(57)【要約】【課題】費用効率の高い基板から材料の薄膜を分離する技法が望ましい。【解決手段】１つまたは複数のデバイス、たとえば光エレクトロニクス、集積回路を含むマルチレイヤ基板構造。この構造は、ハンドル基板を有し、このハンドル基板は、所定の層と約１ＭＰａから約１３０ＧＰａまでの範囲のヤング率の特徴がある。この構造は、ハンドル基板に連結された実質的に結晶材料の層をも有する。好ましくは、実質的に結晶材料の層は、約１００μから約５ｍｍまでの範囲にわたる。この構造は、実質的に結晶材料の層上の劈開される表面と、２００Å未満の劈開された膜の特徴を表す表面粗さとを有する。少なくとも１つまたは複数の光エレクトロニクス・デバイスが、材料の層に設けられる。【選択図】図２２
2014007421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１たわみ特性を有し、さらに、背面、正面、劈開領域をゆうするとともに前記劈開領域と前記正面との間で決められる材料の層を有するドナー基板を用意すること、
前記ドナー基板の前記正面をハンドル基板の正面に結合することと、
マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を前記ドナー基板の前記背面に連結することであって、前記バッキング基板は、前記ドナー基板の前記第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切であり、前記所定のレベルは、材料の前記層をハンドル基板の前記正面に転写するのに適切なたわみ特性である、前記連結することと、
前記バッキング基板が少なくとも前記適切なたわみ特性を維持するために前記ドナー基板に対して損なわれないままである間に、前記劈開領域の部分で前記ドナー基板からの材料の前記層の除去を開始するために前記ドナー基板の前記劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始することと
を含む、マルチレイヤ基板を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
（関連出願の相互引用）
本非仮特許出願は、２００５年２月２８日出願の米国特許仮出願第６０／６５７５５８号と２００５年２月２８日出願の米国特許仮出願第６０／６５７２６２号の優先権を主張するものであり、この両方の仮出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、上にデバイスを含む基板の製造に関する。より具体的には、本発明は、たとえば半導体集積回路の製造または光エレクトロニクス・デバイス用のマルチレイヤ基板構造を形成する方法および構造を含む技法を提供する。しかし、本発明が、より広い範囲の適用可能性を有することを理解されたく、本発明は、マルチレイヤ集積回路デバイスすなわち、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、これらの類似物の３次元パッケージング用の他の基板にも適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
初期段階から、人間は、長年、より有用でない材料を使用して有用な物品、工具、またはデバイスを作り続けてきた。いくつかの場合に、物品は、より小さい要素またはビルディング・ブロックによって組み立てられる。その代わりに、より有用でない物品が、その有用性を改善するためにより小さい片に分離される。分離されるこれらの物品の一般的な例に、ガラス板、ダイヤモンド、半導体基板、その他のものなどの基板構造が含まれる。
【０００４】
これらの基板構造は、さまざまな技法を使用して劈開されまたは分離される。いくつかの場合に、基板を、鋸で切ることによって分離させている。鋸で切る動作は、一般に、回転羽根または回転工具に頼り、この回転羽根または回転工具は、基板材料を切って、基板材料を２つの片に分離する。しかし、この技法は、しばしば極端に「粗く」、一般に、微細な工具やアセンブリの製造のために基板内の精密な分離をもたらすのに使用することはできない。さらに、鋸で切る動作は、しばしば、ダイヤモンドまたはガラスなど、極端に堅い材料またはもろい材料を分離しまたは切断するのが困難である。
【０００５】
したがって、劈開手法を使用してこれらの堅い材料および／またはもろい材料を分離する技法が、開発されてきた。たとえば、ダイヤモンド切断では、強い方向性の熱的機械的衝撃が、選択的にダイヤモンド材料の結晶面に沿って向けられる。この熱的機械的衝撃は、一般に、劈開フロントを主結晶面に沿って伝搬させ、熱的機械的衝撃からのエネルギ・レベルが、選択された結晶面に沿った破断エネルギ・レベルを超える時に劈開が発生する。
【０００６】
ガラス切断では、工具を使用するスクライブ・ラインが、しばしば、好ましい方向でガラス材料上に押印され、このガラス材料は、一般に、性質において非晶質である。スクライブ・ラインは、非晶質ガラス材料を囲むより高い応力の区域をもたらす。機械的な力が、スクライブ・ラインの両側に加えられ、この力は、ガラス材料が、好ましくはスクライブ・ラインに沿って破断するまで、スクライブ・ラインに沿った応力を高める。この破断は、ガラスの劈開プロセスを完了させ、この劈開プロセスは、家庭を含むさまざまな応用で使用することができる。
【０００７】
上で説明した技法は、ダイヤモンドまたは家庭用ガラスの切断に適用される時に、大部分は満足であるが、小さく複雑な構造または精密ワーク・ピースの製造において厳しい制限を有する。たとえば、上の技法は、しばしば「粗く」、小さく精巧な機械工具、電子デバイス、または類似物の製造に高い精度で使用することはできない。さらに、上の技法は、ガラスの１つの大きい平面を別の平面から分離するのに有用であるが、より大きい基板から材料の薄膜をはがす、削る、またははぎ取るのに有効ではないことが多い。さらに、上の技法は、複数の劈開フロントをもたらすことが多く、これらの劈開フロントは、わずかに異なる平面に沿って接し、これは、精密切断応用には非常に望ましくない。
【０００８】
したがって、より大きいドナー基板部分から結晶材料の薄膜を劈開する、ある種の技法が開発されてきた。これらの技法は、一般に、「レイヤ・トランスファ(layer transfer)」プロセスとして知られている。そのようなレイヤ・トランスファ・プロセスは、シリコン・オン・インシュレータなどの特殊化された基板構造の製造において有用であった。単に例として、先駆者的技法が、材料の膜を劈開するためにＦｒａｎｃｏｉｓ  Ｊ．  ＨｅｎｌｅｙｙとＮａｔｈａｎ  Ｃｈｕｎｇによって開発された。そのような技法は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。そのような技法は、成功であったが、それでも、マルチレイヤ構造を製造する改善された形に関する要求がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１−５】マルチレイヤ基板構造を形成するレイヤ・トランスファ法を示す図である。
【図６−１９】本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する方法を示す図である。
【図２０−２５】本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する代替方法を示す図である。
【図２６−３１】本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する代替方法を示す図である。
【図３２−３４】本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する代替方法を示す図である。
【図３５−４４】本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する好ましい方法を示す図である。
【図４５−４７】本発明の実施形態による、バッキング部材を使用するマルチレイヤ基板を製造する代替の好ましい方法を示す図である。
【図４８−５１】本発明の実施形態による本レイヤ・トランスファ法を使用するサンプルの実験と計算を示す単純化された図である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記から、費用効果がよく費用効率の高い、基板から材料の薄膜を分離する技法が望ましいことがわかる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、その上のデバイスを含む基板の製造の技法が提供される。より具体的には、本発明は、たとえば半導体集積回路の製造または光エレクトロニクス・デバイス用のマルチレイヤ基板構造を形成する方法および構造を含む技法を提供する。しかし、本発明が、より広い範囲の適用可能性を有することを理解されたく、本発明は、マルチレイヤ集積回路デバイスすなわち、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物の３次元パッケージング用の他の基板にも適用することができる。
【００１２】
マルチレイヤ基板を製造する本発明による方法および構造の実施態様。この方法は、ドナー基板を用意することを含み、ドナー基板は、第１たわみ特性を有する。ドナー基板は、背面、正面、劈開領域、その劈開領域と正面との間で決められる材料の層を有する。この方法は、ドナー基板の正面をハンドル基板の正面に結合することを含む。この方法は、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をドナー基板の背面に連結することを含む。バッキング基板は、ドナー基板の第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切である。所定のレベルは、材料の層ハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である。この方法は、バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにドナー基板に取り付けられたままである間に、劈開領域の部分でドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始することを含む。
【００１３】
特定の実施態様で、本発明は、たとえばシリコン・オン・ガラス、シリコン・オン・クォーツなど、マルチレイヤ構造上にデバイスを製造する方法を提供する。この方法は、第１たわみ特性を有するハンドル基板を用意することを含む。ハンドル基板は、背面と正面を有する。この方法は、マルチレイヤ構造を形成するためにハンドル基板の背面にバッキング基板を結合することを含む。好ましい実施態様では、バッキング基板は、ハンドル基板の第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切である。所定のレベルは、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である。この方法は、劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意することを含む。好ましい実施態様では、劈開領域は、材料の層を定義するためにドナー基板内にあり、層は、劈開領域と表面領域との間に設けられる。この方法は、バッキング基板が少なくともたわみ特性を維持するためにハンドル基板と共に損なわれないままである間に、ドナー基板の表面領域をハンドル基板の正面に結合させることを含む。この方法は、劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、ドナー基板からの材料の層の解放を継続する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００１４】
代替の特定の実施態様では、本発明は、マルチレイヤ基板上でデバイスを製造する代替方法を提供する。この方法は、ドナー基板を用意することを含み、ドナー基板は、第１たわみ特性を有する。好ましくは、ドナー基板は、背面、正面、劈開領域、その劈開領域と正面との間で決められる材料の層を有する。この方法は、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をドナー基板の背面に連結することを含む。好ましい実施態様では、バッキング基板は、ドナー基板の第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切である。所定のレベルは、バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにドナー基板に取り付けられたままである間に、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である。この方法は、ドナー基板の正面をハンドル基板の正面に結合することを含む。この方法は、劈開領域の部分でドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始することを含み、ドナー基板からの材料の層の解放を継続する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００１５】
もう１つの代替の特定の実施態様では、本発明は、マルチレイヤ基板上でデバイスを製造するもう１つの方法を提供する。この方法は、ドナー基板を用意することを含み、ドナー基板は、第１たわみ特性を有する。ドナー基板は、背面、正面、劈開領域、その劈開領域と正面との間で決められる材料の層を有する。この方法は、ドナー基板の正面をハンドル基板の正面に結合することを含む。この方法は、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をドナー基板の背面に連結することを含む。バッキング基板は、ドナー基板の第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切である。所定のレベルは、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である。この方法は、バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにドナー基板に取り付けられたままである間に、劈開領域の部分でドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始することを含み、ドナー基板からの材料の層の解放を継続する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００１６】
さらに、本発明は、マルチレイヤ基板上でデバイスを製造する方法を提供する。この方法は、第１たわみ特性を有するハンドル基板を用意することを含む。ハンドル基板は、背面と正面を有する。この方法は、劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意することを含む。劈開領域は、材料の層を定義するためにドナー基板内にあり、層は、劈開領域と表面領域との間に設けられる。この方法は、ドナー基板の表面領域をハンドル基板の正面に結合することを含む。この方法は、バッキング基板をハンドル基板の背面に連結することを含む。好ましくは、バッキング基板は、ハンドル基板の第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切である。そのような所定のレベルは、バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である。この方法は、劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始することを含み、ドナー基板からの材料の層の解放を継続する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００１７】
さらに、本発明は、たとえばガラス、石英など、透明材料を含むマルチレイヤ構造上にデバイスを製造する方法を提供する。この方法は、第１たわみ特性を有する透明ハンドル基板を用意することを含む。透明ハンドル基板は、背面と正面を有する。この方法は、透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始することと、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合するために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を取り付けることとを含む。好ましくは、バッキング基板は、シリコン担持材料の層がハンドル基板の正面に転写されるのに適切なマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切である。この方法は、劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意することを含む。劈開領域は、シリコン担持材料の層を定義するためにドナー基板内にあり、層は、劈開領域と表面領域との間に設けられる。この方法は、バッキング基板が有効たわみ特性を実質的に維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間にドナー基板の表面領域を透明ハンドル基板の正面に結合することを含む。この方法は、劈開領域の部分でのドナー基板からのシリコン担持材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、ドナー基板からの材料の層の解放を継続する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００１８】
さらなる実施態様では、本発明は、１つまたは複数のデバイスを含むマルチレイヤ基板構造を提供する。この構造は、約１０ｍｍ未満の層と約１ＭＰａから約１３０ＧＰａまでの範囲にわたるヤング率の特徴がある透明ハンドル基板を有する。この構造は、透明ハンドル基板に連結されたシリコン担持材料の層をも有する。好ましい実施態様で、シリコン担持材料の層は、約１００μから約５ｍｍの範囲にわたる。この構造は、シリコン担持材料の層上の劈開される表面と、２００Å未満の劈開される膜の特徴を表す表面粗さとを有する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００１９】
さらに、本発明は、デバイスを含む代替のマルチレイヤ基板構造を提供する。この構造は、所定の層と約１ＭＰａから約１３０ＧＰａまでの範囲にわたるヤング率の特徴があるハンドル基板を有する。この構造は、ハンドル基板に連結された実質的に結晶材料の層をも有する。好ましくは、実質的に結晶材料の層は、約１００μから約５ｍｍの範囲にわたる。この構造は、実質的に結晶材料の層上の劈開される表面と、２００Å未満の劈開される膜の特徴を表す表面粗さとを有する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００２０】
