JP2004266072A - Substrate carrier - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent contamination with particles generated due to stripped porous silicon having a vary fragile structure formed on a substrate subjected to chemical conversion or particles generated from a bearing part due to the stress during the carriage. <P>SOLUTION: A holding section 100a holds the inside of the outer circumferential part of a substrate, and a carrying section 100c carries that substrate. In this regard, the carrying section 100c alters the orientation of the substrate from a first state where the surface of the substrate is horizontal to a second state where the surface of the substrate extends along the vertical direction, or reversely. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、基板を搬送する基板搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質シリコンは、Ａ．Ｕｈｌｉｒ及びＤ．Ｒ．Ｔｕｒｎｅｒにより、弗化水素酸の水溶液中において単結晶シリコンを正電位にバイアスして、これを電解研磨する研究の過程で発見された。
【０００３】
その後、多孔質シリコンの反応性に富む性質を利用して、多孔質シリコンをシリコン集積回路の製造の際の素子分離工程に応用する検討がなされ、多孔質シリコン酸化膜による完全分離技術（ＦＩＰＯＳ： Ｆｕｌｌ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂｙ Ｐｏｒｏｕｓ Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等が開発された（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
また最近では多孔質シリコン基板上にシリコンエピタキシャル層を成長させ、この基板を酸化膜を介して非晶質基板上や単結晶シリコン基板上にはり合せるウエハ直接貼り合わせ技術等への応用技術が開発された（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２１３３８号公報
【非特許文献１】
イマイ・カズオ（Ｋ． Ｉｍａｉ），「多孔質シリコンを用いた新しい絶縁層分離方法（Ａ Ｎｅｗ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ Ｕｓｉｎｇ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ）」， 第２４巻， ソリッド・ステイト・エレクトロニクス（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）， １９８１年， ｐ．１５９−１６４
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、化成処理後の基板に形成された多孔質層は、非常に脆い構造になっており、その一部が剥がれて、パーティクルを発生させやすい。また、マイナス電極側の化成槽では、電解液に接している面の全てに化成処理がなされるため、化成処理後は、基板のベベリング部分にも多孔質層が形成される。従って、基板をその両面又は両側から挟んで搬送すると、基板にストレスがかかり、ベベリング部分からパーティクルが発生する原因となる。特に、ベベリング部分を直接両側から挟んで搬送すると、パーティクルの発生が顕著である。
【０００６】
また、高濃度フッ化水素酸で基板を処理する化成処理では、その処理後速やかにイソプルピルアルコール等で基板表面をリンス置換することが多孔質層の安定性等で重要だと考えられている。しかし、上記方法で搬送された基板では、リンス置換後にリンス槽から基板を引き上げると、リンス液が基板表面を流れて、べべリング部分で発生したパーティクルが、リンス液と一緒に基板表面に付着する、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば、パーティクル汚染を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、基板を液体で処理する処理装置間で該基板を搬送する基板搬送装置に係り、前記基板の外周部内側を吸着保持する保持部と、前記保持部を駆動して前記基板を搬送する搬送部と、を備え、前記搬送部は、第１処理装置から第２処理装置へ前記基板を搬送する際に、前記基板の面が水平な第１状態から前記基板の面が鉛直方向に沿う第２状態へ、又は、その逆に前記基板の向きを変更する操作機構を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記操作機構は、前記保持部を回動させる回動機構と、前記回動機構を昇降させることにより前記保持部を昇降させる昇降機構と、を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記吸着機構は、前記基板を真空吸着する真空チャックであることが好ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板の外周側に配置されて該基板を位置決めするガイドを更に備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の側面は、基板に化成処理を施す化成処理システムに係り、陽極及び陰極が内部に配置された、電解液を満たすための化成槽と、前記基板を洗浄するリンス槽と、上記の基板搬送装置と、を備え、前記基板搬送装置は、前記電解液中に前記基板を搬送し、前記化成槽で前記基板に化成処理が施された後に、前記リンス槽に前記基板を搬送することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の側面は、半導体基板の製造方法に係り、上記の化成処理システムを利用して基板に多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層の上に移設層を形成する工程と、前記基板を他の基板とを貼り合わせて、貼り合わせ基板を作製する工程と、前記貼り合わせ基板を前記多孔質層の部分で分離する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置１００の動作及びそれによる処理手順を示す図である。