KR20030011267A - 반도체처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분리장치에 기판을 수납하고, 분리장치로부터 기판을 이송하는 경우에 기판이 낙하하는 것을 방지하는 데 있다. 기판유지부(22, 23)의 지지면은 수평으로 되고, 또한 분리될 적층접착기판(21)은 수평상태에서 기판유지부(22)에 장착된다(2A). 기판유지부(22,23)는 각각 회전축(26,27)의 주위에 각각 선회하고, 기판이 기판유지부(22, 23)에 의하여 샌드위치되도록 기판유지부(22,23)의 지지면은 수직으로 된다(2B). 기판유지부(22, 23)는 각각 회전축(24, 25)을 중심으로 회전하고, 동시에, 고압, 고속의 물이 분사노즐(28)로부터 분사되어 적층접착기판(21)을 두 개의 기판(21a, 21c)으로 분리한다. 기판유지부(22, 23)는 각각 회전축(26, 27)을 중심으로 선회하여 지지면을 수평으로 한다(2C). 상기 구성에 의하여, 기판은 낮은 측으로부터 지지되어 수평상태로 이송될 수 있다.

Description

반도체처리장치{SEMICONDUCTOR PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 반도체처리장치에 관한 것이다.
SOI(Silicon On Insulator)구조를 기판(SOI기판)은 절연층위에 단결정Si층을 가진 기판으로서 알려져 있다. 상기의 SOI기판을 사용하는 디바이스는 통상의 Si기판에 의해서 얻을 수 없는 많은 이점을 가지고 있다.
이러한 이점의 예는 다음과 같다.
(1) 유전체분리가 쉽기 때문에 집적도가 증가할 수 있다.
(2) 방사선내성이 증가할 수 있다.
(3) 부유용량이 작기 때문에, 디바이스의 동작속도가 증가할 수 있다.
(4) 웰(well)공정이 필요하지 않다.
(5) 래치업(Latch-up)을 방지할 수 있다.
(6) 완전 공핍형 전계효과트랜지스터가 박막화에 의해 형성될 수 있다.
SOI구조는 상기의 여러 가지 이점을 가지고 있기 때문에, 그것의 형성방법에 관한 연구가 수십년 동안 진행되어 왔다.
한 개의 SOI기술로서, Si를 CVD(화학기상성장)에 의하여 단결정 사파이어기판위에서 헤테로에피택셜성장시킨 SOS(Silicon On Sapphire)기술이 오랜기간 동안 공지되어 있다. 상기의 SOS기술은, 가장 성숙한 SOI기술로서 일찍이 명성을 얻었지만, 예를 들면, Si층과 하부의 사파이어기판간의 계면에서 격자부정합에 의하여 다량의 결정결함이 발생하고, 사파이어기판을 구성하는 알루미늄이 Si층에 혼합되고, 기판의 가격이 고가이고, 대면적을 얻기가 어렵기 때문에, 실용화가 지연되고있다.
SOS기술 다음으로, 다양한 SOI기술이 등장했다. 결정결함의 감소, 제조비용의 감소를 지향하고 있고 상기의 SOI기술에 대하여 다양한 기술이 연구되고 있다. 상기의 기술에 대한 예는 다음과 같다. 첫째, 산소이온은 매입된 산소층을 형성하기 위하여 기판의 내부로 주입된다. 둘째, 두 개의 웨이퍼는 산화막을 통하여 접착되어 있으며, 상기 웨이퍼중 한 개는, 박막단결정Si층을 산화막위에 남기기 위하여, 연마되거나 또는 에칭된다. 셋째, 수소이온이 산화막을 갖는 Si기판의 표면으로부터 소정의 깊이까지 주입되고, 그 기판은 다른 기판과 접착되고, 박막단결정Si층은 열 등에 의하여 산화막에 남겨지고, 접착된 기판(다른 기판)은 박리된다.
본 출원인은 신규의 SOI기술을 일본특개평 5-21338호에 개시했다.
이 기술에서는, 다공질층을 가지는 단결정반도체기판위에 비다공질단결정층을 형성함으로써 제조된 제 1기판을 제 2기판에 절연층(SiO2)을 통하여 접착시키고 있다. 그 후, 그 기판은 다공질층에서 분리되고, 비다공질단결정층을 제 2기판에 옮긴다. 상기 기술의 이점은, SOI층의 박막균일성이 우수하며, SOI층의 결정결함밀도를 저감시킬 수 있으며, SOI층의 표면평탄성이 양호하며, 특수한 명세를 가진 비싼 제조장치가 필요하지 않으며, 두께 수백Å 내지 10㎛의 SOI막을 가진 SOI기판을 한 개의 제조장치에 의해 제조될 수 있다.
본 출원인은, 일본특개평 7-302889호에서, 제 1기판과 제 2기판의 접착기술,제 1기판을 파괴하지 않고 제 2기판으로부터 제 1기판을 분리하고, 분리된 제 1기판의 표면을 평활하게해서, 다공질층을 형성하여 제 1기판을 다시 이용하는 기술을 개시하고 있다. 이 기술은, 제 1기판이 낭비되지 않으므로, 제조비용을 크게 저감시킬 수 있으며, 제조공정 또한 단순화될 수 있다.
상기 기술을 사용하는 대량생산을 용이하게 하기 위하여, 생산을 저감시키는 요인을 최소화하여야 한다. 예를 들면, 다공질층에서 적층접착기판을 분리하는 일련의 공정에서, 기판이 떨어지는 위험을 회피하는 것이 중요하다.
본 발명의 목적은, 상기 상황을 고려하여 이루어졌으며, 기판 등의 부재를 분리하기에 적합한 분리장치 및 분리방법, 기판 등의 부재를 처리하기에 적합한 처리장치 및 분리방법을 사용하는 반도체기판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의하면, 부재의 주표면의 방향을 변경하는 조작수단과, 액체의 흐름을 사용하여 부재를 분리하는 분리수단을 구비한 부재분리장치에 있어서, 상기 조작수단은, 주표면의 방향을 제 1방향과 일치시키기 위하여 부재를 조작하는 기능과, 주표면의 방향을 제 2방향과 일치시키기 위하여 부재를 조작하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 부재분리장치를 제공한다.
분리장치에서, 상기 조작수단은, 제 1방향과 일치하는 방향을 가진 주표면을 가지는 부재를 수납하고, 주표면의 방향을 제 2방향과 일치시키고, 분리수단이 부재를 처리할 수 있는 위치에 상기 부재를 이동시키고, 또한 분리수단에 의하여 분리된 부재중에서 적어도 한 개의 부재의 주표면의 방향을 제 1방향과 일치시키는것이 바람직하다.
분리장치에서, 제 1방향 및 제 2방향은 서로 수직인 것이 바람직하다.