さらに、本発明は、好ましい実施態様による透明材料を含むマルチレイヤ基板上でデバイスを製造する方法をも提供する。この方法は、劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意することを含む。好ましくは、劈開領域は、シリコン担持材料の層を定義するためにドナー基板内にあり、シリコン担持材料は、好ましくは、劈開領域と表面領域との間に設けられたシリコン担持材料である。この方法は、第１たわみ特性を有する透明ハンドル基板を用意することを含む。好ましくは、透明ハンドル基板は、背面と正面を有する。この方法は、ドナー基板の表面領域を透明ハンドル基板の正面に結合することを含む。この方法は、透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始することを含む。さらに、この方法は、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合するために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を取り付ける。好ましくは、バッキング基板は、シリコン担持材料の層がハンドル基板の正面に転写されるのに適切なマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切である。この方法は、劈開領域の部分でのドナー基板からのシリコン担持材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始することを含む。この方法は、ドナー基板からの材料の層の解放を継続する。好ましくは、１つまたは複数のデバイスが、材料の層の諸部分に製造される。
【００２１】
代替実施態様では、本発明は、装置内のプラテン構造を使用して材料の膜を処理する方法を提供する。この方法は、正面、背面、劈開面、正面と劈開面との間で決められる材料の層を有するドナー基板を用意することを含む。この方法は、第１たわみ特性を有するハンドル基板を用意することであって、第１たわみ特性は、ハンドル基板がドナー基板に連結されている間に、材料の層をドナー基板の正面に転写するのに不適切である、用意することを含む。この方法は、マルチレイヤ構造を形成するために、ドナー基板の正面をハンドル基板に結合することと、マルチレイヤ構造をプラテン構造に連結することとを含む。この方法は、マルチレイヤ構造の有効たわみ特性を、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適するものにさせるために、マルチレイヤ構造をプラテン構造にしっかりと係合させることを含む。この方法は、マルチレイヤ構造がプラテン構造に係合されたままである間に、材料の層の一部を劈開する。
【００２２】
さらに、本発明は、材料の膜を処理するシステムを提供する。このシステムは、マルチレイヤ構造を形成するためにハンドル基板に接合されるドナー基板を受けるように適合された入力デバイスを有する。好ましくは、ドナー基板は、正面、背面、劈開面、正面と劈開面との間で決められる材料の層を有する。ハンドル基板は、第１たわみ特性を有し、第１たわみ特性は、ハンドル基板がドナー基板に連結されている間に、材料の層をドナー基板の正面に転写するのに不適切である。このシステムは、入力デバイスに機能的に結合された転送デバイスを有する。好ましい実施態様では、転送デバイスは、マルチレイヤ構造をチャンバに転送するように適合される。このシステムは、表面領域を含むプラテン構造を有する。特定の実施態様によれば、プラテン構造の表面領域は、複数の細孔、たとえば、セラミック、プラスチック、金属、半導体、絶縁体を含む、このシステムは、プラテン構造に結合された係合源をも有する。係合源は、マルチレイヤ構造の有効たわみ特性を、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適するものにさせるために、マルチレイヤ構造をプラテン構造の表面領域にしっかりと係合させるように適合される。エネルギ源（たとえば、機械的、熱的、電気的、または組合せ）が、プラテン構造に結合される。好ましくは、エネルギ源は、マルチレイヤ構造の表面領域がプラテン構造と係合したままである間に、材料の層の一部を劈開するように適合される。
【００２３】
特定の実施態様に応じて、ある種の変形形態があり得る。たとえば、劈開プロセスは、ハンドル基板に取り付けられた材料の層を選択的に解放するために伝搬する劈開フロントを使用する、制御された劈開プロセスである。劈開の代替技法を使用することもできる。そのような技法は、米国カリフォルニア州サンタ・クララのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）と呼ばれる技法、フランス国のＳｏｉｔｅｃ  ＳＡ社のＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、日本国東京のキャノン社のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセス、すべての類似するプロセス、その他のものを含むが、これらに限定はされない。さらに、用語「第１」または「第２」あるいは「第３」または他のすべての類似する用語さえもが、特定の実施態様での本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限することを意図されたものではない。さらに、用語たわみ特性（たとえば、第１たわみ特性）は、特定の実施態様による、ある厚さの材料の能力である曲げパラメータによって定義することができる。特定の実施態様で、各基板は、たわみ特性を有する。好ましい実施態様で、劈開に有効に使用することができず、劈開に不適切な、ある基板のより弱いたわみ特性が、より強い有効たわみ特性を与えるためにバッキング基板または類似するフィーチャを使用して変更される（たとえば、増やされる）。そのようなより強い有効たわみ特性は、ボイド、破損、粗い表面、膜剥離などの実質的な望ましくない特性を一切伴わずに劈開を介して材料の薄膜を除去することを可能にする。実施態様に応じて、用語「石英」は、一般に、ガラス産業で理解される。そのような石英用語は、少なくとも、ヒューズド・シリコン・ガラス（ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｇｌａｓｓ）、石英、溶融石英、おそらくは特定の実施態様による他のものを含む。実施態様に応じて、不純物、ドーパント、他の種などのある種の添加物が、石英に加えられる場合がある。代替実施態様では、コーティングが、石英材料の表面または他の領域に施される場合もある。上記および他の特徴は、本願全体を通じて、より具体的には下で説明される。
【００２４】
本発明を使用することによって、既存の技法を上回る多数の利益が達成される。具体的に言うと、本発明は、制御されたエネルギと選択された条件を使用して、複数の材料のサンドイッチされた膜を含むドナー基板から材料の薄膜を選択的に劈開する。この劈開プロセスは、膜または基板の残りの部分への損傷の可能性を防ぎながら、基板から材料の薄膜を選択的に除去する。したがって、残りの基板部分を、繰り返して他の応用に再利用することができる。さらに、本発明は、薄膜の制御された劈開プロセス中に比較的低い温度を使用して、他の実施態様による分離された薄膜、ドナー基板、または複数材料膜の温度逸脱を減らす。このより低温の手法は、たとえば実質的に異なる熱膨張係数を有する材料の劈開や結合など、より高い材料とプロセスの寛容度を可能にする。他の実施態様では、本発明は、基板内のエネルギまたは応力を劈開開始エネルギ未満の値に制限し、これは、一般に、ランダムな劈開開始場所または劈開フロントが作成される可能性を除去する。これは、既存の技法でしばしば引き起こされる劈開損傷（たとえば、ピット、結晶欠陥、破損、クラック、ステップ、ボイド、過度の粗さ）を減らす。さらに、本発明は、既存の技法と比較して、必要より高い応力または圧力の効果によって引き起こされる損傷と、エネルギ粒子によって引き起こされる核形成部位とを減らす。好ましくは、本方法および本構造は、転写された膜を有効に受け取ることができない基板での劈開を可能にするバッキング基板をもたらす。そのようなバッキング基板は、ドナーとハンドルを含む一方または両方の基板に、ある堅さを与えて、特定の実施態様に従って、薄い柔軟な基板での有効な劈開を可能にする。好ましい実施態様では、本発明は、柔軟な基板に対する主要なバック・グラインディング動作および／または薄くする動作を一切用いずに、柔軟な基板に転写される材料の薄いレイヤを形成する方法および構造を実現する。実施態様に応じて、これらの利益のうちの１つまたは複数を達成することができる。上記および他の利益は、本願全体を通じて、より具体的には下で説明される。
【００２５】
本発明は、既知のプロセス・テクノロジの文脈で上記および他の利益を達成する。しかし、本発明の性質および利点のさらなる理解は、本明細書のこの後の部分および添付図面を参照することによって実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明によれば、基板の製造の技法が提供される。より具体的には、本発明は、たとえば半導体集積回路の製造用のマルチレイヤ基板構造を形成する方法および構造を含む技法を提供する。しかし、本発明が、より広い範囲の適用可能性を有することを理解されたく、本発明は、マルチレイヤ集積回路デバイスすなわち、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物の３次元パッケージング用の他の基板にも適用することができる。
【００２７】
図１から５に、マルチレイヤ基板構造を形成するレイヤ・トランスファ法を示す。図からわかるように、我々は、破損ならびに／または極端な表面の粗さや不連続な膜になる基板のある種のサンプルを用意した。単に例として、我々の最初の基板は、図１によって示されるシリコン・ウエハ１００を含む。このシリコン・ウエハは単結晶シリコンである。この単結晶シリコンは、ＳＥＭＩ標準デバイス等級材料、Ｐ型、６から９Ω−ｃｍであった。このシリコン・ウエハは、表面領域１０７、劈開領域１０３、劈開領域と表面領域との間の材料の層１０５を有した。劈開面は、水素注入プロセスを使用して設けられた。そのような水素注入プロセスは、ある配合表に従って、６．６Ｅ１６原子／ｃｍ2の線量および約３４．５ＫｅＶのエネルギで実現された。
【００２８】
この方法は、図２によって示される透明基板２０１を用意する。この透明基板は、約８００±２０μの厚さ、背面、正面を有する。この透明基板は、石英であり、この石英は、日本国東京の信越化学工業によって製造された合成水晶（ＶＩＳＩＬ−ＳＱ、ＳＸ）と呼ばれるものであった。この石英の表面粗さは、１０μ×１０μ原子間力顕微鏡（「ＡＦＭ」）測定の約２Åから約３Å表面粗さであった。
【００２９】
透明基板とシリコン・ウエハの両方が、プラズマ活性化されたプロセス(plasma activated process)をうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化するのに使用された。その後、これらの基板のそれぞれが、図３によって示されるように一緒に結合された。図からわかるように、透明基板２０１は、シリコン・ウエハ１００に結合されている。結合の後に、結合された構造が、ベーキング処理をうけた。このベーキング処理は、結合された基板を、約１時間程度にわたって約３５０℃のアニールを維持した。
【００３０】
この方法は、図３によって示されるように、結合された基板構造に対して、制御された劈開プロセスを実行した。制御された劈開プロセスは、劈開領域の部分の中に選択されたエネルギ３０１を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。劈開プロセスを実行する際に、図４によって示されるように、我々は、符号４０５によって示される劈開エネルギの開始の際に、結合された基板のある部分が変形し、かつ／または曲がることを発見した。
【００３１】
この方法は、非常に粗い膜５０１、表面剥離５０３、および／または膜破損５０５などの欠陥を生じ、さらに他の欠陥や不完全をもたらした。そのような欠陥は、集積回路または他のデバイスの製造に不適切である。これらの活動に基づいて、とりわけマルチレイヤ基板構造の製造に関して、望ましくない曲げ特性を克服する、これらの欠陥を改善し、または少なくとも減らすことが必要であると判定された。上記および他の制限は、本明細書全体を通じて説明される本発明の諸態様を使用することによって克服された。
【００３２】
代替の特定の実施形態による、透明材料を含むマルチレイヤ基板上でデバイスを製造する方法は、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板を用意し、
２．シリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切なバッキング基板を用意し、
３．ハンドル基板とバッキング基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始し、
５．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を取り付け、
６．劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意し、
７．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
８．バッキング基板が少なくとも有効たわみ特性を実質的に維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、透明ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
９．劈開領域の部分でのドナー基板からのシリコン担持材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
１０．ドナー基板から材料の層を除去し、
１１．任意選択として、ハンドル基板からバッキング基板を除去し、
１２．材料の層の上に１つまたは複数のデバイスを形成し、
１３．望みに応じて他のステップを実行する。
【００３３】
代替の特定の実施形態による、透明材料を含むマルチレイヤ基板を製造する方法は、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板を用意し、
２．シリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切なバッキング基板を用意し、
３．ハンドル基板とバッキング基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始し、
５．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を取り付け、
６．劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意し、
７．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
８．バッキング基板が少なくとも有効たわみ特性を実質的に維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、透明ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
９．劈開領域の部分でのドナー基板からのシリコン担持材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
１０．ドナー基板から材料の層を除去し、
１１．任意選択として、ハンドル基板からバッキング基板を除去し、
１２．望みに応じて他のステップを実行する。
【００３４】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板構造を形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本発明の代替実施形態は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【００３５】
本発明の代替実施形態による、デバイスを含むマルチレイヤ基板構造を製造する代替方法は、次のように概要を示すことができる。
１．レイヤをその上に有効に転写するのに不適切な第１たわみ特性を有するハンドル基板を用意し、
２．材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでハンドル基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
３．ハンドル基板と／またはバッキング基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．ハンドル基板の背面とバッキング基板との間の一時的結合を形成するために、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をハンドル基板の背面に連結し、
５．劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意し（材料の層は、劈開領域と表面領域との間で定義される）、
６．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
８．劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．ハンドル基板に連結されたドナー基板から材料の層を完全に解放し、
１０．任意選択として、ハンドル基板からバッキング基板を除去し、
１１．材料の層の上で１つまたは複数のデバイスを形成し、
１２．望みに応じて他のステップを実行する。
【００３６】
本発明の代替実施形態による、マルチレイヤ基板構造を製造する代替方法は、次のように概要を示すことができる。
１．レイヤをその上に有効に転写するのに不適切な第１たわみ特性を有するハンドル基板を用意し、
２．材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでハンドル基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
３．ハンドル基板と／またはバッキング基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．ハンドル基板の背面とバッキング基板との間の一時的結合を形成するために、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をハンドル基板の背面に連結し、
５．劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意し（材料の層は、劈開領域と表面領域との間で定義される）、
６．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
８．劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．ハンドル基板に連結されたドナー基板から材料の層を完全に解放し、
１０．任意選択として、ハンドル基板からバッキング基板を除去し、
１１．望みに応じて他のステップを実行する。
【００３７】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板構造を形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本発明のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【００３８】
