(57)【要約】結合ウェハ構造体を機械的に劈開させるための装置及び方法を開示する。当該装置及び方法は、結合ウェハ構造体を把持し、当該結合ウェハ構造体を劈開させるために作動するクランプを含む。
2014532992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体を劈開させるための装置であって、前記第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を有し、前記第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を有し、前記第１部分は、前記第２部分と対向して配置され、
当該装置は、
第１アームと、
前記第１アームに設けられ、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に接触する表面を有する第１クランプと、
第２アームと、
前記第２アームに設けられ、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に接触する表面を有する第２クランプと、を備える装置。
【請求項２】
前記第１アームと同様の複数のアームと、各アームに設けられた、前記第１クランプと同様のクランプと、をさらに備え、
前記第２アームと同様の複数のアームと、各アームに設けられた、前記第２クランプと同様のクランプと、をさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１ウェハを固定及び解放するために少なくとも１つの前記第１クランプを外側へ移動させ及び内側へ移動させる第１アクチュエータと、
前記第２ウェハを固定及び解放するために少なくとも１つの前記第２クランプを外側へ移動させ及び内側へ移動させる第２アクチュエータと、をさらに備える請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第１クランプに取り付けられたアクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータの作動時、前記第１クランプは、前記第１ウェハに上方向の力を付与し、結合ウェハ構造体を劈開させる請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記第２クランプに取り付けられたアクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータの作動時、前記第２クランプは、前記第２ウェハに下方向の力を付与し、結合ウェハ構造体を劈開させる請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記第１クランプは、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に対して相補的な形状を有する端面を備え、
前記端面は、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に接触する表面を含む請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記第２クランプは、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に対して相補的な形状を有する端面を備え、
前記端面は、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に接触する表面を含む請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体の劈開方法であって、前記第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を有し、前記第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を有し、前記第１部分は、前記第２部分と対向して配置され、
当該方法は、
前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に、第１アームに設けられた第１クランプの表面を接触させることと、
前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に、第２アームに設けられた第２クランプの表面を接触させることと、
（１）前記第１クランプを上方向に作動させることにより前記第１ウェハに対して上方向の力を付与すること、若しくは、（２）前記第２クランプを下方向に作動させることにより前記第２ウェハに対して下方向の力を付与することの少なくとも一方により、前記結合ウェハ構造体を劈開させること、を備える方法。
【請求項９】
前記結合ウェハ対の劈開を開始するため、前記第１ウェハと前記第２ウェハとの間にブレードを挿入することをさらに備える請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第１アームと同様のアームに設けられた、前記第１クランプと同様の複数のクランプの表面が、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分と接触する請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２アームと同様のアームに設けられた、前記第２クランプと同様の複数のクランプの表面が、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分と接触する請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記第１ウェハを固定するため、少なくとも１つの前記第１クランプを作動させて少なくとも１つの第１クランプを外側へ移動及び内側へ移動させることと、
