专利名称：样品分离装置和方法以及衬底制造方法
技术领域：
本发明涉及到样品分离装置和方法以及衬底的制造方法。例如，涉及到在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的装置和方法、用于分离装置中的样品支持装置、以及用此分离装置来制造衬底的方法。
具有SOI(绝缘体上硅)结构的衬底(SOI衬底)即在绝缘层上有单晶硅层的衬底。采用这种SOI结构的器件具有普通硅衬底无法得到的许多优点。这些优点的例子如下(1)由于介电隔离容易而可提高集成度。
(2)可提高抗辐射能力。
(3)由于寄生电容小而可提高器件的工作速度。
(4)不需要阱形成步骤。
(5)可防止闩锁。
(6)可用薄膜利记博彩app来制作完全耗尽的场效应晶体管。
由于SOI结构有上述各种优点，故近几十年对它的利记博彩app进行了各种研究。
作为一种SOI技术，用CVD(化学汽相淀积)方法在单晶蓝宝石衬底上异质外延生长硅的SOS(蓝宝石上硅)技术已为人所知多年了。这一SOS技术曾经被认为是最成熟的SOI技术。但由于例如硅层与下方蓝宝石衬底之间的界面中的晶格失配产生大量晶体缺陷、形成蓝宝石的铝混杂在硅层中、衬底昂贵以及难以获得大的面积，SOS技术至今未能得到实际应用。
SOS技术之后，出现了各种各样的SOI技术。对于这些SOI技术，为了降低晶格缺陷或制造成本，已探讨过各种各样的方法。其中有将氧离子注入衬底以形成氧化物埋层的方法、通过氧化物膜键合二个晶片并抛光或腐蚀其中的一个晶片以便在氧化膜上留下单晶硅层的方法、将氢离子注入到带有氧化膜的硅衬底表面以下预定深度、将硅衬底键合到另一个衬底再用热处理剥离后一衬底(另一个衬底)而在氧化膜上留下单晶硅薄层的方法。
本申请人在日本专利特许公开No.5-21338中公开了一种新的SOI技术。在这一技术中，借助于在带有多孔层的单晶半导体衬底上制作无孔单晶层(包括单晶硅层)而得到的第一衬底，通过绝缘层(SiO2)键合到第二衬底，再从多孔层分离二个衬底以便将无孔单晶层转移到第二衬底。这一技术的优点在于SOI层具有高的薄膜厚度均匀性，可降低SOI层中的晶体缺陷密度，此SOI层具有高的表面平整度，不需要昂贵的专门制造设备，且带有厚度约数百埃至10μm的SOI膜的SOI衬底可以用同一设备制造。
此外，本中请人在日本专利特许公开No.7-302889中公开了另一种技术，其中在上述第一和第二衬底被键合之后，第一衬底从第二衬底分离而不破裂，而且分离出来的第一衬底借助于整平其表面并再次制作多孔层而被重新使用。由于第一衬底可得到经济的使用，此技术就具有制造成本可大为降低且制造工艺也简单的优点。
但在上述各种技术中，当二个键合的衬底被分离时，必须防止损伤衬底并保护制造设备等不受到产生颗粒所引起的沾污。
考虑到上述情况，提出了本发明，本发明的目的是提供一种适合于分离衬底之类的样品的分离装置、用于此分离装置中的样品支持装置、以及用此分离装置来制造衬底的方法。
根据本发明，提供了一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置，其特征是包含用来将流体喷射到样品的射流单元、以及一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中的一对固定部分夹住样品，使样品在中央部分附近由于从射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而膨胀。
根据本发明，还提供了一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置，其特征是包含用来将流体喷射到样品的射流单元、以及一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中的一对固定部分夹住样品，使样品由于从射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而起皱折。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有空心接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。此接触部分可包含多个接触部分。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有环形接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。此接触部分可包含多个接触部分。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有一个或多个条形接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有一个或多个弧形接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有一个或多个在主体表面上突出的接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有放射状的接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有与样品周边部分相接触的接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。此接触部分最好能够接触样品的整个周边部分。
此分离装置最好还包含用来绕垂直于样品表面的转轴而旋转固定部分的旋转机构。
此分离装置最好还包含用来调整一对固定部分之间的间距的调整机构。
在此分离装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好对样品加压以调整一对固定部分之间的间距。
在此分离装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好保持一对固定部分之间的间距基本恒定。
在此分离装置中，每对固定部分最好具有用来真空吸住样品的吸盘机构。
此分离装置适合于分离具有作为易碎层的多孔层的衬底。
根据本发明，还提供了一种在用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置中，支持样品的支持装置，其特征是包含一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中的一对固定部分夹住样品，使样品由于从配置在分离装置中的射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力，而在中央部分附近膨胀。
根据本发明，还提供了一种在用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置中，支持样品的支持装置，其特征是包含一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中的一对固定部分夹住样品，使样品由于从配置在分离装置中的射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而起皱折。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有空心接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。此接触部分可包含多个接触部分。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有环形接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。此接触部分可包含多个接触部分。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有一个或多个条形接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有一个或多个弧形接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有一个或多个在主体表面上突出的接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有放射状的接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有与样品周边部分相接触的接触部分，借助于使此接触部分与样品接触而将样品固定。此接触部分最好能够接触样品的整个周边部分。
此支持装置最好还包含用来绕垂直于样品表面的转轴而旋转固定部分的旋转机构。
此支持装置最好还包含用来调整一对固定部分之间的间距的调整机构。
在此支持装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好对样品加压以调整一对固定部分之间的间距。
在此支持装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好保持一对固定部分之间的间距基本恒定。
在此支持装置中，每对固定部分最好具有用来真空吸住样品的吸盘机构。
此支持装置适合于在分离工艺中支持具有作为易碎层的多孔层的衬底。
根据本发明，还提供了一种样品分离方法，其特征是包含用上述分离装置来分离具有易碎层的样品。
在此分离方法中，最好用水作为从射流单元喷射的流体。
根据本发明，还提供了一种在多孔层处分离衬底的分离方法，借助于将其一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底而制作衬底，其特征是上述分离装置被用于分离。
根据本发明，还提供了一种衬底制造方法，其特征是包含将其一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底，并在多孔层处分离键合的衬底的步骤，其中上述分离装置被用于分离步骤中。
根据本发明，还提供了一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置，其特征是包含用来将流体喷射到样品的射流单元、以及一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中的一对固定部分使样品在被从射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力分离成二部分时，能够翘曲，并同时限制翘曲量。
在此分离装置中，最好是至少一对固定部分具有平滑的凸形支持表面，样品由此表面固定。
在此分离装置中，支持表面最好主要包含球形表面部分。
在此分离装置中，支持表面最好包含由具有凸形顶端的锥体形成的表面。
在此分离装置中，支持表面最好主要包含由截头锥体形成的表面。
在此分离装置中，支持表面最好包含由一组几个截头锥体形成的平滑凸形表面。
在此分离装置中，支持表面最好包含由一组几个圆柱形成的凸形表面。
在此分离装置中，至少一对固定部分最好包括弹性元件并由于样品受到的力而变形。
在此分离装置中，最好是至少一个固定部分具有局部由弹性材料组成的支持部分，且样品由此支持部分固定。
在此分离装置中，至少一个固定部分在其能够接触样品处最好具有弹性元件。
在此分离装置中，至少一个固定部分最好具有由弹性元件组成的环形支持部分。
在此分离装置中，至少一个固定部分最好具有通过弹性元件连接于主体的支持部分。
此分离装置最好还包含用来绕垂直于样品表面的转轴而旋转固定部分的旋转机构。
此分离装置最好还包含用来调整一对固定部分之间的间距的调整机构。
在此分离装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好对样品加压以调整一对固定部分之间的间距。
