JPH11243040A - 試料の分離装置及び分離方法並びに基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】貼り合わせ基板を分離する際の基板の破損を防
止する。 【解決手段】貼り合わせ基板１０１は、強度が小さい第
１の基板１０１ａと、分離層として使用する多孔質層１
０１ｂと、強度が大きい第２の基板１０１ｃとの積層構
造を有する。第１の基板１０１ａ側は、保持面が大面積
の基板保持部１２０により保持し、第２の基板１０１ｃ
側は、保持面が小面積の基板保持部１３０により保持す
る。噴射ノズル１０２から水を噴射させて、これを多孔
質層１０１ｂに挟入させて貼り合わせ基板１０１を分離
する際、第１の基板１０１ａは撓まず、第２の基板１０
１ｃは撓む。したがって、強度が小さい第１の基板１０
１ａの破損を防止しつつ、水の排出経路を確保して分離
処理を効率化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状の試料の分離
装置及び分離方法並びに基板の製造方法に係り、例え
ば、内部に脆弱な層を有する板状の試料を該脆弱な層で
分離することに関して好適な分離装置及び分離方法並び
に該装置又は方法を適用した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）がある。このＳＯＩ基板を採用したデ
バイスは、通常のＳｉ基板では達成し得ない数々の優位
点を有する。この優位点としては、例えば、以下のもの
が挙げられる。 （１）誘電体分離が容易で高集積化に適している。 （２）放射線耐性に優れている。 （３）浮遊容量が小さく、素子の動作速度の高速化が可
能である。 （４）ウェル工程が不要である。 （５）ラッチアップを防止できる。 （６）薄膜化による完全な空乏型電解効果トランジスタ
の形成が可能である。

【０００３】ＳＯＩ構造は、上記のような様々な優位点
を有するため、ここ数十年、その形成方法に関する研究
が進められてきた。ＳＯＩ技術としては、古くは、単結
晶サファイア基板上にＳｉをＣＶＤ（化学気層成長）法
でヘテロエピタキシ成長させて形成するＳＯＳ（silico
n on sapphire）技術が知られている。このＳＯＳ技術
は、最も成熟したＳＯＩ技術として一応の評価を得たも
のの、Ｓｉ層と下地のサファイア基板との界面における
格子不整合による大量の結晶欠陥の発生、サファイア基
板を構成するアルミニウムのＳｉ層への混入、基板の価
格、大面積化への遅れ等の理由により実用化が進んでい
ない。

【０００４】ＳＯＳ技術に次いで、ＳＩＭＯＸ（separa
tion by ion implanted oxygen）技術が登場した。この
ＳＩＭＯＸ技術に関して、結晶欠陥の低減や製造コスト
の低減等を目指して様々な方法が試みられてきた。この
方法としては、基板に酸素イオンを注入して埋め込み酸
化層を形成する方法、酸化膜を挟んで２枚のウェハを貼
り合わせて一方のウェハを研磨又はエッチングして、薄
い単結晶Ｓｉ層を酸化膜上に残す方法、更には、酸化膜
が形成されたＳｉ基板の表面から所定の深さに水素イオ
ンを打ち込み、他方の基板と貼り合わせた後に、加熱処
理等により該酸化膜上に薄い単結晶Ｓｉ層を残して、貼
り合わせた基板（他方の基板）を剥離する方法等が挙げ
られる。

【０００５】本出願人は、特開平５−２１３３８号にお
いて、新たなＳＯＩ技術を開示した。この技術は、多孔
質層が形成された単結晶半導体基板上に非多孔質単結晶
層（ＳｉＯ₂）を形成した第１の基板を、絶縁層（Ｓｉ
Ｏ₂）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１００
Å〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ膜を有するＳＯＩ基板
を同一の製造装置で製造可能なこと等の点で優れてい
る。

【０００６】更に、本出願人は、特開平７−３０２８８
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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の技術において
は、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた貼り合わ
せ基板を２枚に分離する際に、該基板又は分離後の基板
が破損しないことが望まれる。本発明は、上記の事情に
鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板等の基板に
代表される板状の試料の分離に好適な分離装置及び分離
方法並びに該装置又は方法を適用した基板の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る分離装置
は、板状の試料を分離する分離装置であって、試料を分
離するための流体を該試料に向けて噴射する噴射部と、
試料を両側から挟むようにして保持する第１及び第２の
保持部とを備え、前記第１及び第２の保持部は、互いに
異なる形状の保持面を有することを特徴とする。

【０００９】上記の分離装置において、例えば、前記第
１の保持部は、試料の内部に注入される流体の圧力によ
る該試料の一方の面の撓み量が相対的に小さくなるよう
に該一方の面を保持し、前記第２の保持部は、該流体の
圧力による該試料の他方の面の撓み量が相対的に大きく
なるように該他方の面を保持することが好ましい。上記
の分離装置において、例えば、前記第１の保持部は、試
料の内部に注入される流体の圧力によって該試料の一方
の面が撓むことがないように該一方の面を保持し、前記
第２の保持部は、該流体の圧力によって該試料の他方の
面が撓むようにして該他方の面を保持することことが好
ましい。

【００１０】上記の分離装置において、例えば、前記第
１の保持部の保持面と前記第２の保持部の保持面は、互
いに異なる面積を有することが好ましい。上記の分離装
置において、例えば、前記第１の保持部は、試料の一方
の面の全面を保持する保持面を有し、前記第２の保持部
は、該試料の他方の面の一部を保持する保持面を有する
ことが好ましい。