図２Ａは、基板搬送装置１００を適用した基板製造装置を上から見た平面図である。また、図２Ｂは、基板搬送装置１００を適用した図２Ａの基板製造装置を点線ａ−ａ’で切断した断面図である。基板搬送装置１００は、液体で基板を処理する複数の処理装置間で基板を搬送する様々な処理に適用することができるが、本実施形態では、その一例として、基板製造装置に適用する場合について説明する。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態に係る基板製造装置は、各装置を制御するための制御部１１４及び各種制御機構を有する電装ＢＯＸ１１２を備える。制御部１１４は、例えば、ＣＰＵを有し、その制御プログラム及びデータ等を格納する記憶媒体等を更に備える。ユーザは、電装ＢＯＸ１１２の操作パネル１１３から、基板製造装置の各種設定等を入力し、基板製造装置を操作することができる。また、制御部１１４は、その記憶媒体に格納された制御部１１４を制御するための制御プログラムのプログラムコードを読み出し、実行することによって、基板製造装置を自動的に操作することもできる。なお、制御部１１４は、これと通信可能に接続された記憶媒体に格納された制御プログラムのプログラムコードを読み出し、実行するように構成されてもよい。
【００１６】
このように設定することによって、基板製造装置は、例えば、以下に示す処理手順で動作することができる。
【００１７】
まず、図２Ａに示すように、基板製造装置に設けられたロボット１０１が、ローダー（オープナー）１０２から、処理対象としての基板を取り出す。ロボット１０１は、図２Ｂに示すように、例えば、支持台１１０上に配置され、基板の裏面を吸着保持するように構成されたロボットハンド１１１を備えることが望ましい。このようなロボットハンド１１１によって、基板表面（例えば、多孔質層等が形成される面）が汚染されたり、ダメージを受けたりすることを防止することができる。
【００１８】
次に、基板を取り出したロボット１０１は、ロボットハンド１１１で保持した基板を、アライナー１０３にセットする。アライナー１０３は、ロボット１０１から搬送された基板の位置合わせを行う。例えば、アライナー１０３は、基板に形成されたノッチに基づいて基板の面方位を揃えたり、基板の位置を位置決めしたりすることができる。これによって、ローダー（オープナー）１０２に置かれた基板の位置やＯＦ（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｌａｔ）等が基板毎に異なっていても、基板毎にこれらを修正することができ、後の工程を略同一条件下で行うことが可能となる。
【００１９】
次に、ロボット１０１が、位置合わせがなされた基板をアライナー１０３から取り出し、比抵抗測定ユニット１０４にセットする。比抵抗測定ユニット１０４では、基板の比抵抗を求めることができる。比抵抗測定ユニット１０４は、例えば、基板のシート抵抗を測定するシート抵抗測定器１０４ａと、基板の厚さを測定する厚さ測定器１０４ｂとで構成される。比抵抗は、シート抵抗測定器１０４ａで測定されたシート抵抗と、厚さ測定器１０４ｂで測定された基板の厚さとに基づいて求められうる。測定ユニット１０４で求められた基板の比抵抗は、例えば、後の陽極化成処理で基板に形成する多孔質層の構造（例えば、多孔度等）を制御する場合等に用いられうる。従って、比抵抗測定ユニット１０４で求められた比抵抗等の測定情報は、比抵抗測定ユニット１０４が内蔵する記憶媒体、比抵抗測定ユニット１０４に取り外し可能に接続されたコンピュータ可読記憶媒体、或いは、比抵抗測定ユニット１０４と通信可能に接続された記憶媒体（例えば、制御部１１４で用いられる記憶媒体）等に格納されるのが望ましい。
【００２０】
次に、ロボット１０１が、比抵抗の測定が終了した基板を比抵抗測定ユニット１０４から取り出し、基板搬送装置１００にセットする。基板搬送装置１００とロボット１０１との間には、図２Ａに示すように、シャッターＳが設けられていることが望ましい。このようにシャッターＳを構成することによって、例えば、陽極化成ユニット１０５からの蒸気がロボットに付着して、その表面が侵食されたり、ロボットに付着した薬液が基板に付着したりすること等を防止することができる。
【００２１】
以下、ロボット１０１が、基板を基板搬送装置１００にセットする処理手順を、図３Ａ〜Ｃを参照しながら説明する。
【００２２】
図３Ａに示す工程では、図２Ａ及び図２Ｂに示したロボット１０１が、ロボットハンド１１１を下降させて、ロボットハンド１１１で保持している基板を、基板搬送装置１００の保持部１００ａに渡す。このときの様子を図６を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図６は、基板搬送装置１００の保持部１００ａ近傍を上から見たときの平面図である。図６に示すように、基板搬送装置１００は、基板を保持する保持部１００ａと、基板を搬送する搬送部１００ｃとを有する。
【００２４】
図２Ａ及び図２Ｂに示したロボット１０１は、２つの保持部１００ａの間の空間を通してロボットハンド１１１を下降させて、基板を保持部１００ａ上に載置する。保持部１００ａは、基板をその両面から挟む（以下、「把持する」という。）のではなく、基板の外周部内側を吸着して基板を保持することを特徴とする。具体的には、保持部１００ａは、真空チャック等の吸着機構Ｖを備えて、基板の裏面を吸着保持する。この吸着効果を更に高めるためには、例えば、保持部１００ａに複数の吸着機構Ｖを設けるのが望ましい。このような基板の外周部内側を吸着保持する構成によって、基板にストレスがかかることがなく、また、ベリリング部分を把持・挟持することもないため、ベリリング部分からパーティクルが発生することを防止することができる。
【００２５】
保持部１００ａは、搬送部１００ｃに接続されている。搬送部１００ｃは、上下方向に移動可能な昇降機構１２１と、昇降機構１２１を回動させる回動機構１２２と、で構成される。回動機構１２２は、昇降機構１２１の回動軸に接続された第１部材１２３と、第１部材１２３から略垂直方向に延びて保持部１００ａに接続された第２部材１２４と、で構成される。このような構成によって、搬送部１００ｃは、基板の面が水平な第１状態から基板の面が鉛直方向に沿う第２状態へ、又は、その逆に基板の向きを変更することができる。
【００２６】