図６から１９に、本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する方法を示す。これらの図は、単なる例であり、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図６に示されているように、この方法は、第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板６０１を用意する。この透明ハンドル基板は、ガラス、石英、ポリマ、または他の複合物、およびそれらの類似物とすることができる。単に例として、この透明基板は、約８００±２０μの厚さ、背面、正面を有する。この透明基板は、石英であり、この石英は、日本国東京の信越化学工業によって製造された合成水晶（ＶＩＳＩＬ−ＳＱ、ＳＸ）と呼ばれるものである。この合成水晶は、１０μ×１０μ原子間力顕微鏡（「ＡＦＭ」）測定の約２Åから約３Åの表面粗さの特徴がある。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００３９】
代替実施形態では、ハンドル基板を、任意の同質材料、傾斜材料、またはマルチレイヤ材料、あるいはこれらの任意の組合せとすることができる。すなわち、ハンドル基板は、ほとんどすべての単結晶タイプの基板、多結晶タイプの基板、または非晶質タイプの基板などから作ることができる。さらに、基板は、ガリウム砒素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、その他の材料などのＩＩＩ／Ｖ族材料から作ることができる。さらに、基板は、炭化珪素、ゲルマニウム、シリコン、ガラスまたは石英の組合せ、プラスチック、さらには柔軟な特性を有するポリマとすることもできる。ハンドル基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。好ましくは、ハンドル基板は、特定の実施形態によるレイヤ・トランスファ・プロセスに不適切な多少柔軟な特性を有する。基板の不適切な性質は、特定の実施形態に応じて、過度の粗さ、破損、部分的な膜分離、それらの類似を引き起こす。特定の実施形態に応じて、材料の任意の他の組合せを使用することもできる。
【００４０】
好ましい実施形態では、本発明は、図７に示されているように、ハンドル基板構造に剛性を追加するためにバッキング基板７０１を用意する。好ましくは、バッキング基板は、ドナー基板からのシリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板とハンドル基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切な厚さと材料を有する。
【００４１】
単に例として、バッキング基板は、石英ハンドル基板に対してシリコン・ウエハである。そのようなバッキング基板は、７２５μ±１５μの厚さを有し、たとえば２００ｍｍドナー／ハンドル／バッキング基板構造を使用して単結晶シリコンから作られる。そのような基板は、約１３０ＧＰａのヤング率を有する。プラスチック、金属、ガラス、石英、複合物、それらの類似物など、他のタイプの材料やある厚さを使用して、組み合わされたバッキング基板構造やハンドル基板構造に剛性を与えることができる。もちろん、当業者は、他の変形形態、修正形態、代替形態を認めるはずである。
【００４２】
特定の実施形態では、この方法は、図８および９によって示されるように、バッキング基板の表面に対する洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス８０２ならびに／あるいは透明ハンドル基板の表面に対する洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス９０２（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行する。そのようなプラズマ活性化プロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃〜４０℃の温度で窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００４３】
図１０を参照すると、この方法は、他の構造から物理的に分離されることが多い透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合１００２を開始する。この方法は、好ましくは、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付ける。単に例として、シリコン・ウエハ・バッキング基板は、好ましい実施形態によれば、他の修正および／または変更を一切伴わずに、石英板にしっかりと取り付けられる。ここで、シリコン・ウエハは、石英板の表面に結合する自然酸化物の非常に薄いコーティングを有するが、図１１に示されているように、そのような自然酸化物を伴わない実施形態があってもよい。
【００４４】
図示されているように、この方法は、図１２に示されているように、劈開領域１２０３、正面１２０５、背面１２０７、正面と劈開領域との間のシリコン担持材料の層１２０９を含むドナー基板１２０１を用意することを含む。そのような材料の層の例に、シリコン担持材料の層が含まれる。単に例として、ドナー基板を、シリコン・ウエハ、ゲルマニウム・ウエハ、シリコン・ゲルマニウム材料、炭化珪素担持材料、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、これらの任意の組合せ、その他のものとすることができる。ドナー基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００４５】
実施形態に応じて、劈開領域を、さまざまな技法を使用して形成することができる。すなわち、劈開領域は、注入される粒子、堆積されるレイヤ、拡散される物質、パターン形成される領域、その他の技法の任意の適切な組合せを使用して形成することができる。図１２を参照すると、この方法は、ドナー基板の上面を介する選択された深さまでの注入プロセスを使用して、あるエネルギ粒子１２１１を導入し、この選択された深さは、材料の「薄膜」と称する材料領域の層を定義する。さまざまな技法を使用して、エネルギ粒子をシリコン・ウエハに注入することができる。これらの技法に、たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社や他の会社によって製造されるビーム・ライン・イオン注入(beam line ion implantation)機器を使用するイオン注入が含まれる。代替案では、注入は、プラズマ浸入イオン注入(plasma immersion ion implantation)（「ＰＩＩＩ」）技法、イオン・シャワー、その他の質量固有でない技法を使用して行われる。そのような技法の組合せを使用することもできる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【００４６】
応用例に応じて、より小さい質量の粒子が、一般に、好ましい実施形態に従って材料領域への損傷の可能性を減らすために選択される。すなわち、より小さい質量の粒子は、その粒子が通る材料領域に実質的に損傷を与えずに、基板材料を通って選択された深さまで簡単に移動する。たとえば、より小さい質量の粒子（またはエネルギ粒子）は、ほとんどが、任意の帯電した（たとえば正または負の）および／または中性の原子もしくは分子または電子あるいは類似物とすることができる。特定の実施形態で、粒子は、実施形態に応じて、水素とその同位元素のイオン、ヘリウムとその同位元素、ネオンなどの希ガス・イオンまたは他のイオンなどのイオンを含む中性のおよび／または帯電した粒子とすることができる。粒子は、たとえば水素ガス、水蒸気、メタン、水素化合物のガス、その他の軽い原子質量の粒子などの化合物から導出することもできる。代替案では、粒子を、上記の粒子および／またはイオンおよび／または分子種および／または原子種の任意の組合せとすることができる。粒子は、一般に、表面を通って表面の下の選択された深さまで貫通するのに十分な運動エネルギを有する。
【００４７】
例として、シリコン・ウエハに注入される種として水素を使用すると、注入プロセスは、条件の特定の組を使用して実行される。注入線量は、約１０15原子／ｃｍ2から約１０18原子／ｃｍ2までの範囲にわたり、好ましくは、線量は、約１０16原子／ｃｍ2を超える。注入エネルギは、約１ＫｅＶから約１ＭｅＶまでの範囲にわたり、一般に約５０ＫｅＶである。注入温度は、約２００℃から約６００℃の範囲にわたり、好ましくは、かなりの量の水素イオンが、注入されるシリコン・ウエハから外に拡散し、注入された損傷や応力をアニールする可能性を防ぐために、約４００℃未満である。水素イオンを、約±０．０３μから約±０．０５μまでの正確さでシリコン・ウエハの選択された深さまで選択的に導入することができる。もちろん、使用されるイオンの種類やプロセス条件は、応用例に依存する。
【００４８】
効果的に、注入される粒子は、選択された深さにある、基板の上面に平行な平面１３０１に沿った応力を増やす、すなわち、破断エネルギを減らす。このエネルギは、部分的には注入種と注入条件に依存する。これらの粒子は、選択された深さでの基板の破断エネルギ・レベルを減らす。これは、注入された平面に沿った選択された深さでの制御された劈開を可能にする。注入は、すべての内部位置での基板のエネルギ状態が基板材料内の非可逆破断（すなわち、分離または劈開）を開始するのに不十分になる条件の下で行うことができる。しかし、注入線量が、一般に、後続熱処理、たとえば熱アニールまたは高速熱アニールによって通常は少なくとも部分的に修復できる基板内のある量の欠陥（たとえば、マイクロ欠陥）を引き起こすことに留意されたい。注入をうけた、結果の基板１３００は、図１３の単純化された図によって示される。
【００４９】
実施形態に応じて、劈開領域および／または劈開レイヤを形成する他の技法が存在する。単に例として、そのような劈開領域は、米国カリフォルニア州サンタ・クララのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）プロセスと呼ばれる技法、フランス国のＳｏｉｔｅｃ  ＳＡ社のＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、日本国東京のキャノン社のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセス、それらの類似するプロセス、その他のプロセスなど、他のプロセスを使用して形成される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００５０】
図１４を参照すると、バッキングに連結された透明ハンドル基板と、ドナー基板との両方が、プラズマ活性化されたプロセスをうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃から４０℃までの温度の窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、本明細書でならびに本明細書の外部で説明される他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００５１】
その後、やはり図１４によって示されるように、これらの基板のそれぞれを一緒に結合する。図に示されているように、ハンドル基板がドナー・ウエハに結合されて、結合された構造１４０１が形成されている。これらの基板は、好ましくは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社によって製造されるＥＶＧ  ８５０結合ツールまたは他の類似するプロセスを使用して結合される。Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ社によって製造されるものなどの他のタイプのツールを使用することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。透明ハンドル基板とドナーとの間の結合は、好ましくは、実質的に永久的であり、高い信頼性を有する。
【００５２】
したがって、結合の後に、結合された構造は、ベーキング処理をうける。このベーキング処理は、結合された基板を所定の時間だけ所定の温度に維持する。好ましくは、温度は、約２００℃または約２５０℃から約４００℃までの範囲にわたり、シリコン・ドナー基板と透明石英ハンドル基板について好ましくは約１時間程度にわたって約３５０℃である。特定の応用例に応じて、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００５３】
特定の実施形態で、基板は、低温熱ステップ(low temperature thermal step)を使用して一緒に接合されまたは融着される。低温熱プロセスは、一般に、注入された粒子が、制御されない劈開作用を生じる可能性がある過度の応力を材料領域に働かせないことを保証する。特定の実施形態で、低温結合プロセスは、自己結合プロセスによって行われる。具体的に言うと、１つのウエハが、酸化を除くためためにはぎ取られる（すなわち、１つの基板が酸化されない）。洗浄液が、ウエハの表面を処理して、ウエハ表面にＯ−Ｈ結合を形成する。ウエハの洗浄に使用される液の例が、過酸化水素、硫酸、その他の類似する液の混合物である。乾燥機が、ウエハ表面を乾かして、すべての残留する液または粒子を基板表面から除去する。自己結合は、洗浄された基板の表面を一緒に置くことによって行われる。
【００５４】
代替案では、接着剤が基板の一方または両方の表面に配置される。この接着剤は、一方の基板をもう１つの基板に結合する。特定の実施形態で、接着剤は、エポキシ、ポリイミドタイプの材料、それらの類似物を含む。スピンオングラス・レイヤを使用して、一方の基板表面をもう１つの基板の正面に結合させることができる。これらのスピンオングラス（「ＳＯＧ」）材料に、とりわけ、シロキサンまたは珪酸塩が含まれ、このシロキサンまたは珪酸塩は、しばしば、アルコール系の溶剤または類似物と混合される。ＳＯＧは、ウエハの表面に塗布された後にＳＯＧを硬化させるのにしばしば必要な低温（たとえば、１５０℃から２５０℃）のゆえに、望ましい材料である。
【００５５】
代替案では、さまざまな他の低温技法を使用して、ドナー・ウエハをハンドル基板に接合させることができる。たとえば、静電結合技法を使用して、２つの基板を一緒に接合することができる。具体的に言うと、一方または両方の基板表面を帯電させて、他方の基板表面を引き付ける。さらに、ドナー基板を、さまざまな他の一般に知られている技法を使用してハンドル・ウエハに融着することができる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【００５６】
この方法は、図１５、１６によって示されるように、結合された基板構造に対して制御された劈開プロセス１６０１を実行する。制御された劈開プロセスは、ドナー基板の劈開領域の部分内で選択されたエネルギ１５０１を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。次に、この方法は、ドナー基板からシリコン担持材料の層を解放して、図１７によって示されるように、シリコン担持材料の層をドナー基板から完全に除去する。
【００５７】
好ましい実施形態では、この方法は、図１８に示されているように、透明ハンドル基板からバッキング基板を除去する。好ましい実施形態では、バッキング基板とハンドル基板との間の取付けは、一時的であり、両方の基板に損傷を与えずに機械的な力を用いて除去することができる。特定の実施形態で、制御された劈開プロセスを使用して、バッキング基板をハンドル基板から剥離することができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００５８】
図１９を参照すると、この方法は、シリコン担持材料の層の表面にデバイス１９０１を形成する。そのようなデバイスに、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物を含めることができる。そのようなデバイスは、堆積、エッチング、注入、フォト・マスク・プロセス、これらの任意の組合せ、それらの類似物を使用することによって作ることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。本発明の代替実施形態のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【００５９】
代替の特定の実施形態では、本発明は、本発明の代替実施形態によるマルチレイヤ基板構造上でデバイスを製造する方法を提供する、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面を有するハンドル基板を用意し、
２．劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意し（劈開領域は、材料の層を定義するためにドナー基板内にある）、
３．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
５．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでハンドル基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
６．ハンドル基板とバッキング基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．バッキング基板をハンドル基板の背面に連結し、
８．劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．任意選択として、ハンドル基板の背面からバッキング基板を除去し、
１０．材料の剥離された層の上で１つまたは複数のデバイスを形成し、
１１．望みに応じて他のステップを実行する。
【００６０】
代替の特定の実施形態では、本発明は、本発明の代替実施形態によるマルチレイヤ基板構造を製造する方法を提供する、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面を有するハンドル基板を用意し、
２．劈開領域、材料の層、表面領域を含むドナー基板を用意し（劈開領域は、材料の層を定義するためにドナー基板内にある）、
３．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
５．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにハンドル基板に取り付けられたままである間に、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでハンドル基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
６．ハンドル基板とバッキング基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．バッキング基板をハンドル基板の背面に連結し、
８．劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．任意選択として、ハンドル基板の背面からバッキング基板を除去し、
１０．望みに応じて他のステップを実行する。
【００６１】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してマルチレイヤ基板構造とデバイスを形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本方法のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【００６２】