在此分离装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好保持一对固定部分之间的间距基本恒定。
在此分离装置中，每对固定部分最好具有用来真空吸住样品的吸盘机构。
此分离装置适合于分离具有作为易碎层的多孔层的衬底的工艺。
根据本发明，还提供了一种用来支持样品的支持装置，此装置被用于用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置中，其特征是包含一对用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中的一对固定部分使样品在被从射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力分离成二部分时，能够翘曲，并同时限制翘曲量。
在此支持装置中，最好是至少一对固定部分具有平滑的凸形支持表面，样品由此表面固定。
在此支持装置中，支持表面最好主要包含球形表面部分。
在此支持装置中，支持表面最好包含由具有凸形顶端的锥体形成的表面。
在此支持装置中，支持表面最好主要包含由截头锥体形成的表面。
在此支持装置中，支持表面最好包含由一组几个截头锥体形成的平滑凸形表面。
在此支持装置中，支持表面最好包含由一组几个圆柱形成的凸形表面。
在此支持装置中，至少一对固定部分最好包括弹性元件并由于样品受到的力而变形。
在此支持装置中，最好是至少一个固定部分具有局部由弹性材料组成的支持部分，且样品由此支持部分固定。
在此支持装置中，至少一个固定部分在其能够接触样品处最好具有弹性元件。
在此支持装置中，至少一个固定部分最好具有由弹性元件组成的环形支持部分。
在此支持装置中，至少一个固定部分最好具有通过弹性元件连接于主体的支持部分。
此支持装置最好还包含用来绕垂直于样品表面的转轴而旋转固定部分的旋转机构。
此支持装置最好还包含用来调整一对固定部分之间的间距的调整机构。
在此支持装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好对样品加压以调整一对固定部分。
在此支持装置中，当用流体来分离样品时，调整机构最好保持一对固定部分之间的间距基本恒定。
在此支持装置中，每对固定部分最好具有用来真空吸住样品的吸盘机构。
此支持装置适合于在分离工艺中用作支持具有作为易碎层的多孔层的衬底的支持装置。
根据本发明，还提供了一种样品分离方法，其特征是包含用上述分离装置来分离具有易碎层的样品。
在此分离方法中，最好用水作为从射流单元喷射的流体。
根据本发明，还提供了一种在多孔层处分离衬底的分离方法，借助于将其一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底而制作衬底，其特征是上述分离装置被用于分离。
根据本发明，还提供了一种衬底制造方法，其特征是包含将其一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底，并在多孔层处分离键合的衬底的步骤，其中上述分离装置被用于分离步骤中。
考虑到上述情况，提出了本发明，其目的是提供一种适合于分离以键合衬底叠层之类的衬底为代表的平板状样品的分离装置和方法，以及采用此装置和方法的衬底制造方法。
根据本发明，提供了一种用来分离平板状样品的分离装置，其特征是包含用来将分离样品用的流体喷射到样品的射流单元、以及用来将样品夹在中间并加以固定的第一和第二固定部分，其中的第一和第二固定部分具有不同形状的表面。
在此分离装置中，最好第一固定部分固定样品的一个表面，使注入到样品中的流体的压力所造成的表面偏移量比较小，而第二固定部分固定样品的另一个表面，使流体压力所造成的另一个表面的偏移量比较大。
在此分离装置中，最好第一固定部分固定样品的一个表面，使注入到样品中的流体的压力不引起此表面偏移，而第二固定部分固定样品的另一个表面，使另一个表面因流体的压力而偏移。
在此分离装置中，第一固定部分的固定表面和第二固定部分的固定表面最好具有不同的面积。
在此分离装置中，第一固定部分最好具有用来固定样品的整个一个表面的固定表面，而第二固定部分具有部分地固定样品的另一个表面的固定表面。
在此分离装置中，第一固定部分的固定表面最好包含平坦表面。
在此分离装置中，第一固定部分的固定表面最好包含弯曲表面。
在此分离装置中，第二固定部分的固定表面最好是环形。
在此分离装置中，第二固定部分最好具有多个突出元件，且样品被多个突出元件的尖端固定。
在此分离装置中，第二固定部分的形状最好使注入到样品中的流体的压力引起第二固定部分侧中央部分膨胀时，样品能够偏移。
在此分离装置中，第二固定部分的形状最好使样品由于注入到样品中的流体的压力而在第二固定部分侧能够偏移和起皱折。
此分离装置最好还包含用来绕垂直于固定表面的转轴旋转第一和第二固定部分中至少一个的旋转机构，以便旋转样品。
在此分离装置中，被处理的样品最好包含用键合第一和第二衬底的方法所制作的衬底，且第一和第二衬底具有不同的强度。
根据本发明，还提供了一种分离平板状样品的分离方法，其特征是包含用一对具有不同形状的固定表面的固定部分将样品夹在中间而固定此样品，并将流体沿样品厚度方向喷射到预定位置，从而分离样品。
在此分离方法中，待要分离的样品最好具有内部易碎层，且在分离样品时，流体被喷射到易碎层。
根据本发明，还提供了一种在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离方法，其特征是包含将流体喷射到样品的易碎层以分离样品的分离步骤，其中在分离步骤中，样品的一个表面被固定成使注入到样品中的流体的压力所造成的偏移量比较小，而样品的另一个表面被固定成使注入到样品中的流体的压力所造成的偏移量比较大。
根据本发明，还提供了一种在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离方法，其特征是包含将流体喷射到样品的易碎层以分离样品的分离步骤，其中在分离步骤中，样品的一个表面被固定成限制注入到样品中的流体的压力所造成的偏移，而样品的另一个表面被固定成允许注入到样品中的流体的压力所造成的偏移。
此分离方法最好还包含在用流体分离样品的过程中，使样品绕垂直于样品主表面的转轴而旋转样品。
在此分离方法中，待要处理的样品最好包含用键合第一和第二衬底的方法制作的样品，且第一和第二衬底具有不同的强度。
根据本发明，还提供了一种在易碎层处分离在强度比较低的第一衬底和强度比较高的第二衬底之间具有易碎层的复合衬底的分离方法，其特征是包含将流体喷射到易碎层以分离复合衬底的分离步骤，其中在分离步骤中，第一衬底被固定成使注入到复合衬底中的流体的压力所造成的偏移量比较小，而第二衬底被固定成使注入到复合衬底中的流体的压力所造成的偏移量比较大。
根据本发明，还提供了一种在易碎层处分离在强度比较低的第一衬底和强度比较高的第二衬底之间具有易碎层的复合衬底的分离方法，其特征是包含将流体喷射到复合衬底的易碎层的分离步骤，其中在分离步骤中，第一衬底被固定成限制注入到复合衬底中的流体的压力所造成的偏移，而第二衬底被固定成允许注入到复合衬底中的流体的压力所造成的偏移。
根据本发明，还提供了一种衬底制造方法，其特征是包含将其一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底，并在多孔层处分离键合的衬底的步骤，其中上述分离装置中的任何一种被用于分离步骤中。
根据本发明，还提供了一种衬底制造方法，其特征是包含将其一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底，并在多孔层处分离键合的衬底的步骤，其中的分离步骤用上述方法中的任何一种来执行。
根据本发明，还提供了一种在沿样品厚度方向将流体喷射到预定位置以分离此样品时，用来固定样品的固定装置，其特征是样品被一对其用来固定样品的固定表面具有不同形状的固定部分固定。
从参照附图对本发明各实施例进行的详细描述中，本发明的进一步目的、特点和优点将变得明显。
图1A-1E解释了根据本发明第一实施例的制造SOI结构的方法；图2示出了根据本发明第一实施例的分离装置的示意配置；
图3是根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的透视图；图4是根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的正面图；图5是根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的剖面图；图6示出了根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的一种变例；图7示出了根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的另一种变例；图8示出了根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的又一种变例；图9示出了根据第一实施例的第一例子的衬底固定部分的再一种变例；图10是根据第一实施例的第二例子的衬底固定部分的正面图；图11是根据第一实施例的第二例子的衬底固定部分的剖面图；图12是根据第一实施例的第三例子的衬底固定部分的透视图；图13透视图示出了根据第一实施例的第三例子的衬底固定部分的一种变例；图14是根据第一实施例的第四例子的衬底固定部分的透视图；图15透视图示出了根据第一实施例的第四例子的衬底固定部分的一种变例；图16是根据第一实施例的第五例子的衬底固定部分的透视图；图17是根据第一实施例的第五例子的衬底固定部分的正面图；图18是根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的透视图；图19是根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的正面图；图20透视图示出了根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的一种变例；图21透视图示出了根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的另一种变例；图22透视图示出了根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的又一种变例；图23透视图示出了根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的再一种变例；图24透视图示出了根据第一实施例的第六例子的衬底固定部分的再一种变例；图25是根据第一实施例的第七例子的衬底固定部分的剖面图；图26是根据第一实施例的第七例子的衬底固定部分的剖面图；图27A和27B示出了当存在和不存在V形槽时，作用在键合衬底叠层上的力；图28示出了根据本发明第二实施例的分离装置的示意配置；图29是根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的透视图；图30是根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的剖面图；图31是根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的剖面图；图32剖面图示出了根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的一种变例；图33剖面图示出了根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的另一种变例；图34剖面图示出了根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的又一种变例；图35剖面图示出了根据第二实施例的第一例子的衬底固定部分的再一种变例；图36剖面图示出了根据第二实施例的第二例子的衬底固定部分的一种变例；图37剖面图示出了根据第二实施例的第二例子的衬底固定部分的另一种变例；图38剖面图示出了根据第二实施例的第二例子的衬底固定部分的又一种变例；图39剖面图示出了根据第二实施例的第二例子的衬底固定部分的再一种变例；图40剖面图示出了根据第二实施例的第二例子的衬底固定部分的再一种变例；图41A-41E解释了根据本发明最佳实施例的制造SOI结构的另一种方法；图42示出了根据本发明第三实施例的分离装置的示意配置；图43是图42所示分离装置的的一部分的透视图；图44示意地示出了分离工艺；图45示出了第一变例的分离装置的示意配置；图46示出了第二变例的分离装置的衬底固定部分的示意配置；图47示出了第三变例的衬底固定部分(在第一衬底侧上)的示意配置；图48示出了第三变例的另一个衬底固定部分(在第二衬底侧上)的示意配置。
