JP2000223383A - 分離装置、分離方法及び半導体基板の製造方法 - Google Patents
分離装置、分離方法及び半導体基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】多孔質層の上に単結晶Ｓｉ層を形成し、その上
に絶縁層を形成した第１の基板と第２の基板とを貼り合
わせて形成された貼り合わせ基板を多孔質層で分離する
際に、分離された基板の周辺部に鋸歯状の欠陥が生じる
ことを防止する。 【解決手段】貼り合わせ基板３０をＣを中心としてＲ方
向に回転させながら、噴射ノズル１１２から流体を噴射
して貼り合わせ基板３０の多孔質層に打ち込むことによ
り、貼り合わせ基板３０を多孔質層で２枚の基板に分離
する。貼り合わせ基板３０の周辺部を分離する際は、噴
射ノズル１１２をＢの範囲内に位置させる。
に絶縁層を形成した第１の基板と第２の基板とを貼り合
わせて形成された貼り合わせ基板を多孔質層で分離する
際に、分離された基板の周辺部に鋸歯状の欠陥が生じる
ことを防止する。 【解決手段】貼り合わせ基板３０をＣを中心としてＲ方
向に回転させながら、噴射ノズル１１２から流体を噴射
して貼り合わせ基板３０の多孔質層に打ち込むことによ
り、貼り合わせ基板３０を多孔質層で２枚の基板に分離
する。貼り合わせ基板３０の周辺部を分離する際は、噴
射ノズル１１２をＢの範囲内に位置させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部材の分離装置及
び分離方法並びに半導体基板の製造方法に関する。
び分離方法並びに半導体基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁層上に単結晶Ｓｉ層を有する基板と
して、ＳＯＩ（silicon on insulator）構造を有する基
板（ＳＯＩ基板）が知られている。このＳＯＩ基板を採
用したデバイスは、通常のＳｉ基板では達成し得ない数
々の優位点を有する。この優位点としては、例えば、以
下のものが挙げられる。 （１）誘電体分離が容易で高集積化に適している。 （２）放射線耐性に優れている。 （３）浮遊容量が小さく、素子の動作速度の高速化が可
能である。 （４）ウェル工程が不要である。 （５）ラッチアップを防止できる。 （６）薄膜化による完全な空乏型電解効果トランジスタ
の形成が可能である。
して、ＳＯＩ（silicon on insulator）構造を有する基
板（ＳＯＩ基板）が知られている。このＳＯＩ基板を採
用したデバイスは、通常のＳｉ基板では達成し得ない数
々の優位点を有する。この優位点としては、例えば、以
下のものが挙げられる。 （１）誘電体分離が容易で高集積化に適している。 （２）放射線耐性に優れている。 （３）浮遊容量が小さく、素子の動作速度の高速化が可
能である。 （４）ウェル工程が不要である。 （５）ラッチアップを防止できる。 （６）薄膜化による完全な空乏型電解効果トランジスタ
の形成が可能である。
【０００３】ＳＯＩ構造は、上記のような様々な優位点
を有するため、ここ数十年、その形成方法に関する研究
が進められてきた。
を有するため、ここ数十年、その形成方法に関する研究
が進められてきた。
【０００４】ＳＯＩ技術としては、古くは、単結晶サフ
ァイア基板上にＳｉをＣＶＤ（化学気層成長）法でヘテ
ロエピタキシ成長させて形成するＳＯＳ（silicon on s
apphire）技術が知られている。このＳＯＳ技術は、最
も成熟したＳＯＩ技術として一応の評価を得たものの、
Ｓｉ層と下地のサファイア基板との界面における格子不
整合による大量の結晶欠陥の発生、サファイア基板を構
成するアルミニウムのＳｉ層への混入、基板の価格、大
面積化への遅れ等の理由により実用化が進んでいない。
ァイア基板上にＳｉをＣＶＤ（化学気層成長）法でヘテ
ロエピタキシ成長させて形成するＳＯＳ（silicon on s
apphire）技術が知られている。このＳＯＳ技術は、最
も成熟したＳＯＩ技術として一応の評価を得たものの、
Ｓｉ層と下地のサファイア基板との界面における格子不
整合による大量の結晶欠陥の発生、サファイア基板を構
成するアルミニウムのＳｉ層への混入、基板の価格、大
面積化への遅れ等の理由により実用化が進んでいない。
【０００５】ＳＯＳ技術に次いで、埋め込み酸化層を用
いるＳＯＩ技術が登場した。このＳＯＩ技術に関して、
結晶欠陥の低減や製造コストの低減等を目指して様々な
方法が試みられてきた。この方法としては、基板に酸素
イオンを注入して埋め込み酸化層を形成するＳＩＭＯＸ
（separation by ion implanted oxygen）法、酸化膜を
挟んで２枚のウェハを貼り合わせて一方のウェハを研磨
又はエッチングして、薄い単結晶Ｓｉ層を酸化膜上に残
す方法、更には、酸化膜が形成されたＳｉ基板の表面か
ら所定の深さに水素イオンを打ち込み、他方の基板と貼
り合わせた後に、加熱処理等により該酸化膜上に薄い単
結晶Ｓｉ層を残して、貼り合わせた基板（他方の基板）
を剥離する方法等が挙げられる。
いるＳＯＩ技術が登場した。このＳＯＩ技術に関して、
結晶欠陥の低減や製造コストの低減等を目指して様々な
方法が試みられてきた。この方法としては、基板に酸素
イオンを注入して埋め込み酸化層を形成するＳＩＭＯＸ
（separation by ion implanted oxygen）法、酸化膜を
挟んで２枚のウェハを貼り合わせて一方のウェハを研磨
又はエッチングして、薄い単結晶Ｓｉ層を酸化膜上に残
す方法、更には、酸化膜が形成されたＳｉ基板の表面か
ら所定の深さに水素イオンを打ち込み、他方の基板と貼
り合わせた後に、加熱処理等により該酸化膜上に薄い単
結晶Ｓｉ層を残して、貼り合わせた基板（他方の基板）
を剥離する方法等が挙げられる。
【０００６】本出願人は、特開平５−２１３３８号にお
いて、新たなＳＯＩ技術を開示した。この技術は、多孔
質層が形成された単結晶半導体基板上に非多孔質単結晶
層（単結晶Ｓｉ層を含む）を形成した第１の基板を、絶
縁層（ＳｉＯ２）を介して第２の基板に貼り合わせ、そ
の後、多孔質層で両基板を分離し、第２の基板に非多孔
質単結晶層を移し取るものである。この技術は、ＳＯＩ
層の膜厚均一性が優れていること、ＳＯＩ層の結晶欠陥
密度を低減し得ること、ＳＯＩ層の表面平坦性が良好で
あること、高価な特殊仕様の製造装置が不要であるこ
と、数１００Å〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ膜を有す
るＳＯＩ基板を同一の製造装置で製造可能なこと等の点
で優れている。
いて、新たなＳＯＩ技術を開示した。この技術は、多孔
質層が形成された単結晶半導体基板上に非多孔質単結晶
層（単結晶Ｓｉ層を含む）を形成した第１の基板を、絶
縁層（ＳｉＯ２）を介して第２の基板に貼り合わせ、そ
の後、多孔質層で両基板を分離し、第２の基板に非多孔
質単結晶層を移し取るものである。この技術は、ＳＯＩ
層の膜厚均一性が優れていること、ＳＯＩ層の結晶欠陥
密度を低減し得ること、ＳＯＩ層の表面平坦性が良好で
あること、高価な特殊仕様の製造装置が不要であるこ
と、数１００Å〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ膜を有す
るＳＯＩ基板を同一の製造装置で製造可能なこと等の点
で優れている。
【０００７】更に、本出願人は、特開平７−３０２８８
９号において、上記の第１の基板と第２の基板とを貼り
合わせた後に、第１の基板を破壊することなく第２の基
板から分離し、その後、分離した第１の基板の表面を平
滑にして再度多孔質層を形成し、これを再利用する技術
を開示した。この技術は、第１の基板を無駄なく使用で
きるため、製造コストを大幅に低減することができ、製
造工程も単純であるという優れた利点を有する。
９号において、上記の第１の基板と第２の基板とを貼り
合わせた後に、第１の基板を破壊することなく第２の基
板から分離し、その後、分離した第１の基板の表面を平
滑にして再度多孔質層を形成し、これを再利用する技術
を開示した。この技術は、第１の基板を無駄なく使用で
きるため、製造コストを大幅に低減することができ、製
造工程も単純であるという優れた利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特開平５−２
１３３８号に記載された方法、即ち、多孔質層の上にＳ
ｉ単結晶層等の非多孔質層を有する第１の基板を絶縁層
を介して第２の基板に貼り合わせてなる基板（以下、貼
り合わせ基板）を該多孔質層の部分で分離し、これによ
り、第１の基板側に形成された非多孔質層を第２の基板
に移し取る方法においては、貼り合わせ基板を分離する
技術が極めて重要である。
１３３８号に記載された方法、即ち、多孔質層の上にＳ
ｉ単結晶層等の非多孔質層を有する第１の基板を絶縁層
を介して第２の基板に貼り合わせてなる基板（以下、貼
り合わせ基板）を該多孔質層の部分で分離し、これによ
り、第１の基板側に形成された非多孔質層を第２の基板
に移し取る方法においては、貼り合わせ基板を分離する
技術が極めて重要である。
【０００９】例えば、貼り合わせ基板の分離の際に、分
離用の層である多孔質層以外の部分で貼り合わせ基板が
分離されると、例えば、活性層とすべき非多孔質層（例
えば、単結晶Ｓｉ層）等が破壊され、所望のＳＯＩ基板
が得られない。
離用の層である多孔質層以外の部分で貼り合わせ基板が
分離されると、例えば、活性層とすべき非多孔質層（例
えば、単結晶Ｓｉ層）等が破壊され、所望のＳＯＩ基板
が得られない。
【００１０】本発明は、上記の背景に鑑みてなされたも
のであり、例えば、貼り合わせ基板等の円盤状部材の分
離の際に欠陥が発生することを防止することを目的とす
る。
のであり、例えば、貼り合わせ基板等の円盤状部材の分
離の際に欠陥が発生することを防止することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面に係
る分離装置は、内部に分離用の層を有する円盤状部材を
分離する分離装置であって、前記分離用の層に垂直な軸
を中心にして前記円盤状部材を回転させながら保持する
保持機構と、前記保持部により保持された前記円盤状部
材の前記分離用の層に束状の流体を打ち込みながら、該
流体により前記円盤状部材を前記分離用の層の部分で分
離するための流体の噴射部とを備え、前記円盤状部材の
周辺部を分離する際に、前記円盤状部材の回転方向、前
記流体の進行方向及び前記噴射部の位置の間の関係が、
前記円盤状部材に対する前記流体の打ち込み位置におけ
る前記円盤状部材の速度の前記進行方向成分が負の値に
なる条件を満たすように維持されることを特徴とする。
る分離装置は、内部に分離用の層を有する円盤状部材を
分離する分離装置であって、前記分離用の層に垂直な軸
を中心にして前記円盤状部材を回転させながら保持する
保持機構と、前記保持部により保持された前記円盤状部
材の前記分離用の層に束状の流体を打ち込みながら、該
流体により前記円盤状部材を前記分離用の層の部分で分
離するための流体の噴射部とを備え、前記円盤状部材の
周辺部を分離する際に、前記円盤状部材の回転方向、前
記流体の進行方向及び前記噴射部の位置の間の関係が、
前記円盤状部材に対する前記流体の打ち込み位置におけ
る前記円盤状部材の速度の前記進行方向成分が負の値に
なる条件を満たすように維持されることを特徴とする。
【００１２】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、前記噴射部は、例えば、前記円盤状部材の周辺部を
分離する際に、前記円盤状部材の最外周部が、前記円盤
状部材の内部に注入された流体により前記円盤状部材の
内側から外側に向かって分離されるような圧力の流体を
