(57)【要約】【課題】高品質、高効率又は低コストなエピタキシャル薄膜を、剥離／接合する処理する製造装置を提供する。【解決手段】例えば、エピタキシャル膜である薄膜１４を得る成長用基板１３を保持する基板保持体１２と、基板保持体を支持する基板支持体１１と、成長用基板から剥離する薄膜を保持する薄膜保持体１６と、薄膜保持体を支持する薄膜支持体１５と、基板支持体及び薄膜保持体による第１のチャンバー２００と、基板保持体及び基板支持体による第２のチャンバー２１０と、薄膜保持体及び薄膜支持体による第３のチャンバー２２０と、を有する剥離装置１０と、第１、第２及び第３のチャンバーにそれぞれ対応する第１、第２及び第３の気圧力を印加する圧力装置５０と、を備える製造装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル膜である薄膜を得る成長用基板を保持する基板保持体と、
前記基板保持体を支持する基板支持体と、
前記成長用基板から剥離する前記薄膜を保持する薄膜保持体と、
前記薄膜保持体を支持する薄膜支持体と、
前記基板支持体及び前記薄膜保持体による第１のチャンバーと、
前記基板保持体及び前記基板支持体による第２のチャンバーと、
前記薄膜保持体及び前記薄膜支持体による第３のチャンバーと、を有する剥離装置と、
前記第１、第２及び第３のチャンバーにそれぞれ対応する第１、第２及び第３の気圧力を印加する圧力装置と、を備える製造装置。
【請求項２】
前記第１及び第３の気圧力の気圧力差を、前記薄膜に印加する、ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記薄膜支持体は、前記第１の気圧力によって弾性歪みを生ずる変形部を有する、ことを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項４】
前記変形部は、前記薄膜支持体の厚み方向に溝を有する切り欠き部を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の製造装置。
【請求項５】
前記変形部の厚みは、前記変形部の外周の厚みよりも薄い、ことを特徴とする請求項３及び４のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項６】
前記薄膜保持体は、前記変形部に取り付けられる、ことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項７】
前記第１の気圧力及び前記第２の気圧力の圧力差、並びに前記第１の気圧力及び第３の気圧力の圧力差は、大気圧を１気圧として１．３気圧から３．０気圧である、ことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項８】
前記第２及び第３の気圧力は大気圧よりも低い負圧であり、前記第１の気圧力は大気圧より高い正圧である、ことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項９】
前記第１のチャンバーには、ドライエアガスまたは窒素ガスが供給される、ことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１０】
前記第１のチャンバーには、少なくとも前記成長用基板または前記薄膜のボーア半径よりも小さいボーア半径の原子または分子のガスが供給される、ことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１１】
前記第１のチャンバーには、少なくとも水素ガス、またはヘリウムガスが供給される、ことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１２】
前記半導体装置または前記第１のチャンバーは、更に担体を備える、ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１３】
前記基板保持体は、更に加熱部を含む、ことを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１４】
前記加熱部は、バイメタルである、ことを特徴とする請求項１０に記載の製造装置。
【請求項１５】
前記剥離装置は、更に、前記薄膜支持体及び前記基板支持体の間に、前記第１の気圧力を維持する第１のシール材を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１６】
前記薄膜支持体は、前記第１のシール材により前記基板支持体から脱着可能である、ことを特徴とする請求項１５に記載の製造装置。
【請求項１７】
前記剥離装置は、更に、前記薄膜支持体及び前記薄膜保持体の間に、前記第３の気圧力を維持する第２のシール材を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１８】
前記薄膜保持体は、前記第２のシール材により前記薄膜支持体から脱着可能である、ことを特徴とする請求項１７に記載の製造装置。
【請求項１９】
前記剥離装置は、更に、前記基板支持体及び前記基板保持体の間に、前記第２の気圧力を維持する第３のシール材を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項２０】
前記基板保持体は、前記第３のシール材により前記基板支持体から脱着可能である、ことを特徴とする請求項１９記載の製造装置。
【請求項２１】
前記薄膜保持体は、前記薄膜の領域に関連する所定単位面積あたり前記薄膜保持体を貫通する複数の第１の孔を有し、更に、前記薄膜及び前記薄膜保持体の間に、前記複数の第１の孔の数よりも多い前記所定単位面積あたり複数の第２の貫通孔を有する多孔金属パッドを含む、ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項２２】
前記薄膜保持体は、更に、前記薄膜及び前記多孔金属パッドの間に、前記複数の第２の貫通孔の数よりも多い前記所定単位面積あたり複数の第３の貫通孔を有するカーボン・ナノ・パッドを含む、ことを特徴とする請求項２１に記載の製造装置。
【請求項２３】
前記基板保持体は、重力方向を基準として前記薄膜保持体の上側に配置する、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項２４】
前記薄膜保持体は、前記薄膜を第３の転写材を介して保持する、ことを特徴とする請求項１から１４、及び２３のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項２５】
前記第３の転写材は、製品基板である、ことを特徴とする請求項２４に記載の製造装置。
【請求項２６】
前記製造装置は、更に接合装置を含み、
前記接合装置は、
前記薄膜支持体と脱着可能であり、前記薄膜保持体に保持した前記薄膜を転写する転写材を支持する転写支持体を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項２７】
前記薄膜支持体及び前記転写支持体の少なくとも一方は、互いの距離を変更できるように可動可能である、ことを特徴とする請求項２６に記載の製造装置。
【請求項２８】
前記接合装置は、更に、前記薄膜支持体及び前記転写支持体の間に、第１のスライダー又はベアリングを含む、ことを特徴とする請求項２７に記載の製造装置。
【請求項２９】
前記薄膜支持体及び前記転写支持体の他方は、互いの距離を変更できるように可動可能である、ことを特徴とする請求項２７及び２８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項３０】
前記接合装置は、更に、前記転写支持体を可動させる上下機構を含む、ことを特徴とする請求項２９に記載の製造装置。
【請求項３１】