下面参照附图来描述本发明的最佳实施例。
图1A-1E解释了根据本发明最佳实施例的制造SOI衬底的方法。
参照图1A，制备了单晶硅衬底11，并用阳极化方法在单晶硅衬底11的表面上制作多孔硅层12。参照图1B，在多孔硅层12上外延生长无孔单晶硅层13。以这种工艺制作第一衬底10。
参照图1C，制备了带有生长在单晶硅衬底14表面上的绝缘层(例如SiO2层)15的第二衬底20。在室温下使第一衬底10和第二衬底20相互接触，使无孔单晶硅层13正对着绝缘层15。之后，用阳极键合、加压、加热、或它们的组合，将第一衬底10和第二衬底20键合起来。用这一工艺，无孔单晶硅层13和绝缘层15被牢固地键合起来。如上所述，绝缘层15可以制作在单晶硅衬底14侧，或如稍后将要描述的那样制作在无孔单晶硅层13上，或者制作在单晶硅衬底14和无孔单晶硅层13侧二者上，只要借助于使第一衬底和第二衬底相接触能得到图1C所示的状态即可。
参照图1D，二个彼此键合的衬底在多孔硅层12处被分离。第二衬底侧(10”+20)有由多孔硅层12”、单晶硅层13、绝缘层15、和单晶硅衬底14组成的多层结构。在第一衬底侧(10’)，多孔硅层12’被制作在单晶硅衬底11上。
在分离之后，留下的多孔硅层12’被从衬底10’清除。如有需要，则对衬底10’的表面进行整平，使衬底10’再次被用作制造第一衬底10的单晶硅衬底11。
在图1E中，在键合衬底叠层被分离之后，第二衬底侧(10”+20)上的多孔层12”被选择性地清除。用这一工艺，就得到了具有由单晶硅层13、绝缘层15和单晶硅衬底14组成的多层结构(亦即SOI结构)的衬底。
图41A-41E解释了根据本发明最佳实施例的制造SOI衬底的另一种方法。
参照图41A，制备了单晶硅衬底11，并用阳极化方法在单晶硅衬底11的表面上制作多孔硅层12。参照图41B，在多孔硅层12上外延生长作为无孔层的单晶硅层13。然后对单晶硅层13的表面进行氧化以形成SiO2层15。以这种工艺制作第一衬底10。
参照图41C，制备了单晶硅衬底14作为第二衬底20。在室温下使第一衬底10和第二衬底20相互接触，使第一衬底10的SiO2层15正对着第二衬底20。用阳极键合、加压、加热、或它们的组合，将第一衬底10和第二衬底20键合起来。用这一工艺，第二衬底20和SiO2层15牢固地键合起来。SiO2层15可以制作在单晶硅衬底11侧，或如上所述制作在第二衬底20上，或者制作在单晶硅衬底11和第二衬底20侧二者上，只要借助于使第一衬底和第二衬底相接触能得到图41C所示的状态即可。
参照图41D，二个彼此键合的衬底在多孔硅层12处被分离。第二衬底侧具有由多孔硅层12”、单晶硅层13、SiO2层15、和单晶硅衬底14组成的多层结构。在第一衬底10’侧上，多孔硅层12'被制作在单晶硅衬底11上。
在分离之后，留下的多孔硅层12’被从衬底10’清除。如有需要，则对衬底10’的表面进行整平，使衬底10’再次被用作制造第一衬底10的单晶硅衬底11。
在图41E中，在键合衬底叠层被分离之后，第二衬底侧(10”+20)上的多孔层12”被选择性地清除。用这一工艺，就得到了具有由单晶硅层13、绝缘层15和单晶硅衬底14组成的多层结构(亦即SOI结构)的衬底。
除了单晶硅衬底之外，绝缘衬底(例如氧化硅玻璃衬底)或透明衬底(例如氧化硅玻璃衬底)也可用作第二衬底。
在此实施例中，为了简化键合二个衬底和把它们分离的工艺，在分离区内制作了具有易碎结构的多孔硅层12。可以制作微腔层来替代多孔层。微腔层可以用例如将离子注入半导体衬底的方法来制作。
用上述制造方法制造的衬底不仅可用来制造半导体器件，而且也可以用来制造微结构。
在此实施例中，在图1D或41D所示的步骤中，亦即在分离二个彼此键合的衬底(以下称为键合衬底叠层)的步骤中，用来向作为分离区的多孔硅层选择性地喷射高压液体或气体(流体)的分离装置，被用来将衬底叠层在分离区处分离成二个衬底。[分离装置的基本配置]此分离装置采用水射流方法。通常，水射流方法将高速、高压的水流(当要切割硬质物体时，在水中加入磨料)喷射到物体上，以便例如切割或加工陶瓷、金属、水泥、树脂、橡胶或木制元件，从表面清除覆盖膜或清洗表面(见”Water Jet”,Vol.1,No.1,p4,(1984))。通常，水射流方法借助于局部清除材料而被用来执行上述的切割、加工、清除覆盖膜，或清洗表面。
此分离装置沿衬底表面方向将高速高压的流体流喷射到作为易碎结构部分的键合衬底叠层的多孔层(分离区域)，以便选择性地击破多孔层，从而在多孔层处分离衬底。以下将这种流体流称为“射流“。形成射流的流体称为”射流介质“。水、醇之类的有机溶剂、含氟的酸或硝酸之类的酸、氢氧化钠之类的碱、空气、氮气、碳酸气、稀有气体或腐蚀气体之类的气体、或等离子体，都有可能用作射流介质。
当此分离装置被用来制造半导体器件，例如分离键合衬底叠层时，最好用含有最少杂质金属或颗粒的纯水作为射流介质。但由于分离工艺是一种完美的低温工序，故不一定总是需要使用高纯水作为射流介质，衬底可以在完成分离工艺之后被清洗。
在此分离装置中，射流喷射到暴露于键合衬底叠层侧表面的多孔层(分离区域)，从而自周边部分到中央部分清除多孔层。用这一工艺，借助于仅仅清除机械强度低的分离区域而不损伤主体，键合衬底叠层被分离成二个衬底。甚至在键合衬底叠层的侧表面被某些薄层覆盖而多孔层未暴露的时候，此薄层也能够被射流清除，故可用上述方法来分离键合衬底叠层。
为了只靠射流的切割力来分离键合衬底叠层，必须向射流介质施加数千kgf/cm2或更大的高压。此时，键合衬底叠层的外围周边部分可能受到损伤，或者分离区的内部压力可能增高，从而击破键合衬底叠层。
为了避免这种情况，待要加于射流介质的压力最好设定为低达大约500kgf/cm2。当采用这种低压射流时，借助于将射流介质注入到键合衬底叠层中以将其膨胀并分裂成二个衬底而将键合衬底叠层分离，而不是靠射流碰撞多孔层，用冲击来切割多孔层。因此，很少产生切下的东西，从而减少了对衬底的损伤。此外，射流介质需不含磨料。
当沿侧表面在键合衬底叠层中制作有V形(凹形)槽时，在键合衬底叠层的周边部分，可有效地起到将键合衬底叠层分裂成二个衬底的作用。图27A和27B示出了存在和不存在V形槽的情况下，作用于键合衬底叠层上的力。图27A示出了带有V形槽22的键合衬底叠层。图27B示出了不带V形槽的键合衬底叠层。
如图27A所示，在带有V形槽22的键合衬底叠层中，力(以下称为分离力)从键合衬底叠层的中心向外施加，如箭头23所示。另一方面，如图27B所示，在带有凸的侧表面的键合衬底叠层中，力从键合衬底叠层的侧表面向内施加，如箭头24所示。在带有凸的侧表面的键合衬底叠层中，除非作为分离区域的多孔层12被射流21清除，否则分离力是不起作用的。
甚至当在键合衬底的侧表面上形成薄膜时，如图27A所示，只要键合衬底叠层带有V形槽22，分离力就会作用于键合衬底叠层上，故薄层能够被容易地击破。
为了防止损伤衬底，沿键合衬底叠层轴向的分离力最好设定为数百gf/cm2。
为了有效地使用射流，V形槽22的宽度W1最好是等于或大于射流21的直径d。例如，假设第一衬底(10)和第二衬底(20)二者的厚度都是大约1mm，则键合衬底叠层的厚度是2mm。由于V形槽22的宽度W1一般是1mm左右，故射流的直径最好是1mm或更小。由于一般的水射流装置采用直径大约为0.1-0.5mm的射流，故可以使用这种一般的水射流装置(例如水射流喷嘴)。
喷射射流的喷嘴的形状不仅可以是圆形，而且可以是任何其它形状。例如，当采用缝隙形喷嘴来喷射截面为长的矩形的射流时，此射流能够高效率地注入到分离区域(插入在二个衬底之间的)之中。
射流喷射的条件根据分离区域(例如多孔层)的类型或键合衬底叠层的侧表面形状来确定。作为射流喷射条件的重要参数是加于射流介质的压力、射流扫描速度、喷嘴的宽度或直径(喷嘴的直径几乎与射流的直径完全相同)、喷嘴形状、喷嘴到分离区域之间的距离、以及射流介质的流速。
下列方法被用来分离键合衬底叠层。1)在喷嘴沿键合界面扫描的过程中，射流平行于键合界面被注入到键合界面之中。2)在键合衬底叠层被扫描的过程中，射流平行于键合界面被注入到键合界面之中。3)射流平行于键合界面被注入到键合界面之中，并同时在靠近喷嘴的转轴处的扇形内扫描。4)在键合衬底叠层绕几近键合衬底叠层中心而旋转的过程中，射流平行于键合界面被注入到键合界面之中(当键合衬底叠层的形状为盘形时，此方法特别有效)。射流并不需要总是严格地平行于键合界面而喷射。
图2示出了根据本发明第一实施例的分离装置的示意配置。为了用低压射流来分离键合衬底叠层，分离装置100将键合衬底叠层支持成使分离力有效地作用于键合衬底叠层上。作为一个特例，分离装置100将键合衬底叠层支持成使键合衬底叠层由于注入到键合衬底叠层中的射流介质的压力而能够在其中央部分膨胀。作为另一个例子，分离装置100将键合衬底叠层支持成使键合衬底叠层由于注入到键合衬底叠层中的射流介质的压力而能够起皱折。
分离装置100具有带真空吸盘机构的衬底固定部分120和150。键合衬底叠层101被衬底固定部分120和150夹在中间并加以固定。键合衬底叠层101具有作为内部易碎结构的多孔层101b，并被分离装置100在多孔层101b处分离成二个衬底101a和101c。在此分离装置100中，键合衬底叠层被安置成使衬底101a位于图1D或41D中的第一衬底(10’)侧上，而衬底101c位于图1D或41D中的第二衬底(10”+20)侧上。
衬底固定部分120和150被置于同一旋转轴上。衬底固定部分120连接于用支持底座109通过轴承108支持的轴向旋转的旋转轴104的一端。旋转轴104的另一端连接于马达110的旋转轴。马达110产生的旋转力使衬底固定部分120真空吸住的键合衬底叠层101旋转。在分离键合衬底叠层101的过程中，马达110根据控制器(未示出)的指令而以规定的旋转速度来使旋转轴104旋转。
衬底固定部分150连接于可旋转的并用支持底座109通过轴承111轴向可滑移地支持的旋转轴103的一端。旋转轴103的另一端连接于固定在支持底座109上的气缸112。当气缸112推动旋转轴103时，键合衬底叠层被衬底支持部分150加压。
衬底支持部分120和150分别可以从旋转轴104和103取下。衬底支持部分120和150分别具有一个或多个作为真空吸盘机构的吸引孔181和182。吸引孔181和182分别通过旋转轴104和103而与旋转密封部分104a和103a连通。旋转密封部分104a和103a分别连接于真空管道104b和103b。这些真空管道104b和103b具有电磁阀门。借助于控制电磁阀门，可控制键合衬底叠层101的安置/移出。
衬底固定部分120和150将键合衬底叠层101固定成使分离力在分离过程中有效地作用在键合衬底叠层101上。稍后将描述衬底固定部分120和150的具体配置。
下面描述采用此分离装置的衬底分离工艺。
