試料の処理システム
【課題】ＳＯＩ基板の製造に好適な処理システムを提供する。
【解決手段】この処理システム３０００は、ロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板を保持して搬送するスカラーロボット３１５０と、スカラーロボット３１５０の駆動軸３１５１から略等距離の位置に夫々配置された芯出し装置３０７０、分離装置３０２０、反転装置３１３０と、洗浄／乾燥装置３１２０とを備え、駆動軸３１５２を中心としてロボットハンド３１５２を水平面内で回動させると共に該ロボットハンド３１５２を駆動軸３１５１から遠ざけたり近づけたりすることにより、各処理装置の間で貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送する。
【解決手段】この処理システム３０００は、ロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板を保持して搬送するスカラーロボット３１５０と、スカラーロボット３１５０の駆動軸３１５１から略等距離の位置に夫々配置された芯出し装置３０７０、分離装置３０２０、反転装置３１３０と、洗浄／乾燥装置３１２０とを備え、駆動軸３１５２を中心としてロボットハンド３１５２を水平面内で回動させると共に該ロボットハンド３１５２を駆動軸３１５１から遠ざけたり近づけたりすることにより、各処理装置の間で貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の処理システムに係り、特に、複数の処理装置を含み、該複数の処理装置により試料を処理する処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁層上に単結晶Ｓｉ層を有する基板として、ＳＯＩ（siliconon 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。しかし、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技術に次いで各種ＳＯＩ技術が登場した。このＳＯＩ技術に関して、結晶欠陥の低減や製造コストの低減等を目指して様々な方法が試みられてきた。この方法としては、基板に酸素イオンを注入して埋め込み酸化層を形成する方法、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を挙げることができる。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）を剥離する方法等を挙ることもできる。
【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。
【０００７】
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。
【０００８】
本出願人は、特開平７−３０２８８９号において、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の本出願人の提案に係るＳＯＩ基板の製造方法によれば、良質のＳＯＩ基板を製造することが可能である。しかしながら、ＳＯＩ基板を量産するためには、例えば、一連の処理を高速化する必要がある。
【００１０】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えばＳＯＩ基板の製造等に好適な処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る処理システムは、試料を処理する複数の処理装置と、前記複数の処理装置の間で試料を搬送する搬送機構とを備え、前記複数の処理装置には、試料を水平に保持した状態で分離する分離装置と、前記分離装置により分離して得られる２枚の板状試料のうち上方の板状試料を反転させる反転装置が含まれることを特徴とする。
【００１２】
好適な実施形態の処理システムは、試料を保持する保持部を有し、該保持部により試料を保持して搬送する搬送機構と、前記搬送機構の駆動軸から略等距離の位置に夫々配置された複数の処理装置とを備え、前記搬送機構は、前記駆動軸を中心として前記保持部を実質的に水平面内で回動させると共に前記保持部を前記駆動軸から遠ざけたり近づけたりすることにより、前記複数の処理装置の間で試料を搬送する。
【００１３】
上記の処理システムにおいて、例えば、処理対象の試料は板状試料であって、前記保持部は、板状試料を略水平に保持して搬送することが好ましい。
【００１４】
上記の処理システムにおいて、例えば、前記複数の処理装置の夫々は、前記搬送機構の保持部との間で、試料を略水平な状態で受け渡しすることが好ましい。
【００１５】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、試料を分離する分離装置が含まれることが好ましい。
【００１６】
上記の処理システムにおいて、例えば、処理対象の板状試料は内部に分離用の層を有し、前記複数の処理装置には、該分離用の層で該板状試料を分離する分離装置が含まれることが好ましい。
【００１７】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を水平に保持した状態で分離することが好ましい。
【００１８】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を水平に保持した状態で前記分離用の層に向けて束状の流体を噴射することにより、該板状試料を該分離用の層で分離することが好ましい。
【００１９】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を水平に保持した状態で回転させながら前記分離用の層に向けて束状の流体を噴射することにより、該板状試料を該分離用の層で分離することが好ましい。
【００２０】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を上下から挟むようにして保持しながら分離することが好ましい。
【００２１】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を保持する保持機構としてベルヌーイチャックを有することが好ましい。
【００２２】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料の前記分離用の層の少なくとも一部に対して実質的に静止した流体により圧力を印加することにより、該板状試料を該分離用の層で分離することが好ましい。
【００２３】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、密閉容器を有し、板状試料を密閉容器内に収容して前記密閉容器内を高圧にし、これにより該板状試料を前記分離用の層で分離することが好ましい。
【００２４】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、板状試料を前記分離装置に引き渡す前に該板状試料の芯出しを行う芯出し装置が含まれることが好ましい。
【００２５】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料の各部を洗浄する洗浄装置が含まれることが好ましい。
【００２６】
上記の処理システムにおいて、前記洗浄装置は、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料を水平な状態で洗浄することが好ましい。
【００２７】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料を洗浄し乾燥させる洗浄／乾燥装置が含まれることが好ましい。
【００２８】
上記の処理システムにおいて、前記洗浄／乾燥装置は、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料を水平な状態で洗浄し乾燥させることが好ましい。
【００２９】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、前記分離装置により分離して得られる２枚の板状試料のうち上方の板状試料を１８０度回動させてる反転装置が含まれることが好ましい。
【００３０】
上記の処理システムにおいて、例えば、前記複数の処理装置の夫々による処理を並行して実行することが好ましい。
【００３１】
上記の処理システムにおいて、前記搬送機構は、例えばスカラーロボットであることが好ましい。
【００３２】
上記の処理システムにおいて、前記分離用の層は、例えば脆弱な構造の層であることが好ましい。
【００３３】
上記の処理システムにおいて、前記脆弱な構造の層は、例えば多孔質層であることが好ましい。
【００３４】
上記の処理システムにおいて、前記脆弱な構造の層は、例えば微小気泡層であることが好ましい。
【００３５】
上記の処理システムにおいて、処理対象の板状試料は、半導体基板であることが好ましい。
【００３６】
上記の処理システムにおいて、処理対象の板状試料は、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせてなり、分離用の層として脆弱な構造の層を有することが好ましい。
【００３７】
上記の処理システムにおいて、処理対象の板状試料は、第１の半導体基板の表面を多孔質化した後にその上に非多孔質層を形成し、該非多孔質層に第２の基板を貼り合わせてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、例えば、処理対象の試料を複数の処理装置の間で効率的に搬送することができるため、一連の処理を高速化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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し、その上に絶縁層（例えば、ＳｉＯ２層）１５を形成する。これにより、第１の基板１０が形成される。
【００４２】
図１（ｃ）に示す工程では、第２の基板２０を準備し、絶縁層１５が面するようにして第１の基板１０と第２の基板２０とを室温で密着させる。その後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組合わせた処理により第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合わせる。この処理により、絶縁層１５と第２の基板２０とが強固に結合される。なお、絶縁層１５は、上記のように非多孔質単結晶Ｓｉ層１３の上に形成しても良いが、第２の基板２０の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。
【００４３】
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（１０''＋２０）は、多孔質Ｓｉ層１２''／単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造となる。一方、第１の基板側（１０'）は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質Ｓｉ層１２’を有する構造となる。
【００４４】
分離後の基板（１０’）は、残留した多孔質Ｓｉ層１２’を除去し、必要に応じて、その表面を平坦化することにより、再び第１の基板（１０）を形成するための単結晶Ｓｉ基板１１として使用される。
【００４５】
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（１０''＋２０）の表面の多孔質層１２''を選択的に除去する。これにより、単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造、すなわち、ＳＯＩ構造を有する基板が得られる。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、上記の製造工程では、２枚の基板を貼り合わせた後にこれを分離する処理（図１（ｄ））を容易にするために、分離用の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。
【００４８】
以下、上記のＳＯＩ基板等の製造工程における貼り合わせ基板の分離工程（図１（ｄ））に好適な処理システムに関して説明する。
【００４９】
図２は、本発明の好適な実施の形態に係る処理システムの概略的な構成を示す平面図である。この処理システム３０００は、貼り合わせ基板の搬送機構として、支持台３２００上の所定位置（例えば、中心）にスカラーロボット３１５０を有する。また、この処理システム３０００は、該スカラーロボット３１５０の駆動軸３１５１から略等距離の位置に、貼り合わせ基板を取り扱い又は処理するための各種の処理装置を有する。具体的には、駆動軸３１５１から略等距離の位置に、ローダ３０８０、芯出し装置３０７０、分離装置３０２０、反転装置３１３０、洗浄／乾燥装置３１２０、第３アンローダ３１１０、第２アンローダ３１００及び第１アンローダ３０９０を有する。
【００５０】
ローダ３０８０には、処理に先立って、１又は複数枚の貼り合わせ基板を収容した第１カセット３０８１が載置される。また、処理に先立って、第１アンローダ３０９０には空の第２カセット３０９１が載置され、第２アンローダ３１００には空の第３カセット３１０１が載置され、第３アンローダ３１１０には空の第４カセット３１１１が載置される。
【００５１】
スカラーロボット３１５０は、貼り合わせ基板を吸着して保持するロボットハンド３１５２を有する。スカラーロボット３１５０は、駆動軸３１５１を中心としてロボットハンド３１５２を水平面内で回動させると共にロボットハンド３１５２を駆動軸３１５１から遠ざけたり近づけたりすることにより、上記の各装置の間で貼り合わせ基板を搬送する。
【００５２】
芯出し装置３０７０は、スカラーロボット３１５０により提供される貼り合わせ基板を受け取って、該貼り合わせ基板の中心を所定位置に一致させる処理（芯出し）を実行した後に、スカラーロボット３１５０に引き渡す。
【００５３】
図２に示す実施の形態では、分離装置３０２０は、周辺部にジェット構成媒体（例えば、水）が飛散することを防止するためにチャンバ３０１０内に配置されている。このチャンバ３０１０には、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を出し入れするためのシャッタ３０６０が設けられている。また、分離装置３０２０は、ジェットを噴射するノズル３０４０を有する。このノズル３０４０の位置は、直交ロボット３０５０により制御される。なお、分離装置３０２０としては、後述のように、他の方式の分離装置を採用することもできる。
【００５４】
反転装置３１３０は、分離された２枚の基板のうち上側の基板を１８０度回転させて上下を逆にする（分離面を上方に向ける）。なお、スカラーロボット３１５０に、基板を１８０度回転させて該基板の上下を逆にする機能を備え、反転装置３１３０を省略することもできる。