前記第３のチャンバーに印加する第３の気圧力は、大気圧より高い正圧である、ことを特徴とする請求項２６から３０のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項３２】
前記接合装置は、
前記薄膜支持体及び前記転写支持体による第４のチャンバーと、
前記転写材及び前記転写支持体による第５のチャンバーと、
前記第５のチャンバーの気圧力を測定する気圧力計と、を含む、ことを特徴とする請求項２６から３１のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項３３】
前記転写材は、製品基板である、ことを特徴とする請求項２６から３２のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項３４】
前記接合装置は、
前記転写支持体と脱着可能であり、前記転写材に保持した前記薄膜を更に転写する第２の転写材を支持する第２の薄膜支持体を含む、ことを特徴とする請求項２６に記載の製造装置。
【請求項３５】
前記第２の薄膜支持体及び前記転写支持体の少なくとも一方は、互いの距離を変更できるように可動可能である、ことを特徴とする請求項３４に記載の製造装置。
【請求項３６】
前記接合装置は、更に、前記第２の薄膜支持体及び前記転写支持体の間に、第２のスライダー又はベアリングを含む、ことを特徴とする請求項３５に記載の製造装置。
【請求項３７】
前記第２の薄膜支持体及び前記転写支持体の他方は、互いの距離を変更できるように可動可能である、ことを特徴とする請求項３５及び３６のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項３８】
前記接合装置は、更に、前記転写支持体を可動させる上下機構を含む、ことを特徴とする請求項３７に記載の製造装置。
【請求項３９】
前記接合装置は、前記第２の薄膜支持体及び前記第２の転写材による第６のチャンバーを含む、ことを特徴とする請求項３４に記載の製造装置。
【請求項４０】
前記圧力装置は、更に、前記第６のチャンバーに、大気圧より高い正圧である第４の気圧力を印加する、ことを特徴とする請求項３９に記載の製造装置。
【請求項４１】
前記接合装置は、更に、前記第２の薄膜支持体及び前記第２の転写材の間に、且つ、前記第６のチャンバーに配置される第２の薄膜保持体を含む、ことを特徴とする請求項３９に記載の製造装置。
【請求項４２】
前記接合装置は、更に、前記第２の転写材を保持し、前記第２の薄膜支持体及び前記第２の転写材との間に配置される第２の薄膜保持体を含む、ことを特徴とする請求項３５に記載の製造装置。
【請求項４３】
前記接合装置は、更に、前記第２の薄膜支持体及び前記第２の薄膜保持体の間に配置される第２のスライダーを含む、ことを特徴とする請求項４２に記載の製造装置。
【請求項４４】
前記第２のスライダーは、前記圧力装置から供給される気圧力によって前記第２の薄膜保持体を保持する貫通孔を有する、ことを特徴とする請求項４３に記載の製造装置。
【請求項４５】
前記第２の転写材は、製品基板である、ことを特徴とする請求項３４から４４のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項４６】
前記製造装置は、更に薄膜支持体搬送機構を含み、
前記薄膜支持体搬送機構は、前記薄膜支持体を前記剥離装置及び前記接合装置間で搬送する薄膜支持体移動材を含む、ことを特徴とする請求項２６に記載の製造装置。
【請求項４７】
前記製造装置は、更に第２の薄膜支持体搬送機構を含み、
前記第２の薄膜支持体搬送機構は、前記第２の薄膜支持体を前記剥離装置及びその他の装置間で搬送する第２の薄膜支持体移動材を含む、ことを特徴とする請求項３４に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置を製造する製造装置及びその制御方法、並びに電子装置及びその製造方法に関する。電子装置は、半導体装置も含む。電子装置を製造する製造装置は、半導体を製造する製造装置も含む。例えば、基板から成長されたエピタキシャル膜（以下、薄膜と呼ぶ）を分離する技術、又は分離されたエピタキシャル膜（薄膜）を別の基板（又は転写材）にボンディングする技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
基板からエピタキシャル膜を分離する装置として、例えば特許文献１に開示された構成（図３）がある。特許文献１に開示されている装置は、吸着溝を有し真空吸着によって半導体基板を撓ませて湾曲した吸着面に保持する基板保持部、楔を半導体基板と半導体薄膜との間の層（多孔質層端部）に押圧することにより半導体薄膜を半導体基板から剥離する楔部、及び吸着孔及び緩衝部を有し半導体薄膜を真空吸着によって吸引保持する半導体薄膜保持部、並びにそれらの構造が開示される。
【０００３】
次に、特許文献２に開示された構造（図４）では、Ｓｉ基体から網状膜を剥離する剥離装置において、Ｓｉ基体上に成長した網状膜の上から押し付け、剥離装置の内部を真空引きしながら網状膜を吸引し、剥離装置を上に引き上げる構造が開示される。
【０００４】
次に、特許文献３に開示された構造（図３）では、ホットプレートなどの加熱部を有し、第１の基板上にエピタキシャル成長させた窒化物系半導体結晶に熱衝撃を付与して薄膜を剥離する構造が開示される。他に、機械的衝撃（流体の噴出）により剥離を行う構造、振動衝撃（超音波発振器）により剥離を行う構造も開示される。
【０００５】
次に、特許文献４に開示された構造（図１）では、基板の表面に密着した薄膜の剥離を非接触で検出する膜剥離検出装置であって、基板にレーザ光を照射するレーザ光照射光学系と、薄膜による散乱光を受光してその散乱光に含まれるスペックルパターンを光学的に検知するイメージセンサ、及びイメージセンサの出力に基づいて、薄膜の剥離を判定する剥離判定手段が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２８１４８号
【特許文献２】特開２００１−８５７２５号
【特許文献３】特開２００７−２２０８９９号
【特許文献４】特開２００２−００５８１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
剥離装置及びボンディング装置（剥離した薄膜を製品の一部となるその他の基板へボンディングするボンディング装置）それぞれの高精度化による薄膜の信頼性の向上が必要である。また、剥離した薄膜を扱うハンドリング工程（剥離工程からボンディング工程まで）が、剥離された薄膜の信頼性の向上の視点から必要である。更に、剥離された薄膜の信頼性を向上させつつ、これら装置のコストの低減が必要である。
【０００８】
例えば、特許文献１に開示された製造装置は、コントローラを有し、コントローラは、分離層である多孔質層の剥離強度の違い（剥がれ難い箇所、剥がれ易い箇所）に応じて、剥離用ウエハの定速回転、楔の挿入量、及び楔の押し圧力を調整しなければならない。これは製造装置の部品点数の増加であり、コスト増を招く。
【０００９】
例えば、特許文献１に開示された構成においては、半導体薄膜保持部は上方向への張力が常に掛かるように圧縮バネが軸を押し上げるように設けてあり、半導体薄膜を吸着した後は半導体薄膜を半導体基板から剥がす方向の張力が常に掛かり剥離を促進する構成になっている。つまり、圧縮バネが、楔によって剥離されつつある薄膜を、コントローラの制御に関連なく一方的に剥離を促進するので、薄膜の信頼性の低下を招く。特許文献２に開示された構造も同様である。
【００１０】