为了在分离装置100中安置键合衬底叠层101，首先，用气缸112将旋转轴103缩回以设定衬底固定部分120和150的吸盘表面之间的间距。在将键合衬底叠层101安装在对准转轴113上之后，气缸112推动旋转轴103，使键合衬底叠层101受压并固定(图2所示状态)。对准旋转轴113由支持底座109通过轴承105和107轴向可旋转地支持。
在此实施例中，键合衬底叠层101不是被真空吸引固定，而是被气缸112的压力固定。此压力最好是约为100-2000gf。当然，键合衬底叠层101可以被真空吸住。在分离工艺中，最好控制气缸112来保持衬底固定部分120和150之间的预定间距。
射流介质(例如水)从泵114被送到喷嘴102，然后等待从喷嘴102喷射的射流稳定。当射流稳定时，打开快门106，使射流注入到键合衬底叠层101的分离区。此时，键合衬底叠层101被马达110旋转。旋转轴104、衬底固定部分120、键合衬底叠层101、衬底固定部分150和旋转轴103一起转动。
当射流被注入时，连续地注入到作为易碎结构的多孔层101b中的射流介质压力所造成的分离力，作用在键合衬底叠层101上，从而击破连接衬底101a和101c的多孔层101b。用这一工艺，键合衬底叠层101在大约2分钟内被分离成二个衬底。
当键合衬底叠层101被分离成二个衬底时，关闭快门106并停止泵114的运转。借助于停止马达110的旋转并控制上述的电磁阀，被分离的衬底就被衬底固定部分120和150真空吸住。
当气缸112缩回旋转轴103时，射流介质(例如水)的表面张力被截止，从而将二个物理上分离的衬底分裂到二边。
当分离力要有效地作用于键合衬底叠层101时，必须优化衬底固定部分120和150的结构。在此实施例中，借助于确保分离工艺中键合衬底堆叠偏移的空间而有效地使用分离力。下面列出衬底固定部分的最佳配置。在下列例子中，衬底固定部分120和150具有对称结构。但衬底固定部分120和150也可以具有独立的结构。图3-5示出了根据本发明第一例子的衬底固定部分的配置。图3是透视图，图4是正面图，而图5是剖面图。图3-5所示的衬底固定部分121和151分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
第一例子的衬底固定部分121和151具有与键合衬底叠层101相接触的环形接触部分121a和151a。用这种结构，键合衬底叠层101能够偏移，在被接触部分121a和151a夹在中间的部分处具有“节点”，并在靠近键合衬底叠层的中央和周边部分处具有“腹点”。换言之，衬底固定部分121和151具有键合衬底叠层101的中央部分在分离工艺中能够膨胀的结构，或键合衬底叠层101在分离工艺中能够起皱折的结构。当采用具有这种结构的衬底固定部分121和151时，分离力能够有效地作用于键合衬底叠层101内部。
采用衬底固定部分121和151，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约30秒钟内，分离从键合衬底叠层101的侧表面部分进展到接触部分121a和151a附近。在分离工艺开始之后大约2分钟内，键合衬底叠层101在其中央部分向外翘曲，形成“腹点”并被完全分离。
各个接触部分121a和151a的外径最好是例如30-50mm。各个接触部分121a和151a的内径可以比外径小例如大约10mm。但为了待要分离的衬底叠层容易偏移，各个接触部分121a和151a的内径最好接近外径。
任何其它的衬底固定部分也可以提供与上述相同的效果，只要使键合衬底叠层101能够偏移形成“节点”和“腹点”即可。图6-9的正面图示出了根据第一例子的衬底固定部分的各种变例。参考号122a、152a、123a、153a、124a、154a、125a和155a表示衬底固定部分与键合衬底叠层101相接触的接触部分。图6-8示出了具有带中空中心的多角形状的接触部分的例子。图9示出了其中心偏离键合衬底叠层101中心的接触部分的例子。这些是条形接触部分的例子。图10-11示出了根据本发明第二例子的衬底固定部分的配置。图10是正面图，而图11是剖面图。图10和11所示的衬底固定部分126和156分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
此例子的衬底固定部分126具有与键合衬底叠层101相接触的二个环形接触部分126a和126b。衬底固定部分156具有与键合衬底叠层101相接触的二个环形接触部分156a和156b。此例子的衬底固定部分126和156特别适合于加工大尺寸(例如8英寸或更大)的衬底叠层。
用这些衬底固定部分126和156，键合衬底叠层101能够偏移，在被接触部分126a和156a夹在中间的周边部分以及被接触部分126b和156b夹在中间的部分处具有“节点”，并在靠近接触部分之间的中间部分和键合衬底叠层101的周边部分处具有“腹点”。
当采用具有在靠近中央部分处起皱折或膨胀的同时，键合衬底叠层101发生偏移的结构的衬底固定部分126和156时，分离力能够有效地作用于键合衬底叠层101内部。
采用衬底固定部分126和156，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约30秒钟内，分离从键合衬底叠层101的侧表面部分进展到外接触部分126a和156a附近。在此之后大约30秒钟内，键合衬底叠层101被分离到外接触部分126b和156b。在分离工艺开始之后大约3分钟内，键合衬底叠层101翘曲，形成“节点”和“腹点”并被完全分离。
接触部分的宽度(直径差)可以任意确定。但为了使待要分离的衬底叠层易于偏移，各个接触部分的宽度最好小一些。
在此例子中，制作了二组接触部分。但也可配置三组或更多组接触部分。图12透视图示出了根据本发明第三例子的衬底固定部分的配置。图12所示的衬底固定部分127和157分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
此例子的衬底固定部分127和157具有分别与键合衬底叠层101相接触的多个接触部分127a和157a。不同的是，此结构具有第一例子的环形接触部分121a和151b，同时带有分割121a和151a的沟槽127b和157b。
沟槽127b和157b防止分离力在键合衬底叠层101的中央部分附近过分起作用。更具体地说，当形成了沟槽127b和157b时，注入到键合衬底叠层101中央部分中的射流介质可以恰当地冒出，故可防止射流介质压力在靠近中央部分附近过分增高。因此，可防止键合衬底叠层101由于局部机械强度高且分离进展慢的部分多孔层而破裂。
采用衬底固定部分127和157，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约30秒钟内，分离从键合衬底叠层101的侧表面进展到接触部分127a和157a附近。在分离工艺开始之后大约2分钟内，键合衬底叠层101在其中央部分向外翘曲，形成“腹点”并被完全分离。
图13透视图示出了图12所示的衬底固定部分的一个变例。图13所示的衬底固定部分128和158分别是图2所示的衬底固定部分120和150的例子。
此变例的衬底固定部分128具有多个在主体128b上形成一圈的柱状接触部分128a。衬底固定部分158具有与衬底固定部分128相同的配置。用衬底固定部分128和158，也可防止射流介质压力在键合衬底叠层101内部过分增高，故可防止键合衬底叠层101破裂。图14透视图示出了根据本发明第四例子的衬底固定部分的配置。图14所示的衬底固定部分129和159分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
此例子的衬底固定部分129具有与键合衬底叠层101相接触的二种弧形接触部分129a和129c。不同的是，此结构具有第二例子的环形接触部分126a和126b，同时带有分别分割接触部分126a和126b的沟槽128b和128d。衬底固定部分159具有与衬底固定部分129相同的配置。
采用衬底固定部分129和159，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约30秒钟内，分离从键合衬底叠层101的侧表面进展到外接触部分129a附近。在此后的大约30秒钟内，键合衬底叠层101被分离到内接触部分129c附近。在分离工艺开始之后大约3分钟内，键合衬底叠层101在起皱折形成“节点”和“腹点”的同时被完全分离。
借助于在弧形接触部分129a和129c中分别制作沟槽129b和129d(这也应用于衬底固定部分159)，可防止射流介质压力在键合衬底叠层101内部过分增大。因此，可防止键合衬底叠层101由于局部机械强度高且分离进展慢的部分多孔层而破裂。
图15透视图示出了图14所示的衬底固定部分的一个变例。图15所示的衬底固定部分130和160分别是图2所示的衬底固定部分120和150的例子。
此变例的衬底固定部分130具有多个在主体130b上形成双重圆圈的柱状接触部分130a。衬底固定部分160具有与衬底固定部分130相同的配置。用衬底固定部分130和160，也可防止射流介质压力在键合衬底叠层101内部过分增高，故可防止键合衬底叠层101破裂。图16和17示出了根据本发明第五例子的衬底固定部分的配置。图16是透视图，图17是正面图。图16和17所示的衬底固定部分131和161分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
此变例的衬底固定部分131和161分别具有多个在主体131b和161b上的柱形接触部分131a和161a。用衬底固定部分131和161，键合衬底叠层101能够偏移和起皱折，在被接触部分131a和161a夹在中间的部分处具有“节点”，故分离力能够有效地作用在键合衬底叠层101内部。此外，由于确保了射流介质的冒出路径，故可防止射流介质压力在键合衬底叠层101内部过分增大。结果，可防止键合衬底叠层101由于局部机械强度高且分离进展慢的部分多孔层而破裂。
采用衬底固定部分131和161，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约2分钟内，键合衬底叠层101就被完全分离。图18和19示出了根据本发明第六例子的衬底固定部分的配置。图18是透视图，图19是正面图。图18和19所示的衬底固定部分132和162分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
此例子的衬底固定部分132和162分别具有在主体132b和162b上与键合衬底叠层101相接触的十字形(放射状)接触部分132a和162a。用衬底固定部分132和162，键合衬底叠层101能够偏移和起皱折，在被接触部分132a和162a夹在中间的部分处形成“节点”，故分离力能够有效地作用在键合衬底叠层101上。此外，由于确保了射流介质的冒出路径，故可防止射流介质压力在键合衬底叠层101内部过分增大。因此，可防止键合衬底叠层101由于局部机械强度高且分离进展慢的部分多孔层而破裂。
采用衬底固定部分132和162，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约80秒钟内，键合衬底叠层101就被完全分离。
图20-24透视图示出了图19所示衬底固定部分的变例。这些衬底固定部分是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