【００５５】
洗浄／乾燥装置３１２０は、分離された各基板を洗浄し乾燥させる。ここで、洗浄／乾燥装置３１２０の代わりに、別体をなす洗浄装置と乾燥装置を採用することもできる。
【００５６】
この分離システム３０００は、操作パネル３１４０からの指示に基づいて貼り合わせ基板の分離処理を実行する。
【００５７】
以下、この処理システムによる処理の手順を説明する。まず、手動又は自動で、処理対象の貼り合わせ基板を収容した第１カセット３０８１をローダ３０８０上の所定位置に載置する。また、空の第２カセット３０９１、第３カセット３１０１、第４カセット３１１１を第１アンローダ３０９０、第２アンローダ３１００、第３アンローダ３１１０上に夫々載置する。この実施の形態では、第２カセット３０９１は、分離された後の下側の基板を収容するために使用され、第３カセット３１０１は、分離された後の上側の基板を収容するために使用される。また、第４カセット３１１１は、分離に失敗した貼り合わせ基板（又は分離後の基板）が収容される。ここで、第１カセット３０８１は、収容された貼り合わせ基板が水平になるようにローダ３０８０上に載置される。また、第２カセット３０９１、第３カセット３１０１、第４カセット３１１１は、各基板を水平に収容できるように第１アンローダ３０９０、第２アンローダ３１００、第３アンローダ３１１０上に夫々載置される。
【００５８】
図３は、１枚の貼り合わせ基板に着目した場合の処理システム３０００による処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、スカラーロボット３１５０により、ローダ２０８０上の第１カセット３０８１内の貼り合わせ基板を下方から吸着して水平な状態で取り出し、水平な状態を維持したまま芯出し装置３０７０に引き渡す。ステップＳ１０２では、芯出し装置３０７０により、貼り合わせ基板の芯出しを行って、スカラーロボット３１５０に引き渡す。
【００５９】
ステップＳ１０３では、チャンバ３０１０のシャッタ３０６０を開いて、スカラーロボット３１５０により芯出し後の貼り合わせ基板を分離装置３０２０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、芯出し後の貼り合わせ基板を水平な状態を維持したまま下方から支持して分離装置３０２０に引き渡すことが好ましい。これにより、貼り合わせ基板の落下を防止することができる。分離装置３０２０に引き渡される貼り合わせ基板は、既に芯出しを終えている。よって、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を所定位置に移動させて分離装置３０２０に引き渡すことにより、該貼り合わせ基板を分離装置３０２０に位置合わせすることができる。
【００６０】
ステップＳ１０４では、チャンバ３０１０のシャッタ３０６０を閉じて、分離装置３０２０による分離処理を実行する。この実施の形態では、分離装置３０２０は、貼り合わせ基板を水平に保持しつつ回転させながら、該貼り合わせ基板の多孔質層付近に向けてノズル３０４０からジェットを噴射し、このジェットにより該貼り合わせ基板を多孔質層の部分で２枚の基板に分離する。
【００６１】
ステップＳ１０５では、チャンバ３０１０のシャッタ３０６０を開いて、スカラーロボット３１５０により、分離装置３０２０から、分離された下側の基板を受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して分離装置３０２０から受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡すことが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６２】
ステップＳ１０６では、洗浄／乾燥装置３１２０により、分離された下側の基板を洗浄し乾燥させる処理を開始する。
【００６３】
この洗浄／乾燥処理と並行して、ステップＳ１０７では、スカラーロボット３１５０により、分離装置３０２０から、分離された上側の基板を受け取って反転装置３１３０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で上方から支持して分離装置３０２０から受け取って反転装置３１３０に引き渡すことが好ましい。これにより、分離面に付着した切削屑等がスカラーロボット３１５０のロボットハンドに付着する可能性を低減することができる。
【００６４】
ステップＳ１０８では、反転装置３１３０により、受け取った基板を１８０度回転させる。ここで、洗浄／乾燥装置３１２０による下側の基板の洗浄／乾燥処理が完了するまで待つ。
【００６５】
ステップＳ１０９では、スカラーロボット３１５０により、洗浄／乾燥装置３１２０から下側の基板を受け取って第１アンローダ３０９０上の第２カセット３０９１に収容する。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して分離装置３０２０から受け取って第２カセット３０９１に収容することが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６６】
ステップＳ１１０では、スカラーロボット３１５０により、反転装置３１３０から上側の基板を受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して反転装置３１３０から受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡すことが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６７】
ステップＳ１１１では、洗浄／乾燥装置３１２０により、上側の基板を洗浄し乾燥させる。ステップＳ１１１２では、スカラーロボット３１５０により、洗浄／乾燥装置３１３０から上側の基板を受け取って第２アンローダ３１００上の第３カセット３１０１に収容する。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して分離装置３０２０から受け取って第３カセット３１０１に収容することが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６８】
なお、図３に示す処理では、分離後の下側の基板に対して先に洗浄／乾燥処理を施すが、これとは逆に分離後の上側の基板に対して先に洗浄／乾燥処理を施してもよい。この場合の処理は、例えば、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０９の順になる。
【００６９】
この分離システム３０００では、例えば、操作パネル３１４０を介してオペレータから与えられる指示に従って、分離に失敗した基板をスカラーロボット３１５０により第３アンローダ３１１０上の第４カセット３１１１内に収容する。ここで、分離の失敗の発生をオペレータからの指示に従って認識するのではなく、分離状況の監視装置を設けて、該監視装置により分離の失敗を検知してもよい。
【００７０】
以上の説明は、１枚の貼り合わせ基板に着目した場合の分離システム３０００の動作である。この分離システム３０００では、複数枚の貼り合わせ基板を並行して処理することができる。
【００７１】
図４は、複数枚の貼り合わせ基板を並行して処理する場合の処理手順の一例を示す図である。同図において、「芯出し」は、芯出し装置３０７０による芯出し処理、「分離」は、分離装置３０２０による分離処理、「反転」は、反転装置３１３０による反転処理、「洗浄／乾燥」は、洗浄／乾燥装置３１２０による洗浄／乾燥処理を示す。また、Ｔ１〜Ｔ６は、１つの装置により１枚の貼り合わせ基板（分離後は、上下の２枚の基板）を処理する期間を夫々示している。また、符号「＃１」〜「＃６」は、貼り合わせ基板の番号、「＃１」〜「＃６」の末尾に「ａ］を付した符号は、分離後の上側の基板を示し、「＃１」〜「＃６」の末尾に「ｂ」を付した符号は、分離後の下側の基板を示している。
【００７２】
図４に示す例では、期間Ｔ１では、貼り合わせ基板＃１の芯出し処理のみを実行する。また、期間Ｔ２では、貼り合わせ基板＃１の分離処理と、続く貼り合わせ基板＃２の芯出し処理とを並行して実行する。
【００７３】
また、期間Ｔ３では、
貼り合わせ基板＃２の分離処理と、
続く貼り合わせ基板＃３の芯出し処理と、
貼り合わせ基板＃１を分離し得られる上側の基板＃１ａの反転処理と、
貼り合わせ基板＃１を分離して得られる２枚の基板＃１ａ及び＃１ｂの洗浄／乾燥処理と、
を並行して実行する。図示の例では、期間Ｔ３の前半では、上側の基板＃１ａの反転処理と下側の基板＃１ｂの洗浄／乾燥処理を芯出し処理及び分離処理と並行して実行し、期間Ｔ３の後半では、反転後の上側の基板＃１ａの洗浄／乾燥処理を芯出し処理及び分離処理と並行して実行する。
【００７４】
図５は、スカラーロボットによる貼り合わせ基板又は分離後の各基板の搬送処理及び各装置による処理の実行手順の一例を示す図である。図５において、横方向の線は、各装置における処理を示しており、斜め線は、スカラーロボット３１５０による基板の搬送処理を示している。
【００７５】
この実施の形態に係る処理システム３０００では、貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送するためのロボットとして、１つのスカラーロボット３１５０のみを採用している。よって、複数の貼り合わせ基板又は分離後の基板の搬送を同時に実行することはできない。
【００７６】
しかしながら、スカラーロボット３１５０による搬送処理に要する時間は、通常は、例えば分離装置３０２０による分離処理の時間に比して十分に短いため、貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送するロボットは１つで十分である。ただし、複数の貼り合わせ基板又は分離後の基板の搬送を同時に行う必要がある場合、例えば、ロボットが１つのみでは処理効率が低くなる場合は、複数のロボット（例えば、スカラーロボット）を設ければよい。
【００７７】
以上のように、この処理システムによれば、複数の貼り合わせ基板を並行して処理することができるため、高いスループットを得ることができる。
【００７８】
また、この実施の形態によれば、貼り合わせ基板又は分離後の基板を水平な状態で搬送するため、搬送機構として比較的簡単な構成のロボット（例えば、スカラーロボット）を採用することができる。
【００７９】
また、この実施の形態によれば、所定位置（スカラーロボットの駆動軸）から略等距離の位置に各装置を配置している。よって、駆動軸３１５１を中心としてロボットハンド３１５２を水平面内で回動させると共にロボットハンド３１５２を駆動軸３１５１から遠ざけたり近づけたりすることにより、上記の各処理装置の間で貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送することができる。従って、例えば、スカラーロボット３１５０を水平面内で移動させるための駆動機構を設ける必要がない。
【００８０】
次に、分離装置３０２０の構成例を挙げる。
【００８１】
［分離装置の第１の構成例］
この構成例に係る分離装置は、ウォータージェット法を適用したものである。一般に、ウォータジェット法は、水を高速、高圧の束状の流れにして対象物に対して噴射して、セラミックス、金属、コンクリート、樹脂、ゴム、木材等の切断、加工、表面の塗膜の除去、表面の洗浄等を行う方法である。（「ウォータージェット」第１巻１号（１９８４年）第４ページ参照）。
【００８２】
この分離装置は、脆弱な構造部分である貼り合わせ基板の多孔質層（分離用の層）に対して、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、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、或いはプラズマ等であってもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
以上のようなウォータージェット法を応用した分離方法によれば、貼り合わせ基板に特段の損傷を与えることなく、該貼り合わせ基板を２枚の基板に分離することができる。
【００８６】
この分離装置は、貼り合わせ基板等の板状試料をその試料面が実質的に水平になるようにして保持し、その状態で該試料を脆弱な構造部（例えば、多孔質層）で分離する。このように、試料面が水平になるような状態で試料を保持することにより、例えば、
（１）試料の落下を防止し、
（２）試料の保持を容易にし、
（３）試料の搬送を容易にし、
（４）分離装置と他の装置とにおける試料の受け渡しを効率化し、また、
（５）各構成要素を上下方向に配置することができるため、分離装置の投影面積（占有面積）を小さくすることができる。
【００８７】
図６は、第１の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。この分離装置１０００は、一対の基板保持部２７０及び１０１０を有する。
【００８８】
上側の基板保持部２７０は、回転軸１４０の一端に連結されている。回転軸１４０の他端は、カップリング１３０を介してモータ１１０の回転軸に連結されている。なお、モータ１１０と回転軸１３０とは、カップリング１３０ではなく、例えばベルトを介して連結することもできるし、他の機構を介して連結することもできる。モータ１１０は、上段テーブル１７０に固定された支持部材１２０に固定されている。モータは、制御部（不図示）により制御される。
【００８９】
回転軸１４０の内部には、貼り合わせ基板５０を基板保持部２７０に真空吸着するための真空ライン１４１が設けられており、この真空ライン１４１は、リング１５０を介して外部の真空ラインに連結されている。この外部の真空ラインには、電磁弁（不図示）が設けられており、制御部（不図示）により必要に応じて該電磁弁の開閉が制御される。基板保持部２７０には、貼り合わせ基板５０を真空吸着するための吸引孔２７１が設けられており、この吸引孔２７１は、真空ライン１４１に連結されている。この吸引孔２７１、真空ライン１４１及び電磁弁は、基板保持部２７０の真空吸着機構を構成する。また、回転軸１４０は、ベアリング１６０を介して上段テーブル１７０により支持されている。
【００９０】
下側の基板保持部１０１０は、ベルヌーイチャック１０１３を有する。ベルヌーイチャック１０１３は、傘型のチャックの中心から気体を傘に沿って放射状に吹き出すことにより、チャックの中心部が負圧になることを利用して貼り合わせ基板等の試料を吸着するチャックである。
【００９１】
ベルヌーイチャック１０１３を有する基板保持部１０１０は、昇降軸１０２０の一端に連結されており、ベルヌーイチャック１０１３の気体の導入部１０１１は、昇降軸１０２０の内部の圧力ライン１０２１に連結されている。この圧力ライン１０２１は、リング１０２２を介して外部の圧力ラインに連結されている。この外部の圧力ラインには、電磁弁（不図示）が設けられており、制御部（不図示）により必要に応じて該電磁弁の開閉が制御される。