噴射することが好ましい。
て、前記噴射部は、例えば、前記円盤状部材の周辺部を
分離する際に、前記円盤状部材の最外周部が、前記円盤
状部材の内部に注入された流体により前記円盤状部材の
内側から外側に向かって分離されるような圧力の流体を
噴射することが好ましい。
【００１３】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、例えば、前記噴射部から噴射される流体の圧力を制
御するための制御部を更に備えることが好ましい。
て、例えば、前記噴射部から噴射される流体の圧力を制
御するための制御部を更に備えることが好ましい。
【００１４】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、前記制御部は、例えば、分離処理の進行に応じて流
体の圧力を変化させることが好ましい。
て、前記制御部は、例えば、分離処理の進行に応じて流
体の圧力を変化させることが好ましい。
【００１５】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、例えば、前記噴射部を分離用の層に沿って移動させ
るための駆動機構を更に備えることが好ましい。
て、例えば、前記噴射部を分離用の層に沿って移動させ
るための駆動機構を更に備えることが好ましい。
【００１６】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、前記駆動機構は、例えば、前記円盤状部材の周辺部
を分離する際は、前記流体が該周辺部に打ち込まれるよ
うに前記噴射部の位置を調整し、前記円盤状部材の中央
側を分離する際は、前記流体が該中央側に打ち込まれる
ように前記噴射部の位置を調整することが好ましい。
て、前記駆動機構は、例えば、前記円盤状部材の周辺部
を分離する際は、前記流体が該周辺部に打ち込まれるよ
うに前記噴射部の位置を調整し、前記円盤状部材の中央
側を分離する際は、前記流体が該中央側に打ち込まれる
ように前記噴射部の位置を調整することが好ましい。
【００１７】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、前記分離用の層は、例えば、前記円盤状部材の他の
部分に比して脆弱な層であることが好ましい。
て、前記分離用の層は、例えば、前記円盤状部材の他の
部分に比して脆弱な層であることが好ましい。
【００１８】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、前記分離用の層は、例えば、多孔質層であることが
好ましい。
て、前記分離用の層は、例えば、多孔質層であることが
好ましい。
【００１９】本発明の第１の側面に係る分離装置におい
て、前記分離用の層は、例えば、多層構造の多孔質層で
あることが好ましい。
て、前記分離用の層は、例えば、多層構造の多孔質層で
あることが好ましい。
【００２０】本発明の第２の側面に係る分離装置は、内
部に分離用の層を有する円盤状部材を分離する分離装置
であって、前記円盤状部材を保持する保持部と、前記保
持部により保持された前記円盤状部材の前記分離用の層
の付近に束状の流体を打ち込みながら、該流体により前
記円盤状部材を前記分離用の層で分離するための流体の
噴射部とを備え、前記円盤状部材の周辺部を分離する際
は、前記円盤状部材の最外周部が、前記円盤状部材の内
部に注入された流体により前記円盤状部材の内側から外
側に向かって分離される条件の下で、分離処理を実行す
ることを特徴とする。
部に分離用の層を有する円盤状部材を分離する分離装置
であって、前記円盤状部材を保持する保持部と、前記保
持部により保持された前記円盤状部材の前記分離用の層
の付近に束状の流体を打ち込みながら、該流体により前
記円盤状部材を前記分離用の層で分離するための流体の
噴射部とを備え、前記円盤状部材の周辺部を分離する際
は、前記円盤状部材の最外周部が、前記円盤状部材の内
部に注入された流体により前記円盤状部材の内側から外
側に向かって分離される条件の下で、分離処理を実行す
ることを特徴とする。
【００２１】本発明の第２の側面に係る分離装置におい
て、前記保持部は、例えば、前記円盤状部材を回転させ
ながら保持するための回転機構を有することが好まし
い。
て、前記保持部は、例えば、前記円盤状部材を回転させ
ながら保持するための回転機構を有することが好まし
い。
【００２２】本発明の第３の側面に係る分離方法は、内
部に分離用の層を有する円盤状部材を前記分離用の層に
垂直な軸を中心にして回転させると共に、噴射部から束
状の流体を噴射して前記分離用の層に打ち込みながら、
該流体により前記円盤状部材を前記分離用の層で分離す
る分離方法であって、前記円盤状部材の回転方向、前記
流体の進行方向及び前記噴射部の位置が、前記円盤状部
材に対する前記流体の打ち込み位置における前記円盤状
部材の速度の前記進行方向成分が負の値になる条件を満
たす状態で、前記円盤状部材の周辺部を分離する周辺部
分離工程を有することを特徴とする。
部に分離用の層を有する円盤状部材を前記分離用の層に
垂直な軸を中心にして回転させると共に、噴射部から束
状の流体を噴射して前記分離用の層に打ち込みながら、
該流体により前記円盤状部材を前記分離用の層で分離す
る分離方法であって、前記円盤状部材の回転方向、前記
流体の進行方向及び前記噴射部の位置が、前記円盤状部
材に対する前記流体の打ち込み位置における前記円盤状
部材の速度の前記進行方向成分が負の値になる条件を満
たす状態で、前記円盤状部材の周辺部を分離する周辺部
分離工程を有することを特徴とする。
【００２３】本発明の第３の側面に係る分離方法におい
て、前記周辺部分離工程では、例えば、前記円盤状部材
の最外周部が、前記円盤状部材の内部に注入された流体
により前記円盤状部材の内側から外側に向かって分離さ
れるような圧力の流体を前記噴射部から噴射することが
好ましい。
て、前記周辺部分離工程では、例えば、前記円盤状部材
の最外周部が、前記円盤状部材の内部に注入された流体
により前記円盤状部材の内側から外側に向かって分離さ
れるような圧力の流体を前記噴射部から噴射することが
好ましい。
【００２４】本発明の第３の側面に係る分離方法におい
て、例えば、前記噴射部から噴射させる流体の圧力を制
御するための制御工程を更に有することが好ましい。
て、例えば、前記噴射部から噴射させる流体の圧力を制
御するための制御工程を更に有することが好ましい。
【００２５】本発明の第３の側面に係る分離方法におい
て、前記分離用の層は、例えば、前記円盤状部材の他の
部分に比して脆弱な構造の層であることが好ましい。
て、前記分離用の層は、例えば、前記円盤状部材の他の
部分に比して脆弱な構造の層であることが好ましい。
【００２６】本発明の第３の側面に係る分離方法におい
て、前記分離用の層は、例えば、多孔質層であることが
好ましい。
て、前記分離用の層は、例えば、多孔質層であることが
好ましい。
【００２７】本発明の第３の側面に係る分離方法におい
て、前記分離用の層は、例えば、多層構造の多孔質層で
あることが好ましい。
て、前記分離用の層は、例えば、多層構造の多孔質層で
あることが好ましい。
【００２８】本発明の第４の側面に係る分離方法は、内
部に分離用の層を有する円盤状部材を保持し、噴射部か
ら束状の流体を噴射して前記分離用の層に打ち込みなが
ら、該流体により前記円盤状部材を前記分離用の層で分
離する分離方法であって、前記円盤状部材の最外周部
が、前記円盤状部材の内部に注入された流体により前記
円盤状部材の内側から外側に向かって分離される条件の
下で、前記円盤状部材の周辺部を分離する周辺部分離工
程を有することを特徴とする。
部に分離用の層を有する円盤状部材を保持し、噴射部か
ら束状の流体を噴射して前記分離用の層に打ち込みなが
ら、該流体により前記円盤状部材を前記分離用の層で分
離する分離方法であって、前記円盤状部材の最外周部
が、前記円盤状部材の内部に注入された流体により前記
円盤状部材の内側から外側に向かって分離される条件の
下で、前記円盤状部材の周辺部を分離する周辺部分離工
程を有することを特徴とする。
【００２９】本発明の第４の側面に係る分離方法におい
て、前記周辺部分離工程では、例えば、前記分離用の層
に垂直な軸を中心にして前記円盤状部材を回転させなが
ら分離処理を実行することが好ましい。
て、前記周辺部分離工程では、例えば、前記分離用の層
に垂直な軸を中心にして前記円盤状部材を回転させなが
ら分離処理を実行することが好ましい。
【００３０】本発明の第５の側面に係る半導体基板の製
造方法は、半導体基板の製造方法であって、内部に多孔
質層を有し、その上に非多孔質層を有する第１の基板を
作成する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを前記
非多孔質層を内側にして貼り合せて貼り合わせ基板を作
成する工程と、前記多孔質層に垂直な軸を中心にして前
記貼り合わせ基板を回転させると共に束状の流体を噴射
して前記多孔質層に打ち込みながら、前記貼り合わせ基
板を前記多孔質層の部分で２枚の基板に分離する分離工
程とを有し、前記分離工程は、前記貼り合わせ基板の回
転方向、前記流体の進行方向及び前記噴射部の位置が、
前記貼り合わせ基板に対する前記流体の打ち込み位置に
おける前記貼り合わせ基板の速度の前記進行方向成分が
負の値になる条件を満たす状態で、前記貼り合わせ基板
の周辺部を分離する周辺部分離工程を含むことを特徴と
する。
造方法は、半導体基板の製造方法であって、内部に多孔
質層を有し、その上に非多孔質層を有する第１の基板を
作成する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを前記
非多孔質層を内側にして貼り合せて貼り合わせ基板を作
成する工程と、前記多孔質層に垂直な軸を中心にして前
記貼り合わせ基板を回転させると共に束状の流体を噴射
して前記多孔質層に打ち込みながら、前記貼り合わせ基
板を前記多孔質層の部分で２枚の基板に分離する分離工
程とを有し、前記分離工程は、前記貼り合わせ基板の回
転方向、前記流体の進行方向及び前記噴射部の位置が、
前記貼り合わせ基板に対する前記流体の打ち込み位置に
おける前記貼り合わせ基板の速度の前記進行方向成分が
負の値になる条件を満たす状態で、前記貼り合わせ基板
の周辺部を分離する周辺部分離工程を含むことを特徴と
する。
【００３１】本発明の第６の側面に係る半導体基板の製
造方法は、内部に多孔質層を有し、その上に非多孔質層
を有する第１の基板を作成する工程と、前記第１の基板
と第２の基板とを前記非多孔質層を内側にして貼り合せ
て貼り合わせ基板を作成する工程と、束状の流体を噴射
して前記多孔質層に打ち込みながら、前記貼り合わせ基
板を前記多孔質層の部分で２枚の基板に分離する分離工
程とを有し、前記分離工程は、前記貼り合わせ基板の最
外周部が、前記貼り合わせ基板の内部に注入された流体
により前記貼り合わせ基板の内側から外側に向かって分
離される条件の下で、前記貼り合わせ基板の周辺部を分
離する周辺部分離工程を含むことを特徴とする。
造方法は、内部に多孔質層を有し、その上に非多孔質層
を有する第１の基板を作成する工程と、前記第１の基板
と第２の基板とを前記非多孔質層を内側にして貼り合せ
て貼り合わせ基板を作成する工程と、束状の流体を噴射
して前記多孔質層に打ち込みながら、前記貼り合わせ基
板を前記多孔質層の部分で２枚の基板に分離する分離工
程とを有し、前記分離工程は、前記貼り合わせ基板の最
外周部が、前記貼り合わせ基板の内部に注入された流体
により前記貼り合わせ基板の内側から外側に向かって分
離される条件の下で、前記貼り合わせ基板の周辺部を分
