JP4311702B2 - 複合部材の分離方法及び薄膜の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合部材の分離方法、薄膜の製造方法、並びに複合部材の分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁体（誘電体）、導電体、半導体、磁性体などの薄膜を形成するためには、各種の製造方法が提案されており、その中には、互いに材料或いは構造の異なる少なくとも２種の層からなる複合部材を分離して、薄膜を形成する方法がある。
【０００３】
以下、理解し易いように、薄膜としてSOI層を取り上げて説明する。
【０００４】
特開平７−３０２８８９号公報、米国特許第５，８５６，２２９号の明細書には、単結晶Ｓｉ基板に多孔質層を形成し、その上に非多孔質層単結晶層を形成した第１の部材を、絶縁層を介して第２の部材に貼り合わせて形成した複合部材を、分離層として働く多孔質層で２枚に分離することにより、第２の部材に非多孔質単結晶層を移し取る方法が記載されている。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、数１０ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板を製造可能な点で優れている。
【０００５】
更に、この方法は単結晶Ｓｉ基板の大部分を破壊することなく、第２の部材から分離するので、分離したＳｉ基板を再利用できるという優れた利点を有する。
【０００６】
貼り合わせた基板を２枚に分離する方法としては、例えば、貼り合わせ面に対して垂直な方向に力が加わるようにして両基板を互いに反対方向に引っ張る方法、貼り合わせ面に対して平行に剪断応力を加える方法（例えば、貼り合わせ面に平行な面内で両基板を互いに反対方向に移動させる方法や、円周方向に力が加わるようにして両基板を反対方向に回転させる方法など）、貼り合わせ面に対して垂直な方向に加圧する方法、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、分離領域に対して貼り合わせ基板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、分離領域として機能する多孔質層に染み込ませた物質の膨張エネルギーを利用する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基板の側面から熱酸化させることにより、該多孔質層を体積膨張させて分離する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基板の側面から選択的にエッチングして分離する方法などがある。
【０００７】
このような方法は、米国特許第５，８５４，１２３号の明細書、特開平１１−２３７８８４号公報、特開平１０−２３３３５２号公報、欧州特許公開０８６７９１７号公報などに開示されている。
【０００８】
又、特開平５−２１１１２８号公報、米国特許第５，３７４，５６４号の明細書には、単結晶Ｓｉ基板にその表面側から水素などのイオンを注入し、基板の内部に分離層として働く注入イオンの濃度が局所的に高いイオン注入層を形成して形成された基板を、別の基板に貼り合わせて、その貼り合わされた基板を加熱して分離する方法が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような分離方法においては、分離の初期に亀裂が発生する位置を如何に安定させるかが重要である。
【００１０】
例えば、貼り合わせ基板の分離の際に、分離層以外の部分に発生した亀裂が基板の中心方向に成長していくと、ＳＯＩ層となる薄膜が破壊され、ＳＯＩ基板の製造歩留まりを低下させる。
【００１１】
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複合部材における亀裂の発生位置の再現性を高め、端部における薄膜の欠損量を抑制することを第１の目的とする。
【００１２】
又、本発明は、複合部材を多孔質層或いはイオン注入層等の分離層で適切に分離することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記楔が非対称な一対の傾斜した当接面を有する。
本発明の第２の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記楔が、前記第１の部材に当接される第１の当接面と前記第２の部材に当接される第２の当接面とを有し、前記第１の当接面が前記密着界面となす角度が、前記第２の当接面が前記密着界面となす角度より大きい。
本発明の第３の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記予備分離工程では、前記楔を、密着界面と平行に移動させて前記複合部材の端部に挿入する。
本発明の第４の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記楔は、前記第１の部材に当接される第１の当接面と前記第２の部材に当接される第２の当接面とを有し、前記楔は、前記複合部材に挿入される際に前記第１の当接面が前記第２の当接面よりも先に前記複合部材に当接する構造を有する。
本発明の第５の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記予備分離工程では、前記複合部材を回転させずに前記亀裂を形成し、前記本分離工程では、前記複合部材を回転させながら前記亀裂を成長させる。
本発明の第６の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記予備分離工程では、前記第１の基板についてはその中央部を保持し、前記第２の基板についてはその端部を保持する基板保持機構によって前記複合部材を保持することによって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させる。
本発明の第７の側面に係る薄膜の製造方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と第２の部材とを密着させ、複合部材を形成する工程と、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において前記複合部材を分離する分離工程とを含む薄膜の製造方法において、前記分離工程は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の分離方法に従って実施される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
図１Ａ〜図１Cは、本発明の好適な実施の形態に係る複合部材の分離方法を概略的に説明するための模式図である。
【００１８】
第１の部材１は、その内部に形成された分離層４を有する。５は第１の部材の表層（移設層）であり分離層４上にある。この表層が後に第２の部材に移設されることになる。３は第１の部材の基板であり分離層４の下方にある。この内部に分離層４を有する第１の部材１と、第２の部材２とを密着させ複合部材６を作製して用意する。１Aは密着界面を示している。
【００１９】
本実施形態の分離方法は、この複合部材６を、第１の部材１と第２の部材２との密着界面１Aとは異なる位置において分離するために図１Bに示す予備分離工程と、図１Cに示す本分離工程とを含む。
【００２０】
予備分離工程では、図１Bに示すように、密着界面１Aに対して非対称な力８を複合部材６の端部に作用させることにより、複合部材６に第一の部材１の表面から移設層５を横断して分離層４に至る亀裂７Aを形成する。この密着界面に対して非対称な外力８が、複合部材６の横方向中心に向けて密着界面に平行に亀裂７Aが伸びることを抑制する。図１Bでは亀裂７Aの先端が基板３の上面にまで達している例を示しているが、亀裂７Aの先端は、分離層４の上面或いは分離層４内部に達していればよい。
【００２１】
本分離工程では、図１Cに示すように、亀裂７Aが形成された分離開始部から分離層４に沿った亀裂７Bを成長させる。予備分離工程において、亀裂７Aはすでに第１の部材６内部の分離層４に到達しているので、その後は、第１及び第２の部材を分離させるような分離力９を与えることにより、亀裂７Ｂは、分離層４に沿って、分離層４の内部或いはその上下界面に発生し成長する。図１Cは、分離層４の内部に亀裂７Aが成長していく様子を例示している。
【００２２】
こうして、移設層５はその大部分が破損することなく第２の部材上に移設されることになり、移設層５の端部の極一部のみが第２の部材に移設されずに欠落するだけである。
【００２３】
本発明に用いられる移設層５は、予備分離工程で亀裂が形成され、本分離工程にて分離されることにより第１の部材側に移設される層を意味し、このような移設層５としては、絶縁体、導電体、半導体、磁性体などの材料からなる層から選択される少なくとも一種が用いられる。半導体層を用いる場合には、単結晶Ｓｉ層、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層、Ｇｅ層、ＳｉＧｅ層、ＳｉＣ層、Ｃ層、化合物半導体（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）層が具体例としてあげられる。絶縁体の層を用いる場合には、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどが具体例として挙げられる。分離層の形成方法として後述するイオン注入法を用いる場合には、被注入体となる基板の表層が移設層となる。
【００２４】
本発明に用いられる分離層４は、本分離工程において、その内部又は上側若しくは下側の界面に亀裂が生じることにより分離後の露出面を提供する層であり、複合部材の構成材料のうち、構造的に機械的強度が比較的弱い層領域や界面、応力が比較的集中している層領域や界面は、本発明における分離層として使用することができる。具体的には、陽極化成や、水素、窒素、希ガス等のイオン注入により形成した多孔質層が挙げられる。イオン注入の場合には、それにより欠陥や応力が発生するため、微小気泡が生じて多孔質体になっていなくても機械的な強度が弱いので、分離層として利用できる。
【００２５】
多孔質Siは、Uhlir等によって1956年に半導体の電解研磨の研究過程において発見された（A.Uhlir,Bell Syst.Tech.J., vol.35,333(1956)）。多孔質Siは、Si基板をHF溶液中で陽極化成（Anodization）することにより形成することができる。
【００２６】
ウナガミ等は、陽極化成におけるSiの溶解反応を研究し、HF溶液中のSiの陽極反応には正孔が必要であり、その反応は、次の通りであると報告している（T.ウナガミ、J.Electrochem.Soc.,vol.127, 476(1980)）。
Si+2HF+(2-n)e+ → SiF2+2H++ne-
SiF2+2HF →SiF4+H2
SiF4+2HF →H2SiF6
または、
Si+4HF+(4-λ)e+ →SiF4+4H++λe-
SiF4+2HF →H2SiF6
ここで、e+およびe-は、それぞれ正孔と電子を表している。また、nおよびλは、それぞれSiの1原子が溶解するために必要な正孔の数であり、n＞2又はλ＞4なる条件が満たされた場合に多孔質Siが形成されるとしている。
【００２７】
以上のことから、正孔の存在するP型Siは多孔質化されるが、N型Siは多孔質化されないと考えることができる。この多孔質化における選択性は長野等及び今井によって報告されている(長野、中島、安野、大中、梶原、電子通信学会技術研究報告、vol.79,SSD79-9549(1979))、(K.Imai, Solid-State Electronics, vol.24,159(1981))。
【００２８】
しかしながら、高濃度のN型Ｓｉであれば多孔質化されるとの報告もある（R.P.Holmstrom and J. Y. Chi, Appl. Phys.Lett., vol. 42, 386(1983)）。したがって、P型、N型の別にこだわらず、多孔質化が可能な基板を選択することが重要である。
【００２９】
第１及び第２の部材を密着させて複合部材を作成した後に、酸化性雰囲気中において複合部材を熱処理して密着強度を強め、複合部材の露出面に酸化膜を形成することも好ましい。この場合には、分離開始部となる複合部材の端部も酸化膜で覆われるために、本発明の方法を適用すると良好に分離をすることができる。
【００３０】
予備分離工程に用いられる非対称な外力の付与の仕方、本分離工程に用いられる外力の付与の仕方については、更に図面を参照して後述する。
【００３１】
図２Ａ〜図２Ｇは、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【００３２】
まず、図２Ａ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処理等により多孔質Ｓｉ層（分離層）１２を形成する。
【００３３】
次いで、図２Ｂに示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２の上に非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。その後、その表面を酸化することにより絶縁層（ＳｉＯ２層）１４を形成する。これにより、第1の基板（第１の部材）１０が形成される。この単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層１４は移設層となる。
【００３４】
ここで、多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１に水素イオン、ヘリウム等の不活性ガスの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。
【００３５】
次に、図２Ｃに示す工程では、単結晶Ｓｉからなる第2の基板（第２の部材）２０を準備し、第1の基板１０と第2の基板２０とを、第2の基板２０と絶縁層１４とが面するように室温で密着させて貼り合わせ基板（複合部材）を作成する。
【００３６】
なお、絶縁層１４は、上記のように第1の基板の単結晶Ｓｉ層１３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２Ｃに示す状態になれば良い。しかしながら、上記のように、絶縁層１４を活性層となる単結晶Ｓｉ層１３側に形成することにより、第1の基板１０と第2の基板２０との貼り合わせ界面（密着界面）を活性層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ基板を得ることができる。
【００３７】
次いて、図２Ｄに示す工程（予備分離工程）では、分離処理を開始する部分である分離開始部６０を形成する。分離開始部６０は、次工程である本分離工程（図１Ｅ）において貼り合わせ基板３０の分離を開始する部分である。
【００３８】
本発明の好適な実施の形態では、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板３０の端部に作用させる。特に、非対称な構造の分離部材（例えば固体の楔）や非対称な構造の基板保持機構を用いるとよい。
【００３９】
第１の基板１０と第２の基板２０に”非対称な力”を印加する方法としては、例えば、次のような方法が好適である。
【００４０】
第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な力を作用させる構造及び／又は機能を有する固体の楔を貼り合わせ基板３０の端部に挿入する方法が好適である。
【００４１】
より具体的には、例えば、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な形状を有する楔を貼り合わせ基板３０の端部の密着界面に挿入する方法、
第１の基板１０に当接する部分と第２の基板２０に当接する部分との硬度が異なる楔を貼り合わせ基板３０の端部に挿入する方法、
第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対称又は非対称の楔を挿入し、該密着界面に対して垂直でない方向（非対称な方向）に該楔を振動させる方法等が好適である。
【００４２】
第１の基板１０と第２の基板２０に”非対称な力”を印加する方法としては、例えば、それぞれの基板１０、２０を保持する基板保持部の構造を非対称な構造として、基板の端部の反り具合を異ならしめる方法もある。第１の基板１０の端部が第２の基板２０の端部より大きなモーメントを受けて反るようにすれば、所望の亀裂を発生させることができる。
【００４３】
ここで、第１の基板１０に作用する第１の力と第２の基板２０に作用する第２の力とを異ならせる際に、適切な分離開始部６０が形成されるように、第１の力と第２の力との関係を決定する。
【００４４】
適切な分離開始部とは、続く本分離工程（図２Ｅ）において、実質的に多孔質層のみが破壊されて貼り合わせ基板３０が２枚の基板に分離され得る構造を提供する分離開始部である。
【００４５】
より具体的には、適切な分離開始部は、例えば、多孔質層の一部が貼り合わせ基板３０の外部雰囲気に露出した構造であり、第１の基板の表面、ここでは絶縁層１４の表面から絶縁層１４及び単結晶Ｓｉ層１３を通り多孔質層に至る亀裂７Aを発生させることにより形成できる。
【００４６】
尚、図２Dでは、亀裂７Aの形成後、或いは形成と同時に、亀裂７Aより端（外側）にある部分を取り除いて分離開始部６０を形成した様子を示しているが、図１Bに示したように、亀裂７Aより端（外側）にある部分を取り除くことは必須ではない。
【００４７】