【００１１】上記の分離装置において、例えば、前記第
１の保持部の保持面は、平面で構成されていることが好
ましい。上記の分離装置において、例えば、前記第１の
保持部の保持面は、曲面で構成されていることが好まし
い。上記の分離装置において、例えば、前記第２の保持
部の保持面は、環状をなすことが好ましい。

【００１２】上記の分離装置において、例えば、前記第
２の保持部は、複数の突起状部材を有し、該複数の突起
状部材の先端部で試料を保持することが好ましい。上記
の分離装置において、例えば、前記第２の保持部は、試
料の内部に注入される流体の圧力により該試料の前記第
２の保持部側の面の中央部が膨張するようにして撓むこ
とを許容する形状を有することが好ましい。

【００１３】上記の分離装置において、例えば、前記第
２の保持部は、試料の内部に注入される流体の圧力によ
り該試料の前記第２の保持部側の面が波打つようにして
撓むことを許容する形状を有することが好ましい。上記
の分離装置において、前記第１及び第２の保持部の少な
くとも一方を保持面に垂直な軸を中心として回転させる
ことにより試料を回転させる回転機構を更に備えること
が好ましい。

【００１４】上記の分離装置による処理対象の試料は、
例えば、第１及び第２の基板を貼り合わせてなる基板で
あって、前記第１及び第２の基板は強度が互いに異なる
ことが好ましい。本発明に係る分離方法は、板状の試料
を分離する分離方法であって、保持面の形状が互いに異
なる一対の保持部により両側を挟むようにして試料を保
持して、該試料の厚さ方向の所定位置に向けて流体を噴
射することにより該試料を分離することを特徴とする。

【００１５】上記の分離方法において、分離対象の試料
は、内部に脆弱な層を有し、該試料を分離する際は、該
脆弱な層に向けて流体を噴射することが好ましい。本発
明に係る分離方法は、内部に脆弱な層を有する板状の試
料を該脆弱な層で分離する分離方法であって、試料の脆
弱な層に向けて流体を噴射することにより該試料を分離
する分離工程を有し、該分離工程において、該試料の一
方の面に関しては、該試料の内部に注入される流体の圧
力による撓み量が相対的に小さくなるように、該試料の
他方の面に関しては、該試料の内部に注入される流体の
圧力による撓み量が相対的に大きくなるように、該試料
を保持することを特徴とする。

【００１６】本発明に係る分離方法は、内部に脆弱な層
を有する板状の試料を該脆弱な層で分離する分離方法で
あって、試料の脆弱な層に向けて流体を噴射することに
より該試料を分離する分離工程を有し、該分離工程にお
いて、該試料の一方の面に関しては、該試料の内部に注
入される流体の圧力による撓みを制限するように、該試
料の他方の面に関しては、該試料の内部に注入される流
体の圧力による撓みを許容するように、該試料を保持す
ることを特徴とする。

【００１７】上記の各分離方法において、流体により試
料を分離する際に、該試料をその主面に垂直な軸を中心
として回転させることが好ましい。上記の分離方法によ
る処理対象の試料は、例えば、第１及び第２の基板を貼
り合わせてなる試料であって、前記第１及び第２の基板
は強度が互いに異なることが好ましい。

【００１８】本発明に係る分離方法は、強度が相対的に
小さい第１の基板と強度が相対的に大きい第２の基板と
の間に脆弱な層を有する複合基板を該脆弱な層で分離す
る分離方法であって、前記脆弱な層に向けて流体を噴射
することにより前記複合基板を分離する分離工程を有
し、該分離工程において、前記第１の基板に関しては、
前記複合基板の内部に注入される流体の圧力による撓み
量が相対的に小さくなるように、前記第２の基板に関し
ては、前記複合基板の内部に注入される流体の圧力によ
る撓み量が相対的に大きくなるように、前記複合基板を
保持することを特徴とする。

【００１９】本発明に係る分離方法は、強度が相対的に
小さい第１の基板と強度が相対的に大きい第２の基板と
の間に脆弱な層を有する複合基板を該脆弱な層で分離す
る分離方法であって、前記脆弱な層に向けて流体を噴射
することにより前記複合基板を分離する分離工程を有
し、該分離工程において、前記第１の基板に関しては、
前記複合基板の内部に注入される流体の圧力による撓み
を制限し、前記第２の基板に関しては、前記複合基板の
内部に注入される流体の圧力による撓みを許容するよう
に、前記複合基板を保持することを特徴とする。

【００２０】本発明に係る基板の製造方法は、一方の面
に多孔質層及び非多孔質層を順に形成した第１の基板の
前記非多孔質層側を第２の基板に貼り合せる工程と、貼
り合わせた基板を前記多孔質層で分離する分離工程とを
含む基板の製造方法であって、前記分離工程において、
上記のいずれかの分離装置を使用することを特徴とす
る。

【００２１】本発明に係る基板の製造方法は、一方の面
に多孔質層及び非多孔質層を順に形成した第１の基板の
前記非多孔質層側を第２の基板に貼り合せる工程と、貼
り合わせた基板を前記多孔質層で分離する分離工程とを
含む基板の製造方法であって、上記のいずれかの分離方
法を適用して前記分離工程を実行することを特徴とす
る。