【００９２】
昇降軸１０２０の他端は、カップリング３３０を介してエアシリンダ３２０のピストンロッドに連結されている。昇降軸１０２０は、往復／回転ガイド１０３０を介して下段テーブル２４０により支持されている。
【００９３】
ノズル３０４０は、前述の直交ロボット３０５０により制御される。ノズル３０４０と基板保持部２７０及び１０１０との間には、シャッタ３０３０が設けられており、このシャッタ３０３０は、モータ２５０により開閉される。シャッタ３０３０を開いた状態でノズル３０４０からジェットを噴射することにより、貼り合わせ基板５０に対してジェットを打ち込むことができる。一方、このシャッタ３０３０を閉じることにより、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを遮断することができる。
【００９４】
以下、この分離装置１０００による分離処理の手順を説明する。まず、エアシリンダ３２０にそのピストンロッドを収容させることにより、基板保持部２７０と基板保持部１０１０との間に相応の間隔を設ける。そして、この状態で、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板５０を下方から水平に支持して、基板保持部２７０と基板保持部１０１０との間の所定位置に挿入し、基板保持部１０１０の上に載置する。
【００９５】
図７は、基板保持部２７０及び１０１０の外観を模式的に示す図である。基板保持部２７０、１０１０は、貼り合わせ基板の分離中に該貼り合わせ基板が位置ずれを起したり、基板保持部から飛び出したりすることを防止するための複数のガイド部材２７０ａ、１０１０ａを夫々外周部に有する。
【００９６】
スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２が貼り合わせ基板５０を下方から支持した状態で該貼り合わせ基板５０を基板保持部２７０又は基板保持部１０１０に引き渡すること、及び、
該ロボットハンドが分離後の各基板の裏面（分離面を表面とする）を吸着して基板保持部２７０及び１０１０から受け取ること、
を可能にするためには、例えば、図７に示すように、該ロボットハンドの出し入れが可能なように、相応の間隔を設けて複数のガイド部材２７０ａ、１０１０ａを夫々配置することが好ましい。例えば、夫々３つのガイド部材２７０ａ、１０１０ａを中心角１２０度の角度で配置する如きである。
【００９７】
次いで、エアシリンダ３２０にそのピストンロッドを押し出させることにより、貼り合わせ基板５０の上面と上側の基板保持部２７０の支持部との間隔が所定の間隔になるまで、上側の基板保持部１０１０を上方に移動させる。
【００９８】
次いで、外部の圧力ラインに設けられた電磁弁を開いて、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３の中心から気体を放射状に吹き出させることにより、貼り合わせ基板５０を吸着させる。
【００９９】
次いで、モータ１１０を動作させて回転軸１４０に回転力を伝達させる。これにより、回転軸１４０、基板保持部２７０、貼り合わせ基板５０、基板保持部１０１０及び回転軸１０２０は、一体的に回転する。
【０１００】
次いで、シャッタ３０３０が閉じた状態で、ノズル３０４０に連結されたポンプ（不図示）を動作させて、ノズル３０４０に高圧のジェット構成媒体（例えば、水）を送り込む。これにより、ノズル２６０から高圧のジェットが噴射される。そして、ジェットが安定したら、シャッタ３０３０を開く。これにより、ノズル３０４０から噴射したジェットが貼り合わせ基板５０の多孔質層に連続的に打ち込まれ、貼り合わせ基板５０の分離が開始される。
【０１０１】
貼り合わせ基板５０の分離が完了したら、シャッタ３０３０を閉じると共にノズル３０４０に連結されたポンプを停止させて、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを停止させる。また、モータ１１０の動作を停止させる。
【０１０２】
次いで、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３を動作させたまま、基板保持部２７０の真空吸着機構を動作させる。これにより、分離された上側の基板を基板保持部２７０に真空吸着させると共に、分離された下側の基板を基板保持部１０１０のベルヌーイチャックに吸着させる。
【０１０３】
次いで、エアシリンダ３２０にそのピストンロッドを収容させることにより、基板保持部２７０と基板保持部１０１０との間に相応の距離を設ける。これにより、分離された２枚の基板は互いに引き離される。
【０１０４】
次いで、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３と基板との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。その後、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３による吸着を解除し、基板保持部１０１０からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１０５】
次いで、基板保持部２７０と基板との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。そして、その後、基板保持部２７０による真空吸着を解除し、基板保持部２７０からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１０６】
ここで、貼り合わせ基板５０が２枚に分離された後において、２枚の基板の間にはジェット構成媒体が存在するため、これが液体（例えば、水）の場合には、表面張力が相当に大きい。従って、分離された２枚の基板を小さな力で引き離すためには、２枚の基板間にノズル３０４０からジェットを供給することが好ましい。この場合、２枚の基板を引き離した後に、ノズル３０４０からのジェットを停止させることになる。なお、その代わりに、２枚の基板を引き離すために使用するジェットを噴射する機構を別個に設けてもよい。
【０１０７】
［分離装置の第２の構成例］
この構成例も、第１の構成例と同様に、ジェットにより貼り合わせ基板を分離する分離装置に関する。
【０１０８】
図８は、第２の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。また、図９は、図８に示す分離装置の一部を示す図である。この分離装置１９００は、一対の基板保持部１９０９及び１９０１を備え、該基板保持部１９０９及び１９０１により貼り合わせ基板５０を上下から挟むようにして水平に保持する。そして、ノズル３０４０からジェットを噴射し、そのジェットを貼り合わせ基板５０の多孔質層付近に打ち込むことにより、貼り合わせ基板５０をその多孔質層の部分で２枚の基板に分離する。
【０１０９】
下側の基板保持部１９０１は、貼り合わせ基板５０と基板保持部１９０１の表面との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入するための間隙を形成するための凸状の支持部１９０３を有する。この支持部１９０３には、貼り合わせ基板５０を真空吸着するための吸引孔１９０２が設けられている。また、この基板保持部１９０１は、支持部１９０３の外周に、ずれ防止部材１９１１を有する。ずれ防止部材１９１１は、例えばゴムや樹脂等で構成され、貼り合わせ基板５０が面方向に移動することを防止する。このずれ防止部材１９１１を設けることにより、小さな押圧力又は吸引力で貼り合わせ基板５０を保持することが可能になる。
【０１１０】
また、基板保持部１９０１は、回転軸１９０４の一端に連結されている。回転軸１９０４は、ベアリング１９０６を介して支持台１９２０により支持されている。ベアリング１９０６の上部には、回転軸１９０４を通すために支持台１９２０に設けられた開口部をシールするためのシール部材１９０５が設けられている。回転軸１８０４の内部には真空ライン１９０７が設けられており、この真空ライン１９０７は、基板保持部１９０１の複数の吸引孔１９０２に連結されている。また、この真空ライン１９０７は、リング１９０８を介して外部の真空ラインに連結されている。回転軸１９０４は、不図示の回転源に連結されており、該回転源から与えられる回転力により回転する。
【０１１１】
基板保持部１９０１の上方には、基板保持部１９０９が配置されている。この基板保持部１９０９は、駆動機構１９３０の駆動軸１９１０に連結されており、駆動機構１９３０により昇降される。また、駆動軸１９１０は、駆動機構１９３０により回転可能に軸支されている。
【０１１２】
上側の基板保持部１９０９は、貼り合わせ基板５０と基板保持部１９０９の表面との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入するための間隙を形成するための凸状の支持部１９１２を有する。この支持部１９１２には、貼り合わせ基板５０を真空吸着するための吸引孔１９１４が設けられている。また、この基板保持部１９０９は、支持部１９１２の外周に、ずれ防止部材１９１３を有する。ずれ防止部材１９１３は、例えばゴムや樹脂等で構成され、貼り合わせ基板５０が面方向に移動することを防止する。このずれ防止部材１９１３を設けることにより、小さな押圧力又は吸引力で貼り合わせ基板５０を保持することが可能になる。
【０１１３】
ノズル３０４０は、前述の直交ロボット３０５０により制御される。ノズル３０４０と基板保持部１９０１との間には、シャッタ３０３０が設けられており、このシャッタ３０３０は、モータ２５０により開閉される。シャッタ３０３０を開いた状態でノズル３０４０からジェットを噴射することにより、貼り合わせ基板５０に対してジェットを打ち込むことができる。一方、このシャッタ３０３０を閉じることにより、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを遮断することができる。
【０１１４】
以下、この分離装置１９００による分離処理の手順を説明する。まず、駆動機構１９３０により基板保持部１９０９を上昇させて、基板保持部１９０９と基板保持部１９０１との間に相応の間隔を設ける。そして、この状態で、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板５０を下方から水平に支持して、基板保持部１９０１の支持部１９０３の上に載置する。次いで、駆動機構１９３０により基板保持部１９０９を降下させて、基板保持部１９０９に貼り合わせ基板５０を押圧させる。これにより、貼り合わせ基板５０は、基板保持部１９０９及び１９０１により両側から押圧されて保持される。
【０１１５】
次いで、基板保持部１９０１及び１９０９の各真空吸着機構を動作させて、貼り合わせ基板５０を吸着させる。次いで、不図示の回転源を動作させることにより回転軸１９０４に回転力を伝達させる。これにより、回転軸１９０４、基板保持部１９０１、貼り合わせ基板５０及び基板保持部１９０９は、一体的に回転する。
【０１１６】
次いで、シャッタ３０３０を閉じた状態で、ノズル３０４０に連結されたポンプ（不図示）を動作させて、ノズル３０４０に高圧のジェット構成媒体（例えば、水）を送り込む。これにより、ノズル３０４０から高圧のジェットが噴射される。そして、ジェットが安定したら、シャッタ３０３０を開く。これにより、ノズル３０４０から噴射したジェットが貼り合わせ基板５０の多孔質層に連続的に打ち込まれ、貼り合わせ基板５０の分離が開始される。
【０１１７】
貼り合わせ基板５０の分離が完了したら、シャッタ３０３０を閉じると共にノズル３０４０に連結されているポンプを停止させて、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを停止させる。また、回転軸１９０４の駆動を停止することにより、貼り合わせ基板５０の回転を停止させる。
【０１１８】
次いで、基板保持部１９０１及び１９０９の各真空吸着機構を再度動作させる。これにより、分離された上側の基板が基板保持部１９０９に吸着されると共に、分離された下側の基板が基板保持部１９０１に吸着される。次いで、駆動機構１９３０により基板保持部１９０９を上昇させる。これにより、分離された２枚の基板は、互いに引き離される。
【０１１９】
次いで、基板保持部１９０１と基板との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。その後、基板保持部１９０１の真空吸着機構による吸着を解除し、基板保持部１９０１からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１２０】
次いで、基板保持部１９０９と基板との間にスカラーロボット３１５０ロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。その後、基板保持部１９０９の真空吸着機構による吸着を解除し、基板保持部１９０９からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１２１】
ここで、貼り合わせ基板５０が２枚に分離された後において、２枚の基板の間にはジェット構成媒体が存在するため、これが液体（例えば、水）の場合には、表面張力が相当に大きい。従って、分離された２枚の基板を小さな力で引き離すためには、２枚の基板間にノズル３０４０からジェットを供給することが好ましい。この場合、２枚の基板を引き離した後に、ノズル３０４０からのジェットを停止させることになる。なお、その代わりに、２枚の基板を引き離すために使用するジェットを噴射する機構を別個に設けてもよい。
【０１２２】
［分離装置の第３の構成例］
図１０及び図１１は、第３の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す断面図である。なお、図１０は、基板支持部材を開いた状態、図１１は、基板支持部を閉じた状態を示している。
【０１２３】
この分離装置４０００は、ヒンジ部４００３により連結された一対の基板支持部材４００１及び４００４を有する。基板支持部材４００１及び４００４は、貼り合わせ基板５０の外周に適合した円環状の形状を有する。また、基板支持部材４００１及び４００４は、貼り合わせ基板１０１を挟むようにして閉じた状態で、貼り合わせ基板５０の縁の多孔質層５０ｃが露出した部分を取り囲んで密閉空間４０２０を構成する密閉空間構成部材として機能する。
【０１２４】
基板支持部材４００１、４００４には、貼り合わせ基板５０との間で気密性を確保するためのシール部材（例えば、Ｏリング）４００２、４００５が夫々設けられている。また、一方の基板支持部材４００４には、他方の基板支持部材４００１との間で気密性を確保するためのシール部材４００８が設けられている。
【０１２５】
この分離装置４０００では、貼り合わせ基板５０を基板支持部材４００１及び４００４により両側から挟んで支持した状態で、ロック機構４００７により基板支持部材４００１がロックされる。
【０１２６】
