(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に分離用の層を有する試料を前記分離用の層で分離する分離方法であって、
前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、
前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有し、
前記第１の分離工程では、前記分離用の層に直交する軸を中心として前記試料を回転させながら、前記分離用の層に向けて流体を噴射することにより前記試料を部分的に分離し、
前記第２の分離工程では、前記試料を回転させることなく保持して、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、前記試料に残っている前記未分離領域を分離することを特徴とする分離方法。
【請求項２】
内部に分離用の層を有する試料を前記分離用の層で分離する分離方法であって、
前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、
前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有し、
前記第１の分離工程では、前記分離用の層に直交する軸を中心として前記試料を回転させながら、前記試料の前記分離用の層に向けて流体を噴射することにより前記試料を部分的に分離し、
前記第２の分離工程では、前記試料の回転を実質的に停止させて、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、前記試料に残っている前記未分離領域を分離することを特徴とする分離方法。
【請求項３】
内部に分離用の層を有する試料を前記分離用の層で分離する分離方法であって、
前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、
前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有し、
前記第２の分離工程では、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に楔を挿入することにより、前記試料を完全に分離することを特徴とする分離方法。
【請求項４】
前記試料は、前記分離用の層として脆弱な構造の層を有する板状部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分離方法。
【請求項５】
前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分離方法。
【請求項６】
前記脆弱な層は、多孔質層であることを特徴とする請求項５に記載の分離方法。
【請求項７】
前記第１の板状部材は、半導体基板であることを特徴とする請求項５又は６に記載の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の分離方法に係り、特に、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離するのに好適な分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁層上に単結晶Ｓｉ層を有する基板として、ＳＯＩ（silicon on insulator）構造を有する基板（ＳＯＩ基板）が知られている。このＳＯＩ基板を採用したデバイスは、通常のＳｉ基板では達成し得ない数々の優位点を有する。この優位点としては、例えば、以下のものが挙げられる。
（１）誘電体分離が容易で高集積化に適している。
（２）放射線耐性に優れている。
（３）浮遊容量が小さく、素子の動作速度の高速化が可能である。
（４）ウェル工程が不要である。
（５）ラッチアップを防止できる。
（６）薄膜化による完全な空乏型電解効果トランジスタの形成が可能である。
【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。
【０００４】
ＳＯＩ技術としては、古くは、単結晶サファイア基板上にＳｉをＣＶＤ（化学気層成長）法でヘテロエピタキシ成長させて形成するＳＯＳ（silicon on 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。
【０００５】
ＳＯＳ技術に次いで、ＳＩＭＯＸ（separation 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。
【０００６】
本出願人は、特開平５−２１３３８号において、新たなＳＯＩ技術を開示した。この技術は、多孔質層が形成された単結晶半導体基板上に非多孔質単結晶層（単結晶Ｓｉ層を含む）を形成した第１の基板を、絶縁層を介して第２の基板に貼り合わせ、その後、多孔質層で両基板を分離し、第２の基板に非多孔質単結晶層を移し取るものである。この技術は、ＳＯＩ層の膜厚均一性が優れていること、ＳＯＩ層の結晶欠陥密度を低減し得ること、ＳＯＩ層の表面平坦性が良好であること、高価な特殊仕様の製造装置が不要であること、数１００Å〜１０μｍ程度の範囲のＳＯＩ膜を有するＳＯＩ基板を同一の製造装置で製造可能なこと等の点で優れている。
【０００７】
更に、本出願人は、特開平７−３０２８８９号において、上記の第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた後に、第１の基板を破壊することなく第２の基板から分離し、その後、分離した第１の基板の表面を平滑にして再度多孔質層を形成し、これを再利用する技術を開示した。この技術は、第１の基板を無駄なく使用できるため、製造コストを大幅に低減することができ、製造工程も単純であるという優れた利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術において、２枚の基板を貼り合わせた基板（以下、貼り合わせ基板）を多孔質層で分離する際、基板に損傷を与えることなく、再現性良く分離することが望まれる。
【０００９】
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、内部に分離用の層を有する基板等の試料を分離する際に欠陥が発生することを防止するために好適な分離方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、部に分離用の層を有する試料を前記分離用の層で分離する分離方法であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有し、前記第１の分離工程では、前記分離用の層に直交する軸を中心として前記試料を回転させながら、前記分離用の層に向けて流体を噴射することにより前記試料を部分的に分離し、前記第２の分離工程では、前記試料を回転させることなく保持して、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、前記試料に残っている前記未分離領域を分離する。
本発明の第２の側面に係る分離方法は、内部に分離用の層を有する試料を前記分離用の層で分離する分離方法であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有し、前記第１の分離工程では、前記分離用の層に直交する軸を中心として前記試料を回転させながら、前記試料の前記分離用の層に向けて流体を噴射することにより前記試料を部分的に分離し、前記第２の分離工程では、前記試料の回転を実質的に停止させて、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、前記試料に残っている前記未分離領域を分離する。
本発明の第３の側面に係る分離方法は、内部に分離用の層を有する試料を前記分離用の層で分離する分離方法であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有し、前記第２の分離工程では、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に楔を挿入することにより、前記試料を完全に分離する。
その他、明細書に記載された分離装置は、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離する分離装置であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、該分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離手段と、前記第１の分離手段により処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離手段とを備える。
【００１１】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、前記分離用の層として脆弱な構造の層を有する板状部材であることが好ましい。