【００２２】本発明に係る保持装置は、板状の試料の厚
さ方向の所定位置に向けて流体を噴射することにより該
試料を分離する際に該試料を保持する保持装置であっ
て、該試料を保持する保持面の形状が互いに異なる一対
の保持部により両側を挟むようにして該試料を保持する
ことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の
好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を工程順
に説明する図である。図１（ａ）に示す工程では、単結
晶Ｓｉ基板１１を準備して、その表面に陽極化成等によ
り多孔質Ｓｉ層１２を形成する。次いで、図１（ｂ）に
示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２上に非多孔質層である
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Ｓｉ層１３の表面を酸化させること
によりＳｉＯ₂層１５を形成する。これにより、第１の
基板（）が形成される。

【００２４】図１（ｃ）に示す工程では、第２の基板
（）として単結晶Ｓｉ基板１４を準備し、第１の基板
（）のＳｉＯ₂層１５と第２の基板（）とが面する
ように、第１の基板（）と第２の基板（）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（）と
第２の基板（）とを貼り合わせる。この処理により、
第２の基板（）とＳｉＯ₂層１５が強固に結合され
る。なお、ＳｉＯ₂層１５は、上記のように単結晶Ｓｉ
基板１１側に形成しても良いし、第２の基板（）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。

【００２５】図１（ｄ）に示す工程では、貼り合わせた
２枚の基板を、多孔質Ｓｉ層１２の部分で分離する。こ
れにより、第２の基板側（''＋）は、多孔質Ｓｉ層
１２''／単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基
板１４の積層構造となる。一方、第１の基板側（'）
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。

【００２６】分離後の基板（’）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（）を形成するた
めの単結晶Ｓｉ基板１１として使用される。貼り合わせ
た基板を分離した後、図１（ｅ）に示す工程では、第２
の基板側（''＋）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１
５／単結晶Ｓｉ基板１４の積層構造、すなわち、ＳＯＩ
構造を有する基板が得られる。

【００２７】第２の基板としては、例えば、単結晶Ｓｉ
基板の他、絶縁性基板（例えば、石英基板）や光透過性
基板（例えば、石英基板）等が好適である。この実施の
形態では、２枚の基板を貼り合せた後にこれを分離する
処理を容易にするために、分離領域に脆弱な構造の多孔
質層１２を形成するが、この多孔質層の代わりに、例え
ば微小気泡層を形成してもよい。微小気泡層は、例え
ば、半導体基板にイオンを注入することにより形成する
ことができる。

【００２８】なお、上記の製造方法により製造される基
体は、半導体デバイスの製造のみならず、微細な構造物
の製造にも応用することができる。この実施の形態で
は、図１（ｄ）に示す工程、すなわち、貼り合わせた２
枚の基板（以下、貼り合わせ基板）を分離する工程にお
いて、分離領域である多孔質Ｓｉ層に対して高圧の液体
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。

【００２９】［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、
ウォータージェット法は、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号第４ページ参照）。

【００３０】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（分離領域）に対して、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
成する流体を「ジェット構成媒体」という。ジェット構
成媒体としては、例えば水が好適である。

【００３１】この分離装置を上記のＳＯＩ基板等の半導
体基体の製造に適用する場合、ジェット構成媒体として
の水は、不純物金属やパーティクル等を極力除去した純
水或いは超純水であることが好ましいが、基板を分離し
た後に洗浄するのであればジェット構成媒体として純度
の低い水を使用することもできる。また、ジェット構成
媒体は、水に限られず、例えば、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、或いはプラズマ等であってもよ
い。

【００３２】この分離装置は、貼り合わせ基板の側面に
表出した多孔質層（分離領域）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。
なお、貼り合わせ基板の側面が何等かの薄い層で覆われ
て、多孔質層が表出していない場合においても、ジェッ
トにより当該層を除去することにより、その後は、前述
と同様にして、貼り合わせ基板を分離することができ
る。

【００３３】貼り合わせ基板の外周部には、円周方向に
沿ってＶ（凹）型の溝があることが好ましい。図２は、
貼り合わせ基板に作用する力を概念的に示す図である。
図２（ａ）は、Ｖ型の溝２２を有する貼り合わせ基板、
図２（ｂ）は、Ｖ型の溝を有しない貼り合わせ基板を示
す。図２（ａ）に示すように、Ｖ型の溝２２を有する貼
り合わせ基板においては、矢印２３のように、貼り合わ
せ基板の内側から外側に向かって力（以下、分離力）が
加わる。一方、図２（ｂ）に示すように、外周部が凸形
状をなす貼り合わせ基板においては、矢印２４に示すよ
うに、貼り合わせ基板の外側から内側に向かって力が加
わる。したがって、外周部が凸形状をなす貼り合わせ基
板においては、分離領域である多孔質層１２の外周部が
ジェット２１により除去されない限り、分離力が作用し
ない。

【００３４】また、貼り合わせ基板の外周部の表面に薄
い層が形成されている場合であっても、図２（ａ）に示
すように、Ｖ型の溝２２を有する場合には、貼り合わせ
基板に分離力が作用するため、当該層を容易に破壊する
ことができる。ジェットを有効に利用するためには、Ｖ
型の溝２２の開口部の幅Ｗ１が、ジェット２１の直径ｄ
と同程度又は同程度以上であることが好ましい。例え
ば、第１の基板(）及び第２の基板(）が夫々１ｍｍ
厚程度で、貼り合わせ基板が２ｍｍ厚程度の場合を考え
る。通常Ｖ型の溝２２の開口部の幅Ｗ１は１ｍｍ程度で
あるので、ジェットの直径は１ｍｍ以下であることが好
ましい。一般的なウォータージェット装置では、直径
０．１〜０．５ｍｍ程度のジェットが使用されているた
め、このような一般的なウォータージェット装置（例え
ば、ウォータージェットノズル）を流用することが可能
である。