前記第２ウェハを固定するため、少なくとも１つの前記第２クランプを作動させて少なくとも１つの第２クランプを外側へ移動及び内側へ移動させることと、
前記第１ウェハの少なくとも一部を解放するため、少なくとも１つの前記第１クランプを作動させて少なくとも１つの第１クランプを外側へ移動及び内側へ移動させることと、
前記第２ウェハの少なくとも一部を解放するため、少なくとも１つの前記第２クランプを作動させて少なくとも１つの第２クランプを外側へ移動及び内側へ移動させることと、を備える請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記結合ウェハ構造体を劈開させるため、前記第１クランプを作動させて前記第１ウェハに上方向の力を付与することを備える請求項８〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記結合ウェハ構造体を劈開させるため、前記第２クランプを作動させて前記第２ウェハに下方向の力を付与することを備える請求項８〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記第１クランプは、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に対して相補的な形状を有する端面を備え、
前記端面は、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に接触する表面を含む請求項８〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記第２クランプは、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に対して相補的な形状を有する端面を備え、
前記端面は、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に接触する表面を含む請求項８〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体を劈開させるための装置であって、前記第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を有し、前記第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を有し、前記第１部分は、前記第２部分と対向して配置され、
当該装置は、
前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に接触する表面を有する１以上の環状部材を備える第１把持部材と、
前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に接触する表面を有する１以上の環状部材を備える第２把持部材と、を備える装置。
【請求項１８】
前記第１把持部材の１以上の環状部材は、前記第１ウェハの周辺端面の第１部分と連続的に接触する請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記第２把持部材の１以上の環状部材は、前記第２ウェハの周辺端面の第２部分と連続的に接触する請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記第１把持部材は、一の環状部材を備え、
前記環状部材は、前記第１ウェハを把持及び解放する作動端面を有する請求項１７〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記第２把持部材は、一の環状部材を備え、
前記環状部材は、前記第２ウェハを把持及び解放する作動端面を有する請求項１７〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記第１把持部材に取り付けられたアクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータの作動時、前記第１把持部材は、前記第１ウェハに上方向の力を付与し、結合ウェハ構造体を劈開させる請求項１７〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記第２把持部材に取り付けられたアクチュエータをさらに備え、
前記アクチュエータの作動時、前記第２把持部材は、前記第２ウェハに上方向の力を付与し、結合ウェハ構造体を劈開させる請求項１７〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体の劈開方法であって、前記第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を有し、前記第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を有し、前記第１部分は、前記第２部分と対向して配置され、
当該方法は、
前記第１ウェハの周辺端面の第１部分に、第１把持部材の環状部材の表面を接触させることと、
前記第２ウェハの周辺端面の第２部分に、第２把持部材の環状部材の表面を接触させることと、
（１）前記第１把持部材を上方向に作動させることにより前記第１ウェハに対して上方向の力を付与すること、若しくは、（２）前記第２把持部材を下方向に作動させることにより前記第２ウェハに対して下方向の力を付与することの少なくとも一方により、前記結合ウェハ構造体を劈開させること、を備える方法。