【００１２】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離手段は、前記未分離領域として略円形の領域を残すようにして、前記試料を部分的に分離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１の分離手段は、前記未分離領域として略円形の領域を前記分離用の層の略中央部に残すようにして、前記試料を部分的に分離することが好ましい。
【００１４】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離手段は、前記分離用の層に直交する軸を中心として該試料を回転させながら、該分離用の層に向けて流体を噴射することにより該試料を部分的に分離し、前記第２の分離手段は、前記試料を回転させることなく保持して、部分的な分離処理により生じた該試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、該試料に残っている前記未分離領域を分離することが好ましい。
【００１５】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離手段は、前記分離用の層に直交する軸を中心として該試料を回転させながら、該試料の前記分離用の層に向けて流体を噴射することにより該試料を部分的に分離し、前記第２の分離手段は、前記試料の回転を実質的に停止させて、部分的な分離処理により生じた該試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、該試料に残っている前記未分離領域を分離することが好ましい。
【００１６】
上記の分離装置において、例えば、前記第２の分離手段は、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に楔を挿入することにより、該試料を完全に分離することが好ましい。
【００１７】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離手段による処理の後に残る前記未分離領域は、前記第１の分離手段により分離される領域よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることが好ましい。
【００１９】
上記の分離装置において、例えば、前記脆弱な層は、多孔質層であることが好ましい。
【００２０】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板である。
【００２１】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板の片面に多孔質層を形成し、該多孔質層上に非多孔質層を形成してなる。
【００２２】
上記の分離装置において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶半導体層を含む。
【００２３】
その他、明細書に記載された他の分離装置は、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離する分離装置であって、前記試料の分離用の層に直交する軸を中心として前記試料を回転させる駆動機構と、前記分離用の層に向けて流体を噴射する噴射部とを備え、まず、前記駆動機構により前記試料を回転させながら、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、前記噴射部からの流体により該分離用の層で該試料を部分的に分離し、次いで、該試料の回転を実質的に停止させた状態で、前記噴射部からの流体により該未分離領域の部分を分離して該試料を完全に分離する。
【００２４】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、前記分離用の層として脆弱な構造の層を有する板状部材であることが好ましい。
【００２５】
上記の分離装置において、例えば、前記試料の部分的な分離処理の際に、前記未分離領域として略円形の領域を残すことが好ましい。
【００２６】
上記の分離装置において、例えば、前記試料の部分的な分離処理の際に、前記未分離領域として略円形の領域を前記分離用の層の略中央部に残すことが好ましい。
【００２７】
上記の分離装置において、例えば、部分的な分離処理の後に残る前記未分離領域は、該部分的な分離処理により分離された領域よりも小さいことが好ましい。
【００２８】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることが好ましい。
【００２９】
上記の分離装置において、例えば、前記脆弱な層は、多孔質層であることが好ましい。
【００３０】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板である。
【００３１】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板の片面に多孔質層を形成し、該多孔質層上に非多孔質層を形成してなる。
【００３２】
上記の分離装置において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶半導体層を含む。
【００３３】
本発明の分離装置は、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離する分離装置は、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、該分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離機構と、前記第１の分離機構による分離処理により前記試料に生じた隙間に所定方向から力を作用させることにより、該試料を完全に分離する第２の分離機構とを備える。
【００３４】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離機構は、前記分離用の層に直交する軸を中心として前記試料を回転させながら該分離用の層に向けて流体を噴射することにより該試料を部分的に分離することが好ましい。
【００３５】
上記の分離装置において、例えば、前記第２の分離機構は、前記試料の隙間に対して楔を挿入することにより該試料を完全に分離することが好ましい。
【００３６】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離機構により処理された試料を前記第２分離機構に搬送する搬送ロボットを更に備えることが好ましい。
【００３７】
上記の分離装置において、例えば、前記試料を前記第１の分離機構又は前記第２の分離機構に対して位置合わせする位置合わせ機構を更に備えることが好ましい。
【００３８】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の分離機構による処理の後に残る前記未分離領域は、前記第１の分離機構により分離される領域よりも小さいことが好ましい。
【００３９】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることが好ましい。
【００４０】
上記の分離装置において、例えば、前記脆弱な層は、多孔質層であることが好ましい。
【００４１】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板である。
【００４２】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板の片面に多孔質層を形成し、該多孔質層上に非多孔質層を形成してなる。
【００４３】
上記の分離装置において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶半導体層を含む。
【００４４】
その他、明細書に記載された他の分離装置は、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離する分離装置であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして該分離用の層で部分的に分離された試料の一部を保持して実質的に静止させる保持機構と、前記保持機構により保持された試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて該試料を完全に分離する分離機構とを備える。
【００４５】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、前記分離用の層として脆弱な構造の層を有する板状部材であることを特徴とする請求項３５に記載の分離装置。
【００４６】
上記の分離装置において、例えば、前記分離機構は、部分的な分離処理により形成された前記試料の隙間に向けて流体を噴射することにより該試料を完全に分離することが好ましい。
【００４７】
上記の分離装置において、例えば、前記分離機構は、部分的な分離処理により形成された前記試料の隙間に楔を挿入することにより、該試料を完全に分離することが好ましい。
