer is subjected to a force in the directions indicated by arrows TA and TB in FIG. 20, the center of rotation of the wafer is finally separated and the wafer separates as shown in FIG.

【0328】その後、水の圧送を中断し、分離したウエ
ハを保持部45a、46aより取りはずした。
Thereafter, the water supply was interrupted, and the separated wafers were removed from the holders 45a and 46a.

【0329】その後、第2の基板上に移設された多孔質
Si層の残りを49%弗酸と30%過酸化水素水との混
合液で撹はんしながら選択エッチングした。この多孔質
層の下の移設された単結晶Siはエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Siは選択エッチングされ、完全に除去され、単結晶
Si薄層が露出した。
Then, the remaining portion of the porous Si layer transferred onto the second substrate was selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The transferred single crystal Si under the porous layer remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single crystal Si as a material for an etch stop. It was exposed.

【0330】こうして、第2の基板のSi酸化膜上に
0.2μmの厚みを持った単結晶Si層を有する1枚目
のSOI基板が得られた。多孔質Siの選択エッチング
によっても単結晶Si層には何ら変化はなかった。形成
された単結晶Si層の膜厚を面内全面について100点
を測定したところ、膜厚の均一性は201nm±2nm
であった。
Thus, a first SOI substrate having a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm on the Si oxide film of the second substrate was obtained. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si. The film thickness of the formed single-crystal Si layer was measured at 100 points over the entire in-plane surface.
Met.

【0331】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0332】さらに水素中で1100℃で熱処理を50
分間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2
nmであった。
Further, a heat treatment was performed at 1100 ° C. in hydrogen for 50 hours.
Minutes, and the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope. The average square roughness in a 50 μm square area was approximately 0.2
nm.

【0333】また、第1の基板側に残った多孔質Siも
その後、49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液で
撹はんしながら選択エッチングした。その後、研磨等の
表面処理を施した。
The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. Thereafter, a surface treatment such as polishing was performed.

【0334】研磨された第1の基板に、再び、陽極化成
を施し、多孔質Si層を形成し、その上に非多孔質の単
結晶Siを成長させた。エピタキシャル成長した非多孔
質の単結晶Si層の表面を酸化した。そして、別に用意
した第3の基板であるSiウエハと、第1の基板の単結
晶Si層の酸化された表面を貼り合わせた。
The polished first substrate was again subjected to anodization to form a porous Si layer, on which non-porous single-crystal Si was grown. The surface of the non-porous single-crystal Si layer epitaxially grown was oxidized. Then, a separately prepared third substrate, ie, a Si wafer, was bonded to the oxidized surface of the single crystal Si layer of the first substrate.

【0335】以上の工程の諸条件は、第1回目の貼り合
わせウエハの作製条件と同じである。再び上述した第1
回目の分離方法と同様にしてウエハを分離し、第3基板
の絶縁性表面上に単結晶Si層を有する2枚目のSOI
基板が得られた。以上の工程をくり返し行って、第1の
基板をリサイクルしながら、3枚目及び4枚目のSOI
基板を製造した。
The conditions of the above steps are the same as the conditions for manufacturing the first bonded wafer. Again the first
The wafer is separated in the same manner as the second separation method, and the second SOI having a single-crystal Si layer on the insulating surface of the third substrate
A substrate was obtained. By repeating the above steps and recycling the first substrate, the third and fourth SOI
A substrate was manufactured.

【0336】[0336]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば内部
に分離領域を持つ複合部材を該分離領域以外を傷つけた
り破損したりすることなく分離領域で複数の小部材に分
離する事が可能になりこれを利用して従来よりも高品質
の半導体基体を容易に確実に高い歩留まりで製造するこ
とが可能になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to separate a composite member having a separation area into a plurality of small members in the separation area without damaging or damaging the other parts than the separation area. By utilizing this, it becomes possible to easily and surely manufacture a semiconductor substrate of higher quality than ever before with a high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の複合部材の分離方法を説明する為の模
式図。
FIG. 1 is a schematic view for explaining a method for separating a composite member according to the present invention.

【図2】本発明の流体による複合部材の分離方法の一例
を説明する為の模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of a method for separating a composite member using a fluid according to the present invention.