一方の基板支持部材４００４は、密閉空間４０２０に流体を注入するための注入部４００６を有する。この注入部４００６は、ポンプ等の圧力源４０１１に接続され、該圧力源４０１１から供給される流体（例えば、水）により密閉空間４０２０が満たされる。
【０１２７】
基板支持部材４００１及び／又は４００４には、密閉空間４０２０に流体を注入する際に発生する泡を除去するための泡抜き口と、密閉空間４０２０内の流体に圧力を印加する際に該泡抜き口を塞ぐためのバルブとを設けてもよい。
【０１２８】
圧力源４０１１は、密閉空間４０２０に流体を満たした状態で、該流体に圧力を印加する。圧力源４０１１は、流体に印加する圧力を調整する機構を有することが好ましく、これにより、流体に印加する圧力を、貼り合わせ基板５０の分離の初期段階では高くし、その後、徐々に又は段階的に低下させることが好ましい。例えば、分離の初期段階では、例えば２０ｋｇ／平方ｃｍとし、その後、その圧力を徐々に低下させて、分離の最終段階では、例えば１ｋｇ／平方ｃｍとする如きである。
【０１２９】
下方の基板支持部材４００４は、支持台４００６により支持されている。この支持台４００６には、貼り合わせ基板５０の下面を外部に通じさせる通気孔４０３０を有する。これにより、貼り合わせ基板５０の下面は、大気圧に維持される。また、支持台４００６の中央部付近には、エアシリンダ４０１０が設けられている。このエアシリンダ４０１０のピストンロッドには、支持部４００９が取り付けられている。支持部４００９は、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２との間で貼り合わせ基板又は分離後の基板を受け渡しする際に、上方に押し出される。これにより、下側の基板支持部材４００４と貼り合わせ基板又は分離後の基板との間に、ロボットハンド３１５２を挿入するための間隙が形成される。
【０１３０】
以下、この分離装置４０００による貼り合わせ基板５０の分離処理の手順を説明する。なお、以下の分離処理は、例えば大気圧中で実施される。
【０１３１】
まず、ロック機構４００７によるロックを解除して、図１０に示すようにして基板支持部材４００１を開くと共に支持部４００９を上昇させる。次いで、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により、貼り合わせ基板５０を基板支持部材４００４上に載置する。
【０１３２】
次いで、図１１に示すように、支持部４００９を下降させると共に基板支持部４００１を閉じて、ロック機構４００７により基板支持部材４００１をロックする。この状態で、貼り合わせ基板５０の縁の多孔質層５０ｃが露出した部分を取り囲んで密閉空間４０２０が構成される。
【０１３３】
次いで、圧力源４０１１により密閉空間４０２０内に流体を注入する。次いで、圧力源４０１１により密閉空間４０２０内の流体に圧力を印加する。これにより、貼り合わせ基板５０の縁に露出した多孔質層５０ｃに対して、実質的に静止した流体による圧力が印加される。
【０１３４】
この圧力の印加により、貼り合わせ基板５０の縁に露出している部分の多孔質層５０ｃが破壊されて分離が開始される。そして、その破壊された部分に流体が注入されることにより多孔質層５０ｃの破壊が進行する。そして、この多孔質層５０ｃの破壊の進行により、流体が貼り合わせ基板５０の内部に十分に注入される。この時、貼り合わせ基板５０の内部に作用する流体の圧力と非密閉空間（密閉空間以外の空間）に作用する圧力との圧力差により、貼り合わせ基板５０には、基板５０ａと基板５０ｂとを引き離す方向に分離力が作用し、この分離力により分離が進行する。
【０１３５】
分離が完了したら、圧力源４０１１を制御して密閉空間４０２０内を例えば大気圧にし、その後、ロック機構４００７によるロックを解除する。そして、基板支持部材４００１を開くと共に、支持部４００９を上昇させて、下側の基板支持部材４００４と分離後の貼り合わせ基板との間に相応の間隙を設ける。そして、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により、まず、上側の基板５０ａを取り出し、次いで、下側の基板５０ｂを取り出す。
【０１３６】
なお、この場合、上側の基板５０ａを反転装置３１３０で反転させ、洗浄／乾燥装置３１２０で洗浄／乾燥させて第３カセット３１０１に収容した後に下側の基板５０ｂを洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。或いは、上側の基板５０ａを反転装置３１３０に引き渡した後に、下側の基板５０ｂを洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。
【０１３７】
［分離装置の第４の構成例］
図１２は、第４の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。この分離装置５０００は、貼り合わせ基板５０の全体に圧力を印加し、これにより、該貼り合わせ基板５０を多孔質層で分離する。
【０１３８】
この分離装置５０００は、貼り合わせ基板５０を収容して密閉空間を構成するための密閉容器５００１と、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を出し入れするための開口部を開閉するための密閉蓋５００２とを有する。 密閉容器５００１内には、貼り合わせ基板５０を下方から水平に支持するための試料支持部材５０１１が設けられている。
【０１３９】
また、この分離装置５０００は、密閉空間内に流体を供給するための注入口５００８を有し、この注入口５００８は、バルブ５００９を介してポンプ５０１０に接続されている。また、この分離装置５０００は、密閉容器５００１内の流体を排出するための排出口５００６を有し、この排出口５００６は、排出制御用のバルブ５００７に接続されている。
【０１４０】
この分離装置５０００は、例えば、貼り合わせ基板５０に超音波等の振動エネルギーを印加するための振動源５００４を更に備えることが好ましい。この振動源５００４を備えることにより、２段階の分離処理を行うことができる。即ち、第１段階では、前述のように、密閉容器５００１により構成される密閉空間内に圧力を印加することにより多孔質層の孔壁を破壊する。そして、第２段階では、振動エネルギーにより、残存する孔壁を破壊し、これにより貼り合わせ基板５０を多孔質層で完全に分離することができる。
【０１４１】
以下、この分離装置５０００による分離処理に関して説明する。まず、密閉蓋５００２を開いて、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板５０を密閉容器５００１内に搬送し、支持部材５０１１上に載置する。
【０１４２】
次いで、密閉蓋５００２を閉じて、ポンプ５０１０を作動させると共にバルブ５００９を開いて、密閉空間内に流体を注入し、該密閉空間内を所定の圧力にする（第１段階の分離処理の開始）。ここで、流体としては、空気等の気体、水等の液体等を使用することができる。また、流体として、空洞含有層を選択エッチングし得るエッチングガス又はエッチング液を使用することも好ましい。この場合、分離処理を効率化すると共に分離後に残存し得る孔壁を低減することができる。
【０１４３】
この状態で、例えば所定時間が経過するのを待つ。これにより、貼り合わせ基板５０が多孔質層で完全に分離されるか、或いは、相当量の孔壁が破壊される。次いで、ポンプ５０１０を停止させると共にバルブ５００９を閉じる。次いで、バルブ５００７を開いて、密閉空間内の流体を排出口５００６を通して排出することにより、該密閉空間内の圧力を常圧に戻す（第１段階の分離処理の終了）。なお、流体として、自然環境等に悪影響を及ぼす流体を使用する場合には、排出口２１１を通して排出される流体を回収し、適切な処理をすることは言うまでもない。
次いで、振動源５００４を駆動して、密閉容器内の貼り合わせ基板５０に振動エネルギーを印加し、これにより、未破壊の孔壁を破壊し、貼り合わせ基板５０を完全に分離する（第２段階の分離処理）。なお、第２段階の分離処理は、第１の分離処理の実行中に並行して実行してもよい。
【０１４４】
次いで、流体として液体を用いた場合には、必要に応じて、バルブ５００７を開いて密閉容器内の流体を排出する。次いで、密閉蓋５００２を開いて、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により、まず、上側の基板を取り出し、次いで、下側の基板を取り出す。なお、この場合、上側の基板を反転装置３１３０で反転させ、洗浄／乾燥装置３１２０で洗浄／乾燥させて第３カセット３１０１に収容した後、或いは、上側の基板を反転装置３１３０に引き渡した後に、下側の基板を洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。
【０１４５】
［スカラーロボットのロボットハンドの他の構成例］
次に、スカラーロボット３１５０のロボットハンドの他の構成例を説明する。図１３は、スカラーロボット３１５０のロボットハンドの他の構成例を示す図である。図１３（ａ）は、平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。図１３に示すロボットハンドは、Ｕ字型の本体９００４と、貼り合わせ基板又は分離後の基板をその端部で保持する保持部９００１乃至９００３を有する。保持部９００１乃至９００３の材質としては、例えばＰＴＦＥが好適である。
【０１４６】
この構成例に係るロボットハンドは、貼り合わせ基板又は分離後の基板の端部とのみ接触するため、貼り合わせ基板又は分離後の基板の面に傷等を付ける可能性が極めて低い。
【０１４７】
また、この構成例に係るロボットハンドは、分離後の基板の端部とのみ接触するため、分離面が上側であるか下側であるかに拘らず、分離後の基板を下方から保持した場合においても、切削屑等により基板の面に傷等を付ける可能性が低い。
【０１４８】
また、この構成例に係るロボットハンドは、貼り合わせ基板又は分離後の基板が面方向に移動することを規制した状態で該貼り合わせ基板又は分離後の基板を保持するため、貼り合わせ基板又は分離後の基板が落下することを防止することができる。
【０１４９】
この構成例に係るロボットハンドでは、各保持部９００１乃至９００３の全部又は一部に吸着機構を設けることも有効である。この場合、貼り合わせ基板又は分離後の基板の落下をより効果的に防止することができる他、例えば基板を上方から支持することも可能になる。
【０１５０】
また、この構成例に係るロボットハンドでは、分離後の基板を吸着した状態で本体９００４を１８０度回転させて、これにより分離後の基板の上下を逆にする機構を更に設けてもよい。この場合、反転装置３１３０を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【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】本発明の好適な実施の形態に係る処理システムの概略的な構成を示す平面図である。
【図３】１枚の貼り合わせ基板に着目した場合の処理システムによる処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】複数枚の貼り合わせ基板を並行して処理する場合の処理手順の一例を示す図である。
【図５】スカラーロボットによる貼り合わせ基板又は分離後の各基板の搬送処理及び各装置による処理の実行手順の一例を示す図である。
【図６】第１の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図７】図６に示す基板保持部の外観を模式的に示す図である。
【図８】第２の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図９】図８に示す分離装置の一部を示す図である。
【図１０】第３の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図１１】第３の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図１２】第４の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図１３】スカラーロボットのロボットハンドの他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０ 第１の基板
１１ 単結晶Ｓｉ基板
１２ 多孔質Ｓｉ層
１３ 非多孔質単結晶Ｓｉ層
１５ 絶縁層
２０ 第２の基板
５０ 貼り合わせ基板
１０００ 分離装置
１１０ モータ
１２０ 支持部材
１３０ カップリング
１４０ 回転軸
１４１ 真空ライン
１５０ リング
１６０ ベアリング
１７０ 上段テーブル
２４０ 下段テーブル
２５０ モータ
２７０ 基板保持部
２７０ａ ずれ防止部材
２７１ 吸引孔
３１０ 脚部材
３２０ エアシリンダ
３３０ カップリング
１０１０ 基板保持部
１０１１ 導入部
１０１３ ベルヌーイチャック
１０２０ 回転軸
１０２１ 圧力ライン
１０２２ リング
１０３０ 往復／回転ガイド
１９００ 分離装置
１９０１ 基板保持部
１９０２ 吸引孔
１９０３ 支持部
１９０４ 回転軸
１９０５ シール部材
１９０６ ベアリング
１９０７ 真空ライン
１９０８ リング
１９０９ 基板保持部
１９１０ 駆動軸
１９１１ ずれ防止部材
１９１２ 支持部
１９１３ ずれ防止部材
１９１４ 吸引孔
１９２０ 支持台
１９２１ ノズル
１９２２ シャッタ
１９３０ 駆動機構
３０００ 分離システム
３０１０ チャンバ
３０２０ 分離装置
３０３０ シャッタ
３０４０ ノズル
３０５０ 直交ロボット
３０６０ シャッタ
３０７０ 芯出し装置
３０８０ ローダ
３０８１ 第１カセット
３０９０ 第１アンローダ
３０９１ 第２カセット
３１００ 第２アンローダ
３１０１ 第３カセット
３１１０ 第３アンローダ
３１１１ 第４カセット
３１２０ 洗浄／乾燥装置
３１３０ 反転装置
３１４０ 操作パネル
３１５０ スカラーロボット
３１５１ 駆動軸
３１５２ ロボットハンド
４０００ 分離装置
４００１ 基板支持部材
４００２ シール部材
４００３ ヒンジ部
４００４ 基板支持部材
４００５ シール部材
４００６ 注入部
４００７ ロック機構
４００８ シール部材
４００９ 支持部
４０１０ エアシリンダ
４０１１ ポンプ
５０００ 分離装置
５００１ 密閉容器
５００２ 密閉蓋
５００４ 振動源
５００６ 排出口
５００７ バルブ
５００８ 注入口
５００９ バルブ
５０１０ ポンプ
５０１１ 支持部材
９００１ 保持部
９００２ 保持部
９００３ 保持部