以上のように、分離開始部６０を形成することにより、続く本分離工程（図２Ｅ）において、多孔質層１２を選択的に破壊して貼り合わせ基板３０を２枚の基板に分離することができるため、分離工程における欠陥の発生を効果的に防止することができる。
【００４８】
次いで、図２Ｅに示す工程（本分離工程）では、分離開始部６０が形成された貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で２枚の基板に完全に分離する。ここで、貼り合わせ基板３０の分離は、分離開始部６０から多孔質層１２に沿った横方向への亀裂の成長を開始させることによって行う。分離の方法としては、例えば、次のような方法が好適である。
（１）流体を利用した分離方法
まず、貼り合わせ基板３０の分離開始部６０に束状の流体（例えば、水等の液体、空気や窒素等の気体）を噴射し、これにより分離開始部６０付近の多孔質層１２を破壊し、徐々に分離領域（分離された領域）、即ち横方向の亀裂を拡大させながら、そこに流体を進入させる。ここで、分離開始部６０を有する貼り合わせ基板３０を回転させながら該貼り合わせ基板３０の端部に向けて流体を噴射すると、亀裂の成長は、分離開始部６０に流体が当たった時点で開始される。したがって、本分離工程の開始の際に分離開始部６０に対して流体を位置合わせする必要がない。
その後、更に分離を進め、残りの多孔質層１２の全面を破壊することにより、貼り合わせ基板３０を完全に分離する。この際、例えば、貼り合わせ基板３０をその面内で回転させることにより、該貼り合わせ基板３０に流体が打ち込まれる位置を変更しながら分離を進めることが好ましい。
【００４９】
流体を用いる場合には、前述したような流体の噴流を利用する方法に代えて、Oリングなどのシール部材により分離開始部を取り囲む閉じた空間を形成し、該空間内を流体で満たしその流体を加圧することで、亀裂を成長させると共にそこへ流体を進入させる方法、いわゆる静圧流体を利用する方法を用いてもよい。
（２）固体の楔を利用した分離方法
貼り合わせ基板３０の端部の分離開始部６０に楔（例えば、樹脂製などの薄い楔）を緩やかに挿入し、２つの基板を押し広げることにより、貼り合わせ基板３０を完全に分離する。
【００５０】
なお、楔を利用して分離開始部６０を形成する場合には、分離開始部６０の形成処理と（図２Ｄ）と本分離工程（図２Ｅ）において同一の装置を使用して、２つの処理を連続的に実行することもできる。
（３）引き剥がしによる分離方法
貼り合わせ基板３０の一方の面を固定し、フレキシブルテープ等を利用して他方の面を該貼り合わせ基板３０の軸方向に引っ張ることにより、該貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で完全に分離する。この際、分離の開始時は、分離開始部６０に分離力が集中するように、引っ張り力を印加する。
（４）せん断応力による分離方法
貼り合わせ基板３０の一方の面を固定し、他方の面を該貼り合わせ基板３０の面方向に移動させるように該他方の面に力を印加することにより、せん断応力によって該貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で完全に分離する。この方法では、分離開始部６０から分離が開始されるように、他の方法を適用する場合よりも大きな分離開始部６０を形成しておくことが好ましい。
【００５１】
以上のように、分離開始部６０を形成した後に、該分離開始部６０から分離処理（本分離処理）を開始することにより、貼り合わせ基板３０を実質的に多孔質層の部分のみで分離することができ、単結晶Ｓｉ層１３、絶縁層１４、第２の基板２０、単結晶Ｓｉ基板１１、及び、それらの層又は基板の界面が破壊されて重大な欠陥が生じることを防止することができる。
【００５２】
ここで、本発明の好適な実施の形態と対照的な場合として、分離開始部を作成する際に第１の基板１０と第２の基板２０とに対称な力を作用させた場合、或いは、分離開始部を形成せず、第１の基板１０と第２の基板とに対称な力を作用させながら貼り合わせ基板３０を分離する場合における貼り合わせ基板３０の分離の様子を考察する。
【００５３】
図３は、貼り合わせ基板を構成する第１の基板１０と第２の基板２０とに対称な力を作用させた様子を示す模式図である。
【００５４】
図３に示すように、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して対称な力９０２Ａ、９０２Ｂを夫々第１の基板１０、第２の基板２０に作用させた場合は、密着界面の最外周部の作用点９０１には、密着面に対して対称な引張力９０３Ａ、９０３Ｂが作用する。これにより、分離の進行方向は、矢印９０４のように、概ね、貼り合わせ基板３０の面方向（図では水平方向）になる。
【００５５】
従って、分離は、多孔質層１２まで達しないで、図４の矢印９０５に示すように、多孔質層１２に次いで構造が脆弱な、単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層（ＳｉＯ２層）１４との界面に沿って相応の距離Lだけ進行する。この場合、単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層（ＳｉＯ２層）１４との界面に沿って分離された部分は、第２の基板２０側に移設されないために、この長さL部分の部分とそれより端の部分が欠落し欠陥となる。
【００５６】
もっとも、該単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層（ＳｉＯ２層）１４との界面は、多孔質層１２に比べれば、構造的に強いため、該界面に生じる横方向の亀裂が基板の中心にまで及ぶことは希であり、途中から単結晶Ｓｉ層１３を横断し、多孔質層に至り、大部分は多孔質層１２で分離される。この距離Lが長いと、亀裂が多孔質層に到達する点は、基板の外周端部から３ｍｍを超えることもある。
【００５７】
これに対して、本発明の好適な実施の形態によれば、図５に示すように、分離開始部を形成すべき部分に、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な力９０６Ａ、９０６Ｂを作用させることにより、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に、非対称な力９０７Ａ、９０７Ｂを作用させる。
【００５８】
これにより、矢印９０８に示すように、亀裂を容易に多孔質層１２に到達させることができる。
【００５９】
図６は本発明の実施形態による予備分離工程終了後の複合部材の断面を示している。絶縁層１４及び単結晶Ｓｉ層１３を横断する亀裂が、第１の部材の表面の作用点９０１から多孔質層１２に到達している様子が描かれている。尚、亀裂より端（外側）にある部分６１は、本分離工程前に取り除いてもよい。本発明の実施形態によれば、単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層１４との界面に沿って伸びる亀裂の距離（図４中の符号L）をゼロ或いは非常に短くすることができる。具体的には、亀裂が多孔質層に到達する点を、高歩留まりで、基板の外周端部から３ｍｍ以内、より好ましくは２ｍｍ以内にすることができる。
【００６０】
図２Ｅに示す分離工程（本分離工程）により、分離後の第１の基板１０’は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質１２ｂを有する構造となる。一方、分離後の第２の基板２０’は、多孔質Ｓｉ層１２ｃ／単結晶Ｓｉ層１３ｂ／絶縁層１４ｂ／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造となる。
【００６１】
即ち、以上の工程により、第１の基板の多孔質層１２上の単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４を第２の基板に移設することができる。ここで、多孔質層１２は、分離層の一例、単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４は、第１の基板から第２の基板に移設される移設層（表層）の一例である。
【００６２】
図２Ｆに示す工程では、必要に応じて、分離後の第２の基板２０の表面の多孔質層１２ｃを選択的に除去する。これにより、図２Ｆに示すように、単結晶Ｓｉ層１３ｂ／絶縁層１４ｂ／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造、即ち、ＳＯＩ層（薄膜）１３ｂを有するＳＯＩ基板５０が得られる。
【００６３】
図２Ｇに示す工程では、必要に応じて、分離後の第１の基板１０’の単結晶Ｓｉ基板１１上の多孔質層１２ｂをエッチング等により選択的に除去する。このようにして得られる単結晶Ｓｉ基板１１は、再び第１の基板１０を形成するための基板、又は第２の基板２０として利用され得る。
【００６４】
以上のように、本発明の好適な実施の形態によれば、第１の基板と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板の端部に作用させることにより分離層に至る亀裂を有する分離開始部を形成し、該分離開始部から分離を実行することにより、多孔質層を選択的に破壊することができるため、重大な欠陥の発生を防止することができる。
【００６５】
次に、本発明の分離開始部の形成工程（予備分離工程）の実施に好適に用いられる処理装置について説明する。
【００６６】
［第１の処理装置］
図７は、予備分離工程の実施に好適な第１の処理装置の構成を概略的に示す図である。図７に示す処理装置２００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２１０と、楔２１０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１と、駆動軸２１１をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ（駆動部）２１３とを有する。
【００６７】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２１０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２１０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００６８】
図８は、図７の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２１０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を第１の基板１０及び第２の基板２０に作用させるための構造として、密着界面に対する傾斜角が異なる２つの当接面を有する（第１の基板１０に当接する側の傾斜θ１が第２の基板２０に当節する側の傾斜θ２よりも大きい）。この非対称な構造は、第１の基板１０の露出部からその内部の多孔質層に向かって亀裂を生じさせ、適切な分離開始部を形成することができる構造である。
【００６９】
図９は、楔２１０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２１０が非対称な構造を有するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図９では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じる横方向の亀裂とを含んでいる、
本分離工程では、図１０に示すように、対称な構造を有する固体の楔２１０’を適用することが好ましい。この場合、図７に示した処理装置を予備分離工程に適用し、図１０に示す処理装置（図７に示した処理装置の楔２１０を楔２１０’に置き換えた処理装置）を本分離工程に適用すればよい。
【００７０】
［第２の処理装置］
図１１は、予備分離工程の実施に好適な第２の処理装置の構成を概略的に示す図である。図１１に示す処理装置３００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２２０と、楔２２０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１と、駆動軸２１１をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ２１３とを有する。
【００７１】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２２０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２２０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００７２】
図１２は、図１１の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２２０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を第１の基板１０及び第２の基板２０に作用させるための構造として、第１及び第２の基板１０及び２０に各々当接する２つの当接面を有し、第１の基板１０に当接する第１の当接面に対して第２の基板２０に当接する第２の当接面が長さＤだけ後退した構造を有する。この非対称な構造は、第１の基板１０の露出部からその内部の多孔質層に向かって亀裂を生じさせ、これにより、貼り合わせ基板３０の端部に適切な分離開始部を形成することができる構造である。
【００７３】
図１３は、楔２２０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２２０が非対称な構造を有するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図１３では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じる横方向の亀裂とを含んでいる、
本分離工程では、図１０に示すように、対称な構造を有する楔２１０’を適用することが好ましい。この場合、図１１に示す処理装置を予備分離工程に適用し、図１０に示す処理装置（図１１に示す処理装置の楔２２０を楔２１０’に置き換えた処理装置）を本分離工程に適用すればよい。
【００７４】
［第３の処理装置］
図１４は、予備分離工程の実施に好適な第３の処理装置の構成を概略的に示す図である。図１４に示す処理装置４００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２３０と、楔２３０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１と、駆動軸２１１をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ２１３とを有する。
【００７５】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２３０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２３０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００７６】
図１５は、図１４の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２３０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を第１の基板１０及び第２の基板２０に作用させるための構造を有する。具体的には、楔２３０は、第１の基板１０に当接する第１当接部材２３０ａと第２の基板２０に当接する第２当接部材２３０ｂとを有し、第１当接部材２３０ａは、第２当接部材２３０ｂよりも高い硬度を有する。典型的には、例えば、第１当接部材２３０ａは、剛体で構成され、第２当接部材２３０ｂは、弾性体（例えば、ゴム）で構成される。これにより、貼り合わせ基板３０の端部に適切な分離開始部を形成することができる。
【００７７】
図１６は、楔２３０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２３０が非対称な構造を有するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図１６では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じる横方向の亀裂とを含んでいる、
本分離工程では、図１０に示すように、対称な構造を有する楔２１０’を適用することが好ましい。この場合、図１４に示す処理装置を予備分離工程に適用し、図１０に示す処理装置（図１４に示す処理装置の楔２３０を楔２１０’に置き換えた処理装置）を本分離工程に適用すればよい。
【００７８】
［第４の処理装置］
図１７は、予備分離工程の実施に好適な第４の処理装置の構成を概略的に示す図である。図１７に示す処理装置５００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２４０と、楔２４０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１’と、駆動軸２１１’をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１’に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ２１３と、楔２４０を第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な方向に振動させる振動子２５０と、該振動子２５０の一端と楔２４０とを連結する連結部材２４１とを有する。