図２０から２５に、本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する方法を示す。これらの図は、単なる例であり、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図２０に示されているように、この方法は、第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板２００１を用意する。この透明ハンドル基板は、ガラス、石英、ポリマ、または他の複合物、それらの類似物とすることができる。単に例として、この透明基板は、石英基板を使用する実施形態で、約８００±２０μの厚さ、背面、正面を有する。この透明基板は、石英から作られ、この石英は、日本国東京の信越化学工業によって製造された合成水晶（ＶＩＳＩＬ−ＳＱ、ＳＸ）と呼ばれるものである。この合成水晶は、１０μ×１０μ原子間力顕微鏡（「ＡＦＭ」）測定の約２Åから約３Åの表面粗さの特徴がある。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００６３】
代替実施形態では、ハンドル基板を、任意の同質材料、傾斜材料、またはマルチレイヤ材料、あるいはこれらの任意の組合せとすることができる。すなわち、ハンドル基板は、ほとんどすべての単結晶タイプの基板、多結晶タイプの基板、または非晶質タイプの基板などから作ることができる。さらに、基板は、ガリウム砒素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、その他の材料などのＩＩＩ／Ｖ族材料から作ることができる。さらに、基板は、炭化珪素、ゲルマニウム、シリコン、ガラスまたは石英の組合せ、プラスチック、柔軟な特性を有するポリマとすることができる。ハンドル基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。好ましくは、ハンドル基板は、特定の実施形態によるレイヤ・トランスファ・プロセスに不適切な多少柔軟な特性を有する。基板の不適切な性質は、特定の実施形態に応じて、過度の粗さ、破損、部分的な膜分離、それらの類似物を引き起こす。特定の実施形態に応じて、材料の任意の他の組合せを使用することもできる。
【００６４】
図示されているように、この方法は、劈開領域２００５、正面２００７、背面２００９、正面と劈開領域との間の材料の層２０１１を含むドナー基板２００３を用意することを含む。単に例として、ドナー基板を、シリコン・ウエハ、ゲルマニウム・ウエハ、シリコン・ゲルマニウム材料、炭化珪素担持材料、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、これらの任意の組合せ、その他のものとすることができる。ドナー基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。材料の層の例は、シリコン担持材料の層とすることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００６５】
実施形態に応じて、劈開領域を、さまざまな技法を使用して形成することができる。すなわち、劈開領域は、注入される粒子、堆積されるレイヤ、拡散される物質、パターン形成される領域、その他の技法の任意の適切な組合せを使用して形成することができる。特定の実施形態で、この方法は、ドナー基板の上面を介する選択された深さまでの注入プロセスを使用して、あるエネルギ粒子を導入し、この選択された深さは、材料の「薄膜」と称する材料領域の層を定義する。さまざまな技法を使用して、エネルギ粒子をシリコン・ウエハに注入することができる。これらの技法に、たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社や他の会社などによって製造されるビーム・ライン・イオン注入機器を使用するイオン注入が含まれる。代替案では、注入は、プラズマ浸入イオン注入（「ＰＩＩＩ」）技法、イオン・シャワー、その他の質量固有でない技法を使用して行われる。そのような技法の組合せを使用することもできる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【００６６】
応用例に応じて、より小さい質量の粒子が、一般に、好ましい実施形態に従って材料領域への損傷の可能性を減らすために選択される。すなわち、より小さい質量の粒子は、その粒子が通る材料領域に実質的に損傷を与えずに、基板材料を通って選択された深さまで簡単に移動する。たとえば、より小さい質量の粒子（またはエネルギ粒子）は、ほとんどが、任意の帯電した（たとえば正または負の）および／または中性の原子もしくは分子または電子あるいは類似物とすることができる。特定の実施形態で、粒子は、実施形態に応じて、水素とその同位元素のイオン、ヘリウムとその同位元素、ネオンなどの希ガス・イオンまたは他のイオンなどのイオンを含む中性のおよび／または帯電した粒子とすることができる。粒子は、たとえば水素ガス、水蒸気、メタン、水素化合物のガス、その他の軽い原子質量の粒子などの化合物から導出することもできる。代替案では、粒子を、上記の粒子および／またはイオンおよび／または分子種および／または原子種の任意の組合せとすることができる。粒子は、一般に、表面を通って表面の下の選択された深さまで貫通するのに十分な運動エネルギを有する。
【００６７】
例として、シリコン・ウエハに注入される種として水素を使用すると、注入プロセスは、条件の特定の組を使用して実行される。注入線量は、約１０15原子／ｃｍ2から約１０18原子／ｃｍ2までの範囲にわたり、好ましくは、線量は、約１０16原子／ｃｍ2を超える。注入エネルギは、約１ＫｅＶから約１ＭｅＶまでの範囲にわたり、一般に約５０ＫｅＶである。注入温度は、約２００℃から約６００℃の範囲にわたり、好ましくは、かなりの量の水素イオンが、注入されるシリコン・ウエハから外に拡散し、注入された損傷と応力をアニールする可能性を防ぐために、約４００℃未満である。水素イオンを、約±０．０３μから約±０．０５μまでの正確さでシリコン・ウエハの選択された深さまで選択的に導入することができる。もちろん、使用されるイオンの種類やプロセス条件は、応用例に依存する。
【００６８】
効果的に、注入される粒子は、選択された深さにある、基板の上面に平行な平面に沿った応力を増やす。これらの粒子は、選択された深さでの基板の上面に平行な平面に沿った破断エネルギ・レベルを減らす。このエネルギ・レベルは、部分的には注入種と注入条件に依存する。これは、注入された平面に沿った選択された深さでの制御された劈開を可能にする。注入は、すべての内部位置での基板のエネルギ状態が基板材料内の非可逆破断（すなわち、分離または劈開）を開始するのに不十分になる条件の下で行うことができる。しかし、注入線量が、一般に、後続熱処理、たとえば熱アニールまたは高速熱アニールによって通常は少なくとも部分的に修復できる基板内のある量の欠陥（たとえば、マイクロ欠陥）を引き起こすことに留意されたい。注入をうけた、結果の基板２００３は、図２０の単純化された図によって示される。
【００６９】
実施形態に応じて、劈開領域および／または劈開レイヤを形成する他の技法が存在する。単に例として、そのような劈開領域は、米国カリフォルニア州サンタ・クララのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）プロセスと呼ばれる技法、フランス国のＳｏｉｔｅｃ  ＳＡ社のＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、日本国東京のキャノン社のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセス、それらの類似するプロセス、その他のプロセスなど、他のプロセスを使用して形成される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００７０】
好ましい実施形態では、剥離された物理的実体であるハンドル基板とドナー基板の両方が、プラズマ活性化されたプロセスをうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃から４０℃までの温度の窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、本明細書でならびに本明細書の外部で説明される他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００７１】
その後、やはり図２１によって示されるように、これらの基板のそれぞれを一緒に結合する。図に示されているように、ハンドル基板がドナー・ウエハに結合されている。これらの基板は、好ましくは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社によって製造されるＥＶＧ  ８５０結合ツールまたは他の類似するプロセスを使用して結合される。Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ社によって製造されるものなどの他のタイプのツールを使用することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。透明ハンドル基板とドナーとの間の結合は、好ましくは、実質的に永久的であり、高い信頼性を有する。
【００７２】
したがって、結合の後に、結合された構造は、ベーキング処理をうける。このベーキング処理は、結合された基板を所定の時間だけ所定の温度に維持する。好ましくは、温度は、約２５０℃から約４００℃までの範囲にわたり、シリコン・ドナー基板と透明石英ハンドル基板に対して好ましくは約１時間程度にわたって約３５０℃である。特定の応用例に応じて、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００７３】
特定の実施形態で、ハンドル基板とドナー基板は、低温熱ステップを使用して一緒に接合されまたは融着される。低温熱プロセスは、一般に、注入された粒子が、制御されない劈開作用を生じる可能性がある過度の応力を材料領域に働かせないことを保証する。特定の実施形態で、低温結合プロセスは、自己結合プロセスによって行われる。具体的に言うと、１つのウエハが、酸化を除くためためにはぎ取られる（すなわち、１つの基板が酸化されない）。洗浄液が、ウエハの表面を処理して、ウエハ表面にＯ−Ｈ結合を形成する。ウエハの洗浄に使用される液の例が、過酸化水素、硫酸、その他の類似する液の混合物である。乾燥機が、ウエハ表面を乾かして、すべての残留する液または粒子を基板表面から除去する。自己結合は、洗浄された基板の表面を一緒に置くことによって行われる。
【００７４】
代替案では、接着剤が基板の一方または両方の表面に配置され、この接着剤は、一方の基板をもう１つの基板に結合する。特定の実施形態で、接着剤は、エポキシ、ポリイミドタイプの材料、それらの類似物を含む。スピンオングラス・レイヤを使用して、一方の基板表面をもう１つの基板の正面に結合することができる。これらのスピンオングラス（「ＳＯＧ」）材料に、とりわけ、シロキサンまたは珪酸塩が含まれ、このシロキサンまたは珪酸塩は、しばしば、アルコール系の溶剤または類似物と混合される。ＳＯＧは、基板の表面に塗布された後にＳＯＧを硬化させるのにしばしば必要な低温（たとえば、１５０℃から２５０℃）のゆえに、望ましい材料である。
【００７５】
代替案では、さまざまな他の低温技法を使用して、ドナーをハンドル基板に接合することができる。たとえば、静電結合技法を使用して、２つの基板を一緒に接合することができる。具体的に言うと、一方または両方の基板表面を帯電させて、他方の基板表面を引き付ける。さらに、ドナー基板を、さまざまな他の一般に知られている技法を使用してハンドル基板に融着することができる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【００７６】
好ましい実施形態では、本発明は、図２２に示されているように、ハンドル基板構造に剛性を追加するためにバッキング基板２２０１を用意する。好ましくは、バッキング基板は、ドナー基板からのシリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板とハンドル基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切な厚さと材料を有する。
【００７７】
単に例として、バッキング基板は、石英ハンドル基板に対してシリコン・ウエハである。そのようなバッキング基板は、７２５μ±１５μの厚さを有し、たとえば２００ｍｍドナー／ハンドル／バッキング基板構造を備える単結晶シリコンから作られる。そのような基板は、約１３０ＧＰａのヤング率を有する。プラスチック、金属、ガラス、石英、複合物、それらの類似物など、他のタイプの材料や厚さを使用して、組み合わされたバッキング基板構造とハンドル基板構造に剛性を与えることができる。もちろん、当業者は、他の変形形態、修正形態、代替形態を認めるはずである。
【００７８】
特定の実施形態では、この方法は、バッキング基板と／または透明ハンドル基板の表面に対する洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行する。そのようなプラズマ活性化プロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃〜４０℃の温度で窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００７９】
図２２、２３を参照すると、この方法は、特定の実施形態に従って、ドナー基板に取り付けられている透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始する。この方法は、好ましくは、マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付ける。単に例として、シリコン・ウエハ・バッキング基板は、好ましい実施形態によれば、他の修正および／または変更を一切伴わずに、石英板にしっかりと取り付けられる。ここで、シリコン・ウエハは、石英板の表面に結合する自然酸化物の非常に薄いコーティングを有するが、特定の実施形態によれば、そのような自然酸化物を伴わない実施形態があってもよい。
【００８０】
この方法は、やはり図２３によって示されるように、結合された基板構造に対して制御された劈開プロセスを実行する。制御された劈開プロセスは、ドナー基板の劈開領域の部分内で選択されたエネルギ２３０１を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。次に、この方法は、ドナー基板からシリコン担持材料の層を解放して、やはり図２４によって示されるように、シリコン担持材料の層をドナー基板から完全に除去する。
【００８１】
特定の実施形態では、この方法は、図２５に示されているように、透明ハンドル基板からバッキング基板を除去する。好ましい実施形態では、バッキング基板とハンドル基板との間の取付けは、一時的であり、両方の基板に損傷を与えずに機械的な力を用いて除去することができる。特定の実施形態で、制御された劈開プロセスを使用して、バッキング基板をハンドル基板から剥離することができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００８２】
特定の実施形態で、この方法は、材料の層の表面にデバイスを形成する。そのようなデバイスに、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物を含めることができる。そのようなデバイスは、堆積、エッチング、注入、フォト・マスク・プロセス、これらの任意の組合せ、それらの類似物を使用することによって作ることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。本発明の代替実施形態のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【００８３】
本発明の代替実施形態によるデバイスを含むマルチレイヤ基板構造を製造する方法は、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面、劈開領域、その劈開領域と正面との間で決められる材料の層を有するドナー基板を用意し、
２．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにドナー基板に取り付けられたままである間に、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでドナー基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
３．バッキング基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をドナー基板の背面に連結し、
５．ハンドル基板を用意し、
６．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．ハンドル基板の正面にドナー基板の正面を結合し、
８．劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．任意選択として、ドナー基板からバッキング基板を除去し、
１０．材料の層の上で１つまたは複数のデバイスを形成し、
１１．望みに応じて他のステップを実行する。
【００８４】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してマルチレイヤ基板構造上にデバイスを形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本方法のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【００８５】
図２６から３１に、本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する代替方法を示す。これらの図は、単なる例であり、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図２６に示されているように、この方法は、劈開領域２６０３、正面２６０５、背面２６０７、正面と劈開領域との間のシリコン担持材料の層２６０９を含むドナー基板２６０１を用意することを含む。好ましい実施形態では、ドナー基板は、第１たわみ特性を有する。好ましくは、ドナー基板は、特定の実施形態によるレイヤ・トランスファ・プロセスに不適切な多少柔軟な特性を有する。基板の不適切な性質は、特定の実施形態に応じて、過度の粗さ、破損、部分的な膜分離、それらの類似物を引き起こす。単に例として、ドナー基板を、シリコン・ウエハ、ゲルマニウム・ウエハ、シリコン・ゲルマニウム材料、炭化珪素担持材料、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、これらの任意の組合せ、その他のものとすることができる。ドナー基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００８６】