분리장치에서, 제 1방향은, 부재의 주표면이 실질적으로 수평인 방향으로 되는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 처리될 부재는 판부재로 이루어지고, 분리수단은 판부재를 평면방향으로 절단하여, 부재를 두 개의 판부재로 분리하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 제 2방향은, 판부재의 주표면이 실질적으로 수직인 방향으로 되고, 분리수단은 판부재를 향하여 수직방향으로 액체를 분사하여, 판부재를 두 개의 판부재로 분리하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 제 1방향은, 판부재의 주표면이 실질적으로 수평인 방향으로 되는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 조작수단은, 분리수단이 판부재를 분리할 때에, 두 표면측으로부터 부재를 샌드위치함으로써 판부재를 유지하기 위한 한 쌍의 유지수단을 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 각각의 유지수단은 판부재를 흡착하기 위한 흡착수단을 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 조작수단은, 흡착수단의 흡착면에 평행한 축을 중심으로 한 쌍의 유지수단중 적어도 한 개를 선회시키는 선회수단으로 이루어지며, 판부재의 주표면의 방향이 선회수단에 의해 변경되는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 조작수단은, 흡착수단의 흡착면에 평행한 축을 중심으로 한쌍의 유지수단을 선회시키는 선회수단으로 이루어지며, 판부재의 주표면의 방향이 선회수단에 의하여 변경되는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 유지수단의 선회중심인 축은, 한 쌍의 유지수단을 서로 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 주표면에 수직인 축을 중심으로 부재를 회전시키는 회전수단을 부가하여 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 회전수단은 분리수단이 부재를 분리할 때, 부재를 회전시키기 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 분리수단은 액체의 흐름을 사용하여 부재를 분리하고, 회전수단은 상기 분리수단에 의해 분리된 적어도 한 개의 부재를 회전시켜서 부재에 부착된 액체를 제거하기 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치는 유지수단에 수직인 축을 중심으로 한 쌍의 유지수단중 적어도 한 개를 회전시키는 회전수단을 부가하여 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 회전수단은, 분리수단이 부재를 분리할 때, 유지수단을 회전시키는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 분리수단은 액체의 흐름을 사용하여 부재를 분리시키고, 회전수단은, 부재가 회전수단에 의해 분리된 후에, 유지수단에 의해 유지된 부재에 부착되어 있는 액체를 제거하기 위해 유지수단을 회전시키는 것이 바람직하다.
분리장치는 장치를 덮기 위한 챔버를 부가하여 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 챔버는 개폐할 수 있는 셔터를 가지는 것이 바람직하다.
분리장치는, 처리될 부재를 조작수단에 이송하고, 조작수단으로부터 분리된 부재를 수납하기 위한 이송수단을 부가하여 구비하고 있으며, 상기 이송수단은 챔버의 외부에 배치되어 있고, 상기 셔터를 개방한 상태에서 상기 조작수단에 부재를 이송하고 또한 상기 조작수단으로부터 부재를 수납하는 것이 바람직하다.
분리장치에서는, 상기 셔터는 부재가 분리수단에 의해 분리되어 있는 경우에, 적어도 닫혀있는 것이 바람직하다.
분리장치는, 처리될 부재를 조작수단에 대해서 위치결정하기 위한 위치결정수단을 부가하여 구비하는 것이 바람직하다.
분리장치에서, 분리될 부재는 분리층으로서 취약한 층을 가지며, 상기 취약층은 부재의 주표면과 실질적으로 평행한 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 부재의 주표면의 방향을 변경하기 위한 조작수단과, 주표면에 수직인 축을 중심으로 부재를 회전시키기 위한 회전수단과, 회전수단이 부재를 회전시키는 상태에서 부재를 처리하기 위한 처리수단을 구비하고 있으며, 상기 조작수단은 제 1방향과 일치하는 방향을 가진 주표면을 가지는 부재를 수납하고, 주표면의 방향을 제 2방향과 일치시키고, 상기 처리수단이 부재를 처리할 수 있는 위치로 부재를 이동시키고, 또한 처리수단에 의해 처리된 부재의 주표면의 방향을 제 1방향과 일치시키는 것을 특징으로 하는 부재처리장치를 또한 제공하고 있다.
처리장치에서, 제 1방향 및 제 2방향은 서로 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.
처리장치에서, 제 1방향은 부재의 주표면이 실질적으로 수평인 방향으로 되는 것이 바람직하다.
처리장치에서, 처리수단은 액체를 사용하여 부재를 처리하고, 회전수단은, 부재가 처리수단에 의해 처리된 후에, 부재를 회전시켜서 부재에 부착된 액체를 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 부재를 유지하기 위한 유지수단과, 유지수단의 유지면의 방향을 변경하기 위한 조작수단과, 유지수단에 의하여 유지된 부재를 처리하기 위한 처리수단과, 처리수단이 부재를 처리하거나 또는 처리가 종료한 때에 유지면에 수직인 축을 중심으로 부재를 유지하는 유지수단을 회전시키는 회전수단을 구비하고 있으며, 상기 조작수단은, 유지수단이 처리될 부재를 수납하고 있을 때, 유지면의 방향을 제 1방향과 일치시키며, 유지수단이 부재를 수납하여 유지한 후에, 유지수단의 유지면의 방향을 제 2방향과 일치시키며, 처리수단이 부재를 처리할 수 있는 위치로 유지수단을 이동시키며, 또한 처리수단에 의한 처리가 완료된 후에, 유지수단의 유지면의 방향을 제 1방향과 일치시키는 것을 특징으로 하는 처리장치를 또한 제공하고 있다.
처리장치에서, 제 1방향 및 제 2방향은 서로 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.
처리장치에서, 제 1방향은 부재의 주표면이 실질적으로 수평인 방향으로 되는 것이 바람직하다.
처리장치에서, 처리수단은 액체를 사용하여 부재를 처리하며, 회전수단은, 부재가 처리수단에 의해 처리된 후에, 부재에 부착된 액체를 제거하기 위해, 부재를 회전시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 제 1방향과 일치하는 방향을 가진 주표면을 가지는 부재를 수납하는 수납단계와, 부재의 주표면의 방향을 제 2방향과 일치시키는 조작단계와, 액체의 흐름을 사용하여 부재를 분리하는 분리단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 부재분리방법을 제공하고 있다.
분리방법은, 분리단계에서 분리된 부재들의 적어도 한 개의 부재의 주표면의 방향을 제 1방향과 일치시키는 제 2조작단계를 부가하여 포함하는 것이 바람직하다.
분리방법은, 분리단계에서 분리된 부재의 주표면의 방향을 제 1방향과 일치시키는 제 2조작단계를 부가하여 포함하는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 1방향 및 제 2방향은 서로 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 1방향은, 부재의 주표면이 실질적으로 수평인 방향으로 되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는 판부재로 이루어지며, 분리단계는 평면의 방향으로 판부재를 절단하여, 판부재를 두 개의 판부재로 분리하는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 2방향은, 판부재의 주표면이 실질적으로 수직인 방향으로 되며, 분리단계는 판부재를 향하여 수직방향으로 액체를 분사하여, 판부재를 두 개의 판부재로 분리하는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 1방향은, 판부재의 주표면이 실질적으로 수평인 방향으로되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 분리단계는, 두 개의 표면측으로부터 부재를 샌드위치함으로써, 판부재를 유지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 분리단계는 주표면에 수직인 축을 중심으로 처리될 부재를 회전시키는 상태에서 액체의 흐름을 사용하여 부재를 분리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 분리단계는 액체를 사용하여 부재를 분리하는 단계로 이루어지고, 분리방법은, 분리단계에서 부재가 분리된 후에 부재에 부착되어 있는 액체를 제거하기 위해 분리된 부재중 적어도 한 개를 회전시키는 단계를 부가하여 포함하는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 분리단계는 액체가 분산되는 것을 방지하기 위하여 챔버내에서 실행되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는 분리층으로서 취약한 층을 가지며, 취약한 층은 부재의 주표면에 실질적으로 평행한 것이 바람직하다.