图20所示的衬底固定部分133和163分别具有在主体133b和163b上与键合衬底叠层101相接触的放射状接触部分133a和163a。图21所示的衬底固定部分134和164也分别具有在主体134b和164b上与键合衬底叠层101相接触的放射状接触部分134a和164a。图22所示的衬底固定部分135和165分别具有在主体135b和165b上与键合衬底叠层101相接触的接触部分135a和165a。接触部分135a和165a中的每一个在其中央部分被分成四部分，组成一个十字形。图23所示的衬底固定部分136具有在主体136b上与键合衬底叠层101相接触的柱形接触部分136a。衬底固定部分166具有与衬底固定部分136相同的配置。图24所示的衬底固定部分137和167分别具有在主体137b和167b上与键合衬底叠层101相接触的放射状接触部分137a和167a。图25和26剖面图示出了根据本发明第七例子的衬底固定部分的配置。图25示出了键合衬底叠层101被分离之前的状态。图26示出了键合衬底叠层101被分离之后的状态。图25和26所示的衬底固定部分138和168分别是图2所示衬底固定部分120和150的例子。
此例子的衬底固定部分138和168分别具有作为到键合衬底叠层101的接触部分的与键合衬底叠层101周边部分相接触的接触部分138a和168a。用衬底固定部分138和168，键合衬底叠层101能够在被接触部分138a和168a夹在中间的部分处带有“节点”，并在靠近键合衬底叠层101中央部分处带有“腹点”的情况下，在中央部分处偏移，故分离力能够有效地作用在键合衬底叠层101上。
衬底固定部分138和168在其中央部分具有用来限制键合衬底叠层101的偏移量的限制部分137b和167b。由于被分离的衬底的偏移量受到限制部分137b和167b的限制，故可防止衬底破裂。
在第一至第六例子中，各个衬底固定部分的主体的表面也可以用作偏移量限制部分。在各个例子中，键合衬底叠层的接触部分的凸出高度根据键合衬底叠层的直径和厚度以及射流介质压力来确定。
上述的分离装置不仅可用来分离键合衬底叠层之类的半导体衬底，而且也可用来分离各种各样的样品。
根据本发明的最佳实施例，在防止待要分离的样品受到损伤的同时，能够提高分离工艺的效率。
此外，根据本发明的最佳实施例，能够制造满意的衬底。图28示出了根据本发明第二实施例的分离装置的示意配置。在分离装置1000中，将分离力有效地加于键合衬底叠层上，以便用低压射流来分离键合衬底叠层。同时，键合衬底叠层被支持住，以防止键合衬底叠层被分离力击破。更具体地说，分离装置1000支持键合衬底叠层，同时允许键合衬底叠层由于注入到键合衬底叠层中的射流介质的压力而能够翘曲，并限制翘曲量。
分离装置1000具有带真空吸盘机构的衬底固定部分1120和1150。键合衬底叠层101被衬底固定部分1120和1150夹在中间并加以固定。键合衬底叠层101具有作为内部易碎结构的多孔层101b，并被分离装置1000在多孔层101b处分离成二个衬底101a和101c。在此分离装置1000中，键合衬底叠层被安置成使衬底101a位于图1D或41D中的第一衬底(10’)侧上，而衬底101c位于图1D或41D中的第二衬底(10”+20)侧上。
衬底固定部分1120和1150被置于同一旋转轴上。衬底固定部分1120连接于用支持底座109通过轴承108支持的轴向旋转的旋转轴104的一端。旋转轴104的另一端连接于马达110的旋转轴。马达110产生的旋转力使被衬底固定部分1120真空吸住的键合衬底叠层101旋转。在分离键合衬底叠层101的过程中，马达110根据控制器(未示出)的指令而以规定的旋转速度来使旋转轴104旋转。
衬底固定部分1150连接于可旋转的并用支持底座109通过轴承111轴向可滑移地支持的旋转轴103的一端。旋转轴103的另一端连接于固定在支持底座109上的气缸112。当气缸112推动旋转轴103时，键合衬底叠层101被衬底固定部分1150加压。
衬底固定部分1120和1150分别可以从旋转轴104和103取下。衬底固定部分1120和1150分别具有一个或多个作为真空吸盘机构的吸引部分(例如环形槽)1181和1182。吸引部分1181和1182分别通过旋转轴104和103而与旋转密封部分104a和103a连通。旋转密封部分104a和103a分别连接于真空管道104b和103b。这些真空管道104b和103b具有电磁阀门。借助于控制电磁阀门，可控制键合衬底叠层101的安置/移出。
衬底固定部分1120和1150将键合衬底叠层101固定成使分离力在分离过程中有效地作用在键合衬底叠层101上。稍后将描述衬底固定部分1120和1150的具体配置。
下面描述采用此分离装置1000的衬底分离工艺。
为了在分离装置1000中安置键合衬底叠层101，首先，用气缸112将旋转轴103缩回以设定衬底固定部分1120和1150的吸盘表面之间的间距。在将键合衬底叠层101安装在对准转轴113上之后，气缸112推动旋转轴103，使键合衬底叠层101受压并固定(图28所示状态)。对准旋转轴113由支持底座109通过轴承105和107轴向可旋转地支持。
在此实施例中，键合衬底叠层101不是被真空吸引固定，而是被气缸112的压力固定。此压力最好是约为100-2000gf。当然，键合衬底叠层101可以被真空吸住。在分离工艺中，最好控制气缸112来保持衬底固定部分1120和1150之间的预定间距。
射流介质(例如水)从泵114被送到喷嘴102，然后等待从喷嘴102喷射的射流稳定。当射流稳定时，打开快门106，使射流注入到键合衬底叠层101的分离区。此时，键合衬底叠层101被马达110旋转。旋转轴104、衬底固定部分1120、键合衬底叠层101、衬底固定部分1150、和旋转轴103一起转动。
当射流被注入时，连续地注入到作为易碎结构的多孔层101b中的射流介质的压力造成的分离力，作用在键合衬底叠层101上，从而击破连接衬底101a和101c的多孔层101b。用这一工艺，键合衬底叠层101在大约2分钟内被分离成二个衬底。
当键合衬底叠层101被分离成二个衬底时，关闭快门106并停止泵114的运转。借助于停止马达110的旋转并控制上述的电磁阀，被分离的衬底就被衬底固定部分1120和1150真空吸住。
当气缸112缩回旋转轴103时，射流介质(例如水)的表面张力被截止，从而将二个物理上分离的衬底分离到二边。
当分离力要有效地作用于键合衬底叠层101上，同时又要防止键合衬底叠层101破裂时，必须优化衬底固定部分1120和1150的结构。在此实施例中，借助于确保分离工艺中键合衬底堆叠翘曲的空间而有效地施加分离力，同时为了防止键合衬底叠层101破裂而控制翘曲量。
下面列出衬底固定部分的最佳配置。在下列例子中，一对彼此相对的衬底固定部分具有对称结构。但衬底固定部分也可以具有独立的结构。图29-31示出了根据本发明第二实施例的第一例子的衬底固定部分1120和1150的配置。图29是透视图，图30是剖面图，示出了分离工艺之前的状态，而图31剖面图示出了分离过程中的状态。
此例子的衬底固定部分1120和1150具有各由球面部分形成的凸形支持表面1120a和1150a。支持表面1120a和1150a在分离工艺中支持着键合衬底叠层101，同时允许翘曲，并限制键合衬底叠层101的过分翘曲。翘曲量h最好设定为0.1-0.5mm。
采用具有衬底固定部分1120和1150的分离装置1000，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约30秒钟内，分离从键合衬底叠层101的侧表面进展到支持表面1120a和1150a的中央附近。如图31所示，从键合衬底叠层101分离出来的二部分被注入到键合衬底叠层101中的射流介质的压力(分离力)压向支持表面1120a和1150a。随着分离工艺的进一步进行，键合衬底叠层在分离工艺开始之后大约2分钟之内被完全分离。
当键合衬底叠层101被固定时，由于它能够翘曲，分离力能够有效地施加，故可有效地执行分离工艺。此外，当键合衬底叠层101的翘曲量被限制时，能够防止分离的衬底过分翘曲，并防止键合衬底叠层101破裂。
为了分配作用在键合衬底叠层101上的应力，支持表面1120a和1150a最好是球面。但支持表面不必总是球面。作为第一例子的衬底固定部分1120和1150的变例，将描述具有平滑凸形表面的衬底固定部分。
图32-35剖面图示出了衬底固定部分1120和1150的变例。图32所示的衬底固定部分1121和1151具有各由带有凸形顶端的锥体组成的支持表面1121和1151a。图33所示的衬底固定部分1122和1152具有各由截头锥体组成的支持表面1122a和1152a。图34所示的衬底固定部分1123和1153具有各由形成一个总体凸形表面的几个截头锥体组成的支持表面1123a和1153a。图35所示的衬底固定部分1124和1154具有各由形成一个总体凸形表面的几个柱体组成的支持表面1124a和1154a。
如图29-35所示，衬底固定部分最好具有能够支持键合衬底叠层101的整个表面的直径。当衬底固定部分的直径为键合衬底叠层101的直径的一半或更大时，能够得到满意的效果。但本发明不排斥衬底固定部分的直径小于键合衬底叠层的直径的一半的情况。
衬底固定部分最好具有盘状形状。但也可采用放射状或矩阵形之类的任何其它形状。图36和37剖面图示出了根据本发明第二实施例的第二例子的衬底固定部分的配置。图36示出了分离工艺之前的状态。图37示出了分离工艺过程中的状态。图36和37所示的衬底固定部分1125和1155分别代替了图28所示的衬底固定部分1120和1150在此例子的衬底固定部分1125和1155中，弹性材料(例如橡胶)支持的盘状支持部分1125b和1155b分别被键合到盘状主体1125a和1155a。支持部分1125b和1155b在分离工艺中支持着键合衬底叠层101，同时允许翘曲，并限制键合衬底叠层101的过分翘曲。翘曲量h最好设定为0.1-0.5mm。
采用具有衬底固定部分1125和1155的分离装置1000，在射流开始注入键合衬底叠层101(分离工艺)之后的大约30秒钟内，分离从键合衬底叠层101的侧表面进展到中央部分附近。如图37所示，从键合衬底叠层101分离出来的二部分被注入到键合衬底叠层101中的射流介质的压力(分离力)张开形成V形。此时，分离力和支持部分1125b和1155b的牵引与键合衬底叠层101的翘曲量平衡。随着分离工艺的进一步进行，在分离工艺开始之后大约2分钟内，键合衬底叠层101被完全分离。
当键合衬底叠层101被固定时，由于能够翘曲，分离力能够有效地施加，故可有效地执行分离工艺。此外，当键合衬底叠层101的翘曲量被限制时，能够防止分离的衬底过分翘曲，并防止键合衬底叠层101破裂。
为了分配作用在键合衬底叠层101上的应力，支持部分1125b和1155b的整个表面最好用弹性材料制作。但支持部分的整个表面不必总是用弹性材料制作。此外，衬底固定部分最好具有能够支持键合衬底叠层101的整个表面的直径。当衬底固定部分的直径为键合衬底叠层101的直径的一半或更大时，能够得到满意的效果。下面列出此例子的衬底固定部分1125和1155的一些变例。
图38-40剖面图示出了衬底固定部分1125和1155的一些变例。在图38所示的衬底固定部分1126和1156中，各由弹性材料(例如橡胶)组成的环形第二支持部分1126b和1156b，被固定在各具有凸形截面的盘状第一支持部分1126a和1156a上。在图39所示的衬底固定部分1127和1157中，各由弹性材料(例如橡胶)组成的O-形环状的第二支持部分1127b和1157b，被固定在各具有凸形截面的盘状第一支持部分1127a和1157a上。在图40所示的衬底固定部分1128和1158中，各有一端连接于主体1128a和1158a中相应一个的螺旋弹簧1128b和1158b，被固定在各具有凸形截面的主体1128a和1158a上，而各连接于螺旋弹簧1128b和1158b中相应一个的另一端的环形支持部分1128c和1158c，也被固定在主体1128a和1158a上。
上述的分离装置不仅可用来分离键合衬底叠层之类的半导体衬底，而且也可用来分离各种各样的样品。
根据本发明的最佳实施例，在防止待要分离的样品受到损伤的同时，能够提高分离工艺的效率。
此外，根据本发明的最佳实施例，能够制造满意的衬底。