【００４８】
上記の分離装置において、例えば、前記未分離領域は、既に分離されている領域よりも小さいことが好ましい。
【００４９】
上記の分離装置において、例えば、前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることが好ましい。
【００５０】
上記の分離装置において、例えば、前記脆弱な層は、多孔質層であることが好ましい。
【００５１】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板である。
【００５２】
上記の分離装置において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板の片面に多孔質層を形成し、該多孔質層上に非多孔質層を形成してなる。
【００５３】
上記の分離装置において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶半導体層を含む。
【００５４】
その他、明細書に記載された分離方法は、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離する分離方法であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして、該分離用の層で前記試料を部分的に分離する第１の分離工程と、前記第１の分離工程で処理された前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて前記試料を完全に分離する第２の分離工程とを有する。
【００５５】
上記の分離方法において、例えば、前記試料は、前記分離用の層として脆弱な構造の層を有する板状部材であることが好ましい。
【００５６】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の分離工程では、前記未分離領域として略円形の領域を残すようにして、前記試料を部分的に分離することが好ましい。
【００５７】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の分離工程では、前記未分離領域として略円形の領域を前記分離用の層の略中央部に残すようにして、前記試料を部分的に分離することが好ましい。
【００５８】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の分離工程では、前記分離用の層に直交する軸を中心として該試料を回転させながら、該分離用の層に向けて流体を噴射することにより該試料を部分的に分離し、前記第２の分離工程では、前記試料を回転させることなく保持して、部分的な分離処理により生じた該試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、該試料に残っている前記未分離領域を分離することが好ましい。
【００５９】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の分離工程では、前記分離用の層に直交する軸を中心として該試料を回転させながら、該試料の前記分離用の層に向けて流体を噴射することにより該試料を部分的に分離し、前記第２の分離工程では、前記試料の回転を実質的に停止させて、部分的な分離処理により生じた該試料の隙間に向けて流体を噴射することにより、該試料に残っている前記未分離領域を分離することが好ましい。
【００６０】
上記の分離方法において、例えば、前記第２の分離工程では、部分的な分離処理により生じた前記試料の隙間に楔を挿入することにより、該試料を完全に分離することが好ましい。
【００６１】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の分離工程の後に残る前記未分離領域は、前記第１の分離工程で分離される領域よりも小さいことが好ましい。
【００６２】
上記の分離方法において、例えば、前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることが好ましい。
【００６３】
上記の分離方法において、例えば、前記脆弱な層は、多孔質層であることが好ましい。
【００６４】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板である。
【００６５】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板の片面に多孔質層を形成し、該多孔質層上に非多孔質層を形成してなることが好ましい。
【００６６】
上記の分離方法において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶半導体層を含むことが好ましい。
【００６７】
その他、明細書に記載された分離方法は、内部に分離用の層を有する試料を該分離用の層で分離する分離方法であって、前記分離用の層の所定領域を未分離領域として残すようにして該分離用の層で部分的に分離された試料の一部を保持して実質的に静止させる静止工程と、静止した前記試料の前記未分離領域に対して所定方向から力を作用させて該試料を完全に分離する分離工程とを有する。
【００６８】
上記の分離方法において、例えば、前記試料は、前記分離用の層として脆弱な構造の層を有する板状部材であることが好ましい。
【００６９】
上記の分離方法において、例えば、前記分離工程では、部分的な分離処理により形成された前記試料の隙間に向けて流体を噴射することにより該試料を完全に分離することが好ましい。
【００７０】
上記の分離方法において、例えば、前記分離工程では、部分的な分離処理により形成された前記試料の隙間に楔を挿入することにより、該試料を完全に分離することが好ましい。
【００７１】
上記の分離方法において、例えば、前記未分離領域は、既に分離されている領域よりも小さいことが好ましい。
【００７２】
上記の分離方法において、例えば、前記試料は、脆弱な層を内部に有する第１の板状部材と、第２の板状部材とを貼り合わせてなることが好ましい。
【００７３】
上記の分離方法において、例えば、前記脆弱な層は、多孔質層であることが好ましい。
【００７４】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板である。
【００７５】
上記の分離方法において、例えば、前記第１の板状部材は、半導体基板の片面に多孔質層を形成し、該多孔質層上に非多孔質層を形成してなる。
【００７６】
上記の分離方法において、例えば、前記非多孔質層は、単結晶半導体層を含む。
【００７７】
【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。
【００７８】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造を方法を工程順に説明する図である。
【００７９】
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上に非多孔質単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。これにより、第１の基板（▲１▼）が形成される。
【００８０】
図１（ｃ）に示す工程では、先ず、単結晶Ｓｉ基板１４の表面に絶縁層（例えば、ＳｉＯ2層）１５を形成した第２の基板（▲２▼）を準備し、第１の基板（▲１▼）と第２の基板（▲２▼）とを、非多孔質単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層１５とが面するように室温で密着させる。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（▲１▼）と第２の基板（▲２▼）とを貼り合わせる。この処理により、非多孔質単結晶Ｓｉ層１３と絶縁層１５が強固に結合される。なお、絶縁層１５は、上記のように単結晶Ｓｉ基板１４側に形成しても良いし、非多孔質単結晶Ｓｉ層１３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。
【００８１】
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（▲１▼''＋▲２▼）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（▲１▼'）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。
【００８２】
分離後の基板（▲１▼’）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（▲１▼）を形成するための単結晶Ｓｉ基板１１として使用される。
【００８３】
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（▲１▼''＋▲２▼）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１５／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。