例えば、特許文献３に開示された構成においては、３つ（熱衝撃、機械的衝撃、振動衝撃）の方法で薄膜を剥離する構造が開示されるも、剥離されつつある薄膜の信頼性保持の方法、及びその構造が開示されない。少なくとも前述した複数の課題の一つが、剥離された薄膜の信頼性を向上させつつ、又はこれら装置のコストの低減の視点で、解決されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の製造装置は、薄膜を得る成長用基板を保持する基板保持体と、基板保持体を支持する基板支持体と、成長用基板から剥離する薄膜を保持する薄膜保持体と、薄膜保持体を支持する薄膜支持体と、基板支持体及び薄膜保持体による第１のチャンバーと、基板保持体及び基板支持体による第２のチャンバーと、薄膜保持体及び薄膜支持体による第３のチャンバーと、を有する剥離装置と、第１、第２及び第３のチャンバーにそれぞれ対応する第１、第２及び第３の気圧力を印加する圧力装置と、を備える、ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を実現する製造装置の一例（断面図）である。
【図２】本発明の製造装置に含まれる剥離装置（第１例）である。
【図３】図２の一部の非加熱時の拡大図である。
【図４】図３の熱印加時の拡大図である。
【図５】図２の薄膜支持体（第１例）の拡大図である。
【図６】図５の上面図（第１例）である。
【図７】図５の上面図（第２例）である。
【図８】図２の薄膜支持体（第２例）の拡大図である。
【図９】図２の薄膜支持体（第３例）の拡大図である。
【図１０】図２の薄膜支持体（第４例）の拡大図である。
【図１１】本発明の製造装置に含まれる接合装置（第１例：第１状態時）である。
【図１２】本発明の製造装置に含まれる接合装置（第１例：第２状態時）である。
【図１３】本発明の製造装置に含まれる接合装置（第２例：第１状態時）である。
【図１４】本発明の製造装置に含まれる接合装置（第２例：第２状態時）である。
【図１５】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第１の状態時）である。
【図１６】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第２の状態時）である。
【図１７】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第３の状態時）である。
【図１８】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第４の状態時）である。
【図１９】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第５の状態時）である。
【図２０】本発明の製造装置に含まれる剥離装置（第２例）である。
【図２１】図２０の熱印加時の拡大図である。
【図２２】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第６の状態時）である。
【図２３】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第７の状態時）である。
【図２４】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第８の状態時）である。
【図２５】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第９の状態時）である。
【図２６】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第１０の状態時）である。
【図２７】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第１１の状態時）である。
【図２８】本発明の製造装置が取り扱う薄膜（第１２の状態時）である。
【図２９】本発明の製造装置の制御方法である。
【図３０】本発明の剥離装置の制御方法である。
【図３１】本発明の接合装置の制御方法である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の製造装置の断面図を簡素に示す複数の実施例のうちの一つの実施例である。図１が開示する製造装置１は、剥離装置１０、接合装置２０、圧力装置５０、及び薄膜支持体搬送機構３０、並びに筐体４０が含まれる。
【００１４】
本発明の幾つかの特徴を簡素に以下に示す。但し、これら特徴は特許請求項に示す発明の特別な特徴を制限するものではない。
【００１５】
第１の特徴として、剥離装置１０は、基板支持体１１と可動可能な薄膜支持体１５によって構成される。接合装置２０は、可動可能な転写支持体２１と可動可能な薄膜支持体１５によって構成される。つまり、ひとつの薄膜支持体１５は、剥離装置１０と接合装置２０の両方で使用される。ひとつの薄膜支持体１５は、薄膜支持体搬送機構３０に接続する。ひとつの薄膜支持体１５が剥離された薄膜１４を接合装置２０においても使用するので、剥離された薄膜１４の品質向上と、製造工程のスループットの短縮が期待できる。
【００１６】
第２の特徴として、圧力装置５０は、剥離装置１０が有する３つのチャンバー（第１、第２、及び第３のチャンバー）にそれぞれ最適な気圧力を供給して、薄膜１４を剥離する。第１のチャンバー２００に大気圧（約１ｋｇｆ／ｃｍ２）よりも高い第１の気圧力を印加し、第２のチャンバー２１０及び第３のチャンバー２２０に大気圧よりも低い第２及び第３の気圧力を印加する。少なくとも第１及び第３の気圧力の差を薄膜１４の両面に与える。これによって、剥離されつつある薄膜１４と薄膜保持体１６との吸着度合いを高め、また成長用基板１３と基板保持体１２との密着度合いを高めることによって剥離されつつある薄膜１４の剥離度合いを高める。その結果として剥離時間が高速化される。また、その結果として薄膜１４の品質向上が実現できる。
【００１７】
第３の特徴として、第１のチャンバー２００に水素ガスが供給される。例えば、水素が剥離領域へ拡散し、拡散部分の格子間の歪みを増大させることによって、窒化ガリウムＧａＮとエピタキシャル膜である薄膜間の格子状数の異なる剥離領域（バッファー層）の欠陥度合いを更に高める。成長用基板１３から薄膜１４が剥離する劈開（へきかい：Cleavage）の高速化と薄膜１４の品質向上の両者を実現できる。剥離（Cleavage）とは、結合力の弱い方向に裂ける性質、現象を示す。
【００１８】
第４の特徴として、薄膜支持体１５が弾性歪み変形部１７を備えている。大気圧よりも高い第１の気圧力によって、弾性歪み変形部１７が上昇（図１の断面図の上の方向）する。成長用基板１３から薄膜１４が剥離する劈開の高速化その品質向上の両者を実現できる。弾性歪み変形部１７は、薄膜支持体１５の厚みや形状を考慮することによって実現できる。例えば、切り欠き部１８はその一例である。弾性歪み変形部１７は、単に変形部１７と呼ぶことがある。
【００１９】
第５の特徴にとして、接合装置２０において、３つの支持体（転写支持体２１、薄膜支持体１５、及び第２の薄膜支持体１１５（図１３））を使って、剥離された薄膜１４を２回転転写する。転写支持体２１を基準に２回転写するので、剥離された薄膜１４の表面を反転できる。よって、製造工程のスループットの短縮が期待できる。ここで反転とは、剥離された劈開面（Ｂ麺）及びその反対面を、転写材の接合面または製品基板の接合面に対して自由に設定できることを意味する。
【００２０】
第６の特徴として、転写材２３または第２の転写材１２３を最終製品の製品基板１６０として利用できる。剥離された薄膜１４の品質向上と、製造工程のスループットの短縮が期待できる。
【００２１】
第７の特徴として、剥離装置１０を天地逆転する（薄膜保持体１６を大地側、基板保持体１２を天側）し、薄膜保持体１６に第３の転写材（例えば、製品基板）をセットすることにより、成長用基板１３から剥離された薄膜１４を直接に製品基板に転写及び接合することができる。剥離された薄膜１４の品質向上と、製造工程のスループットの短縮が期待できる。
【００２２】