【００３５】ここで、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、ジェットを分離領域に効
率的に挟入（２枚の基板間に差し込むようにして入れ
る）することができる。ジェットの噴射条件は、例え
ば、分離領域（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、ジェット構成媒体に加え
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、ノズルと分離領域と
の距離、ジェット構成媒体の流量等は、重要なパラメー
タとなる。

【００３６】貼り合わせ基板の分離方法には、例えば、
１）貼り合わせ面付近に対して該貼り合わせ面に平行に
ジェットを挟入すると共にノズルを該貼り合わせ面に沿
って走査する方法、２）貼り合わせ面付近に対して該貼
り合わせ面に平行にジェットを挟入すると共に貼り合わ
せ基板を走査する方法、３）貼り合わせ面付近に対して
該貼り合わせ面に平行にジェットを挟入すると共にノズ
ル付近を腰として扇状にジェットを走査する方法、４）
貼り合わせ面付近に対して該貼り合わせ面に平行にジェ
ットを挟入すると共に該貼り合わせ基板の略中心を軸と
して該貼り合わせ基板を回転させる方法（貼り合わせ基
板が円盤状の場合に特に有効）等がある。なお、ジェッ
トは、必ずしも貼り合わせ面に対して完全に平行に噴射
する必要はない。

【００３７】貼り合わせ基板は、切削力、すなわち、多
孔質層の孔壁に衝突するジェットの衝撃力による孔壁の
破壊の他、貼り合わせ基板を膨張させる方向に作用する
力である分離力、すなわち、多孔質層に注入されたジェ
ット構成媒体の圧力による孔壁の破壊によって分離され
る。貼り合わ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。

【００３８】貼り合わせ基板をジェットによる切削力の
みを利用して分離しようとすると、例えば１平方ｃｍ当
たり１０００ｋｇｆ以上の高圧でジェットを噴射させる
必要がある。このような高圧のジェットで貼り合わせ基
板を分離すると、基板に傷を付ける危険性がある。ま
た、貼り合わせ基板は、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍ
ｍ程度の厚さとすることが好適であるが、このような薄
い貼り合わせ基板を高圧のジェットで分離する場合、例
えば局所的に多孔質層の強度が強い部分が存在すると、
ジェット構成媒体の排出経路が確保されないために急激
にジェットの圧力（分離力）が高まって基板が割れる危
険性もある。

【００３９】そこで、例えば１平方ｃｍ当たり５００ｋ
ｇｆ程度の低圧のジェットを用いて、切削力の不足分を
分離力で補うことが好ましい。この方法により基板の損
傷を相当の割合で防止することができる。しかし、更に
基板の損傷を防止するには、分離対象の部材の形状や特
性を考慮することが好ましい。例えば、上記のように貼
り合わせ基板を第１の基板側（'）と第２の基板側
（''＋）とに分離する場合は、両基板の形状や特性
（特に強度）を考慮して、分離時の貼り合わせ基板の保
持方法を適正化することが好ましい。すなわち、第１の
基板（）は、陽極化成、エピタキシャル層の形成、酸
化等の様々なプロセス（高温プロセスを含む）を経て形
成されるため、第２の基板(）に比して割れ易くなる
可能性がある。また、分離後の第１の基板側の表面に残
留した多孔質層を除去した後に、再びこれを第１の基板
(）として利用する場合、第１の基板は、１回のＳＯ
Ｉ基板の製造の都度、例えば約３０μｍずづ薄くなるた
め、再利用の回数が多くなるにつれて、分離処理の際に
割れる危険性が高くなる。

【００４０】この実施の形態では、分離対象の部材のう
ち強度が小さく割れ易い部材側に関しては、ジェットに
よる分離力による撓み量が小さくなるようにして割れを
防止し、一方、強度が大きく割れにくい部材側に関して
は、ジェットによる分離力による撓み量が大きくなるよ
うにして分離領域（部材内部）からのジェット構成媒体
の排出を効率化する分離装置を開示する。

【００４１】［分離装置の構成例］以下、図３乃至図５
を参照しながら、本発明の好適な実施の形態に係る分離
装置の具体的な構成例に関して説明する。なお、この構
成例に係る分離装置は、内部に脆弱な構造部である多孔
質層又は微小気泡層を有する貼り合わせ基板の分離に好
適であるが、内部に脆弱な構造部を有する他の部材の分
離にも使用し得る。この場合、分離対象の部材の形状等
に応じて、分離装置の構成要素を適切に変更すべきであ
ることは言うまでもない。

【００４２】図３は、本発明の好適な実施の形態に係る
分離装置の構成を概略的に示す図である。図４は、図３
に示す分離装置の一部の斜視図である。図５は、分離処
理の様子を模式的に示す図である。この分離装置１００
は、真空吸着機構を有する基板保持部１２０，１３０を
備え、この基板保持部１２０，１３０により貼り合わせ
基板１０１を両面から挟むようにして保持する。一方の
基板保持部１２０は、貼り合わせ基板１０１と大面積で
接触する構造を有し、他方の基板保持部１３０は、貼り
合わせ基板１０１と小面積で接触する構造を有する。こ
れらの構造は、貼り合わせ基板１０１の一方の側は、分
離処理の際の撓み量が小さくなるように、又は撓みが生
じないようにし、他方の側は、分離処理の際の撓み量を
相対的に大きくなるようにするための構造の一例であ
る。