離する周辺部分離工程を含むことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を説明する。
発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３３】図１は、本発明の好適な実施の形態に係る
ＳＯＩ基板の製造方法を工程順に説明する図である。
ＳＯＩ基板の製造方法を工程順に説明する図である。
【００３４】図１（ａ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基
板１１を準備して、その表面に陽極化成等により多孔質
Ｓｉ層１２を形成する。この多孔質層Ｓｉ層１２は、多
孔度の異なる複数の層からなる多層構造の多孔質層とし
てもよい。
板１１を準備して、その表面に陽極化成等により多孔質
Ｓｉ層１２を形成する。この多孔質層Ｓｉ層１２は、多
孔度の異なる複数の層からなる多層構造の多孔質層とし
てもよい。
【００３５】次いで、図１（ｂ）に示す工程では、多孔
質Ｓｉ層１２上に非多孔質層である単結晶Ｓｉ層１３を
エピタキシャル成長法により形成し、その後、単結晶Ｓ
ｉ層１３の表面を酸化させることにより非多孔質の絶縁
層であるＳｉＯ2層１４を形成する。これにより、第１
の基板１０が形成される。ここで、多孔質Ｓｉ層１２
は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１にイオンを注入する方
法（イオン注入法）により形成してもよい。この方法に
より形成される多孔質Ｓｉ層は、多数の微小空洞を有
し、微小空洞（microcavity）層とも呼ばれる。
質Ｓｉ層１２上に非多孔質層である単結晶Ｓｉ層１３を
エピタキシャル成長法により形成し、その後、単結晶Ｓ
ｉ層１３の表面を酸化させることにより非多孔質の絶縁
層であるＳｉＯ2層１４を形成する。これにより、第１
の基板１０が形成される。ここで、多孔質Ｓｉ層１２
は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１にイオンを注入する方
法（イオン注入法）により形成してもよい。この方法に
より形成される多孔質Ｓｉ層は、多数の微小空洞を有
し、微小空洞（microcavity）層とも呼ばれる。
【００３６】図１（ｃ）に示す工程では、第２の基板２
０として単結晶Ｓｉ基板を準備し、第１の基板１０のＳ
ｉＯ2層１４が第２の基板２０に面するように、第１の
基板１０と第２の基板２０とを室温で密着させる。その
後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組合わ
せた処理により第１の基板１０と第２の基板２０とを貼
り合わせる。この処理により、第２の基板２０とＳｉＯ
２層１４が強固に結合した貼り合わせ基板３０が形成さ
れる。なお、ＳｉＯ２層１４は、上記のように単結晶Ｓ
ｉ基板１１側に形成しても良いし、第２の基板２０上に
形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、
第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図１（ｃ）
に示す状態になれば良い。
０として単結晶Ｓｉ基板を準備し、第１の基板１０のＳ
ｉＯ2層１４が第２の基板２０に面するように、第１の
基板１０と第２の基板２０とを室温で密着させる。その
後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組合わ
せた処理により第１の基板１０と第２の基板２０とを貼
り合わせる。この処理により、第２の基板２０とＳｉＯ
２層１４が強固に結合した貼り合わせ基板３０が形成さ
れる。なお、ＳｉＯ２層１４は、上記のように単結晶Ｓ
ｉ基板１１側に形成しても良いし、第２の基板２０上に
形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、
第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図１（ｃ）
に示す状態になれば良い。
【００３７】図１（ｄ）に示す工程では、貼り合わせ基
板３０を多孔質Ｓｉ層１２の部分で分離する。これによ
り、第２の基板側（１０''＋２０）は、多孔質Ｓｉ層１
２''／単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１４／単結晶Ｓｉ基板
２０の積層構造となる。一方、第１の基板側（１０'）
は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質Ｓｉ層１２’を有す
る構造となる。
板３０を多孔質Ｓｉ層１２の部分で分離する。これによ
り、第２の基板側（１０''＋２０）は、多孔質Ｓｉ層１
２''／単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１４／単結晶Ｓｉ基板
２０の積層構造となる。一方、第１の基板側（１０'）
は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質Ｓｉ層１２’を有す
る構造となる。
【００３８】分離後の第１の基板側（１０’）は、残留
した多孔質Ｓｉ層１２’を除去し、必要に応じて、その
表面を平坦化することにより、再び第１の基板１０を形
成するための単結晶Ｓｉ基板１１又は第２の基板２０と
して使用される。
した多孔質Ｓｉ層１２’を除去し、必要に応じて、その
表面を平坦化することにより、再び第１の基板１０を形
成するための単結晶Ｓｉ基板１１又は第２の基板２０と
して使用される。
【００３９】貼り合わせ基板３０を分離した後、図１
（ｅ）に示す工程では、第２の基板側（１０''＋２０）
の表面の多孔質層１２''を選択的に除去する。これによ
り、単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１４／単結晶Ｓｉ基板２
０の積層構造、すなわち、ＳＯＩ構造を有する基板が得
られる。
（ｅ）に示す工程では、第２の基板側（１０''＋２０）
の表面の多孔質層１２''を選択的に除去する。これによ
り、単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１４／単結晶Ｓｉ基板２
０の積層構造、すなわち、ＳＯＩ構造を有する基板が得
られる。
【００４０】この実施の形態においては、図１（ｄ）に
示す工程、すなわち、貼り合わせ基板３０を分離する工
程において、分離用の層である多孔質Ｓｉ層に対して、
選択的に高圧の液体又は気体（流体）を噴射することに
より該分離領域で基板を２枚に分離する分離装置を使用
する。
示す工程、すなわち、貼り合わせ基板３０を分離する工
程において、分離用の層である多孔質Ｓｉ層に対して、
選択的に高圧の液体又は気体（流体）を噴射することに
より該分離領域で基板を２枚に分離する分離装置を使用
する。
【００４１】［分離装置の基本構成］この分離装置は、
ウォータージェット法を適用したものである。一般に、
ウォータジェット法は、水を高速、高圧の束状の流れに
して対象物に対して噴射して、セラミックス、金属、コ
ンクリート、樹脂、ゴム、木材等の切断、加工、表面の
塗膜の除去、表面の洗浄等を行う方法である（ウォータ
ージェット第１巻１号（１９８４年）第４ページ参
照）。
ウォータージェット法を適用したものである。一般に、
ウォータジェット法は、水を高速、高圧の束状の流れに
して対象物に対して噴射して、セラミックス、金属、コ
ンクリート、樹脂、ゴム、木材等の切断、加工、表面の
塗膜の除去、表面の洗浄等を行う方法である（ウォータ
ージェット第１巻１号（１９８４年）第４ページ参
照）。
【００４２】この分離装置は、脆弱な構造部分である貼
り合わせ基板の多孔質層（分離用の層）に対して、貼り
合わせ基板の面方向に、高速、高圧の流体を束状の流れ
にして噴射して、多孔質層を選択的に崩壊させることに
より、多孔質層の部分で貼り合わせ基板基板を分離する
ものである。以下では、この束状の流れを「ジェット」
という。また、ジェットを構成するための流体として
は、水、アルコール等の有機溶媒、弗酸、硝酸その他の
酸、水酸化カリウムその他のアルカリ、空気、窒素ガ
ス、炭酸ガス、希ガス、エッチングガスその他の気体、
プラズマ等を使用し得る。
り合わせ基板の多孔質層（分離用の層）に対して、貼り
合わせ基板の面方向に、高速、高圧の流体を束状の流れ
にして噴射して、多孔質層を選択的に崩壊させることに
より、多孔質層の部分で貼り合わせ基板基板を分離する
ものである。以下では、この束状の流れを「ジェット」
という。また、ジェットを構成するための流体として
は、水、アルコール等の有機溶媒、弗酸、硝酸その他の
酸、水酸化カリウムその他のアルカリ、空気、窒素ガ
ス、炭酸ガス、希ガス、エッチングガスその他の気体、
プラズマ等を使用し得る。
【００４３】この分離装置は、貼り合せ基板の多孔質層
（分離用の層）に向けてジェットを噴射することによ
り、多孔質層を外周部分から中心部分に向かって除去す
る。これにより、貼り合わせ基板は、その本体部分に損
傷を受けることなく、機械的な強度が脆弱な分離領域の
みが除去され、２枚の基板に分離される。
（分離用の層）に向けてジェットを噴射することによ
り、多孔質層を外周部分から中心部分に向かって除去す
る。これにより、貼り合わせ基板は、その本体部分に損
傷を受けることなく、機械的な強度が脆弱な分離領域の
みが除去され、２枚の基板に分離される。
【００４４】ジェットを噴射するノズルの形状として
は、円形の他、種々の形状を採用し得る。例えば、スリ
ット状のノズルを採用し、細長い矩形断面のジェットを
噴射することにより、分離用の層にジェットを効率的に
打ち込むことができる。
は、円形の他、種々の形状を採用し得る。例えば、スリ
ット状のノズルを採用し、細長い矩形断面のジェットを
噴射することにより、分離用の層にジェットを効率的に
打ち込むことができる。
【００４５】ジェットの噴射条件は、例えば、分離用の
層（例えば、多孔質層）の種類、貼り合わせ基板の外周
部の形状等に応じて決定すればよい。ジェットの噴射条
件として、例えば、流体に加える圧力、ジェットの走査
速度、ノズルの幅又は径（ジェットの径と略同一）、ノ
ズル形状、ノズルと分離用の層との距離、流体の流量等
は、重要なパラメータとなる。
層（例えば、多孔質層）の種類、貼り合わせ基板の外周
部の形状等に応じて決定すればよい。ジェットの噴射条
件として、例えば、流体に加える圧力、ジェットの走査
速度、ノズルの幅又は径（ジェットの径と略同一）、ノ
ズル形状、ノズルと分離用の層との距離、流体の流量等
は、重要なパラメータとなる。
【００４６】貼り合せ基板に加わる軸方向への分離力
は、基板の破損を防ぐため、例えば１平方ｃｍ当たり数
百ｇｆ程度にすることが好ましい。
は、基板の破損を防ぐため、例えば１平方ｃｍ当たり数
百ｇｆ程度にすることが好ましい。
【００４７】図２は、本発明の好適な実施の形態に係る
分離装置の概略構成を示す図である。この分離装置１０
０では、貼り合せ基板３０を回転させながら、多孔質層
１２にジェットを打ち込むことにより、該貼り合せ基板
を２枚の基板に分離する。
分離装置の概略構成を示す図である。この分離装置１０
０では、貼り合せ基板３０を回転させながら、多孔質層
１２にジェットを打ち込むことにより、該貼り合せ基板
を２枚の基板に分離する。
【００４８】この分離装置１００は、真空吸着機構１０
８ａ，１０９ａを備えた基板保持部１０８，１０９を有
し、この基板保持部１０８，１０９により貼り合わせ基
板３０を両側から挟むようにして保持する。貼り合わせ
基板３０は、前述のように、内部に脆弱な構成部である
多孔質層１２を有し、この分離装置１００により、この