９００４ ロボットハンドの本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の処理システムに係り、特に、複数の処理装置を含み、該複数の処理装置により試料を処理する処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁層上に単結晶Ｓｉ層を有する基板として、ＳＯＩ（siliconon 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。しかし、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技術に次いで各種ＳＯＩ技術が登場した。このＳＯＩ技術に関して、結晶欠陥の低減や製造コストの低減等を目指して様々な方法が試みられてきた。この方法としては、基板に酸素イオンを注入して埋め込み酸化層を形成する方法、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を挙げることができる。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）を剥離する方法等を挙ることもできる。
【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。
【０００７】
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。
【０００８】
本出願人は、特開平７−３０２８８９号において、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の本出願人の提案に係るＳＯＩ基板の製造方法によれば、良質のＳＯＩ基板を製造することが可能である。しかしながら、ＳＯＩ基板を量産するためには、例えば、一連の処理を高速化する必要がある。
【００１０】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えばＳＯＩ基板の製造等に好適な処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る処理システムは、試料を処理する複数の処理装置と、前記複数の処理装置の間で試料を搬送する搬送機構とを備え、前記複数の処理装置には、試料を水平に保持した状態で分離する分離装置と、前記分離装置により分離して得られる２枚の板状試料のうち上方の板状試料を反転させる反転装置が含まれることを特徴とする。
【００１２】
好適な実施形態の処理システムは、試料を保持する保持部を有し、該保持部により試料を保持して搬送する搬送機構と、前記搬送機構の駆動軸から略等距離の位置に夫々配置された複数の処理装置とを備え、前記搬送機構は、前記駆動軸を中心として前記保持部を実質的に水平面内で回動させると共に前記保持部を前記駆動軸から遠ざけたり近づけたりすることにより、前記複数の処理装置の間で試料を搬送する。
【００１３】
上記の処理システムにおいて、例えば、処理対象の試料は板状試料であって、前記保持部は、板状試料を略水平に保持して搬送することが好ましい。
【００１４】
上記の処理システムにおいて、例えば、前記複数の処理装置の夫々は、前記搬送機構の保持部との間で、試料を略水平な状態で受け渡しすることが好ましい。
【００１５】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、試料を分離する分離装置が含まれることが好ましい。
【００１６】
上記の処理システムにおいて、例えば、処理対象の板状試料は内部に分離用の層を有し、前記複数の処理装置には、該分離用の層で該板状試料を分離する分離装置が含まれることが好ましい。
【００１７】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を水平に保持した状態で分離することが好ましい。
【００１８】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を水平に保持した状態で前記分離用の層に向けて束状の流体を噴射することにより、該板状試料を該分離用の層で分離することが好ましい。
【００１９】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を水平に保持した状態で回転させながら前記分離用の層に向けて束状の流体を噴射することにより、該板状試料を該分離用の層で分離することが好ましい。
【００２０】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を上下から挟むようにして保持しながら分離することが好ましい。
【００２１】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料を保持する保持機構としてベルヌーイチャックを有することが好ましい。
【００２２】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、板状試料の前記分離用の層の少なくとも一部に対して実質的に静止した流体により圧力を印加することにより、該板状試料を該分離用の層で分離することが好ましい。
【００２３】
上記の処理システムにおいて、前記分離装置は、例えば、密閉容器を有し、板状試料を密閉容器内に収容して前記密閉容器内を高圧にし、これにより該板状試料を前記分離用の層で分離することが好ましい。
【００２４】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、板状試料を前記分離装置に引き渡す前に該板状試料の芯出しを行う芯出し装置が含まれることが好ましい。
【００２５】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料の各部を洗浄する洗浄装置が含まれることが好ましい。
【００２６】
上記の処理システムにおいて、前記洗浄装置は、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料を水平な状態で洗浄することが好ましい。
【００２７】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料を洗浄し乾燥させる洗浄／乾燥装置が含まれることが好ましい。
【００２８】
上記の処理システムにおいて、前記洗浄／乾燥装置は、例えば、前記分離装置により分離して得られる板状試料を水平な状態で洗浄し乾燥させることが好ましい。
【００２９】
上記の処理システムにおいて、前記複数の処理装置には、例えば、前記分離装置により分離して得られる２枚の板状試料のうち上方の板状試料を１８０度回動させてる反転装置が含まれることが好ましい。
【００３０】
上記の処理システムにおいて、例えば、前記複数の処理装置の夫々による処理を並行して実行することが好ましい。
【００３１】
上記の処理システムにおいて、前記搬送機構は、例えばスカラーロボットであることが好ましい。
【００３２】
上記の処理システムにおいて、前記分離用の層は、例えば脆弱な構造の層であることが好ましい。
【００３３】
上記の処理システムにおいて、前記脆弱な構造の層は、例えば多孔質層であることが好ましい。
【００３４】
上記の処理システムにおいて、前記脆弱な構造の層は、例えば微小気泡層であることが好ましい。
【００３５】
上記の処理システムにおいて、処理対象の板状試料は、半導体基板であることが好ましい。
【００３６】
上記の処理システムにおいて、処理対象の板状試料は、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせてなり、分離用の層として脆弱な構造の層を有することが好ましい。
【００３７】
上記の処理システムにおいて、処理対象の板状試料は、第１の半導体基板の表面を多孔質化した後にその上に非多孔質層を形成し、該非多孔質層に第２の基板を貼り合わせてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、例えば、処理対象の試料を複数の処理装置の間で効率的に搬送することができるため、一連の処理を高速化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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し、その上に絶縁層（例えば、ＳｉＯ２層）１５を形成する。これにより、第１の基板１０が形成される。
【００４２】
図１（ｃ）に示す工程では、第２の基板２０を準備し、絶縁層１５が面するようにして第１の基板１０と第２の基板２０とを室温で密着させる。その後、陽極接合、加圧若しくは熱処理又はこれらを組合わせた処理により第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合わせる。この処理により、絶縁層１５と第２の基板２０とが強固に結合される。なお、絶縁層１５は、上記のように非多孔質単結晶Ｓｉ層１３の上に形成しても良いが、第２の基板２０の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。
【００４３】
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（１０''＋２０）は、多孔質Ｓｉ層１２''／単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造となる。一方、第１の基板側（１０'）は、単結晶Ｓｉ基板１１上に多孔質Ｓｉ層１２’を有する構造となる。
【００４４】
分離後の基板（１０’）は、残留した多孔質Ｓｉ層１２’を除去し、必要に応じて、その表面を平坦化することにより、再び第１の基板（１０）を形成するための単結晶Ｓｉ基板１１として使用される。
【００４５】
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（１０''＋２０）の表面の多孔質層１２''を選択的に除去する。これにより、単結晶Ｓｉ層１３／絶縁層１５／単結晶Ｓｉ基板２０の積層構造、すなわち、ＳＯＩ構造を有する基板が得られる。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、上記の製造工程では、２枚の基板を貼り合わせた後にこれを分離する処理（図１（ｄ））を容易にするために、分離用の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。
【００４８】
以下、上記のＳＯＩ基板等の製造工程における貼り合わせ基板の分離工程（図１（ｄ））に好適な処理システムに関して説明する。
【００４９】
図２は、本発明の好適な実施の形態に係る処理システムの概略的な構成を示す平面図である。この処理システム３０００は、貼り合わせ基板の搬送機構として、支持台３２００上の所定位置（例えば、中心）にスカラーロボット３１５０を有する。また、この処理システム３０００は、該スカラーロボット３１５０の駆動軸３１５１から略等距離の位置に、貼り合わせ基板を取り扱い又は処理するための各種の処理装置を有する。具体的には、駆動軸３１５１から略等距離の位置に、ローダ３０８０、芯出し装置３０７０、分離装置３０２０、反転装置３１３０、洗浄／乾燥装置３１２０、第３アンローダ３１１０、第２アンローダ３１００及び第１アンローダ３０９０を有する。
【００５０】
ローダ３０８０には、処理に先立って、１又は複数枚の貼り合わせ基板を収容した第１カセット３０８１が載置される。また、処理に先立って、第１アンローダ３０９０には空の第２カセット３０９１が載置され、第２アンローダ３１００には空の第３カセット３１０１が載置され、第３アンローダ３１１０には空の第４カセット３１１１が載置される。
【００５１】
スカラーロボット３１５０は、貼り合わせ基板を吸着して保持するロボットハンド３１５２を有する。スカラーロボット３１５０は、駆動軸３１５１を中心としてロボットハンド３１５２を水平面内で回動させると共にロボットハンド３１５２を駆動軸３１５１から遠ざけたり近づけたりすることにより、上記の各装置の間で貼り合わせ基板を搬送する。
【００５２】
芯出し装置３０７０は、スカラーロボット３１５０により提供される貼り合わせ基板を受け取って、該貼り合わせ基板の中心を所定位置に一致させる処理（芯出し）を実行した後に、スカラーロボット３１５０に引き渡す。
【００５３】
図２に示す実施の形態では、分離装置３０２０は、周辺部にジェット構成媒体（例えば、水）が飛散することを防止するためにチャンバ３０１０内に配置されている。このチャンバ３０１０には、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を出し入れするためのシャッタ３０６０が設けられている。また、分離装置３０２０は、ジェットを噴射するノズル３０４０を有する。このノズル３０４０の位置は、直交ロボット３０５０により制御される。なお、分離装置３０２０としては、後述のように、他の方式の分離装置を採用することもできる。
【００５４】
反転装置３１３０は、分離された２枚の基板のうち上側の基板を１８０度回転させて上下を逆にする（分離面を上方に向ける）。なお、スカラーロボット３１５０に、基板を１８０度回転させて該基板の上下を逆にする機能を備え、反転装置３１３０を省略することもできる。
【００５５】
洗浄／乾燥装置３１２０は、分離された各基板を洗浄し乾燥させる。ここで、洗浄／乾燥装置３１２０の代わりに、別体をなす洗浄装置と乾燥装置を採用することもできる。
【００５６】
この分離システム３０００は、操作パネル３１４０からの指示に基づいて貼り合わせ基板の分離処理を実行する。
【００５７】
以下、この処理システムによる処理の手順を説明する。まず、手動又は自動で、処理対象の貼り合わせ基板を収容した第１カセット３０８１をローダ３０８０上の所定位置に載置する。また、空の第２カセット３０９１、第３カセット３１０１、第４カセット３１１１を第１アンローダ３０９０、第２アンローダ３１００、第３アンローダ３１１０上に夫々載置する。この実施の形態では、第２カセット３０９１は、分離された後の下側の基板を収容するために使用され、第３カセット３１０１は、分離された後の上側の基板を収容するために使用される。また、第４カセット３１１１は、分離に失敗した貼り合わせ基板（又は分離後の基板）が収容される。ここで、第１カセット３０８１は、収容された貼り合わせ基板が水平になるようにローダ３０８０上に載置される。また、第２カセット３０９１、第３カセット３１０１、第４カセット３１１１は、各基板を水平に収容できるように第１アンローダ３０９０、第２アンローダ３１００、第３アンローダ３１１０上に夫々載置される。
【００５８】
図３は、１枚の貼り合わせ基板に着目した場合の処理システム３０００による処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、スカラーロボット３１５０により、ローダ２０８０上の第１カセット３０８１内の貼り合わせ基板を下方から吸着して水平な状態で取り出し、水平な状態を維持したまま芯出し装置３０７０に引き渡す。ステップＳ１０２では、芯出し装置３０７０により、貼り合わせ基板の芯出しを行って、スカラーロボット３１５０に引き渡す。
【００５９】