분리방법에서, 취약한 층은 다공질층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 취약한 층은 마이크로캐비티(micocavity)를 가지는 층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는 적어도 두 개의 판부재를 접착함으로써 제조되며, 두 개의 판부재 중 적어도 한 개는 반도체기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 반도체기판은 단결정실리콘기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는 적어도 두 개의 판부재를 접착함으로써 제조되며, 두 개의 판부재 중 적어도 한 개는 절연기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서 절연기판은 석영기판으로 이루어진 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는 적어도 두 개의 판부재를 접착함으로써 제조되며, 두 개의 판부재 중 적어도 한 개는 투명기판으로 이루어진 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는, 표면으로부터 내부방향으로 비다공질층 및 다공질층을 순차적으로 가지는 제 1기판을, 비다공질층을 통하여 제 2기판에 접착함으로써 제조되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 비다공질층은 단결정실리콘층을 가지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 비다공질층은 단결정실리콘층위에 절연층을 가지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 절연층은 실리콘산화물로부터 형성되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 2기판은 절연기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 2기판은 투명기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 제 2기판은 석영기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 다공질층은 단결정실리콘기판에 양극화성처리를 실시하여 형성되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 처리될 부재는, 마이크로캐비티층과 일체화하는 제 1기판의표면에 제 2기판을 접착함으로써 제조되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 마이크로캐비티층은 단결정실리콘기판에 이온을 주입하여 형성되는 것이 바람직하다.
분리방법에서, 물을 액체로서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 다공질층 또는 마이크로캐비티층과 일체화하는 제 1기판을 제조하는 단계와, 제 1기판과 제 2기판을 접착하여 적층접착기판을 제조하는 단계와, 상기 분리방법중 어느 한 방법을 이용함으로써, 분리영역으로서 다공질층 또는 마이크로캐비티층을 사용하여 적층접착기판을 제 1기판측과 제 2기판측으로 분리하는 단계와, 제 2기판측에 잔류하는 다공질층 또는 마이크로캐비티층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체기판의 제조방법을 제공한다.
반도체기판의 제조방법은, 적층접착기판이 분리된 후에, 제 1기판을 다시 사용하기 위하여, 제 1기판에 잔류하는 다공질층 또는 마이크로캐비티층을 제거하는 단계를 부가하여 포함하는 것이 바람직하다.
반도체기판의 제조방법에서, 다공질층은 반도체기판을 양극화성처리에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
반도체기판의 제조방법에서, 마이크로캐비티층은 반도체기판에 이온을 주입하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 상세한 이하의 설명에 의하여 명백해질 것이다.
도 1A 내지 도 1E는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 SOI기판의 제조방법을 단계순으로 설명하는 도.
도 2A 내지 도 2C는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분리장치의 원리를 표시하는 도.
도 3은 제 1구성에 관한 분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 4는 제 1구성에 관한 분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 5는 제 1구성에 관한 분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 6은 제 1구성에 관한 분리장치를 개략적으료 표시하는 도.
도 7은 제 1구성에 관한 분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 8은 제 1구성에 관한 기판유지부 사이의 간격을 조정하기 위한 조정기구를 표시하는 도.
도 9는 제 2구성에 관한 기판유지부 사이의 간격을 조정하기 위한 조정기구를 표시하는 도.
도 10은 제 2구성에 관한 자동분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 11은 제 2구성에 관한 자동분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 12는 제 2구성에 관한 자동분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
도 13은 제 2구성에 관한 자동분리장치를 개략적으로 표시하는 도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
10, 10', 10'': 제 1기판 11, 20: 단결정Si기판(제 2기판)
12, 12', 12'': 다공질Si층 13: 비다공질단결정Si층
15: 절연층 21, 101: 적층접착기판
21a, 21c, 101a, 101c: 기판 22, 23, 108, 109: 기판유지부
24, 25, 26, 27, 106, 107, 112, 113 : 회전축
28: 분사노즐 29: 분사매체
30: 투영공간 100: 분리장치
101b: 다공질층 102, 103: 축지지부
104, 105: 베어링 108a, 109a: 진공홈
111: 스프링 114, 115: 구동원
160: 기판조작부 121: 피스톤로드
122: 공기실린더 131: 편심캠
132: 구동판 400: 챔버
500: 이송장치 501: 반송로봇
502: 로봇핸드 503: 셔터
504, 505, 506: 카세트 507: 위치결정유닛
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 도면을 참조하면서 이하 설명한다.
도 1A 내지 도 1E는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 SOI기판을 제조하는 단계를 설명하기 위한 도이다.
도 1A에 도시된 단계에서, 단결정Si기판(11)이 제조되고, 다공질Si층(12)이 양극화성 등에 의하여 기판표면위에 형성된다. 도 1B에 도시된 단계에서, 비다공질단결정Si층(13)이 에피택셜성장에 의하여 다공질Si층(12)위에 형성된다. 다음에, 그 표면은 산화되어 SiO2층(15)을 형성한다. 상기 단계에 의해 제 1기판(10)이 형성된다. 도 1C에 도시된 단계에서, 단결정Si를 구성하는 제 2기판(20)을 제조한다. 제 2기판(20)이 절연층(15)에 대향하도록, 제 1기판(10) 및 제 2기판(20)을 실온에서 서로 밀착시키고 있다. 그 후에, 제 1기판(10) 및 제 2기판(20)은 양극접합, 가압, 가열처리 또는 이들의 조합에 의하여 접착된다.
절연층(15)은 비다공질단결정Si층(13)위에 형성되거나, 상기에서 설명한 바와 같이 제 2기판(20)위에 형성되거나, 또는 제 1기판 및 제 2기판이 서로 밀착될때 도 1C에 도시된 상태가 얻어지는 한 제 1기판 및 제 2기판의 양측에 형성된다.
도 1D에 도시된 단계에서는, 서로 접착된 두 개의 기판은 다공질Si층(12)에서 분리된다.
결과적으로, 다공질Si층(12''), 단결정Si층(13), 절연층(15) 및 단결정Si기판(20)의 적층구조가 제 2기판측(10''+20)에 형성된다. 제 1기판측(10')에서는, 다공질층(12')이 단결정Si기판(11)위에 형성된다.
분리후에, 제 1기판위에 남은 다공질Si층(12')이 제거되고, 또한 기판표면은 필요에 따라 평탄화되고, 이에 의해 제 1기판(10)을 형성하기 위해 제 1기판을 단결정Si기판(11)으로서 다시 사용한다.