多孔質層１２の部分で２つの基板に分離される（図１
（ｄ）参照）。
８ａ，１０９ａを備えた基板保持部１０８，１０９を有
し、この基板保持部１０８，１０９により貼り合わせ基
板３０を両側から挟むようにして保持する。貼り合わせ
基板３０は、前述のように、内部に脆弱な構成部である
多孔質層１２を有し、この分離装置１００により、この
多孔質層１２の部分で２つの基板に分離される（図１
（ｄ）参照）。
【００４９】基板保持部１０８，１０９は、同一の回転
軸上に存在する。基板保持部１０８は、ベアリング１０
４を介して支持台１０２に回転可能に軸支された回転軸
１０６の一端に連結され、この回転軸１０４の他端は、
支持部１１０に固定された駆動源（例えばモータ）１１
０の回転軸に連結されている。したがって、駆動源１１
０が発生する回転力により、基板保持部１０８に真空吸
着された貼り合わせ基板３０が回転することになる。こ
の駆動源１１０は、貼り合わせ基板３０の分離の際に、
不図示の制御器からの命令に従って、指定された回転速
度で回転軸１０６を回転させる。
軸上に存在する。基板保持部１０８は、ベアリング１０
４を介して支持台１０２に回転可能に軸支された回転軸
１０６の一端に連結され、この回転軸１０４の他端は、
支持部１１０に固定された駆動源（例えばモータ）１１
０の回転軸に連結されている。したがって、駆動源１１
０が発生する回転力により、基板保持部１０８に真空吸
着された貼り合わせ基板３０が回転することになる。こ
の駆動源１１０は、貼り合わせ基板３０の分離の際に、
不図示の制御器からの命令に従って、指定された回転速
度で回転軸１０６を回転させる。
【００５０】基板保持部１０９は、ベアリング１０５を
介して支持部１０３に摺動可能かつ回転可能に軸支され
た回転軸１０７の一端に連結され、この回転軸１０７の
他端は、駆動源（例えばモータ）１１１の回転軸に連結
されている。ここで、駆動源１１０が回転軸１０６を回
転させる速度と、駆動源１１１が回転軸１０７を回転さ
せる速度とを同期させる必要があることは勿論である。
これは貼り合せ基板３０がねじられることを防止するた
めである。
介して支持部１０３に摺動可能かつ回転可能に軸支され
た回転軸１０７の一端に連結され、この回転軸１０７の
他端は、駆動源（例えばモータ）１１１の回転軸に連結
されている。ここで、駆動源１１０が回転軸１０６を回
転させる速度と、駆動源１１１が回転軸１０７を回転さ
せる速度とを同期させる必要があることは勿論である。
これは貼り合せ基板３０がねじられることを防止するた
めである。
【００５１】なお、必ずしも駆動源１１０及び１１１の
双方を備える必要はなく、いずれか一方を備えた構成を
採用することもできる。例えば、駆動源１１０のみを設
けた場合、貼り合せ基板３０が分離される前において
は、回転軸１０６、基板保持部１０８、貼り合せ基板３
０、基板保持部１０９及び回転軸１０７は、一体化して
回転する。そして、貼り合せ基板３０が２枚の基板に分
離された後は、回転軸１０７側の各部は静止することに
なる。
双方を備える必要はなく、いずれか一方を備えた構成を
採用することもできる。例えば、駆動源１１０のみを設
けた場合、貼り合せ基板３０が分離される前において
は、回転軸１０６、基板保持部１０８、貼り合せ基板３
０、基板保持部１０９及び回転軸１０７は、一体化して
回転する。そして、貼り合せ基板３０が２枚の基板に分
離された後は、回転軸１０７側の各部は静止することに
なる。
【００５２】また、１つの駆動源が発生する回転力を２
つに分岐して、分岐した各回転力により回転軸１０６及
び１０７を回転させることもできる。
つに分岐して、分岐した各回転力により回転軸１０６及
び１０７を回転させることもできる。
【００５３】回転軸１０７を支持する支持部１０３に
は、貼り合せ基板３０を押圧するためのバネ１１３が取
り付けられている。したがって、貼り合せ基板１０１を
真空吸着機構１０８ａ，１０９ａにより吸着しなくて
も、噴射ノズル１１２から噴射されるジェットにより２
枚に分離された基板が落下することはない。また、貼り
合せ基板３０を押圧することにより、分離の際にも貼り
合せ基板１０１を安定的に保持することができる。
は、貼り合せ基板３０を押圧するためのバネ１１３が取
り付けられている。したがって、貼り合せ基板１０１を
真空吸着機構１０８ａ，１０９ａにより吸着しなくて
も、噴射ノズル１１２から噴射されるジェットにより２
枚に分離された基板が落下することはない。また、貼り
合せ基板３０を押圧することにより、分離の際にも貼り
合せ基板１０１を安定的に保持することができる。
【００５４】なお、回転軸１０６側にも、同様に、貼り
合せ基板１０１を押圧するためのバネを設けてもよい。
合せ基板１０１を押圧するためのバネを設けてもよい。
【００５５】噴射ノズル１１２には高圧ポンプ１１５が
連結されており、高圧ポンプ１１５から噴射ノズル１１
２に高圧の流体（例えば水）を送り込むことにより、噴
射ノズル１１２からジェットが噴射される。高圧ポンプ
１１５が流体に加える圧力は、圧力制御部１１６により
制御される。
連結されており、高圧ポンプ１１５から噴射ノズル１１
２に高圧の流体（例えば水）を送り込むことにより、噴
射ノズル１１２からジェットが噴射される。高圧ポンプ
１１５が流体に加える圧力は、圧力制御部１１６により
制御される。
【００５６】この分離装置１００は、噴射ノズル１１２
を駆動するための駆動ロボットを有する。図４は、駆動
ロボットによって駆動される噴射ノズルの移動経路を示
す図である。
を駆動するための駆動ロボットを有する。図４は、駆動
ロボットによって駆動される噴射ノズルの移動経路を示
す図である。
【００５７】駆動ロボット４５０は、噴射ノズル１１２
を経路４１０に沿って移動させる。貼り合わせ基板３０
を基板保持部１０８及び１０９に保持させる際及び分離
後の各基板を基板保持部１０８及び１０９から取り外す
際は、駆動ロボット４５０は、噴射ノズル１１２を退避
位置４０１に移動させる。一方、貼り合わせ基板３０を
分離する際は、駆動ロボット４５０は、貼り合わせ基板
３０の多孔質層１２の上に移動させる。
を経路４１０に沿って移動させる。貼り合わせ基板３０
を基板保持部１０８及び１０９に保持させる際及び分離
後の各基板を基板保持部１０８及び１０９から取り外す
際は、駆動ロボット４５０は、噴射ノズル１１２を退避
位置４０１に移動させる。一方、貼り合わせ基板３０を
分離する際は、駆動ロボット４５０は、貼り合わせ基板
３０の多孔質層１２の上に移動させる。
【００５８】この実施の形態では、貼り合わせ基板３０
の周辺部を分離する際は、第１作業位置４０１に噴射ノ
ズル１１２を配置し、その後、第１作業位置４０１から
第２作業位置４０２まで噴射ノズル１１２を移動させな
がら分離工程を続行する。
の周辺部を分離する際は、第１作業位置４０１に噴射ノ
ズル１１２を配置し、その後、第１作業位置４０１から
第２作業位置４０２まで噴射ノズル１１２を移動させな
がら分離工程を続行する。
【００５９】この実施の形態では、貼り合わせ基板３０
の周辺部を分離する際は、貼り合わせ基板３０の回転方
向、流体の噴射方向（進行方向）及び第１作業位置（噴
射ノズル１１２の位置）４０１の間の関係を所定の関係
に維持する。図５は、貼り合わせ基板３０の回転方向、
流体の噴射方向及び第１作業位置（噴射ノズル１１２の
位置）４０１の間の関係を説明するための図である。
の周辺部を分離する際は、貼り合わせ基板３０の回転方
向、流体の噴射方向（進行方向）及び第１作業位置（噴
射ノズル１１２の位置）４０１の間の関係を所定の関係
に維持する。図５は、貼り合わせ基板３０の回転方向、
流体の噴射方向及び第１作業位置（噴射ノズル１１２の
位置）４０１の間の関係を説明するための図である。
【００６０】具体的には、この実施の形態に係る分離装
置１００では、貼り合わせ基板３０の回転方向、流体の
噴射方向及び第１作業位置（噴射ノズル１１２の位置）
４０１の間の関係は、噴射ノズル１１２から噴射される
流体が打ち込まれる位置における貼り合わせ基板３０の
速度をＶとし、流体（ジェット）の進行方向をＡとした
場合に、貼り合わせ基板３０の速度Ｖ（ベクトル）のＡ
方向成分が負の値となる条件（｜Ｖ｜ｃｏｓθ＜０）を
満たすように決定されている。以下では、この条件を周
辺部分離条件という。
置１００では、貼り合わせ基板３０の回転方向、流体の
噴射方向及び第１作業位置（噴射ノズル１１２の位置）
４０１の間の関係は、噴射ノズル１１２から噴射される
流体が打ち込まれる位置における貼り合わせ基板３０の
速度をＶとし、流体（ジェット）の進行方向をＡとした
場合に、貼り合わせ基板３０の速度Ｖ（ベクトル）のＡ
方向成分が負の値となる条件（｜Ｖ｜ｃｏｓθ＜０）を
満たすように決定されている。以下では、この条件を周
辺部分離条件という。
【００６１】更に具体的には、この実施の形態のよう
に、流体（ジェット）の進行方向が鉛直方向（ｚ軸の負
方向）であるある場合において、貼り合わせ基板３０を
回転させる方向を図５の矢印Ｒに示す方向とすると、第
１作業位置４０１は、図５のＢに示す範囲内となる。
に、流体（ジェット）の進行方向が鉛直方向（ｚ軸の負
方向）であるある場合において、貼り合わせ基板３０を
回転させる方向を図５の矢印Ｒに示す方向とすると、第
１作業位置４０１は、図５のＢに示す範囲内となる。
【００６２】以上のように、貼り合わせ基板３０の周辺
部を多孔質層１２で分離する際に、周辺部分離条件を満
たすように、貼り合わせ基板３０の回転方向、流体の噴
射方向及び噴射ノズル１１２の位置を制御することによ
り、分離の際の欠陥の発生を効果的に防止することがで
きる。
部を多孔質層１２で分離する際に、周辺部分離条件を満
たすように、貼り合わせ基板３０の回転方向、流体の噴
射方向及び噴射ノズル１１２の位置を制御することによ
り、分離の際の欠陥の発生を効果的に防止することがで
きる。
【００６３】ここで、周辺部分離条件を満たさない場合
と周辺部分離条件を満たす場合とにおける分離の進行の
様子を比較することにより、この実施の形態の妥当性を
説明する。
と周辺部分離条件を満たす場合とにおける分離の進行の
様子を比較することにより、この実施の形態の妥当性を
説明する。
【００６４】図６は、周辺部分離条件を満たさない場合
における貼り合わせ基板の分離の進行の様子を模式的に
示す図である。なお、図６において、「分離領域」と
は、既に分離された領域を意味し、「未分離領域」と
は、未だ分離されていない領域を意味する（図７におい
ても同様）。
における貼り合わせ基板の分離の進行の様子を模式的に
示す図である。なお、図６において、「分離領域」と
は、既に分離された領域を意味し、「未分離領域」と
は、未だ分離されていない領域を意味する（図７におい
ても同様）。
【００６５】周辺部分離条件を満たさない条件で貼り合
わせ基板３０を分離した場合は、貼り合わせ基板３０の
周辺部において、単結晶Ｓｉ層１３が絶縁層１４から引
き剥がされて、これにより、周辺部の単結晶Ｓｉ層１３
が欠落することがある。この現象が分離の進行に伴って
断続的に起こる場合には、図６に示すように、鋸歯状に
単結晶Ｓｉ層１３が欠落した欠陥部分（鋸歯状欠陥）が
生じることがある。
わせ基板３０を分離した場合は、貼り合わせ基板３０の
周辺部において、単結晶Ｓｉ層１３が絶縁層１４から引
き剥がされて、これにより、周辺部の単結晶Ｓｉ層１３
が欠落することがある。この現象が分離の進行に伴って
断続的に起こる場合には、図６に示すように、鋸歯状に
単結晶Ｓｉ層１３が欠落した欠陥部分（鋸歯状欠陥）が
生じることがある。
【００６６】この原因は、次のように推定される。周辺
部分離条件を満たさない場合においては、該貼り合わせ
基板３０の最外周部は、常に、噴射部１１２から噴射さ
れる流体が衝突することによって外部側から破壊され