なお、保持部１００ａは、基板の外周側から基板に接触して該基板を位置決めするガイド１２５を備えてもよい。このようにガイド１２５を構成することによって、吸着機構Ｖの吸着不備があった場合においても、基板が保持部１００ａから外れることを防止することができる。好適には、保持部１００ａは、図６に示すように、基板の外周４点をガイド１２５で位置決めするとともに、基板の裏面２箇所を吸着機構Ｖで吸着保持するのが望ましい。
【００２７】
なお、搬送部１００ｃは、ロボットハンド１１１から基板を渡された後に、一旦、昇降機構１２１を下降させて基板をリンス槽１０７に漬け、基板を洗浄した後に、基板を持ち上げてもよい。
【００２８】
図３Ｂに示す工程では、保持部１００ａで保持された基板を、陽極化成ユニット１０５に略垂直方向にセットする。まず、昇降機構１２１が上昇して、保持部１００ａで保持された基板を所定位置まで持ち上げる。次に、搬送部１００ｃは、第１部材１２３を陽極化成ユニット１０５に向かって略９０度回転させる。その結果、保持部１００ａで略水平方向に保持した基板は、保持部１００ａに略垂直方向に保持される。これによって、基板搬送装置１００は、基板を横方向で洗浄する横型のリンス槽１０７と、基板を縦方向で陽極化成する縦型の陽極化成ユニット１０５との間で、速やかに基板を搬送することができる。
【００２９】
図３Ｃに示す工程では、昇降機構１２１が下降して、陽極化成ユニット１０５の所定位置にセットする。陽極化成ユニット１０５は、電解液を満たすための化成槽１２６を有し、この電解液（化成液）中で基板に陽極化成処理を施す。基板として単結晶シリコンを用いた場合には、単結晶シリコン基板に多孔質Ｓｉ層が形成される。陽極化成は、例えば、フッ化水素酸を含む電解液中に陽極及び陰極を配置し、それらの電極の間に基板を配置し、それらの電極間に電流を流すことにより実施することができる。
【００３０】
次に、陽極化成後に、基板を陽極化成ユニット１０５から取り出し、ロボット１０１に搬送する処理手順を、図４Ａ〜Ｃ及び図５Ａ〜Ｃを参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図４Ａに示す工程では、基板を陽極化成した後に、裏面接触ユニット１０６が、陽極化成ユニット１０５の上部へ移動する。裏面接触ユニット１０６は、化成槽１２６のうち基板がセットされている槽と反対側の槽の上部に移動する。裏面接触ユニット１０６は、その先端部分１０６’が略水平方向に延びていることが望ましい。
【００３２】
図４Ｂに示す工程では、裏面接触ユニット１０６の先端部分１０６’が、化成槽１２６に設けられた開口部１２７の略正面に位置するまで下降する。裏面接触ユニット１０６は、裏面接触ユニット１０６の先端部分１０６’が上記開口部１２７の略正面に到達すると、下降を停止し、開口部１２７方向に移動する。開口部１２７方向に移動した裏面接触ユニット１０６の先端部分１０６’は、基板の裏面を軽く押し付ける。
【００３３】
図４Ｃに示す工程では、裏面接触ユニット１０６の先端部分１０６’が基板の裏面を押し付け、基板の裏面が化成槽１２６から離れた状態で、昇降機構１２１が上昇し、陽極化成ユニット１０５の所定位置まで基板を持ち上げる。図５Ａは、このときの状態を、基板搬送装置１００及びリンス槽１０７も含めて示した図である。
【００３４】
なお、図４Ａ〜図４Ｃに示す工程では、裏面接触ユニット１０６の先端部分１０６’が基板の裏面を押し付けた状態で、昇降機構１２１を上昇させたが、裏面接触ユニット１０６を用いないで、昇降機構１２１をそのまま上昇させてもよい。
【００３５】
図５Ｂに示す工程では、保持部１００ａで略垂直方向に保持した基板を、リンス槽１０７に略水平方向にセットする。すなわち、搬送部１００ｃは、基板を所定位置まで持ち上げると、第１部材１２３をリンス槽１０７に向かって略９０度回転させる。その結果、保持部１００ａ上で略垂直方向に保持された基板は、リンス槽１０７上部に水平に配置される。これによって、基板搬送装置１００は、基板を縦方向で陽極化成する縦型の陽極化成ユニット１０５と、基板を横方向で洗浄する横型のリンス槽１０７との間で、基板を速やかに搬送することができる。
【００３６】
次いで、昇降機構１２１が下降し、保持部１００ａで保持した基板をリンス槽１０７中に漬け、基板に付着した薬液やパーティクル等をリンス置換する。リンス置換用の薬液としては、例えば、イソプルピルアルコール等を用いることができる。このように回転方向に基板を揺動させることによって、基板に対し、より効果的にリンス処理を施すことができる。
【００３７】
図５Ｃに示す工程では、昇降機構１２１が上昇して、リンス置換後の基板を略水平方向のままで引き上げて乾燥させる。これによって、例えば、リンス置換時の処理液としてイソプロピルアルコールを用いた場合には、イソプロピルアルコールが揮発性であるため、薬液が基板表面を流れることなく基板を乾燥させることができる。これによって、薬液が基板表面を流れることによって基板表面にパーティクルが付着することを防止することができる。
【００３８】
なお、基板搬送装置１００は、図２に示すように、薬液の蒸気が他の装置等に付着することを防止するために、周囲が壁で囲まれた室内に配置されるのが望ましい。また、図２Ｂに示すように、この空間の天井には、フィルターＦが設けられており、フィルターＦを通して空気が室内に送られるのが望ましい。これによって、空気中に含まれるパーティクル等を捕集することができる。
【００３９】
リンス置換された後の基板は、ロボット１０１によって、図２Ａに示す洗浄・乾燥ユニット１０８に運ばれる。洗浄・乾燥ユニット１０８では、例えば、基板を洗浄するための薬液（例えば、Ｈ_２０（超純水等）、Ｈ_２０_２、Ｈ_２ＳＯ_４、ＨＦ、ＮＨ_４ＯＨ、ＨＣｌ、Ｏ_３、界面活性剤等、又はこれらの混合液）を用いて、基板を洗浄する。また、洗浄・乾燥ユニット１０８では、超音波による振動を加える機構や、基板を回転させながら洗浄する機構等を用いてもよい。洗浄・乾燥ユニット１０８は、洗浄後の基板をＮ_２ブロー、スピン乾燥等を用いて乾燥させる。洗浄・乾燥ユニット１０８において洗浄・乾燥された基板は、ロボット１０１によって、アンローダー（オープナー）１０９に格納される。
【００４０】
なお、本実施形態では、縦型の陽極化成ユニットと横型のリンス槽との間で基板を搬送する基板搬送装置を一例として示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態に係る基板搬送装置１００は、基板を液体で処理する複数の処理装置の間で基板を搬送するあらゆる組合わせに適用することができる。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、基板を略垂直方向に保持する縦型の化成装置において、基板にストレスがかかることがなく、また、べべリング部分を把持することもなく、基板を搬送することができる。これによって、基板のべべリング部分からパーティクルが発生することを防止することができる。
【００４２】