【００８４】
この実施の形態においては、図１（ｄ）に示す工程、すなわち、貼り合わせ基板を分離する工程の少なくとも一部において、分離用の層である多孔質Ｓｉ層に向けて液体又は気体（流体）を噴射することにより該分離用の層で貼り合わせ基板を２枚に分離する分離装置を使用する。
【００８５】
［分離装置の基本構成］
この分離装置は、ウォータージェット法を適用したものである。一般に、ウォータジェット法は、水（固い材料を切断する場合には研磨材を加える）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）。従来、ウォータージェット法は、主に材料の一部を除去することにより、上記のような切断、加工、塗膜の除去、表面の洗浄を行うことに利用されていた。
【００８６】
この分離装置は、脆弱な構造部分である貼り合わせ基板の多孔質層（分離用の層）に向けて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、水、アルコール等の有機溶媒、弗酸、硝酸その他の酸、水酸化カリウムその他のアルカリ、空気、窒素ガス、炭酸ガス、希ガス、エッチングガスその他の気体、プラズマ等を使用し得る。
【００８７】
この分離装置を半導体装置の製造工程、例えば貼り合わせ基板の分離工程に適用する場合、ジェット構成媒体としては、不純物金属やパーティクル等を極力除去した純水を使用することが好ましい。
【００８８】
この分離装置は、貼り合せ基板の側面に表出した多孔質層に向けてジェットを噴射することにより、多孔質層を外周部分から中心部分に向かって除去する。これにより、貼り合わせ基板は、その本体部分に損傷を受けることなく、機械的な強度が脆弱な多孔質層のみが除去され、２枚の基板に分離される。
【００８９】
図２は、本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の概略構成を示す図である。この分離装置１００は、真空吸着機構を備えた基板保持部１２０，１５０を有し、この基板保持部１２０，１５０により貼り合わせ基板１０１を両側から挟むようにして保持する。貼り合わせ基板１０１は、内部に脆弱な構成部である多孔質層１０１ｂを有し、この分離装置１００により、この多孔質層１０１ｂの部分で２つの基板１０１ａ，１０１ｃに分離される。この分離装置１００においては、例えば、基板１０１ａが図１における第１の基板側（▲１▼’）、基板１０１ｃが図１における第２の基板側（▲１▼''＋▲２▼）になるようにセットする。
【００９０】
基板保持部１２０，１５０は、同一の回転軸上に存在する。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１０４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、基板保持部１２０に真空吸着された貼り合わせ基板１０１が回転することになる。このモータ１１０は、コントローラ１９０により制御され、該コントローラ１９０から指示される回転速度で回転軸１０４を回転させたり、回転を停止させたりする。
【００９１】
基板保持部１５０は、ベアリング１１１を介して支持台１０９に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。このエアシリンダ１１２は、コントローラ１９０により制御されるシリンダ駆動部１９１により駆動される。このエアシリンダ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１５０によって押圧される。支持台１０９には、回転軸１０３の周囲を覆うようにしてシール部材１１３が固定されている。このシール部材１１３は、例えばゴム等で構成され、ジェット構成媒体がベアリング１１１側に進入することを防止している。
【００９２】
基板支持部１２０，１５０には、真空吸着機構として、夫々１又は複数の吸引孔１８１，１８２が設けられており、この吸引孔１８１，１８２は、夫々回転軸１０４，１０３中を通して回転シール部１０４ａ，１０３ａに通じている。回転シール部１０４ａ，１０３ａには、夫々真空ライン１０４ｂ，１０３ｂが連結されている。これらの真空ライン１０４ｂ，１０３ｂには、貼り合わせ基板１０１又は分離後の基板の着脱を制御するための電磁弁が取り付けられている。この電磁弁は、コントローラ１９０により制御される。
【００９３】
以下、まず、この分離装置１００を使用した基本的な分離処理及びその処理の問題点を説明し、次いで、本発明の好適な実施の形態として、改良された分離処理に関して説明する。
【００９４】
［分離装置による基本的な分離処理］
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１５０の夫々の吸着面の間に相応の距離を設ける。次いで、基板保持部１２０と基板保持部１５０との間に搬送ロボット等により貼り合せ基板１０１を搬送し、該貼り合わせ基板１０１の中心と回転軸１０４及び１０３の中心軸とを位置合せする。次いで、コントローラ１９０がエアシリンダ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２に示す状態）。
【００９５】
次いで、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１を一定の回転速度で回転させる。これにより、回転軸１０４、基板保持部１２０、貼り合わせ基板１０１、基板保持部１５０及び回転軸１０３は一体化して回転する。
【００９６】
次いで、コントローラ１９０は、ポンプ１１４を制御してノズル１０２にジェット構成媒体（例えば、水）を送り込み、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、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して貼り合わせ基板１０１の中心上にノズル１０２を移動させ、貼り合わせ基板１０１の多孔質層１０１ｂにジェットを挟入させる。
【００９７】
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及び１０１ｃを連結している多孔質層１０１ｂが破壊される。この処理により、例えば数分程度で貼り合わせ基板１０１を完全に分離することができる。
【００９８】
貼り合わせ基板１０１が２枚の基板に分離されたら、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御してノズル１０２を待機位置に移動させ、次いで、ポンプ１１４の動作を停止させる。また、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１の回転を停止させ、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を夫々基板保持部１２０、１５０に真空吸着させる。
【００９９】
次に、コントローラ１９０は、エアシリンダ１１２に回転軸１０３を収容させる。これにより、物理的に分離されていた２枚の基板は、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。
【０１００】
上記のような分離処理によれば、貼り合わせ基板１０１を効率的に分離することができ、また、基板の損傷や汚染が少ない。従って、この分離処理は、貼り合わせ基板又は他の類似の試料を分離する上で極めて有望であると考えられる。しかしながら、以下に示すような解決すべき課題が残されている。
【０１０１】
［基本的な分離処理における課題］
図３は、上記の分離処理、即ち、貼り合わせ基板を一定速度で回転させながら２枚の基板に分離する処理により生じることがある欠陥１０１ｄ及び１０１ｅを模式的に示す図である。このような欠陥１０１ｄ及び１０１ｃは、貼り合わせ基板１０１の分離処理の最終段階で分離される部分において生じる。
【０１０２】
このような欠陥１０１ｄ及び１０１ｃが大きい場合は、多孔質層（１０１ｂ；図１では１２）と隣り合う層（例えば、図１に示す単結晶Ｓｉ層１３）に損傷を与えることとなり、分離された基板を次工程（例えば、図１（ｅ）に示す工程）で使用することができなくなる。
【０１０３】
このような欠陥１０１ｄ、１０１ｅが生じる原因は、大凡次の通りであると考えられる。貼り合わせ基板の分離処理において、貼り合わせ基板１０１には、第１に、基板保持部１５０（エアシリンダ１１２）による押圧力が貼り合わせ基板１０１を挟む方向に作用し、第２に、貼り合わせ基板１０１の分離により生じる隙間に注入されるジェット構成媒体による貼り合わせ基板１０１を膨張させる力（分離力）が作用し、第３に、貼り合わせ基板１０１の未分離領域における多孔質層１０１の結合力（分離力に対する抗力）が作用する。
【０１０４】