【００７９】
振動子２５０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な方向の振動を発生する。振動子２５０としては、例えば、電気信号を機械的な振動エネルギーに変換する素子（例えば、圧電素子）が好適である。
【００８０】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２４０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２４０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００８１】
図１８は、図１７の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２４０は、図１７に示す振動子２５０により第１の基板１０と第２の基板の密着界面に対して非対称な方向の振動を与えられる。これにより、第１の基板１０と第２の基板２０には、密着界面に対して非対称な力が印加される。詳しくは、この振動により楔に接触する個所は第１の基板１０の方が、第２の基板２０よりも外側であるため、基板１０の受けるモーメントは、基板２０の受けるモーメントより大きくなり、基板１０の端部の反り量が基板２０の端部のそれより大きくなる。これにより、第１の基板１０の露出部からその内部の多孔質層に向かって亀裂を生じさせ、貼り合わせ基板３０の端部に適切な分離開始部を形成することができる。
【００８２】
図１９は、楔２４０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２４０が非対称な方向に振動するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図１３では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じた横方向の亀裂とを含んでいる。
【００８３】
そして、この装置の振動子２５０を停止させれば、この装置は本分離工程にも好ましく適用できる。
【００８４】
［第５の処理装置］
図２０は、本発明の本分離工程の実施に好適な第５の処理装置の構成を概略的に示す図である。処理装置６００は、貼り合わせ基板３０を保持する一対の基板保持部１０３及び１０４と、一方の基板保持部１０３に連結されると共に回転可能に軸支された回転軸１０１と、基板保持部１０３と基板保持部１０４との間の距離を調整すると共に貼り合わせ基板３０を押圧するために回転軸１０１に連結されたアクチュエータ（例えば、エアシリンダ）１０８と、他方の基板保持部１０４に連結されると共に回転可能に軸支された回転軸１０２と、回転軸１０２を回転させる回転源（モータ）１０５と、貼り合わせ基板３０に流体を打ち込むための噴射ノズル１０６と、貼り合わせ基板３０と噴射ノズル１０６との相対的な位置関係を調整するための駆動ロボット１０７とを有する。
【００８５】
流体としては、例えば、水等の液体又は空気や窒素等の気体を採用し得る。流体として水を使用する装置は、一般にウォータージェット装置と呼ばれる。噴射ノズル１０６の径は、例えば０．１ｍｍ程度が好適である。
【００８６】
貼り合わせ基板に噴射ノズル１０６を対向させると共に、駆動ロボット１０７を駆動することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面の直上付近或いはそれから第１の基板１０側にずれた位置に噴射ノズル１０６を配置する。そして、この状態で、噴射ノズル１０６から流体を噴射することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して対称或いは非対称な外力を貼り合わせ基板３０の端部に作用させる。これにより、多孔質層に亀裂を生じさせ、それを成長させることができる。
【００８７】
ここで、密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板３０の端部に作用させる方法として、他の方法を採用することもできる。例えば、図２０に示す例では、密着界面に対して平行に流体を噴射するが、該密着界面に対して傾斜させ、第１の基板に向けて流体を噴射することによっても、多孔質層に亀裂を生じさせ、それを成長させることができる。
【００８８】
［第６の処理装置］
図２１は、本発明の予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第６の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【００８９】
図２１に示す処理装置７００は、貼り合わせ基板を回転可能に保持する一対の基板保持部１１３及び１１４と、一方の基板保持部１１４に連結された反り矯正部材１１５を有する非対称な構造の基板保持機構とを具備する。この非対称な構造の基板保持機構は、密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板の端部に作用させる。
【００９０】
基板２０は反り矯正部材１１５を介して基板保持部１１４に減圧吸着され、基板１０は基板保持部１１３に減圧吸着される。そして、基板保持部１１４（又は基板保持部１１３）を回転させると、貼り合わせ基板と基板保持部１１３（又は基板保持部１１４）とが共に回転する。
【００９１】
この処理装置７００は次のように使用される。まず、基板保持部１１３及び１１４により貼り合わせ基板を挟んで保持する。そして、貼り合わせ基板を回転させずに静止させて、噴射ノズル１０６から貼り合わせ基板の密着界面及びその近傍に向けて純水、空気、窒素などの流体１１７を噴射する。このとき、第２の基板２０は板状の反り矯正部材１１５により図中上方への反りが妨げられる。一方、第１の基板１０側には反り矯正部材が無いので、基板を支持する部材の最外周端の位置は、第２の基板２０のそれより内側に位置している。これにより、第１の基板１０の端部は第２の基板２０より反り易くなっている。
【００９２】
このような状態で、第１及び第２の基板の各面取り部により形成された凹部に、流体１１７が吹き付けられると、両基板の端部はそれぞれ離反する力を流体から受けることになる。これにより、図５に示したような力の作用により、図６等に示したように第１の基板１０の表面から分離層に至る亀裂が発生する。
【００９３】
その後、流体１１７を噴射さ続けながら基板保持部１１４を回転させる。これにより、貼り合わせ基板は、回転させた状態で流体１１７により徐々に分離される。ここで、貼り合わせ基板が１回転以上回転した時点で該貼り合せ基板が完全に分離されるように、噴射ノズル１０６に流体を供給する圧縮機による加圧力を調整する。この分離処理において、亀裂は、渦巻き状に基板の外から中心に向けて分離層に沿って進む。
【００９４】
両基板が完全に分離したら、流体の噴射を止める。
【００９５】
［第７の処理装置］
図２２は、予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第７の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【００９６】
図２２に示す処理装置８００は、貼り合わせ基板を回転可能に保持する一対の基板保持部１１３及び１１４と、一方の基板保持部１１４に連結され、端部においてのみ基板２０を吸着する凹型の反り矯正部材１１６を有する非対称な基板保持機構とを具備している。１１８は凹部（空間）である。この非対称な構造の基板保持機構は密着界面に対して非対称な力を貼り合せ基板の端部に作用させる。
【００９７】
基板２０は吸着部材１１５の端部で減圧吸着され、基板１０は基板保持部１１３に減圧吸着される。そして、基板保持部１１４（又は基板保持部１１３）を回転させると、貼り合せ基板と基板保持部１１３（又は基板保持部１１４）とが共に回転する。
【００９８】
この装置の動作は図２１の装置と同じである。
【００９９】
［第８の処理装置］
図２３は、予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第８の処理装置の構成を概略的に示す図である。処理装置９００は、非対称な基板保持機構を具備しており、この非対称な構造の基板保持機構は、密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板の端部に作用させる。
【０１００】
図２３に示す処理装置９００は、下蓋１２１と上蓋１２２とを有しており、内部に貼り合わせ基板を収容する空間１２３ともう一つの空間１２４とを形成している。
【０１０１】
一方の空間１２３には流体供給菅１２５が、他方の空間１２４には流体供給菅１２６が通じており、それぞれ独立して所望の圧力で流体を供給する。処理装置９００の内部には、ゴムなどの弾性体からなるシート状の隔離用シール材１２７が取り付けられており、これが空間１２３と空間１２４とを隔てている。上蓋１２２側の空間１２４内には、内部が中空のOリング１２８が設けられている。シール材１２７は基板１０の保持部としても機能する。
【０１０２】
下蓋１２１には、基板２０を保持する基板保持部１２９が設けられており、基板保持部１２９には、減圧吸着用の吸引孔１３０が複数形成されており、基板保持部１２９の周辺部には、真空シール用のＯリング１３１が取り付けられている。
【０１０３】
この処理装置９００は次のように使用される。まず、上下の蓋１２１、１２２を開けて、貼り合わせ基板を基板保持部１２９上に載置し、吸引孔１３０を通して吸着する。次に、上下の蓋１２１、１２２を閉めて空間１２３を密封し、流体供給菅１２５から加圧流体を空間１２３内に供給する。又、流体供給菅１２６から加圧流体を空間１２４内に供給する。
【０１０４】
ここで、空間１２３の圧力を空間１２４の圧力より高める。貼り合わせ基板を構成する上側の基板１０は、上方に移動可能な状態でシール材１２７に密着しているので、基板１０の端部に流体により静圧を受けると、図５に示したような力の作用により、基板１０の端部が上方に反る。これにより、図６等に示したように第１の基板１０の表面から分離層に至る亀裂が発生する。
【０１０５】
その後、流体を用いて静圧を印加し続けると、貼り合わせ基板が完全に分離される。
【０１０６】
図２４は、本発明の実施の形態による複合部材の分離後の第１の基板の一例を示す模式的平面図である。
【０１０７】
分離開始部６０を除くと、第１の基板１１の分離面側に、大面積に亘って均一な厚さで残留多孔質層１２ｂが残っている。半球状の分離開始部６０の位置が、基板の外周最端部から３ｍｍ以内、より好ましくは２ｍｍ以内であれば、ＳＯＩ基板としては良好なものが得られる。
【０１０８】
本発明の実施形態によれば、分離層に到達する亀裂の位置を、基板の外周最端部から３ｍｍ以内、より好ましくは２ｍｍ以内に安定して発現させることができる。
【０１０９】
本発明においては、分離開始部６０の面積を不本意に広げないように、貼り合わせ基板を回転させずに、予備分離工程を行うことが好ましい。
【０１１０】
そして、予備分離工程の後に、貼り合わせ基板を回転させながら該基板の端部に向けて流体を噴射する。分離開始部６０付近に流体が当たるまでは亀裂は成長しないが、分離開始部６０付近に流体が当たると本分離工程に移行する。流体を用いた本分離工程では、回転源１０５を駆動することにより貼り合わせ基板３０を1回転以上、より好ましくは２回転以上回転させながら、亀裂を外周側から中心に向けて渦巻状に成長させて本分離工程を実施することが好ましい。これにより、本分離工程中における基板の反りを抑え、基板自体の割れを確実に防止することができる。
【０１１１】
ここで、イオン注入法を利用した薄膜の製造方法の実施形態について図２５A〜図２５Eを参照して説明する。
【０１１２】
まず、単結晶シリコンウエハのような基板を用意する。好ましくはミラーウエハ上に単結晶半導体層１３をエピタキシャル成長させた基板を用いるとよい。
【０１１３】
次に、酸化性雰囲気で熱処理を行い基板１１の表面に酸化シリコンのような絶縁層１４を形成する。
【０１１４】
線状イオン打ち込み法或いはプラズマ浸漬イオン打ち込み法により、絶縁層１４が形成された基板１１の表面を通して基板１１内にイオンを打ち込む。ここで、移設層の厚みに応じてイオン注入時のエネルギーを制御して、注入粒子が移設層の厚みに対応した深さにピーク濃度を持つように打ち込む。
【０１１５】
打ち込まれた粒子が高濃度に分布する層状の部分は、注入イオンによる欠陥やストレスが生じているため分離層４として働く。
【０１１６】
こうして、移設層となる絶縁層１４及び単結晶半導体層１３を有し、その下にイオン注入による分離層４とを有する第1の部材が作製される（図２５A）。
【０１１７】
次に、石英ガラス又は単結晶シリコンウエハのような第2の部材２０を用意し、必要に応じて、その表面に酸化シリコンなどの絶縁層を形成する。
【０１１８】
次に、第1の部材と第2の部材２０を室温で密着させ、両者を貼り合わせる。ここで、必要に応じて熱処理を行い、接合強度を高めることも好ましい。こうして、図２５Bに示す複合部材が得られる。
【０１１９】
次に、複合部材に上述した非対称の外力を加えて、第1の部材の表面から移設層である絶縁層１４及び単結晶半導体層１３を通して分離層４に至る亀裂７Aを形成する（図２５C）。
【０１２０】
そして、更に分離力を加えて分離層４に沿って図中横方向に亀裂７Bを成長させる（図２５D）。
【０１２１】
こうして、図２５Eに示すように複合部材が完全に分離され、絶縁層１４と単結晶半導体層１３が第2の部材上に移設される。
【０１２２】
以上の工程により、SOI層となる薄膜（単結晶半導体層１３）を製造することができる。
【０１２３】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。
【０１２４】
［第１の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第１の処理装置２００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１２５】
まず、第１の基板１０を形成する為に、比抵抗０．０１Ω・ｃｍのP型（又はN型でもよい）の単結晶Ｓｉ基板１１を準備し、その単結晶Ｓｉ基板１１に対してHF溶液中で２段階の陽極化成処理を施し、その表面に、互いに多孔度の異なる２層の多孔質層からなる多孔質Ｓｉ層１２を形成した（図２Ａ）。この時の陽極化成条件は、以下の通りである。
【０１２６】
＜第1段階の陽極化成条件＞
電流密度 ：７（ｍＡ／ｃｍ２）
陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１
処理時間 ：５（ｍｉｎ）
多孔質Ｓｉ厚 ：４．５（μｍ）
＜第２段階の陽極化成条件＞
電流密度 ：３０（ｍＡ／ｃｍ２）
陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１
処理時間 ：１０（ｓｅｃ）
多孔質Ｓｉ厚 ：０．２（μｍ）
こうして、第１の基板の表面側には、第１段階の低電流で低多孔度の第１の多孔質層が形成され、第１の多孔質層の下には、第２段階の高電流で第１の多孔質層より薄く且つ高多孔度の第２の多孔質層が形成された。
【０１２７】
なお、第1の多孔質層の厚さは、上記の例に限定されず、例えば、数百μｍ〜０．１μｍが好適である。また、第2の多孔質層の厚さに関しても、上記の例に限定されず、以降の分離工程の条件等に応じて適宜変更し得る。
【０１２８】
第１の多孔質層が、高品質のエピタキシャルＳｉ層１３を形成するために好適な多孔度を有するように、第２の多孔質層が、該第２の多孔質の中であって第１の多孔質層との界面に極めて近い部分に亀裂が生じるような多孔度を有するように、上記の条件を決定した。
【０１２９】
多孔質層１２は、１層構造でもよいし、３層以上の構造としてもよい。
【０１３０】
次いで、この基板に酸素雰囲気中において４００℃で１時間の酸化処理を実施した。この酸化処理により、多孔質層の孔壁内部を単結晶Siのまま維持しつつ、多孔質層１２の孔の壁面を熱酸化膜で覆った。
【０１３１】
次いで、多孔質Ｓｉ層１２上にCVD(Chemical VaporDeposition)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（図２Ｂ）。この時の成長条件は以下の通りである。なお、エピタキシャル成長の前段では、高温で水素ガスに多孔質Ｓｉ層１２の表面が晒されるため、Sｉ原子のマイグレーションにより表面の孔が埋まり、表面が平坦になる。
【０１３２】
＜エピタキシャル成長条件＞
ソースガス ：ＳｉＨ２Ｃｌ２／Ｈ２
ガス流量 ：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ）
ガス圧力 ：８０（Ｔｏｒｒ）
温度：９５０（℃）
成長速度 ：０．３０（μｍ／ｍｉｎ）
次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Ｓｉ層１３の表面に熱酸化により２００ｎｍ厚のＳｉＯ２層１４を形成した（図２B）。これにより第1の基板１０が得られる。
【０１３３】
次いで、別途準備された第1の基板１０と同サイズのＳｉ基板（第2の基板）２０と、第1の基板１０のＳｉＯ２層１４の表面とを、それぞれの基板の中心位置が一致するように、密着させて、酸化性雰囲気中で１１８０℃で５分の熱処理を行った。これにより図２Ｃに示すような貼り合わせ基板３０を作成した。実際には、酸化性雰囲気での熱処理により複合部材の表面は酸化膜で覆われていた。
【０１３４】