また、基板に陽極化成処理を施した後に、基板を略水平方向に保持する横型のリンス槽に基板を速やかに搬送し、略水平方向に基板を保持したままでリンス置換及び引き上げて、乾燥させることができるため、リンス置換後に基板を引き上げるときに、液だれによって基板表面にパーティクルが付着することを防止することができる。
【００４３】
［基板搬送装置の適用例］
以下、上記の基板搬送装置を基板の製造方法に適用した例として、ＳＯＩ基板の製造方法を例示的に説明する。
【００４４】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【００４５】
まず、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処理等により多孔質Ｓｉ層１２を形成する。ここで、本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置を基板の製造方法に適用することによって、単結晶Ｓｉ基板１１に多孔質Ｓｉ層１２を形成する場合に、単結晶Ｓｉ基板１１がパーティクルにより汚染されることを防止することができる。
【００４６】
次いで、図１（ｂ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２の上に非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。その後、その表面を酸化することにより絶縁層（ＳｉＯ２層）１４を形成する。これにより、第１の基板１０が形成される。ここで、多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１に水素、ヘリウム又は不活性ガス等のイオンを注入する方法（イオン注入法）により形成してもよい。この方法により形成される多孔質Ｓｉ層は、多数の微小空洞を有し、微小空洞（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）層とも呼ばれる。
【００４７】
次いで、図１（ｃ）に示す工程では、単結晶Ｓｉからなる第２の基板２０を準備し、第１の基板１０と第２の基板２０とを、第２の基板２０と絶縁層１４とが面するように室温で密着させて貼り合わせ基板５０を形成する。
なお、絶縁層１４は、上記のように第１の基板の単結晶Ｓｉ層１３側に形成しても良いし、第２の基板２０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。しかしながら、上記のように、絶縁層１４を活性層となる単結晶Ｓｉ層１３側に形成することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との貼り合わせ界面を活性層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ基板を得ることができる。
【００４８】
次いで、図１（ｄ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２を分離処理すること貼り合わせ基板５０を新たな第１の基板１０’と新たな第２の基板３０に分離する。このときの分離方法としては多孔質Ｓｉ層１２付近にクサビを挿入する方法、高圧流体を多孔質Ｓｉ層１２付近に吹き付ける方法などがある。
【００４９】
その後、図１（ｅ）に示す工程では、孔質層１２’’と単結晶Ｓｉ層１３で選択比の高いエッチングを行うことによりによりほぼ単結晶Ｓｉ層１３の膜減りを起こさずに後多孔質層１２’を除去しＳＯＩ基板４０が形成される。以上の方法により移設層としての単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４を、第２の基板３０に移設することができる。更に水素雰囲気中でアニールすることで極めて表面が平坦なＳＯＩ基板とすることが可能である。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係る基板搬送装置を基板の製造方法に適用すれば、基板がパーティクルにより汚染されることを防止することができるため、基板製造工程における歩留まりの低下を抑えることができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、パーティクル汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方法を説明する図である。
【図２Ａ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置を適用した基板製造装置を上から見た平面図である。
【図２Ｂ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置を適用した図２Ａの基板製造装置を点線ａ−ａ’で切断した断面図である。
【図３Ａ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図４Ａ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図５Ａ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の好適な実施の形態に係る基板搬送装置の処理手順を示す図である。
【図６】基板搬送装置の保持部近傍を上から見た平面図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate transfer device that transfers a substrate.
[0002]
[Prior art]
Porous silicon is available from A.I. Uhlir and D.M. R. Turner discovered during the study of single crystal silicon biased to a positive potential in an aqueous solution of hydrofluoric acid and electropolishing it.
[0003]
Then, utilizing the highly reactive nature of porous silicon, application of porous silicon to an element isolation process in the manufacture of a silicon integrated circuit has been studied, and a complete isolation technology using a porous silicon oxide film (FIPOS: Full Isolation by Porous Oxidized Silicon and the like have been developed (for example, see Non-Patent Document 1).