접착된 기판이 분리된 후, 도 1E에 도시된 단계에서, 제 2기판측(10''+20)의 표면의 다공질층(12'')을 선택적으로 제거한다. 상기 단계에 의해 단결정Si층(13), 절연층(15) 및 단결정Si기판(20)의 적층구조, 즉 SOI구조를 가진 기판이 얻어진다. 제 2기판으로서, 단결정Si기판뿐만 아니라, 절연기판(예를 들면, 석영기판) 또는 투명기판(예를 들면, 석영기판)이 사용될 수 있다.
상기 실시예에서는, 두 개의 기판을 접착한 다음 이들을 용이하게 분리하기 위하여 취약한 구조를 가지는 다공질층(12)이 분리영역에 형성된다. 다공질층 대신에, 예를 들면, 마이크로캐비티층이 형성되어도 된다. 마이크로캐비티층은 반도체기판에 이온을 주입함으로써 형성될 수 있다.
상기 실시예에서는, 도 1D에 도시된 단계에서, 즉 두 개의 기판을 접착함으로써 제조된 기판(이하, 적층접착기판이라 칭함)을 분리하는 공정에서, 다공질층을 파괴하기 위하여 적층접착기판의 분리영역을 향하여 고압의 액체 또는 가스(유체)가 분사되고, 이에 의해 적층접착기판은 두 개의 기판으로 분리된다.
(분리장치의 원리)
우선, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분리장치의 원리에 대하여 설명한다.
상기 실시예의 분리장치는 물분사방법을 사용한다. 일반적으로 물분사방법은, 예를 들면 표면으로부터 피복막을 처리하여 제거하거나 또는 표면을 세정하기 위하여 고속, 고압의 물흐름이 목적물에 분사된다.(문헌「"Water Jet", Vol.1, No 1, page 4(1984)」)
상기 분리장치는, 적층접착기판의 다공질층(분리영역)에 대하여, 기판면의 방향으로 고속, 고압의 유체흐름을 분사하여, 선택적으로 다공질층을 파괴하고, 이에 의해 다공질층에서 적층기판을 분리한다. 이하, 상기 흐름을 '분사'로 칭한다. 분사를 형성하는 액체 또는 가스(유체)는 '분사매체'로서 칭한다. 분사매체로서는, 물, 알코올 등의 유기용매, 불화수소산 또는 질산 등의 산, 수산화칼륨 등의 알카리, 기타 알카리, 공기, 질소가스, 탄산가스, 희가스 또는 에칭가스 등의 가스 또는 기타 가스들이 사용될 수 있다.
도 2A 내지 도 2C는 본 발명의 바람직한 실시예의 분리장치의 원리를 도시하고 있다. 상기 분리장치는 기판을 지지하기 위한 한 쌍의 기판유지부(22),(23)를 가지고 있다. 회전축(24),(25)은 기판유지부(22),(23)에 각각 결합되어 있다. 기판유지부(22),(23)는 각각 회전축(26),(27)을 중심으로 임의로 선회할 수 있도록 지지되어 있다.
적층접착기판(21)을 두 개의 기판(21a),(21c)으로 분리하기 위해서는, 우선, 도 2A에 도시한 바와 같이, 기판유지부(22),(23)의 기판지지면이 수평으로 되어 있다. 적층접착기판(21)은 기판유지부(22)위의 소정의 위치에 장착되어 기판지지면에 흡착된다.
다음에, 도 2B에 도시한 바와 같이, 기판유지부(22),(23)는 서로 대향하도록각각 회전축(26),(27)을 중심으로 선회시키고, 따라서 적층접착기판(21)은 기판유지부(22),(23)에 의해 샌드위치되어 유지된다. 이 때에, 기판유지부(22),(23)의 기판지지면은 수직이다.
이러한 상태에서, 분사매체(예 : 물)(29)는, 분사노즐(28)로부터 분사되고, 적층접착기판(21)이 회전축(24),(25)을 중심으로 회전함과 동시에, 적층접착기판(21)의 분리영역(다공질영역)으로 주입된다. 이 동작에 의해 적층접착기판(21)은 두 개의 기판(21a),(21c)으로 분리된다. 분리되는 동안에, 적층접착기판(21)은 진공흡착없이 유지될 수 있다. 도 2C에 도시한 바와 같이, 기판유지부(22),(23)는 기판지지면이 수평으로 될 때까지, 각각 회전축(26),(27)을 중심으로 선회시킨다. 이런 작동상태하에서, 기판(21a)은 기판유지부(22)에 의하여 흡착되고, 기판(21c)은 기판유지부(23)에 의하여 흡착된다.
다음에, 물 등의 액체는, 분사매체로서 사용되며, 분리된 기판(21a),(21c)은 각각 기판유지부(22),(23)가 고속으로 회전축(24),(25)을 중심으로 회전함으로써 건조될 수 있다.
도 2B에서 도시한 상태에서, 즉, 적층접착기판이 기판유지부(22),(23)에 의하여 샌드위치될 때에, 회전축(26),(27)은, 기판유지부(22),(23)사이의 간섭을 방지하기 위하여, 축방향으로 적층접착기판(21)의 표면을 투영함으로써 형성된 공간(투영공간)의 외부에 배치되어야 한다. 그러나, 기판유지부(22),(23)의 어느 한 개 또는 양자 모두를 수평방향으로 이동시키기 위한 기구가 배치되어 있으면, 기판유지부(22),(23)는 투영공간(30)에 배치될 수 있다.
상기에서 설명한 분리장치에 의하면, 적층접착기판(21)은 수평상태에서 분리장치로 이송될 수 있으며, 분리된 기판(21a),(21c)은 수평상태에서 분리장치로부터 수납될 수 있다. 이와 같이, 기판을 수평상태로 이송할 수 있는 구성에 의해, 기판은 낮은측으로부터 지지될 수 있다. 따라서, 운송시 즉 이송시에 기판이 떨어지는 위험이 감소된다. 본 발명의 바람직한 실시예의 분리장치의 특정한 구성은 이하 설명한다.
[분리장치의 제 1구성]
도 3 내지 도 7은 분리장치의 제 1구성을 개략적으로 도시한 도이다. 분리장치(100)는 기판을 조작하기 위한 한 쌍의 기판조작부(150),(160)로 이루어져 있다. 기판조작부(150),(160)는, 각각 기판을 지지하기 위한 기판유지부(108),(109)를 가지고 있다. 기판유지부(108),(109)는 기판을 흡착하기 위한 기구로서, 진공흡착홈(108a),(109a)을 가지고 있다. 흡착홈(108a),(109a)은, 각각 회전축(106),(107)을 통하여 연장되는 진공라인과 연통하고 있다. 진공라인은 회전진공연결을 통하여 외부진공라인과 접속되어 있다.
처리될 적층접착기판(101)은 취약한 구조부인 다공질층(101b)과 일체화되어 있으며, 다공질층(101b)에서 두 개의 기판(101a),(101c)으로 분리되어 있다.