【図3】本発明の分離装置の一例を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing an example of the separation device of the present invention.

【図4】本発明の分離装置の別の例を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing another example of the separation device of the present invention.

【図5】本発明の分離装置の他の例を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing another example of the separation device of the present invention.

【図6】本発明の分離装置の更に別の例を示す模式図。FIG. 6 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図7】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式図。FIG. 7 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図8】本発明の流体による複合部材の分離方法の別の
例を説明する為の模式図。
FIG. 8 is a schematic view for explaining another example of the method for separating a composite member using a fluid according to the present invention.

【図9】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式図。FIG. 9 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図10】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式
図。
FIG. 10 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図11】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式
図。
FIG. 11 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図12】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式
図。
FIG. 12 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図13】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式
図。
FIG. 13 is a schematic view showing still another example of the separation device of the present invention.

【図14】本発明の別の分離装置の上面図。FIG. 14 is a top view of another separation device of the present invention.

【図15】図15に示す分離装置の側面図。FIG. 15 is a side view of the separation device shown in FIG.

【図16】複合部材の分離の様子を説明する為の模式
図。
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the state of separation of the composite member.

【図17】待機状態にある図15に示す分離装置の断面
図。
FIG. 17 is a sectional view of the separation device shown in FIG. 15 in a standby state.

【図18】基板保持状態にある図15に示す分離装置の
断面図。
FIG. 18 is a sectional view of the separation device shown in FIG. 15 in a substrate holding state.

【図19】分離動作開始状態にある図15に示す分離装
置の断面図。
FIG. 19 is a sectional view of the separation device shown in FIG. 15 in a separation operation start state.

【図20】分離動作終了時の状態にある図15に示す分
離装置の断面図。
FIG. 20 is a sectional view of the separation device shown in FIG. 15 in a state at the end of the separation operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の部材 2 第2の部材 3 分離領域 5 層領域 6 側面(端面) 7 流体 8 ノズル 14 接合界面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st member 2 2nd member 3 Separation area 5 Layer area 6 Side surface (end surface) 7 Fluid 8 Nozzle 14 Joining interface

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年5月25日[Submission date] May 25, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項41】 互いに接合された複数の部材を有する
複合部材を、前記複数の部材の接合箇所とは異なる箇所
にある微小空隙を含む分離領域において、分離する複合
部材の分離方法において、 盤状の前記複合部材の側面に研磨粒子を含まない流体を
吹き付けることにより、前記複合部材を分離することを
特徴とする分離方法。 ─────────────────────────────────────────────────────
41. A composite member separating method for separating a composite member having a plurality of members joined to each other in a separation region including a minute gap at a position different from a joint portion of the plurality of members, comprising: Separating the composite member by spraying a fluid containing no abrasive particles on the side surface of the composite member. ────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年10月9日[Submission date] October 9, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】 複合部材の分離方法、分離された部
材、分離装置、半導体基体の作製方法および半導体基体
Patent application title: Method of separating composite member, separated part
Material, separation device , method of manufacturing semiconductor substrate, and semiconductor substrate