ここで、エアシリンダ１１２による押圧力は略一定に維持される。一方、分離力は、貼り合わせ基板の分離された領域の拡大に伴って急速に増大すると考えられる。また、結合力は、未分離領域の縮小に伴って当然に減少する。
【０１０５】
従って、貼り合わせ基板の外周部分を分離している段階では、（結合力）＋（押圧力）＞＞（分離力）の関係が維持され、過大な分離力が貼り合わせ基板に対して作用することはないと考えられる。
【０１０６】
ところが、分離が進行して、（結合力）＋（押圧力）＜（分離力）の関係が成立すると、基板保持部１５０が後退を開始するため、貼り合わせ基板に対して分離力がより効率的に作用して分離の進行が加速される。そして、分離処理の最終段階では、結合力の低下と分離力の急速な増大により、（結合力）＋（押圧力）＜＜（分離力）となり、この過大な分離力が未分離領域の略全体に対して作用すると考えられる。この時、貼り合わせ基板１０１の最終的な分離は、ジェットの衝撃ではなく、主に分離力、即ち、貼り合わせ基板の分離により生じた隙間に注入されたジェット構成媒体が貼り合わせ基板を膨張させる力によって未分離領域の全体が一括して引き剥がされることによって起こると考えられる。
【０１０７】
以下では、分離処理による欠陥の発生を低減するための改良された分離処理に関して説明する。
【０１０８】
［改良された分離処理］
本発明者は、実験の結果、次のような方法により上記の欠陥の発生を低減するできることを見出した。
【０１０９】
即ち、第１工程において、多孔質層１０１ｂの所定領域を未分離領域として残すようにして、貼り合わせ基板１０１を部分的に分離する。ここで、未分離領域は、略円形であることが好ましく、その位置は、貼り合わせ基板１０１の略中央部であることが好ましい。
【０１１０】
次いで、第２工程において、未分離領域に対して、全周的にではなく、所定方向から力を作用させて、貼り合わせ基板１０１を完全に分離する。このように、未分離領域に対して所定方向から力を作用させることにより、未分離領域の周辺の一部に対しては強い分離力を作用させ、他の部分に対しては弱い分離力を作用させながら徐々に分離領域を拡大させることができる。したがって、未分離領域を一括的に分離する場合と比較して、分離された各基板に欠陥が生じることが効果的に防止される。
【０１１１】
以下、改良された分離処理の好適な実施の形態を説明する。
【０１１２】
（第１の実施の形態）
この実施の形態では、先ず、第１工程において、ノズル１０２を貼り合わせ基板１０１の中心上に位置させ、モータ１１０により貼り合わせ基板１０１を回転させながら（例えば、８ｒｐｍ）、貼り合わせ基板１０１の周辺部を分離し、中央部を未分離領域として残す。ここで、貼り合わせ基板１０１を回転させながら分離処理を実行するのは、第１工程の後に残る未分離領域２０２の形状及び位置を多数枚の貼り合わせ基板について均一化するためである。これにより、第２工程において各貼り合わせ基板１０１を略同一の条件で処理することができる。
【０１１３】
図４は、この実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板１０１が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。同図において、２０１は、第１工程の進行中における分離領域と未分離領域との境界を示す、境界２０１の外側が既に分離された領域であり、境界２０１の内側が未だ分離されていない領域である。この実施の形態の第１工程では、貼り合わせ基板１０１を回転させながら分離処理を進めるため、境界２０１の軌跡は渦巻状になる。斜線を付していない領域２０２は、第１工程の実行後に残った未分離領域であり、その形状は略円形であり、その位置は貼り合わせ基板１０１の略中央部である。また、斜線を付した領域２０３は、第１工程の実行により分離された領域（分離領域）である。未分離領域２０２は、分離領域２０３よりも小さいことが好ましい。
【０１１４】
このように、貼り合わせ基板１０１を回転させながら第１工程を実行することにより、目標とする領域、例えば、貼り合わせ基板１０１の中央部分を未分離領域２０２として残すことができるため、各貼り合わせ基板１０１について第２工程を略同一の条件で実行することができる。
【０１１５】
次いで、第２工程において、貼り合わせ基板１０１の回転速度を低くして実質的に回転を停止させた状態（例えば、２ｒｐｍ以下）、或いは、貼り合わせ基板１０１の回転を完全に停止させた状態で未分離領域２０２を分離する。これにより、未分離領域２０２に対して所定方向から力を作用させることができる。ここで、貼り合わせ基板１０１の回転を完全に停止させることが最も好ましい。
【０１１６】
図５は、この実施の形態の第２工程により貼り合わせ基板１０１が完全に分離される様子を模式的に示す図である。同図において、２０４は、第２工程の実行中における分離領域と未分離領域との境界である。この境界２０４は、矢印に示すように移動する。
【０１１７】
このように、貼り合わせ基板１０１の回転速度を実質的に停止させた状態で貼り合わせ基板１０１の隙間にジェットを挟入することにより、未分離領域２０２に対して所定方向から力を作用させることができる。これにより、未分離領域２０２の周辺の一部に対しては強い分離力を作用させ、他の部分に対しては弱い分離力を作用させながら徐々に分離領域を拡大させることができるため、分離された各基板に欠陥が生じることが防止される。
【０１１８】
図６は、この実施の形態における分離装置１００の制御手順を概略的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、コントローラ１９０により制御される。また、このフローチャートに示す処理は、貼り合わせ基板１０１が分離装置１００にセットされた後、即ち基板保持部１２０及び１５０により貼り合わせ基板１０１が保持された後に実行される。
【０１１９】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、第１工程に相当する。まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１を所定の回転速度で回転させる（Ｓ１０１）。この時の回転速度は、例えば、４〜１２ｒｐｍ程度であることが好ましく、６〜１０ｒｐｍ程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形態では８ｒｐｍとした。
【０１２０】
次いで、コントローラ１９０は、ポンプ１１４を制御して、所定の圧力（例えば、５００ｋｇｆ／平方ｃｍ）のジェットをノズル１０２より噴射させる（Ｓ１０２）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置（ジェットが貼り合わせ基板１０１に衝突しない位置）から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ１０３）。これにより、貼り合わせ基板１０１の部分的な分離が開始される。その後、コントローラ１９０は、未分離領域２０２として残す領域以外が分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させる（Ｓ１０４）。これにより第１工程が完了する。
【０１２１】
ステップＳ１０５〜Ｓ１０７は、第２工程に相当する。まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１の回転を実質的に停止させる（Ｓ１０５）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ１０６）。これにより、貼り合わせ基板１０１の未分離領域２０２の分離が開始される。その後、コントローラ１９０は、貼り合わせ基板１０１が完全に分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させ、ポンプ１１４を制御して、ジェットの噴射を停止させる（Ｓ１０７）。これにより第２工程が完了する。
【０１２２】
（第２の実施の形態）
この実施の形態は、第１工程の後に残す未分離領域の形状及び位置を更に良好に制御する方法に関する。この実施の形態の第１工程は、ノズル１０２を貼り合わせ基板１０１の中心上に位置させ、モータ１１０により貼り合わせ基板１０１を回転させながら貼り合わせ基板１０１の周辺部を分離し、中央部を未分離領域として残す点において、第１の実施の形態の第１工程と同様である。
【０１２３】
しかし、この実施の形態の第１工程は、貼り合わせ基板１０１の回転速度を徐々に或いは段階的（２段階を含む）に高くしながら、貼り合わせ基板１０１を部分的に分離する点において、第１の実施の形態の第１工程と異なる。例えば、分離の開始後、貼り合わせ基板１０１が約１回転するまでは低速で貼り合わせ基板１０１を回転させ（第１段階）、その後、回転速度を高速にすることが好ましい（第２段階）。
【０１２４】