次いで、図７に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置２００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部を固体の楔２１０に対向させた。
【０１３５】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２１０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２１０を貼り合わせ基板３０の分離開始部に約１．５ｍｍだけ挿入した。これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端の部分が欠落して、図２４に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１３６】
ここでは、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）製の樹脂の楔２１０を採用した。また、ここで採用した楔は、該楔２１０が第１の基板１０に当接する当接面と密着界面とがなす角度θ１は２０度、楔２１０が第２の基板２０に当接する当接面と密着界面がなす角度θ２は１０度を有する。即ち、０≦θ２＜θ１の関係を満足させた（図８又は図９参照）。
【０１３７】
次いで、図２０に示す処理装置６００の基板保持部１０３及び１０４に貼り合わせ基板３０を保持させた。この時、分離開始部が噴射ノズル１０６に対向するように貼り合わせ基板３０を位置決めした。
【０１３８】
次いで、直径０．１ｍｍの噴射ノズル１０６から分離開始部に向けて４００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力の流体（この場合は水）を噴射して分離を開始した。そして、その後、貼り合わせ基板３０を回転させながら分離を進め、亀裂を第１の多孔質層と第２の多孔質層との界面付近の第２の多孔質層中にそれに沿って渦巻き状に内部に成長させた。貼り合わせ基板３０の中心まで亀裂が到達して、貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で２枚の基板に完全に分離できた（図２E）。
【０１３９】
次いで、分離後の第２の基板２０’の表面に残留する残留多孔質層１２bをHF濃度が４９重量％の弗酸とH２O2濃度が３０重量％過酸化水素水と水の混合液をエッチング液として選択的にエッチングした（図２F）。これにより図２Fに示すようなＳＯＩ基板が得られた。移設された単結晶Ｓｉ層１３ｂの外周端は、全周に亘って基板２０の外周端から２ｍｍ以内に存在しており、絶縁層１４ｂを介して基板２０に密着していた。
【０１４０】
次いで、単結晶Ｓｉ基板１１上に残留する残留多孔質層１２bをHF濃度が４９重量％の弗酸とH２O2濃度が３０重量％の過酸化水素水と水との混合液をエッチング液として選択的にエッチングした（図２G）。
【０１４１】
［第２の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第２の処理装置３００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１４２】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じ方法で行った。
【０１４３】
次いで、図１１に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置３００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部を楔２２０に対向させた。
【０１４４】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２２０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２２０を貼り合わせ基板３０の分離開始部に約１．５ｍｍだけ挿入した。
【０１４５】
ここでは、PTFE製の楔２２０を採用した。また、ここで採用した楔２２０は、該楔２２０が第１の基板１０に当接する第１の当接面に対して楔２２０が第２の基板２０に当接する当接面が０．５ｍｍ（即ち、Ｄ＝０．５ｍｍ＞０）だけ後退した構造を有する（図１２又は図１３参照）。これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端（外側）の部分が欠落して、図２４に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１４６】
次いで、第１の実施例と同様にして図２０に示す処理装置６００を用いて本分離を行い、SOI基板を作製した。また、第１の実施例と同様にして単結晶Ｓｉ基板を再生した。
【０１４７】
[第３の実施例]
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第３の処理装置４００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１４８】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じ方法で行った。
【０１４９】
次いで、図１４に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置４００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部を楔２３０に対向させた。
【０１５０】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２３０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２３０を貼り合わせ基板３０の分離開始部に約１．５ｍｍだけ挿入した。
【０１５１】
ここで採用した楔２３０は、第１の基板１０に当接する第１部材２３０ａが第２の基板２０に当接する第２部材２３０ｂよりも高い硬度を有する。より具体的には、第１部材２３０ａがＰＥＥＫで構成され、第２部材２３０ｂがゴムで構成された楔２３０を採用した（図１５又は図１６参照）。
【０１５２】
これにより、これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端の部分が欠落して、図２０に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１５３】
次いで、第１の実施例と同様にして図２０に示す処理装置６００を用いて本分離を行い、SOI基板を作製した。また、第１の実施例と同様にして単結晶Ｓｉ基板を再生した。
【０１５４】
［第４の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第４の処理装置５００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１５５】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じ方法で行った。
【０１５６】
次いで、図１７に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置５００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部が楔２４０に対向させた。
【０１５７】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２４０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２４０を振動させながら貼り合わせ基板３０に約１．５ｍｍだけ挿入した。これにより、これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端の部分が欠落して、図２０に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１５８】
次いで、第１の実施例と同様にして図２０に示す処理装置６００を用いて本分離を行い、SOI基板を作製した。また、第１の実施例と同様にして単結晶Ｓｉ基板を再生した。
【０１５９】
［第５の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第１の処理装置２００及び第５の処理装置６００を用いた例である。
【０１６０】
貼り合わせ基板３０への分離開始部６０の形成までは、上述した第１の実施例と同じである。
【０１６１】
次いで、図２０に示す処理装置６００に貼り合わせ基板３０を保持させて回転させ、第１の実施例と同様に４００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力の流体を噴射した。
【０１６２】
回転している分離開始部６０付近に流体が当たった後、亀裂が渦巻状に成長し、貼り合わせ基板３０の中心まで到達したところで、貼り合わせ基板３０は完全に２枚の基板に分離された。
【０１６３】
その後の処理は第１の実施例と同じである。
【０１６４】
［第６の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第６の処理装置７００を用いた例である。
【０１６５】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じである。
【０１６６】
次いで、図２１に示す処理装置７００に貼り合わせ基板３０を保持させ、静止した状態で２０００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力の流体を噴射して基板１０の端部を下方に反らせて分離開始部を形成した。
【０１６７】
次いで、流体の圧力を４００ｋｇｆ／ｃｍ２に下げて、その後、貼り合わせ基板３０を回転させることにより、亀裂を渦巻状に成長させて、貼り合わせ基板３０を完全に２枚の基板に分離した。
【０１６８】
その後の処理は第１の実施例と同じである。
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、貼り合わせ基板等の複合部材を多孔質層等の分離層で適切に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】、
【図１Ｂ】、
【図１Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係る複合部材の分離方法を説明するための模式図である。
【図２Ａ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における多孔質層の形成工程を説明するための模式図である。
【図２Ｂ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における単結晶Ｓｉ層及び絶縁層の形成工程を説明するための模式図である。
【図２Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における貼り合わせ工程を説明するための模式図である。
【図２Ｄ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における分離開始部の形成工程（予備分離工程）を説明するための模式図である。
【図２Ｅ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における分離工程（本分離工程）を説明するための模式図である。
【図２Ｆ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における第２の基板側の多孔質層の除去工程及びＳＯＩ基板を説明するための模式図である。
【図２Ｇ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における第１の基板側の多孔質層の除去工程を説明するための模式図である。
【図３】貼り合わせ基板を構成する第１の基板と第２の基板とに対称な力を作用させた様子を示す模式図である。
【図４】分離処理によって生じ得る欠陥を模式的に示す図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態に従って分離開始部を形成する際に貼り合わせ基板に作用する力を示す図である。
【図６】本発明の好適な実施の形態に係る処理装置によって分離開始部が形成された貼り合わせ基板の断面を模式的に示す図である。
【図７】予備分離工程の実施に好適な第１の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】図７の一部の拡大図である。
【図９】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図１０】本分離工程に好適な楔を示す図である。
【図１１】予備分離工程の実施に好適な第２の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１２】図１１の一部の拡大図である。
【図１３】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図１４】予備分離工程の実施に好適な第３の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１４の一部の拡大図である。
【図１６】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図１７】予備分離工程の実施に好適な第４の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１８】図１７の一部の拡大図である。
【図１９】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図２０】本分離工程の実施の好適な第５の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２１】予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第６の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２２】予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第７の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２３】予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第８の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態による複合部材の分離後の第１の基板の一例を示す模式的平面図である。
【図２５Ａ】、
【図２５Ｂ】、
【図２５Ｃ】、
【図２５Ｄ】、
【図２５Ｅ】本発明の好適な実施の形態に係る薄膜の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ 第１の部材
２ 第２の部材
３ 基板
４ 分離層
５ 移設層
６ 複合部材
７A、７B 亀裂
８ 非対称な力
９ 分離力
１０ 第１の基板
２０ 第２の基板
３０ 貼り合わせ基板
５０ ＳＯＩ基板
６０ 分離開始部
１１ 単結晶Ｓｉ基板
１２ 多孔質層
１３ 単結晶Ｓｉ層
１４ 絶縁層（ＳｉＯ2層）
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 処理装置
１０１，１０２ 回転軸
１０３，１０４ 基板保持部
１０５ 回転源（モータ）
１０６ 噴射ノズル
１０７ 駆動ロボット
１０８ アクチュエータ
２０１ 支持台
２０２ 弾性体
２０３ 支持部
２１０，２１０’，２２０，２３０，２４０ 楔
２１１，２１１’ ラック付き駆動軸
２１２ ガイド部材
２１３ モータ
２３０ａ 第１部材
２３０ｂ 第２部材
２４１ 連結部材
２５０ 振動子
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合部材の分離方法、薄膜の製造方法、並びに複合部材の分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁体（誘電体）、導電体、半導体、磁性体などの薄膜を形成するためには、各種の製造方法が提案されており、その中には、互いに材料或いは構造の異なる少なくとも２種の層からなる複合部材を分離して、薄膜を形成する方法がある。
【０００３】
以下、理解し易いように、薄膜としてSOI層を取り上げて説明する。
【０００４】
特開平７−３０２８８９号公報、米国特許第５，８５６，２２９号の明細書には、単結晶Ｓｉ基板に多孔質層を形成し、その上に非多孔質層単結晶層を形成した第１の部材を、絶縁層を介して第２の部材に貼り合わせて形成した複合部材を、分離層として働く多孔質層で２枚に分離することにより、第２の部材に非多孔質単結晶層を移し取る方法が記載されている。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、数１０ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板を製造可能な点で優れている。
【０００５】
更に、この方法は単結晶Ｓｉ基板の大部分を破壊することなく、第２の部材から分離するので、分離したＳｉ基板を再利用できるという優れた利点を有する。
【０００６】