【請求項２５】
前記結合ウェハ対の劈開を開始するため、前記第１ウェハと前記第２ウェハとの間にブレードを挿入することをさらに備える請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記結合ウェハ構造体を劈開させるため、前記第１把持部材を作動させて前記第１ウェハに上方向の力を付与することを含む請求項２４又は２５記載の方法。
【請求項２７】
前記結合ウェハ構造体を劈開させるため、前記第２把持部材を作動させて前記第２ウェハに下方向の力を付与することを含む請求項２４〜２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記第１把持部材の１以上の環状部材が、前記第１ウェハの周辺部材の第１部分と連続的に接触する請求項２４〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記第２把持部材の１以上の環状部材が、前記第２ウェハの周辺部材の第２部分と連続的に接触する請求項２４〜２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記第１把持部材は、一の環状部材を備え、
前記環状部材は、作動端面を有し、
当該方法は、
前記第１ウェハを把持及び解放するため、前記端面を作動させることを含む請求項２４〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記第２把持部材は、一の環状部材を備え、
前記環状部材は、作動端面を有し、
当該方法は、
前記第２ウェハを把持及び解放するため、前記端面を作動させることを含む請求項２４〜３０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年１０月３１日に出願された米国仮出願第６１／５５３,４４７号の利益を主張する。当該出願は、全体として引用により本明細書において援用される。
【０００２】
本開示の技術分野
本開示は、概して、結合ウェハ構造体を劈開させるための装置及び方法に関し、より詳細には、当該結合ウェハ構造体を劈開させるように動作するクランプに関連する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体ウェハは、概して、単結晶インゴット（例えば、シリコンインゴット）から作製される。当該単結晶インゴットは、スライスされて複数のウェハになる。当該複数のウェハは、複数の製品ウェハを製造するために、研削及び／又は研磨される。本明細書において、シリコンにより構成された半導体ウェハについて言及するが、砒化ゲルマニウム若しくは砒化ガリウム等の他の材料を同じように用いてもよい。
【０００４】
一のタイプのウェハとして、シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハがある。ＳＯＩウェハには、シリコン基板上に絶縁層（例えば、酸化物層）が配され、さらに絶縁層の上にシリコン薄層が形成されたものが含まれる。
【０００５】
ＳＯＩウェハを作製する典型的なプロセスには、ドナーウェハ及び／又はハンドルウェハの研磨されたフロント表面上に酸化物層を析出させることが含まれる。粒子（例えば、水素原子、若しくは、水素原子とヘリウム原子との組み合わせ）を、ドナーウェハのフロント表面から下の所定の深さの位置に注入する。注入された粒子は、ドナーウェハ内の、粒子が注入された特定の深さの位置において、劈開面を形成する。注入プロセスの間にウェハ上に析出された有機化合物を除去するため、ドナーウェハの表面は洗浄される。
【０００６】
ドナーウェハのフロント表面は、その後、親水性結合プロセスにより、ハンドルウェハと結合され、結合ウェハ対が形成される。ドナーウェハとハンドルウェハとは、それらのウェハの表面を、例えば、酸素含有若しくは窒素含有のプラズマに供することにより、一体に結合される。通常表面活性化と称されるあるプロセスにおいて、プラズマに供することにより、表面の構造が変更される。その後、ウェハが押し付けられ、それらの間に結合が形成される。この結合は比較的弱く、さらなる加工処理が行われる前に、この結合を強固にしなければならない。
【０００７】
いくつかのプロセスにおいて、ドナーウェハとハンドルウェハとの間（すなわち、結合ウェハ中）の親水性結合は、およそ３００℃〜５００℃の温度で結合ウェハ対を加熱若しくはアニールすることにより強固なものとされる。昇温により、隣接するドナーウェハの表面とハンドルウェハの表面との間に共有結合を形成することができ、それにより、ドナーウェハとハンドルウェハとの間の結合が強固なものとされる。先にドナーウェハ中に粒子を注入し、併せて結合ウェハの加熱若しくはアニールすることにより、劈開面が脆弱化される。その後、ドナーウェハの一部が劈開面に沿って結合ウェハ対から分離（すなわち、劈開）され、ＳＯＩウェハが形成される。
【０００８】