る。
部分離条件を満たさない場合においては、該貼り合わせ
基板３０の最外周部は、常に、噴射部１１２から噴射さ
れる流体が衝突することによって外部側から破壊され
る。
【００６７】一方、貼り合わせ基板３０は、図１に示す
ように、多孔質層１２の上に形成される単結晶Ｓｉ層１
３や絶縁層１４が貼り合わせ基板３０の最外周部を覆っ
ていることが多い。
ように、多孔質層１２の上に形成される単結晶Ｓｉ層１
３や絶縁層１４が貼り合わせ基板３０の最外周部を覆っ
ていることが多い。
【００６８】しかしながら、外部から貼り合わせ基板３
０に打ち込まれた流体が、最外周部の単結晶Ｓｉ層１３
や絶縁層１４を速やかに突き破って多孔質層１２に至る
とは限らない。
０に打ち込まれた流体が、最外周部の単結晶Ｓｉ層１３
や絶縁層１４を速やかに突き破って多孔質層１２に至る
とは限らない。
【００６９】即ち、上記の鋸歯状欠陥の原因は、外部か
ら貼り合わせ基板３０に打ち込まれた流体が、単結晶Ｓ
ｉ層１３と絶縁層１４との界面を破壊し、これにより単
結晶Ｓｉ層１３が絶縁層１４から引き剥がされる点にあ
ると考えられる。
ら貼り合わせ基板３０に打ち込まれた流体が、単結晶Ｓ
ｉ層１３と絶縁層１４との界面を破壊し、これにより単
結晶Ｓｉ層１３が絶縁層１４から引き剥がされる点にあ
ると考えられる。
【００７０】図７は、周辺部分離条件を満たす場合にお
ける貼り合わせ基板の分離の進行の様子を模式的に示す
図である。図６に示す例とは、貼り合わせ基板の回転方
向が逆になっている。
ける貼り合わせ基板の分離の進行の様子を模式的に示す
図である。図６に示す例とは、貼り合わせ基板の回転方
向が逆になっている。
【００７１】このように、周辺部分離条件を満たす場合
には、上記の鋸歯状欠陥は生じない。この理由は、完全
には解明されていないものの、次のように推定される。
には、上記の鋸歯状欠陥は生じない。この理由は、完全
には解明されていないものの、次のように推定される。
【００７２】周辺部分離条件を満たす場合は、貼り合わ
せ基板３０の周辺部を分離する際に、分離の開始位置を
除いて、貼り合わせ基板３０の最外周部よりも内側の部
分の多孔質層１２の部分に打ち込まれる流体により、最
外周部の多孔質層１２が内側から外側に向かって破壊さ
れる。従って、最も脆弱な構造を有する分離用の層とし
ての多孔質層１２のみが破壊され易いために、単結晶Ｓ
ｉ層１３と絶縁層１４との界面に沿って分離が進行する
ことはないと考えられる。
せ基板３０の周辺部を分離する際に、分離の開始位置を
除いて、貼り合わせ基板３０の最外周部よりも内側の部
分の多孔質層１２の部分に打ち込まれる流体により、最
外周部の多孔質層１２が内側から外側に向かって破壊さ
れる。従って、最も脆弱な構造を有する分離用の層とし
ての多孔質層１２のみが破壊され易いために、単結晶Ｓ
ｉ層１３と絶縁層１４との界面に沿って分離が進行する
ことはないと考えられる。
【００７３】図８は、図７に示す貼り合わせ基板をＳ−
Ｓ’で切断した断面を模式的に示す図である。図８に示
す矢印のように、貼り合わせ基板３０の最外周部の内側
には、既に分離された部分を通して打ち込まれる流体に
より、多孔質層１２を引き裂くようにして圧力が作用す
る。そして、貼り合わせ基板３０の分離は、貼り合わせ
基板３０の分離が内側方向のみならず外側方向にも進行
する。
Ｓ’で切断した断面を模式的に示す図である。図８に示
す矢印のように、貼り合わせ基板３０の最外周部の内側
には、既に分離された部分を通して打ち込まれる流体に
より、多孔質層１２を引き裂くようにして圧力が作用す
る。そして、貼り合わせ基板３０の分離は、貼り合わせ
基板３０の分離が内側方向のみならず外側方向にも進行
する。
【００７４】上層が４．５μｍ、下層が２μｍの２層構
造の多孔質層１２を有する貼り合わせ基板を直径０．１
ｍｍの噴射ノズル１１２を用いて分離したところ、ジェ
ットの圧力が５００ｋｇｆ／ｃｍ2以上の場合には、全
サンプルにおいて鋸状欠陥は発生しなかった。一方、ジ
ェットの圧力を４００ｋｇｆ／ｃｍ2としたところ、若
干のサンプルにおいて鋸歯状欠陥が発生した。なお、上
記の条件の下では実験していないが、直径が０．１５ｍ
ｍの噴射ノズルを用いて分離したところ、ジェットの圧
力が例えば１５００ｋｇｆ／ｃｍ2を越えると、ジェッ
トの圧力により基板が割れる場合があったことから、上
記の条件の下でも、ジェットの圧力を高くし過ぎると、
基板が割れる可能性がある。
造の多孔質層１２を有する貼り合わせ基板を直径０．１
ｍｍの噴射ノズル１１２を用いて分離したところ、ジェ
ットの圧力が５００ｋｇｆ／ｃｍ2以上の場合には、全
サンプルにおいて鋸状欠陥は発生しなかった。一方、ジ
ェットの圧力を４００ｋｇｆ／ｃｍ2としたところ、若
干のサンプルにおいて鋸歯状欠陥が発生した。なお、上
記の条件の下では実験していないが、直径が０．１５ｍ
ｍの噴射ノズルを用いて分離したところ、ジェットの圧
力が例えば１５００ｋｇｆ／ｃｍ2を越えると、ジェッ
トの圧力により基板が割れる場合があったことから、上
記の条件の下でも、ジェットの圧力を高くし過ぎると、
基板が割れる可能性がある。
【００７５】以上の結果から、所定の圧力以上のジェッ
ト、即ち、貼り合わせ基板の最外周部を内側から外側に
向かって分離することができる圧力のジェットであっ
て、かつ、基板が割れることのない圧力のジェットを利
用することが、欠陥の発生の防止に効果的であると言え
る。
ト、即ち、貼り合わせ基板の最外周部を内側から外側に
向かって分離することができる圧力のジェットであっ
て、かつ、基板が割れることのない圧力のジェットを利
用することが、欠陥の発生の防止に効果的であると言え
る。
【００７６】なお、以上の結果は、多孔質層１２の多孔
度、積層数、厚さ等の多孔質層の構造、半導体基板１１
及び第２の基板の厚さ、単結晶Ｓｉ層１３の厚さ、絶縁
層１４の厚さ、ジェットを打ち込み位置、噴射ノズルの
直径等の様々な要素により変化するものと考えられる。
度、積層数、厚さ等の多孔質層の構造、半導体基板１１
及び第２の基板の厚さ、単結晶Ｓｉ層１３の厚さ、絶縁
層１４の厚さ、ジェットを打ち込み位置、噴射ノズルの
直径等の様々な要素により変化するものと考えられる。
【００７７】ここで、分離装置１００の構成の説明に戻
る。分離装置１００は、基板保持部１０８と基板保持部
１０９との間隔を調整するための調整機構を更に備え
る。以下に該調整機構の構成例を挙げる。
る。分離装置１００は、基板保持部１０８と基板保持部
１０９との間隔を調整するための調整機構を更に備え
る。以下に該調整機構の構成例を挙げる。
【００７８】図９は、調整機構の第１の構成例を示す図
である。図９に示す構成例は、エアーシリンダ１２２を
用いた調整機構である。エアシリンダ１２２は、例えば
支持部１０３に固定されており、そのピストンロッド１
２１により駆動源１１１を移動させる。貼り合せ基板１
０１を分離装置１００にセットするには、基板保持部１
０８と基板保持部１０９との間隔を広げる方向（ｘ軸の
正方向）に駆動源１１１を移動させるようにエアシリン
ダ１２２を制御する。この状態で基板保持部１０８と基
板保持部１０９との間に貼り合せ基板１０１を配置し、
エアシリンダ１２２によるピストンロッド１２１の駆動
を解除することにより、基板保持部１０９は、バネ１１
３の作用により貼り合せ基板１０１を押圧することにな
る。
である。図９に示す構成例は、エアーシリンダ１２２を
用いた調整機構である。エアシリンダ１２２は、例えば
支持部１０３に固定されており、そのピストンロッド１
２１により駆動源１１１を移動させる。貼り合せ基板１
０１を分離装置１００にセットするには、基板保持部１
０８と基板保持部１０９との間隔を広げる方向（ｘ軸の
正方向）に駆動源１１１を移動させるようにエアシリン
ダ１２２を制御する。この状態で基板保持部１０８と基
板保持部１０９との間に貼り合せ基板１０１を配置し、
エアシリンダ１２２によるピストンロッド１２１の駆動
を解除することにより、基板保持部１０９は、バネ１１
３の作用により貼り合せ基板１０１を押圧することにな
る。
【００７９】図１０は、調整機構の第２の構成例を示す
図である。図１０に示す構成例は、偏心カム１３１及び
モータを用いた調整機構である。偏心カム１３１は、不
図示のモータに連結されており、モータ１１１の後端に
連結された駆動板１３２を移動させることにより基板保
持部１０８と基板保持部１０９との間隔を調整する。前
述のように、回転軸１０７には、バネ１１３によりｘ軸
の負方向への力が作用しており、貼り合せ基板１０１を
保持する際は、偏心カム１３１と駆動板１３２との間に
隙間が生じる構成になっている。したがって、貼り合せ
基板１０１を保持する際は、貼り合せ基板１０１に対し
て押圧力が作用する。
図である。図１０に示す構成例は、偏心カム１３１及び
モータを用いた調整機構である。偏心カム１３１は、不
図示のモータに連結されており、モータ１１１の後端に
連結された駆動板１３２を移動させることにより基板保
持部１０８と基板保持部１０９との間隔を調整する。前
述のように、回転軸１０７には、バネ１１３によりｘ軸
の負方向への力が作用しており、貼り合せ基板１０１を
保持する際は、偏心カム１３１と駆動板１３２との間に
隙間が生じる構成になっている。したがって、貼り合せ
基板１０１を保持する際は、貼り合せ基板１０１に対し
て押圧力が作用する。
【００８０】なお、上記のような基板保持部１０８と基
板保持部１０９との間隔を調整する機構を基板保持部１
０８側にも設けてもよい。
板保持部１０９との間隔を調整する機構を基板保持部１
０８側にも設けてもよい。
【００８１】次に、この分離装置１００による貼り合わ
せ基板の分離処理に関して説明する。
せ基板の分離処理に関して説明する。
【００８２】この分離装置１００に貼り合せ基板１０１
をセットするには、まず、例えば搬送ロボットにより貼
り合せ基板３０を基板保持部１０８と基板保持部１０９
との間に搬送し、該貼り合せ基板３０の中心を基板保持
部１０８と基板保持部１０９との中心に一致させた状態
で保持する。そして、基板保持部１０８に貼り合せ基板
１０１を真空吸着する。
をセットするには、まず、例えば搬送ロボットにより貼
り合せ基板３０を基板保持部１０８と基板保持部１０９
との間に搬送し、該貼り合せ基板３０の中心を基板保持
部１０８と基板保持部１０９との中心に一致させた状態
で保持する。そして、基板保持部１０８に貼り合せ基板
１０１を真空吸着する。
【００８３】次いで、バネ１１３の力により基板保持部
１０９を貼り合せ基板１０１に押し当てる。具体的に
は、例えば、基板保持部１０８と基板保持部１０９との
間隔の調整機構として図９に示す調整機構を採用した場
合は、エアシリンダ１２２によるピストンロッド１２１
の駆動を解除すればよい。また、例えば、調整機構とし
て図１０に示す調整機構を採用した場合は、バネ１１３
により貼り合せ基板３０に押圧力が作用するように偏心
カム１３１を回転させればよい。
１０９を貼り合せ基板１０１に押し当てる。具体的に
は、例えば、基板保持部１０８と基板保持部１０９との
間隔の調整機構として図９に示す調整機構を採用した場
合は、エアシリンダ１２２によるピストンロッド１２１
の駆動を解除すればよい。また、例えば、調整機構とし
て図１０に示す調整機構を採用した場合は、バネ１１３
により貼り合せ基板３０に押圧力が作用するように偏心
カム１３１を回転させればよい。
【００８４】ここで、分離処理を実行する際は、真空吸
着機構１０８ａ及び１０９ａにより貼り合せ基板１０１
を真空吸着してもよいし、しなくてもよい。貼り合せ基
板１０１は、バネ１１３による押圧力により保持されて
いるからである。ただし、押圧力を弱くする場合には、
貼り合せ基基板３０を真空吸着することが好ましい。