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに接合さ
れた複数の部材を有する複合部材を、前記複数の部材の
接合箇所とは異なる箇所において、分離する複合部材の
分離方法において、前記複合部材の凹型又は狭い隙間を
有する側面に流体を吹き付けることにより、前記複合部
材を分離することを特徴とする。本発明は、互いに接合
された複数の部材を有する複合部材を、前記複数の部材
の接合箇所とは異なる箇所において、分離する複合部材
の分離方法において、高圧の水流をノズルから吹き出す
ウォーター・ジェット法により前記複合部材の側面に前
記水流を吹き付けることにより、前記複合部材を分離す
ることを特徴とする。本発明は、半導体基体の作製方法
であって、基板上に多孔質単結晶半導体層と該多孔質単
結晶半導体層の上に設けられた非多孔質単結晶半導体層
とを有する第1の基体を用意する工程、前記第1の基体
と第2の基体とを貼り合わせて側面に凹型又は狭い隙間
を有する複合部材を形成する工程、及び前記複合部材の
前記多孔質単結晶半導体層側面に流体を吹き付けること
により、前記複合部材を多孔質単結晶半導体層において
分離する工程を有することを特徴とする。本発明は、半
導体基体の作製方法であって、基板上に多孔質単結晶半
導体層と該多孔質単結晶半導体層の上に設けられた非多
孔質単結晶半導体層とを有する第1の基体を用意する工
程、前記第1の基体と第2の基体とを貼り合わせて複合
部材を形成する工程、及び高圧の水流をノズルから吹き
出すウォーター・ジェット法により前記複合部材の前記
多孔質単結晶半導体層側面に前記水流を吹き付けること
により、前記複合部材を多孔質単結晶半導体層において
分離する工程を有することを特徴とする。本発明は、半
導体基体の作製方法であって、単結晶半導体から成る第
1の基体の所定の深さにイオンを打ち込むことにより、
微小気泡層を得ることのできるイオン打ち込み層を形成
する工程、前記第1の基体と第2の基体とを絶縁層を介
して貼り合わせて複合部材を形成する工程、及び前記複
合部材のイオン打ち込み層側面に流体を吹き付けること
により、前記複合部材をイオン打ち込み層において分離
する工程を有することを特徴とする。本発明は、分離装
置に関し、互いに接合された複数の部材を有する複合部
材を支持する支持手段、前記複合部材の凹型又は狭い隙
間を有する側面に流体を吹き付ける吹き付け手段を有
し、前記複数の部材の接合箇所とは異なる箇所において
前記複合部材を分離することを特徴とする。本発明は、
互いに接合された複数の部材を有する複合部材の第1の
面を第1の保持体により回転可能に保持し、前記複合部
材の第2の面を第2の保持体により回転可能に保持し、
前記第1及び第2の保持体を同期させて回転させ、回転
する前記複合部材の接合箇所とは異なる分離箇所に流体
を吹き付け、前記複合部材を前記流体が吹き付けられた
箇所を起点として、複数の部材に分離することを特徴と
する。本発明は、分離装置に関し、互いに接合された複
数の部材を有する複合部材の第1の面を回転可能に保持
する第1の保持体、前記複合部材の第2の面を回転可能
に保持する第2の保持体、前記第1及び第2の保持体の
回転の同期をとる同期手段、回転する前記複合部材の接
合箇所とは異なる分離箇所に流体を吹き付けるノズルを
有し、前記複合部材を前記流体が吹き付けられた箇所を
起点として複数の部材に分離することを特徴とする。本
発明は、互いに接合された複数の部材を有する複合部材
を、前記複数の部材の接合箇所とは異なる箇所にある微
小空隙を含む分離領域において、分離する複合部材の分
離方法において、盤状の前記複合部材の凹型又は狭い隙
間を有する側面に研磨粒子を含まない流体を吹き付ける
ことにより、前記複合部材を分離することを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a method for separating a composite member having a plurality of members joined to each other at a portion different from a joint portion of the plurality of members. The concave or narrow gap of the member
The composite member is separated by spraying a fluid on the side surface having the composite member. The invention is bonded to each other
A composite member having a plurality of members
A composite member that separates at a location different from the joint
The high-pressure water stream from the nozzle in the separation method
The water jet method is applied to the front side of the composite member.
The composite member is separated by spraying the current.
It is characterized by that. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate.
Wherein a porous single crystal semiconductor layer and a porous single crystal semiconductor layer are formed on a substrate.
Non-porous single crystal semiconductor layer provided on crystal semiconductor layer
Preparing a first substrate having: the first substrate
And a second substrate, and a concave or narrow gap on the side
Forming a composite member having:
Spraying a fluid on the side surface of the porous single crystal semiconductor layer
With the above, the composite member in the porous single crystal semiconductor layer
It has a separating step. The present invention
A method for producing a conductive substrate, comprising: forming a porous single crystal half on a substrate.