ステップＳ１０３では、チャンバ３０１０のシャッタ３０６０を開いて、スカラーロボット３１５０により芯出し後の貼り合わせ基板を分離装置３０２０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、芯出し後の貼り合わせ基板を水平な状態を維持したまま下方から支持して分離装置３０２０に引き渡すことが好ましい。これにより、貼り合わせ基板の落下を防止することができる。分離装置３０２０に引き渡される貼り合わせ基板は、既に芯出しを終えている。よって、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を所定位置に移動させて分離装置３０２０に引き渡すことにより、該貼り合わせ基板を分離装置３０２０に位置合わせすることができる。
【００６０】
ステップＳ１０４では、チャンバ３０１０のシャッタ３０６０を閉じて、分離装置３０２０による分離処理を実行する。この実施の形態では、分離装置３０２０は、貼り合わせ基板を水平に保持しつつ回転させながら、該貼り合わせ基板の多孔質層付近に向けてノズル３０４０からジェットを噴射し、このジェットにより該貼り合わせ基板を多孔質層の部分で２枚の基板に分離する。
【００６１】
ステップＳ１０５では、チャンバ３０１０のシャッタ３０６０を開いて、スカラーロボット３１５０により、分離装置３０２０から、分離された下側の基板を受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して分離装置３０２０から受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡すことが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６２】
ステップＳ１０６では、洗浄／乾燥装置３１２０により、分離された下側の基板を洗浄し乾燥させる処理を開始する。
【００６３】
この洗浄／乾燥処理と並行して、ステップＳ１０７では、スカラーロボット３１５０により、分離装置３０２０から、分離された上側の基板を受け取って反転装置３１３０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で上方から支持して分離装置３０２０から受け取って反転装置３１３０に引き渡すことが好ましい。これにより、分離面に付着した切削屑等がスカラーロボット３１５０のロボットハンドに付着する可能性を低減することができる。
【００６４】
ステップＳ１０８では、反転装置３１３０により、受け取った基板を１８０度回転させる。ここで、洗浄／乾燥装置３１２０による下側の基板の洗浄／乾燥処理が完了するまで待つ。
【００６５】
ステップＳ１０９では、スカラーロボット３１５０により、洗浄／乾燥装置３１２０から下側の基板を受け取って第１アンローダ３０９０上の第２カセット３０９１に収容する。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して分離装置３０２０から受け取って第２カセット３０９１に収容することが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６６】
ステップＳ１１０では、スカラーロボット３１５０により、反転装置３１３０から上側の基板を受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して反転装置３１３０から受け取って洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡すことが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６７】
ステップＳ１１１では、洗浄／乾燥装置３１２０により、上側の基板を洗浄し乾燥させる。ステップＳ１１１２では、スカラーロボット３１５０により、洗浄／乾燥装置３１３０から上側の基板を受け取って第２アンローダ３１００上の第３カセット３１０１に収容する。ここで、スカラーロボット３１５０は、基板を水平な状態で下方から支持して分離装置３０２０から受け取って第３カセット３１０１に収容することが好ましい。これにより基板の落下を防止することができる。
【００６８】
なお、図３に示す処理では、分離後の下側の基板に対して先に洗浄／乾燥処理を施すが、これとは逆に分離後の上側の基板に対して先に洗浄／乾燥処理を施してもよい。この場合の処理は、例えば、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０９の順になる。
【００６９】
この分離システム３０００では、例えば、操作パネル３１４０を介してオペレータから与えられる指示に従って、分離に失敗した基板をスカラーロボット３１５０により第３アンローダ３１１０上の第４カセット３１１１内に収容する。ここで、分離の失敗の発生をオペレータからの指示に従って認識するのではなく、分離状況の監視装置を設けて、該監視装置により分離の失敗を検知してもよい。
【００７０】
以上の説明は、１枚の貼り合わせ基板に着目した場合の分離システム３０００の動作である。この分離システム３０００では、複数枚の貼り合わせ基板を並行して処理することができる。
【００７１】
図４は、複数枚の貼り合わせ基板を並行して処理する場合の処理手順の一例を示す図である。同図において、「芯出し」は、芯出し装置３０７０による芯出し処理、「分離」は、分離装置３０２０による分離処理、「反転」は、反転装置３１３０による反転処理、「洗浄／乾燥」は、洗浄／乾燥装置３１２０による洗浄／乾燥処理を示す。また、Ｔ１〜Ｔ６は、１つの装置により１枚の貼り合わせ基板（分離後は、上下の２枚の基板）を処理する期間を夫々示している。また、符号「＃１」〜「＃６」は、貼り合わせ基板の番号、「＃１」〜「＃６」の末尾に「ａ］を付した符号は、分離後の上側の基板を示し、「＃１」〜「＃６」の末尾に「ｂ」を付した符号は、分離後の下側の基板を示している。
【００７２】
図４に示す例では、期間Ｔ１では、貼り合わせ基板＃１の芯出し処理のみを実行する。また、期間Ｔ２では、貼り合わせ基板＃１の分離処理と、続く貼り合わせ基板＃２の芯出し処理とを並行して実行する。
【００７３】
また、期間Ｔ３では、
貼り合わせ基板＃２の分離処理と、
続く貼り合わせ基板＃３の芯出し処理と、
貼り合わせ基板＃１を分離し得られる上側の基板＃１ａの反転処理と、
貼り合わせ基板＃１を分離して得られる２枚の基板＃１ａ及び＃１ｂの洗浄／乾燥処理と、
を並行して実行する。図示の例では、期間Ｔ３の前半では、上側の基板＃１ａの反転処理と下側の基板＃１ｂの洗浄／乾燥処理を芯出し処理及び分離処理と並行して実行し、期間Ｔ３の後半では、反転後の上側の基板＃１ａの洗浄／乾燥処理を芯出し処理及び分離処理と並行して実行する。
【００７４】
図５は、スカラーロボットによる貼り合わせ基板又は分離後の各基板の搬送処理及び各装置による処理の実行手順の一例を示す図である。図５において、横方向の線は、各装置における処理を示しており、斜め線は、スカラーロボット３１５０による基板の搬送処理を示している。
【００７５】
この実施の形態に係る処理システム３０００では、貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送するためのロボットとして、１つのスカラーロボット３１５０のみを採用している。よって、複数の貼り合わせ基板又は分離後の基板の搬送を同時に実行することはできない。
【００７６】
しかしながら、スカラーロボット３１５０による搬送処理に要する時間は、通常は、例えば分離装置３０２０による分離処理の時間に比して十分に短いため、貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送するロボットは１つで十分である。ただし、複数の貼り合わせ基板又は分離後の基板の搬送を同時に行う必要がある場合、例えば、ロボットが１つのみでは処理効率が低くなる場合は、複数のロボット（例えば、スカラーロボット）を設ければよい。
【００７７】
以上のように、この処理システムによれば、複数の貼り合わせ基板を並行して処理することができるため、高いスループットを得ることができる。
【００７８】
また、この実施の形態によれば、貼り合わせ基板又は分離後の基板を水平な状態で搬送するため、搬送機構として比較的簡単な構成のロボット（例えば、スカラーロボット）を採用することができる。
【００７９】
また、この実施の形態によれば、所定位置（スカラーロボットの駆動軸）から略等距離の位置に各装置を配置している。よって、駆動軸３１５１を中心としてロボットハンド３１５２を水平面内で回動させると共にロボットハンド３１５２を駆動軸３１５１から遠ざけたり近づけたりすることにより、上記の各処理装置の間で貼り合わせ基板又は分離後の基板を搬送することができる。従って、例えば、スカラーロボット３１５０を水平面内で移動させるための駆動機構を設ける必要がない。
【００８０】
次に、分離装置３０２０の構成例を挙げる。
【００８１】
［分離装置の第１の構成例］
この構成例に係る分離装置は、ウォータージェット法を適用したものである。一般に、ウォータジェット法は、水を高速、高圧の束状の流れにして対象物に対して噴射して、セラミックス、金属、コンクリート、樹脂、ゴム、木材等の切断、加工、表面の塗膜の除去、表面の洗浄等を行う方法である。（「ウォータージェット」第１巻１号（１９８４年）第４ページ参照）。
【００８２】
この分離装置は、脆弱な構造部分である貼り合わせ基板の多孔質層（分離用の層）に対して、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、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、或いはプラズマ等であってもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
以上のようなウォータージェット法を応用した分離方法によれば、貼り合わせ基板に特段の損傷を与えることなく、該貼り合わせ基板を２枚の基板に分離することができる。
【００８６】
この分離装置は、貼り合わせ基板等の板状試料をその試料面が実質的に水平になるようにして保持し、その状態で該試料を脆弱な構造部（例えば、多孔質層）で分離する。このように、試料面が水平になるような状態で試料を保持することにより、例えば、
（１）試料の落下を防止し、
（２）試料の保持を容易にし、
（３）試料の搬送を容易にし、
（４）分離装置と他の装置とにおける試料の受け渡しを効率化し、また、
（５）各構成要素を上下方向に配置することができるため、分離装置の投影面積（占有面積）を小さくすることができる。
【００８７】
図６は、第１の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。この分離装置１０００は、一対の基板保持部２７０及び１０１０を有する。
【００８８】
上側の基板保持部２７０は、回転軸１４０の一端に連結されている。回転軸１４０の他端は、カップリング１３０を介してモータ１１０の回転軸に連結されている。なお、モータ１１０と回転軸１３０とは、カップリング１３０ではなく、例えばベルトを介して連結することもできるし、他の機構を介して連結することもできる。モータ１１０は、上段テーブル１７０に固定された支持部材１２０に固定されている。モータは、制御部（不図示）により制御される。
【００８９】
回転軸１４０の内部には、貼り合わせ基板５０を基板保持部２７０に真空吸着するための真空ライン１４１が設けられており、この真空ライン１４１は、リング１５０を介して外部の真空ラインに連結されている。この外部の真空ラインには、電磁弁（不図示）が設けられており、制御部（不図示）により必要に応じて該電磁弁の開閉が制御される。基板保持部２７０には、貼り合わせ基板５０を真空吸着するための吸引孔２７１が設けられており、この吸引孔２７１は、真空ライン１４１に連結されている。この吸引孔２７１、真空ライン１４１及び電磁弁は、基板保持部２７０の真空吸着機構を構成する。また、回転軸１４０は、ベアリング１６０を介して上段テーブル１７０により支持されている。
【００９０】
下側の基板保持部１０１０は、ベルヌーイチャック１０１３を有する。ベルヌーイチャック１０１３は、傘型のチャックの中心から気体を傘に沿って放射状に吹き出すことにより、チャックの中心部が負圧になることを利用して貼り合わせ基板等の試料を吸着するチャックである。
【００９１】
ベルヌーイチャック１０１３を有する基板保持部１０１０は、昇降軸１０２０の一端に連結されており、ベルヌーイチャック１０１３の気体の導入部１０１１は、昇降軸１０２０の内部の圧力ライン１０２１に連結されている。この圧力ライン１０２１は、リング１０２２を介して外部の圧力ラインに連結されている。この外部の圧力ラインには、電磁弁（不図示）が設けられており、制御部（不図示）により必要に応じて該電磁弁の開閉が制御される。
【００９２】
昇降軸１０２０の他端は、カップリング３３０を介してエアシリンダ３２０のピストンロッドに連結されている。昇降軸１０２０は、往復／回転ガイド１０３０を介して下段テーブル２４０により支持されている。
【００９３】
ノズル３０４０は、前述の直交ロボット３０５０により制御される。ノズル３０４０と基板保持部２７０及び１０１０との間には、シャッタ３０３０が設けられており、このシャッタ３０３０は、モータ２５０により開閉される。シャッタ３０３０を開いた状態でノズル３０４０からジェットを噴射することにより、貼り合わせ基板５０に対してジェットを打ち込むことができる。一方、このシャッタ３０３０を閉じることにより、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを遮断することができる。
【００９４】
以下、この分離装置１０００による分離処理の手順を説明する。まず、エアシリンダ３２０にそのピストンロッドを収容させることにより、基板保持部２７０と基板保持部１０１０との間に相応の間隔を設ける。そして、この状態で、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板５０を下方から水平に支持して、基板保持部２７０と基板保持部１０１０との間の所定位置に挿入し、基板保持部１０１０の上に載置する。
【００９５】
図７は、基板保持部２７０及び１０１０の外観を模式的に示す図である。基板保持部２７０、１０１０は、貼り合わせ基板の分離中に該貼り合わせ基板が位置ずれを起したり、基板保持部から飛び出したりすることを防止するための複数のガイド部材２７０ａ、１０１０ａを夫々外周部に有する。
【００９６】
スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２が貼り合わせ基板５０を下方から支持した状態で該貼り合わせ基板５０を基板保持部２７０又は基板保持部１０１０に引き渡すること、及び、
該ロボットハンドが分離後の各基板の裏面（分離面を表面とする）を吸着して基板保持部２７０及び１０１０から受け取ること、
を可能にするためには、例えば、図７に示すように、該ロボットハンドの出し入れが可能なように、相応の間隔を設けて複数のガイド部材２７０ａ、１０１０ａを夫々配置することが好ましい。例えば、夫々３つのガイド部材２７０ａ、１０１０ａを中心角１２０度の角度で配置する如きである。