まず最初に、結合ウェハからドナーウェハの一部を引き離すために結合ウェハの両サイドに対して機械的力を垂直な方向に加える固定具(fixture)に結合ウェハが配置される。いくつかの方法によれば、吸引カップを用いて当該機械的力を加える。ドナーウェハの一部を分離することは、ドナーウェハとハンドルウェハとの間の界面において、結合ウェハのエッジに機械的ウェッジを押し付けることにより開始される。機械的力を加えることにより、劈開面に沿った劈開の進展が開始される。その後、吸引カップにより加えられた機械的力により、結合ウェハからドナーウェハの一部が引き離され、それにより、ＳＯＩウェハが形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、結果として得られるＳＯＩウェハは、酸化物層及びハンドルウェハの上に配置されたシリコン薄層を含む。当該層の厚さは、不均一であり、当該層は、また、不均一な粗さを有する可能性がある。このような当該層の不均一な厚さ及び不均一な粗さは、様々な速度で進行する劈開及び／又は吸引カップにより加えられる機械的力によるものである。そのため、当該層の厚さの変動を減少させ、当該層を滑らかにするためには、付加的な処理が必要とされる。これらの付加的な処理工程は、時間を要するとともに費用も掛かる。
【００１０】
そのため、比較的均一な厚さ及び粗さを有する層を備える構造体となるような結合ウェハ構造体を劈開させるためのシステム及び方法について継続的なニーズが存在している。
【００１１】
この従来技術のセクションは、読み手に、本開示の様々な側面（これらは以下に記載され及び／又はクレームされている）に関連する様々な技術を紹介することを目的としている。ここでの議論は、本開示の様々な側面のより良い理解を容易にするために、読み手に従来技術の情報を提供する際に有益であると考えられる。したがって、これらの記載は、上記観点から捉えるべきであり、従来技術の自白と捉えるべきではないことを理解すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の一の側面は、第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体を劈開させるための装置に関連する。第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を備え、第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を備える。第１部分は、第２部分と対向して配置される。当該装置は、第１アーム、第１クランプ、第２アーム、及び、第２クランプを有する。第１クランプは、第１アームに設けられ、第１ウェハの周辺端面の第１部分に接触する表面を有する。第２クランプは、第２アームに設けられ、第２ウェハの周辺端面の第２部分に接触する表面を有する。
【００１３】
本開示の別の側面は、第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体の劈開方法に関連する。第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を備え、第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を備える。第１部分は、第２部分と対向して配置される。第１ウェハの周辺端面の第１部分は、第１アームに設けられた第１クランプの表面に接触する。第２ウェハの周辺端面の第２部分は、第２アームに設けられた第２クランプの表面に接触する。結合ウェハ構造体は、（１）上記第１クランプを上方向に動作させることにより第１ウェハに上方向の力を加えること、若しくは、（２）上記第２クランプを下方向に動作させることにより第２ウェハに下方向の力を加えることの少なくとも一方により劈開される。
【００１４】
本開示のさらに別の側面は、第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体を劈開させるための装置に関連する。第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を備え、第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を備える。第１部分は、第２部分と対向して配置される。当該装置は、第１把持部材と、第２把持部材と、を備える。第１把持部材は、１以上の環状部材を備える。当該環状部材は、第１ウェハの周辺端面の第１部分と接触する表面を有する。第２把持部材は、１以上の環状部材を備える。当該環状部材は、第２ウェハの周辺端面の第２部分と接触する表面を有する。
【００１５】
本開示のさらにまた別の側面は、第１ウェハと第２ウェハとを含む結合ウェハ構造体の劈開方法に関連する。第１ウェハは、第１部分を含む周辺端面を備え、第２ウェハは、第２部分を含む周辺端面を備える。第１部分は、第２部分と対向して配置される。第１ウェハの周辺端面の第１部分は、第１把持部材の環状部材の表面と接触する。第２ウェハの周辺端面の第２部分は、第２把持部材の環状部材の表面と接触する。結合ウェハ構造体は、（１）上記第１把持部材を上方向に動作させることにより第１ウェハに上方向の力を加えること、若しくは、（２）上記第２把持部材を下方向に動作させることにより第２ウェハに下方向の力を加えることの少なくとも一方により劈開される。
【００１６】
本開示の上述の側面に関連して説明した特徴について様々な改良が存在する。また、同様に、さらなる特徴を本開示の上述の側面に組み込んでもよい。これらの改良及び付加的な特徴は、個々に、又は、任意の組み合わせとして存在してもよい。例えば、本開示の例示された実施の形態のいずれかに関連して以下に議論される様々な特徴を、本開示の上述の側面のいずれかに、単独で、若しくは、任意の組み合わせとして組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、結合ウェハ構造体を劈開させるための装置の上面図である。
【図２】図２は、図１の装置の斜視図である。
【図３】図３は、３−−３ラインに沿って切り取った、図１の断面図であり、結合ウェハ構造体を劈開させる前の装置を示している。