実施形態に応じて、劈開領域を、さまざまな技法を使用して形成することができる。すなわち、劈開領域は、注入される粒子、堆積されるレイヤ、拡散される物質、パターン形成される領域、その他の技法の任意の適切な組合せを使用して形成することができる。特定の実施形態で、この方法は、ドナー基板の上面を介する選択された深さまでの注入プロセスを使用して、あるエネルギ粒子を導入し、この選択された深さは、材料の「薄膜」と称する材料領域の層を定義する。さまざまな技法を使用して、エネルギ粒子をシリコン・ウエハに注入することができる。これらの技法に、たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社や他の会社によって製造されるビーム・ライン・イオン注入機器を使用するイオン注入が含まれる。代替案では、注入は、プラズマ浸入イオン注入（「ＰＩＩＩ」）技法、イオン・シャワー、その他の質量固有でない技法を使用して行われる。そのような技法の組合せを使用することもできる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【００８７】
応用例に応じて、より小さい質量の粒子が、一般に、好ましい実施形態に従って材料領域への損傷の可能性を減らすために選択される。すなわち、より小さい質量の粒子は、その粒子が通る材料領域に実質的に損傷を与えずに、基板材料を通って選択された深さまで簡単に移動する。たとえば、より小さい質量の粒子（またはエネルギ粒子）は、ほとんどが、任意の帯電した（たとえば正または負の）および／または中性の原子もしくは分子または電子あるいは類似物とすることができる。特定の実施形態で、粒子は、実施形態に応じて、水素とその同位元素のイオン、ヘリウムとその同位元素、ネオンなどの希ガス・イオンまたは他のイオンなどのイオンを含む中性のおよび／または帯電した粒子とすることができる。粒子は、たとえば水素ガス、水蒸気、メタン、水素化合物のガス、その他の軽い原子質量の粒子などの化合物から導出することもできる。代替案では、粒子を、上記の粒子および／またはイオンおよび／または分子種および／または原子種の任意の組合せとすることができる。粒子は、一般に、表面を通って表面の下の選択された深さまで貫通するのに十分な運動エネルギを有する。
【００８８】
例として、シリコン・ウエハに注入される種として水素を使用すると、注入プロセスは、条件の特定の組を使用して実行される。注入線量は、約１０15原子／ｃｍ2から約１０18原子／ｃｍ2までの範囲にわたり、好ましくは、線量は、約１０16原子／ｃｍ2を超える。注入エネルギは、約１ＫｅＶから約１ＭｅＶまでの範囲にわたり、一般に約５０ＫｅＶである。注入温度は、約２００℃または約２５０℃から約６００℃の範囲にわたり、好ましくは、かなりの量の水素イオンが、注入されるシリコン・ウエハから外に拡散し、注入された損傷と応力をアニールする可能性を防ぐために、約４００℃未満である。水素イオンを、約±０．０３μから約±０．０５μまでの正確さでシリコン・ウエハの選択された深さまで選択的に導入することができる。もちろん、使用されるイオンの種類やプロセス条件は、応用例に依存する。
【００８９】
効果的に、注入される粒子は、選択された深さにある、基板の上面に平行な平面に沿った応力を増やす。これらの粒子は、選択された深さでの基板の破断エネルギ・レベルを減らす。このエネルギは、部分的には注入種と注入条件に依存する。これは、注入された平面に沿った選択された深さでの制御された劈開を可能にする。注入は、すべての内部位置での基板のエネルギ状態が基板材料内の非可逆破断（すなわち、分離または劈開）を開始するのに不十分になる条件の下で行うことができる。しかし、注入線量が、一般に、後続熱処理、たとえば熱アニールまたは高速熱アニールによって通常は少なくとも部分的に修復できる基板内のある量の欠陥（たとえば、マイクロ欠陥）を引き起こすことに留意されたい。
【００９０】
実施形態に応じて、劈開領域および／または劈開レイヤを形成する他の技法が存在する。単に例として、そのような劈開領域は、米国カリフォルニア州サンタ・クララのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）プロセスと呼ばれる技法、フランス国のＳｏｉｔｅｃ  ＳＡ社のＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、日本国東京のキャノン社のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセス、それらの類似するプロセス、その他のプロセスなど、他のプロセスを使用して形成される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００９１】
好ましい実施形態では、本発明は、図２７に示されているように、ドナー基板構造に剛性を追加するためにバッキング基板２７０１を用意する。好ましくは、バッキング基板は、ドナー基板からのシリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板とドナー基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切な厚さと材料を有し、これを下でより詳細に説明する。単に例として、バッキング基板は、ドナー基板と比較してより薄いシリコン・ウエハとすることができる。そのようなバッキング基板は、７２５μ±１５μの厚さを有することができ、たとえば２００ｍｍドナー／ハンドル／バッキング基板構造を備える単結晶シリコンから作られる。そのような基板は、約１３０ＧＰａのヤング率を有する。プラスチック、金属、ガラス、石英、複合物、それらの類似物など、他のタイプの材料や厚さを使用して、組み合わされたバッキング基板構造とドナー基板構造に剛性を与えることができる。もちろん、当業者は、他の変形形態、修正形態、代替形態を認めるはずである。
【００９２】
特定の実施形態では、この方法は、バッキング基板と／またはドナー基板の表面に対する洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行する。そのようなプラズマ活性化プロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃〜４０℃の温度で窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００９３】
図２８を参照すると、この方法は、しばしば他の構造から物理的に分離されるドナー基板の背面へのバッキング基板の係合を開始する。この方法は、好ましくは、マルチレイヤ構造２８００を形成するためにバッキング基板をドナー基板にしっかりと係合させるためにドナー基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付ける。単に例として、シリコン・ウエハ・バッキング基板は、好ましい実施形態によれば、他の修正および／または変更を一切伴わずに、シリコン・ウエハ・ドナー基板にしっかりと取り付けられる。ここで、シリコン・ウエハは、シリコン・ドナー基板の表面に結合する自然酸化物の非常に薄いコーティングを有するが、そのような自然酸化物を伴わない実施形態があってもよい。
【００９４】
図２９に示されているように、この方法は、特定の実施形態で、ハンドル基板２９０１を用意する。ハンドル基板は、シリコン、ガラス、石英、ポリマ、または他の複合物、それらの類似物とすることができる。代替実施形態では、ハンドル基板を、任意の同質材料、傾斜材料、またはマルチレイヤ材料、あるいはこれらの任意の組合せとすることができる。すなわち、ハンドル基板は、ほとんどすべての単結晶タイプの基板、多結晶タイプの基板、または非晶質タイプの基板などから作ることができる。さらに、ハンドル基板は、ガリウム砒素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、その他の材料などのＩＩＩ／Ｖ族材料から作ることができる。さらに、ハンドル基板は、炭化珪素、ゲルマニウム、シリコン、ガラスまたは石英の組合せ、プラスチック、柔軟な特性を有するポリマとすることができる。ハンドル基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。特定の実施形態に応じて、材料の任意の他の組合せを使用することもできる。
【００９５】
特定の実施形態で、ドナー基板から解放されたハンドル基板とバッキングに結合されているドナー基板との両方が、プラズマ活性化されたプロセスをうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃から４０℃までの温度の窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、本明細書で、かつ本明細書外で説明される他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００９６】
その後、特定の実施形態で、これらの基板のそれぞれを一緒に結合して、結合された構造２９００を形成する。図に示されているように、ハンドル基板がドナー基板に結合されており、このドナー基板は、既にバッキング基板に結合されている。これらの基板は、好ましくは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社によって製造されるＥＶＧ  ８５０結合ツールまたは他の類似するプロセスを使用して結合される。Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ社によって製造されるものなどの他のタイプのツールを使用することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。ハンドル基板とドナー基板との間の結合は、好ましくは、実質的に永久的であり、高い信頼性を有する。
【００９７】
したがって、結合の後に、結合された構造は、ベーキング処理をうける。このベーキング処理は、結合された基板を所定の時間だけ所定の温度に維持する。好ましくは、温度は、約２５０℃から約４００℃までの範囲にわたり、シリコン・ドナー基板や石英ハンドル基板に対して好ましくは約１時間程度にわたって約３５０℃である。特定の応用例に応じて、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【００９８】
特定の実施形態で、基板は、低温熱ステップを使用して一緒に接合されまたは融着される。低温熱プロセスは、一般に、注入された粒子が、制御されない劈開作用を生じる可能性がある過度の応力を材料領域に働かせないことを保証する。特定の実施形態で、低温結合プロセスは、自己結合プロセスによって行われる。具体的に言うと、１つのウエハが、酸化を除くためためにはぎ取られる（すなわち、１つの基板が酸化されない）。洗浄液が、ウエハの表面を処理して、ウエハ表面にＯ−Ｈ結合を形成する。ウエハの洗浄に使用される液の例が、過酸化水素、硫酸、その他の類似する液の混合物である。乾燥機が、基板表面を乾かして、すべての残留する液または粒子を基板表面から除去する。自己結合は、洗浄された基板の表面を一緒に置くことによって行われる。
【００９９】
代替案では、接着剤が基板の一方または両方の表面に配置され、この接着剤は、一方の基板をもう１つの基板に結合する。特定の実施形態で、接着剤は、エポキシ、ポリイミドタイプの材料、それらの類似物を含む。スピンオングラス・レイヤを使用して、一方の基板表面をもう１つの基板の正面に結合させることができる。これらのスピンオングラス（「ＳＯＧ」）材料に、とりわけ、シロキサンまたは珪酸塩が含まれ、このシロキサンまたは珪酸塩は、しばしば、アルコール系の溶剤または類似物と混合される。ＳＯＧは、ウエハの表面に塗布された後にＳＯＧを硬化させるのにしばしば必要な低温（たとえば、１５０℃から２５０℃）のゆえに、望ましい材料である。
【０１００】
代替案では、さまざまな他の低温技法を使用して、ドナー・ウエハをハンドル基板に接合することができる。たとえば、静電結合技法を使用して、２つの基板を一緒に接合することができる。具体的に言うと、一方または両方の基板表面を帯電させて、他方の基板表面を引き付ける。さらに、ドナー基板を、さまざまな他の一般に知られている技法を使用してハンドル基板に融着することができる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【０１０１】
この方法は、図２９によって示されるように、結合された基板構造に対して制御された劈開プロセスを実行する。制御された劈開プロセスは、ドナー基板の劈開領域の部分内で選択されたエネルギ２９０３を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。次に、この方法は、ドナー基板から材料の層２６０３を解放して、図３０によって示されるように、材料の層をドナー基板から完全に除去する。
【０１０２】
好ましい実施形態では、この方法は、図３０に示されているように、ドナー基板からバッキング基板を除去する。特定の実施形態では、バッキング基板とドナー基板との間の取付けは、一時的であり、両方の基板に損傷を与えずに機械的な力を用いて除去することができる。特定の実施形態で、制御された劈開プロセスを使用して、バッキング基板をドナー基板から剥離することができる。好ましい実施形態では、バッキング基板は、図３１によって示されるように、特定の実施形態による繰り返される使用のために、ドナー基板に取り付けられたままになる。すなわち、劈開に不適切な薄いドナー基板を、特定の実施形態に従って、バッキング基板によって再利用することができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１０３】
特定の実施形態で、この方法は、材料の層の表面にデバイスを形成する。そのようなデバイスに、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物を含めることができる。そのようなデバイスは、堆積、エッチング、注入、フォト・マスク・プロセス、これらの任意の組合せ、それらの類似物を使用することによって作ることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。本発明の代替実施形態のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【０１０４】
代替の特定の実施形態では、本発明は、本発明の代替実施形態によるデバイスを含むマルチレイヤ基板構造を製造する方法を提供する、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面、劈開領域、その劈開領域と正面との間で決められる材料の層を有するドナー基板を用意し、
２．ハンドル基板を用意し、
３．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．ハンドル基板の正面にドナー基板の正面を結合し、
５．材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでドナー基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
６．バッキング基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をハンドル基板に連結されたドナー基板の背面に連結し、
８．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにドナー基板に取り付けられたままである間に、劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．任意選択として、ドナー基板からバッキング基板を除去し、
１０．剥離された材料の層の上で１つまたは複数のデバイスを形成し、
１１．望みに応じて他のステップを実行する。
【０１０５】
代替の特定の実施形態では、本発明は、本発明の代替実施形態によるマルチレイヤ基板構造を製造する方法を提供する、次のように概要を示すことができる。
１．第１たわみ特性、背面、正面、劈開領域、その劈開領域と正面との間で決められる材料の層を有するドナー基板を用意し、
２．ハンドル基板を用意し、
３．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
４．ハンドル基板の正面にドナー基板の正面を結合し、
５．材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なたわみ特性である所定のレベルまでドナー基板の第１たわみ特性を減少させるのに適切なバッキング基板を用意し、
６．バッキング基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセスを実行し、
７．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板をハンドル基板に連結されたドナー基板の背面に連結し、
８．バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するためにドナー基板に取り付けられたままである間に、劈開領域の部分でのドナー基板からの材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
９．任意選択として、ドナー基板からバッキング基板を除去し、
１０．望みに応じて他のステップを実行する。
【０１０６】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してマルチレイヤ基板構造上にデバイスを形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本方法のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【０１０７】
図３２から３４に、本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してデバイスを含むマルチレイヤ基板を製造する代替方法を示す。これらの図は、単なる例であり、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図示されているように、この方法は、劈開領域３２０３、正面３２０５、背面３２０７、正面と劈開領域との間のシリコン担持材料の層３２０９を含むドナー基板３２０１を用意することを含む。好ましい実施形態では、ドナー基板は、第１たわみ特性を有する。好ましくは、ドナー基板は、特定の実施形態によるレイヤ・トランスファ・プロセスに不適切な多少柔軟な特性を有する。基板の不適切な性質は、特定の実施形態に応じて、過度の粗さ、破損、部分的な膜分離、それらの類似物を引き起こす。単に例として、ドナー基板を、シリコン・ウエハ、ゲルマニウム・ウエハ、シリコン・ゲルマニウム材料、炭化珪素担持材料、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、これらの任意の組合せ、その他のものとすることができる。ドナー基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１０８】
実施形態に応じて、劈開領域を、さまざまな技法を使用して形成することができる。すなわち、劈開領域は、注入される粒子、堆積されるレイヤ、拡散される物質、パターン形成される領域、その他の技法の任意の適切な組合せを使用して形成することができる。特定の実施形態で、この方法は、ドナー基板の上面を介する選択された深さまでの注入プロセスを使用して、あるエネルギ粒子を導入し、この選択された深さは、材料の「薄膜」と称する材料領域の層を定義する。さまざまな技法を使用して、エネルギ粒子をシリコン・ウエハに注入することができる。これらの技法に、たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社や他の会社によって製造されるビーム・ライン・イオン注入機器を使用するイオン注入が含まれる。代替案では、注入は、プラズマ浸入イオン注入（「ＰＩＩＩ」）技法、イオン・シャワー、その他の質量固有でない技法を使用して行われる。そのような技法の組合せを使用することもできる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【０１０９】