第８の特徴として、圧力装置５０は、接合装置２０が有する３つのチャンバー（第３、第４、及び第５のチャンバー）のうち第３のチャンバーに最適な気圧力を供給して、薄膜１４を転写材２３に転写する。第３のチャンバーに大気圧よりも高い第３の気圧力を印加する。薄膜１４及び薄膜保持体１６の固定、並びに成長用基板１３及び基板保持体１２の固定を確実なものにし、その結果としての転写時間の高速化とその品質向上の両者を実現できる。
【００２３】
図１において、製造装置１がハンドリングする薄膜１４（エピタキシャル膜）は、例えば、次に示される様々な電子部品及びその電子部品が搭載されたシステムに適用される。例えば、太陽電池(Solar Cell Module)、ＬＥＤ照明(LED Lamp, LED Light Bulb)、ディスプレイ（ＰＤＰ；Plasma Display Panel、ＬＣＤ；Liquid Crystal Display、ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting Diode）、半導体レーザ（Semiconductor Laser, Laser Diode）、光イメージセンサ（Photonic Imager）、プロジェクションディスプレイ(2D/3D Projection Display)、仮想現実・3D投影ディスプレイ(Quantum Photonic Imager, Virtual Reality Display(VR), Augmented Reality Display(AR), Mixed Reality Display(MR), Substitutional Reality Display(SR))、NAND Flash Memory等の不揮発性メモリデバイス及びそのシステム（SSD；Solid State Drive）である。後述する製品基板１６０（図１９、図２５及び図２８）も薄膜１４と同様に、電子部品及びその電子部品が搭載されたシステムに適用される。
【００２４】
図１において、剥離装置１０は、成長用基板１３がその表面に形成されたエピタキシャル膜である薄膜１４を、剥離する機構及び構造である。成長用基板１３及び薄膜１４は、剥離装置１０の外部で形成される。剥離装置１０は、成長用基板１３を保持する基板保持体１２を有する。剥離装置１０は、基板保持体１２を支持する基板支持体１１を有する。基板支持体１１は、筐体４０に固定される（固定場所は不図示）。剥離装置１０は、成長用基板１３から剥離された薄膜１４を吸着する薄膜保持体１６を有する。剥離装置１０は、薄膜保持体１６を支持する薄膜支持体１５を有する。薄膜支持体１５は、基板支持体１１に脱着可能に接続される。
【００２５】
剥離装置１０は、３つのチャンバーを備える。第１のチャンバー２００は、基板支持体１１及び薄膜支持体１５によって形成される空間である。第２のチャンバー２１０は、基板支持体１１及び基板保持体１２によって形成される空間である。第３のチャンバーは、薄膜支持体１５及び薄膜保持体１６によって形成される空間である。第１のチャンバー２００内には、基板保持体１２及び薄膜保持体１６、並びに成長用基板１３及び薄膜１４が配置される。
【００２６】
薄膜支持体１５は、弾性歪み変形部１７を含む。弾性歪み変形部１７は、切り欠き部１８を含む。弾性歪み変形部１７及び切り欠き部１８は、第１のチャンバー２００内の気圧力などの条件によって、一時的にその形状が弾性的に変形する。詳細は、後述する。
【００２７】
薄膜支持体搬送機構３０は、薄膜支持体移動材３１を含む。薄膜支持体移動材３１は、薄膜支持体１５を剥離装置１０及び接合装置２０の間で搬送（移動）させる。
【００２８】
剥離装置１０は、複数のチャンバー内の気圧力をそれぞれ制御する圧力装置５０を有する。圧力装置５０は、第１の圧力装置５１及び第２の圧力装置５２を含む。第１の圧力装置５１は、第２のチャンバー２１０及び第３のチャンバー２２０の気圧力をそれぞれ制御する。第２の圧力装置５２は、第１のチャンバーの気圧力を制御する。尚、圧力装置５０は、接合装置２０の複数のチャンバーの気圧力も制御する。図１に記述される圧力装置５０から入出力される複数の矢印シンボルは、図１に記述される複数のチャンバーにそれぞれ対応する同一の矢印シンボルに対応している。各チャンバーの気圧力の制御の詳細は、後述する。尚、大気圧（１気圧；約１ｋｇｆ／ｃｍ２）よりも絶対値で低い気圧力を、負圧と定義する。真空（０気圧）も負圧の領域の一部である。大気圧（１気圧）よりも絶対値で大きい気圧力を、正圧と定義する。
【００２９】
本発明の実施例として、成長用基板１３及び薄膜１４は、例えばヘテロエピタキシャルの関係であり、両者の格子定数は異なる。よって、劈開性を有する。単結晶基板の例示としてサファイア、シリコン系半導体としてシリコンＳｉ、等がある。その他に、窒化物系半導体として窒化ガリウムＧａＮ、化合物系半導体として炭化ケイ素Ｓｉｃ及びガリウム砒素ＧａＡｓ、等がある。これらの素材を選択できる。薄膜１４は、成長用基板１３からエピタキシャル成長した層である。薄膜１４の厚み（層の厚み）は、サブミクロンから１０ミクロン（μｍ）程度である。尚、サファイア基板（成長基板）上に窒化ガリウムＧａＮをエピタキシャル成長した薄膜でもよい。後述する製品基板１６０も成長用基板１３の素材同様に選択できる。製品基板１６０は、薄膜１４の厚みよりも１０倍以上厚い１０ミクロンから５００ミクロン程度である。
【００３０】
図１において、接合装置２０は、剥離された薄膜１４を転写材２３に転写する機構及び構造である。薄膜支持体１５は、剥離装置１０において薄膜保持体１６に吸着された薄膜１４を有し、接合装置２０において転写材２３に転写される。接合装置２０は、転写材２３を保持する転写保持体２２を有する。接合装置２０は、転写保持体２２を支持する転写支持体２１を有する。転写支持体２１は、筐体４０に固定される（固定場所は不図示）。接合装置２０は、薄膜支持体１５を支持する第１のスライダー１３０を有する。薄膜支持体１５は、第１のスライダー１３０を介して転写支持体２１に脱着可能に接続される。
【００３１】
接合装置２０は、３つのチャンバーを備える。第４のチャンバー３００は、転写支持体２１及び薄膜支持体１５並びに第１のスライダー１３０によって形成される空間である。第５のチャンバー３１０は、転写支持体２１及び転写材２３並びに転写保持体２２によって形成される空間である。第３のチャンバーは、薄膜支持体１５及び薄膜保持体１６によって形成される空間である。第４のチャンバー３００内には、転写材２３及び薄膜保持体１６、並びに転写保持体２２及び薄膜１４が配置される。
【００３２】
圧力装置５０は、複数のチャンバー内の気圧力をそれぞれ制御する。第１の圧力装置５１は、第３のチャンバー２２０の気圧力を制御する。第３のチャンバー２２０の気圧力の制御の詳細は、後述する。
【００３３】
接合装置２０は、気圧力計１２０を備える。気圧力計１２０は、第５のチャンバー３１０内の気圧力をモニターする。
【００３４】