적층접착기판(101)을 분리하기 위해서는, 적층접착기판(101)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판유지부(108),(109)에 의해 샌드위치되어 수직으로 지지된다. 이 분리장치(100)에서, 예를 들면, 적층접착기판은, 기판(101a)이 제 1기판측(10')위에 있고 또한 기판(101c)이 도 1D의 제 2기판측(10'+20)위에 있도록 설정된다.
기판유지부(108)는, 베어링(104)을 통하여 축지지부(102)에 의해 축둘레에서 회전 가능하도록 지지된 회전축(106)의 한쪽 단부에 결합되어 있다. 회전축(106)의 다른쪽 단부는 구동원(114)에 결합되어 있다. 구동원(114)으로서, 예를 들면 모터가 적합하다. 분리공정에서, 적층접착기판(101)은 구동원(114)으로부터 전달된 회전력에 의하여 회전된다. 구동원(114)은 제어기(도시되지 않음)의 명령에 따라서, 지정된 회전속도로 회전축(106)을 회전시킨다.
한편, 기판유지부(109)는 베어링(105)을 통하여 축지지부(103)에 의하여, 축둘레에서 회전가능하도록 지지된 회전축(107)의 한쪽 단부에 결합되어 있다. 회전축(107)의 다른쪽 단부는 구동원(115)에 결합되어 있다. 구동원(115)으로서, 예를 들면, 모터가 적합하다. 분리공정에서, 적층접착기판(101)은 구동원(115)에서 전달된 회전력에 의하여 회전된다. 구동원(115)은 제어기(도시되지 않음)에 의한 명령에 따라서 회전축(106)의 회전과 동기하여 회전축(107)을 회전시킨다. 회전축(106),(107)은 적층접착기판(101)의 비틀림을 방지하기 위하여 서로 동기하여 회전된다.
각각의 구동원은, 상기 설명한 바와 같이, 각각 회전축(106),(107)에 결합되어도 된다.
그러나, 단일의 구동원을 사용하면, 구동원에 의하여 발생되는 회전력은 회전축(106),(107)에 분배되어도 된다. 이와 같은 경우에, 회전축(106),(107)은 서로 동기해서 용이하게 회전될 수 있다.
또한, 회전축(106),(107)중에서 한 개만이 구동되어도 된다. 예를 들면,회전축(106)을 구동하기 위한 구동원(114)만이 배열되어 있을 때, 회전축(106), 기판유지부(108), 적층접착기판(101), 기판유지부(109) 및 회전축(107)은 적층접착기판(101)이 분리되기 전에 일체적으로 회전된다. 적층접착기판(101)이 두 개의 기판으로 분리되었을 때, 회전축(107)의 측위의 각 부재는 정지한다.
회전축(107)의 측 위에 있는 축지지부(103)는 적층접착기판(101)을 가압하기 위하여 스프링(111)과 일체화되어 있다. 따라서, 적층접착기판(101)은, 기판(101a)이 기판(101c)에 대하여 가압되는 방향(X축의 마이너스방향)으로 힘을 수용한다. 그 결과, 적층접착기판(101)이 분사노즐(110)로부터의 분사에 의해 두 개의 기판(101a),(101c)으로 분리된 후에, 두 개의 기판(101a),(101c)이, 각각 기판유지부(109),(108)에 의해 진공흡착되는 경우에도, 기판(101a),(101c)은 낙하하지 않는다.
상기 실시예에서는, 스프링(111)은, 기판(101a)이 기판(101c)에 대하여 가압되는 방향(X축의 마이너스방향)으로 힘을 인가한다. 그러나, 힘은 스프링의 위치를 변경함으로써 기판(101a)이 기판(101c)으로부터 분리되는 방향으로 인가되어도 된다. 이 경우에, 적층접착기판(101)이 분사노즐(110)로부터의 분사에 의해 두 개의 기판(101a),(101c)으로 물리적으로 분리될 때, 기판(101a)은 기판(101c)으로부터 분리된다.
분리장치(100)는 기판유지부(108),(109)사이의 간격을 조정하기 위한 조정기구를 가지고 있다. 조정기구의 특정한 예에 대하여 이하 설명한다.
도 8은 조정기구의 제 1구성을 도시하는 도이다. 도 8에 도시한 조정기구는 공기실린더(122)를 사용한다. 공기실린더(122)는 축지지부(103)에 고정되어 있다. 피스톤로드(121)가 후퇴(구동)할 때, 구동원(예; 모터)(115)은 잡아당겨진다. 피스톤로드(121)의 구동이 취소될 때, 스프링(111)력은 기판을 가압하기 위하여 회전축위에 작용하도록 형성될 수 있다.
도 9는 조정기구의 제 2구성을 도시한 도이다. 도 9에 도시된 조정기구는 편심캠(131)과 모터를 사용한다. 편심캠(131)은 모터(도시되지 않음)와 결합되어 있다. 기판유지부(108),(109)사이의 간격은, 구동원(115)의 후단부에 결합된 구동판(132)을 이동시킴으로써 조정된다. 스프링(111)의 힘은, 기판이 가압되는 방향으로 회전축(107)위에 작용한다. 적층접착기판(101)을 유지하고 또한 이 적층접착기판(101)을 두 개의 기판으로 분리하기 위해서는, 편심캠(131)에 의하여 구동판(132)의 구속을 상쇄하는 방향으로, 즉 편심캠(131)과 구동판(132)사이에 갭을 형성하는 방향으로 편심캠(131)이 선회된다. 상기 동작에 의하여, 스프링(111)의 압축력을 적층접착기판(101)에 작용하도록 가압할 수 있다.
적층접착기판(101)이 잡아당겨지는 방향으로 작용하는 스프링이 스프링(111) 대신에 배치되어 있어도, 기판유지부(108),(109)사이의 간격을 조정하기 위한 조정기구가 필요하다. 이 경우에, 기판유지부(109)의 기판지지면위에 적층접착기판(101)을 흡착하기 위하여 기판유지부(109)가 적층접착기판(101)에 접착될 때까지 조정기구는 기판유지부(109)를 당기기 위해 사용된다.
분리장치(100)는, 기판조작부(150),(160)를 선회시키기 위하여 회전축(112),(113)을 회전시키기 위한 구동원(예, 모터)(151),(161)을 각각 가지고있다. 구동원(151),(161)은, 예를 들면, 분리장치(100)의 본체프레임에 고정되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분리장치(100)에서는, 기판조작부(150),(160)의 각각은, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면을 각각 수평 또는 수직으로 되도록, 구동원(151),(161)에 의하여 회전축(112),(113)을 중심으로 선회할 수 있다.
기판조작부(150),(160)의 각각에 대한 두 개의 구동원을 준비하는 대신에, 한 개의 구동원이 배치되어도 된다. 이 경우에, 구동원으로부터의 출력은, 기판조작부(150),(160)를 구동하기 위하여 분배된다.