貼り合わせた基板を２枚に分離する方法としては、例えば、貼り合わせ面に対して垂直な方向に力が加わるようにして両基板を互いに反対方向に引っ張る方法、貼り合わせ面に対して平行に剪断応力を加える方法（例えば、貼り合わせ面に平行な面内で両基板を互いに反対方向に移動させる方法や、円周方向に力が加わるようにして両基板を反対方向に回転させる方法など）、貼り合わせ面に対して垂直な方向に加圧する方法、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、分離領域に対して貼り合わせ基板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、分離領域として機能する多孔質層に染み込ませた物質の膨張エネルギーを利用する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基板の側面から熱酸化させることにより、該多孔質層を体積膨張させて分離する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基板の側面から選択的にエッチングして分離する方法などがある。
【０００７】
このような方法は、米国特許第５，８５４，１２３号の明細書、特開平１１−２３７８８４号公報、特開平１０−２３３３５２号公報、欧州特許公開０８６７９１７号公報などに開示されている。
【０００８】
又、特開平５−２１１１２８号公報、米国特許第５，３７４，５６４号の明細書には、単結晶Ｓｉ基板にその表面側から水素などのイオンを注入し、基板の内部に分離層として働く注入イオンの濃度が局所的に高いイオン注入層を形成して形成された基板を、別の基板に貼り合わせて、その貼り合わされた基板を加熱して分離する方法が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような分離方法においては、分離の初期に亀裂が発生する位置を如何に安定させるかが重要である。
【００１０】
例えば、貼り合わせ基板の分離の際に、分離層以外の部分に発生した亀裂が基板の中心方向に成長していくと、ＳＯＩ層となる薄膜が破壊され、ＳＯＩ基板の製造歩留まりを低下させる。
【００１１】
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複合部材における亀裂の発生位置の再現性を高め、端部における薄膜の欠損量を抑制することを第１の目的とする。
【００１２】
又、本発明は、複合部材を多孔質層或いはイオン注入層等の分離層で適切に分離することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記楔が非対称な一対の傾斜した当接面を有する。
本発明の第２の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記楔が、前記第１の部材に当接される第１の当接面と前記第２の部材に当接される第２の当接面とを有し、前記第１の当接面が前記密着界面となす角度が、前記第２の当接面が前記密着界面となす角度より大きい。
本発明の第３の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記予備分離工程では、前記楔を、密着界面と平行に移動させて前記複合部材の端部に挿入する。
本発明の第４の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記楔は、前記第１の部材に当接される第１の当接面と前記第２の部材に当接される第２の当接面とを有し、前記楔は、前記複合部材に挿入される際に前記第１の当接面が前記第２の当接面よりも先に前記複合部材に当接する構造を有する。
本発明の第５の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記予備分離工程では、前記複合部材を回転させずに前記亀裂を形成し、前記本分離工程では、前記複合部材を回転させながら前記亀裂を成長させる。
本発明の第６の側面に係る分離方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、前記予備分離工程では、前記第１の基板についてはその中央部を保持し、前記第２の基板についてはその端部を保持する基板保持機構によって前記複合部材を保持することによって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させる。
本発明の第７の側面に係る薄膜の製造方法は、分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と第２の部材とを密着させ、複合部材を形成する工程と、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において前記複合部材を分離する分離工程とを含む薄膜の製造方法において、前記分離工程は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の分離方法に従って実施される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
図１Ａ〜図１Cは、本発明の好適な実施の形態に係る複合部材の分離方法を概略的に説明するための模式図である。
【００１８】
第１の部材１は、その内部に形成された分離層４を有する。５は第１の部材の表層（移設層）であり分離層４上にある。この表層が後に第２の部材に移設されることになる。３は第１の部材の基板であり分離層４の下方にある。この内部に分離層４を有する第１の部材１と、第２の部材２とを密着させ複合部材６を作製して用意する。１Aは密着界面を示している。
【００１９】
本実施形態の分離方法は、この複合部材６を、第１の部材１と第２の部材２との密着界面１Aとは異なる位置において分離するために図１Bに示す予備分離工程と、図１Cに示す本分離工程とを含む。
【００２０】
予備分離工程では、図１Bに示すように、密着界面１Aに対して非対称な力８を複合部材６の端部に作用させることにより、複合部材６に第一の部材１の表面から移設層５を横断して分離層４に至る亀裂７Aを形成する。この密着界面に対して非対称な外力８が、複合部材６の横方向中心に向けて密着界面に平行に亀裂７Aが伸びることを抑制する。図１Bでは亀裂７Aの先端が基板３の上面にまで達している例を示しているが、亀裂７Aの先端は、分離層４の上面或いは分離層４内部に達していればよい。
【００２１】
本分離工程では、図１Cに示すように、亀裂７Aが形成された分離開始部から分離層４に沿った亀裂７Bを成長させる。予備分離工程において、亀裂７Aはすでに第１の部材６内部の分離層４に到達しているので、その後は、第１及び第２の部材を分離させるような分離力９を与えることにより、亀裂７Ｂは、分離層４に沿って、分離層４の内部或いはその上下界面に発生し成長する。図１Cは、分離層４の内部に亀裂７Aが成長していく様子を例示している。
【００２２】
こうして、移設層５はその大部分が破損することなく第２の部材上に移設されることになり、移設層５の端部の極一部のみが第２の部材に移設されずに欠落するだけである。
【００２３】
本発明に用いられる移設層５は、予備分離工程で亀裂が形成され、本分離工程にて分離されることにより第１の部材側に移設される層を意味し、このような移設層５としては、絶縁体、導電体、半導体、磁性体などの材料からなる層から選択される少なくとも一種が用いられる。半導体層を用いる場合には、単結晶Ｓｉ層、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層、Ｇｅ層、ＳｉＧｅ層、ＳｉＣ層、Ｃ層、化合物半導体（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）層が具体例としてあげられる。絶縁体の層を用いる場合には、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどが具体例として挙げられる。分離層の形成方法として後述するイオン注入法を用いる場合には、被注入体となる基板の表層が移設層となる。
【００２４】
本発明に用いられる分離層４は、本分離工程において、その内部又は上側若しくは下側の界面に亀裂が生じることにより分離後の露出面を提供する層であり、複合部材の構成材料のうち、構造的に機械的強度が比較的弱い層領域や界面、応力が比較的集中している層領域や界面は、本発明における分離層として使用することができる。具体的には、陽極化成や、水素、窒素、希ガス等のイオン注入により形成した多孔質層が挙げられる。イオン注入の場合には、それにより欠陥や応力が発生するため、微小気泡が生じて多孔質体になっていなくても機械的な強度が弱いので、分離層として利用できる。
【００２５】
多孔質Siは、Uhlir等によって1956年に半導体の電解研磨の研究過程において発見された（A.Uhlir,Bell Syst.Tech.J., vol.35,333(1956)）。多孔質Siは、Si基板をHF溶液中で陽極化成（Anodization）することにより形成することができる。
【００２６】
ウナガミ等は、陽極化成におけるSiの溶解反応を研究し、HF溶液中のSiの陽極反応には正孔が必要であり、その反応は、次の通りであると報告している（T.ウナガミ、J.Electrochem.Soc.,vol.127, 476(1980)）。
Si+2HF+(2-n)e+ → SiF2+2H++ne-
SiF2+2HF →SiF4+H2
SiF4+2HF →H2SiF6
または、
Si+4HF+(4-λ)e+ →SiF4+4H++λe-
SiF4+2HF →H2SiF6
ここで、e+およびe-は、それぞれ正孔と電子を表している。また、nおよびλは、それぞれSiの1原子が溶解するために必要な正孔の数であり、n＞2又はλ＞4なる条件が満たされた場合に多孔質Siが形成されるとしている。
【００２７】
以上のことから、正孔の存在するP型Siは多孔質化されるが、N型Siは多孔質化されないと考えることができる。この多孔質化における選択性は長野等及び今井によって報告されている(長野、中島、安野、大中、梶原、電子通信学会技術研究報告、vol.79,SSD79-9549(1979))、(K.Imai, Solid-State Electronics, vol.24,159(1981))。
【００２８】
しかしながら、高濃度のN型Ｓｉであれば多孔質化されるとの報告もある（R.P.Holmstrom and J. Y. Chi, Appl. Phys.Lett., vol. 42, 386(1983)）。したがって、P型、N型の別にこだわらず、多孔質化が可能な基板を選択することが重要である。
【００２９】
第１及び第２の部材を密着させて複合部材を作成した後に、酸化性雰囲気中において複合部材を熱処理して密着強度を強め、複合部材の露出面に酸化膜を形成することも好ましい。この場合には、分離開始部となる複合部材の端部も酸化膜で覆われるために、本発明の方法を適用すると良好に分離をすることができる。
【００３０】
予備分離工程に用いられる非対称な外力の付与の仕方、本分離工程に用いられる外力の付与の仕方については、更に図面を参照して後述する。
【００３１】
図２Ａ〜図２Ｇは、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【００３２】
まず、図２Ａ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処理等により多孔質Ｓｉ層（分離層）１２を形成する。
【００３３】
次いで、図２Ｂに示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２の上に非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。その後、その表面を酸化することにより絶縁層（ＳｉＯ２層）１４を形成する。これにより、第1の基板（第１の部材）１０が形成される。この単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層１４は移設層となる。
【００３４】
ここで、多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１に水素イオン、ヘリウム等の不活性ガスの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。
【００３５】
次に、図２Ｃに示す工程では、単結晶Ｓｉからなる第2の基板（第２の部材）２０を準備し、第1の基板１０と第2の基板２０とを、第2の基板２０と絶縁層１４とが面するように室温で密着させて貼り合わせ基板（複合部材）を作成する。
【００３６】
なお、絶縁層１４は、上記のように第1の基板の単結晶Ｓｉ層１３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２Ｃに示す状態になれば良い。しかしながら、上記のように、絶縁層１４を活性層となる単結晶Ｓｉ層１３側に形成することにより、第1の基板１０と第2の基板２０との貼り合わせ界面（密着界面）を活性層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ基板を得ることができる。
【００３７】
次いて、図２Ｄに示す工程（予備分離工程）では、分離処理を開始する部分である分離開始部６０を形成する。分離開始部６０は、次工程である本分離工程（図１Ｅ）において貼り合わせ基板３０の分離を開始する部分である。
【００３８】
本発明の好適な実施の形態では、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板３０の端部に作用させる。特に、非対称な構造の分離部材（例えば固体の楔）や非対称な構造の基板保持機構を用いるとよい。
【００３９】
第１の基板１０と第２の基板２０に”非対称な力”を印加する方法としては、例えば、次のような方法が好適である。
【００４０】
第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な力を作用させる構造及び／又は機能を有する固体の楔を貼り合わせ基板３０の端部に挿入する方法が好適である。
【００４１】
より具体的には、例えば、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な形状を有する楔を貼り合わせ基板３０の端部の密着界面に挿入する方法、
第１の基板１０に当接する部分と第２の基板２０に当接する部分との硬度が異なる楔を貼り合わせ基板３０の端部に挿入する方法、
第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対称又は非対称の楔を挿入し、該密着界面に対して垂直でない方向（非対称な方向）に該楔を振動させる方法等が好適である。
【００４２】
第１の基板１０と第２の基板２０に”非対称な力”を印加する方法としては、例えば、それぞれの基板１０、２０を保持する基板保持部の構造を非対称な構造として、基板の端部の反り具合を異ならしめる方法もある。第１の基板１０の端部が第２の基板２０の端部より大きなモーメントを受けて反るようにすれば、所望の亀裂を発生させることができる。
【００４３】
ここで、第１の基板１０に作用する第１の力と第２の基板２０に作用する第２の力とを異ならせる際に、適切な分離開始部６０が形成されるように、第１の力と第２の力との関係を決定する。
【００４４】
適切な分離開始部とは、続く本分離工程（図２Ｅ）において、実質的に多孔質層のみが破壊されて貼り合わせ基板３０が２枚の基板に分離され得る構造を提供する分離開始部である。
【００４５】
より具体的には、適切な分離開始部は、例えば、多孔質層の一部が貼り合わせ基板３０の外部雰囲気に露出した構造であり、第１の基板の表面、ここでは絶縁層１４の表面から絶縁層１４及び単結晶Ｓｉ層１３を通り多孔質層に至る亀裂７Aを発生させることにより形成できる。
【００４６】
尚、図２Dでは、亀裂７Aの形成後、或いは形成と同時に、亀裂７Aより端（外側）にある部分を取り除いて分離開始部６０を形成した様子を示しているが、図１Bに示したように、亀裂７Aより端（外側）にある部分を取り除くことは必須ではない。
【００４７】
以上のように、分離開始部６０を形成することにより、続く本分離工程（図２Ｅ）において、多孔質層１２を選択的に破壊して貼り合わせ基板３０を２枚の基板に分離することができるため、分離工程における欠陥の発生を効果的に防止することができる。
【００４８】
次いで、図２Ｅに示す工程（本分離工程）では、分離開始部６０が形成された貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で２枚の基板に完全に分離する。ここで、貼り合わせ基板３０の分離は、分離開始部６０から多孔質層１２に沿った横方向への亀裂の成長を開始させることによって行う。分離の方法としては、例えば、次のような方法が好適である。
（１）流体を利用した分離方法
まず、貼り合わせ基板３０の分離開始部６０に束状の流体（例えば、水等の液体、空気や窒素等の気体）を噴射し、これにより分離開始部６０付近の多孔質層１２を破壊し、徐々に分離領域（分離された領域）、即ち横方向の亀裂を拡大させながら、そこに流体を進入させる。ここで、分離開始部６０を有する貼り合わせ基板３０を回転させながら該貼り合わせ基板３０の端部に向けて流体を噴射すると、亀裂の成長は、分離開始部６０に流体が当たった時点で開始される。したがって、本分離工程の開始の際に分離開始部６０に対して流体を位置合わせする必要がない。
その後、更に分離を進め、残りの多孔質層１２の全面を破壊することにより、貼り合わせ基板３０を完全に分離する。この際、例えば、貼り合わせ基板３０をその面内で回転させることにより、該貼り合わせ基板３０に流体が打ち込まれる位置を変更しながら分離を進めることが好ましい。
【００４９】