当分离装置被用来制造上述SOI衬底之类的半导体衬底时，最好使用杂质金属或颗粒最少的纯水或超纯水作为射流介质。但若分离之后衬底要清洗，则可使用低纯度的水作为射流介质。
射流介质不局限于水。醇之类的有机溶剂、含氟的酸或硝酸之类的酸、氢氧化钠之类的碱、空气、氮气、碳酸气、稀有气体或腐蚀气体之类的气体、或等离子体，都有可能用作射流介质。
在此分离装置中，射流喷射到暴露于键合衬底叠层侧表面的多孔层(分离区域)，从而自周边部分到中央部分清除多孔层。用这一工艺，借助于仅仅清除机械强度低的分离区域而不损伤主体，键合衬底叠层被分离成二个衬底。甚至在键合衬底叠层的侧表面被某些薄层覆盖而多孔层未暴露的时候，此薄层也能够被射流清除，故可用上述方法来分离键合衬底叠层。
最好沿侧表面在键合衬底叠层的外周边部分处，制作V形(凹形)槽。图27A和27B示出了作用于键合衬底叠层上的力。图27A示出了带有V形槽22的键合衬底叠层。图27B示出了不带V形槽的键合衬底叠层。
如图27A所示，在带有V形槽22的键合衬底叠层中，力(以下称为分离力)从键合衬底叠层的中心向外施加，如箭头23所示。另一方面，如图27B所示，在带有凸的侧表面的键合衬底叠层中，力从键合衬底叠层的侧表面向内施加，如箭头24所示。在带有凸的侧表面的键合衬底叠层中，除非作为分离区域的多孔层12的侧表面被射流21清除，否则分离力是不起作用的。
甚至当在键合衬底的侧表面上形成薄膜时，如图27A所示，只要键合衬底叠层带有V形槽22，分离力就会作用于键合衬底叠层上，故薄层能够被容易地击破。
为了有效地使用射流，V形槽22的宽度W1最好是等于或大于射流21的直径d。例如，假设第一衬底(10)和第二衬底(20)二者的厚度都是大约1mm，键合衬底叠层的厚度是2mm。由于V形槽22的宽度W1一般是1mm左右，故射流的直径最好是1mm或更小。由于一般的水射流装置采用直径为0.1-0.5mm的射流，故可以使用这种一般的水射流装置(例如水射流喷嘴)。
喷射射流的喷嘴的形状不仅可以是圆形，而且可以是任何其它形状。例如，当采用缝隙形喷嘴来喷射截面为长的矩形的射流时，此射流能够高效率地注入到分离区域(插入在二个衬底之间的)之中。
射流喷射的条件根据分离区域(例如多孔层)的类型或键合衬底叠层的侧表面形状来确定。作为射流喷射条件的重要参数是加于射流介质的压力、射流扫描速度、喷嘴的宽度或直径(喷嘴的直径几乎与射流的直径完全相同)、喷嘴形状、喷嘴到分离区域之间的距离、以及射流介质的流速。
下列方法被用来分离键合衬底叠层。1)在喷嘴沿键合界面扫描的过程中，射流平行于键合界面被注入到键合界面之中。2)在键合衬底叠层被扫描的过程中，射流平行于键合界面被注入到键合界面之中。3)射流平行于键合界面被注入到键合界面之中，并同时在靠近喷嘴的转轴处的扇形内扫描。4)在键合衬底叠层绕几近键合衬底叠层中心而旋转的过程中，射流平行于键合界面被注入到键合界面之中(当键合衬底叠层的形状为盘形时，此方法特别有效)。射流并不需要总是严格地平行于键合界面而喷射。
键合衬底叠层不仅当多孔壁被切割力(亦即射流碰撞多孔层中的多孔壁的冲击力)击破时被分离，而且当多孔壁被注入到多孔层中的射流介质的压力击破时也被分离。为了防止损伤衬底，沿键合衬底叠层轴向作用的分离力最好设定为数百gf/cm2。
为了仅仅用射流的切割力来分离键合衬底叠层，射流必须在1000kg/cm2或更高的高压下喷射。若键合衬底叠层被这种高压射流分离，则衬底可能被损伤。键合衬底叠层的厚度最好约为0.5-1.0mm。但当用高压射流来分离如此薄的键合衬底叠层，而且多孔层局部带有高强度部分时，由于没有确保射流介质的冒出路径，射流压力(分离力)可能突然增大而击破衬底。
最好采用压力大约为500kgf/cm2的低压射流，并用分离力来补偿切割力的不足。用这种方法，能够很有效地防止损伤衬底。
但为了防止损伤衬底，最好是考虑待要分离的元件的形状或特性。例如，当要将键合衬底叠层分离成第一衬底(10’)侧和第二衬底(10”+20)侧时，最好根据衬底的形状或特性(特别是强度)来优化分离工艺中的键合衬底叠层固定方法。更具体地说，通过诸如阳极氧化、外延层制作和氧化之类的各种工艺(包括高温工艺)来制作第一衬底(10)，从而比第二衬底(20)更容易破裂。若在分离之后，借助于清除保留在第一衬底表面上的多孔层而将此衬底再次用作第一衬底(10)，则每制造一次SOI衬底，第一衬底就减薄大约30μm。因此，随着重新使用次数的增大，在分离工艺中第一衬底破裂的几率就更高。
在本实施例中，公开了一种分离装置，其中对一个强度低且容易破裂的待要分离的元件，将射流分离力引起的偏移量设定得小，以防止此元件破裂，而对强度高且不容易破裂的元件，将射流分离力引起的偏移量设定得大，以提高射流介质从分离区(元件内部)冒出的效率。下面参照图42-44来描述根据本发明第三实施例的分离装置的具体配置。
此实施例的分离装置适合于分离具有作为内部易碎结构的多孔层或微腔层的键合衬底叠层。此分离装置也可以用来分离具有内部易碎结构的其它元件。此时，分离装置的构造元件显然必须根据待要分离的元件的形状进行恰当的变例。
图42示意地示出了根据本发明第三实施例的分离装置的配置。图43透视图示出了图42所示的分离装置的一部分。图44示意地示出了分离工艺。
分离装置2000具有带真空吸盘机构的衬底固定部分2120和2130。键合衬底叠层101被衬底固定部分2120和2130夹在中间并固定。衬底固定部分2120与键合衬底叠层101大面积接触。衬底固定部分2130与键合衬底叠层101小面积接触。利用这一结构，在键合衬底叠层101的一侧发生的偏移量变小或不偏移。同时另一侧的偏移量在分离工艺中被设定得比较大。
键合衬底叠层101具有作为内部易碎结构的多孔层101b并被分离装置2000在多孔层101b处分离成第一衬底101a和第二衬底101c。第一衬底101a相当于上述的第一衬底(10’)，而第二衬底101c相当于上述的第二衬底(10”+20)。
如上所述，第一衬底101a是通过诸如阳极氧化、外延层制作和氧化之类的各种工艺(包括高温工艺)来制作的，因而第一衬底(10)比第二衬底101c更容易破裂。因此，当键合衬底叠层101的第一衬底101a被具有大面积固定表面的衬底固定部分2120固定时，在分离工艺中，能够限制第一衬底101a的偏移并防止破裂。第二衬底101c具有比第一衬底101a更大的强度，能够承受比较大的偏移。当第二衬底101c被具有小面积固定表面的衬底固定部分2130固定时，在分离工艺中，衬底101c能够偏移一定范围。利用这一结构，注入到衬底101a和101c之间的射流介质可以有效地冒出，因而能够有效地执行分离工艺。
衬底固定部分2120连接于用支持底座109通过轴承108支持的轴向旋转的旋转轴104的一端。旋转轴104的另一端连接于马达110的旋转轴。马达110产生的旋转力使键合衬底叠层101旋转。马达110根据控制器(未示出)的指令而以规定的旋转速度来使旋转轴104旋转。
衬底固定部分2130连接于可旋转的并用支持部分109通过轴承111轴向可滑移地支持的旋转轴103的一端。旋转轴103的另一端连接于固定在支持底座109上的气缸112。当气缸112推动旋转轴103时，键合衬底叠层101被衬底固定部分2130加压。
为了将第一衬底101a的偏移量限制到尽可能小，衬底固定部分2120的吸盘表面的直径最好设定成等于或大于键合衬底叠层101的直径，此外，吸盘表面最好平坦以便支持第一衬底101a的整个表面。但衬底固定部分2120的吸盘表面的形状不局限于此。吸盘表面可以是球面之类的弯曲表面，或具有比键合衬底叠层101更小的面积。亦即，衬底固定部分2120的吸盘表面的形状根据可允许的第一衬底101a的偏移量来确定。
另一方面，衬底固定部分2130的吸盘表面的形状在可允许的第二衬底101c的偏移量的范围内来确定。使第二衬底101c的偏移量大于第一衬底101a的偏移量。
衬底固定部分2120和2130被安置在同一个旋转轴上。衬底固定部分2120和2130可以分别从旋转轴104和103取下。衬底固定部分2120和2130在其固定表面上具有真空吸引槽。这些槽分别与通过旋转轴104和103延伸的真空管道连通。这些真空管道通过例如旋转真空接口而连接到外部真空管道。外部真空管道带有电磁阀门。借助于控制电磁阀门，可控制衬底叠层的安装/取出。
下面描述采用此分离装置2000的分离工艺。
为了在分离装置2000中安置键合衬底叠层101，首先，用气缸112将旋转轴103缩回以设定衬底固定部分2120和2130的固定表面之间的预定间距。在将键合衬底叠层101安装在对准转轴113上之后，气缸112推动旋转轴103，使键合衬底叠层101受压并固定(图42所示状态)。对准旋转轴113通过轴承105和107轴向可旋转地支持。
在此实施例中，键合衬底叠层101不是被真空吸引固定，而是被气缸112的压力固定。此压力最好是约为100-2000gf。当然，键合衬底叠层101可以被真空吸引。
射流介质(例如水)从泵114被送到喷嘴102，然后等待从喷嘴102喷射的射流稳定。当射流稳定时，打开快门106，使射流注入到键合衬底叠层101的分离区。同时，键合衬底叠层101被马达110旋转。此时，旋转轴104、衬底固定部分2120、键合衬底叠层101、衬底固定部分2130、和旋转轴103一起转动。射流喷嘴102被固定到位置调整机构(例如X-Y平台)，以便能够用位置调整机构来调整射流注入到键合衬底叠层101的位置。
当射流被注入时，连续地注入到作为易碎结构的多孔层101b中的射流介质造成的分离力，作用在键合衬底叠层101上，从而击破连接衬底101a和101c的多孔层101b。此时，衬底101a和101c在衬底固定部分2120和2130的允许范围内偏移。在此分离装置2000中，衬底101a的偏移量比较小，而衬底101c的偏移量比较大。
用这一工艺，键合衬底叠层101在大约2分钟内被分离成二个衬底。
当键合衬底叠层101被分离成二个衬底时，关闭快门106并停止泵114的运转。借助于停止马达110的旋转并控制上述的电磁阀，被分离的衬底101a和101c就被衬底固定部分2120和2130真空吸住。
当气缸112缩回旋转轴103时，射流介质(例如水)的表面张力被截止，从而将二个物理上分离的衬底101a和101c分开到二边。
以下描述分离装置2000的衬底固定部分的变例。在此变例的分离装置中，图42-44所示的分离装置2000的衬底固定部分2120和2130相互代替。图45示出了这一变例的分离装置2000’的示意配置。
在此分离装置2000’中，衬底固定部分2120固定键合衬底叠层101的第一衬底101a侧，而衬底固定部分2130固定第二衬底101c。亦即，在分离装置2000’中，键合衬底叠层101被固定成使第二衬底101c位于其水平轴被固定的旋转轴104侧。
此分离装置2000’适合于在分离之后借助于清除保留在衬底101a上的多孔层101b而重新使用衬底101a作为第一衬底(10)。其理由如下。
当第一衬底101a要重新使用时，根据重新使用的次数，第一衬底101a变得更薄。因此，要想在图42所示的分离装置2000中有效而恰当地执行分离工艺，对于每一个分离工艺，射流喷嘴102必须位于键合衬底叠层101的分离区的紧邻上方。若射流喷嘴102的位置被固定，则射流可能不被注入到多孔层101b的中央，以致损伤衬底101a和101c。
但是，在此变例的分离装置2000’中，只要其第二衬底101c具有预定厚度的键合衬底叠层101被处理，则即使射流喷嘴102的位置被固定，多孔层101b与射流喷嘴102之间的位置关系也不改变。这是因为衬底支持部分2130的位置被固定了，且由衬底固定部分2130固定的第二衬底101c具有预定的厚度。在此变例中，图42-44所示的分离装置2000的各个衬底固定部分的结构被变例。图46示出了这一变例的分离装置的衬底固定部分的的示意配置。在此分离装置中，具有几乎圆形吸盘表面的衬底固定部分2121固定键合衬底叠层101的第一衬底101a侧，而具有几乎环形吸盘表面的衬底固定部分2131固定键合衬底叠层101的第二衬底101c侧。