【００４３】貼り合わせ基板１０１は、内部に脆弱な構
造部である多孔質層１０１ｂを有し、この分離装置１０
０により、多孔質層１０１ｂの部分で第１の基板１０１
ａと第２の基板１０１ｃとに分離される。ここで、第１
の基板１０１ａは、前述の第１の基板側（'）に相当
し、第２の基板１０１ｃは、前述の第２の基板側（''
＋）に相当する。

【００４４】第１の基板１０１ａは、前述のように、陽
極化成、エピタキシャル層の形成、酸化等の様々なプロ
セス（高温プロセスを含む）を経て形成されるため、第
２の基板１０１ｃに比して割れ易い。したがって、貼り
合わせ基板１０１の第１の基板１０１ａ側を大面積の保
持面を有する基板保持部１２０で保持することにより、
分離処理の際の第１の基板１０１ａの撓みを制限して割
れを防止することができる。一方、第２の基板１０１ｃ
は、第１の基板１０１ａによりも相対的に強度が強いた
め、相応の撓みに耐えることができる。そこで、第２の
基板１０１ｃを小面積の保持面を有する基板保持部１３
０で保持することにより、分離処理の際にある程度撓む
ことを許容し、これにより基板１０１ａ，１０１ｃ間に
注入されるジェット構成媒体が効率的に排出されるよう
にし、結果として分離処理を効率化することができる。

【００４５】基板保持部１２０は、ベアリング１０８を
介して支持台１０９に回転可能に軸支された回転軸１０
４の一端に連結され、この回転軸１０４の他端はモータ
１１０の回転軸に連結されている。したがって、モータ
１１０が発生する回転力により、貼り合わせ基板１０１
が回転されることになる。このモータ１１０は、不図示
の制御器からの命令に従って、指定された回転速度で回
転軸１０４を回転させる。

【００４６】基板保持部１３０は、ベアリング１１１を
介して摺動可能かつ回転可能に軸支された回転軸１０３
の一端に連結され、この回転軸１０３の他端は、支持台
１０９に固定されたエアシリンダ１１２に連結されてい
る。エアシリンダ１１２が回転軸１０３を押し出すこと
により、貼り合わせ基板１０１は、基板保持部１３０に
よって押圧される。

【００４７】第１の基板１０１ａの撓み量を可能な限り
制限するには、第１の基板１０１ａの全面を支持し得る
ように、基板保持部１２０の吸着面の直径を貼り合わせ
基板１０１の直径と同一か或いはそれ以上にすると共に
吸着面を平面で構成することが好ましい。ただし、基板
保持部１２０の吸着面の形状はこれに限定されず、例え
ば、球面等の曲面で構成してもよいし、貼り合わせ基板
１０１よりも小さい面積としても良い。すなわち、基板
保持部１２０の吸着面の形状は、第１の基板１０１ａが
許容可能な撓み量に応じて決定すればよい。

【００４８】一方、基板保持部１３０は、第２の基板１
０１ｃの撓み量が第１の基板１０１ａの撓み量よりも相
対的に大きくなるように、第２の基板１０１ｃが許容可
能な撓み量の範囲において決定すればよい。基板保持部
１２０，１３０は、同一回転軸上に存在する。また、基
板保持部１２０，１３０は、夫々回転軸１０４，１０３
から取り外すことが可能である。また、基板保持部１２
０，１３０の保持面には、真空吸着用の溝が形成されて
おり、この溝は、夫々回転軸１０４，１０３の内部を通
る真空ラインに通じている。そして、この真空ライン
は、例えばロータリー真空継手等を介して外部真空ライ
ンに連結されている。外部真空ラインには、電磁弁が取
り付けられており、この電磁弁を制御することにより基
板の着脱を制御することができる。

【００４９】以下、この分離装置１００による基板の分
離処理に関して説明する。この分離処理１００に貼り合
わせ基板１０１をセットするには、まず、エアシリンダ
１１２に回転軸１０３を収容させることにより、基板保
持部１２０及び１３０の夫々の保持面の間に相応の距離
を設ける。次いで、貼り合わせ基板１０１を位置合せ軸
１１３に載せた後、エアシリンダ１１２に回転軸１０３
を押し出させることにより、貼り合わせ基板１０１を押
圧して保持する（図３に示す状態）。なお、位置合せ軸
１１３は、ベアリング１０５，１０７により回転可能に
軸支されている。

【００５０】この実施の形態では、貼り合わせ基板１０
１は、真空吸着ではなく、エアシリンダ１１２による押
圧力により保持される。例えば、その押圧力は３ｋｇｆ
程度が好適である。ただし、貼り合わせ基板１０１を真
空吸着により保持することも勿論可能である。次に、ポ
ンプ１１４から噴射ノズル１０２にジェット構成媒体
（例えば、水）を送り込み、噴射ノズル１０２から噴射
されるジェットが安定するまで待つ。ジェットが安定し
たら、シャッタ１０６を開いて、貼り合わせ基板１０１
の分離領域付近にジェットを挟入させると共にモータ１
１０により貼り合わせ基板１０１を回転させる。この
時、回転軸１０４，基板保持部１２０、貼り合わせ基板
１０１、基板保持部１３０及び回転軸１０３は一体化し
て回転する。なお、噴射ノズル１０２は、位置調整機構
（例えば、ＸＹステージ）に取り付けられており、貼り
合わせ基板１０１にジェットを挟入させる位置を該位置
調整機構により調整することができる。