応用例に応じて、より小さい質量の粒子が、一般に、好ましい実施形態に従って材料領域の層への損傷の可能性を減らすために選択される。すなわち、より小さい質量の粒子は、その粒子が通る材料領域の層に実質的に損傷を与えずに、基板材料を通って選択された深さまで簡単に移動する。たとえば、より小さい質量の粒子（またはエネルギ粒子）は、ほとんどが、任意の帯電した（たとえば正または負の）および／または中性の原子または分子、あるいは電子や類似物とすることができる。特定の実施形態で、粒子は、実施形態に応じて、水素とその同位元素のイオン、ヘリウムとその同位元素、ネオンなどの希ガス・イオンまたは他のイオンなどのイオンを含む中性のおよび／または帯電した粒子とすることができる。粒子は、たとえば水素ガス、水蒸気、メタン、水素化合物のガス、その他の軽い原子質量の粒子などの化合物から導出することもできる。代替案では、粒子を、上記の粒子および／またはイオンおよび／または分子種および／または原子種の任意の組合せとすることができる。粒子は、一般に、表面を通って表面の下の選択された深さまで貫通するのに十分な運動エネルギを有する。
【０１１０】
例として、シリコン・ウエハに注入される種として水素を使用すると、注入プロセスは、条件の特定の組を使用して実行される。注入線量は、約１０15原子／ｃｍ2から約１０18原子／ｃｍ2までの範囲にわたり、好ましくは、線量は、約１０16原子／ｃｍ2を超える。注入エネルギは、約１ＫｅＶから約１ＭｅＶまでの範囲にわたり、一般に約５０ＫｅＶである。注入温度は、約２００℃または約２５０℃から約６００℃の範囲にわたり、好ましくは、かなりの量の水素イオンが、注入されるシリコン・ウエハから外に拡散し、注入された損傷と応力をアニールする可能性を防ぐために、約４００℃未満である。水素イオンを、約±０．０３μから約±０．０５μまでの正確さでシリコン・ウエハの選択された深さまで選択的に導入することができる。もちろん、使用されるイオンの種類やプロセス条件は、応用例に依存する。
【０１１１】
効果的に、注入される粒子は、選択された深さにある、基板の上面に平行な平面に沿った応力を増やす、すなわち、破断エネルギを減らす。これらの粒子は、選択された深さでの基板の破断エネルギ・レベルを減らす。このエネルギは、部分的には注入種と注入条件に依存する。これは、注入された平面に沿った選択された深さでの制御された劈開を可能にする。注入は、すべての内部位置での基板のエネルギ状態が基板材料内の非可逆破断（すなわち、分離または劈開）を開始するのに不十分になる条件の下で行うことができる。しかし、注入線量が、一般に、後続熱処理、たとえば熱アニールまたは高速熱アニールによって通常は少なくとも部分的に修復できる基板内のある量の欠陥（たとえば、マイクロ欠陥）を引き起こすことに留意されたい。
【０１１２】
実施形態に応じて、劈開領域および／または劈開レイヤを形成する他の技法が存在する。単に例として、そのような劈開領域は、米国カリフォルニア州サンタ・クララのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）プロセスと呼ばれる技法、フランス国のＳｏｉｔｅｃ  ＳＡ社のＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、日本国東京のキャノン社のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセス、それらの類似するプロセス、その他のプロセスなど、他のプロセスを使用して形成される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１１３】
やはり図３２に示されているように、この方法は、特定の実施形態で、ハンドル基板３２１１を用意する。ハンドル基板は、シリコン、ガラス、石英、ポリマ、または他の複合物、それらの類似物とすることができる。代替実施形態では、ハンドル基板を、任意の同質材料、傾斜材料、またはマルチレイヤ材料、あるいはこれらの任意の組合せとすることができる。すなわち、ハンドル基板は、ほとんどすべての単結晶タイプの基板、多結晶タイプの基板、または非晶質タイプの基板などから作ることができる。さらに、ハンドル基板は、ガリウム砒素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、その他の材料などのＩＩＩ／Ｖ族材料から作ることができる。さらに、ハンドル基板は、炭化珪素、ゲルマニウム、シリコン、ガラスまたは石英の組合せ、プラスチック、柔軟な特性を有するポリマとすることができる。ハンドル基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。特定の実施形態に応じて、材料の任意の他の組合せを使用することもできる。
【０１１４】
特定の実施形態で、ドナー基板から解放されたハンドル基板とドナー基板との両方が、プラズマ活性化されたプロセスをうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃から４０℃までの温度の窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、本明細書でならびに本明細書の外部で説明される他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１１５】
その後、特定の実施形態で、これらの基板のそれぞれを一緒に結合して、結合された構造３２１３を形成する。図に示されているように、ハンドル基板は、ドナー・ウエハに結合されている。これらの基板は、好ましくは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社によって製造されるＥＶＧ  ８５０結合ツールまたは他の類似するプロセスを使用して結合される。Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ社によって製造されるものなどの他のタイプのツールを使用することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。ハンドル基板とドナーとの間の結合は、好ましくは、実質的に永久的であり、高い信頼性を有する。
【０１１６】
したがって、結合の後に、結合された構造は、ベーキング処理をうける。このベーキング処理は、結合された構造を所定の時間だけ所定の温度に維持する。好ましくは、温度は、約２５０℃から約４００℃までの範囲にわたり、シリコン・ドナーと石英ハンドル基板に対して好ましくは約１時間程度にわたって約３５０℃である。特定の応用例に応じて、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１１７】
特定の実施形態で、基板は、低温熱ステップを使用して一緒に接合されまたは融着される。低温熱プロセスは、一般に、注入された粒子が、制御されない劈開作用を生じる可能性がある過度の応力を材料領域に働かせないことを保証する。特定の実施形態で、低温結合プロセスは、自己結合プロセスによって行われる。具体的に言うと、１つのウエハが、酸化を除くためためにはぎ取られる（すなわち、１つの基板が酸化されない）。洗浄液が、ウエハの表面を処理して、ウエハ表面にＯ−Ｈ結合を形成する。ウエハの洗浄に使用される液の例が、過酸化水素、硫酸、その他の類似する液の混合物である。乾燥機が、基板表面を乾かして、すべての残留する液または粒子を基板表面から除去する。自己結合は、洗浄された基板の表面を一緒に置くことによって行われる。
【０１１８】
代替案では、一方の基板をもう１つの基板に結合する接着剤が基板の一方または両方の表面に配置される。特定の実施形態で、接着剤は、エポキシ、ポリイミドタイプの材料、それらの類似物を含む。スピンオングラス・レイヤを使用して、一方の基板表面をもう１つの基板の正面に結合することができる。これらのスピンオングラス（「ＳＯＧ」）材料に、とりわけ、シロキサンまたは珪酸塩が含まれ、このシロキサンまたは珪酸塩は、しばしば、アルコール系の溶剤または類似物と混合される。ＳＯＧは、ウエハの表面に塗布された後にＳＯＧを硬化させるのにしばしば必要な低温（たとえば、１５０℃から２５０℃）のゆえに、望ましい材料である。
【０１１９】
代替案では、さまざまな他の低温技法を使用して、ドナー基板をハンドル基板に接合することができる。たとえば、静電結合技法を使用して、２つの基板を一緒に接合することができる。具体的に言うと、一方または両方の基板表面を帯電させて、他方の基板表面を引き付ける。さらに、ドナー基板を、さまざまな他の一般に知られている技法を使用してハンドル基板に融着させることができる。もちろん、使用される技法は、応用例に依存する。
【０１２０】
好ましい実施形態では、本発明は、図３２に示されているように、ハンドル基板に結合されているドナー基板に剛性を追加するためにバッキング基板３２１５を用意する。好ましくは、バッキング基板は、ドナー基板からの材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板とドナー基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切な厚さと材料を有する。
【０１２１】
単に例として、バッキング基板は、シリコン・ウエハである。そのようなバッキング基板は、７２５μ±１５μの厚さを有し、たとえば２００ｍｍドナー／ハンドル／バッキング基板構造を備える単結晶シリコンから作られる。そのような基板は、約１３０ＧＰａのヤング率を有する。プラスチック、金属、ガラス、石英、複合物、それらの類似物など、他のタイプの材料や厚さを使用して、組み合わされたバッキング基板構造とハンドル基板構造に剛性を与えることができる。もちろん、当業者は、他の変形形態、修正形態、代替形態を認めるはずである。
【０１２２】
特定の実施形態では、この方法は、バッキング基板と／またはドナー基板の表面に対する洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行する。そのようなプラズマ活性化プロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃〜４０℃の温度で窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１２３】
もう一度図３２を参照すると、この方法は、特定の実施形態に従って、ドナー基板の背面へのバッキング基板の係合を開始する。この方法は、好ましくは、結合された基板構造を形成するためにバッキング基板をドナー基板にしっかりと係合させるためにドナー基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付ける。単に例として、シリコン・ウエハ・バッキング基板は、好ましい実施形態によれば、他の修正および／または変更を一切伴わずに、シリコン・ウエハ・ドナー基板にしっかりと取り付けられる。ここで、シリコン・バッキング基板は、シリコン・ドナー基板の表面に結合する自然酸化物の非常に薄いコーティングを有するが、そのような自然酸化物を伴わない実施形態があってもよい。
【０１２４】
この方法は、図３３によって示されるように、結合された基板構造３３００に対して制御された劈開プロセスを実行する。制御された劈開プロセスは、ドナー基板の劈開領域の部分内で選択されたエネルギ３３０１を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。次に、この方法は、ドナー基板から材料の層を解放して、図３４によって示されるように、材料の層をドナー基板から完全に除去する。
【０１２５】
好ましい実施形態では、この方法は、ドナー基板からバッキング基板を除去する。特定の実施形態では、バッキング基板とドナー基板との間の取付けは、一時的であり、両方の基板に損傷を与えずに機械的な力を用いて除去することができる。特定の実施形態で、制御された劈開プロセスを使用して、バッキング基板をドナー基板から剥離することができる。好ましい実施形態では、バッキング基板は、特定の実施形態による繰り返される使用のために、ドナー基板に取り付けられたままになる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１２６】
特定の実施形態で、この方法は、ハンドル基板に転写された材料の層の表面にデバイスを形成する。そのようなデバイスに、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物を含めることができる。そのようなデバイスは、堆積、エッチング、注入、フォト・マスク・プロセス、これらの任意の組合せ、それらの類似物を使用することによって作ることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。本発明の代替実施形態のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【０１２７】
好ましい実施形態では、本発明は、次のように、透明材料を含むマルチレイヤ基板上でデバイスを製造する方法を提供する。
１．劈開領域、シリコン担持材料の層を含むドナー基板を用意し、
２．第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板を用意し、
３．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行し、
４．透明ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
５．シリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板、ハンドル基板、ドナー基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切なバッキング基板を用意し、
６．バッキング基板と透明ハンドル基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行し、
７．ドナー基板に連結された透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始し、
８．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付け、
９．劈開領域の部分でのドナー基板からのシリコン担持材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
１０．ドナー基板から材料の層を解放して、材料の層をドナー基板から完全に除去し、
１１．任意選択で、ハンドル基板、ドナー基板、バッキング基板を含むマルチレイヤ基板をほぼ室温（たとえば、２１℃）以下に維持して、透明ハンドル基板へのバッキング基板の永久的取付けを防ぎ、
１２．材料の層の上で１つまたは複数のデバイスを形成し、  １３．望みに応じて他のステップを実行する。
【０１２８】
好ましい実施形態では、本発明は、次のように、透明材料を含むマルチレイヤ基板を製造する方法を提供する。
１．劈開領域、シリコン担持材料の層を含むドナー基板を用意し、
２．第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板を用意し、
３．ハンドル基板とドナー基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行し、
４．透明ハンドル基板の正面にドナー基板の表面領域を結合させ、
５．シリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板、ハンドル基板、ドナー基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切なバッキング基板を用意し、
６．バッキング基板と透明ハンドル基板の表面に対して洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行し、
７．ドナー基板に連結された透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始し、
８．マルチレイヤ構造を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付け、
９．劈開領域の部分でのドナー基板からのシリコン担持材料の層の除去を開始するためにドナー基板の劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始し、
１０．ドナー基板から材料の層を解放して、材料の層をドナー基板から完全に除去し、
１１．任意選択で、ハンドル基板、ドナー基板、バッキング基板を含むマルチレイヤ基板をほぼ室温（たとえば、２１℃）以下に維持して、透明ハンドル基板へのバッキング基板の永久的取付けを防ぎ、
１２．望みに応じて他のステップを実行する。
【０１２９】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してマルチレイヤ基板構造上にデバイスを形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本方法のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【０１３０】
図３５から４４に、本発明の実施形態による、バッキング部材を使用してマルチレイヤ基板上でデバイスを製造する好ましい方法を示す。これらの図は、単なる例であり、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図３５に示されているように、この方法は、劈開領域３５０３、正面３５０７、背面３５０９、正面と劈開領域との間のシリコン担持材料の層３５１１を含むドナー基板３５０１を用意することを含む。単に例として、ドナー基板を、シリコン・ウエハ、ゲルマニウム・ウエハ、炭化珪素担持材料、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、これらの任意の組合せ、その他のものとすることができる。ドナー基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。
【０１３１】
やはり図３５に示されているように、この方法は、第１たわみ特性、背面３５１５、正面３５１７を有する透明ハンドル基板３５１３を用意する。この透明ハンドル基板は、ガラス、石英、ポリマ、または他の複合物、それらの類似物とすることができる。単に例として、この透明基板は、約８００±２０μの厚さ、背面、正面を有する。この透明基板は、石英とすることができ、この石英は、日本国東京の信越化学工業によって製造された合成水晶（たとえば、ＶＩＳＩＬ−ＳＱ、ＳＸ）と呼ばれるものである。この合成水晶は、１０μ×１０μ原子間力顕微鏡（「ＡＦＭ」）測定の約２Åから約３Åの表面粗さの特徴がある。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１３２】
図３６を参照すると、透明基板とシリコン・ウエハとの両方が、プラズマ活性化されたプロセス３６０１をうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃から４０℃までの温度の窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１３３】