流体を用いる場合には、前述したような流体の噴流を利用する方法に代えて、Oリングなどのシール部材により分離開始部を取り囲む閉じた空間を形成し、該空間内を流体で満たしその流体を加圧することで、亀裂を成長させると共にそこへ流体を進入させる方法、いわゆる静圧流体を利用する方法を用いてもよい。
（２）固体の楔を利用した分離方法
貼り合わせ基板３０の端部の分離開始部６０に楔（例えば、樹脂製などの薄い楔）を緩やかに挿入し、２つの基板を押し広げることにより、貼り合わせ基板３０を完全に分離する。
【００５０】
なお、楔を利用して分離開始部６０を形成する場合には、分離開始部６０の形成処理と（図２Ｄ）と本分離工程（図２Ｅ）において同一の装置を使用して、２つの処理を連続的に実行することもできる。
（３）引き剥がしによる分離方法
貼り合わせ基板３０の一方の面を固定し、フレキシブルテープ等を利用して他方の面を該貼り合わせ基板３０の軸方向に引っ張ることにより、該貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で完全に分離する。この際、分離の開始時は、分離開始部６０に分離力が集中するように、引っ張り力を印加する。
（４）せん断応力による分離方法
貼り合わせ基板３０の一方の面を固定し、他方の面を該貼り合わせ基板３０の面方向に移動させるように該他方の面に力を印加することにより、せん断応力によって該貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で完全に分離する。この方法では、分離開始部６０から分離が開始されるように、他の方法を適用する場合よりも大きな分離開始部６０を形成しておくことが好ましい。
【００５１】
以上のように、分離開始部６０を形成した後に、該分離開始部６０から分離処理（本分離処理）を開始することにより、貼り合わせ基板３０を実質的に多孔質層の部分のみで分離することができ、単結晶Ｓｉ層１３、絶縁層１４、第２の基板２０、単結晶Ｓｉ基板１１、及び、それらの層又は基板の界面が破壊されて重大な欠陥が生じることを防止することができる。
【００５２】
ここで、本発明の好適な実施の形態と対照的な場合として、分離開始部を作成する際に第１の基板１０と第２の基板２０とに対称な力を作用させた場合、或いは、分離開始部を形成せず、第１の基板１０と第２の基板とに対称な力を作用させながら貼り合わせ基板３０を分離する場合における貼り合わせ基板３０の分離の様子を考察する。
【００５３】
図３は、貼り合わせ基板を構成する第１の基板１０と第２の基板２０とに対称な力を作用させた様子を示す模式図である。
【００５４】
図３に示すように、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して対称な力９０２Ａ、９０２Ｂを夫々第１の基板１０、第２の基板２０に作用させた場合は、密着界面の最外周部の作用点９０１には、密着面に対して対称な引張力９０３Ａ、９０３Ｂが作用する。これにより、分離の進行方向は、矢印９０４のように、概ね、貼り合わせ基板３０の面方向（図では水平方向）になる。
【００５５】
従って、分離は、多孔質層１２まで達しないで、図４の矢印９０５に示すように、多孔質層１２に次いで構造が脆弱な、単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層（ＳｉＯ２層）１４との界面に沿って相応の距離Lだけ進行する。この場合、単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層（ＳｉＯ２層）１４との界面に沿って分離された部分は、第２の基板２０側に移設されないために、この長さL部分の部分とそれより端の部分が欠落し欠陥となる。
【００５６】
もっとも、該単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層（ＳｉＯ２層）１４との界面は、多孔質層１２に比べれば、構造的に強いため、該界面に生じる横方向の亀裂が基板の中心にまで及ぶことは希であり、途中から単結晶Ｓｉ層１３を横断し、多孔質層に至り、大部分は多孔質層１２で分離される。この距離Lが長いと、亀裂が多孔質層に到達する点は、基板の外周端部から３ｍｍを超えることもある。
【００５７】
これに対して、本発明の好適な実施の形態によれば、図５に示すように、分離開始部を形成すべき部分に、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な力９０６Ａ、９０６Ｂを作用させることにより、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に、非対称な力９０７Ａ、９０７Ｂを作用させる。
【００５８】
これにより、矢印９０８に示すように、亀裂を容易に多孔質層１２に到達させることができる。
【００５９】
図６は本発明の実施形態による予備分離工程終了後の複合部材の断面を示している。絶縁層１４及び単結晶Ｓｉ層１３を横断する亀裂が、第１の部材の表面の作用点９０１から多孔質層１２に到達している様子が描かれている。尚、亀裂より端（外側）にある部分６１は、本分離工程前に取り除いてもよい。本発明の実施形態によれば、単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層１４との界面に沿って伸びる亀裂の距離（図４中の符号L）をゼロ或いは非常に短くすることができる。具体的には、亀裂が多孔質層に到達する点を、高歩留まりで、基板の外周端部から３ｍｍ以内、より好ましくは２ｍｍ以内にすることができる。
【００６０】
図２Ｅに示す分離工程（本分離工程）により、分離後の第１の基板１０’は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質１２ｂを有する構造となる。一方、分離後の第２の基板２０’は、多孔質Ｓｉ層１２ｃ／単結晶Ｓｉ層１３ｂ／絶縁層１４ｂ／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造となる。
【００６１】
即ち、以上の工程により、第１の基板の多孔質層１２上の単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４を第２の基板に移設することができる。ここで、多孔質層１２は、分離層の一例、単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４は、第１の基板から第２の基板に移設される移設層（表層）の一例である。
【００６２】
図２Ｆに示す工程では、必要に応じて、分離後の第２の基板２０の表面の多孔質層１２ｃを選択的に除去する。これにより、図２Ｆに示すように、単結晶Ｓｉ層１３ｂ／絶縁層１４ｂ／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造、即ち、ＳＯＩ層（薄膜）１３ｂを有するＳＯＩ基板５０が得られる。
【００６３】
図２Ｇに示す工程では、必要に応じて、分離後の第１の基板１０’の単結晶Ｓｉ基板１１上の多孔質層１２ｂをエッチング等により選択的に除去する。このようにして得られる単結晶Ｓｉ基板１１は、再び第１の基板１０を形成するための基板、又は第２の基板２０として利用され得る。
【００６４】
以上のように、本発明の好適な実施の形態によれば、第１の基板と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板の端部に作用させることにより分離層に至る亀裂を有する分離開始部を形成し、該分離開始部から分離を実行することにより、多孔質層を選択的に破壊することができるため、重大な欠陥の発生を防止することができる。
【００６５】
次に、本発明の分離開始部の形成工程（予備分離工程）の実施に好適に用いられる処理装置について説明する。
【００６６】
［第１の処理装置］
図７は、予備分離工程の実施に好適な第１の処理装置の構成を概略的に示す図である。図７に示す処理装置２００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２１０と、楔２１０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１と、駆動軸２１１をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ（駆動部）２１３とを有する。
【００６７】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２１０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２１０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００６８】
図８は、図７の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２１０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を第１の基板１０及び第２の基板２０に作用させるための構造として、密着界面に対する傾斜角が異なる２つの当接面を有する（第１の基板１０に当接する側の傾斜θ１が第２の基板２０に当節する側の傾斜θ２よりも大きい）。この非対称な構造は、第１の基板１０の露出部からその内部の多孔質層に向かって亀裂を生じさせ、適切な分離開始部を形成することができる構造である。
【００６９】
図９は、楔２１０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２１０が非対称な構造を有するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図９では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じる横方向の亀裂とを含んでいる、
本分離工程では、図１０に示すように、対称な構造を有する固体の楔２１０’を適用することが好ましい。この場合、図７に示した処理装置を予備分離工程に適用し、図１０に示す処理装置（図７に示した処理装置の楔２１０を楔２１０’に置き換えた処理装置）を本分離工程に適用すればよい。
【００７０】
［第２の処理装置］
図１１は、予備分離工程の実施に好適な第２の処理装置の構成を概略的に示す図である。図１１に示す処理装置３００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２２０と、楔２２０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１と、駆動軸２１１をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ２１３とを有する。
【００７１】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２２０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２２０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００７２】
図１２は、図１１の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２２０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を第１の基板１０及び第２の基板２０に作用させるための構造として、第１及び第２の基板１０及び２０に各々当接する２つの当接面を有し、第１の基板１０に当接する第１の当接面に対して第２の基板２０に当接する第２の当接面が長さＤだけ後退した構造を有する。この非対称な構造は、第１の基板１０の露出部からその内部の多孔質層に向かって亀裂を生じさせ、これにより、貼り合わせ基板３０の端部に適切な分離開始部を形成することができる構造である。
【００７３】
図１３は、楔２２０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２２０が非対称な構造を有するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図１３では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じる横方向の亀裂とを含んでいる、
本分離工程では、図１０に示すように、対称な構造を有する楔２１０’を適用することが好ましい。この場合、図１１に示す処理装置を予備分離工程に適用し、図１０に示す処理装置（図１１に示す処理装置の楔２２０を楔２１０’に置き換えた処理装置）を本分離工程に適用すればよい。
【００７４】
［第３の処理装置］
図１４は、予備分離工程の実施に好適な第３の処理装置の構成を概略的に示す図である。図１４に示す処理装置４００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２３０と、楔２３０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１と、駆動軸２１１をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ２１３とを有する。
【００７５】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２３０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２３０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００７６】
図１５は、図１４の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２３０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な力を第１の基板１０及び第２の基板２０に作用させるための構造を有する。具体的には、楔２３０は、第１の基板１０に当接する第１当接部材２３０ａと第２の基板２０に当接する第２当接部材２３０ｂとを有し、第１当接部材２３０ａは、第２当接部材２３０ｂよりも高い硬度を有する。典型的には、例えば、第１当接部材２３０ａは、剛体で構成され、第２当接部材２３０ｂは、弾性体（例えば、ゴム）で構成される。これにより、貼り合わせ基板３０の端部に適切な分離開始部を形成することができる。
【００７７】
図１６は、楔２３０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２３０が非対称な構造を有するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図１６では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じる横方向の亀裂とを含んでいる、
本分離工程では、図１０に示すように、対称な構造を有する楔２１０’を適用することが好ましい。この場合、図１４に示す処理装置を予備分離工程に適用し、図１０に示す処理装置（図１４に示す処理装置の楔２３０を楔２１０’に置き換えた処理装置）を本分離工程に適用すればよい。
【００７８】
［第４の処理装置］
図１７は、予備分離工程の実施に好適な第４の処理装置の構成を概略的に示す図である。図１７に示す処理装置５００は、貼り合わせ基板３０を支持する支持部２０３を有する支持台２０１と、貼り合わせ基板３０を支持部２０３に押圧するための弾性体２０２と、楔２４０と、楔２４０を往復動させるためのラック付き駆動軸２１１’と、駆動軸２１１’をガイドするガイド部材２１２と、駆動軸２１１’に駆動力を与えて往復動させるためのピニオンギアを有するモータ２１３と、楔２４０を第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して非対称な方向に振動させる振動子２５０と、該振動子２５０の一端と楔２４０とを連結する連結部材２４１とを有する。
【００７９】
振動子２５０は、第１の基板１０と第２の基板との密着界面に対して非対称な方向の振動を発生する。振動子２５０としては、例えば、電気信号を機械的な振動エネルギーに変換する素子（例えば、圧電素子）が好適である。
【００８０】
予備分離工程を実施する際は、モータ２１３を正転させて楔２４０を貼り合わせ基板３０の端部に所定量だけ挿入する。一方、楔２４０を後退させる際にはモータ２１３を逆転させればよい。
【００８１】
図１８は、図１７の一部の拡大図である。非対称な構造の楔２４０は、図１７に示す振動子２５０により第１の基板１０と第２の基板の密着界面に対して非対称な方向の振動を与えられる。これにより、第１の基板１０と第２の基板２０には、密着界面に対して非対称な力が印加される。詳しくは、この振動により楔に接触する個所は第１の基板１０の方が、第２の基板２０よりも外側であるため、基板１０の受けるモーメントは、基板２０の受けるモーメントより大きくなり、基板１０の端部の反り量が基板２０の端部のそれより大きくなる。これにより、第１の基板１０の露出部からその内部の多孔質層に向かって亀裂を生じさせ、貼り合わせ基板３０の端部に適切な分離開始部を形成することができる。
【００８２】
図１９は、楔２４０を貼り合わせ基板３０の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。楔２４０が非対称な方向に振動するため、第１の基板１０と第２の基板２０とは、密着界面に対して非対称な力を受けている。この図１３では、分離開始部の亀裂はマクロ的に描いており、実際には、上述したとおり、移設層を横断し分離層に至る亀裂と、そこから分離層内又は分離層の上側若しくは下側の界面に生じた横方向の亀裂とを含んでいる。
【００８３】