A non-multi layer provided on the conductor layer and the porous single crystal semiconductor layer;
Step of preparing a first base having a porous single crystal semiconductor layer
The first substrate and the second substrate are bonded together to form a composite
The process of forming the member, and blowing high-pressure water flow from the nozzle
The composite member by the water jet method
Spraying the water stream on the side surface of the porous single crystal semiconductor layer
With the above, the composite member in the porous single crystal semiconductor layer
It has a separating step. The present invention
A method for manufacturing a conductive substrate, comprising:
By implanting ions at a predetermined depth in one substrate,
Form ion-implanted layer to obtain microbubble layer
Performing the step of: interposing an insulating layer between the first base and the second base.
Forming a composite member by bonding
Spraying fluid on the side of the ion implantation layer of the composite
Separates the composite member in the ion-implanted layer
Characterized by a step of performing The present invention provides a separation device
Unit having a plurality of members joined together
Support means for supporting the material, concave or narrow gap of said composite member
Having a spraying means for spraying a fluid to the side surface having a gap
And at a location different from the joining location of the plurality of members.
The composite member is separated. The present invention
First part of a composite member having a plurality of members joined together
The surface is rotatably held by a first holding body;
A second surface of the material is rotatably held by a second holding body,
Rotating the first and second holders in synchronization,
Fluid at a separation location different from the joint location of the composite member
And the fluid was sprayed on the composite member.
It is characterized by being separated into multiple members starting from the point
I do. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separation device, and relates to a multi-piece bonded to each other.
A first surface of a composite member having a number of members is rotatably held.
The first holder to be rotated, the second surface of the composite member can be rotated
Of the first and second holding bodies,
Synchronizing means for synchronizing rotation, contact of the rotating composite member
A nozzle that sprays fluid to a separation point different from the joint
Having a location where the fluid is sprayed on the composite member.
It is characterized by being separated into a plurality of members as a starting point. Book
The invention provides a composite member having a plurality of members joined together.
At a location different from the joining location of the plurality of members.
In the separation area including small voids,
In the separating method, a concave or narrow gap of the disc-shaped composite member is provided.
Abrasive-free fluid is sprayed on the side with gaps
Thereby separating the composite member.
You.