此变例的衬底固定部分2121和2131将第一衬底101a的偏移量和第二衬底101c的偏移量分别限制在允许的范围内，从而在防止损伤衬底101a和101c的同时，提高了分离工艺的效率。
由于衬底固定部分2121的直径小于键合衬底叠层101的直径，故分离工艺过程中，第一衬底101a在其外周边部分处翘曲的同时发生偏移。衬底固定部分2121的固定表面可以是平坦表面或球面之类的弯曲表面。另一方面，由于衬底固定部分2131具有环形固定表面，故衬底101c在起皱折形成靠近吸盘表面处的“节点”(图46中的701和702)和外周边部分与中央部分处的“腹点”的同时发生偏移。当采用带有起皱折时允许第二衬底101c偏移的形状的衬底固定部分2121和2131时，注入到键合衬底叠层101中的射流介质能够有效地冒出。
用此分离装置执行了分离工艺。在射流注入到键合衬底叠层101之后，射流在大约30秒钟内进行到衬底固定部分2131的固定表面(图46中的701)。此后，在大约30秒钟之后，射流进行到反侧的固定表面(图46中的702)，且如图46所示，衬底101c在起皱折的同时发生偏移。键合衬底叠层101在大约3分钟之内被分离成二个衬底。
在键合衬底叠层101的分离工艺中，射流介质在键合衬底叠层的中央部分处很难冒出，因此，射流介质的压力容易增高，故中央部分比起周边部分来更容易受到损伤。因此，如在本变例的衬底固定部分中那样，当只允许强度高的第二衬底101c在其中央部分处向衬底固定部分2131膨胀的同时发生偏移时，能够确保射流介质的冒出路径，同时又防止损伤强度低的第一衬底101a。在此变例中，图42-44所示的分离装置2000的衬底固定部分2120和2130的结构被变例。图47示出了用来固定第一衬底侧的衬底固定部分2120的变例。图48示出了用来固定第二衬底侧的衬底固定部分2130的变例。
如图47所示，用来固定第一衬底101a侧的衬底固定部分2122具有比键合衬底叠层101的直径稍小的直径和平坦的吸盘表面。因此在分离工艺中，第一衬底101a在其外周边部分翘曲的同时发生偏移。
另一方面，如图48所示，衬底固定部分2132具有多个突出的吸盘部分2132a。键合衬底叠层101的第二衬底101c侧被多个吸盘部分2132a的尖端固定。当第二衬底101c侧被突出的吸引部分2132a固定时，衬底101c能够容易地偏移，且注入到键合衬底叠层101中的射流介质能够有效地冒出。为了稳定地固定键合衬底叠层101，突出的吸盘部分2132a的数目最好是3或更多。
本发明不局限于上述各个实施例，而是可以在本发明的构思与范围之内作出各种改变和变例。因此，为了宣告本发明的范围，提出了下列权利要求。
权利要求
1．一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置，它包含用来将流体喷射到样品的射流单元；以及一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中所述的成对的固定部分将样品夹住，以便使样品由于从所述射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而能够在中央部分附近处膨胀。
2．一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置，它包含用来将流体喷射到样品的射流单元；以及一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中所述的成对的固定部分将样品夹住，此样品由于从所述射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而能够起皱折。
3．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分具有中空的接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
4．根据权利要求3的装置，其中所述的接触部分包含多个接触部分。
5．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分具有环形接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
6．根据权利要求5的装置，其中所述的接触部分包含多个接触部分。
7．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分具有一个或多个条形接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
8．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分具有一个或多个弧形接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
9．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分在主体表面上具有一个或多个突出的接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
10．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分具有放射状接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
11．根据权利要求1或2的装置，其中至少一对所述固定部分具有与样品周边部分相接触的接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
12．根据权利要求11的装置，其中所述的接触部分能够接触样品的整个周边部分。
13．根据权利要求1-12中的任何一个的装置，还包含用来绕垂直于样品表面的旋转轴来旋转所述固定部分的旋转机构。
14．根据权利要求1-13中的任何一个的装置，还包含用来调整所述成对固定部分之间的间距的调整机构。
15．根据权利要求14的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构对样品加压，以便调整所述成对固定部分之间的间距。
16．根据权利要求14的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构保持所述成对固定部分之间的间距基本恒定。
17．根据权利要求1-16中的任何一个的装置，其中所述每对固定部分具有用来真空吸持样品的吸盘机构。
18．根据权利要求1-17中的任何一个的装置，其中的样品包含具有作为易碎层的多孔层的衬底。
19．一种用在用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置中的，用来支持样品的支持装置，它包含一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中所述的成对的固定部分将样品夹住，以便使样品由于从配置在所述分离装置中的射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而能够在中央部分附近处膨胀。
20．一种用在用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置中的，用来支持样品的支持装置，它包含一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中所述的成对的固定部分将样品夹住，以便使样品由于从配置在所述分离装置中的射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力而能够起皱折。
21．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分具有中空的接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
22．根据权利要求21的装置，其中所述的接触部分包含多个接触部分。
23．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分具有环形接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
24．根据权利要求23的装置，其中所述的接触部分包含多个接触部分。
25．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分具有一个或多个条形接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
26．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分具有一个或多个弧形接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
27．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分在主体表面上具有一个或多个突出的接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
28．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分具有放射状接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
29．根据权利要求19或20的装置，其中至少一对所述固定部分具有与样品周边部分相接触的接触部分，且借助于使所述接触部分与样品接触而固定样品。
30．根据权利要求29的装置，其中所述的接触部分能够接触样品的整个周边部分。
31．根据权利要求19-30中的任何一个的装置，还包含用来绕垂直于样品表面的旋转轴来旋转所述固定部分的旋转机构。
32．根据权利要求19-31中的任何一个的装置，还包含用来调整所述成对固定部分之间的间距的调整机构。
33．根据权利要求32的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构对样品加压，以便调整所述成对固定部分之间的间距。
34．根据权利要求32的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构保持所述成对固定部分之间的间距基本恒定。
35．根据权利要求19-34中的任何一个的装置，其中所述每对固定部分具有用来真空吸持样品的吸盘机构。
36．根据权利要求19-35中的任何一个的装置，其中的样品包含具有作为易碎层的多孔层的衬底。
37．一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离方法，它包含下列步骤将样品传送到权利要求1-18中的任何一个的所述分离装置中；用所述分离装置在易碎层处分离此样品；以及从所述分离装置接受被分离的样品。
38．根据权利要求37的方法，其中水被用作从所述射流单元喷射的流体。
39．一种在多孔层处分离衬底的分离方法，借助于将其中在一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底而制作衬底，其中用所述的权利要求1-18中的任何一个的分离装置进行分离。
40．一种衬底制造方法，它包含下列步骤将其中在一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底；以及在多孔层处分离键合的衬底，其中所述的权利要求1-18中的任何一个的分离装置被用于分离步骤。