そして、この装置の振動子２５０を停止させれば、この装置は本分離工程にも好ましく適用できる。
【００８４】
［第５の処理装置］
図２０は、本発明の本分離工程の実施に好適な第５の処理装置の構成を概略的に示す図である。処理装置６００は、貼り合わせ基板３０を保持する一対の基板保持部１０３及び１０４と、一方の基板保持部１０３に連結されると共に回転可能に軸支された回転軸１０１と、基板保持部１０３と基板保持部１０４との間の距離を調整すると共に貼り合わせ基板３０を押圧するために回転軸１０１に連結されたアクチュエータ（例えば、エアシリンダ）１０８と、他方の基板保持部１０４に連結されると共に回転可能に軸支された回転軸１０２と、回転軸１０２を回転させる回転源（モータ）１０５と、貼り合わせ基板３０に流体を打ち込むための噴射ノズル１０６と、貼り合わせ基板３０と噴射ノズル１０６との相対的な位置関係を調整するための駆動ロボット１０７とを有する。
【００８５】
流体としては、例えば、水等の液体又は空気や窒素等の気体を採用し得る。流体として水を使用する装置は、一般にウォータージェット装置と呼ばれる。噴射ノズル１０６の径は、例えば０．１ｍｍ程度が好適である。
【００８６】
貼り合わせ基板に噴射ノズル１０６を対向させると共に、駆動ロボット１０７を駆動することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面の直上付近或いはそれから第１の基板１０側にずれた位置に噴射ノズル１０６を配置する。そして、この状態で、噴射ノズル１０６から流体を噴射することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との密着界面に対して対称或いは非対称な外力を貼り合わせ基板３０の端部に作用させる。これにより、多孔質層に亀裂を生じさせ、それを成長させることができる。
【００８７】
ここで、密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板３０の端部に作用させる方法として、他の方法を採用することもできる。例えば、図２０に示す例では、密着界面に対して平行に流体を噴射するが、該密着界面に対して傾斜させ、第１の基板に向けて流体を噴射することによっても、多孔質層に亀裂を生じさせ、それを成長させることができる。
【００８８】
［第６の処理装置］
図２１は、本発明の予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第６の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【００８９】
図２１に示す処理装置７００は、貼り合わせ基板を回転可能に保持する一対の基板保持部１１３及び１１４と、一方の基板保持部１１４に連結された反り矯正部材１１５を有する非対称な構造の基板保持機構とを具備する。この非対称な構造の基板保持機構は、密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板の端部に作用させる。
【００９０】
基板２０は反り矯正部材１１５を介して基板保持部１１４に減圧吸着され、基板１０は基板保持部１１３に減圧吸着される。そして、基板保持部１１４（又は基板保持部１１３）を回転させると、貼り合わせ基板と基板保持部１１３（又は基板保持部１１４）とが共に回転する。
【００９１】
この処理装置７００は次のように使用される。まず、基板保持部１１３及び１１４により貼り合わせ基板を挟んで保持する。そして、貼り合わせ基板を回転させずに静止させて、噴射ノズル１０６から貼り合わせ基板の密着界面及びその近傍に向けて純水、空気、窒素などの流体１１７を噴射する。このとき、第２の基板２０は板状の反り矯正部材１１５により図中上方への反りが妨げられる。一方、第１の基板１０側には反り矯正部材が無いので、基板を支持する部材の最外周端の位置は、第２の基板２０のそれより内側に位置している。これにより、第１の基板１０の端部は第２の基板２０より反り易くなっている。
【００９２】
このような状態で、第１及び第２の基板の各面取り部により形成された凹部に、流体１１７が吹き付けられると、両基板の端部はそれぞれ離反する力を流体から受けることになる。これにより、図５に示したような力の作用により、図６等に示したように第１の基板１０の表面から分離層に至る亀裂が発生する。
【００９３】
その後、流体１１７を噴射さ続けながら基板保持部１１４を回転させる。これにより、貼り合わせ基板は、回転させた状態で流体１１７により徐々に分離される。ここで、貼り合わせ基板が１回転以上回転した時点で該貼り合せ基板が完全に分離されるように、噴射ノズル１０６に流体を供給する圧縮機による加圧力を調整する。この分離処理において、亀裂は、渦巻き状に基板の外から中心に向けて分離層に沿って進む。
【００９４】
両基板が完全に分離したら、流体の噴射を止める。
【００９５】
［第７の処理装置］
図２２は、予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第７の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【００９６】
図２２に示す処理装置８００は、貼り合わせ基板を回転可能に保持する一対の基板保持部１１３及び１１４と、一方の基板保持部１１４に連結され、端部においてのみ基板２０を吸着する凹型の反り矯正部材１１６を有する非対称な基板保持機構とを具備している。１１８は凹部（空間）である。この非対称な構造の基板保持機構は密着界面に対して非対称な力を貼り合せ基板の端部に作用させる。
【００９７】
基板２０は吸着部材１１５の端部で減圧吸着され、基板１０は基板保持部１１３に減圧吸着される。そして、基板保持部１１４（又は基板保持部１１３）を回転させると、貼り合せ基板と基板保持部１１３（又は基板保持部１１４）とが共に回転する。
【００９８】
この装置の動作は図２１の装置と同じである。
【００９９】
［第８の処理装置］
図２３は、予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第８の処理装置の構成を概略的に示す図である。処理装置９００は、非対称な基板保持機構を具備しており、この非対称な構造の基板保持機構は、密着界面に対して非対称な力を貼り合わせ基板の端部に作用させる。
【０１００】
図２３に示す処理装置９００は、下蓋１２１と上蓋１２２とを有しており、内部に貼り合わせ基板を収容する空間１２３ともう一つの空間１２４とを形成している。
【０１０１】
一方の空間１２３には流体供給菅１２５が、他方の空間１２４には流体供給菅１２６が通じており、それぞれ独立して所望の圧力で流体を供給する。処理装置９００の内部には、ゴムなどの弾性体からなるシート状の隔離用シール材１２７が取り付けられており、これが空間１２３と空間１２４とを隔てている。上蓋１２２側の空間１２４内には、内部が中空のOリング１２８が設けられている。シール材１２７は基板１０の保持部としても機能する。
【０１０２】
下蓋１２１には、基板２０を保持する基板保持部１２９が設けられており、基板保持部１２９には、減圧吸着用の吸引孔１３０が複数形成されており、基板保持部１２９の周辺部には、真空シール用のＯリング１３１が取り付けられている。
【０１０３】
この処理装置９００は次のように使用される。まず、上下の蓋１２１、１２２を開けて、貼り合わせ基板を基板保持部１２９上に載置し、吸引孔１３０を通して吸着する。次に、上下の蓋１２１、１２２を閉めて空間１２３を密封し、流体供給菅１２５から加圧流体を空間１２３内に供給する。又、流体供給菅１２６から加圧流体を空間１２４内に供給する。
【０１０４】
ここで、空間１２３の圧力を空間１２４の圧力より高める。貼り合わせ基板を構成する上側の基板１０は、上方に移動可能な状態でシール材１２７に密着しているので、基板１０の端部に流体により静圧を受けると、図５に示したような力の作用により、基板１０の端部が上方に反る。これにより、図６等に示したように第１の基板１０の表面から分離層に至る亀裂が発生する。
【０１０５】
その後、流体を用いて静圧を印加し続けると、貼り合わせ基板が完全に分離される。
【０１０６】
図２４は、本発明の実施の形態による複合部材の分離後の第１の基板の一例を示す模式的平面図である。
【０１０７】
分離開始部６０を除くと、第１の基板１１の分離面側に、大面積に亘って均一な厚さで残留多孔質層１２ｂが残っている。半球状の分離開始部６０の位置が、基板の外周最端部から３ｍｍ以内、より好ましくは２ｍｍ以内であれば、ＳＯＩ基板としては良好なものが得られる。
【０１０８】
本発明の実施形態によれば、分離層に到達する亀裂の位置を、基板の外周最端部から３ｍｍ以内、より好ましくは２ｍｍ以内に安定して発現させることができる。
【０１０９】
本発明においては、分離開始部６０の面積を不本意に広げないように、貼り合わせ基板を回転させずに、予備分離工程を行うことが好ましい。
【０１１０】
そして、予備分離工程の後に、貼り合わせ基板を回転させながら該基板の端部に向けて流体を噴射する。分離開始部６０付近に流体が当たるまでは亀裂は成長しないが、分離開始部６０付近に流体が当たると本分離工程に移行する。流体を用いた本分離工程では、回転源１０５を駆動することにより貼り合わせ基板３０を1回転以上、より好ましくは２回転以上回転させながら、亀裂を外周側から中心に向けて渦巻状に成長させて本分離工程を実施することが好ましい。これにより、本分離工程中における基板の反りを抑え、基板自体の割れを確実に防止することができる。
【０１１１】
ここで、イオン注入法を利用した薄膜の製造方法の実施形態について図２５A〜図２５Eを参照して説明する。
【０１１２】
まず、単結晶シリコンウエハのような基板を用意する。好ましくはミラーウエハ上に単結晶半導体層１３をエピタキシャル成長させた基板を用いるとよい。
【０１１３】
次に、酸化性雰囲気で熱処理を行い基板１１の表面に酸化シリコンのような絶縁層１４を形成する。
【０１１４】
線状イオン打ち込み法或いはプラズマ浸漬イオン打ち込み法により、絶縁層１４が形成された基板１１の表面を通して基板１１内にイオンを打ち込む。ここで、移設層の厚みに応じてイオン注入時のエネルギーを制御して、注入粒子が移設層の厚みに対応した深さにピーク濃度を持つように打ち込む。
【０１１５】
打ち込まれた粒子が高濃度に分布する層状の部分は、注入イオンによる欠陥やストレスが生じているため分離層４として働く。
【０１１６】
こうして、移設層となる絶縁層１４及び単結晶半導体層１３を有し、その下にイオン注入による分離層４とを有する第1の部材が作製される（図２５A）。
【０１１７】
次に、石英ガラス又は単結晶シリコンウエハのような第2の部材２０を用意し、必要に応じて、その表面に酸化シリコンなどの絶縁層を形成する。
【０１１８】
次に、第1の部材と第2の部材２０を室温で密着させ、両者を貼り合わせる。ここで、必要に応じて熱処理を行い、接合強度を高めることも好ましい。こうして、図２５Bに示す複合部材が得られる。
【０１１９】
次に、複合部材に上述した非対称の外力を加えて、第1の部材の表面から移設層である絶縁層１４及び単結晶半導体層１３を通して分離層４に至る亀裂７Aを形成する（図２５C）。
【０１２０】
そして、更に分離力を加えて分離層４に沿って図中横方向に亀裂７Bを成長させる（図２５D）。
【０１２１】
こうして、図２５Eに示すように複合部材が完全に分離され、絶縁層１４と単結晶半導体層１３が第2の部材上に移設される。
【０１２２】
以上の工程により、SOI層となる薄膜（単結晶半導体層１３）を製造することができる。
【０１２３】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。
【０１２４】
［第１の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第１の処理装置２００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１２５】
まず、第１の基板１０を形成する為に、比抵抗０．０１Ω・ｃｍのP型（又はN型でもよい）の単結晶Ｓｉ基板１１を準備し、その単結晶Ｓｉ基板１１に対してHF溶液中で２段階の陽極化成処理を施し、その表面に、互いに多孔度の異なる２層の多孔質層からなる多孔質Ｓｉ層１２を形成した（図２Ａ）。この時の陽極化成条件は、以下の通りである。
【０１２６】
＜第1段階の陽極化成条件＞
電流密度 ：７（ｍＡ／ｃｍ２）
陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１
処理時間 ：５（ｍｉｎ）
多孔質Ｓｉ厚 ：４．５（μｍ）
＜第２段階の陽極化成条件＞
電流密度 ：３０（ｍＡ／ｃｍ２）
陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１
処理時間 ：１０（ｓｅｃ）
多孔質Ｓｉ厚 ：０．２（μｍ）
こうして、第１の基板の表面側には、第１段階の低電流で低多孔度の第１の多孔質層が形成され、第１の多孔質層の下には、第２段階の高電流で第１の多孔質層より薄く且つ高多孔度の第２の多孔質層が形成された。
【０１２７】
なお、第1の多孔質層の厚さは、上記の例に限定されず、例えば、数百μｍ〜０．１μｍが好適である。また、第2の多孔質層の厚さに関しても、上記の例に限定されず、以降の分離工程の条件等に応じて適宜変更し得る。
【０１２８】
第１の多孔質層が、高品質のエピタキシャルＳｉ層１３を形成するために好適な多孔度を有するように、第２の多孔質層が、該第２の多孔質の中であって第１の多孔質層との界面に極めて近い部分に亀裂が生じるような多孔度を有するように、上記の条件を決定した。
【０１２９】
多孔質層１２は、１層構造でもよいし、３層以上の構造としてもよい。
【０１３０】
次いで、この基板に酸素雰囲気中において４００℃で１時間の酸化処理を実施した。この酸化処理により、多孔質層の孔壁内部を単結晶Siのまま維持しつつ、多孔質層１２の孔の壁面を熱酸化膜で覆った。
【０１３１】
次いで、多孔質Ｓｉ層１２上にCVD(Chemical VaporDeposition)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（図２Ｂ）。この時の成長条件は以下の通りである。なお、エピタキシャル成長の前段では、高温で水素ガスに多孔質Ｓｉ層１２の表面が晒されるため、Sｉ原子のマイグレーションにより表面の孔が埋まり、表面が平坦になる。
【０１３２】
＜エピタキシャル成長条件＞
ソースガス ：ＳｉＨ２Ｃｌ２／Ｈ２
ガス流量 ：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ）
ガス圧力 ：８０（Ｔｏｒｒ）
温度：９５０（℃）
成長速度 ：０．３０（μｍ／ｍｉｎ）
次いで、エピタキシャル成長させた単結晶Ｓｉ層１３の表面に熱酸化により２００ｎｍ厚のＳｉＯ２層１４を形成した（図２B）。これにより第1の基板１０が得られる。
【０１３３】
次いで、別途準備された第1の基板１０と同サイズのＳｉ基板（第2の基板）２０と、第1の基板１０のＳｉＯ２層１４の表面とを、それぞれの基板の中心位置が一致するように、密着させて、酸化性雰囲気中で１１８０℃で５分の熱処理を行った。これにより図２Ｃに示すような貼り合わせ基板３０を作成した。実際には、酸化性雰囲気での熱処理により複合部材の表面は酸化膜で覆われていた。
【０１３４】
次いで、図７に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置２００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部を固体の楔２１０に対向させた。
【０１３５】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２１０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２１０を貼り合わせ基板３０の分離開始部に約１．５ｍｍだけ挿入した。これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端の部分が欠落して、図２４に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１３６】
ここでは、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）製の樹脂の楔２１０を採用した。また、ここで採用した楔は、該楔２１０が第１の基板１０に当接する当接面と密着界面とがなす角度θ１は２０度、楔２１０が第２の基板２０に当接する当接面と密着界面がなす角度θ２は１０度を有する。即ち、０≦θ２＜θ１の関係を満足させた（図８又は図９参照）。
【０１３７】
次いで、図２０に示す処理装置６００の基板保持部１０３及び１０４に貼り合わせ基板３０を保持させた。この時、分離開始部が噴射ノズル１０６に対向するように貼り合わせ基板３０を位置決めした。
【０１３８】
次いで、直径０．１ｍｍの噴射ノズル１０６から分離開始部に向けて４００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力の流体（この場合は水）を噴射して分離を開始した。そして、その後、貼り合わせ基板３０を回転させながら分離を進め、亀裂を第１の多孔質層と第２の多孔質層との界面付近の第２の多孔質層中にそれに沿って渦巻き状に内部に成長させた。貼り合わせ基板３０の中心まで亀裂が到達して、貼り合わせ基板３０を多孔質層１２の部分で２枚の基板に完全に分離できた（図２E）。
【０１３９】