図２は、剥離装置１０の拡大図である。剥離装置１０は、重力方向である大地を基準として、大地側に基板支持体１１、天側に薄膜支持体１５が配置される。図２の剥離装置１０は、図１に図示されていないその他の複数のパーツが更に開示される。剥離装置１０は、複数のチャンバー（第１、第２、及び第３のチャンバー）のそれぞれの気圧力をシールする（Seal）する第１のシール材６０、第３のシール材６２、及び第２のシール材６１を含む。剥離装置１０は、基板保持体１２を加熱することによって基板保持体１２を弾性的に変形させるヒーター９０を有する。剥離装置１０は、赤外線局部加熱器９１を有する。剥離装置１０は、超音波探傷器８１を有する。剥離装置１０は、カメラ１７０を有する。剥離装置１０は、アコースティックエミッション測定器８０を有する。ヒーター９０によって、基板保持体及び成長用基板１３を徐々に湾曲させることで、成長用基板１３の周辺、並びに成長用基板１３及び薄膜１４の周辺の界面に集中的に引っ張りの外力を与える。レーザなどの赤外線局部加熱器９１を薄膜１４付近の成長用基板１３の側面に加えてもよい。超音波探傷器８１によって、成長用基板１３及び薄膜１４の境界面に超音波衝撃を加えてもよい。これらのパーツによって、薄膜１４の周辺に劈開が生ずる。カメラ１７０、アコースティックエミッション測定器８０及び超音波探傷器８１によって劈開及びその場所、並びに劈開の度合いをモニターする。アコースティックエミッション測定器８０は、材料が変形あるいは破壊する際に、内部に蓄えていた弾性エネルギーを音波として放出する現象を、圧電素子センサ等でモニターする。これらモニター値によって、制御装置（不図示）がヒーター９０等を制御する。剥離装置１０は、基板支持体１１及び薄膜支持体１５を可動的に接続するコネクター７０、薄膜支持体１５及び薄膜保持体１６を接続するコネクター７２、並びに基板支持体１１及び基板保持体１２を接続するコネクター７１を有する。コネクター７１は、基板保持体１２の湾曲にフレキシブルに対応する特性を有する。
【００３５】
図２は、薄膜支持体１５の変形量Ｚ１を開示する。Ｚ１は天側（重力方向と反対側）に変形（点線で表記）する。変形量Ｚ１は、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。薄膜保持体１６も、コネクター７２によって薄膜支持体１５の変形部１７に接続されているので、変形量Ｚ１と同様の効果が得られる。剥離された薄膜１４は、第３のチャンバー２２０の負圧効果と共に薄膜保持体１６に付帯して天側に移動する。薄膜支持体１５は、例えばステンレスである。
【００３６】
図２は、圧力装置５０から３つのチャンバー（第１、第２、及び第３のチャンバー）にそれぞれ最適な気圧力が供給されることを開示する。第１のチャンバー２００へは、大気圧（約１ｋｇｆ／ｃｍ２）よりも高い第１の気圧力（大気圧よりも絶対値で大きな正圧）が印加される。好ましくは、１．５気圧力から３気圧力が、印加される。薄膜支持体１５の変形部１７は、第１のチャンバーの気圧力（１．５〜３．０気圧力）と、対応する薄膜支持体１５の外側の気圧力（例えば大気圧＝１気圧）と、の差気圧力（０．５〜２．０気圧力）によって変形する。尚、前記薄膜支持体１５の外側の気圧力を圧力装置５０によって制御してもよい。この外側の気圧力の制御によって、幅広い差気圧力の制御が可能である。第２のチャンバー２１０へは、大気圧よりも低い第２の気圧力（大気圧よりも絶対値で小さい負圧）が印加される。好ましくは、０気圧力（真空）が印加される。第３のチャンバー２２０へは、大気圧よりも低い第３の気圧力（大気圧よりも絶対値で小さい負圧）が印加される。好ましくは、０気圧力（真空）から０．８気圧力が印加される。負圧によって剥離された薄膜１４は、第３のチャンバーに吸引される。劈開が開始された後の薄膜１４の両面には、第１の気圧力と第３の気圧力との差気圧力が印加される。差気圧力を少なくとも１．１気圧以上に設定することにより、剥離されつつある薄膜１４及び薄膜保持体１６との吸着度合いを高め、また成長用基板１３及び基板保持体１２との密着度合いを高めることによって剥離されつつある薄膜１４の剥離度合いを高める。その結果として、剥離時間の高速化が期待できる。更に、差気圧力の設定を制御することにより、薄膜１４の品質向上が期待できる。更に、外側の気圧力の制御により第３の気圧力との差気圧力の設定範囲が広がり、薄膜支持体１５の変形部１７の変形量の設定範囲が広がる。つまり、第１のチャンバー２００の第１の気圧力、第３のチャンバー２２０の第３の気圧力及び外側の気圧力のコンビネーションによって、薄膜１４の剥離時間、薄膜の品質向上、及び変形部１７の変形量のそれぞれの設定範囲が任意に設定できる。更に、ヒーター９０または赤外線局部加熱器９１による熱的衝撃、若しくは超音波探傷器８１による音響的衝撃（機械的衝撃）と、第１のチャンバー２００の第１の気圧力と、のコンビネーションにより、薄膜１４の剥離時間、及び薄膜の品質向上それぞれの設定範囲が任意に設定できる。
【００３７】
図３は、剥離装置１０の非加熱時の状態を説明する図である。図４は、剥離装置１０の加熱時の状態を説明する図である。基板保持体１２は、貫通する複数のホールを有する。第２のチャンバー２１０の負圧により成長用基板１３を吸引する。薄膜保持体１６は、貫通する複数のホールを有する。薄膜保持体１６は、互いに積層された２層の多孔金属パッド１００及びカーボン・ナノ・パッド１０１を含む。第３のチャンバー２２０の負圧により、薄膜保持体１６（多孔金属パッド１００及びカーボン・ナノ・パッド１０１を含む）を介して、剥離された薄膜１４を吸着する。複数のホールを有する薄膜保持体１６の部分の厚さは、５ｍｍである。薄膜保持体１６の複数のホールは、２ｍｍ孔（２ｍｍ径）が４ｍｍ単位でアレイ上に展開して配置される。複数のホールを有する多孔金属パッド１００の部分の厚さは、１．５ｍｍである。多孔金属パッド１００の複数のホールは、２０ミクロン孔（２０μｍ径）が５０ミクロン単位でアレイ上に展開して配置される。後述するように、繊維状のマイクロファイバー又はナノファイバーで構成されたカーボン・ナノ・パッド１０１は、マイクロメータ単位（μｍ単位径）またはナノメータ単位（ｎｍ単位径）の複数の微細孔を有する。薄膜保持体１６及び多孔金属パッド１００は、導電性が望ましい。剥離中に起きる薄膜１４の静電破壊が防止できる。薄膜保持体１６及びカーボン・ナノ・パッド１０１は、多孔金属パッド１００を挟むように配置される。薄膜保持体１６は、アルミニウムまたはその合金、真鍮類、鋼、ステンレスなどから選択される。多孔金属パッド１００は、銅、アルミあるいはそれを主成分とする合金などから選択されで、熱伝導の良い材料が望ましい。カーボン・ナノ・パッド１０１は、繊維状のマイクロファイバー又はナノファイバーで構成された材料が望ましい。その形状は、パッド、シート、及びクロスから選択できる。マイクロファイバーカーボン・ナノ・チューブ、カーボン・ナノ・ファイバー、カーボン粉末を含むカーボン繊維混紡セルロース・ナノ・ファイバーなどから選択できる。これらは、線熱膨張係数はガラス繊維並みに小さく、弾性率はガラス繊維より高いという優れた特性を有する。薄膜１４の品質向上が期待できる。
【００３８】
図３の非加熱時の剥離装置１０の状態を説明する。薄膜１４及び薄膜保持体１６（多孔金属パッド１００及びカーボン・ナノ・パッド１０１を含む）の間には、０．１ｍｍ程度のギャップＺ３を有する。図２に開示されるように、第１のチャンバー２００へは、ガスＧａｓが供給される。ガスＧａｓは、ドライエアＡｉｒ、不活性ガスとしての窒素Ｎ２、活性化ガスとしての水素Ｈ２（水素分子）を選択できる。水素原子のボーア半径（Bohr radius）αｂ =０．０５２９ｎｍは原子の中では一番小さい。窒化ガリウムＧａＮの格子定数は、水素を通すに十分な格子定数０．５３９ｎｍである。シリコンＳｉの格子定数は、０．５４３１ｎｍである。欠陥格子は、更に水素の拡散を加速する。水素Ｈ２は、ギャップＺ３を及び薄膜１４を介して、成長用基板１３の面及び剥離膜１４の面が互いに接する領域でありその領域が有する格子状数の異なる剥離領域（バッファー層）に侵入し拡散する。原子のボーア半径が小さいほど拡散係数は大きくなる。その結果、水素Ｈ２が、剥離領域の格子内に侵入することで欠陥度合いを更に高める。水素Ｈ２は、成長用基板１３から薄膜１４が剥離する劈開の開始時間を早める。更に、劈開が完了する終了時間を早めるので、劈開期間中の時間を短くできる。また、第１のチャンバー２００へ供給するガスＧａｓは、ヘリウムＨｅでもよい。また、第１のチャンバー２００へ供給するガスＧａｓ、薄膜のボーア半径よりも小さいボーア半径の原子または分子のガスと、その他のガスと、の混合でもよい。尚、０．１ｍｍ以下のギャップＺ３は、薄膜１４の薄膜保持体１２への吸着性能の視点で薄膜支持体１５の変形量Ｚ１（０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ）をキャンセルする方向に働く。しかし、前述した差気圧力の設定を制御することにより、カバーできる。また、水素Ｈ２に代えて窒素Ｎ２を供給することも可能である。尚、水素Ｈ２に代えてドライエアＡｉｒを供給する場合、ギャップＺ３は０．０ｍｍとすることも可能である。