41．一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置，它包含用来将流体喷射到样品的射流单元；以及一对彼此相对的用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中所述的成对的固定部分，使样品在被从所述射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力分离成二部分时，能够翘曲，并同时限制翘曲量。
42．根据权利要求41的装置，其中至少一对所述固定部分具有平滑的凸形支持表面，且样品由所述支持表面固定。
43．根据权利要求42的装置，其中所述的支持表面主要包含部分球面。
44．根据权利要求42的装置，其中所述的支持表面包含由具有凸形顶端的锥体形成的表面。
45．根据权利要求42的装置，其中所述的支持表面主要包含截头锥体形成的表面。
46．根据权利要求42的装置，其中所述的支持表面包含由一组几个截头锥体形成的平滑凸形表面。
47．根据权利要求42的装置，其中所述的支持表面包含由一组几个圆柱形成的凸形表面。
48．根据权利要求41的装置，其中至少一对所述固定部分包括弹性元件，并由于样品受到的力而变形。
49．根据权利要求41的装置，其中至少一个所述固定部分具有局部由弹性材料组成的支持部分，且样品被所述支持部分固定。
50．根据权利要求41的装置，其中至少一个所述固定部分在能够接触样品的部分具有弹性元件。
51．根据权利要求41的装置，其中至少一个所述固定部分具有由弹性元件组成的环形支持部分。
52．根据权利要求41的装置，其中至少一个所述固定部分具有通过弹性元件连接于主体的支持部分。
53．根据权利要求41-52中的任何一个的装置，还包含用来绕垂直于样品表面的旋转轴来旋转所述的固定部分的旋转机构。
54．根据权利要求41-53中的任何一个的装置，还包含用来调整所述成对固定部分之间的间距的调整机构。
55．根据权利要求54的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构对样品加压，以便调整所述成对固定部分之间的间距。
56．根据权利要求54的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构保持所述成对固定部分之间的间距基本恒定。
57．根据权利要求41-56中的任何一个的装置，其中所述每对固定部分具有用来真空吸持样品的吸盘机构。
58．根据权利要求41-57中的任何一个的装置，其中的样品包含具有作为易碎层的多孔层的衬底。
59．一种用在用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离装置中的，用来支持样品的支持装置，它包含一对用来将样品夹在中间并加以固定的固定部分，其中所述的成对的固定部分，允许样品在被从配置在所述分离装置中的射流单元喷射并注入到样品中的流体的压力分离成二部分时，能够翘曲，同时限制翘曲量。
60．根据权利要求59的装置，其中至少一对所述固定部分具有平滑的凸形支持表面，且样品由所述支持表面固定。
61．根据权利要求60的装置，其中所述的支持表面主要包含部分球面。
62．根据权利要求60的装置，其中所述的支持表面包含由具有凸形顶端的锥体形成的表面。
63．根据权利要求60的装置，其中所述的支持表面主要包含截头锥体形成的表面。
64．根据权利要求60的装置，其中所述的支持表面包含由一组几个截头锥体形成的平滑凸形表面。
65．根据权利要求60的装置，其中所述的支持表面包含由一组几个圆柱形成的凸形表面。
66．根据权利要求59的装置，其中至少一对所述固定部分包括弹性元件，并由于样品受到的力而变形。
67．根据权利要求59的装置，其中至少一个所述固定部分具有局部由弹性材料组成的支持部分，且样品被所述支持部分固定。
68．根据权利要求59的装置，其中至少一个所述固定部分在能够接触样品的部分具有弹性元件。
69．根据权利要求59的装置，其中至少一个所述固定部分具有由弹性元件组成的环形支持部分。
70．根据权利要求59的装置，其中至少一个所述固定部分具有通过弹性元件连接于主体的支持部分。
71．根据权利要求59-70中的任何一个的装置，还包含用来绕垂直于样品表面的旋转轴来旋转所述的固定部分的旋转机构。
72．根据权利要求59-71中的任何一个的装置，还包含用来调整所述成对固定部分之间的间距的调整机构。
73．根据权利要求72的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构对样品加压，以便调整所述成对固定部分之间的间距。
74．根据权利要求72的装置，其中在用流体来分离样品时，所述的调整机构保持所述成对固定部分之间的间距基本恒定。
75．根据权利要求59-74中的任何一个的装置，其中所述每对固定部分具有用来真空吸持样品的吸盘机构。
76．根据权利要求59-75中的任何一个的装置，其中的样品包含具有作为易碎层的多孔层的衬底。
77．一种用来在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离方法，它包含下列步骤将样品传送到权利要求41-58中的任何一个的所述分离装置中；用所述分离装置在易碎层处分离此样品；以及从所述分离装置接受被分离的样品。
78．根据权利要求77的方法，其中水被用作从所述射流单元喷射的流体。
79．一种在多孔层处分离衬底的分离方法，借助于将其中在一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底而制作衬底，其中用所述的权利要求41-58中的任何一个的分离装置进行分离。
80．一种衬底制造方法，它包含下列步骤将其中在一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底；以及在多孔层处分离键合的衬底，其中所述的权利要求41-58中的任何一个的分离装置被用于分离步骤。
81．一种用来分离平板状样品的分离装置，它包含用来将分离样品用的流体喷射到样品的射流单元；以及用来将样品夹在中间并加以固定的第一和第二固定部分，其中所述的第一和第二固定部分具有不同形状的固定表面。
82．根据权利要求81的装置，其中所述的第一固定部分固定样品的一个表面，使其由注入到样品中的流体的压力造成的该一个表面的偏移量比较小，而所述的第二固定部分固定样品的另一个表面，使其由流体的压力造成的该另一个表面的偏移量比较大。
83．根据权利要求81的装置，其中所述的第一固定部分固定样品的一个表面，使此表面不由于注入到样品中的流体的压力而发生偏移，而所述的第二固定部分固定样品的另一个表面，使此表面由于流体的压力而发生偏移。
84．根据权利要求81-83中的任何一个的装置，其中所述的第一固定部分的固定表面和所述的第二固定部分的固定表面具有不同的面积。
85．根据权利要求81-84中的任何一个的装置，其中所述的第一固定部分具有用来整个地固定样品的一个表面的固定表面，而所述的第二固定部分具有用来部分地固定样品另一个表面的固定表面。
86．根据权利要求81-85中的任何一个的装置，其中所述的第一固定部分的固定表面包含平坦表面。
87．根据权利要求81-85中的任何一个的装置，其中所述的第一固定部分的固定表面包含弯曲表面。
88．根据权利要求81-87中的任何一个的装置，其中所述的第二固定部分的固定表面是环形的。
89．根据权利要求81-87中的任何一个的装置，其中所述的第二固定部分具有多个突出元件，且样品被所述多个突出元件的尖端固定。
90．根据权利要求81-87中的任何一个的装置，其中所述的第二固定部分具有使所述第二固定部分一侧的样品在其中央部分处由于注入到样品中的流体的压力而膨胀的同时能够偏移的形状。
91．根据权利要求81-87中的任何一个的装置，其中所述的第二固定部分具有使样品在所述第二固定部分一侧上由于注入到样品中的流体的压力而能够偏移和起皱折的形状。
92．根据权利要求81-91中的任何一个的装置，还包含用来绕垂直于固定表面的旋转轴而旋转所述第一和第二固定部分中的至少一个的旋转机构，以便旋转样品。
93．根据权利要求81-92中的任何一个的装置，其中所述的待要加工的样品包含借助于键合第一和第二衬底而制作的衬底，且第一和第二衬底具有不同的强度。
94．一种分离平板状样品的分离方法，它包含借助于用一对具有不同形状的固定表面的固定部分将样品夹在中间而固定样品，以及沿样品的厚度方向将流体喷射到预定位置，从而分离样品。
95．根据权利要求94的方法，其中待要分离的样品具有内部易碎层，且在分离样品时，流体被喷射到此易碎层。
96．一种在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离方法，它包含将流体喷射到样品的易碎层以分离样品的分离步骤，其中在分离步骤中，样品的一个表面被固定成使其由注入到样品中的流体的压力造成的偏移量比较小，而样品的另一个表面被固定成使其由注入到样品中的流体的压力造成的偏移量比较大。
97．一种在易碎层处分离具有内部易碎层的平板状样品的分离方法，它包含将流体喷射到样品的易碎层以分离样品的分离步骤，其中在分离步骤中，样品的一个表面被固定成限制由注入到样品中的流体的压力造成的偏移，而样品的另一个表面被固定成允许由注入到样品中的流体的压力造成的偏移。
98根据权利要求94-97中的任何一个的方法，还包含在用流体分离样品的过程中绕垂直于样品主表面的旋转轴而旋转样品。
99．根据权利要求94-98中的任何一个的方法，其中待要加工的样品包含借助于键合第一和第二衬底而制作的样品，且第一和第二衬底具有不同的强度。
100．一种在易碎层处，分离在偏移强度比较低的第一衬底和偏移强度比较高的第二衬底之间具有易碎层的复合衬底的分离方法，它包含将流体喷射到易碎层以分离复合衬底的分离步骤，其中在分离步骤中，第一衬底被固定成使其由注入到复合衬底中的流体的压力造成的偏移量比较小，而第二衬底被固定成使其由注入到复合衬底中的流体的压力造成的偏移量比较大。
101．一种在易碎层处，分离在偏移强度比较低的第一衬底和偏移强度比较高的第二衬底之间具有易碎层的复合衬底的分离方法，它包含将流体喷射到易碎层以分离复合衬底的分离步骤，其中在分离步骤中，第一衬底被固定成限制由注入到复合衬底中的流体的压力造成的偏移，而第二衬底被固定成允许由注入到复合衬底中的流体的压力造成的偏移。
102．一种衬底制造方法，它包含下列步骤将其中在一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底；以及在多孔层处分离键合的衬底，其中所述的权利要求81-92中的任何一个的分离装置被用于分离步骤。
103．一种衬底制造方法，它包含下列步骤将其中在一个表面上相继制作有多孔层和无孔层的第一衬底的无孔层侧键合到第二衬底；以及在多孔层处分离键合的衬底，其中用权利要求84-98中的任何一个的方法来执行分离步骤。
104．一种在沿样品厚度方向将流体喷射到预定位置以分离样品的过程中用来固定样品的固定装置，其中的样品被一对其用来固定样品的固定表面具有不同形状的固定部分固定。
全文摘要
本发明的目的是提供一种用来在多孔层处分离具有多孔层的衬底的装置。具有多孔层(101b)的键合衬底叠层(101)在旋转的情况下由衬底固定部分(120,150)支持。高速高压的水(射流)从喷嘴(102)射出,使射流注入到键合衬底叠层(101)中。衬底固定部分(120,150)将键合衬底叠层(101)固定成使之由于注入的水的压力而能够在其中央部分膨胀。这就有效地施加了从键合衬底叠层(101)内部向外作用的力(分离力)。
文档编号H01L21/67GK1221972SQ98126328
公开日1999年7月7日 申请日期1998年12月25日 优先权日1998年12月25日
发明者柳田一隆, 米原隆夫, 近江和明, 坂口清文 申请人:佳能株式会社