【００９７】
次いで、エアシリンダ３２０にそのピストンロッドを押し出させることにより、貼り合わせ基板５０の上面と上側の基板保持部２７０の支持部との間隔が所定の間隔になるまで、上側の基板保持部１０１０を上方に移動させる。
【００９８】
次いで、外部の圧力ラインに設けられた電磁弁を開いて、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３の中心から気体を放射状に吹き出させることにより、貼り合わせ基板５０を吸着させる。
【００９９】
次いで、モータ１１０を動作させて回転軸１４０に回転力を伝達させる。これにより、回転軸１４０、基板保持部２７０、貼り合わせ基板５０、基板保持部１０１０及び回転軸１０２０は、一体的に回転する。
【０１００】
次いで、シャッタ３０３０が閉じた状態で、ノズル３０４０に連結されたポンプ（不図示）を動作させて、ノズル３０４０に高圧のジェット構成媒体（例えば、水）を送り込む。これにより、ノズル２６０から高圧のジェットが噴射される。そして、ジェットが安定したら、シャッタ３０３０を開く。これにより、ノズル３０４０から噴射したジェットが貼り合わせ基板５０の多孔質層に連続的に打ち込まれ、貼り合わせ基板５０の分離が開始される。
【０１０１】
貼り合わせ基板５０の分離が完了したら、シャッタ３０３０を閉じると共にノズル３０４０に連結されたポンプを停止させて、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを停止させる。また、モータ１１０の動作を停止させる。
【０１０２】
次いで、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３を動作させたまま、基板保持部２７０の真空吸着機構を動作させる。これにより、分離された上側の基板を基板保持部２７０に真空吸着させると共に、分離された下側の基板を基板保持部１０１０のベルヌーイチャックに吸着させる。
【０１０３】
次いで、エアシリンダ３２０にそのピストンロッドを収容させることにより、基板保持部２７０と基板保持部１０１０との間に相応の距離を設ける。これにより、分離された２枚の基板は互いに引き離される。
【０１０４】
次いで、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３と基板との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。その後、基板保持部１０１０のベルヌーイチャック１０１３による吸着を解除し、基板保持部１０１０からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１０５】
次いで、基板保持部２７０と基板との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。そして、その後、基板保持部２７０による真空吸着を解除し、基板保持部２７０からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１０６】
ここで、貼り合わせ基板５０が２枚に分離された後において、２枚の基板の間にはジェット構成媒体が存在するため、これが液体（例えば、水）の場合には、表面張力が相当に大きい。従って、分離された２枚の基板を小さな力で引き離すためには、２枚の基板間にノズル３０４０からジェットを供給することが好ましい。この場合、２枚の基板を引き離した後に、ノズル３０４０からのジェットを停止させることになる。なお、その代わりに、２枚の基板を引き離すために使用するジェットを噴射する機構を別個に設けてもよい。
【０１０７】
［分離装置の第２の構成例］
この構成例も、第１の構成例と同様に、ジェットにより貼り合わせ基板を分離する分離装置に関する。
【０１０８】
図８は、第２の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。また、図９は、図８に示す分離装置の一部を示す図である。この分離装置１９００は、一対の基板保持部１９０９及び１９０１を備え、該基板保持部１９０９及び１９０１により貼り合わせ基板５０を上下から挟むようにして水平に保持する。そして、ノズル３０４０からジェットを噴射し、そのジェットを貼り合わせ基板５０の多孔質層付近に打ち込むことにより、貼り合わせ基板５０をその多孔質層の部分で２枚の基板に分離する。
【０１０９】
下側の基板保持部１９０１は、貼り合わせ基板５０と基板保持部１９０１の表面との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入するための間隙を形成するための凸状の支持部１９０３を有する。この支持部１９０３には、貼り合わせ基板５０を真空吸着するための吸引孔１９０２が設けられている。また、この基板保持部１９０１は、支持部１９０３の外周に、ずれ防止部材１９１１を有する。ずれ防止部材１９１１は、例えばゴムや樹脂等で構成され、貼り合わせ基板５０が面方向に移動することを防止する。このずれ防止部材１９１１を設けることにより、小さな押圧力又は吸引力で貼り合わせ基板５０を保持することが可能になる。
【０１１０】
また、基板保持部１９０１は、回転軸１９０４の一端に連結されている。回転軸１９０４は、ベアリング１９０６を介して支持台１９２０により支持されている。ベアリング１９０６の上部には、回転軸１９０４を通すために支持台１９２０に設けられた開口部をシールするためのシール部材１９０５が設けられている。回転軸１８０４の内部には真空ライン１９０７が設けられており、この真空ライン１９０７は、基板保持部１９０１の複数の吸引孔１９０２に連結されている。また、この真空ライン１９０７は、リング１９０８を介して外部の真空ラインに連結されている。回転軸１９０４は、不図示の回転源に連結されており、該回転源から与えられる回転力により回転する。
【０１１１】
基板保持部１９０１の上方には、基板保持部１９０９が配置されている。この基板保持部１９０９は、駆動機構１９３０の駆動軸１９１０に連結されており、駆動機構１９３０により昇降される。また、駆動軸１９１０は、駆動機構１９３０により回転可能に軸支されている。
【０１１２】
上側の基板保持部１９０９は、貼り合わせ基板５０と基板保持部１９０９の表面との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入するための間隙を形成するための凸状の支持部１９１２を有する。この支持部１９１２には、貼り合わせ基板５０を真空吸着するための吸引孔１９１４が設けられている。また、この基板保持部１９０９は、支持部１９１２の外周に、ずれ防止部材１９１３を有する。ずれ防止部材１９１３は、例えばゴムや樹脂等で構成され、貼り合わせ基板５０が面方向に移動することを防止する。このずれ防止部材１９１３を設けることにより、小さな押圧力又は吸引力で貼り合わせ基板５０を保持することが可能になる。
【０１１３】
ノズル３０４０は、前述の直交ロボット３０５０により制御される。ノズル３０４０と基板保持部１９０１との間には、シャッタ３０３０が設けられており、このシャッタ３０３０は、モータ２５０により開閉される。シャッタ３０３０を開いた状態でノズル３０４０からジェットを噴射することにより、貼り合わせ基板５０に対してジェットを打ち込むことができる。一方、このシャッタ３０３０を閉じることにより、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを遮断することができる。
【０１１４】
以下、この分離装置１９００による分離処理の手順を説明する。まず、駆動機構１９３０により基板保持部１９０９を上昇させて、基板保持部１９０９と基板保持部１９０１との間に相応の間隔を設ける。そして、この状態で、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板５０を下方から水平に支持して、基板保持部１９０１の支持部１９０３の上に載置する。次いで、駆動機構１９３０により基板保持部１９０９を降下させて、基板保持部１９０９に貼り合わせ基板５０を押圧させる。これにより、貼り合わせ基板５０は、基板保持部１９０９及び１９０１により両側から押圧されて保持される。
【０１１５】
次いで、基板保持部１９０１及び１９０９の各真空吸着機構を動作させて、貼り合わせ基板５０を吸着させる。次いで、不図示の回転源を動作させることにより回転軸１９０４に回転力を伝達させる。これにより、回転軸１９０４、基板保持部１９０１、貼り合わせ基板５０及び基板保持部１９０９は、一体的に回転する。
【０１１６】
次いで、シャッタ３０３０を閉じた状態で、ノズル３０４０に連結されたポンプ（不図示）を動作させて、ノズル３０４０に高圧のジェット構成媒体（例えば、水）を送り込む。これにより、ノズル３０４０から高圧のジェットが噴射される。そして、ジェットが安定したら、シャッタ３０３０を開く。これにより、ノズル３０４０から噴射したジェットが貼り合わせ基板５０の多孔質層に連続的に打ち込まれ、貼り合わせ基板５０の分離が開始される。
【０１１７】
貼り合わせ基板５０の分離が完了したら、シャッタ３０３０を閉じると共にノズル３０４０に連結されているポンプを停止させて、貼り合わせ基板５０に対するジェットの打ち込みを停止させる。また、回転軸１９０４の駆動を停止することにより、貼り合わせ基板５０の回転を停止させる。
【０１１８】
次いで、基板保持部１９０１及び１９０９の各真空吸着機構を再度動作させる。これにより、分離された上側の基板が基板保持部１９０９に吸着されると共に、分離された下側の基板が基板保持部１９０１に吸着される。次いで、駆動機構１９３０により基板保持部１９０９を上昇させる。これにより、分離された２枚の基板は、互いに引き離される。
【０１１９】
次いで、基板保持部１９０１と基板との間にスカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。その後、基板保持部１９０１の真空吸着機構による吸着を解除し、基板保持部１９０１からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１２０】
次いで、基板保持部１９０９と基板との間にスカラーロボット３１５０ロボットハンド３１５２を挿入し、該ロボットハンド３１５２により基板を吸着する。その後、基板保持部１９０９の真空吸着機構による吸着を解除し、基板保持部１９０９からロボットハンド３１５２に基板を引き渡す。
【０１２１】
ここで、貼り合わせ基板５０が２枚に分離された後において、２枚の基板の間にはジェット構成媒体が存在するため、これが液体（例えば、水）の場合には、表面張力が相当に大きい。従って、分離された２枚の基板を小さな力で引き離すためには、２枚の基板間にノズル３０４０からジェットを供給することが好ましい。この場合、２枚の基板を引き離した後に、ノズル３０４０からのジェットを停止させることになる。なお、その代わりに、２枚の基板を引き離すために使用するジェットを噴射する機構を別個に設けてもよい。
【０１２２】
［分離装置の第３の構成例］
図１０及び図１１は、第３の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す断面図である。なお、図１０は、基板支持部材を開いた状態、図１１は、基板支持部を閉じた状態を示している。
【０１２３】
この分離装置４０００は、ヒンジ部４００３により連結された一対の基板支持部材４００１及び４００４を有する。基板支持部材４００１及び４００４は、貼り合わせ基板５０の外周に適合した円環状の形状を有する。また、基板支持部材４００１及び４００４は、貼り合わせ基板１０１を挟むようにして閉じた状態で、貼り合わせ基板５０の縁の多孔質層５０ｃが露出した部分を取り囲んで密閉空間４０２０を構成する密閉空間構成部材として機能する。
【０１２４】
基板支持部材４００１、４００４には、貼り合わせ基板５０との間で気密性を確保するためのシール部材（例えば、Ｏリング）４００２、４００５が夫々設けられている。また、一方の基板支持部材４００４には、他方の基板支持部材４００１との間で気密性を確保するためのシール部材４００８が設けられている。
【０１２５】
この分離装置４０００では、貼り合わせ基板５０を基板支持部材４００１及び４００４により両側から挟んで支持した状態で、ロック機構４００７により基板支持部材４００１がロックされる。
【０１２６】
一方の基板支持部材４００４は、密閉空間４０２０に流体を注入するための注入部４００６を有する。この注入部４００６は、ポンプ等の圧力源４０１１に接続され、該圧力源４０１１から供給される流体（例えば、水）により密閉空間４０２０が満たされる。
【０１２７】
基板支持部材４００１及び／又は４００４には、密閉空間４０２０に流体を注入する際に発生する泡を除去するための泡抜き口と、密閉空間４０２０内の流体に圧力を印加する際に該泡抜き口を塞ぐためのバルブとを設けてもよい。
【０１２８】
圧力源４０１１は、密閉空間４０２０に流体を満たした状態で、該流体に圧力を印加する。圧力源４０１１は、流体に印加する圧力を調整する機構を有することが好ましく、これにより、流体に印加する圧力を、貼り合わせ基板５０の分離の初期段階では高くし、その後、徐々に又は段階的に低下させることが好ましい。例えば、分離の初期段階では、例えば２０ｋｇ／平方ｃｍとし、その後、その圧力を徐々に低下させて、分離の最終段階では、例えば１ｋｇ／平方ｃｍとする如きである。
【０１２９】
下方の基板支持部材４００４は、支持台４００６により支持されている。この支持台４００６には、貼り合わせ基板５０の下面を外部に通じさせる通気孔４０３０を有する。これにより、貼り合わせ基板５０の下面は、大気圧に維持される。また、支持台４００６の中央部付近には、エアシリンダ４０１０が設けられている。このエアシリンダ４０１０のピストンロッドには、支持部４００９が取り付けられている。支持部４００９は、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２との間で貼り合わせ基板又は分離後の基板を受け渡しする際に、上方に押し出される。これにより、下側の基板支持部材４００４と貼り合わせ基板又は分離後の基板との間に、ロボットハンド３１５２を挿入するための間隙が形成される。
【０１３０】
以下、この分離装置４０００による貼り合わせ基板５０の分離処理の手順を説明する。なお、以下の分離処理は、例えば大気圧中で実施される。
【０１３１】
まず、ロック機構４００７によるロックを解除して、図１０に示すようにして基板支持部材４００１を開くと共に支持部４００９を上昇させる。次いで、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により、貼り合わせ基板５０を基板支持部材４００４上に載置する。
【０１３２】
次いで、図１１に示すように、支持部４００９を下降させると共に基板支持部４００１を閉じて、ロック機構４００７により基板支持部材４００１をロックする。この状態で、貼り合わせ基板５０の縁の多孔質層５０ｃが露出した部分を取り囲んで密閉空間４０２０が構成される。