着機構１０８ａ及び１０９ａにより貼り合せ基板１０１
を真空吸着してもよいし、しなくてもよい。貼り合せ基
板１０１は、バネ１１３による押圧力により保持されて
いるからである。ただし、押圧力を弱くする場合には、
貼り合せ基基板３０を真空吸着することが好ましい。
【００８５】次いで、駆動源１１０及び１１１により回
転軸１０６及び１０７を同期させて回転させる。なお、
回転方向は、図５に示す方向、即ち、第１作業位置４０
１で貼り合わせ基板３０の周辺部を全周的に分離する際
に、周辺部分離条件を満たす方向である。
転軸１０６及び１０７を同期させて回転させる。なお、
回転方向は、図５に示す方向、即ち、第１作業位置４０
１で貼り合わせ基板３０の周辺部を全周的に分離する際
に、周辺部分離条件を満たす方向である。
【００８６】次いで、圧力制御部１１６により圧力を制
御しながら高圧ポンプ１１５より噴射ノズル１１２に高
圧の流体（例えば、水）を送り込み、噴射ノズル１１２
から高速、高圧のジェットを噴射させる。
御しながら高圧ポンプ１１５より噴射ノズル１１２に高
圧の流体（例えば、水）を送り込み、噴射ノズル１１２
から高速、高圧のジェットを噴射させる。
【００８７】次いで、駆動ロボット４５０によって、噴
射ノズル１１２を退避位置４０３から第１作業位置４０
１に移動させる。これにより、ジェットは、貼り合せ基
板３０の多孔質層１２の付近に打ち込まれる。この状態
で、貼り合わせ基板３０が一回転以上して、該貼り合わ
せ基板３０の周辺部が全周的に分離されるのを待ち、そ
の後、駆動ロボット４５０によって噴射ノズル１１２を
第２作業位置４０２に向かって徐々に移動させる。な
お、第２作業位置４０２は、例えば、貼り合わせ基板３
０の中心の直上付近或いは直上を通過した位置である。
貼り合わせ基板３０は、噴射ノズル１１２が第２作業位
置４０２に至る途中で２枚の基板に完全に分離される。
射ノズル１１２を退避位置４０３から第１作業位置４０
１に移動させる。これにより、ジェットは、貼り合せ基
板３０の多孔質層１２の付近に打ち込まれる。この状態
で、貼り合わせ基板３０が一回転以上して、該貼り合わ
せ基板３０の周辺部が全周的に分離されるのを待ち、そ
の後、駆動ロボット４５０によって噴射ノズル１１２を
第２作業位置４０２に向かって徐々に移動させる。な
お、第２作業位置４０２は、例えば、貼り合わせ基板３
０の中心の直上付近或いは直上を通過した位置である。
貼り合わせ基板３０は、噴射ノズル１１２が第２作業位
置４０２に至る途中で２枚の基板に完全に分離される。
【００８８】次いで、図３に示すように、貼り合せ基板
３０にジェットを打ち込んだままの状態で、物理的に分
離された２枚の基板を引き離す。具体的には、例えば、
基板保持部１０８と基板保持部１０９との間隔の調整機
構として図９に示す調整機構を採用した場合は、各基板
を基板保持部１０８，１０９に真空吸着した状態で、エ
アシリンダ１２２によりピストンロッド１２１をｘ軸の
正方向（バネ１１３を縮める方向）に駆動すればよい。
また、例えば、例えば、調整機構として図１０に示す調
整機構を採用した場合は、各基板を基板保持部１０８，
１０９に真空吸着した状態で、偏心カム１３１を回動さ
せて回転軸１０７をｘ軸の正方向（バネ１１３を縮める
方向）に駆動すればよい。
３０にジェットを打ち込んだままの状態で、物理的に分
離された２枚の基板を引き離す。具体的には、例えば、
基板保持部１０８と基板保持部１０９との間隔の調整機
構として図９に示す調整機構を採用した場合は、各基板
を基板保持部１０８，１０９に真空吸着した状態で、エ
アシリンダ１２２によりピストンロッド１２１をｘ軸の
正方向（バネ１１３を縮める方向）に駆動すればよい。
また、例えば、例えば、調整機構として図１０に示す調
整機構を採用した場合は、各基板を基板保持部１０８，
１０９に真空吸着した状態で、偏心カム１３１を回動さ
せて回転軸１０７をｘ軸の正方向（バネ１１３を縮める
方向）に駆動すればよい。
【００８９】図３に示すように、分離された２枚の基板
の引き離しが完了したら、駆動ロボット４５０によって
噴射ノズル１１２を待機位置４０３に移動させる。
の引き離しが完了したら、駆動ロボット４５０によって
噴射ノズル１１２を待機位置４０３に移動させる。
【００９０】次いで、ジェットの噴射を中止し、例えば
搬送ロボットにより各基板を基板保持部１０８，１０９
から取り外せばよい。
搬送ロボットにより各基板を基板保持部１０８，１０９
から取り外せばよい。
【００９１】上記の分離処理において、ジェットの圧力
を変化させながら貼り合せ基板３０を分離してもよい。
これは例えば次のような理由による。
を変化させながら貼り合せ基板３０を分離してもよい。
これは例えば次のような理由による。
【００９２】貼り合せ基板３０を分離する際に必要なジ
ェットの圧力は、貼り合せ基板３０の領域毎に異なると
言える。例えば、貼り合せ基板３０の周辺部と中央部側
とでは貼り合せ基板３０に作用する分離力が異なるた
め、分離に必要なジェットの圧力が該周辺部と該中央部
側とで異なると言える。したがって、一定の圧力のジェ
ットにより貼り合せ基板３０を分離しようとすると、分
離処理中において常に高い圧力のジェットを使用するこ
とになる。この場合、貼り合せ基板又は分離された各基
板が割れたり、損傷を受けたりする可能性が高くなり、
歩留まりが低下することになる。
ェットの圧力は、貼り合せ基板３０の領域毎に異なると
言える。例えば、貼り合せ基板３０の周辺部と中央部側
とでは貼り合せ基板３０に作用する分離力が異なるた
め、分離に必要なジェットの圧力が該周辺部と該中央部
側とで異なると言える。したがって、一定の圧力のジェ
ットにより貼り合せ基板３０を分離しようとすると、分
離処理中において常に高い圧力のジェットを使用するこ
とになる。この場合、貼り合せ基板又は分離された各基
板が割れたり、損傷を受けたりする可能性が高くなり、
歩留まりが低下することになる。
【００９３】この問題を解決するために分離領域の機械
的強度をより脆弱にすることが考えられるが、分離領域
を過度に脆弱にすると、２枚の基板（第１及び第２の基
板）の貼り合せの工程、洗浄工程その他の工程におい
て、分離領域が崩壊し易くなり、所望の品質の基板の製
造を困難にする他、崩壊した分離領域によりパーティク
ルが発生し、製造装置その他を汚染する危険性もある。
的強度をより脆弱にすることが考えられるが、分離領域
を過度に脆弱にすると、２枚の基板（第１及び第２の基
板）の貼り合せの工程、洗浄工程その他の工程におい
て、分離領域が崩壊し易くなり、所望の品質の基板の製
造を困難にする他、崩壊した分離領域によりパーティク
ルが発生し、製造装置その他を汚染する危険性もある。
【００９４】図１１は、分離処理中のジェットの圧力の
制御例を示す図である。より詳しくは、圧力制御部１１
６は、図１１に示す制御手順に基づいて高圧ポンプ１１
５が発生する圧力（ジェットの圧力）を制御する。
制御例を示す図である。より詳しくは、圧力制御部１１
６は、図１１に示す制御手順に基づいて高圧ポンプ１１
５が発生する圧力（ジェットの圧力）を制御する。
【００９５】図１１に示す例では、ジェットの圧力を３
段階に調整する。期間Ｔ１は、噴射ノズル１１２を作業
位置４０１に位置させた状態で、貼り合せ基板３０の周
辺部を分離する期間である。この期間Ｔ１では、貼り合
せ基板３０に打ち込まれる流体が排出され易く、貼り合
せ基板３０に対して分離力が作用しにくいため、ジェッ
トの圧力を高く設定する。
段階に調整する。期間Ｔ１は、噴射ノズル１１２を作業
位置４０１に位置させた状態で、貼り合せ基板３０の周
辺部を分離する期間である。この期間Ｔ１では、貼り合
せ基板３０に打ち込まれる流体が排出され易く、貼り合
せ基板３０に対して分離力が作用しにくいため、ジェッ
トの圧力を高く設定する。
【００９６】期間Ｔ２は、噴射ノズル１１２を第２作業
位置４０２に向かって移動させながら、貼り合せ基板３
０の周辺部と中心部との中間部（以下、単に中間部とい
う）を分離する期間である。中間部では、貼り合わせ基
板３０の内部を通過することによって流体（ジェット）
の速度が低下するため、流体が多孔質層１２に衝突する
際の衝撃によって貼り合せ基板３０を分離する作用は弱
まる。しかしながら、中間部では、貼り合せ基板３０の
内部に注入された流体が排出される経路が少ないため
に、貼り合せ基板３０の内部に注入された流体の圧力に
よる分離力が強くなり、貼り合せ基板３０は、主にこの
分離力により分離される。
位置４０２に向かって移動させながら、貼り合せ基板３
０の周辺部と中心部との中間部（以下、単に中間部とい
う）を分離する期間である。中間部では、貼り合わせ基
板３０の内部を通過することによって流体（ジェット）
の速度が低下するため、流体が多孔質層１２に衝突する
際の衝撃によって貼り合せ基板３０を分離する作用は弱
まる。しかしながら、中間部では、貼り合せ基板３０の
内部に注入された流体が排出される経路が少ないため
に、貼り合せ基板３０の内部に注入された流体の圧力に
よる分離力が強くなり、貼り合せ基板３０は、主にこの
分離力により分離される。
【００９７】期間Ｔ３は、主に貼り合せ基板３０の中心
部を分離する期間である。分離された部分が中心部に近
づくと、貼り合せ基板３０の分離された部分が反ること
により流体が排出される経路が増加する。したがって、
中間部を分離する場合に比較して流体の圧力が低下して
分離力が小さくなる。そこで、中心部では、中間部を分
離する場合よりも流体の圧力を高めにすることが好まし
い。
部を分離する期間である。分離された部分が中心部に近
づくと、貼り合せ基板３０の分離された部分が反ること
により流体が排出される経路が増加する。したがって、
中間部を分離する場合に比較して流体の圧力が低下して
分離力が小さくなる。そこで、中心部では、中間部を分
離する場合よりも流体の圧力を高めにすることが好まし
い。
【００９８】以上、分離装置１００による分離対象の部
材として、図１に示す製造方法により製造される貼り合
わせ基板３０に関してのみ説明したが、この分離装置１
００は、貼り合わせ基板３０のみならず、例えば、内部
に分離用の層を有する円盤状部材の分離に好適に使用さ
れ得る。即ち、貼り合わせ基板３０は、内部に分離用の
層を有する円盤状部材の好適な一例として考えることが
できる。なお、円盤状部材には、例えば、オリエンテー
ション・フラット或いはノッチ等を有する基板も含まれ
る。
材として、図１に示す製造方法により製造される貼り合
わせ基板３０に関してのみ説明したが、この分離装置１
００は、貼り合わせ基板３０のみならず、例えば、内部
に分離用の層を有する円盤状部材の分離に好適に使用さ
れ得る。即ち、貼り合わせ基板３０は、内部に分離用の
層を有する円盤状部材の好適な一例として考えることが
できる。なお、円盤状部材には、例えば、オリエンテー
ション・フラット或いはノッチ等を有する基板も含まれ
る。
【００９９】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例を説明する。
【０１００】比抵抗０．０１Ω・ｃｍのＰ型あるいはＮ
型の第１の単結晶Ｓｉ基板１１に対してＨＦ溶液中にお
いて２段階の陽極化成を施し、２層の多孔質層１２を形
成した（図１（ａ）に示す工程）。この陽極化成条件は
以下の通りである。
型の第１の単結晶Ｓｉ基板１１に対してＨＦ溶液中にお
いて２段階の陽極化成を施し、２層の多孔質層１２を形
成した（図１（ａ）に示す工程）。この陽極化成条件は
以下の通りである。