[0004]
Recently, a silicon epitaxial layer is grown on a porous silicon substrate, and this substrate is bonded to an amorphous substrate or a single-crystal silicon substrate via an oxide film. (For example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-21338 [Non-Patent Document 1]
K. Imai, “A New Dielectric Isolation Method Using Porous Silicon”, Vol. 24, Solid State Electronics, 1981, Solid State Electron , P. 159-164
[Problems to be solved by the invention]
However, the porous layer formed on the substrate after the chemical conversion treatment has a very brittle structure, and a part thereof is peeled off, and particles are easily generated. Further, in the chemical conversion tank on the side of the negative electrode, the chemical conversion treatment is performed on all the surfaces that are in contact with the electrolytic solution. Therefore, after the chemical conversion treatment, a porous layer is also formed on the beveled portion of the substrate. Therefore, when the substrate is transported while being sandwiched from both sides or both sides, stress is applied to the substrate, which causes particles to be generated from the beveled portion. In particular, when the beveled portion is directly conveyed from both sides, the generation of particles is remarkable.
[0006]
In addition, in chemical conversion treatment in which a substrate is treated with high-concentration hydrofluoric acid, it is considered important to rinse the substrate surface with isopropyl alcohol or the like immediately after the treatment for the stability of the porous layer. I have. However, in the substrate transported by the above method, when the substrate is lifted from the rinsing tank after the rinsing replacement, the rinsing liquid flows on the substrate surface, and particles generated in the beveling portion adhere to the substrate surface together with the rinsing liquid. There is a problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to prevent, for example, particle contamination.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention relates to a substrate transport apparatus that transports a substrate between processing apparatuses that process a substrate with a liquid, and a holding unit that suction-holds an inner peripheral portion of the substrate and drives the holding unit. A transport unit that transports the substrate by transporting the substrate from the first processing apparatus to the second processing apparatus, wherein the transport unit transports the substrate from a first state in which the surface of the substrate is horizontal. It is characterized by having an operation mechanism for changing the direction of the substrate to a second state in which the surface is along the vertical direction or vice versa.
[0009]
According to a preferred embodiment of the present invention, the operation mechanism includes: a rotation mechanism that rotates the holding unit; and an elevating mechanism that moves the holding unit up and down by moving the rotation mechanism up and down. Is preferred.
[0010]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the suction mechanism is a vacuum chuck that vacuum-sucks the substrate.
[0011]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the apparatus further comprises a guide arranged on the outer peripheral side of the substrate and positioning the substrate.
[0012]
A second aspect of the present invention relates to a chemical conversion treatment system for performing a chemical conversion treatment on a substrate, in which an anode and a cathode are disposed, a chemical conversion tank for filling an electrolytic solution, and a rinse tank for cleaning the substrate, The above-described substrate transfer device, wherein the substrate transfer device transfers the substrate into the electrolytic solution, and after the substrate is subjected to a chemical conversion treatment in the chemical conversion tank, transfers the substrate to the rinse tank. It is characterized by doing.
[0013]
A third aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate, wherein a step of forming a porous layer on a substrate using the above chemical conversion treatment system and a step of forming a transfer layer on the porous layer And bonding the substrate to another substrate to produce a bonded substrate; andseparating the bonded substrate at the porous layer portion. Production method.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2A and 2B are views showing the operation of the substrate transfer apparatus 100 according to the preferred embodiment of the present invention and the processing procedure thereby. FIG. 2A is a plan view of a substrate manufacturing apparatus to which the substrate transfer apparatus 100 is applied, as viewed from above. FIG. 2B is a cross-sectional view of the substrate manufacturing apparatus of FIG. 2A to which the substrate transfer apparatus 100 is applied, which is cut along a dotted line aa ′. The substrate transport apparatus 100 can be applied to various processes for transporting a substrate between a plurality of processing apparatuses that process a substrate with a liquid. In the present embodiment, as an example, a case in which the substrate transport apparatus is applied to a substrate manufacturing apparatus is described. explain.
[0015]
A substrate manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a control unit 114 for controlling each apparatus and an electrical box 112 having various control mechanisms. The control unit 114 has, for example, a CPU, and further includes a storage medium for storing the control program, data, and the like. The user can operate the board manufacturing apparatus by inputting various settings and the like of the board manufacturing apparatus from the operation panel 113 of the electrical box 112. Further, the control unit 114 can automatically operate the substrate manufacturing apparatus by reading and executing a program code of a control program for controlling the control unit 114 stored in the storage medium. The control unit 114 may be configured to read out and execute a program code of a control program stored in a storage medium communicably connected thereto.
[0016]
With this setting, the substrate manufacturing apparatus can operate, for example, according to the following processing procedure.
[0017]
First, as shown in FIG. 2A, a robot 101 provided in a substrate manufacturing apparatus takes out a substrate to be processed from a loader (opener) 102. As shown in FIG. 2B, the robot 101 preferably includes, for example, a robot hand 111 arranged on a support table 110 and configured to suction-hold the back surface of the substrate. Such a robot hand 111 can prevent a substrate surface (for example, a surface on which a porous layer or the like is formed) from being contaminated or damaged.