フロントページの続き (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内Continuation of front page (72) Inventor Takao Yonehara 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc.

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに接合された複数の部材を有する複
合部材を、前記複数の部材の接合箇所とは異なる箇所に
おいて、分離する複合部材の分離方法において、 前記複合部材の側面に流体を吹き付けることにより、前
記複合部材を分離することを特徴とする分離方法。
1. A method for separating a composite member having a plurality of members joined to each other at a portion different from a joint portion of the plurality of members, wherein a fluid is sprayed on a side surface of the composite member. And separating the composite member.
【請求項2】 前記複合部材は、一方の部材の内部に微
小空隙を含む分離領域を有し、この分離領域付近に流体
を吹き付けることにより、分離領域から複数の部材に分
離する請求項1に記載の分離方法。
2. The composite member according to claim 1, wherein the composite member has a separation region including a minute space inside one member, and separates the separation region into a plurality of members by spraying a fluid near the separation region. Separation method as described.
【請求項3】 前記分離領域付近に、流体を受けて分離
領域を押し拡げる力を生ずるような、凹型を形成する請
求項2に記載の分離方法。
3. The separation method according to claim 2, wherein a concave shape is formed in the vicinity of the separation region so as to generate a force for receiving the fluid and expanding the separation region.
【請求項4】 前記分離領域は、前記接合箇所よりも機
械的強度が脆弱である請求項2に記載の分離方法。
4. The separation method according to claim 2, wherein the separation region has weaker mechanical strength than the joint.
【請求項5】 前記分離領域は、陽極化成法によって形
成された多孔質層から成る請求項2に記載の分離方法。
5. The separation method according to claim 2, wherein the separation region comprises a porous layer formed by an anodizing method.
【請求項6】 前記分離領域は、イオン打ち込みにより
形成された微小気泡を得ることのできる層である請求項
2に記載の分離方法。
6. The separation method according to claim 2, wherein the separation region is a layer from which microbubbles formed by ion implantation can be obtained.
【請求項7】 前記流体を吹き付ける方法として、高圧
の水流をノズルから吹き出すウォーター・ジェット法を
用いた請求項1に記載の分離方法。
7. The separation method according to claim 1, wherein the method of spraying the fluid uses a water jet method in which a high-pressure water stream is blown from a nozzle.
【請求項8】 請求項1記載の分離方法によって分離さ
れた部材。
8. A member separated by the separation method according to claim 1.
【請求項9】 基板上に多孔質単結晶半導体層と、該多
孔質単結晶半導体層の上に設けられた非多孔質単結晶半
導体層とを有する第1の基体を用意する工程、前記第1
の基体と第2の基体とを貼り合わせて複合部材を形成す
る工程、及び前記複合部材の前記多孔質単結晶半導体層
の付近に流体を吹き付けることにより、前記複合部材を
多孔質単結晶半導体層において分離する工程を有するこ
とを特徴とする半導体基体の作製方法。
9. A step of preparing a first base having a porous single-crystal semiconductor layer on a substrate and a non-porous single-crystal semiconductor layer provided on the porous single-crystal semiconductor layer; 1
Bonding the base member and the second base member to form a composite member, and spraying the composite member with a porous single crystal semiconductor layer by spraying a fluid near the porous single crystal semiconductor layer of the composite member. 3. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising the step of separating the substrate.
【請求項10】 前記複合部材の前記多孔質単結晶半導
体層の付近に、流体の流れを受けて多孔質単結晶半導体
層を押し拡げる方向の力を生ずるような、凹型を形成す
る請求項9に記載の半導体基体の作製方法。
10. A concave shape is formed in the vicinity of the porous single crystal semiconductor layer of the composite member so as to generate a force in a direction of expanding the porous single crystal semiconductor layer by receiving a fluid flow. 3. The method for producing a semiconductor substrate according to item 1.
【請求項11】 前記多孔質単結晶半導体層は、第1の
基体と第2の基体の貼り合わせ面よりも機械的強度が脆
弱である請求項9に記載の半導体基体の作製方法。
11. The method according to claim 9, wherein the porous single crystal semiconductor layer has a weaker mechanical strength than a bonding surface of the first base and the second base.
【請求項12】 前記多孔質単結晶半導体層が、陽極化
成法によって形成されたものである請求項9に記載の半
導体基体の作製方法。
12. The method according to claim 9, wherein the porous single-crystal semiconductor layer is formed by an anodizing method.
【請求項13】 前記流体の吹き付ける方法として、高
圧の水流をノズルから吹き出すウォーター・ジェット法
を用いた請求項9に記載の半導体基体の作製方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 9, wherein the method of spraying the fluid uses a water jet method in which a high-pressure water stream is blown from a nozzle.
【請求項14】 第1の基体は、単結晶シリコン基板を
部分的に多孔質化することによって多孔質単結晶シリコ
ン層を形成し、該多孔質単結晶シリコン層上に非多孔質
単結晶シリコン層をエピタキシャル成長することによっ