【０１０１】 ＜第１段階の陽極化成＞ 電流密度 ：７（ｍＡ／ｃｍ2） 陽極化成溶液：ＨＦ ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：１ 時間 ：１０（分） 第１の多孔質Ｓｉの厚み：４．５（μｍ） ＜第２段階の陽極化成＞ 電流密度 ：２０（ｍＡ／ｃｍ2） 陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：１ 時間 ：２（分） 第２の多孔質Ｓｉの厚み：２（μｍ） 多孔質Ｓｉ層１２を２層構造にすることにより、先に低
電流で陽極化成した表面層の多孔質Ｓｉを高品質エピタ
キシャルＳｉ層を形成するために用い、後に高電流で陽
極化成した下層の多孔質Ｓｉ層（多孔度（porosity）が
高い層）を分離層として用いて、それぞれ機能を分離し
た。低電流で形成する多孔質Ｓｉ層の厚さは、上記の厚
さ（４．５μｍ）に限られず、数百μｍ〜０．１μｍ程
度が好適である。また、高電流で形成する多孔質Ｓｉ層
も上記の厚さ（２μｍ）に限定されず、ジェットにより
貼り合せ基板を分離可能な厚さを確保すればよい。
電流で陽極化成した表面層の多孔質Ｓｉを高品質エピタ
キシャルＳｉ層を形成するために用い、後に高電流で陽
極化成した下層の多孔質Ｓｉ層（多孔度（porosity）が
高い層）を分離層として用いて、それぞれ機能を分離し
た。低電流で形成する多孔質Ｓｉ層の厚さは、上記の厚
さ（４．５μｍ）に限られず、数百μｍ〜０．１μｍ程
度が好適である。また、高電流で形成する多孔質Ｓｉ層
も上記の厚さ（２μｍ）に限定されず、ジェットにより
貼り合せ基板を分離可能な厚さを確保すればよい。
【０１０２】ここで、第２層の多孔質Ｓｉ層の形成後
に、更に多孔度の異なる第３層又はそれ以上の層を形成
してもよい。
に、更に多孔度の異なる第３層又はそれ以上の層を形成
してもよい。
【０１０３】この基板を酸素雰囲気中において４００℃
で１時間酸化させた。この酸化により多孔質Ｓｉ層の孔
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を除去した後、多孔質Ｓｉ層
１２上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により０．３μｍ厚の単結晶Ｓｉ
層１３をエピタキシャル成長させた。この成長条件は以
下の通りである。
で１時間酸化させた。この酸化により多孔質Ｓｉ層の孔
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を除去した後、多孔質Ｓｉ層
１２上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により０．３μｍ厚の単結晶Ｓｉ
層１３をエピタキシャル成長させた。この成長条件は以
下の通りである。
【０１０４】 ソースガス：ＳｉＨ2Ｃｌ2／Ｈ2 ガス流量 ：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ） ガス圧力 ：８０（Ｔｏｒｒ） 温度 ：９００（℃） 成長速度 ：０．３（μｍ／ｍｉｎ） さらに、絶縁層として、このエピタキシャルＳｉ層１３
の表面に熱酸化により２００ｎｍの酸化膜（ＳｉＯ
2層）１４を形成した（図１（ｂ）に示す工程に相
当）。
の表面に熱酸化により２００ｎｍの酸化膜（ＳｉＯ
2層）１４を形成した（図１（ｂ）に示す工程に相
当）。
【０１０５】次いで、このＳｉＯ2層１４の表面に、別
途用意した第２のＳｉ基板の表面が面するように両基板
を重ね合わせてた後、１１００℃の温度で1時間の熱処
理をして両基板を貼り合せた（図１（ｃ）に示す工程に
相当）。
途用意した第２のＳｉ基板の表面が面するように両基板
を重ね合わせてた後、１１００℃の温度で1時間の熱処
理をして両基板を貼り合せた（図１（ｃ）に示す工程に
相当）。
【０１０６】次いで、上記のようにして形成された貼り
合せ基板３０を図２に示す分離装置１００により分離し
た（図１（ｄ）に示す工程に相当）。詳しくは以下の通
りである。
合せ基板３０を図２に示す分離装置１００により分離し
た（図１（ｄ）に示す工程に相当）。詳しくは以下の通
りである。
【０１０７】まず、貼り合せ基板３０を基板保持部１０
８と基板保持部１０９との間に垂直に支持し、バネ１１
３の力により基板保持部１０９を貼り合わせ基板３０に
押し当てて、この状態で、真空吸着機構１０８ａ、１０
９ａにより貼り合わせ基板３０を基板保持部１０８及び
１０９に真空吸着した。
８と基板保持部１０９との間に垂直に支持し、バネ１１
３の力により基板保持部１０９を貼り合わせ基板３０に
押し当てて、この状態で、真空吸着機構１０８ａ、１０
９ａにより貼り合わせ基板３０を基板保持部１０８及び
１０９に真空吸着した。
【０１０８】次いで、駆動源１１０及び１１１により回
転軸１０６及び１０７を同期させて回転させる。なお、
回転方向は、図５に示す方向、即ち、第１作業位置４０
１で貼り合わせ基板３０の周辺部を全周的に分離する際
に、周辺部分離条件を満たす方向とした。
転軸１０６及び１０７を同期させて回転させる。なお、
回転方向は、図５に示す方向、即ち、第１作業位置４０
１で貼り合わせ基板３０の周辺部を全周的に分離する際
に、周辺部分離条件を満たす方向とした。
【０１０９】次いで、高圧ポンプ１１５から噴射ノズル
１１２に流体である水を送り込み、ジェットが安定する
まで待つ。この時、圧力制御部１１６の制御の下、ジェ
ットの圧力を５００ｋｇｆ／ｃｍ2に設定した。なお、
この実施例では、直径０．１ｍｍの噴射ノズル１１２を
使用した。
１１２に流体である水を送り込み、ジェットが安定する
まで待つ。この時、圧力制御部１１６の制御の下、ジェ
ットの圧力を５００ｋｇｆ／ｃｍ2に設定した。なお、
この実施例では、直径０．１ｍｍの噴射ノズル１１２を
使用した。
【０１１０】次いで、ジェットが安定した後に、駆動ロ
ボット４５０によって、噴射ノズル１１２を退避位置４
０３から第１作業位置４０１に移動させる。これによ
り、周辺部分離条件を満たす状態で、貼り合わせ基板３
０の周辺部の分離が開始される。
ボット４５０によって、噴射ノズル１１２を退避位置４
０３から第１作業位置４０１に移動させる。これによ
り、周辺部分離条件を満たす状態で、貼り合わせ基板３
０の周辺部の分離が開始される。
【０１１１】以下、図１１に示すように高圧ポンプ１１
５を制御して分離処理を進めた。まず、分離の開始後、
０〜２０秒の期間は、噴射ノズル１１２を第１作業位置
に固定した状態で、ジェットの圧力を５００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2に維持して貼り合わせ基板３０の周辺部を分離す
る。
５を制御して分離処理を進めた。まず、分離の開始後、
０〜２０秒の期間は、噴射ノズル１１２を第１作業位置
に固定した状態で、ジェットの圧力を５００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2に維持して貼り合わせ基板３０の周辺部を分離す
る。
【０１１２】そして、分離処理の開始後、２０秒を経過
して、貼り合わせ基板３０の周辺部が全周的に分離され
た後に、駆動ロボット４５０によって噴射ノズル１１２
を第１作業位置４０１から第２作業位置４０２に向かっ
て移動させながら分離処理を継続した。ここで、分離処
理の開始後、２０秒〜８０秒の期間は、ジェットの圧力
を２００ｋｇｆ／ｃｍ2に維持し、分離処理の開始後、
８０秒〜１００秒の期間は、ジェットの圧力を４００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2に維持した。
して、貼り合わせ基板３０の周辺部が全周的に分離され
た後に、駆動ロボット４５０によって噴射ノズル１１２
を第１作業位置４０１から第２作業位置４０２に向かっ
て移動させながら分離処理を継続した。ここで、分離処
理の開始後、２０秒〜８０秒の期間は、ジェットの圧力
を２００ｋｇｆ／ｃｍ2に維持し、分離処理の開始後、
８０秒〜１００秒の期間は、ジェットの圧力を４００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2に維持した。
【０１１３】以上の処理により、貼り合せ基板３０は、
周辺部に鋸歯状欠陥等の欠陥を生じることなく、２枚の
基板に分離された。なお、多数枚の貼り合わせ基板３０
を上記の方法で分離したが、その全てにおいて、欠陥は
発生しなかった。一方、貼り合わせ基板３０の回転方向
を反対方向にした場合、即ち、周辺部分離条件を満たさ
ない状態で貼り合わせ基板３０を分離したところ、幾つ
かの貼り合わせ基板３０において欠陥が発生した。
周辺部に鋸歯状欠陥等の欠陥を生じることなく、２枚の
基板に分離された。なお、多数枚の貼り合わせ基板３０
を上記の方法で分離したが、その全てにおいて、欠陥は
発生しなかった。一方、貼り合わせ基板３０の回転方向
を反対方向にした場合、即ち、周辺部分離条件を満たさ
ない状態で貼り合わせ基板３０を分離したところ、幾つ
かの貼り合わせ基板３０において欠陥が発生した。
【０１１４】次いで、分離された２枚の基板のうち第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拌しながら選択的にエッ
チングした（図１（ｅ）に示す工程に相当）。この時、
単結晶Ｓｉはエッチストップの役割を果たし、多孔質Ｓ
ｉが選択的にエッチングされて完全に除去された。
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拌しながら選択的にエッ
チングした（図１（ｅ）に示す工程に相当）。この時、
単結晶Ｓｉはエッチストップの役割を果たし、多孔質Ｓ
ｉが選択的にエッチングされて完全に除去された。
【０１１５】上記のエッチング液による非多孔質Ｓｉの
エッチング速度は極めて低く、多孔質Ｓｉの非多孔質Ｓ
ｉに対するエッチング速度の選択比は１０5以上であ
り、非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３のエッチング量（数十
オングストローム程度）は、実用上許容可能な量であ
る。
エッチング速度は極めて低く、多孔質Ｓｉの非多孔質Ｓ
ｉに対するエッチング速度の選択比は１０5以上であ
り、非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３のエッチング量（数十
オングストローム程度）は、実用上許容可能な量であ
る。
【０１１６】以上の工程により、絶縁層１４上に０．２
μｍ厚の単結晶Ｓｉ層１３を有するＳＯＩ基板を形成す
ることができた。多孔質Ｓｉ層を選択的にエッチングし
た後の単結晶Ｓｉ層１３の膜厚を面内の全面にわたって
１００点について測定したところ、膜厚は２０１ｎｍ±
４ｎｍであった。
μｍ厚の単結晶Ｓｉ層１３を有するＳＯＩ基板を形成す
ることができた。多孔質Ｓｉ層を選択的にエッチングし
た後の単結晶Ｓｉ層１３の膜厚を面内の全面にわたって
１００点について測定したところ、膜厚は２０１ｎｍ±
４ｎｍであった。
【０１１７】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、単
結晶Ｓｉ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。
結晶Ｓｉ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。
【０１１８】さらに、上記の結果物に対して水素中にお
いて１１００℃で熱処理を１時間施した後に、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乗粗さは約０．２ｎｍであった。これは通常
市販されているＳｉウエハと同等である。
いて１１００℃で熱処理を１時間施した後に、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乗粗さは約０．２ｎｍであった。これは通常