次いで、分離後の第２の基板２０’の表面に残留する残留多孔質層１２bをHF濃度が４９重量％の弗酸とH２O2濃度が３０重量％過酸化水素水と水の混合液をエッチング液として選択的にエッチングした（図２F）。これにより図２Fに示すようなＳＯＩ基板が得られた。移設された単結晶Ｓｉ層１３ｂの外周端は、全周に亘って基板２０の外周端から２ｍｍ以内に存在しており、絶縁層１４ｂを介して基板２０に密着していた。
【０１４０】
次いで、単結晶Ｓｉ基板１１上に残留する残留多孔質層１２bをHF濃度が４９重量％の弗酸とH２O2濃度が３０重量％の過酸化水素水と水との混合液をエッチング液として選択的にエッチングした（図２G）。
【０１４１】
［第２の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第２の処理装置３００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１４２】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じ方法で行った。
【０１４３】
次いで、図１１に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置３００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部を楔２２０に対向させた。
【０１４４】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２２０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２２０を貼り合わせ基板３０の分離開始部に約１．５ｍｍだけ挿入した。
【０１４５】
ここでは、PTFE製の楔２２０を採用した。また、ここで採用した楔２２０は、該楔２２０が第１の基板１０に当接する第１の当接面に対して楔２２０が第２の基板２０に当接する当接面が０．５ｍｍ（即ち、Ｄ＝０．５ｍｍ＞０）だけ後退した構造を有する（図１２又は図１３参照）。これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端（外側）の部分が欠落して、図２４に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１４６】
次いで、第１の実施例と同様にして図２０に示す処理装置６００を用いて本分離を行い、SOI基板を作製した。また、第１の実施例と同様にして単結晶Ｓｉ基板を再生した。
【０１４７】
[第３の実施例]
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第３の処理装置４００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１４８】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じ方法で行った。
【０１４９】
次いで、図１４に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置４００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部を楔２３０に対向させた。
【０１５０】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２３０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２３０を貼り合わせ基板３０の分離開始部に約１．５ｍｍだけ挿入した。
【０１５１】
ここで採用した楔２３０は、第１の基板１０に当接する第１部材２３０ａが第２の基板２０に当接する第２部材２３０ｂよりも高い硬度を有する。より具体的には、第１部材２３０ａがＰＥＥＫで構成され、第２部材２３０ｂがゴムで構成された楔２３０を採用した（図１５又は図１６参照）。
【０１５２】
これにより、これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端の部分が欠落して、図２０に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１５３】
次いで、第１の実施例と同様にして図２０に示す処理装置６００を用いて本分離を行い、SOI基板を作製した。また、第１の実施例と同様にして単結晶Ｓｉ基板を再生した。
【０１５４】
［第４の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第４の処理装置５００及び第５の処理装置６００を適用した例である。
【０１５５】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じ方法で行った。
【０１５６】
次いで、図１７に示すように、貼り合わせ基板３０の外周部を処理装置５００の支持部２０３により支持した。この時、貼り合わせ基板３０に形成されている分離開始部が楔２４０に対向させた。
【０１５７】
次いで、モータ２１３を駆動して楔２４０を貼り合わせ基板３０の密着界面に平行に移動させて、楔２４０を振動させながら貼り合わせ基板３０に約１．５ｍｍだけ挿入した。これにより、これにより、貼り合わせ基板３０に図６に示したような多孔質層１２に至る亀裂が形成され、亀裂より端の部分が欠落して、図２０に示したような略半円状の分離開始部６０が形成された（図２Ｄ）。
【０１５８】
次いで、第１の実施例と同様にして図２０に示す処理装置６００を用いて本分離を行い、SOI基板を作製した。また、第１の実施例と同様にして単結晶Ｓｉ基板を再生した。
【０１５９】
［第５の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第１の処理装置２００及び第５の処理装置６００を用いた例である。
【０１６０】
貼り合わせ基板３０への分離開始部６０の形成までは、上述した第１の実施例と同じである。
【０１６１】
次いで、図２０に示す処理装置６００に貼り合わせ基板３０を保持させて回転させ、第１の実施例と同様に４００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力の流体を噴射した。
【０１６２】
回転している分離開始部６０付近に流体が当たった後、亀裂が渦巻状に成長し、貼り合わせ基板３０の中心まで到達したところで、貼り合わせ基板３０は完全に２枚の基板に分離された。
【０１６３】
その後の処理は第１の実施例と同じである。
【０１６４】
［第６の実施例］
この実施例は、ＳＯＩ基板の製造工程に第６の処理装置７００を用いた例である。
【０１６５】
貼り合わせ基板３０の作製までは、上述した第１の実施例と同じである。
【０１６６】
次いで、図２１に示す処理装置７００に貼り合わせ基板３０を保持させ、静止した状態で２０００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力の流体を噴射して基板１０の端部を下方に反らせて分離開始部を形成した。
【０１６７】
次いで、流体の圧力を４００ｋｇｆ／ｃｍ２に下げて、その後、貼り合わせ基板３０を回転させることにより、亀裂を渦巻状に成長させて、貼り合わせ基板３０を完全に２枚の基板に分離した。
【０１６８】
その後の処理は第１の実施例と同じである。
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、貼り合わせ基板等の複合部材を多孔質層等の分離層で適切に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】、
【図１Ｂ】、
【図１Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係る複合部材の分離方法を説明するための模式図である。
【図２Ａ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における多孔質層の形成工程を説明するための模式図である。
【図２Ｂ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における単結晶Ｓｉ層及び絶縁層の形成工程を説明するための模式図である。
【図２Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における貼り合わせ工程を説明するための模式図である。
【図２Ｄ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における分離開始部の形成工程（予備分離工程）を説明するための模式図である。
【図２Ｅ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における分離工程（本分離工程）を説明するための模式図である。
【図２Ｆ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における第２の基板側の多孔質層の除去工程及びＳＯＩ基板を説明するための模式図である。
【図２Ｇ】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法における第１の基板側の多孔質層の除去工程を説明するための模式図である。
【図３】貼り合わせ基板を構成する第１の基板と第２の基板とに対称な力を作用させた様子を示す模式図である。
【図４】分離処理によって生じ得る欠陥を模式的に示す図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態に従って分離開始部を形成する際に貼り合わせ基板に作用する力を示す図である。
【図６】本発明の好適な実施の形態に係る処理装置によって分離開始部が形成された貼り合わせ基板の断面を模式的に示す図である。
【図７】予備分離工程の実施に好適な第１の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】図７の一部の拡大図である。
【図９】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図１０】本分離工程に好適な楔を示す図である。
【図１１】予備分離工程の実施に好適な第２の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１２】図１１の一部の拡大図である。
【図１３】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図１４】予備分離工程の実施に好適な第３の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１４の一部の拡大図である。
【図１６】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図１７】予備分離工程の実施に好適な第４の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図１８】図１７の一部の拡大図である。
【図１９】楔を貼り合わせ基板の端部に挿入した様子を模式的に示す図である。
【図２０】本分離工程の実施の好適な第５の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２１】予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第６の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２２】予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第７の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２３】予備分離工程或いは本分離工程の実施に好適な第８の処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態による複合部材の分離後の第１の基板の一例を示す模式的平面図である。
【図２５Ａ】、
【図２５Ｂ】、
【図２５Ｃ】、
【図２５Ｄ】、
【図２５Ｅ】本発明の好適な実施の形態に係る薄膜の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ 第１の部材
２ 第２の部材
３ 基板
４ 分離層
５ 移設層
６ 複合部材
７A、７B 亀裂
８ 非対称な力
９ 分離力
１０ 第１の基板
２０ 第２の基板
３０ 貼り合わせ基板
５０ ＳＯＩ基板
６０ 分離開始部
１１ 単結晶Ｓｉ基板
１２ 多孔質層
１３ 単結晶Ｓｉ層
１４ 絶縁層（ＳｉＯ2層）
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 処理装置
１０１，１０２ 回転軸
１０３，１０４ 基板保持部
１０５ 回転源（モータ）
１０６ 噴射ノズル
１０７ 駆動ロボット
１０８ アクチュエータ
２０１ 支持台
２０２ 弾性体
２０３ 支持部
２１０，２１０’，２２０，２３０，２４０ 楔
２１１，２１１’ ラック付き駆動軸
２１２ ガイド部材
２１３ モータ
２３０ａ 第１部材
２３０ｂ 第２部材
２４１ 連結部材
２５０ 振動子
Claims (8)
- 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、
固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、
前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、
前記楔は、非対称な一対の傾斜した当接面を有することを特徴とする分離方法。 - 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、
固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、
前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、
前記楔は、前記第１の部材に当接される第１の当接面と前記第２の部材に当接される第２の当接面とを有し、前記第１の当接面が前記密着界面となす角度が、前記第２の当接面が前記密着界面となす角度より大きいことを特徴とする分離方法。 - 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、
固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、
前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、
前記予備分離工程では、前記楔を、密着界面と平行に移動させて前記複合部材の端部に挿入することを特徴とする分離方法。 - 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、
固体の楔を用いて前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、
前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、
前記楔は、前記第１の部材に当接される第１の当接面と前記第２の部材に当接される第２の当接面とを有し、前記楔は、前記複合部材に挿入される際に前記第１の当接面が前記第２の当接面よりも先に前記複合部材に当接する構造を有することを特徴とする分離方法。 - 前記本分離工程では、前記亀裂に流体を進入させて前記亀裂を成長させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分離方法。
- 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、
前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、
前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、
前記予備分離工程では、前記複合部材を回転させずに前記亀裂を形成し、前記本分離工程では、前記複合部材を回転させながら前記亀裂を成長させることを特徴とする分離方法。 - 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と、第２の部材とが密着した複合部材を、前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において分離する複合部材の分離方法であって、
前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることにより、前記複合部材に前記第１の部材の表面から前記移設層を通り前記分離層に至る亀裂を形成する工程を含む予備分離工程と、
前記分離層に沿って前記亀裂を成長させる工程を含む本分離工程とを有し、
前記予備分離工程では、前記第１の基板についてはその中央部を保持し、前記第２の基板についてはその端部を保持する基板保持機構によって前記複合部材を保持することによって、前記密着界面に対して非対称な力を前記複合部材の端部に作用させることを特徴とする分離方法。 - 分離層と前記分離層上にある移設層とを有する第１の部材と第２の部材とを密着させ、複合部材を形成する工程と、
前記第１の部材と前記第２の部材との密着界面とは異なる位置において前記複合部材を分離する分離工程と、
を含む薄膜の製造方法において、
前記分離工程は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の分離方法に従って実施されることを特徴する薄膜の製造方法。
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