て形成される請求項9に記載の半導体基体の作製方法。
14. A first substrate, wherein a single-crystal silicon substrate is partially made porous to form a porous single-crystal silicon layer, and a non-porous single-crystal silicon layer is formed on the porous single-crystal silicon layer. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 9, wherein the layer is formed by epitaxially growing a layer.
【請求項15】 前記第1の基体と第2の基体は、少な
くとも1つの絶縁層を介して貼り合わされ、該絶縁層は
前記非多孔質単結晶シリコン層の表面を酸化することに
よって形成される請求項14に記載の半導体基体の作製
方法。
15. The first substrate and the second substrate are bonded together via at least one insulating layer, and the insulating layer is formed by oxidizing a surface of the non-porous single-crystal silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 14.
【請求項16】 前記第2の基体は、光透過性の基板か
ら成る請求項9に記載の半導体基体の作製方法。
16. The method according to claim 9, wherein the second base comprises a light-transmitting substrate.
【請求項17】 前記第2の基体は、シリコン基板から
成る請求項9に記載の半導体基体の作製方法。
17. The method according to claim 9, wherein the second base is made of a silicon substrate.
【請求項18】 単結晶半導体から成る第1の基体の所
定の深さにイオンを打ち込むことにより、微小気泡層を
得ることのできるイオン打ち込み層を形成する工程、前
記第1の基体と第2の基体とを絶縁層を介して貼り合わ
せて複合部材を形成する工程、及び前記複合部材のイオ
ン打ち込み層の付近に流体を吹き付けることにより、前
記複合部材をイオン打ち込み層において分離する工程を
有することを特徴とする半導体基体の作製方法。
18. A step of forming an ion-implanted layer from which a microbubble layer can be obtained by implanting ions into a predetermined depth of a first base made of a single crystal semiconductor, wherein the first base and the second base are formed. Forming a composite member by laminating the substrate with an insulating layer, and separating the composite member in the ion-implanted layer by spraying a fluid near the ion-implanted layer of the composite member. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
【請求項19】 前記複合部材のイオン打ち込み層の付
近に、流体を受けてイオン打ち込み層を押し拡げる方向
の力を生ずるような、凹型を形成する請求項18に記載
の半導体基体の作製方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 18, wherein a concave shape is formed near the ion-implanted layer of the composite member so as to generate a force in a direction of receiving the fluid and expanding the ion-implanted layer.
【請求項20】 前記イオン打ち込み層は、第1の基体
と第2の基体の貼り合わせ面よりも機械的強度が脆弱で
ある請求項18に記載の半導体基体の作製方法。
20. The method according to claim 18, wherein the ion-implanted layer has weaker mechanical strength than a bonding surface of the first base and the second base.
【請求項21】 前記流体を吹き付ける方法として、高
圧の水流をノズルから吹き出すウォーター・ジェット法
を用いた請求項18に記載の半導体基体の作製方法。
21. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 18, wherein the method of spraying the fluid uses a water jet method of blowing a high-pressure water stream from a nozzle.
【請求項22】 請求項9に記載の方法で作製された半
導体基体。
22. A semiconductor substrate produced by the method according to claim 9.
【請求項23】 請求項1記載の分離方法を実行する分
離装置。
23. A separation apparatus for executing the separation method according to claim 1.
【請求項24】 高圧の水流をノズルから吹き出すウォ
ーター・ジェット法により流体を吹き付けることを特徴
とする請求項23に記載の分離装置。
24. The separation apparatus according to claim 23, wherein the fluid is blown by a water jet method in which a high-pressure water stream is blown from a nozzle.
【請求項25】 前記複合部材と前記ノズルとを相対的
に移動させて前記水流を走査させることを特徴とする請
求項24に記載の分離装置。
25. The separation device according to claim 24, wherein the water stream is scanned by relatively moving the composite member and the nozzle.
【請求項26】 前記複合部材を固定し前記ノズルを走
査して前記水流を走査させることを特徴とする請求項2
5に記載の分離装置。
26. The water stream is scanned by fixing the composite member and scanning the nozzle.
6. The separation device according to 5.
【請求項27】 前記複合部材を保持する保持体と、前
記複合部材の前記接合された箇所に沿って前記ノズルを
水平移動させるノズル水平移動機構と、前記複合部材と
前記ノズルとの垂直方向距離を調整するノズル垂直移動
機構とを有することを特徴とする請求項26に記載の分
離装置。
27. A holder for holding the composite member, a nozzle horizontal movement mechanism for horizontally moving the nozzle along the joint of the composite member, and a vertical distance between the composite member and the nozzle. 27. The separation device according to claim 26, further comprising a nozzle vertical movement mechanism that adjusts the pressure.
【請求項28】 前記ノズルを支点を中心に扇状に走査
する機構を有することを特徴とする請求項26に記載の
分離装置。
28. The separation device according to claim 26, further comprising a mechanism that scans the nozzle in a fan shape around a fulcrum.
【請求項29】 前記複合材料を中心として前記複合材
料の周囲を前記ノズルが回転することを特徴とする請求
項26に記載の分離装置。