[0018]
Next, the robot 101 taking out the substrate sets the substrate held by the robot hand 111 on the aligner 103. The aligner 103 performs positioning of the substrate transferred from the robot 101. For example, the aligner 103 can align the plane orientation of the substrate or position the substrate based on a notch formed in the substrate. Thus, even if the position of the substrate placed on the loader (opener) 102 and the orientation flat (OF) are different for each substrate, these can be corrected for each substrate, and the subsequent steps can be performed under substantially the same conditions. It is possible to do with.
[0019]
Next, the robot 101 takes out the aligned substrate from the aligner 103 and sets it in the resistivity measurement unit 104. The specific resistance measurement unit 104 can determine the specific resistance of the substrate. The specific resistance measuring unit 104 includes, for example, a sheet resistance measuring device 104a for measuring the sheet resistance of the substrate and a thickness measuring device 104b for measuring the thickness of the substrate. The specific resistance can be obtained based on the sheet resistance measured by the sheet resistance measuring device 104a and the thickness of the substrate measured by the thickness measuring device 104b. The specific resistance of the substrate obtained by the measurement unit 104 can be used, for example, when controlling the structure (for example, porosity) of a porous layer formed on the substrate in the subsequent anodizing treatment. Therefore, the measurement information such as the specific resistance obtained by the specific resistance measurement unit 104 is stored in a storage medium built in the specific resistance measurement unit 104, a computer-readable storage medium detachably connected to the specific resistance measurement unit 104, or a specific medium. It is desirable that the data is stored in a storage medium (for example, a storage medium used in the control unit 114) communicably connected to the resistance measurement unit 104.
[0020]
Next, the robot 101 takes out the substrate for which the measurement of the specific resistance has been completed from the specific resistance measurement unit 104 and sets the substrate in the substrate transfer device 100. It is desirable that a shutter S be provided between the substrate transfer device 100 and the robot 101, as shown in FIG. 2A. By configuring the shutter S in this manner, for example, it is possible to prevent the vapor from the anodizing unit 105 from adhering to the robot, thereby eroding the surface thereof, and preventing the chemical solution adhering to the robot from adhering to the substrate. can do.
[0021]
Hereinafter, a processing procedure in which the robot 101 sets a substrate on the substrate transfer device 100 will be described with reference to FIGS.
[0022]
In the process shown in FIG. 3A, the robot 101 shown in FIGS. 2A and 2B lowers the robot hand 111 and transfers the substrate held by the robot hand 111 to the holding unit 100a of the substrate transfer device 100. The situation at this time will be described in detail with reference to FIG.
[0023]
FIG. 6 is a plan view when the vicinity of the holding unit 100a of the substrate transfer apparatus 100 is viewed from above. As shown in FIG. 6, the substrate transport apparatus 100 includes a holding unit 100a that holds a substrate, and a transport unit 100c that transports a substrate.
[0024]
The robot 101 shown in FIGS. 2A and 2B lowers the robot hand 111 through the space between the two holding units 100a, and places the substrate on the holding unit 100a. The holding unit 100a is characterized in that the substrate is held by sucking the inside of the outer peripheral portion of the substrate, instead of sandwiching the substrate from both sides (hereinafter, referred to as “gripping”). More specifically, the holding unit 100a includes a suction mechanism V such as a vacuum chuck, and suction-holds the back surface of the substrate. In order to further enhance the suction effect, for example, it is desirable to provide a plurality of suction mechanisms V in the holding unit 100a. With such a configuration that the inside of the outer peripheral portion of the substrate is sucked and held, no stress is applied to the substrate, and no gripping and holding of the belling portion is performed, so that generation of particles from the belling portion is prevented. Can be.
[0025]
The holding unit 100a is connected to the transport unit 100c. The transport unit 100c includes an elevating mechanism 121 that can move in the vertical direction, and a rotating mechanism 122 that rotates the elevating mechanism 121. The rotation mechanism 122 includes a first member 123 connected to the rotation shaft of the lifting mechanism 121, and a second member 124 extending substantially vertically from the first member 123 and connected to the holding unit 100a. You. With such a configuration, the transport unit 100c can change the direction of the substrate from the first state in which the surface of the substrate is horizontal to the second state in which the surface of the substrate is along the vertical direction, or vice versa.
[0026]
The holding unit 100a may include a guide 125 that contacts the substrate from the outer peripheral side of the substrate and positions the substrate. By configuring the guide 125 in this manner, even when the suction mechanism V has a suction failure, it is possible to prevent the substrate from coming off the holding unit 100a. Preferably, as shown in FIG. 6, the holding section 100a preferably positions the outer periphery of the substrate at four points by the guides 125, and suction-holds two places on the back surface of the substrate by the suction mechanism V.
[0027]
Note that, after the transfer of the substrate from the robot hand 111, the transfer unit 100c may temporarily lower the elevating mechanism 121 to immerse the substrate in the rinsing tank 107, wash the substrate, and then lift the substrate.
[0028]
In the step shown in FIG. 3B, the substrate held by the holding unit 100a is set on the anodizing unit 105 in a substantially vertical direction. First, the elevating mechanism 121 moves up to lift the substrate held by the holding unit 100a to a predetermined position. Next, the transport unit 100c rotates the first member 123 approximately 90 degrees toward the anodizing unit 105. As a result, the substrate held substantially horizontally by the holding unit 100a is held substantially vertically by the holding unit 100a. Thus, the substrate transfer apparatus 100 can quickly transfer the substrate between the horizontal rinse tank 107 for cleaning the substrate in the horizontal direction and the vertical anodizing unit 105 for anodizing the substrate in the vertical direction. Can be.