その後、図３７によって示されるように、これらの基板のそれぞれを一緒に結合して、結合された基板３７０１を形成する。図に示されているように、透明基板は、シリコン・ウエハに結合されている。これらの基板は、好ましくは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社によって製造されるＥＶＧ  ８５０結合ツールを使用して結合される。Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ社によって製造されるものなどの他のタイプのツールを使用することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。透明基板とシリコン・ウエハとの間の結合は、好ましくは、実質的に永久的であり、高い信頼性を有する。
【０１３４】
したがって、結合の後に、結合された構造は、図３８によって示されるように、ベーキング処理３８０１をうける。このベーキング処理は、結合された構造を所定の時間だけ所定の温度に維持する。好ましくは、温度は、約２５０℃から約４００℃までの範囲にわたり、好ましくは、約１時間程度にわたって約３５０℃である。特定の応用例に応じて、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１３５】
好ましい実施形態では、本発明は、図３９によって示されるように、結合されたドナー基板構造とハンドル基板構造に剛性を追加するために、バッキング基板３９０１を用意する。好ましくは、バッキング基板は、ドナー基板からのシリコン担持材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切な、少なくともバッキング基板、ハンドル基板、ドナー基板からなるマルチレイヤ構造の有効たわみ特性を与えるのに適切な厚さと材料を有する。
【０１３６】
単に例として、バッキング基板は、石英ハンドル基板に対してシリコン・ウエハである。そのようなバッキング基板は、７２５μ±１５μの厚さを有し、たとえば２００ｍｍドナー／ハンドル／バッキング基板構造を備える単結晶シリコンから作られる。そのような基板は、約１３０ＧＰａのヤング率を有する。プラスチック、金属、ガラス、石英、複合物、それらの類似物など、他のタイプの材料や厚さを使用して、組み合わされたハンドル基板構造とドナー基板構造に剛性を与えることができる。もちろん、当業者は、他の変形形態、修正形態、代替形態を認めるはずである。
【０１３７】
特定の実施形態では、この方法は、やはり図３８、３９によって示される、バッキング基板と／または透明ハンドル基板の表面に対する洗浄プロセスおよび／または活性化プロセス３９０３（たとえば、プラズマ活性化されたプロセス）を実行する。そのようなプラズマ活性化プロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃〜４０℃の温度で窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１３８】
図４０を参照すると、この方法は、ドナー基板に連結された透明ハンドル基板の背面へのバッキング基板の係合を開始する。この方法は、好ましくは、結合された基板構造４００１を形成するためにバッキング基板を透明ハンドル基板にしっかりと係合させるために透明ハンドル基板の背面にバッキング基板を一時的に取り付ける。シリコン・ウエハは、好ましい実施形態によれば、他の修正および／または変更を一切伴わずに、石英板にしっかりと取り付けられる。ここで、シリコン・ウエハは、石英板の表面に結合する自然酸化物の非常に薄いコーティングを有するが、そのような自然酸化物を伴わない実施形態があってもよい。
【０１３９】
この方法は、図４１、４２によって示されるように、結合された基板構造に対して制御された劈開プロセスを実行する。制御された劈開プロセスは、ドナー基板の劈開領域４２０１の一部の中で選択されたエネルギ４１０１を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。次に、この方法は、ドナー基板から材料の層３５１１を解放して、図４３によって示されるように、材料の層をドナー基板から完全に除去する。
【０１４０】
好ましい実施形態では、この方法は、図４４によって示されるように、透明ハンドル基板からバッキング基板を除去する。好ましい実施形態では、バッキング基板とハンドル基板との間の取付けは、一時的であり、両方の基板に損傷を与えずに機械的な力を用いて除去することができる。特定の実施形態で、バッキング基板とハンドルは、バッキング基板を取り付けるステップから低温動作を維持するために、ドナー基板がハンドル基板に取り付けられた後に取り付けられる。そのような低温は、２００℃未満に維持されるが、シリコン基板と石英板の特定の実施形態について、バッキング基板をハンドル基板から簡単に除去することを可能にする。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１４１】
好ましい実施形態で、本発明は、マルチレイヤ基板構造を提供する。この構造は、石英またはガラスである透明ハンドル基板を有する。ハンドル基板は、約１０μ未満の厚さと約１ＭＰａから約１３０ＧＰａまでの範囲のヤング率を有する。この構造は、透明ハンドル基板に連結されたシリコン担持媒体の層を有する。好ましくは、シリコン担持媒体の層は、約１００μｍから約５ｍｍまでの範囲にわたる。劈開される表面は、シリコン担持媒体の層にある。好ましくは、劈開された膜の特徴を表す表面粗さは、研摩プロセスを一切伴わずに劈開の後に１００Å未満であるが、代替実施形態によれば、表面を研摩して、表面粗さをさらに減らすことができる。ハンドル基板上の所与の材料のそのような層は、一般に、従来の技法によって有効に転写することができない。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１４２】
特定の実施形態で、この方法は、材料の層の表面にデバイスを形成する。そのようなデバイスに、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物を含めることができる。そのようなデバイスは、堆積、エッチング、注入、フォト・マスク・プロセス、これらの任意の組合せ、それらの類似物を使用することによって作ることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。本発明の代替実施形態のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【０１４３】
上の説明は、シリコン・ウエハに関するが、他の基板を使用することもできる。たとえば、基板は、ほとんどすべての単結晶タイプの基板、多結晶タイプの基板、または非晶質タイプの基板とすることすらできる。さらに、基板は、ガリウム砒素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、その他の材料などのＩＩＩ／Ｖ族材料から作ることができる。さらに、基板は、炭化珪素、ゲルマニウム、シリコン、ガラスまたは石英の組合せ、プラスチック、柔軟な特性を有するポリマとすることができる。基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。特定の実施形態に応じて、材料の任意の他の組合せを使用することもできる。本発明によるマルチレイヤ基板を使用することもできる。マルチレイヤ基板は、シリコン・オン・インシュレータ基板、半導体基板上のさまざまなサンドイッチされたレイヤ、多数の他のタイプの基板を含む。さらに、上の実施形態は、全体的に、従来の劈開作用を開始するためのエネルギのパルスを提供することに関する。パルスを、制御された劈開作用を開始するために基板の選択された領域にわたって走査されるエネルギに置換する。エネルギを、制御された劈開作用を持続しまたは維持するために基板の選択された領域にわたって走査させる。さらに、上の実施形態は、ドナー基板またはハンドル基板のいずれかへのバッキング基板の追加に関して説明された。ある種の実施形態によれば、バッキング基板をハンドル基板とドナー基板との両方に適用できることを諒解されたい。当業者は、本発明に従って使用できるさまざまな代替形態、修正形態、および変形形態をたやすく認めるであろう。
【０１４４】
特定の実施形態で、本発明は、チャック設計またはプラテン設計を使用して材料の膜を処理する方法を提供する。そのような方法は、次のように短く概要を示すことができる。
１．正面、背面、劈開面、正面と劈開面との間で決められる材料の層を有するドナー基板を用意し、
２．ハンドル基板がドナー基板に連結されている間に材料の層をそのドナー基板の正面に転写するのに不適切な第１たわみ特性を有するハンドル基板を用意し、
３．ドナー基板とハンドル基板の表面に対してプラズマ活性化されたプロセスを実行し、
４．マルチレイヤ構造を形成するために、ハンドル基板にドナー基板の正面を結合し、
５．室内に収容されたプラテン構造にマルチレイヤ構造を転送し、
６．マルチレイヤ構造をプラテン構造に整列させ、
７．マルチレイヤ構造をプラテン構造に連結し、
８．マルチレイヤ構造の有効たわみ特性を、材料の層をハンドル構造の正面に転写するのに適するものにするために、マルチレイヤ構造をプラテン構造にしっかりと係合させ、
９．マルチレイヤ構造がプラテン構造に係合したままである間に材料の層の一部を劈開し、
１０．材料の層をドナー基板から除去し、
１１．材料の層の上で１つまたは複数のデバイスを形成し、
１２．望みに応じて他のステップを実行する。
【０１４５】
上のステップのシーケンスは、本発明の実施形態による方法を実現する。示されているように、この方法は、望ましくない曲げ特性を有する基板上で、強化基板を使用してマルチレイヤ基板構造を形成することを含むステップの組合せを使用する。本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱せずに、ステップが追加され、１つまたは複数のステップが除去され、あるいは１つまたは複数のステップが異なるシーケンスで実現される、他の代替案をも提供することができる。本方法のさらなる詳細は、本明細書全体を通じて、より具体的には下で見ることができる。
【０１４６】
図４５から４７に、本発明の実施形態による、バッキング部材およびプラテン構造を使用してマルチレイヤ基板を製造する好ましい方法の単純化された流れ図４５００と単純化された断面図を示す。これらの図は、単なる例であり、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図４５に示されているように、この方法は、ステップ４５０１の開始で始まる。この方法は、劈開領域、正面、背面、正面と劈開領域との間のシリコン担持材料の層を含むドナー基板を用意すること（ステップ４５０３）を含む。単に例として、ドナー基板を、シリコン・ウエハ、ゲルマニウム・ウエハ、炭化珪素担持材料、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、これらの任意の組合せ、その他のものとすることができる。ドナー基板は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物を含むことができる。
【０１４７】
この方法は、第１たわみ特性、背面、正面を有する透明ハンドル基板を用意する（ステップ４５０５）。この透明ハンドル基板は、ガラス、石英、ポリマ、または他の複合物、それらの類似物とすることができる。単に例として、この透明基板は、約８００±２０μの厚さ、背面、正面を有する。この透明基板は、石英であり、この石英は、日本国東京の信越化学工業によって製造された合成水晶（たとえば、ＶＩＳＩＬ−ＳＱ、ＳＸ）と呼ばれるものである。この合成水晶は、１０μ×１０μ原子間力顕微鏡（「ＡＦＭ」）測定の約２Åから約３Åの表面粗さの特徴がある。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１４８】
特定の実施形態で、透明基板とシリコン・ウエハとの両方および／または一方が、プラズマ活性化されたプロセスをうける。そのようなプラズマ活性化されたプロセスは、基板の表面を洗浄し、かつ／または活性化する。プラズマ活性化されたプロセスは、２０℃から４０℃までの温度の窒素を担持するプラズマを使用することによって実現される。プラズマ活性化されたプロセスは、好ましくは、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造される二重周波数プラズマ活性化システム内で実行される。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１４９】
その後、ステップ４５０７で、これらの基板のそれぞれを一緒に結合して、結合されたマルチレイヤ基板構造４６０３を形成する。これらの基板は、好ましくは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ社によって製造されるＥＶＧ  ８５０結合ツールを使用して結合される。Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ社によって製造されるものなどの他のタイプのツールを使用することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。透明基板とシリコン・ウエハとの間の結合は、好ましくは、実質的に永久的であり、高い信頼性を有する。
【０１５０】
したがって、結合の後に、結合された構造は、特定の実施形態で、ベーキング処理をうける。このベーキング処理は、結合されたマルチレイヤ基板構造を所定の時間だけ所定の温度に維持する。好ましくは、温度は、約２５０℃から約４００℃までの範囲にわたり、好ましくは、約１時間程度にわたって約３５０℃である。特定の応用例に応じて、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１５１】
好ましい実施形態で、この方法は、図４６の単純化された図によって示されるように、結合されたマルチレイヤ基板構造４６０３を入力デバイス４６０１に転送する（ステップ４５０９）。入力デバイスは、やはり図４６によって示されるように、プラテン・デバイス４６０７に機能的に結合されている。入力デバイスは、結合されたマルチレイヤ基板構造を定位置に保持し、かつ／または維持するチャンバまたは他のステーションとすることができる。この方法は、入力デバイスから転送デバイスを介してプラテンへ、結合されたマルチレイヤ基板構造を転送する。この方法は、やはり転送デバイスを介して、結合されたマルチレイヤ基板構造をプラテンの表面領域の選択された部分に整列させる（ステップ４５１１）。プラテン・デバイスは多孔質領域４７０１を含み、多孔質領域４７０１は入出力領域に結合される。入出力領域は、係合デバイス４７０３に結合され、係合デバイス４７０３は、エネルギ源４７０５に結合される。エネルギ源は、真空ポンプまたは類似物であることが好ましい。真空ポンプは、細孔内の真空を維持して、結合されたマルチレイヤ基板構造をプラテン構造の表面領域にしっかり係合させ、かつ／または取り付けて（ステップ４５１３）、結合されたマルチレイヤ基板構造の有効たわみ特性を、材料の層をハンドル基板の正面に転写するのに適切なものにする。
【０１５２】
好ましい実施形態では、プラテン・デバイスを、適切な多孔性材料を使用して作ることができる。すなわち、このデバイスを、多孔性セラミック、多孔性プラスチック、その他の材料から作ることができる。多孔性プラスチックには、多孔性ポリエチレン（たとえば、超高密度ポリエチレン）や他の類似する材料を含めることができる。細孔は、特定の実施形態に応じて、平均サイズにおいて約７０μから約５μまでまたは約５μから約１０μまでの範囲にわたるものとすることができる。細孔の個数は、特定の実施形態でボイド体積の約４０％から約５０％までの範囲にわたるものとすることができる。多孔性プラスチックの表面領域は、２０μまたは３０μ未満（中央領域から任意の外側領域までの距離）の端から端までの均一性を有する。その代わりに、ある種の実施形態によれば、そのような均一性を、焦点面偏差とすることができる。そのような偏差は、特定の実施形態で、２００ｍｍシリコン基板に対して約２０μを超えない。好ましくは、そのようなプラスチック材料は、特定の実施形態に応じて、堅く、飛散防止型である。そのようなプラスチック材料の例は、米国ペンシルバニア州１９６０７、１１３６  Ｍｏｒｇａｎｔｏｗｎ  Ｒｄ．私書箱３８０号ＲｅａｄｉｎｇのＧｅｎｅｒａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの一部門であるＧｅｎｐｏｒｅの流動化板多孔性プラスチック（ｆｌｕｉｄｉｚｉｎｇ  ｐｌａｔｅ  ｐｏｒｏｕｓ  ｐｌａｓｔｉｃ）とすることができる。そのような多孔性プラスチック材料の利益は、ある種の細孔が、完全にはカバーされない場合があるが、基板の背面に連結された細孔が、それでも基板を定位置に維持することである。すなわち、ある種の漏れが、本発明とある実施形態による構造とに対する制限を一切引き起こさずに発生し得る。
【０１５３】
特定の実施形態で、ブロッキング・レイヤを、多孔性材料の他の部分に適用して、基板構造の選択的適用を与えることができる。すなわち、基板に露出されないある種の領域で、米国オハイオ州４３１１３、Ｒｏｕｔｅ  ２３  Ｓｏｕｔｈ  ａｎｄ  ＤｕＰｏｎｔ  Ｒｏａｄ、私書箱８９号のＤｕＰｏｎｔ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社が製造するＫａｐｔｏｎ（商標）テープと称するポリイミド・テープを含む材料などのブロッキング・レイヤ４７１１が、図４７の単純化された図に示されているように、多孔性材料の表面に貼り付けられる。そのようなテープは、そのような領域への真空を制限すると同時に、マルチレイヤ基板の背面に直接にインターフェースする領域を露出する。特定の実施形態に応じて、他のタイプの材料を使用することもできる。例として、真空チャック用のプラテン構造は、約３．１７５ｍｍ（１／８インチ）以上の層の多孔性プラスチック材料を有した。また、例として、特定の実施形態によれば、真空チャックは、シリコン・ドナーに対して石英ウエハを強化し、その結果、石英ウエハは、同一の引張力を与えられれば、シリコンより大きくは曲がらなくなる。
【０１５４】
特定の実施形態で、プラテン・デバイスは、劈開ツール内に設けられる。劈開ツールは、しばしば、プラテン・デバイス、劈開を開始する機械的劈開部材、静的流体源および／または機械的剥離部材を有し、この静的流体源および／または機械的剥離部材は、制御された劈開作用および上下の基板部分への取付け部材（たとえば真空カップ、粘着テープ）を使用して基板を離れるように機械的に引っ張る。そのような劈開ツールの例が、米国カリフォルニア州サン・ノゼのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社が製造する自動ｒＴＣＣＰ（商標）ツールである。そのような劈開ツールを、他の会社からの他の劈開ツールに置換することもできる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１５５】