【００３９】
また、第１のチャンバー２００へ供給するガスＧａｓは、水素Ｈ２であるがチャンバー内で白金またはパラジウム触媒作用で発生した水素原子Ｈでもよい。水素分子Ｈ２の拡散よりも更なる拡散が加速する。成長用基板１３及び剥離膜１４の格子定数よりも小さなボーア半径のガスＧａｓは、薄膜１４の剥離時間の短縮が期待できる。
【００４０】
尚、製造装置１、又は剥離装置１０内の第１のチャンバー２００には、例えば水素添加のときの担持触媒させる担体を備えていてもよい。触媒として利用する金属は、プラチナＰｔ黒（黒色の粉末状の白金）、パラジウムＰｄ黒(表面をサブミクロンレベルで激しく凹凸をつけたもの)、パラジウムＰｄーＣ（活性炭に超微粒子のＰｄ金属を吸着させたもの）を選択できる。担体としては、ゼオライトが好ましい。水素分子Ｈ２を２つの水素原子２Ｈ（重水素）に変化させ、更なる拡散の加速が期待できる。担体が製造装置１に備えられる場合、好ましくは図２に示されるガスＧａｓ供給機構に担体が備えられる。担体が第１のチャンバー２００に備えられる場合、好ましくは図３に示される薄膜保持体１６と薄膜１４の間（ギャップＺ３）に可動式で備えられる。基板保持体１２が加熱される工程の前に、可動式の担体がギャップＺ３から離脱する。
【００４１】
図４に、加熱時の剥離装置１０の状態を説明する。基板保持体１２及び成長用基板１３は、ヒーター９０によって２００度以下に加熱され、徐々に湾曲する。その結果、成長用基板１３の周辺から劈開が始まり、ギャップＺ２が生ずる。ギャップＺ２は、成長用基板１３から薄膜１４の剥離を意味する。
【００４２】
図５は、薄膜支持体１５の拡大断面図である。変形部１７及び切り欠き部１８、並びに薄膜支持体１５の厚みが開示される。ステンレス材の薄膜支持体１５は、ステンレス材の基本の厚みｔ０（変形しない部分の標準厚さ）を有する。変形部１７は、ｔ０よりも薄い厚さｔ１〜ｔ４を含む。複数の厚さｔ１〜ｔ４の厚さは、不等号で示される。切り欠き部１８は、最も薄い厚さｔ４を含む。切り欠き部１８は、第２のシール材６１の外側に配置される。つまり、切り欠き部１８が、第１のチャンバー２００に対応して配置される。切り欠き部１８が、薄膜支持体１５の外側に対応して配置される。切り欠き部１８は、ステンレス材の一部を厚さ方向に切り取ってできた穴・溝・段付きなどの部分である。つまり、最も、集中応力が現れやすい場所である。切り欠き部１８は、溝を２つ有する。変形部の構造として、変形量Ｚ１（０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ）に対して最も効果がある構造は、ｔ０−ｔ４に相当する溝の深さ（図面５においてＹ軸方向）、及びｔ２に相当する溝の幅（図面５においてＸ軸方向）である。図５が示す変形部１７の領域は、おおよそ２００ｍｍ径である。よって、薄膜保持体１６及び薄膜１４、並びに成長用基板１３の径は２００ｍｍよりも小さい。例えば、ｔ０＝１０ｍｍ、ｔ１＝６ｍｍ、ｔ２＝５ｍｍ、ｔ３＝４ｍｍ、ｔ４＝２ｍｍが、好ましい。
【００４３】
図６及び図７は、それぞれ薄膜支持体１５の上面図である。図６及び図７は、それぞれ第３のチャンバー２２０へ気圧力を供給する空洞部を中心として、切り欠き部１８の形状を開示する。図６の切り欠き部１８は、円形を示している。図６の薄膜支持体１５は、例えばシリコンなどのウェハー形状の成長用基板１３、そのウェハー形状に対応した薄膜１４の形状に対応している。製品基板１６０の形状もそのウェハー形状に対応する。図７の切り欠き部１８は、矩形を示している。図７の薄膜支持体１５は、例えばディスプレイなどの矩形形状の成長用基板１３、その矩形形状に対応した薄膜１４の形状に対応している。製品基板１６０の形状もその矩形形状に対応する。つまり、電子部品の形状に関連している。
【００４４】
図８〜図１０は、それぞれ図５と異なる構造である薄膜支持体１５の拡大断面図である。図８〜１０は、それぞれ変形部１７及び薄膜支持体１５の厚みが開示される。図８において、ステンレス材の薄膜支持体１５は、ステンレス材の基本の厚みｔ５を有する。変形部１７は、ｔ５よりも薄い厚さｔ６を含む。複数の厚さｔ５、ｔ６の厚さは、不等号で示される。厚さｔ６のステンレス材が撓んでいる構造である。図９において、ステンレス材の薄膜支持体１５は、ステンレス材の基本の厚みｔ７を有する。変形部１７は、ｔ７よりも薄い厚さｔ８〜ｔ１０を含む。複数の厚さｔ７〜ｔ１０の厚さは、不等号で示される。変形部１７は、徐々に薄くなる厚さｔ８〜ｔ１０の構造である。図１０において、ステンレス材の薄膜支持体１５は、ステンレス材の基本の厚みを有する。変形部１７は、基本の厚みよりも薄い厚さｔ１１、ｔ１２を含み、弾性体であるスプリング１１０を含む。複数の厚さｔ１１、ｔ１２の厚さは、不等号で示される。変形部１７は、厚さｔ１１、ｔ１２及びスプリング１１０のコンビネーションによって、変形量Ｚ１が得られる構造である。
【００４５】
図１１及び図１２は、薄膜支持体１５を含む接合装置２０の断面図を開示する。接合装置２０は、転写支持体２１を天地方向（重力方向）に沿って上下移動させる上下機構１４０を備える。接合装置２０は、転写支持体２１に対して薄膜支持体１５及び第１のスライダー１３０を備え、それらを天地方向（重力方向）に沿ってスライドさせるベアリング１３１を有する。図１１は、剥離された薄膜１４が薄膜保持体１６に吸着された薄膜支持体１５が、転写支持体２１にセッティングされた第１の状態を示す。図１２は、上下機構１４０によって、転写支持体２１が天側方向に上昇し、薄膜１４と転写材２３が接している第２の状態を示す。カメラ１７０によって薄膜１４と転写材２３の間の距離をモニターし、上下機構１４０を制御する。薄膜１４と転写材２３間の距離が所定値に到達した後、第３のチャンバー２２０の気圧力を負圧から正圧に制御して薄膜１４を転写材２３に転写する。気圧力計１２０は、第５のチャンバー３１０内の気圧力をモニターすることによって、転写状態を間接的に把握し、第３のチャンバー２２０の気圧力または上下機構１４０を制御する。尚、第４のチャンバー３００内の気圧力を調整する供給口は、不図示である。その供給口は圧力装置５０に接続する。圧力装置５０は、転写支持体２１が天側方向に上昇する場合、第４のチャンバー３００内の気圧力を調整する。更に、第４のチャンバー３００内の気圧力は、第３のチャンバー２２０の気圧力と連動して関連づけできる。例えば、第３のチャンバー２２０の気圧力を負圧から正圧に制御して薄膜１４を転写材２３に転写する。その時、第４のチャンバー３００内の気圧力を負圧に制御する。これによって、転写の品質及び転写速度の向上が期待できる。尚、第４のチャンバー３００内の気圧力、及び第３のチャンバー２２０の気圧力は、負圧のみで制御することも可能である。転写時の第４のチャンバー３００内の気圧力と第３のチャンバー２２０の気圧力との差気圧力が、重要である。転写材２３は、フィルム状またはテープ状の支持体（基材）にカーボンナノチューブやグラフェンを支持体に対して垂直方向に配置した繊維構造体を有する吸着及び剥離可能な転写材が好ましい。転写材２３は、粘着剤を使わずに、原子や分子間に働くファンデルワールス力によって薄膜１４を吸着する。よって、転写材２３は、薄膜１４の汚染を防止できる。導電性を有する転写材２３は、薄膜１４の静電破壊を防止する。よって、転写材２３は、薄膜１４の品質を向上できる。転写材２３は、再利用可能である。よって、転写材２３は、コスト削減に有用である。また、フィルム状またはテープ状の支持体（基材）にミクロレベルの吸盤機能を有した吸着及び剥離可能であり再利用可能な転写材２３を選択することも可能である。転写材２３は、製品基板（サファイア、シリコンＳｉ、窒化ガリウムＧａＮ、炭化ケイ素Ｓｉｃ又はガリウム砒素ＧａＡｓ、等）に置換することも可能である。