[0029]
In the step shown in FIG. 3C, the elevating mechanism 121 descends and is set at a predetermined position of the anodizing unit 105. The anodizing unit 105 has a chemical conversion tank 126 for filling the electrolytic solution, and performs anodizing treatment on the substrate in the electrolytic solution (chemical conversion solution). When single crystal silicon is used as the substrate, a porous Si layer is formed on the single crystal silicon substrate. The anodization can be performed, for example, by arranging an anode and a cathode in an electrolytic solution containing hydrofluoric acid, arranging a substrate between the electrodes, and passing a current between the electrodes.
[0030]
Next, a procedure for removing the substrate from the anodizing unit 105 after the anodization and transporting the substrate to the robot 101 will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4C and 5A to 5C.
[0031]
In the step shown in FIG. 4A, after anodizing the substrate, the back contact unit 106 moves to the upper part of the anodizing unit 105. The back contact unit 106 moves to the upper part of the formation tank 126 opposite to the tank on which the substrate is set. It is desirable that the back contacting unit 106 has a tip portion 106 ′ extending substantially in the horizontal direction.
[0032]
In the step shown in FIG. 4B, the front end portion 106 ′ of the back contact unit 106 is lowered until it is located substantially in front of the opening 127 provided in the chemical conversion tank 126. When the front end portion 106 ′ of the back contact unit 106 reaches substantially the front of the opening 127, the back contact unit 106 stops descending and moves toward the opening 127. The front end portion 106 'of the back surface contact unit 106 moved toward the opening 127 gently presses the back surface of the substrate.
[0033]
In the step shown in FIG. 4C, the tip portion 106 ′ of the back contact unit 106 presses the back of the substrate, and the lifting mechanism 121 moves up while the back of the substrate is separated from the chemical formation tank 126, and the predetermined position of the anodization unit 105 Lift the board up. FIG. 5A is a diagram showing the state at this time, including the substrate transfer device 100 and the rinsing tank 107.
[0034]
In the steps shown in FIGS. 4A to 4C, the elevating mechanism 121 is raised in a state where the front end portion 106 ′ of the back surface contact unit 106 presses the back surface of the substrate, but the up / down movement is performed without using the back surface contact unit 106. The mechanism 121 may be raised as it is.
[0035]
In the step shown in FIG. 5B, the substrate held in the substantially vertical direction by the holding unit 100a is set in the rinse tank 107 in a substantially horizontal direction. That is, when the transport unit 100c lifts the substrate to the predetermined position, the transport unit 100c rotates the first member 123 by approximately 90 degrees toward the rinsing tank 107. As a result, the substrate held in the substantially vertical direction on the holding unit 100a is horizontally disposed above the rinsing tank 107. Accordingly, the substrate transfer apparatus 100 can quickly transfer the substrate between the vertical anodization unit 105 that anodizes the substrate in the vertical direction and the horizontal rinse tank 107 that cleans the substrate in the horizontal direction. Can be.
[0036]
Next, the elevating mechanism 121 descends, soaks the substrate held by the holding unit 100a in the rinsing tank 107, and rinses and replaces a chemical solution, particles, and the like attached to the substrate. As the chemical solution for rinsing replacement, for example, isopropyl alcohol or the like can be used. By oscillating the substrate in the rotational direction in this way, the substrate can be more effectively rinsed.
[0037]
In the step shown in FIG. 5C, the elevating mechanism 121 is lifted, and the substrate after the rinsing replacement is pulled up and dried in a substantially horizontal direction. Thus, for example, when isopropyl alcohol is used as the treatment liquid at the time of rinsing replacement, the substrate can be dried without the chemical solution flowing on the substrate surface because isopropyl alcohol is volatile. This can prevent particles from adhering to the substrate surface due to the chemical solution flowing on the substrate surface.
[0038]
In addition, as shown in FIG. 2, it is desirable that the substrate transfer device 100 be disposed in a room surrounded by a wall in order to prevent the vapor of the chemical solution from adhering to other devices. As shown in FIG. 2B, a filter F is provided on the ceiling of this space, and it is desirable that air be sent into the room through the filter F. Thereby, particles and the like contained in the air can be collected.
[0039]
The substrate after the rinsing replacement is carried by the robot 101 to the cleaning / drying unit 108 shown in FIG. 2A. In the cleaning and drying unit 108, for example, chemical solution for cleaning a substrate _{(e.g., H} 2 0 (ultrapure water or the _{like), H 2 0 2, H} 2 SO 4, HF, NH 4 OH, HCl, O 3, The substrate is washed using a surfactant or the like, or a mixture thereof. In the cleaning / drying unit 108, a mechanism for applying vibration by ultrasonic waves, a mechanism for cleaning while rotating the substrate, or the like may be used. The cleaning / drying unit 108 dries the cleaned substrate using N ₂ blow, spin drying, or the like. The substrate cleaned and dried in the cleaning / drying unit 108 is stored in an unloader (opener) 109 by the robot 101.
[0040]
In the present embodiment, a substrate transfer device that transfers a substrate between a vertical anodizing unit and a horizontal rinse tank is shown as an example, but the present embodiment is not limited to this. The substrate transfer apparatus 100 according to the present embodiment can be applied to any combination of transferring a substrate between a plurality of processing apparatuses that process a substrate with a liquid.