29. The separation device according to claim 26, wherein the nozzle rotates around the composite material around the composite material.
【請求項30】 前記ノズルが複数からなることを特徴
とする請求項26に記載の分離装置。
30. The separation device according to claim 26, wherein the nozzle includes a plurality of nozzles.
【請求項31】 前記複合部材を走査し前記ノズルを固
定して前記水流を走査させることを特徴とする請求項2
5に記載の分離装置。
31. The water stream is scanned by scanning the composite member and fixing the nozzle.
6. The separation device according to 5.
【請求項32】 前記複合部材を回転させる回転機構を
有することを特徴とする請求項31に記載の分離装置。
32. The separation device according to claim 31, further comprising a rotation mechanism for rotating the composite member.
【請求項33】 前記複合部材の回転中心に向けて前記
ノズルを位置させることを特徴とする請求項32に記載
の分離装置。
33. The separation device according to claim 32, wherein the nozzle is positioned toward a rotation center of the composite member.
【請求項34】 前記複合部材の回転中心を保持する回
転保持部材を有することを特徴とする請求項32に記載
の分離装置。
34. The separation device according to claim 32, further comprising a rotation holding member that holds a rotation center of the composite member.
【請求項35】 互いに接合された複数の部材を有する
複合部材の第1の面を第1の保持体により回転可能に保
持し、前記複合部材の第2の面を第2の保持体により回
転可能に保持し、前記第1及び第2の保持体を同期させ
て回転させ、回転する前記複合部材の端面に流体を吹き
付け、前記複合部材を前記流体が吹き付けられた箇所を
起点として、複数の部材に分離することを特徴とする分
離方法。
35. A composite member having a plurality of members joined to each other, a first surface of the composite member is rotatably held by a first holder, and a second surface of the composite member is rotated by a second holder. Holding, rotating the first and second holding bodies in synchronization with each other, spraying a fluid on an end face of the rotating composite member, and starting from the place where the fluid is sprayed on the composite member, a plurality of A separation method, comprising separating into members.
【請求項36】 前記複合部材の接合箇所とは異なる分
離箇所に前記流体を吹き付ける請求項35に記載の分離
方法。
36. The separation method according to claim 35, wherein the fluid is blown to a separation location different from a joining location of the composite member.
【請求項37】 前記複合部材の端面には凹部が設けら
れており、該凹部の底部に前記流体を吹き付ける請求項
35に記載の分離方法。
37. The separation method according to claim 35, wherein a concave portion is provided on an end surface of the composite member, and the fluid is blown to a bottom portion of the concave portion.
【請求項38】 互いに接合された複数の部材を有する
複合部材の第1の面を回転可能に保持する第1の保持
体、前記複合部材の第2の面を回転可能に保持する第2
の保持体、前記第1及び第2の保持体の回転の同期をと
る同期手段、回転する前記複合部材の端面に流体を吹き
付けるノズル、前記複合部材を前記流体が吹き付けられ
た箇所を起点として複数の部材に分離することを特徴と
する分離装置。
38. A first holder for rotatably holding a first surface of a composite member having a plurality of members joined to each other, and a second holder for rotatably holding a second surface of the composite member.
Holding member, a synchronizing means for synchronizing the rotation of the first and second holding members, a nozzle for spraying a fluid to an end face of the rotating composite member, and a plurality of the composite members starting from a location where the fluid is sprayed. A separation device, wherein the separation device separates the members.
【請求項39】 前記複合部材の接続箇所とは異なる分
離箇所に前記流体を吹き付けるように前記ノズルの位置
を定める手段を有する請求項38に記載の分離装置。
39. The separation apparatus according to claim 38, further comprising means for determining the position of the nozzle so as to spray the fluid to a separation point different from a connection point of the composite member.
【請求項40】 前記複合部材の端面には凹部が設けら
れており、該凹部の底部に前記流体を吹き付けるように
前記ノズルの位置を定める手段を有する請求項38に記
載の分離装置。
40. The separation apparatus according to claim 38, wherein a concave portion is provided on an end surface of the composite member, and the device has means for positioning the nozzle so as to spray the fluid to a bottom portion of the concave portion.
【請求項41】 互いに接合された複数の部材を有する
複合部材を、前記複数の部材の接合箇所とは異なる箇所
にある微小空隙を含む分離領域において、分離する複合
部材の分離方法において、盤状の前記複合部材の側面に
研磨粒子を含まない流体を吹き付けることにより、前記
複合部材を分離することを特徴とする分離方法。
41. A composite member separating method for separating a composite member having a plurality of members joined to each other in a separation region including a minute gap at a position different from a joint portion of the plurality of members, Separating the composite member by spraying a fluid containing no abrasive particles on the side surface of the composite member.
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