【００４６】
図１３及び図１４は、第２の薄膜支持体１１５を含む接合装置２０の断面図を開示する。接合装置２０は、図１１及び図１２の薄膜支持体１５に代えて、第２の薄膜支持体１１５を有する。接合装置２０は、転写支持体２１に対して第２の薄膜支持体１１５及び第２のスライダー１５０を備え、それらを天地方向（重力方向）に沿ってスライドさせるベアリングを有する。接合装置２０は、第２の薄膜支持体１１５及び第２の転写材１２３、並びに第２の薄膜保持体１１６を有する。第２の薄膜保持体１１６は、コネクターで第２の薄膜支持体１１５及び第２のスライダー１５０の間に挟まれ支持される。第２のスライダー１５０は、貫通するホールを有する。第２の転写保持体１２２は、そのホールを介して圧力装置５０で負圧に制御され、第２のスライダー１５０に吸着される。第２の薄膜支持体１１５を含む接合装置２０は、第２の薄膜支持体１１５、第２のスライダー１５０、第２の転写保持体１２２、及び第２の転写材１２３で形成される第６のチャンバー３２０を有する。第２の薄膜保持体１１６は、第６のチャンバー３２０内に配置される。第４のチャンバー３００は、転写支持体２１、第２のスライダー１５０、第２の転写保持体１２２、及び第２の転写材１２３によって形成される。製造装置１は、第２の薄膜支持体１１５を接合装置２０に脱着可能にする第２の薄膜支持体機構２３０を備える。第２の薄膜支持体機構２３０は、第２の薄膜支持体移動材２３１を含む。第２の薄膜支持体１１５は、第２の薄膜支持体移動材２３１に接続する。
【００４７】
図１３は、第２の薄膜支持体１１５が、転写支持体２１にセッティングされた第１の状態を示す。その第１の状態は、図１２によって転写材２３に接合された薄膜１４の状態である。図１４は、上下機構１４０によって、転写支持体２１が天側方向に上昇し、薄膜１４と第２の転写材１２３が接している第２の状態を示す。不図示のカメラによって薄膜１４と第２の転写材１２３の間の距離をモニターし、上下機構１４０を制御する。薄膜１４と第２の転写材１２３間の距離が所定値に到達した後、第６のチャンバー３２０の気圧力を負圧から正圧に制御して薄膜１４を第２の転写材１２３に転写する。気圧力計１２０は、第５のチャンバー３１０内の気圧力をモニターすることによって、転写状態を間接的に把握し、第６のチャンバー３２０の気圧力または上下機構１４０を制御する。尚、第６のチャンバー３２０内の気圧力を調整する供給口は、圧力装置５０に接続する。圧力装置５０は、転写支持体２１が天側方向に上昇する場合、第６のチャンバー３２０内の気圧力を調整する。更に、第４のチャンバー３００内の気圧力は、第６のチャンバー３２０の気圧力と連動して関連づけできる。例えば、第６のチャンバー３２０の気圧力を負圧又は大気圧から正圧に制御して薄膜１４を第２の転写材１２３に転写する。その時、第４のチャンバー３００内の気圧力を負圧に制御する。その後、これによって、転写の品質及び転写速度の向上が期待できる。尚、第４のチャンバー３００内の気圧力、及び第６のチャンバー３２０の気圧力は、負圧のみ、負圧と大気圧、負圧と正圧、大気圧と正圧、または正圧のみで制御することも可能である。転写時の第４のチャンバー３００内の気圧力と第６のチャンバー３２０の気圧力との差気圧力が、重要である。第２の転写材１２３は、フィルム状またはテープ状の支持体（基材）にカーボンナノチューブやグラフェンを支持体に対して垂直方向に配置した繊維構造体を有する吸着及び剥離可能な転写材が好ましい。第２の転写材１２３は、粘着剤を使わずに、原子や分子間に働くファンデルワールス力によって薄膜１４を吸着する。よって、第２の転写材１２３は、薄膜１４の汚染を防止できる。導電性を有する第２の転写材１２３は、薄膜１４の静電破壊を防止する。よって、第２の転写材１２３は、薄膜１４の品質を向上できる。第２の転写材１２３は、再利用可能である。よって、第２の転写材１２３は、コスト削減に有用である。第２の転写材１２３の吸着力は、転写材２３の吸着力よりも大きい設計値にすることで、薄膜１４の転写材２３から第２の転写材１２３への転写が容易に実現できる。また、フィルム状またはテープ状の支持体（基材）にミクロレベルの吸盤機能を有した吸着及び剥離可能であり再利用可能な第２の転写材１２３を選択することも可能である。第２の転写材１２３は、製品基板（サファイア、シリコンＳｉ、窒化ガリウムＧａＮ、炭化ケイ素Ｓｉｃ又はガリウム砒素ＧａＡｓ、等）に置換することも可能である。
【００４８】
図１５〜図１９は、本発明の製造装置（図２〜図１４）が取り扱う薄膜の第１〜第５の状態を開示する。図１５は、図２の剥離装置１０に成長用基板１３及び薄膜１４がローディングされた状態である。薄膜１４は、Ａ面、及びＡ面と反対側であり成長用基板１３の面に対応するＢ面を有する。例えば、Ａ面はＰ型層、Ｂ型はＮ型層を示す。例えば、第１化合物半導体ＩｎＰ基板（成長用基板）上に、第２化合物半導体ＩｎＡｓｘＰ１−ｘ（ｘ＝０．０５，０．１０，０．１５，０．２０，０．２５，０．３０）からなる複数の組成勾配層（複数の薄膜）を順次形成する場合、Ａ面は第１の層（最終層；ｘ＝０．３０；ＩｎＡｓ０．３０Ｐ０．７０）、Ｂ型は第２の層（ｘ＝０．０５；ＩｎＡｓ０．０５Ｐ０．９５）を示す。例えば、サファイア成長用基板上に、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、およびこれらの混晶を最適な構造で順次積層成長させたIII−Ｖ族窒化物系の半導体エピタキシャルウェハに於いては、Ａ面はＡｌＧａＮ層、中間層はＧａＮ層、Ｂ型はＡｌＧａＮ層を示す。
【００４９】
図１６は、剥離装置１０において、薄膜１４が薄膜保持体１６に保持された状態である。Ａ面及びＢ面は、図１５に対して反転している。図１７は、接合装置２０において、薄膜１４が転写材２３に転写された状態である。Ａ面及びＢ面は、図１５に対して正転している。図１８は、接合装置２０において、薄膜１４が第２の転写材１２３に転写された状態である。Ａ面及びＢ面は、図１５に対して反転している。図１９は、薄膜１４が製品基板１６０に転写された状態である。Ａ面及びＢ面は、図１５に対して正転している。電子装置に搭載される半導体装置が要求する薄膜１４を含むデバイス構造基準（例えば図１９；第１のデバイス構造基準）に従って、Ａ面及びＢ面を適宜選択できる。尚、図１６又は図１８から図１９のデバイス構造を実現できる。第１のデバイスの構造基準の逆の第２のデバイス構造基準であるときは、図１７から、図１９のＡ面及びＢ面と逆のデバイス構造を実現できる。
【００５０】
図２０は、図２及び図３で開示した剥離装置１０の変形例である。図２０が開示する剥離装置１０は、基板保持体１２と薄膜保持体１６が、図３に対して天地が逆転している。更に、薄膜保持体１６は、ホールを介して第３の転写材１２４を吸着し保持する。薄膜１４は、第３の転写材１２４に転写される。言い換えれば、薄膜１４は、吸着された第３の転写材１２４を介して間接的に薄膜保持体１６に保持される。対して、図３の薄膜保持体１６は、多孔金属パッド１００及びカーボン・ナノ・パッド１０１、並びに薄膜１４の３つを直接的に吸引し保持する。図２０が開示する剥離装置１０は、薄膜１４が成長用基板１３から剥離され第３の転写材１２４に転写される時、重力を利用している。第１のチャンバー２００が大気圧に制御されるとき、その重力は更に有効に作用する。第３の転写材１２４は、製品基板（サファイア、シリコンＳｉ、窒化ガリウムＧａＮ、炭化ケイ素Ｓｉｃ又はガリウム砒素ＧａＡｓ、等）に置換することも可能である。図２０が開示する剥離装置１０に対応して、図１が開示する接合装置２０も天地が逆転する。尚、図２０が開示する剥離装置１０は、非加熱時の状態を説明する図である。