분리장치(100)에서, 회전축(112),(113)은 적층접착기판(101)이 기판유지부(108),(109)에 의해 샌드위치되어 수직으로 지지될 때에, 적층접착기판(101)을 축방향으로 투영함으로써 형성되는 공간(투영공간)의 외부에 배치하고 있다. 또한, 회전축(112),(113)은, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면에 평행인 방향(Y축방향)에 배치된다. 따라서, 기판조작부(150),(160)은 서로 간섭하지 않고 동작하므로, 적층접착기판(101)은 분리된 기판(101a),(101c)에 손상을 주지 않는다.
회전축(112),(113)이 투영공간에 배치되어 있을 때에도, 기판조작부(150),(160)사이의 간섭은, 기판유지부(109)가 축지지부(103)측으로 후퇴하는 거리를 증가시킴으로써 회피할 수 있다.
분리장치(100)에 의해 처리되는 적층접착기판분리공정의 일련의 순서에 대하여 이하 설명한다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판조작부(150),(160)는 구동원(151),(161)에 의하여 구동되어, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면을 각각 수평으로 배치한다. 기판유지부(109)는 도 8이나 도 9에 도시한 조정기구에 의하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 축지지부(103)로 후퇴된다. 이 상태에서, 적층접착기판(101)은 기판유지부(108)위에 장착되어 있고, 적층접착기판(101)을 기판지지면에 흡착시키기 위해 홈(108a)내부의 압력을 감소시킨다. 적층접착기판의 중심을 기판유지부(108)의 중심과 일치시키도록, 적층접착기판(101)은 기판유지부(108)위에 장착되는 것이 바람직하다.
다음에, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판조작부(150),(160)는, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면을 수직으로 각각 형성하도록, 구동원(151),(161)에 의하여 선회된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기판유지부(109)는 스프링(111)의 작용에 의하여 축지지부(103)로부터 밀리고, 따라서 적층접착기판(101)은 기판유지부(109)에 의하여 가압된다. 도 8 또는 도 9에 도시된 구성이 사용될 때, 상기 작동은, 공기실린더(122) 또는 편심캠(131)에 의해 회전축(107)의 구속을 상쇄함으로써, 실현될 수 있다.
이 상태에서, 적층접착기판(101)은 기판유지부(108),(109)중에서 한 개 또는 양자에 의해서 진공흡착될 수 있다. 스프링(111)의 압력이 충분할 때, 적층접착기판(101)은 진공흡착없이 가압력만에 의하여도 유지될 수 있다.
다음에, 구동원(114),(115)은, 적층접착기판(101)을 회전시키도록, 동기하여동작한다. 적층접착기판(101)의 분리영역인 다공질층(101b)에, 즉 수직방향으로 분사매체를 주입하도록, 분사매체(예, 물)가 고압펌프(도시되지 않음)에 의하여 분사노즐(110)에 압축되어 공급된다. 적층접착기판(101)을 회전시키면서 분사매체를 주입시킬 때, 적층접착기판(101)은 두 개의 기판(101a),(101c)으로 분리된다.
적층접착기판(101)이 두 개의 기판으로 물리적으로 분리된 후에, 기판유지부(108),(109)를, 도 6에 도시한 바와 같이, 도 8 또는 도 9에 도시된 조정기구에 의하여 축지지부(103)측으로 후퇴시킨다. 상기 동작에 의하여, 물리적으로 분리되는 두 개의 기판(101a),(101c)은 공간적으로 분리된다. 기판(101a),(101c)이, 각각 기판유지부(109),(108)에 의해 흡착되지 않을 경우, 적층접착기판(101)의 분리시에, 기판(101a),(101c), 기판유지부(109)가 축지지부(103)측에 후퇴되기 전에, 기판(101a),(101c)이 각각 기판유지부(109),(108)에 흡착될 필요가 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 기판조작부(150),(160)는 구동원(151),(161)에 의해 회전축(112),(113)을 중심으로 선회하여, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면을 각각 수평으로 형성한다. 기판(101a),(101c)은 수평으로 유지된다.
분리공정이 분사매체로써 액체를 사용하여 실행될 때 분사매체는 분리된 기판(101a),(101c)에 잔류한다. 기판(101a),(101c)에 부착되어 있는 분사매체는, 기판유지부(108),(109)를 각각 구동원(114),(115)에 의하여 회전시킴으로써 제거하고, 스핀건조에 의해 기판을 건조시키는 것이 바람직하다. 스핀건조를 위해, 분사된 분사매체를 차폐하기 위한 차폐관을 두 개의 조작부(150),(160)의 사이에 삽입하는 것이 바람직하다.
기판(101a),(101c)을 다른 건조장치에 이송시켜서, 그 건조장치에 의하여 건조시켜도 된다. 상기 기판중 한 개가 폐기되어도, 폐기된 기판을 반드시 건조시킬 필요는 없다.
상기 설명한 바와 같이, 적층접착기판이 수직으로 유지되어 있는 상태에서, 분리장치(100)는 분리공정을 실행한다. 이에 대한 한가지 이유는, 분사매체가 수직방향으로 분사되지 않는 경우에, 분사궤적은 중력에 의하여 아래로 구부러지며, 적층접착기판의 소망의 위치(분리지역)로 분사매체를 분사하는 것이 어렵게 된다. 다른 이유는, 적층접착기판의 분리면(다공질층)이 분사방향과 평행일 때, 분사는 분리면에서 효율적으로 작동시켜서, 분리공정의 효율이 증가할 수 있다.
기판조작부(150),(160)를 가지는 분리장치(100)에 의하면, 분리공정은, 적층접착기판(101)을 수직으로 유지한 상태에서, 실행될 수 있으며, 또한 적층접착기판을 수평상태에서 분리장치로 이송시킬 수 있고, 분리된 기판은 수평상태로 수납할 수도 있다.
따라서, 기판이 이송되는 동안에, 낮은 쪽으로부터 지지될 수 있으므로, 기판낙하의 위험도 감소시킬 수 있다. 한편, 적층접착기판을 수직상태에서 분리장치로 이송시키는 기구 또는 분리된 기판을 수직방향으로 수납하기 위한 기구를 사용하는 경우, 기판은 낙하된다.
또한, 상기 분리장치에 의하면, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면이 수평으로 설정되어 있을 때, 넓은 공간이 기판지지면위에 확보될 수 있으므로 기판의이송 또는 수납이 용이해진다.
[분리장치의 제 2구성]
본 실시예는, 제 1구성의 분리장치(100)와 일체화한 자동분리장치에 관한 것으로서, 카세트내에 저장된 적층접착기판을 인출하는 일련의 동작을 자동적으로 실행하며, 적층접착기판을 분리장치(100)로 이송시키고, 분리장치(100)내에 있는 적층접착기판(101)을 분리시키고, 분리된 기판을 다른 카세트내에 저장시킨다.
도 10 내지 도 13은 자동분리장치의 제 2구성을 도시하는 개략도이다. 보다 상세하게는, 도 10은 적층접착기판(101)이 분리장치(100)내에 설정되어 있는 상태를 개략적으로 도시하는 평면도, 도 11은, 도 10에서 한쪽으로부터 보았을때 도시된 구성도이며, 도 12는 적층접착기판이 분리되었을 때의 상태를 개략적으로 도시하는 평면도이며, 도 13은 도 12에서 한쪽으로부터 보았을 때 도시하는 구성도이다.