ここで、第１段階における貼り合わせ基板１０１の回転速度は、例えば、４〜１２ｒｐｍ程度であることが好ましく、６〜１０ｒｐｍ程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形態では８ｒｐｍとした。また、第２段階における貼り合わせ基板１０１の回転速度は、例えば、２５〜３５ｒｐｍ程度であることが好ましく、２８〜３２ｒｐｍ程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形態では３０ｒｐｍとした。
【０１２５】
このように、第１工程の初期段階に貼り合わせ基板１０１を低速で回転させるのは、初期段階は、貼り合わせ基板１０１に対して分離力が効率的に作用しにくいからである。また、回転速度を徐々に或いは段階的に高くしながら第１工程を進めるのは、貼り合わせ基板１０１を高速で回転させた方が、より点対称に近い形状の未分離領域を残すことができるからである。
【０１２６】
図７は、この実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。図７に示す例は、貼り合わせ基板１０１が約１回転するまでは約８ｒｐｍで回転させ、その後、回転速度を約３０ｒｐｍにした場合の例である。
【０１２７】
なお、この実施の形態の第２工程は、第１の実施の形態と同様である。図８は、この実施の形態の第２工程により貼り合わせ基板１０１が完全に分離される様子を模式的に示す図である。
【０１２８】
このように、第１工程において、貼り合わせ基板１０１の回転速度を徐々に或いは段階的に高くすることにより、第１工程の完了後に残る未分離領域２０２の形状をより円形に近い形状にすることができると共に、その位置をより貼り合わせ基板１０１の中心に一致させることができる。これは、各貼り合わせ基板１０１について未分離領域２０２の形状をより均一化することができることを意味する。したがって、第１の実施の形態に比べて、第２工程において生じる可能性のある欠陥を低減することができる。
【０１２９】
図９は、この実施の形態における分離装置１００の制御手順を概略的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、コントローラ１９０により制御される。また、このフローチャートに示す処理は、貼り合わせ基板１０１が分離装置１００にセットされた後に実行される。
【０１３０】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、第１工程に相当する。まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１を低速で回転させる（Ｓ２０１）。この時の回転速度は、例えば、４〜１２ｒｐｍ程度であることが好ましく、６〜１０ｒｐｍ程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形態では８ｒｐｍとした。
【０１３１】
次いで、コントローラ１９０は、ポンプ１１４を制御して、所定の圧力（例えば、５００ｋｇｆ／平方ｃｍ）のジェットをノズル１０２より噴射させる（Ｓ２０２）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ２０３）。これにより、貼り合わせ基板１０１の部分的な分離が開始される。
【０１３２】
その後、コントローラ１９０は、貼り合わせ基板１０１が例えば１回転するのを待った後に、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１の回転速度を高速にする（Ｓ２０４）。この時の回転速度は、例えば、２５〜３５ｒｐｍ程度であることが好ましく、２８〜３２ｒｐｍ程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形態では３０ｒｐｍとした。
【０１３３】
その後、コントローラ１９０は、未分離領域２０２として残す領域以外が分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させる（Ｓ２０５）。これにより第１工程が完了する。
【０１３４】
ステップＳ２０６〜Ｓ２０８は、第２工程に相当する。まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１の回転を実質的に停止させる（Ｓ２０６）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ２０７）。これにより、貼り合わせ基板１０１の未分離領域２０２の分離が開始される。
【０１３５】
その後、コントローラ１９０は、貼り合わせ基板１０１が完全に分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させ、ポンプ１１４を制御して、ジェットの噴射を停止させる（Ｓ２０８）。これにより第２工程が完了する。
【０１３６】
（第３の実施の形態）
この実施の形態も、第１工程の後に残す未分離領域の形状及び位置を更に良好に制御する方法に関する。この実施の形態の第１工程は、ノズル１０２を貼り合わせ基板１０１の中心上に位置させ、モータ１１０により貼り合わせ基板１０１を回転させながら貼り合わせ基板１０１の周辺部を分離し、中央部を未分離領域として残す点において、第１の実施の形態の第１工程と同様である。しかし、この実施の形態の第１工程は、ジェットの圧力を徐々に或いは段階的（２段階を含む）に低くしながら、貼り合わせ基板１０１を部分的に分離する点において、第１の実施の形態の第１工程と異なる。例えば、分離の開始後、貼り合わせ基板１０１が約１回転するまでは、ジェットの圧力を高圧（例えば、５００ｋｇｆ／平方ｃｍ程度）に設定し、その後、例えば未分離領域として残す中央部が分離されない程度の圧力（例えば、２２０ｋｇｆ／平方ｃｍ程度）にジェットの圧力を設定することが好ましい。
【０１３７】
このように、第１工程の初期段階にジェットの圧力を高圧に設定するのは、初期段階は、貼り合わせ基板１０１に対して分離力が効率的に作用しにくいからである。また、ジェットの圧力を徐々に或いは段階的に低くしながら第１工程を進めるのは、ジェットの圧力を低圧にした方が、より点対称に近い形状の未分離領域を残すことができるからである。
【０１３８】
図１０は、この実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。図１０に示す例は、貼り合わせ基板１０１が約１回転するまではジェットの圧力を５００ｋｇｆ／平方ｃｍに設定し、その後、ジェットの圧力を２２０ｋｇｆ／平方ｃｍに設定した場合の例である。
【０１３９】
なお、この実施の形態の第２工程は、第１の実施の形態と同様である。第２工程による貼り合わせ基板１０１の分離の様子は、図８に示す例と略同様である。
【０１４０】
このように、第１工程において、ジェットの圧力を徐々に或いは段階的に低くすることにより、第１工程の完了後に残る未分離領域２０２の形状をより円形に近い形状にすることができると共に、その位置をより貼り合わせ基板の中心に一致させることができる。これは、各貼り合わせ基板１０１について未分離領域２０２の形状をより均一化することができることを意味する。したがって、第１の実施の形態に比べて、第２工程において生じる可能性のある欠陥を低減することができる。
【０１４１】
図１１は、この実施の形態における分離装置１００の制御手順を概略的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、貼り合わせ基板１０１が分離装置１００にセットされた後に実行される。
【０１４２】
ステップＳ３０１〜Ｓ３０５は、第１工程に相当する。まず、コントローラ１９は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１を所定速度で回転させる（Ｓ３０１）。この時の回転速度は、例えば、４〜１２ｒｐｍ程度であることが好ましく、６〜１０ｒｐｍ程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形態では８ｒｐｍとした。
【０１４３】
次いで、コントローラ１９０は、ポンプ１１４を制御して、高圧（例えば、５００ｋｇｆ／平方ｃｍ）のジェットをノズル１０２より噴射される（Ｓ２０２）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ３０３）。これにより、貼り合わせ基板１０１の部分的な分離が開始される。その後、コントローラ１９０は、貼り合わせ基板１０１が例えば１回転するのを待った後に、ポンプ１１４を制御して、ジェットの圧力を低圧（例えば、２２０ｋｇｆ／平方ｃｍ）に設定する。
【０１４４】
その後、コントローラ１９０は、未分離領域２０２として残す領域以外が分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させる（Ｓ３０５）。これにより第１工程が完了する。
【０１４５】
ステップＳ３０６〜Ｓ３０９は、第２工程に相当する。、まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１の回転を実質的に停止させる（Ｓ３０６）。次いで、コントローラ１９０は、ポンプ１１４を制御して、未分離領域２０２を分離可能な圧力（例えば、５００ｋｇｆ／平方ｃｍ）までジェットの圧力を高くする（Ｓ３０７）。