【００５１】ジェットが挟入されると、貼り合わせ基板
１０１には、脆弱な構造部である多孔質層１０１ｂに連
続的に注入されるジェット構成媒体の圧力による分離力
が作用し、これにより基板１０１ａ，１０１ｃを連結し
ている多孔質層１０１ｂが破壊される。この際、基板１
０１ａ，１０１ｃは、夫々基板保持部１２０，１３０に
より許容されている範囲で撓む。この分離装置１００で
は、基板１０１ａの撓み量が相対的に小さく、基板１０
１ｃの撓み量が相対的に大きい。

【００５２】この処理により、貼り合わせ基板１０１
は、例えば、約２分で２枚の基板１０１ａ，１０１ｃに
分離される。貼り合わせ基板１０１が２枚の基板に分離
されたら、シャッタ１０６を閉じると共にポンプ１１４
の動作を停止する。また、モータ１１０の回転を停止
し、前述の電磁弁を制御することにより、分離された各
基板１０１ａ，１０１ｃを基板保持部１２０，１３０に
真空吸着させる。

【００５３】次に、エアシリンダ１１２に回転軸１０３
を収容させると、物理的に分離されていた２枚の基板１
０１ａ，１０１ｃは、ジェット構成媒体（例えば、水）
の表面張力を断って２体に引き離される。次に、上記の
分離装置１００の基板保持部の変形例を挙げる。 ［変形例１］この変形例に係る分離装置は、図３乃至図
５に示す分離装置１００の基板保持部１２０，１３０を
入れ替えたものである。図６は、この変形例に係る分離
装置１００'の概略構成を示す図である。

【００５４】この分離装置１００'では、基板保持部１
２０で貼り合わせ基板１０１の第１の基板１０１ａ側を
保持し、基板保持部１３０で第２の基板１０１ｃ側を保
持する。すなわち、この分離装置１００'では、水平方
向の位置が固定された回転軸１０４側に第２の基板１０
１ｃ側が位置するようにして貼り合わせ基板１０１を保
持する。

【００５５】この分離装置１００'は、分離後の第１の
基板１０１aを、その表面に残留する多孔質層１０１ｂ
を除去して第１の基板（）として再利用する場合に好
適である。この理由は次の通りである。第１の基板１０
１aを再利用する場合、第１の基板１０１aは再利用の回
数に応じてその厚さが薄くなる。したがって、図３に示
す分離装置１００においては、分離処理をより効率的か
つ適正に行うには、分離処理の都度、噴射ノズル１０２
を貼り合わせ基板１０１の分離領域の直上に位置させる
ことが必要である。仮に、噴射ノズル１０２の位置を固
定すると、ジェットが多孔質層１０１ｂの中心に挟入さ
れず、基板１０１ａ，１０１ｃに損傷を与える危険性が
ある。

【００５６】一方、この変形例に係る分離装置１００'
では、第２の基板１０１ｃの厚さが一定の貼り合わせ基
板１０１を処理するのであれば、噴射ノズル１０１ｂの
位置を固定した場合においても、多孔質層１０１ｂと噴
射ノズル１０２との位置関係が変更されることがない。
これは、基板保持部１３０の位置が固定されており、こ
の基板保持部１３０により保持される第２の基板１０１
ｃの厚さが一定であるためである。

【００５７】［変形例２］この変形例は、図３乃至図５
に示す分離装置１００の各基板保持部の構造を変更した
ものである。図７は、この変形例に係る分離装置の基板
保持部の概略構成を示す図である。この分離装置では、
吸着面が略円形をなす基板保持部１２１により貼り合わ
せ基板１０１の第１の基板１０１ａ側を保持し、吸着面
が略環状の形状をなす基板保持部１３１により貼り合わ
せ基板１０１の第２の基板１０１ｃ側を保持する。

【００５８】この変形例に係る基板保持部１２１，１３
１は、第１の基板１０１ａの撓み量及び第２の基板１０
１ｃの撓み量を夫々許容されている撓み量の範囲に制限
し、これにより基板１０１ａ，１０１ｃの破損を防止し
つつ分離処理を効率化する。基板保持部１２１は、その
直径が貼り合わせ基板１０１よりも小さいため、分離処
理の際、第１の基板１０１ａは外周部が反るようにして
撓む。なお、基板保持部１２１の保持面は、例えば、平
面で構成してもよいし、球面等の曲面で構成してもよ
い。一方、基板保持部１３１は、保持面が環状をなして
いるため、基板１０１ｃは、吸着面付近（図７の７０
１，７０２）を節、外周部及び中心部を腹として波打つ
ようにして撓む。このように、第２の基板１０１ｃが波
打つようにして撓み得る形状の基板保持部１２１，１３
１を採用することにより、貼り合わせ基板１０１の内部
に注入されたジェット構成媒体を効率的に排出すること
ができる。

【００５９】この分離装置により分離処理を実行したと
ころ、ジェットを貼り合わせ基板１０１に挟入させた
後、約３０秒でジェットが基板保持部１３１の保持面付
近（図７の７０１）まで進み、その後、更に約３０秒後
にジェットが反対側の保持面付近（図７の７０２）まで
進み、図７に示すように、基板１０１ｃが波打つように
撓んだ。そして、貼り合わせ基板１０１は、約３分で２
枚に分離された。