【０１３３】
次いで、圧力源４０１１により密閉空間４０２０内に流体を注入する。次いで、圧力源４０１１により密閉空間４０２０内の流体に圧力を印加する。これにより、貼り合わせ基板５０の縁に露出した多孔質層５０ｃに対して、実質的に静止した流体による圧力が印加される。
【０１３４】
この圧力の印加により、貼り合わせ基板５０の縁に露出している部分の多孔質層５０ｃが破壊されて分離が開始される。そして、その破壊された部分に流体が注入されることにより多孔質層５０ｃの破壊が進行する。そして、この多孔質層５０ｃの破壊の進行により、流体が貼り合わせ基板５０の内部に十分に注入される。この時、貼り合わせ基板５０の内部に作用する流体の圧力と非密閉空間（密閉空間以外の空間）に作用する圧力との圧力差により、貼り合わせ基板５０には、基板５０ａと基板５０ｂとを引き離す方向に分離力が作用し、この分離力により分離が進行する。
【０１３５】
分離が完了したら、圧力源４０１１を制御して密閉空間４０２０内を例えば大気圧にし、その後、ロック機構４００７によるロックを解除する。そして、基板支持部材４００１を開くと共に、支持部４００９を上昇させて、下側の基板支持部材４００４と分離後の貼り合わせ基板との間に相応の間隙を設ける。そして、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により、まず、上側の基板５０ａを取り出し、次いで、下側の基板５０ｂを取り出す。
【０１３６】
なお、この場合、上側の基板５０ａを反転装置３１３０で反転させ、洗浄／乾燥装置３１２０で洗浄／乾燥させて第３カセット３１０１に収容した後に下側の基板５０ｂを洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。或いは、上側の基板５０ａを反転装置３１３０に引き渡した後に、下側の基板５０ｂを洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。
【０１３７】
［分離装置の第４の構成例］
図１２は、第４の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。この分離装置５０００は、貼り合わせ基板５０の全体に圧力を印加し、これにより、該貼り合わせ基板５０を多孔質層で分離する。
【０１３８】
この分離装置５０００は、貼り合わせ基板５０を収容して密閉空間を構成するための密閉容器５００１と、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２を出し入れするための開口部を開閉するための密閉蓋５００２とを有する。 密閉容器５００１内には、貼り合わせ基板５０を下方から水平に支持するための試料支持部材５０１１が設けられている。
【０１３９】
また、この分離装置５０００は、密閉空間内に流体を供給するための注入口５００８を有し、この注入口５００８は、バルブ５００９を介してポンプ５０１０に接続されている。また、この分離装置５０００は、密閉容器５００１内の流体を排出するための排出口５００６を有し、この排出口５００６は、排出制御用のバルブ５００７に接続されている。
【０１４０】
この分離装置５０００は、例えば、貼り合わせ基板５０に超音波等の振動エネルギーを印加するための振動源５００４を更に備えることが好ましい。この振動源５００４を備えることにより、２段階の分離処理を行うことができる。即ち、第１段階では、前述のように、密閉容器５００１により構成される密閉空間内に圧力を印加することにより多孔質層の孔壁を破壊する。そして、第２段階では、振動エネルギーにより、残存する孔壁を破壊し、これにより貼り合わせ基板５０を多孔質層で完全に分離することができる。
【０１４１】
以下、この分離装置５０００による分離処理に関して説明する。まず、密閉蓋５００２を開いて、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により貼り合わせ基板５０を密閉容器５００１内に搬送し、支持部材５０１１上に載置する。
【０１４２】
次いで、密閉蓋５００２を閉じて、ポンプ５０１０を作動させると共にバルブ５００９を開いて、密閉空間内に流体を注入し、該密閉空間内を所定の圧力にする（第１段階の分離処理の開始）。ここで、流体としては、空気等の気体、水等の液体等を使用することができる。また、流体として、空洞含有層を選択エッチングし得るエッチングガス又はエッチング液を使用することも好ましい。この場合、分離処理を効率化すると共に分離後に残存し得る孔壁を低減することができる。
【０１４３】
この状態で、例えば所定時間が経過するのを待つ。これにより、貼り合わせ基板５０が多孔質層で完全に分離されるか、或いは、相当量の孔壁が破壊される。次いで、ポンプ５０１０を停止させると共にバルブ５００９を閉じる。次いで、バルブ５００７を開いて、密閉空間内の流体を排出口５００６を通して排出することにより、該密閉空間内の圧力を常圧に戻す（第１段階の分離処理の終了）。なお、流体として、自然環境等に悪影響を及ぼす流体を使用する場合には、排出口２１１を通して排出される流体を回収し、適切な処理をすることは言うまでもない。
次いで、振動源５００４を駆動して、密閉容器内の貼り合わせ基板５０に振動エネルギーを印加し、これにより、未破壊の孔壁を破壊し、貼り合わせ基板５０を完全に分離する（第２段階の分離処理）。なお、第２段階の分離処理は、第１の分離処理の実行中に並行して実行してもよい。
【０１４４】
次いで、流体として液体を用いた場合には、必要に応じて、バルブ５００７を開いて密閉容器内の流体を排出する。次いで、密閉蓋５００２を開いて、スカラーロボット３１５０のロボットハンド３１５２により、まず、上側の基板を取り出し、次いで、下側の基板を取り出す。なお、この場合、上側の基板を反転装置３１３０で反転させ、洗浄／乾燥装置３１２０で洗浄／乾燥させて第３カセット３１０１に収容した後、或いは、上側の基板を反転装置３１３０に引き渡した後に、下側の基板を洗浄／乾燥装置３１２０に引き渡す。
【０１４５】
［スカラーロボットのロボットハンドの他の構成例］
次に、スカラーロボット３１５０のロボットハンドの他の構成例を説明する。図１３は、スカラーロボット３１５０のロボットハンドの他の構成例を示す図である。図１３（ａ）は、平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。図１３に示すロボットハンドは、Ｕ字型の本体９００４と、貼り合わせ基板又は分離後の基板をその端部で保持する保持部９００１乃至９００３を有する。保持部９００１乃至９００３の材質としては、例えばＰＴＦＥが好適である。
【０１４６】
この構成例に係るロボットハンドは、貼り合わせ基板又は分離後の基板の端部とのみ接触するため、貼り合わせ基板又は分離後の基板の面に傷等を付ける可能性が極めて低い。
【０１４７】
また、この構成例に係るロボットハンドは、分離後の基板の端部とのみ接触するため、分離面が上側であるか下側であるかに拘らず、分離後の基板を下方から保持した場合においても、切削屑等により基板の面に傷等を付ける可能性が低い。
【０１４８】
また、この構成例に係るロボットハンドは、貼り合わせ基板又は分離後の基板が面方向に移動することを規制した状態で該貼り合わせ基板又は分離後の基板を保持するため、貼り合わせ基板又は分離後の基板が落下することを防止することができる。
【０１４９】
この構成例に係るロボットハンドでは、各保持部９００１乃至９００３の全部又は一部に吸着機構を設けることも有効である。この場合、貼り合わせ基板又は分離後の基板の落下をより効果的に防止することができる他、例えば基板を上方から支持することも可能になる。
【０１５０】
また、この構成例に係るロボットハンドでは、分離後の基板を吸着した状態で本体９００４を１８０度回転させて、これにより分離後の基板の上下を逆にする機構を更に設けてもよい。この場合、反転装置３１３０を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【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】本発明の好適な実施の形態に係る処理システムの概略的な構成を示す平面図である。
【図３】１枚の貼り合わせ基板に着目した場合の処理システムによる処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】複数枚の貼り合わせ基板を並行して処理する場合の処理手順の一例を示す図である。
【図５】スカラーロボットによる貼り合わせ基板又は分離後の各基板の搬送処理及び各装置による処理の実行手順の一例を示す図である。
【図６】第１の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図７】図６に示す基板保持部の外観を模式的に示す図である。
【図８】第２の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図９】図８に示す分離装置の一部を示す図である。
【図１０】第３の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図１１】第３の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図１２】第４の構成例に係る分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図１３】スカラーロボットのロボットハンドの他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０ 第１の基板
１１ 単結晶Ｓｉ基板
１２ 多孔質Ｓｉ層
１３ 非多孔質単結晶Ｓｉ層
１５ 絶縁層
２０ 第２の基板
５０ 貼り合わせ基板
１０００ 分離装置
１１０ モータ
１２０ 支持部材
１３０ カップリング
１４０ 回転軸
１４１ 真空ライン
１５０ リング
１６０ ベアリング
１７０ 上段テーブル
２４０ 下段テーブル
２５０ モータ
２７０ 基板保持部
２７０ａ ずれ防止部材
２７１ 吸引孔
３１０ 脚部材
３２０ エアシリンダ
３３０ カップリング
１０１０ 基板保持部
１０１１ 導入部
１０１３ ベルヌーイチャック
１０２０ 回転軸
１０２１ 圧力ライン
１０２２ リング
１０３０ 往復／回転ガイド
１９００ 分離装置
１９０１ 基板保持部
１９０２ 吸引孔
１９０３ 支持部
１９０４ 回転軸
１９０５ シール部材
１９０６ ベアリング
１９０７ 真空ライン
１９０８ リング
１９０９ 基板保持部
１９１０ 駆動軸
１９１１ ずれ防止部材
１９１２ 支持部
１９１３ ずれ防止部材
１９１４ 吸引孔
１９２０ 支持台
１９２１ ノズル
１９２２ シャッタ
１９３０ 駆動機構
３０００ 分離システム
３０１０ チャンバ
３０２０ 分離装置
３０３０ シャッタ
３０４０ ノズル
３０５０ 直交ロボット
３０６０ シャッタ
３０７０ 芯出し装置
３０８０ ローダ
３０８１ 第１カセット
３０９０ 第１アンローダ
３０９１ 第２カセット
３１００ 第２アンローダ
３１０１ 第３カセット
３１１０ 第３アンローダ
３１１１ 第４カセット
３１２０ 洗浄／乾燥装置
３１３０ 反転装置
３１４０ 操作パネル
３１５０ スカラーロボット
３１５１ 駆動軸
３１５２ ロボットハンド
４０００ 分離装置
４００１ 基板支持部材
４００２ シール部材
４００３ ヒンジ部
４００４ 基板支持部材
４００５ シール部材
４００６ 注入部
４００７ ロック機構
４００８ シール部材
４００９ 支持部
４０１０ エアシリンダ
４０１１ ポンプ
５０００ 分離装置
５００１ 密閉容器
５００２ 密閉蓋
５００４ 振動源
５００６ 排出口
５００７ バルブ
５００８ 注入口
５００９ バルブ
５０１０ ポンプ
５０１１ 支持部材
９００１ 保持部
９００２ 保持部
９００３ 保持部
９００４ ロボットハンドの本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を処理する処理システムであって、
試料を処理する複数の処理装置と、前記複数の処理装置の間で試料を搬送する搬送機構と、を備え、
前記複数の処理装置には、試料を水平に保持した状態で分離する分離装置と、前記分離装置により分離して得られる２枚の板状試料のうち上方の板状試料を反転させる反転装置が含まれることを特徴とする処理システム。
【請求項２】
前記試料は内部に分離用の層を有する板状試料であり、
前記分離装置は、該板状試料の前記分離用の層に向けて束状の流体を噴射することにより、該板状試料の該分離用の層で分離することを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
噴射される前記流体が安定するまで、前記流体が前記板状試料に対して噴射されないことを特徴とする請求項２に記載の処理システム。
【請求項４】
前記流体を噴射するノズルと前記板状試料との間に配置されて前記流体を遮断するシャッタを有する請求項３に記載の処理システム。
【請求項１】
試料を処理する処理システムであって、
試料を処理する複数の処理装置と、前記複数の処理装置の間で試料を搬送する搬送機構と、を備え、
前記複数の処理装置には、試料を水平に保持した状態で分離する分離装置と、前記分離装置により分離して得られる２枚の板状試料のうち上方の板状試料を反転させる反転装置が含まれることを特徴とする処理システム。
【請求項２】
前記試料は内部に分離用の層を有する板状試料であり、
前記分離装置は、該板状試料の前記分離用の層に向けて束状の流体を噴射することにより、該板状試料の該分離用の層で分離することを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
噴射される前記流体が安定するまで、前記流体が前記板状試料に対して噴射されないことを特徴とする請求項２に記載の処理システム。
【請求項４】
前記流体を噴射するノズルと前記板状試料との間に配置されて前記流体を遮断するシャッタを有する請求項３に記載の処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１１１４０６（Ｐ２００９−１１１４０６Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２０２１６（Ｐ２００８−３２０２１６）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【分割の表示】特願平１０−３１６５７５の分割
【原出願日】平成１０年１１月６日（１９９８．１１．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【分割の表示】特願平１０−３１６５７５の分割
【原出願日】平成１０年１１月６日（１９９８．１１．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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