본 실시예의 자동분리장치는 제 1구성의 분리장치(100)와, 적층접착기판 및 분리된 기판을 이송하기 위한 이송장치(500)를 구비하고 있다.
분리장치(100)는 챔버(400)내에 설치되어 있고, 셔터(503)는 챔버(400)와 이송장치(500)의 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 셔터(503)는, 적층접착기판(101)이 분리장치(100)내에 설치되어 있거나, 분리된, 기판을 인출할 때에 열리고, 분리공정이 진행중일 때에는 닫히는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하여, 분사매체(예, 물)가 분리공정시에 챔버(400)의 외부에 분산되는 것을 방지할 수 있다.
이송장치(500)는, 적층접착기판(101)과 분리된 기판을 이송하기 위한 이송로봇(501)과, 기판유지부(108)에 대하여 적층접착기판(101)을 위치결정하기 위한 위치결정유닛(507)을 구비하고 있다.
분리공정을 실행하기 위하여, 한 개 또는 복수개의 적층접착기판(101)을 저장하기 위한 카세트(504)와, 분리된 기판(101a),(101c)을 저장하기 위한 빈카세트(empty cassettes)(505),(506)가 이송장치(500) 내부의 소정의 위치에 설치되어 있다. 카세트(504)는, 적층접착기판이 수평으로 유지되고, 개구부가 이송로봇(501)에 대향하도록 설치되어 있다. 카세트(505),(506)는, 분리된 기판을 수평상태로 저장할 수 있고 또한 분리기판의 개구부가 이송로봇(501)을 대향하도록, 설치되어 있다.
자동분리장치에 의한 분리공정의 순서는 다음과 같다. 작업자는, 적층접착기판이 저장된 카세트(504)와, 빈카세트(505),(506)를 이송장치(500)의 내부의 위치에 설치한다. 작업자가 제어패널(도시되어 않음)을 통하여 분리공정을 개시하도록 명령할 때, 자동분리장치는 다음과 같은 일련의 처리동작을 개시한다.
먼저, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 분리장치(100)는, 기판지지면을 수평으로 하기 위하여, 기판조작부(150),(160)를 선회시킨다.
이송로봇(501)은, 흡착기구를 가지는 로봇핸드(502)를, 카세트(504)내부의 해당 적층접착기판(101)의 아래까지 삽입하고, 적층접착기판의 하부면을 흡착하고, 적층접착기판(101)을 제거한다. 이송로봇(501)은, 흡착된 적층접착기판(101)을 위치결정유닛(507)의 지지테이블위에 장착하고, 흡착을 상쇄한다.
위치결정유닛(507)은, 서로 대면하는 두 개의 안내부재에 의하여 적층접착기판(101)의 중심부를 기준위치에 정렬시킨다. 이송로봇(501)은 적층접착기판(101)의 하부면을 위치결정유닛(507)의 지지테이블위에 흡착시키고, 로봇핸드(502)를 분리장치(100)의 기판유지부(108)의 방향으로 연장시키며, 적층접착기판(101)을 기판유지부(108)위의 소정의 위치에 설치한다. 위치결정유닛(507)를 사용함으로써, 적층접착기판(101)은 기판유지부(108)에 대하여 위치결정될 수 있다.
이송로봇(501)이 적층접착기판(101)을 기판유지부(108)위에 설치할 때, 셔터(503)가 개방된다.
각 적층접착기판(101)은, 위치결정유닛(507)에 의해, 각 적층접착기판(101)을 위치결정함으로써 기판유지부(108)위의 정확한 위치에 설치될 수 있다. 적층접착기판(101)의 중심이 회전축(106)의 중심축에 일치될 수 있으므로, 적층접착기판이 회전되고 분리된 상태에서, 분사노즐(110)과 적층접착기판의 표면측사이의 거리가 일정하게 유지된다. 따라서, 적층접착기판(101)의 주변전체를 따라서 분사가 균일하게 작용하도록 할 수가 있다.
기판유지부(108)위에 적층접착기판(101)의 설치가 완료될 때, 이송로봇(501)은 로봇핸드(502)를 후퇴시킨 다음에, 셔터(503)는 닫힌다.
분리장치(100)에서는, 기판조작부(150),(160)를 구동원(151),(161)에 의해 각각 선회시켜서 적층접착기판(101)을 수직으로 하고, 적층접착기판(101)은 기판유지부(108),(109)에 의해 샌드위치되어 진공흡착된다.
분리장치(100)는 분리공정을 실행한다. 더욱 상세하게는, 분리장치(100)에서는, 적층접착기판(101)을 구동원(114),(115')에 의해 회전시킴과 동시에, 분사매체는 분사노즐(110)로부터 배출되어 적층접착기판(101)의 분리영역(다공질층(101b))으로 분사된다. 이 분리공정에 의해, 적층접착기판(101)은 두 개의 기판(101a),(101c)으로 분리된다. 구동원(115')은, 상기한 구동원(115) 뿐만 아니라, 도 8 또는 도 9에 도시된 조정기구도 포함하고 있다.
적층접착기판(101)이 두 개의 기판(101a),(101c)으로 분리될 때, 분리장치(100)는, 상기한 조정기구에 의하여 두 개의 기판(101a),(101c)으로 분리된다. 다음에 기판조작부(150),(160)는 구동원(151),(161)에 의해 각각 선회하여, 기판유지부(108),(109)의 기판지지면을 수평하게 한다.
기판유지부(108),(109)를 구동원(114),(115')에 의해 고속으로 회전시킴으로써, 분리된 기판에 부착된 분사매체를 제거한다(스핀건조).
다음에, 셔터(503)는 개방된다. 이송로봇(501)은, 로봇핸드(502)을 기판유지부(108)위의 기판(101c)의 하부로 연장시키고, 그 기판(101c)의 하부면을 흡착하여 그 기판(101c)을 유지하고, 카세트(505)내에 기판(101c)를 수납시킨다. 마찬가지 방법으로, 이송로봇(501)은, 로봇핸드(502)를 기판유지부(109)위의 기판(101a)의 하부로 연장시키고, 그 기판의 하부면을 흡착하여 기판(101a)을 유지하고, 카세트(506)내부에 기판(101a)을 수납시킨다.
상기 처리에 의하여, 한 개의 적층접착기판의 분리공정은 완료된다. 이 자동분리장치는 처리되지 않은 모든 적층접착기판의 상기 공정을 반복함으로써 카세트(504)내의 모든 적층접착기판을 분리할 수 있다.
이 자동분리장치에 의하면, 적층접착기판을 수납하는 카세트와 두 개의 빈카세트를 준비해서 이송장치(500)에 설치하고, 분리공정의 실행을 명령할 때에, 분리공정이 자동적으로 실행되고, 분리되어 건조된 두 개의 기판은 두 개의 회수용카세트내에 선택적으로 수납된다.