【０１４６】
次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ３０８）。これにより、貼り合わせ基板１０１の未分離領域２０２の分離が開始される。その後、コントローラ１９０は、貼り合わせ基板１０１が完全に分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させ、ポンプ１１４を制御して、ジェットの噴射を停止させる（Ｓ３０９）。これにより第２工程が完了する。
【０１４７】
ところで、第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組合せることも有効である。即ち、第１工程において、分離の初期段階（例えば、１回転目）では、貼り合わせ基板１０１を低速で回転させながら高圧のジェットにより分離を行い、その後、貼り合わせ基板１０１の回転速度を徐々に或いは段階的に高くすると共に、ジェットの圧力を徐々に或いは段階的に低くしながら分離を進めることにより、第１工程の後に残す未分離領域２０２をより均一にすることができる。
【０１４８】
（第４の実施の形態）
この実施の形態も、第１工程の後に残す未分離領域の形状及び位置を更に良好に制御する方法に関する。この実施の形態の第１工程では、ノズル１０２を貼り合わせ基板１０１の中心上から所定距離（例えば、ジェットの噴射方向に対して垂直な方向に２０〜３０ｍｍ）ずれた位置に配置し、モータ１１０により貼り合わせ基板１０１を回転させながら（例えば、８ｒｐｍ）、貼り合わせ基板１０１の周辺部を分離し、中央部を未分離領域として残す。このように、ジェットを貼り合わせ基板１０１の中心からずれた位置に向けて噴射するのは、第１工程の後に残る未分離領域２０２の形状及び位置を多数枚の貼り合わせ基板１０１について更に均一化するためである。
【０１４９】
図１２は、この実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。同図において、２０１は、第１工程の実行中における分離領域と未分離領域との境界を示す、境界２０１の外側が既に分離された領域であり、境界２０１の内側が未だ分離されていない領域である。この実施の形態の第１工程では、貼り合わせ基板１０１を回転させながら分離処理を進めるため、境界２０１の軌跡は渦巻状になる。斜線を付していない領域２０２は、第１工程の実行後に残った未分離領域であり、第１の実施の形態に比べて、その形状は円形に近く、その中心は貼り合わせ基板１０１の中心に近い。また、斜線を付した領域２０３は、第１工程の実行により分離された領域である。このように、第１の実施の形態に比べて未分離領域２０２を点対称に近い形状にすることができるのは、第１工程が終盤に近づくにつれて、第１の実施の形態に比べて、多孔質層に作用する分離力が弱くなるからであると考えられる。
【０１５０】
なお、この実施の形態の第２工程は、第１の実施の形態と同様である。図１３は、第２工程により貼り合わせ基板１０１が完全に分離される様子を模式的に示す図である。
【０１５１】
図１４は、この実施の形態における分離装置１００の制御手順を概略的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、コントローラ１９０により制御される。また、このフローチャートに示す処理は、貼り合わせ基板１０１が分離装置１００にセットされた後、即ち基板保持部１２０及び１５０により貼り合わせ基板１０１が保持された後に実行される。
【０１５２】
ステップＳ４０１〜Ｓ４０４は、第１工程に相当する。まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１を所定の回転速度（例えば、８ｒｐｍ）で回転させる（Ｓ４０１）。次いで、コントローラ１９０は、ポンプ１１４を制御して、所定の圧力（例えば、５００ｋｇｆ／平方ｃｍ）のジェットをノズル１０２より噴射させる（Ｓ４０２）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上から水平方向に所定距離（例えば、２０〜３０ｍｍ）ずれた位置の上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ４０３）。これにより、貼り合わせ基板１０１の部分的な分離が開始される。その後、コントローラ１９０は、未分離領域２０２として残す領域以外が分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させる（Ｓ４０４）。これにより第１工程が完了する。
【０１５３】
ステップＳ４０５〜Ｓ４０７は、第２工程に相当する。まず、コントローラ１９０は、モータ１１０を制御して貼り合わせ基板１０１の回転を実質的に停止させる（Ｓ４０５）。次いで、コントローラ１９０は、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置から貼り合わせ基板１０１の中心軸上の多孔質層１０１ｂ上に移動させる（Ｓ４０６）。これにより、貼り合わせ基板１０１の未分離領域２０２の分離が開始される。その後、コントローラ１９０は、貼り合わせ基板１０１が完全に分離されるのを待った後（例えば、所定時間が経過した後）、ノズル駆動部１０６を制御して、ノズル１０２を待機位置に移動させ、ポンプ１１４を制御して、ジェットの噴射を停止させる（Ｓ４０７）。これにより第２工程が完了する。
【０１５４】
なお、以上の第１乃至第４の実施の形態において、第１工程の最後にノズル１０２を待機位置に戻すことなく、そのまま第２工程の実行を開始してもよい。
【０１５５】
（第５の実施の形態）
この実施の形態は、第２工程において、流体の代わりに楔を使用する方法に関する。なお、第１工程は、第１乃至第４のいずれかの実施の形態における第１工程が好適である。
【０１５６】
図１５及び図１６は、第２工程に実施に好適な分離装置（以下、最終分離装置）の構成を概略的に示す図である。この最終分離装置３５０は、第１工程を経た貼り合わせ基板１０１の所定位置を支持する第１及び第２支持部３５３及び３５６を有する。支持する位置は、例えば周辺部の一部であることが好ましい。
【０１５７】
第１支持部３５３は、ステージ３５４に固定されており、第２支持部３５６は、ステージ３５４に固定されたシリンダ３５５のピストンの先端に固定されている。この最終分離装置３５０に貼り合わせ基板１０１をセットする際は、シリンダ３５５にピストンを収容することにより、第１支持部３５３と第２支持部３５６との間に所定の間隙を設け、その間隙に貼り合わせ基板１０１を挿入した後にシリンダ３５５からピストン３５５を押し出すことにより、第２支持部３５６により上方から貼り合わせ基板１０１を押圧して保持する。
【０１５８】
第１支持部３５４及び／又は第２支持部３５６が貼り合わせ基板１０１と接触する部分には、例えばゴム等からなる弾性部材を設けることが好ましい。これは、貼り合わせ基板１０１の分離を容易にすると共に、第１支持部３５３及び第２支持部３５６によって支持された部分に対して分離の際に過度な応力が作用することを避けるためである。図示の例は、第２支持部３５６に弾性体３５７を設けた例である。
【０１５９】
この最終分離装置３５０は、貼り合わせ基板１０１に対して所定方向から力を作用させるための楔３５１を有する。この楔３５１は、シリンダ３５２により摺動される。具体的には、貼り合わせ基板１０１を分離する際は、図１６に示すように、シリンダ３５２から楔３５１を押し出して、楔３５１の先端を貼り合わせ基板１０１の隙間に挿入する。これにより、貼り合わせ基板１０１の未分離領域の一部に対しては強い分離力を作用させ、他の部分には弱い分離力を作用させながら徐々に分離領域を拡大させることができるため、分離された各基板に欠陥が生じることが効果的に防止される。
【０１６０】
図１７は、分離装置１００及び最終分離装置３５０を用いた分離処理の流れを概略的に示す図である。まず、分離装置１００に貼り合わせ基板１０１をセットし（Ｓ５０１）、例えば第１乃至第４のいずれかの実施の形態に係る第１工程と同様の方法により、所定領域を未分離領域として残すようにして、その貼り合わせ基板１０１を部分的に分離する（Ｓ５０２）。次いで、第１工程を経た貼り合わせ基板１０１を最終分離層値３５０にセットし（Ｓ５０３）、その貼り合わせ基板１０１を楔により完全に分離する（Ｓ５０４）。
【０１６１】
図１８は、分離装置１００及び最終分離装置３５０を組み込んだ自動分離装置を概略的に示す平面図である。この自動分離装置３００は、図２に示す分離装置１００と、図１５及び図１６に示す最終分離装置３５０と、基板搬送ロボット３４０と、ローダ３３３と、第１アンローダ３３２と、第２アンローダ３３１と、芯出し装置３７０と、エアーブロー装置３６１とを備える。
【０１６２】
分離装置１００は、ジェット構成媒体（例えば、水）が飛散することを防止するためにチャンバー３１０内に配置されている。このチャンバー３１０には、第１工程の実行前及び実行後に貼り合わせ基板１０１を出し入れするためにシャッター３２０が設けられている。