【００６０】貼り合わせ基板１０１の分離処理におい
て、その中央部はジェット構成媒体が排出されにくいた
め、ジェット構成媒体の圧力が高くなり易く、周辺部よ
りも破損の可能性が高い。したがって、この変形例に係
る基板保持部のように、強度が強い第２の基板１０１ｃ
に対してのみ、中央部が基板保持部１３１側に膨張する
ようにして撓むことを許容することにより、強度が弱い
第１の基板１０１ａの破損を防ぐ一方でジェット構成媒
体の排出経路を確保することができる。

【００６１】［変形例３］この変形例は、図３乃至図５
に示す分離装置１００の各基板保持部１２０，１３０の
構造を変更したものである。図８は、第１の基板側を保
持する基板保持部１２０の変形例を示す図である。ま
た、図９は、第２の基板側を保持する基板保持部１３０
の変形例を示す図である。

【００６２】図８に示すように、第１の基板１０１ａ側
を保持する基板保持部１２２は、その直径が貼り合わせ
基板１０１の直径よりもやや小さく、その吸着面は、例
えば平面で構成されている。したがって、第１の基板１
０１ａは、分離処理の際に外周部が反るようにして撓
む。一方、図９に示すように、基板保持部１３２は、複
数の突起状の吸着部１３２ａを有し、該複数の吸着部１
３２ａの先端部により、貼り合わせ基板１０１の第２の
基板１０１ｃ側を保持する。このように突起状の吸着部
１３２ａにより第２の基板１０１ｃ側を保持することに
より、第２の基板１０１ｃが撓むことを容易にし、貼り
合わせ基板１０１の内部に注入されたジェット構成媒体
の排出を効率化することができる。なお、貼り合わせ基
板１０１を安定して保持するためには、突起状の吸着部
１３２ａの個数は、３以上であることが好ましい。

【００６３】以上、特定の実施の形態を挙げて特徴的な
技術的思想を説明したが、本発明は、これらの実施の形
態に記載された事項によって限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内におい
て様々な変形をなし得る。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、基板等の試料の破損を
防ぎつつ分離処理を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の
製造方法を工程順に説明する図である。

【図２】貼り合わせ基板に作用する力を概念的に示す図
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構
成を概略的に示す図である。