図４８を参照すると、我々は、さまざまな材料の層に対してたわみをプロットする、あるデータを用意した。そのような材料に、シリコンと石英が含まれると共にプラテンに使用されるプラスチックが含まれる。図に示されているように、このデータは、０．６ＫｇＦ（１．３２ポンド）で２つの曲げ長さＬの値での、シリコンのたわみ（○）、石英（０．８２ｍｍ厚）のたわみ（＋）、２つのプラスチック・チャックのたわみ（３．１７５ｍｍ（１／８インチ）厚（□）および４．７６２５ｍｍ（３／１６インチ）厚（Ｘ））を示す。図からわかるように、石英は、シリコンより大きくたわむ。石英に対して３．１７５ｍｍ（１／８インチ）プラスチップ・バッキングを用いると、石英／プラスチック対は、シリコンと同様にたわむ。石英に対してより厚いプラスチック（４．７６２５ｍｍ（３／１６インチ））を用いると、石英／プラスチックは、Ｌ＝１０１．６ｍｍ（４インチ）（一般に、材料にかかわりなく最も再現可能な長さ）についてシリコンより小さくたわむ。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１５６】
実施形態に応じて、プラテン・デバイスに対する他の変形形態があり得る。すなわち、プラテン・デバイスは、マルチレイヤの結合された基板構造を定位置に保持することに関して、性質において純粋に機械的および／または静電的および／または他の適切な技法とすることができる。プラテン・デバイスは、マルチレイヤの結合された基板構造を、劈開プロセスにかけることができる堅い形に効果的に強化する。プラテン・デバイスは、ドナー基板に適用することもできるが、ハンドル基板への適用は記載されてこなかった。プラテン・デバイスは、ドナー基板から材料の層を剥離するために伝搬する劈開フロントを使用する制御された劈開プロセスを含む劈開プロセスにかけることができる堅い構造をもたらすためにドナー基板とハンドル基板との両方に適用することもできる。
【０１５７】
特定の実施形態で、この方法は、図４５、図４７によって示されるように、結合された基板構造に対して制御された劈開プロセス（ステップ４５１５）を実行する。制御された劈開プロセスは、ドナー基板の劈開領域４７０１の一部の中で選択されたエネルギ４７０７を与える。単に例として、制御された劈開プロセスは、本願と共通して米国カリフォルニア州サンタ・クララのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｇｅｎｅｓｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社に譲渡された、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６０１３５６３号、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」に記載されている。単に例として、制御された劈開プロセスは、エネルギ源からの機械的圧力の組合せを使用する。図４７に示されているように、エネルギ源は、プラテン・デバイスに結合される。好ましい実施形態では、エネルギ源は、マルチレイヤの結合された基板構造の表面領域がプラテン・デバイスと係合したままである間に、材料の層の一部を劈開するように適合される。次に、この方法は、ドナー基板から材料の層を解放して、材料の層をドナー基板から完全に除去する。
【０１５８】
好ましい実施形態では、この方法は、透明ハンドル基板からバッキング基板を除去する。好ましい実施形態では、バッキング基板とハンドル基板との間の取付けは、一時的であり、両方の基板に損傷を与えずに機械的な力を用いて除去することができる。特定の実施形態で、バッキング基板とハンドルは、バッキング基板を取り付けるステップから低温動作を維持するために、ドナー基板がハンドル基板に取り付けられた後に取り付けられる。そのような低温は、２００℃未満に維持されるが、シリコン基板と石英板の特定の実施形態について、バッキング基板をハンドル基板から簡単に除去することを可能にする。特定の実施形態に応じて、この方法は、他のステップ４５１９を実行することができる。この方法は、ステップ４５２１で停止する。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１５９】
好ましい実施形態で、本発明は、マルチレイヤ基板構造をもたらす。この構造は、石英またはガラスである透明ハンドル基板を有する。そのようなハンドル基板は、約１０ｍｍ未満の層と約１ＭＰａから約１３０ＧＰａまでの範囲のヤング率を有する。この構造は、透明ハンドル基板に連結されたシリコン担持媒体の層を有する。好ましくは、シリコン担持媒体の層は、約１００μから約５ｍｍまでの範囲にわたる。劈開される表面は、シリコン担持媒体の層にある。好ましくは、劈開された膜の特徴を表す表面粗さは、研摩プロセスを一切伴わずに劈開の後に１００Å未満であるが、代替実施形態によれば、表面を研摩して、表面粗さをさらに減らすことができる。ハンドル基板上の所与の材料のそのような層は、一般に、従来の技法によって有効に転写することができない。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１６０】
特定の実施形態で、この方法は、材料の層の表面にデバイスを形成する。そのようなデバイスに、集積された半導体デバイス、フォトニック・デバイス、および／または光エレクトロニクス・デバイス（たとえば、光弁）、ピエゾエレクトロニック・デバイス、微細電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジ構造、センサ、アクチュエータ、太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ、ＡＭＬＣＤ）、生物デバイスと生医学デバイス、それらの類似物を含めることができる。そのようなデバイスは、堆積、エッチング、注入、フォト・マスク・プロセス、これらの任意の組合せ、それらの類似物を使用することによって作ることができる。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１６１】
上は、特定の実施形態の完全な説明であるが、さまざまな修正形態、代替構成、同等物を使用することができる。したがって、上の説明および図を、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。
【０１６２】
例
本発明の原理と動作を証明するために、我々は、ある種の計算を使用してさまざまな実験を実行した。これらの実験は、単に例であり、本発明の範囲を不当に制限してはならない。当業者は、多数の変形形態、修正形態、代替形態を認めるであろう。図４８から５０を参照すると、我々は、シリコン基板４８０１、石英基板４８０３、および「追加されたレイヤ」と呼ばれるバッキング・レイヤ４９０５を使用する例を用意した。やはり図示されているように、端力Ｆによって操作される長さＬ  ４８０７の片持ばりは、次式によって与えられるたわみを有しなければならない。
たわみ＝Ｆ*Ｌ＾３／（３*Ｅ*Ｉ）
式１
ただし、Ｆは片持ばりの端に働く力であり、
Ｉはビームの断面２次モーメントであり、
Ｅはヤング率である。
【０１６３】
この例では、石英とシリコンは、異なるＥ値を有する。石英とシリコンは、異なる層をも有する。したがって、我々は、２つのウエハ（すなわち、石英とシリコン）の曲げ特性が、堅さと形状が異なるので異なると期待する。例として、我々は、シリコンから作られたウエハと、石英から作られたウエハとを含むウエハの結合された対を用意した。結合された対は、直面する２つの片持ばりと考えられた。この例では、追加レイヤが、より柔軟な石英ウエハに追加されまたは結合され、増やされた層とシリコン・ウエハの堅さと一致する硬さとを有する複合構造が作られた。我々は、追加されたレイヤのヤング率およびその層が、この例で提案される複合物の堅さに正確にどのように影響するかを理解することができた。
【０１６４】
一般性を失わずに、我々は、この例で、ウエハや追加されたレイヤの形状が、幅＝１の長方形断面を有し、端力＝１であると仮定することができる。我々は、式１を使用してシリコン・ウエハのたわみおよび複合構造堅さを突き合わせる時に堅さを一致させたが、他の値も同様に働くことができる。
【０１６５】
我々の仮定の下で、７．２５Ｅ−４メータの層と１６９ＧＰａのＥ＜１１０＞を有するシリコン・ウエハのたわみは、６．２１Ｅ−２メータになるはずである。単に例として、融着された二酸化珪素（たとえば、石英）は、７３ＧＰａの報告されたＥ値を有する。その層は、８Ｅ−４メータと仮定される。上の仮定の下でのそのたわみは、１．０７Ｅ−１メータになるはずである。
【０１６６】
したがって、７２５μシリコン・ウエハの堅さと等しい硬さを有する複合物を作るためには、石英ウエハは、もう１つのレイヤの層を含まなければならない。２つのレイヤ複合物の堅さは、下の置換を使用して決定することができる。
Ｅ*Ｉ＝＞Ｅ１* Ｉ１’＋Ｅ２ Ｉ２’
または
Ｅ*Ｉ（複合物）＝Ｅ１* Ｉ１’＋Ｅ２ Ｉ２’
式２
【０１６７】
特定の実施形態で、アクセント記号は、断面２次モーメントを、個々のレイヤの質量中心から計算するのではなく、複合物の中立歪み軸から計算しなければならないことを示す。与えられた例は、ポリウレタン・コアの回りの複合物に形成されたアルミニウム・レイヤの対の例である。フォーム・コアは、複合物自体の堅さに無視できる形で寄与するが、アルミニウムの２つのレイヤを分離することによって、複合物の堅さは、一般に、アルミニウムの２倍の層の堅さより高い（フォームがその間で壊れない限り）。複合物の堅さは、式２において、Ｉ１’およびＩ２’を使用することによって考慮に入れられている。
【０１６８】
この例では、我々は、その断面質量中心の回りの軸で回転される断面２次モーメント（Ｉｃｍ）と、任意の他の平行な軸の回りで回転される断面２次モーメントとの間の単純な関係を有する。これは、次式によって与えられる。
Ｉ’＝Ｉｃｍ＋Ａ*ｄ＾２
式３
ただし、Ａは断面積であり、
ｄは、断面の質量中心から平行な軸までの距離である。
【０１６９】
ここで図４９を参照し、Ｃ１とＣ２が、層ｈ１とｈ２の任意の２つのレイヤの質量中心であるものとする。Ｃ１とＣ２を通る軸ｘを描き、式
ｈ１Ｅ１*（ｈ１／２）＋（ｈ１＋ｈ２／２）*ｈ２Ｅ２＝Ｄ*（ｈ１Ｅ１＋ｈ２Ｅ２）      式４
を記述するために、Ｃ１で作用するＥ１ｈ１に起因するモーメントとＣ２で作用するＥ２ｈ２のモーメントとの合計が、Ｃ複合物で作用する総Ｅ重み付きモーメントと等しくなるように、軸Ｏ（紙から手前に来る）の回りの時計回りに重みを付けられたモーメントＥをとることによって、Ｃ複合物のｘ軸距離Ｄについて解くことができる。
【０１７０】
Ｄは、Ｃ複合物のｘ方向での距離なので、２つの他の方向について解くことができる。Ｃ１からＣ複合物までの距離Ｄ１は、
Ｄ１＝Ｄ−ｈ１／２
式５
によって与えられる。
【０１７１】
Ｃ複合物からＣ２までの距離Ｄ２は、
Ｄ２＝（ｈ１＋ｈ２／２）−Ｄ
式６
によって与えられる。
【０１７２】
式３によれば、Ｄ１とＤ２は、Ｃ複合物に置かれている中立歪み平面に関するレイヤ１と２の断面２次モーメントを計算するのに望まれる。
Ｉ１’＝Ｉ１＋Ｄ１＾２*Ａ１＝（ｗ*ｈ１＾３）／１２＋Ｄ１＾２ｗ*ｈ１＝（ｈ１＾３）／１２＋ｈ１Ｄ１＾２
式７
Ｉ２’＝Ｉ２＋Ｄ２＾２*Ａ２＝（ｗ*ｈ２＾３）／１２＋Ｄ２＾２ｗ*ｈ２＝（ｈ２＾３）／１２＋ｈ２Ｄ２＾２
式８
【０１７３】
式１〜８を使用して、８００μ厚石英ウエハの片持ばり堅さを＜１１０＞方向で曲げられるシリコン・ウエハの片持ばり堅さと等しくなるようにするために８００μ厚石英ウエハに追加される、ヤング率Ｅを有するレイヤの正しい層を計算することができる。図５１を参照すると、我々は、異なるヤング率、たとえば１００ＭＰａ、１ＧＰａなどを有するさまざまな材料の層に対してたわみ（ｍ）をプロットした。示されているのは、８００μ石英ウエハのたわみ特性である。７２５μシリコン・ウエハのたわみ特性も示されている。他の材料のたわみ特性も示されている。基本的に、そのような計算は、７９μのシリコンまたは追加の１６０μの石英（合計８００＋１６０＝９６０μ）または約１．５ｍｍの堅いエポキシを有する複合物が形成された場合に、石英ウエハを７２５μシリコン・ウエハのレベルまで強化することができることを示す。もちろん、当業者は、他の変形形態、修正形態、代替形態を認めるはずである。
【０１７４】
上は、特定の実施形態の完全な説明であるが、さまざまな修正形態、代替構成、および同等物を使用することができる。上では、選択されたステップのシーケンスを使用して説明したが、説明されたステップの任意の要素の任意の組合せならびに他のものを使用することができる。さらに、実施形態に応じて、あるステップを、組み合わせ、かつ／または除去することができる。さらに、代替実施形態によれば、水素の粒子を、ヘリウムイオンおよび水素イオンの同時注入を使用して置換して、変更された線量および／または劈開特性を有する壁界面の形成を可能にすることができる。ある種の実施形態で、バッキング基板を、ハンドルおよびドナーを含む基板のそれぞれに適用することができる。実施形態に応じて、用語「石英」は、一般に、ガラス産業で理解される。そのような石英用語は、少なくとも、ヒューズド・シリコン・ガラス、石英、溶融石英、おそらくは特定の実施形態による他のものを含む。実施形態に応じて、不純物、ドーパント、その他の種などのある種の添加物が、石英に加えられる場合がある。代替実施形態では、コーティングが、石英材料の表面または他の領域に施される場合もある。したがって、上の説明および図を、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月9日(2013.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチレイヤ基板を製造する方法であって、当該方法は、
第１たわみ特性を有し、さらに、背面、正面を有するハンドル基板を用意するステップと、
劈開領域、材料の層、表面領域を備えたドナー基板を用意するステップであって、前記劈開領域は、前記ドナー基板内において材料の前記層を決定し、材料の前記層は、前記劈開領域と前記表面領域との間において提供される、ステップと、
前記ドナー基板の前記表面領域を前記ハンドル基板の前記正面に結合するステップと、
バッキング基板を前記ハンドル基板の前記背面に連結するステップであって、前記バッキング基板が少なくとも適切なたわみ特性を維持するために前記ハンドル基板に対して損なわれないままである間に、前記バッキング基板は、前記ハンドル基板の前記第１たわみ特性を所定のレベルまで減少させるのに適切であり、前記所定のレベルは、材料の前記層をハンドル基板の前記正面に転写するのに適切なたわみ特性である、前記連結するステップと、
前記劈開領域の部分で前記ドナー基板からの材料の前記層の除去を開始するために前記ドナー基板の前記劈開領域の部分内での制御された劈開プロセスを開始するステップと
を含む、マルチレイヤ基板を製造する方法。
【請求項２】
前記ハンドル基板、材料の前記層を備えた結果物としてのマルチレイヤ基板を形成するために、前記ハンドル基板から前記バッキング基板を除去するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハンドル基板は、石英またはガラスから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ハンドル基板は、プラスチック材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ハンドル基板は、プラスチック、ポリマ、セラミック、または複合物からなる材料から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ハンドル基板は、金属担持材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記バッキング基板と前記ハンドル基板との間の連結は、結合プロセスを使用してもたらされる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ドナー基板は、前記ドナー基板の背面に連結されたバッキング部材を備え、前記バッキング部材は、前記ドナー基板に対して剛性を与える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記バッキング基板と前記ハンドル基板との間の連結は、結合プロセスを使用してもたらされ、前記結合プロセスは、共有結合、陽極結合、化学結合、静電結合、プラズマ活性化結合から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハンドル基板と前記バッキング基板は、基板間に剥離可能な接着剤を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ハンドル基板と前記バッキング基板は、基板間に一時的かつ剥離可能な接着剤を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１たわみ特性は、５０Å未満の表面粗さでの制御された劈開プロセスを使用した、材料の前記層の前記ハンドル基板への転写をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１たわみ特性は、１００Å未満の表面粗さでの制御された劈開プロセスを使用した、材料の前記層の前記ハンドル基板への転写をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１たわみ特性は、２００Å未満の表面粗さでの制御された劈開プロセスを使用した、材料の前記層の前記ハンドル基板への転写をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
材料の前記層は、実質的にシリコン担持材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
材料の前記層は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ合金、ＳｉＣ、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
伝搬する劈開フロントを用いて、前記ドナー基板から材料の前記層全体を除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記適切なたわみ特性は第２たわみ特性であり、前記第２たわみ特性は、前記第１たわみ特性よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記バッキング基板は、シリコン・ウエハを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記バッキング基板は、石英ウエハを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記バッキング基板は、第３たわみ特性によって特徴付けられ、前記第３たわみ特性は、前記第１たわみ特性よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ハンドル基板は、石英またはガラスであり、前記石英またはガラスは、約１ｍｍまたはそれ未満の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ドナー基板はシリコン担持材料を含み、材料の前記層は、実質的に単結晶シリコンである、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記制御された劈開プロセスは、前記劈開領域の部分内で伝搬する劈開フロントをもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記バッキング基板は、前記ハンドル基板上に永久的に保持される、請求項１に記載の方法。