市販されているＳｉウエハと同等である。
【０１１９】なお、絶縁層（ＳｉＯ2層）をエピタキシ
ャル層の表面でなく、第２の基板の表面に形成した場合
或いは双方に形成した場合においても同様の結果が得ら
れた。
ャル層の表面でなく、第２の基板の表面に形成した場合
或いは双方に形成した場合においても同様の結果が得ら
れた。
【０１２０】一方、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉ層
を水と４０％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で撹
拌しながら選択的にエッチングした。その後、その結果
物に水素アニール又は表面研磨等の表面処理を施すこと
により、第１の基板又は第２の基板として再利用するこ
とができた。
を水と４０％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で撹
拌しながら選択的にエッチングした。その後、その結果
物に水素アニール又は表面研磨等の表面処理を施すこと
により、第１の基板又は第２の基板として再利用するこ
とができた。
【０１２１】
【発明の効果】本発明によれば、例えば、貼り合わせ基
板等の円盤状部材の分離の際に欠陥が発生することを防
止することができる。
板等の円盤状部材の分離の際に欠陥が発生することを防
止することができる。
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の
製造方法を工程順に説明する図である。
製造方法を工程順に説明する図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図４】駆動ロボットによって駆動される噴射ノズルの
移動経路を示す図である。
移動経路を示す図である。
【図５】貼り合わせ基板の周辺部の分離に好適な、貼り
合わせ基板の回転方向、流体の噴射方向及び第１作業位
置（噴射ノズルの位置）の間の関係を説明するための図
である。
合わせ基板の回転方向、流体の噴射方向及び第１作業位
置（噴射ノズルの位置）の間の関係を説明するための図
である。
【図６】周辺部分離条件を満たさない場合における貼り
合わせ基板の分離の進行の様子を模式的に示す図であ
る。
合わせ基板の分離の進行の様子を模式的に示す図であ
る。
【図７】周辺部分離条件を満たす場合における貼り合わ
せ基板の分離の進行の様子を模式的に示す図である。
せ基板の分離の進行の様子を模式的に示す図である。
【図８】図７に示す貼り合わせ基板をＳ−Ｓ’で切断し
た断面を模式的に示す図である。
た断面を模式的に示す図である。
【図９】基板保持部の間隔を調整するための調整機構の
第１の構成例を示す図である。
第１の構成例を示す図である。
【図１０】基板保持部の間隔を調整するための調整機構
の第２の構成例を示す図である。
の第２の構成例を示す図である。
【図１１】分離処理中のジェットの圧力の制御例を示す
図である。
図である。
１０ 第１の基板 １１ 単結晶Ｓｉ基板 １２，１２’，１２’’ 多孔質Ｓｉ層 １３ 非多孔質単結晶Ｓｉ層 １４ ＳｉＯ2 ２０ 第２の基板 ３０ 貼り合わせ基板 １００ 分離装置 １０２，１０３ 支持部 １０４，１０５ ベアリング １０６，１０７ 回転軸 １０８，１０９ 基板保持部 １０８ａ，１０９ａ 真空吸着機構 １１０，１１１ 駆動源 １１２ 噴射ノズル １１３ バネ １１５ 高圧ポンプ １１６ 圧力制御部 １２１ ピストンロッド １２２ エアシリンダ １３１ 偏心カム １３２ 駆動板 ４０１ 第１作業位置 ４０２ 第２作業位置 ４０３ 退避位置 ４１０ 噴射ノズルの移動経路 ４５０ 駆動ロボット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳田 一隆 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 (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 (72)発明者 栗栖 裕和 愛知県名古屋市西区康生通２丁目20番１号 株式会社メイテック内
Claims (21)
- 【請求項１】 内部に分離用の層を有する円盤状部材を
分離する分離装置であって、 前記分離用の層に垂直な軸を中心にして前記円盤状部材
を回転させながら保持する保持機構と、 前記保持部により保持された前記円盤状部材の前記分離
用の層に束状の流体を打ち込みながら、該流体により前
記円盤状部材を前記分離用の層の部分で分離するための
流体の噴射部と、 を備え、前記円盤状部材の周辺部を分離する際に、前記
円盤状部材の回転方向、前記流体の進行方向及び前記噴
射部の位置が、前記円盤状部材に対する前記流体の打ち
込み位置における前記円盤状部材の速度の前記進行方向
成分が負の値になる条件を満たすように維持されること
を特徴とする分離装置。 - 【請求項２】 前記噴射部は、前記円盤状部材の周辺部
を分離する際に、前記円盤状部材の最外周部が、前記円
盤状部材の内部に注入された流体により前記円盤状部材
の内側から外側に向かって分離されるような圧力の流体
を噴射することを特徴とする請求項１に記載の分離装
置。 - 【請求項３】 前記噴射部から噴射される流体の圧力を
制御するための制御部を更に備えることを特徴とする請
求項１に記載の分離装置。 - 【請求項４】 前記制御部は、分離処理の進行に応じて
流体の圧力を変化させることを特徴とする請求項３に記
載の分離装置。 - 【請求項５】 前記噴射部を分離用の層に沿って移動さ
せるための駆動機構を更に備えることを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の分離装置。 - 【請求項６】 前記駆動機構は、前記円盤状部材の周辺
部を分離する際は、前記流体が該周辺部に打ち込まれる
ように前記噴射部の位置を調整し、前記円盤状部材の中
央側を分離する際は、前記流体が該中央側に打ち込まれ
るように前記噴射部の位置を調整することを特徴とする
請求項５に記載の分離装置。 - 【請求項７】 前記分離用の層は、前記円盤状部材の他
の部分に比して脆弱な層であることを特徴とする請求項
１乃至請求項６のいずれか１項に記載の分離装置。 - 【請求項８】 前記分離用の層は、多孔質層であること
を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記
載の分離装置。 - 【請求項９】 前記分離用の層は、多層構造の多孔質層
であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれ
か１項に記載の分離装置。 - 【請求項１０】 内部に分離用の層を有する円盤状部材
を分離する分離装置であって、 前記円盤状部材を保持する保持部と、 前記保持部により保持された前記円盤状部材の前記分離
用の層の付近に束状の流体を打ち込みながら、該流体に
より前記円盤状部材を前記分離用の層で分離するための
流体の噴射部と、 を備え、前記円盤状部材の周辺部を分離する際は、前記
円盤状部材の最外周部が、前記円盤状部材の内部に注入
された流体により前記円盤状部材の内側から外側に向か
って分離される条件の下で、分離処理を実行することを
特徴とする分離装置。 - 【請求項１１】 前記保持部は、前記円盤状部材を回転
させながら保持するための回転機構を有することを特徴
とする請求項１０に記載の分離装置。 - 【請求項１２】 内部に分離用の層を有する円盤状部材
を前記分離用の層に垂直な軸を中心にして回転させると
共に、噴射部から束状の流体を噴射して前記分離用の層
に打ち込みながら、該流体により前記円盤状部材を前記
分離用の層で分離する分離方法であって、 前記円盤状部材の回転方向、前記流体の進行方向及び前
記噴射部の位置が、前記円盤状部材に対する前記流体の
打ち込み位置における前記円盤状部材の速度の前記進行
方向成分が負の値になる条件を満たす状態で、前記円盤
状部材の周辺部を分離する周辺部分離工程を有すること
を特徴とする分離方法。 - 【請求項１３】 前記周辺部分離工程では、前記円盤状
部材の最外周部が、前記円盤状部材の内部に注入された
流体により前記円盤状部材の内側から外側に向かって分
離されるような圧力の流体を前記噴射部から噴射するこ
とを特徴とする請求項１２に記載の分離方法。 - 【請求項１４】 前記噴射部から噴射させる流体の圧力
を制御するための制御工程を更に有することを特徴とす
る請求項１２に記載の分離方法。 - 【請求項１５】 前記分離用の層は、前記円盤状部材の
他の部分に比して脆弱な構造の層であることを特徴とす
る請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の分
離方法。 - 【請求項１６】 前記分離用の層は、多孔質層であるこ
とを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれか１
項に記載の分離方法。 - 【請求項１７】 前記分離用の層は、多層構造の多孔質
層であることを特徴とする請求項１２乃至乃至請求項１
４のいずれか１項に記載の分離方法。 - 【請求項１８】 内部に分離用の層を有する円盤状部材
を保持し、噴射部から束状の流体を噴射して前記分離用
の層に打ち込みながら、該流体により前記円盤状部材を
前記分離用の層で分離する分離方法であって、 前記円盤状部材の最外周部が、前記円盤状部材の内部に
注入された流体により前記円盤状部材の内側から外側に
向かって分離される条件の下で、前記円盤状部材の周辺
部を分離する周辺部分離工程を有することを特徴とする
分離方法。 - 【請求項１９】 前記周辺部分離工程では、前記分離用
の層に垂直な軸を中心にして前記円盤状部材を回転させ
ながら分離処理を実行することを特徴とする請求項１８
に記載の分離方法。 - 【請求項２０】 半導体基板の製造方法であって、 内部に多孔質層を有し、その上に非多孔質層を有する第
１の基板を作成する工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを前記非多孔質層を内側
にして貼り合せて貼り合わせ基板を作成する工程と、 前記多孔質層に垂直な軸を中心にして前記貼り合わせ基
板を回転させると共に束状の流体を噴射して前記多孔質
層に打ち込みながら、前記貼り合わせ基板を前記多孔質
層の部分で２枚の基板に分離する分離工程と、 を有し、前記分離工程は、前記貼り合わせ基板の回転方
向、前記流体の進行方向及び前記噴射部の位置が、前記
貼り合わせ基板に対する前記流体の打ち込み位置におけ
る前記貼り合わせ基板の速度の前記進行方向成分が負の
値になる条件を満たす状態で、前記貼り合わせ基板の周
辺部を分離する周辺部分離工程を含むことを特徴とする
半導体基板の製造方法。 - 【請求項２１】 半導体基板の製造方法であって、 内部に多孔質層を有し、その上に非多孔質層を有する第
１の基板を作成する工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを前記非多孔質層を内側
にして貼り合せて貼り合わせ基板を作成する工程と、 束状の流体を噴射して前記多孔質層に打ち込みながら、
前記貼り合わせ基板を前記多孔質層の部分で２枚の基板
に分離する分離工程と、 を有し、前記分離工程は、前記貼り合わせ基板の最外周
部が、前記貼り合わせ基板の内部に注入された流体によ
り前記貼り合わせ基板の内側から外側に向かって分離さ
れる条件の下で、前記貼り合わせ基板の周辺部を分離す
る周辺部分離工程を含むことを特徴とする半導体基板の
製造方法。
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