[0041]
As described above, according to the present embodiment, in the vertical chemical conversion apparatus that holds the substrate in a substantially vertical direction, the substrate is transferred without stress being applied to the substrate and without holding the beveled portion. can do. This can prevent particles from being generated from the beveled portion of the substrate.
[0042]
In addition, after the substrate is subjected to anodizing treatment, the substrate is quickly transferred to a horizontal rinsing tank that holds the substrate in a substantially horizontal direction, rinsed and pulled up while holding the substrate in a substantially horizontal direction, and dried. Therefore, it is possible to prevent particles from adhering to the substrate surface due to dripping when the substrate is pulled up after the rinse replacement.
[0043]
[Application example of substrate transfer device]
Hereinafter, a method for manufacturing an SOI substrate will be exemplarily described as an example in which the above-described substrate transfer apparatus is applied to a method for manufacturing a substrate.
[0044]
1A to 1E are schematic diagrams for schematically explaining a method for manufacturing an SOI substrate according to a preferred embodiment of the present invention.
[0045]
First, in the step shown in FIG. 1A, a single-crystal Si substrate 11 is prepared, and a porous Si layer 12 is formed on the surface thereof by anodizing treatment or the like. Here, when the porous silicon layer 12 is formed on the single-crystal Si substrate 11 by applying the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention to the method for manufacturing the substrate, the single-crystal Si substrate 11 Contamination by particles can be prevented.
[0046]
Next, in a step shown in FIG. 1B, a non-porous single-crystal Si layer 13 is formed on the porous Si layer 12 by an epitaxial growth method. Thereafter, the surface is oxidized to form an insulating layer (SiO 2 layer) 14. Thereby, the first substrate 10 is formed. Here, the porous Si layer 12 may be formed by, for example, a method of implanting ions such as hydrogen, helium, or an inert gas into the single crystal Si substrate 11 (ion implantation method). The porous Si layer formed by this method has a number of microcavities and is also called a microcavity layer.
[0047]
Next, in the step shown in FIG. 1C, a second substrate 20 made of single-crystal Si is prepared, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are separated from each other by the second substrate 20 and the insulating layer 14. The bonded substrate 50 is formed by closely contacting at room temperature so that
Note that the insulating layer 14 may be formed on the single crystal Si layer 13 side of the first substrate as described above, may be formed on the second substrate 20, or may be formed on both. As a result, when the first substrate and the second substrate are brought into close contact with each other, the state shown in FIG. However, as described above, by forming the insulating layer 14 on the side of the single crystal Si layer 13 serving as the active layer, the bonding interface between the first substrate 10 and the second substrate 20 can be kept away from the active layer. Therefore, a higher-quality SOI substrate can be obtained.
[0048]
Next, in the step shown in FIG. 1D, the bonded substrate 50 is separated into a new first substrate 10 ′ and a new second substrate 30 by subjecting the porous Si layer 12 to a separation process. As a separation method at this time, a method of inserting a wedge near the porous Si layer 12 or a method of spraying a high-pressure fluid near the porous Si layer 12 can be used.
[0049]
Thereafter, in the step shown in FIG. 1E, the porous layer 12 ″ and the single-crystal Si layer 13 are etched with a high selectivity, thereby substantially preventing the single-crystal Si layer 13 from being reduced in film thickness. The quality layer 12 'is removed, and the SOI substrate 40 is formed. By the above method, the single crystal Si layer 13 and the insulating layer 14 as transfer layers can be transferred to the second substrate 30. Further, by annealing in a hydrogen atmosphere, an SOI substrate having an extremely flat surface can be obtained.
[0050]
As described above, if the substrate transfer apparatus according to the present embodiment is applied to a method for manufacturing a substrate, the substrate can be prevented from being contaminated by particles, and thus, a decrease in yield in the substrate manufacturing process can be suppressed. it can.
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, for example, particle contamination can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a substrate according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a plan view of a substrate manufacturing apparatus to which the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention is applied, as viewed from above.
FIG. 2B is a cross-sectional view of the substrate manufacturing apparatus of FIG. 2A to which the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention is applied, which is cut along a dotted line aa ′.
FIG. 3A is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3C is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4C is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5C is a diagram showing a processing procedure of the substrate transfer device according to the preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of the vicinity of a holding portion of the substrate transfer device as viewed from above.

Claims (1)

基板を液体で処理する処理装置間で該基板を搬送する基板搬送装置であって、
前記基板の外周部内側を吸着保持する保持部と、
前記保持部を駆動して前記基板を搬送する搬送部と、
を備え、前記搬送部は、第１処理装置から第２処理装置へ前記基板を搬送する際に、前記基板の面が水平な第１状態から前記基板の面が鉛直方向に沿う第２状態へ、又は、その逆に前記基板の向きを変更する操作機構を有することを特徴とする基板搬送装置。A substrate transport device that transports the substrate between processing devices that process the substrate with a liquid,
A holding unit that suction-holds the inside of the outer peripheral portion of the substrate,
A transfer unit that drives the holding unit to transfer the substrate,
Wherein the transfer unit transfers the substrate from the first processing apparatus to the second processing apparatus, from a first state in which the surface of the substrate is horizontal to a second state in which the surface of the substrate is along a vertical direction. Or a conversely, an operation mechanism for changing the direction of the substrate.

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