【図４】図３に示す分離装置の一部の斜視図である。

【図５】分離処理の様子を模式的に示す図である。

【図６】変形例１に係る分離装置の概略構成を示す図で
ある。

【図７】変形例２に係る分離装置の基板保持部の概略構
成を示す図である。

【図８】変形例3に係る基板保持部（第１の基板側）の
概略構成を示す図である。

【図９】変形例3に係る基板保持部（第２の基板側）の
概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１１ 単結晶Ｓｉ基板 １２，１２’，１２’’ 多孔質Ｓｉ層 １３ 非多孔質単結晶Ｓｉ層 １４ 単結晶Ｓｉ基板 １５ 絶縁層 １００，１００' 分離装置 １０１ 貼り合わせ基板 １０１ａ 第１の基板 １０１ｂ 多孔質層 １０１ｃ 第２の基板 １０２ 噴射ノズル １０３，１０４ 回転軸 １０５，１０７ ベアリング １０６ シャッタ １０８，１０９ ベアリング １１０ モータ １１２ エアシリンダ １１３ 位置合せ軸 １１４ 高圧ポンプ １２０，１２１，１２２ 基板保持部 １３０，１３１，１３２ 基板保持部 １３２ａ 吸着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の試料を分離する分離装置であっ
   て、 試料を分離するための流体を該試料に向けて噴射する噴
   射部と、 試料を両側から挟むようにして保持する第１及び第２の
   保持部と、 を備え、前記第１及び第２の保持部は、互いに異なる形
   状の保持面を有することを特徴とする分離装置。
2. 【請求項２】 前記第１の保持部は、試料の内部に注入
   される流体の圧力による該試料の一方の面の撓み量が相
   対的に小さくなるように該一方の面を保持し、前記第２
   の保持部は、該流体の圧力による該試料の他方の面の撓
   み量が相対的に大きくなるように該他方の面を保持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
3. 【請求項３】 前記第１の保持部は、試料の内部に注入
   される流体の圧力によって該試料の一方の面が撓むこと
   がないように該一方の面を保持し、前記第２の保持部
   は、該流体の圧力によって該試料の他方の面が撓むよう
   にして該他方の面を保持することを特徴とする請求項１
   に記載の分離装置。
4. 【請求項４】 前記第１の保持部の保持面と前記第２の
   保持部の保持面は、互いに異なる面積を有することを特
   徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の
   分離装置。
5. 【請求項５】 前記第１の保持部は、試料の一方の面の
   全面を保持する保持面を有し、前記第２の保持部は、該
   試料の他方の面の一部を保持する保持面を有することを
   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。
6. 【請求項６】 前記第１の保持部の保持面は、平面で構
   成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の
   いずれか１項に記載の分離装置。
7. 【請求項７】 前記第１の保持部の保持面は、曲面で構
   成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の
   いずれか１項に記載の分離装置。
8. 【請求項８】 前記第２の保持部の保持面は、環状をな
   すことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の分離装置。
9. 【請求項９】 前記第２の保持部は、複数の突起状部材
   を有し、該複数の突起状部材の先端部で試料を保持する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項
   に記載の分離装置。
10. 【請求項１０】 前記第２の保持部は、試料の内部に注
    入される流体の圧力により該試料の前記第２の保持部側
    の面の中央部が膨張するようにして撓むことを許容する
    形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の
    いずれか１項に記載の分離装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の保持部は、試料の内部に注
    入される流体の圧力により該試料の前記第２の保持部側
    の面が波打つようにして撓むことを許容する形状を有す
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１
    項に記載の分離装置。
12. 【請求項１２】 前記第１及び第２の保持部の少なくと
    も一方を保持面に垂直な軸を中心として回転させること
    により試料を回転させる回転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１１のいずれか１項に記載
    の分離装置。
13. 【請求項１３】 処理対象の試料は、第１及び第２の基
    板を貼り合わせてなる基板であって、前記第１及び第２
    の基板は強度が互いに異なることを特徴とする請求項１
    乃至請求項１２のいずれか１項に記載の分離装置。
14. 【請求項１４】 板状の試料を分離する分離方法であっ
    て、 保持面の形状が互いに異なる一対の保持部により両側を
    挟むようにして試料を保持して、該試料の厚さ方向の所
    定位置に向けて流体を噴射することにより該試料を分離
    することを特徴とする分離方法。
15. 【請求項１５】 分離対象の試料は、内部に脆弱な層を
    有し、該試料を分離する際は、該脆弱な層に向けて流体
    を噴射することを特徴とする請求項１４に記載の分離方
    法。
16. 【請求項１６】 内部に脆弱な層を有する板状の試料を
    該脆弱な層で分離する分離方法であって、 試料の脆弱な層に向けて流体を噴射することにより該試
    料を分離する分離工程を有し、該分離工程において、該
    試料の一方の面に関しては、該試料の内部に注入される
    流体の圧力による撓み量が相対的に小さくなるように、
    該試料の他方の面に関しては、該試料の内部に注入され
    る流体の圧力による撓み量が相対的に大きくなるよう
    に、該試料を保持することを特徴とする分離方法。
17. 【請求項１７】 内部に脆弱な層を有する板状の試料を
    該脆弱な層で分離する分離方法であって、 試料の脆弱な層に向けて流体を噴射することにより該試
    料を分離する分離工程を有し、該分離工程において、該
    試料の一方の面に関しては、該試料の内部に注入される
    流体の圧力による撓みを制限するように、該試料の他方
    の面に関しては、該試料の内部に注入される流体の圧力
    による撓みを許容するように、該試料を保持することを
    特徴とする分離方法。
18. 【請求項１８】 流体により試料を分離する際に、該試
    料をその主面に垂直な軸を中心として回転させることを
    特徴とする請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項に
    記載の分離方法。
19. 【請求項１９】 処理対象の試料は、第１及び第２の基
    板を貼り合わせてなる試料であって、前記第１及び第２
    の基板は強度が互いに異なることを特徴とする請求項１
    ４乃至請求項１８のいずれか１項に記載の分離方法。
20. 【請求項２０】 撓みに対する強度が相対的に小さい第
    １の基板と強度が相対的に大きい第２の基板との間に脆
    弱な層を有する複合基板を該脆弱な層で分離する分離方
    法であって、 前記脆弱な層に向けて流体を噴射することにより前記複
    合基板を分離する分離工程を有し、該分離工程におい
    て、前記第１の基板に関しては、前記複合基板の内部に
    注入される流体の圧力による撓み量が相対的に小さくな
    るように、前記第２の基板に関しては、前記複合基板の
    内部に注入される流体の圧力による撓み量が相対的に大
    きくなるように、前記複合基板を保持することを特徴と
    する分離方法。
21. 【請求項２１】 強度が相対的に小さい第１の基板と強
    度が相対的に大きい第２の基板との間に脆弱な層を有す
    る複合基板を該脆弱な層で分離する分離方法であって、 前記脆弱な層に向けて流体を噴射することにより前記複
    合基板を分離する分離工程を有し、該分離工程におい
    て、前記第１の基板に関しては、前記複合基板の内部に
    注入される流体の圧力による撓みを制限し、前記第２の
    基板に関しては、前記複合基板の内部に注入される流体
    の圧力による撓みを許容するように、前記複合基板を保
    持することを特徴とする分離方法。
22. 【請求項２２】 一方の面に多孔質層及び非多孔質層を
    順に形成した第１の基板の前記非多孔質層側を第２の基
    板に貼り合せる工程と、貼り合わせた基板を前記多孔質
    層で分離する分離工程とを含む基板の製造方法であっ
    て、 前記分離工程において、請求項１乃至請求項１２のいず
    れか１項に記載の分離装置を使用することを特徴とする
    基板の製造方法。
23. 【請求項２３】 一方の面に多孔質層及び非多孔質層を
    順に形成した第１の基板の前記非多孔質層側を第２の基
    板に貼り合せる工程と、貼り合わせた基板を前記多孔質
    層で分離する分離工程とを含む基板の製造方法であっ
    て、 請求項１４乃至請求項１８のいずれか１項に記載の分離
    方法を適用して前記分離工程を実行することを特徴とす
    る基板の製造方法。
24. 【請求項２４】 板状の試料の厚さ方向の所定位置に向
    けて流体を噴射することにより該試料を分離する際に該
    試料を保持する保持装置であって、該試料を保持する保
    持面の形状が互いに異なる一対の保持部により両側を挟
    むようにして該試料を保持することを特徴とする保持装
    置。