【０１６３】
分離処理に先立って、ローダ３３３上には、未処理の貼り合わせ基板１０１を収容したキャリア３３６が載置され、第１及び第２アンローダ３３２及び３３１上には、分離後の基板を収容するための空のキャリア３３５及び３３４が夫々載置される。
【０１６４】
芯出し装置３７０は、シリンダ３７２により、貼り合わせ基板１０１の形状に適合する円弧状の面を有するガイド部材３７１を押し出して、該ガイド部材３７１とガイド部材３７３との間に貼り合わせ基板１０１を挟むことにより、貼り合わせ基板１０１の芯出しを行う。この実施の形態では、芯出し装置３７０と最終分離装置３７０が一体化されており、第１工程を経た貼り合わせ基板１０１の芯出しを行った後に、そのまま該貼り合わせ基板１０１の一部を保持して、楔３５１により最終的な分離を行うことができる。なお、図１８においては、図１５及び図１６に示す第２支持部材３５６等は省略されている。
【０１６５】
基板搬送ロボット３４０は、ロボットハンド３４１により貼り合わせ基板１０１又は分離後の各基板を保持して各装置又はキャリアに搬送する。ロボットハンド３４１は、保持した基板を垂直にしたり、裏返したりする機能を有する。
【０１６６】
図１９は、自動分離装置３００による分離処理を概略的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、不図示のコントローラにより制御される。また、この処理は、ローダ３３３上に未処理の貼り合わせ基板１０１を収容したキャリア３３６が載置され、第１及び第２アンローダ３３２及び３３１上に、分離後の基板を収容するための空のキャリア３３５及び３３４が夫々載置された後に実行される。
【０１６７】
まず、搬送ロボット３４０によりローダ３３３上のキャリア３３６から貼り合わせ基板１０１を取り出して、芯出し装置３７０により、その貼り合わせ基板１０１の芯出しを行う（Ｓ６０１）。次いで、シャッター３２０を開いて（Ｓ６０２）、ロボットハンド３４１を９０度回転させることにより、芯出しを終えた貼り合わせ基板１０１の面を垂直にし、分離装置１００にセットする（Ｓ６０３）。
【０１６８】
次いで、シャッター３２０を閉じて（Ｓ６０４）、ジェットの噴射を開始し（Ｓ６０５）、ノズル１０２を待機位置３１１より移動経路３１２に沿って貼り合わせ基板１０１の中心上に移動させて第１工程の分離処理を開始する（Ｓ６０６）。なお、第１工程の分離処理としては、第１乃至第４のいずれかの実施の形態に係る第１工程が好適である。
【０１６９】
所定時間が経過して、所定領域を未分離領域として残した分離処理が完了したら、ノズル１０２を移動経路３１２に沿って待機位置３１１に戻し（Ｓ６０７）、ジェットの噴射を停止する（Ｓ６０８）。
【０１７０】
次いで、シャッター３２０を開いて（Ｓ６０９）、ロボットハンド３４１により分離装置１００から貼り合わせ基板１０１を受け取り、これを９０度回転させることによって水平にして最終分離装置３５０（芯出し装置３７０）に引き渡し（Ｓ６１０）、シャッター３２０を閉じる（Ｓ６１１）。
【０１７１】
次いで、芯出し装置３７０により、その貼り合わせ基板１０１の芯出しを行い、そのまま第１及び第２支持部材３５３及び３５６（図１５及び図１６参照）により保持する（Ｓ６１２）。次いで、その貼り合わせ基板１０１の隙間に楔３５１を挿入することにより完全に分離し（Ｓ６１３）、エアブロー装置３６１により、各基板、最終分離装置３５０及び芯出し装置３７０から分離の際に生じた屑等を取り除く（Ｓ６１４）。
【０１７２】
次いで、分離された上側の基板１０１ｃをロボットハンド３４１により裏返して（１８０度回転）、アンローダ３３２上のキャリア３３５に収容する（Ｓ６１５）。また、分離された下側の基板１０１ａをロボットハンド３４１によりアンローダ３３１上のキャリア３３４に収容する（Ｓ６１６）。
【０１７３】
以上の処理により１枚の貼り合わせ基板１０１の分離が完了する。未処理の貼り合わせ基板１０１が残っている場合には、上記の処理を繰り返せばよい。
【０１７４】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、内部に分離用の層を有する基板等の試料を分離する際に欠陥が発生することを防止するために好適な分離方法を提供することができる。
【０１７５】
【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基板の製造を方法を工程順に説明する図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る分離装置の概略構成を示す図である。
【図３】貼り合わせ基板を一定速度で回転させながら２枚の基板に分離する処理により生じることがある欠陥を模式的に示す図である。
【図４】第１の実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。
【図５】第１の実施の形態の第２工程により貼り合わせ基板が完全に分離される様子を模式的に示す図である。
【図６】第１の実施の形態における分離装置の制御手順を概略的に示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。
【図８】第２の実施の形態の第２工程により貼り合わせ基板が完全に分離される様子を模式的に示す図である。
【図９】第２の実施の形態における分離装置の制御手順を概略的に示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における分離装置の制御手順を概略的に示すフローチャートである。
【図１２】第４の実施の形態の第１工程により貼り合わせ基板が部分的に分離される様子を模式的に示す図である。
【図１３】第４の実施の形態の第２工程により貼り合わせ基板１０１が完全に分離される様子を模式的に示す図である。
【図１４】第４の実施の形態における分離装置の制御手順を概略的に示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施の形態に係る最終分離装置の構成を概略的に示す図である。
【図１６】第５の実施の形態に係る最終分離装置の構成を概略的に示す図である。
【図１７】第１工程用の分離装置及び第２工程用の最終分離装置を用いた分離処理の流れを概略的に示す図である。
【図１８】第１工程用の分離装置及び第２工程用の最終分離装置を組み込んだ自動分離装置を概略的に示す平面図である。
【図１９】自動分離装置による分離処理を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１  単結晶Ｓｉ基板
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  分離装置
１０１  貼り合わせ基板
１０１ｂ  多孔質層
１０１ｄ，１０１ｅ  欠陥
１０３，１０４  回転軸
１０８，１１１  ベアリング
１０９  支持台
１１０  モータ
１１２  エアシリンダ
１１３  シール部材
１２０，１５０  基板保持部
１８１，１８２  吸引孔
１０４ａ，１０３ａ  回転シール部
１０４ｂ，１０３ｂ  真空ライン
１９０  コントローラ
１９１  シリンダ駆動部
２０１  分離領域と未分離領域との軌跡
２０２  未分離領域
２０３  分離領域
２０４  分離領域と未分離領域との軌跡
３００  自動分離装置
３１０  チャンバー
３１１  待機位置
３１２  移動経路
３２０  シャッター
３３１，３３２  アンローダ
３３３  ローダ
３３４〜３３６  キャリア
３４０  搬送ロボット
３４１  ロボットハンド
３５０  最終分離装置
３５１  楔
３５２  シリンダ
３５３  第１支持部
３５４  ステージ
３５５  シリンダ
３５６  第２支持部
３５７  弾性部材
３６１  エアブロー装置
３７０  芯出し装置
３７１，３７３  ガイド部材
【図１】
0004365907.tif 000002
【図２】
0004365907.tif 000003
【図３】
0004365907.tif 000004
【図４】
0004365907.tif 000005
【図５】
0004365907.tif 000006
【図６】
0004365907.tif 000007
【図７】
0004365907.tif 000008
【図８】
0004365907.tif 000009
【図９】
0004365907.tif 000010
【図１０】
0004365907.tif 000011
【図１１】
0004365907.tif 000012
【図１２】
0004365907.tif 000013
【図１３】
0004365907.tif 000014
【図１４】
0004365907.tif 000015
【図１５】
0004365907.tif 000016
【図１６】
0004365907.tif 000017
【図１７】
0004365907.tif 000018
【図１８】
0004365907.tif 000019
【図１９】
0004365907.tif 000020