【００５１】
図２０が開示する剥離装置１０の基板保持体１２は、図３の基板保持体１２がヒーター９０を有しているのに対して、第１の金属１１２及び第２の金属１１３で構成されるバイメタルを有している。第１の金属１１２及び第２の金属１１３は、温度に対して互いに異なる膨張係数を有する。バイメタルは、図３の基板保持体１２にも置換できる。その他は、前述と同様である。
【００５２】
図２１に、図２０の加熱時の剥離装置１０の状態を説明する。基板保持体１２及び成長用基板１３は、第１の金属１１２及び第２の金属１１３で構成されるバイメタルによって２００度以下に加熱され、徐々に湾曲する。その結果、成長用基板１３の周辺から劈開が始まり、ギャップＺ２が生ずる。ギャップＺ２は、成長用基板１３から薄膜１４の剥離を意味する。その他は、前述と同様である。
【００５３】
図２２〜図２５は、本発明の製造装置（図２０及び図２１）が取り扱う薄膜の第６〜第９の状態を開示する。図２２は、図２０の剥離装置１０に成長用基板１３及び薄膜１４がローディングされた状態である。図１５と同様に、薄膜１４は、Ａ面及びＢ面を有する。図２３は、剥離装置１０において、薄膜１４が第３の転写材１２４に転写された状態である。Ａ面及びＢ面は、図２２に対して反転している。図２４は、薄膜１４及び第３の転写材１２４が、剥離装置１０（製造装置１）からアン・ローディングされた状態である。図２５は、第３の転写材１２４の背面を研磨した状態である。第３の転写材１２４は、製品基板１６０となる。電子装置に搭載される半導体装置が要求する薄膜１４を含むデバイス構造基準が、前述の第２のデバイス構造基準（図１９のＡ面及びＢ面と逆のデバイス構造）であるとき有用である。
【００５４】
図２６〜図２８は、本発明の製造装置（図２０の薄膜保持体１６が、天地逆転された接合装置２０に設置されている状態）が取り扱う薄膜の第１０〜第１２の状態を開示する。図２６は、図２３の状態から、接合装置２０に移行した状態を示す。図２３と同様に、薄膜１４は、Ａ面及びＢ面を有する。図２７は、接合装置２０において、薄膜１４が第４の転写材１２５に転写された状態、且つ薄膜１４及び第４の転写材１２５が、接合装置２０（製造装置１）からアン・ローディングされた状態である。Ａ面及びＢ面は、図２６に対して反転している。図２８は、第４の転写材１２５の背面を研磨した状態である。第４の転写材１２５は、製品基板１６０となる。電子装置に搭載される半導体装置が要求する薄膜１４を含むデバイス構造基準が、前述の第１のデバイス構造基準（図１９のＡ面及びＢ面のデバイス構造）であるとき有用である。
【００５５】
図２９〜図３１は、製造装置の制御方法及びステップを開示する。図２９は、製造装置のマクロ的な視点の制御方法である。図３０は、剥離装置のマクロ的な制御方法である。図３１は、接合装置のマクロ的な制御方法である。
【００５６】
図２９において、ステップ１００は、薄膜支持体を剥離装置に設置する。ステップ２００は、成長用基板の薄膜を剥離する処理である。ステップ３００は、剥離された薄膜を保持する薄膜支持体を接合装置に設置する。ステップ４００は、薄膜を転写材に転写する接合処理である。
【００５７】
図３０の処理は、ステップ２００に対応する。図３０において、ステップ２１０は、成長用基板及び薄膜を剥離装置にローディングする。図２０に関連して、第３の転写材１２４を薄膜保持体１６に設置する。ステップ２２０は、第１〜第３のチャンバーのそれぞれの気圧力の制御を開示する。ステップ２２１は、第２及び第３のチャンバーのそれぞれの気圧力を印加する。真空を含む負圧、大気圧、及び大気圧よりも大きな正圧を含む。ステップ２２５は、第１のチャンバーに気圧力を印加する。負圧、大気圧、及び大気圧よりも大きな正圧を含む。ステップ２３０は、第１のチャンバーにガスＧａｓを印加する。尚、ステップ２２０とステップ２３０の順序は、問わない。ステップ２４０は、基板保持体に熱を印加して基板保持体を変形させる。
【００５８】
図３１の処理は、ステップ４００に対応する。図３１において、ステップ４１０は、剥離された薄膜を保持する薄膜支持体を、薄膜支持体搬送機構３０によって接合装置に設置する。ステップ４２０は、接合装置に形成される複数のチャンバーの気圧力及び気圧力計、並びに上下機構をそれぞれ制御しつつ、薄膜を転写材２３に転写する第１の接合処理を開示する。ステップ４３０において、第２の薄膜支持体搬送機構２３０によって第２の薄膜支持体１１５を、薄膜支持体１５に代えて接合装置２０に設置する。ステップ４４０は、接合装置に形成される複数のチャンバーの気圧力及び気圧力計、並びに上下機構をそれぞれ制御しつつ、転写材２３に転写された薄膜を、更に第２の転写材１２３に転写する第２の接合処理を開示する。ステップ４５０及びステップ４６０は、図１８及び図１９に対応し、第２の転写材に転写された薄膜を、製品基板に転写する。尚、電子装置に搭載される半導体装置が要求する薄膜１４を含むデバイス構造基準（第１及び第２のデバイス構造基準）にそれぞれ対応して、前述した図１５〜図１９、図２２〜図２５、及び図２６〜図２８の変形をそれぞれのステップに反映または組み入れることが可能である。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の様々な形態で実施可能である。例えば、圧力装置５０は、接合装置２０を含む複数のチャンバーにそれぞれ対応した複数の圧力装置を設置できる。例えば、開示された複数の構造の基板保持体、基板支持体、薄膜保持体、薄膜支持体、転写保持体、及び転写支持体、等を、本明細書において明記または明示されていないに係わらず適宜組み合わせることができる。本発明の技術的範囲は、上述した複数の実施例またはそれらの組み合わせに限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物または変形物まで及ぶ。
【符号の説明】
【００６０】
１     製造装置
１０   剥離装置
１１   基板支持体
１２   基板保持体
１３   成長用基板
１４   薄膜（エピタキシャル膜）
１５   薄膜支持体
１６   薄膜保持体
１７   （弾性歪み）変形部
１８   切り欠き部
２０   接合装置
２１   転写支持体
２２   転写保持体
２３   転写材
３０   薄膜支持体搬送機構
３１   薄膜支持体移動材
４０   筐体
５０   圧力装置
５１   第１の圧力装置
５２   第２の圧力装置
６０   第１のシール材
６１   第２のシール材
６２   第３のシール材
７０、７１、７２    コネクター
８０   アコースティックエミッション測定器
８１   超音波探傷器
９０   ヒーター
９１   赤外線局部加熱器
１００ 多孔金属パッド
１０１ カーボン・ナノ・パッド
１１０ スプリング
１１２ 第１の金属
１１３ 第２の金属
１１５ 第２の薄膜支持体
１１６ 第２の薄膜保持体
１２０ 気圧力計
１２２ 第２の転写保持体
１２３ 第２の転写材
１２４ 第３の転写材
１２５ 第４の転写材
１３０ 第１のスライダー
１３１ ベアリング
１４０ 上下機構
１５０ 第２のスライダー
１６０ 製品基板
１７０ カメラ
２００ 第１のチャンバー
２１０ 第２のチャンバー
２２０ 第３のチャンバー
２３０ 第２の薄膜支持体搬送機構
２３１ 第２の薄膜支持体移動材
３００ 第４のチャンバー
３１０ 第５のチャンバー
３２０ 第６のチャンバー
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３    ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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