상기한 바와 같이, 분리공정이 자동적으로 실행되는 경우에도, 이송장치와 분리장치 사이의 기판을 수평으로 이송할 수 있는 배열은 현저한 이점이 있다.
이 이점은 이송장치와 분리장치 사이에서 기판을 수직으로 이송하는 배열에 비하여 이해하기 쉽다. 이 경우, 이송로봇이, 기판을 정확하게 수직인 상태로 유지하면서 기판유지부에 이송시키지 않으면, 기판유지부는 적층접착기판을 거의 확실히 흡착시킬 수 없으며, 적층접착기판은 때때로 낙하하여도 된다. 이것은 또한 이송로봇에 의한 분리된 기판의 수납에 적용된다. 로봇핸드의 기판유지면이 정확하게 기판과 평행하지 않으면, 로봇핸드는 카세트를 거의 확실히 흡착할 수 없다.
[분리장치의 적용예]
상기 분리장치의 적용예로서, SOI기판을 제조하는 방법에 대하여 도 1A 내지 도 1E를 참조하면서 이하 설명한다.
단결정Si기판(11)으로서, 두께 625[㎛], 직경 5[인치], 비저항 0.01[Ω·㎝]인 P형 또는 N형(100)의 단결정Si기판을 제조하였다. 이 단결정Si기판(11)을 HF용액에 담그고 양극화성을 실시하여, 두께 12[㎛]의 다공질Si층(12)을 형성했다(도 1A). 양극화성의 조건은 다음과 같다.
전류밀도: 7[㎃/㎠]
양극화성용액: HF:H2O:C2H5OH=1:1:1
처리시간: 11[min]
이 기판은 산소분위기에서 400[℃]로 가열해서, 1시간동안 산화시켰다. 이 처리에 의하여, 다공질Si층(12)의 구멍의 내부벽을 열산화막으로 피복하였다. 다음에, 두께 0.3㎛의 단결정Si층을 CVD에 의하여 다공질Si층(12)위에 에피택셜성장시켰다. 에피택셜성장조건은 다음과 같다. 이 처리전에, 기판은 에피택셜노(epitaxial furnace)의 수소분위기에서 소성되어도 된다.
소스가스: SiH4
캐리어가스: H2
온도: 850[℃]
압력: 1×10-2[Torr]
성장률: 3.3[㎚/sec]
0.2㎛두께의 SiO2층(15)은 단결정Si층(에피택셜Si층)(13)위에서 형성된다(도 1B). 단결정Si기판(20)은 별도로 제조되었다. SiO2층(15) 및 단결정Si기판(20)의 표면은 실온에서 서로 밀착시킨 후에, 1시간동안 온도 1,100[℃]에서 열처리하여, 두 개의 기판을 접착하였다(도 1C).
이 적층접착기판은 카세트(504)내에 수납되며, 상기 제 2구성의 자동분리장치의 이송장치(500)내에 설치되고, 분리공정이 실행되었다(도 1D). 분사매체로서, 순수가 사용되었다. 분사의 직경은 0.2[㎜]로 설정되며, 분사될 물의 압력은 350[㎏f/㎠]로 설정되었다. 분리공정은, 분사노즐의 위치를 접착계면의 바로 상부에 고정시킨 상태에서 실행되었다. 적층접착기판은 대략 8[rpm]의 속도로 회전되었다.
대부분의 적층접착기판은 대략 5번 회전했을 때 완전하게 분리되었다. 그러나, 기판사이의 변동을 고려하면, 자동분리장치는, 적층접착기판을 대략 2분동안 회전시킨 상태에서 분사매체를 주입하도록 설정되었다.
적층접착기판이 두 개의 기판으로 분리된 후에도 두 개의 기판은, 스프링(111)의 작용에 기인하여 서로 아직도 밀착되어 있었다. 적층접착기판분리공정의 개시로부터 소정의 시간이 경과한 후, 한 개의 기판유지부(109)는 축지지부(103)측으로 후퇴하였고, 물리적으로 분리된 두 개의 기판은 공간적으로 분리되었다. 기판은 어떠한 흠집, 크랙, 손상도 갖고 있지 않다.
카세트(505)내에 분리되어 저장된 기판(10'' +20)은 제거되었고, 그 표면의 다공질Si층은 HF/H2O2/H2O계의 에칭액을 사용하여 선택적으로 에칭되었다. 단결정Si의 에칭속도는 매우 낮으므로, 다공질Si층의 하층으로서 단결정Si기판의 에칭양은 실제 사용에서 무시될 수 있었다. 이 에칭처리에 의하여, SiO2막(15)위에 두께가 대략 0.2㎛인 단결정Si층(13)의 SOI기판이 형성될 수 있었다(도 1E).
최종 SOI기판의 표면, 즉 단결정Si층(13)의 표면은 결점이 없다는 것이 확인되었다. 투과형전자현미경에 의하여 단결정Si층(13)의 단면을 관찰한 결과, 에피택셜성장후의 공정에서 결정결함 등이 증가하지 않으며, 만족스러운 결정성이 유지된 것이 확인되었다. 단결정Si층(에피택셜층)(13)측위의 표면에 SiO2막을 형성하는 대신에 1) SiO2막이 단결정Si층(13)측의 표면에 형성되는 것이 아니고, 별도로 제조된 단결정Si기판측에 형성된 경우에도, 또는 2) SiO2막이 단결정Si층(13)측의 표면과 별도로 제조된 단결정Si기판측 모두에 형성된 경우에도, 만족스러운 SOI기판이 형성될 수 있었다.
다공질Si층을 형성한 기판(단결정Si기판(11))은 표면의 다공질Si층을 제거하고 표면을 평탄화함으로써 제 1기판 또는 제 2기판으로서 다시 사용될 수 있었다.
상기에서는 SOI기판을 제조하기에 적합한 기판의 분리장치 및 분리방법에 대해서 본 발명의 바람직한 실시예로서 설명하였다. 본 발명의 분리장치 및 분리방법은, 다른 부재를 분리 또는 절단하기 위해 또한 사용할 수 있다. 분리될 부재는 다공질 등의 취약한 분리영역으로서 바람직하다.
본 발명에 의하면, 예를 들면 기판 등의 부재의 낙하위험을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변형과 수정을 본 발명의 기술사상과 기술적 범위내에서 행할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위를 공중에 알리기 위하여, 다음의 청구항이 작성되어 있다.

Claims (2)

  1. 챔버와;
    상기 챔버내에 위치하고, 또한 액체의 흐름을 사용하여 부재를 분리하도록 배열된 분리기와;
    상기 챔버에 설치된 셔터와;
    상기 분리기에 부재를 설치하도록 배열된 로봇과
    를 포함하는 반도체처리장치에 있어서,
    상기 로봇은 상기 셔터가 개방된 상태에서 상기 분리기에 부재를 설치하고, 또한 상기 분리기는 상기 셔터가 닫힌 상태에서 부재를 분리하는 것을 특징으로 하는 반도체처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 로봇은, 부재가 소정의 위치에 위치결정된 후에 상기 분리기에 부재를 설치하도록 부가하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체처리장치.
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