【図４】図４は、４−４ラインに沿って切り取った、図１の断面図であり、結合ウェハ構造体を劈開させる前の装置を示している。
【図５】図５は、図３の部分を拡大したものである。
【図６】図６は、図４の部分を拡大したものである。
【図７】図７は、結合ウェハ構造体を劈開させるための装置において使用されるクランプの斜視図である。
【図８】図８は、結合ウェハ構造体を劈開させるために使用される装置の上面図であり、結合ウェハ構造体を固定する前のものである。
【図９】図９は、結合ウェハ構造体を劈開させるために使用される装置の上面図であり、結合ウェハ構造体を固定した後のものである。
【図１０】図１０は、ライン１０−１０に沿って切り取られたものの断面図である。
【図１１】図１１は、結合ウェハを劈開させるための装置の上面図である。
【図１２】図１２は、吸引カップを用いて従来のプロセスにより劈開された後のＳＯＩ表面の白黒のアキュマップ（登録商標）イメージである。
【図１３】図１３は、結合ウェハ端部に反対方向の力を加えるプロセスにより劈開された後のＳＯＩウェハの表面の白黒のアキュマップ（登録商標）イメージである。  対応する参照符号は、図面を通して、対応する部材を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書において記載されている実施の形態は、概して、結合ウェハ対などの結合ウェハ構造体を機械的に劈開させるための装置及び方法に関する。シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハなどの新たな構造体を形成するため、当該装置及び方法により、当該構造体において劈開面に沿って結合構造体が劈開（すなわち、分離）される。本明細書において、シリコン−オン−インシュレータ構造体を形成するために当該装置及び方法を使用することについて言及するが、これに限定されることなく、他の構造体を形成するために当該システム及び方法を使用してもよい。
【００１９】
図１〜７は、結合構造体１０２を機械的に劈開させるための装置１００を示す。図１〜７に示される結合構造体１０２は結合ウェハ対である。しかしながら、結合ウェハ対以外の構造体が、装置１００を用いて劈開されてもよいことに留意すべきである。図３及び図４を参照すると、結合構造体１０２は、仮想線により示された劈開面１４０に沿って分離される。結合構造体１０２は、上面１０６（概して、第１表面）と、この反対側に設けられた下面１０８（概して、第２表面）と、を有する。結合構造体は、結合界面１０４に沿ってドナーウェハ１１２（概して、第２ウェハ）と結合されたハンドルウェハ１１０（概して、第１ウェハ）を含む。ドナーウェハ１１２内における劈開面１４０と結合界面１０４との間の距離は、明確のため、誇張されている。さらに、他の実施の形態では、ハンドルウェハ１１０の一部とドナーウェハ１１２とを入れ替えてもよく、これによりハンドルウェハがドナーウェハの下に配置されることとなる。
【００２０】
図５及び６に示されているように、ドナーウェハ１１２及びハンドルウェハ１１０は、それらの周辺端面（周辺端部）において面取りされている（are beveled）。ウェハの周辺端面は、様々な外形（例えば、丸形状、弾丸形状(bulleted)）を有していてもよいことに留意すべきである。本明細書において使用されているように、”面取りされた”との用語は、端面がウェハのフロント表面及びバック表面に対して実質的に垂直でなく、１以上のテイパー状端面を有する形状を意味するが、限定の意味に解釈すべきではない。さらに、本明細書において使用されているように、”テイパー状端面”とは、単に、フロント表面及びバック表面に対して平行でなく、端面の、ウェハの中心から最も離れた部分に向かって上方向若しくは下方向に傾斜している、ウェハ端部における表面を意味することに留意すべきである。さらに、そのような”テイパー状端面”は、直線状若しくは弓状であってもよく、直線状部分及び弓状部分の両方を含んでいてもよい。
【００２１】
また、図５及び６に示すように、ドナーウェハ１１２及びハンドルウェハ１１０は、丸い端面を有する。ドナーウェハ１１２の端面は、第１部分１４８を有し、ハンドルウェハ１１０の端面は、第２部分１５２を有し、第１部分は、第２部分と対向して配置され、それにより、２つの端面間に凹部１４４が形成されている。概して、第１部分１４８及び第２部分１５２は、ウェハのテイパー状端面であり、当該端面は、結合ウェハ対の位置(orientation)に依存して、上方向若しくは下方向にテイパーが形成されている。図５及び６に示すように、ドナーウェハ１１２は、テイパー状端面１４６（同義的に”上方向にテイパー形成された端面”）を有し、これは、結合構造体の下面１０８から、端面の、ウェハの中心から最も離れた部分１５４（若しくは丸い端面の”点”）に向かって上方向に傾斜している。ドナーウェハ１１２は、また、端面１４８（同義的に”下方向にテイパー形成された端面”若しくは上述した”第１部分”）を含み、これは、界面１０４から、端面の最も外側の部分１５４まで下方向に傾斜している。ドナーウェハ１１２と同様に、ハンドルウェハ１１０は、ハンドルウェハの端面の最も外側の部分１５６まで傾斜した、上方向にテイパー形成された端面１５２（若しくは、上述した”第２部分”）、及び、ハンドルウェハ１１０の端面の最も外側の部分１５６まで傾斜した、下方向にテイパー形成された端面１５０を有する。ドナーウェハ１１２の下方向傾斜端面１４８及びハンドルウェハ１１０の上方向傾斜端面１５２により、２つの端面間に凹部１４４が形成されている。
【００２２】
図１〜４に示すように、装置１００は、ハンドルウェハ１１０を解放可能に固定する複数の第１クランプ１７０（若しくは”上側クランプ”）と、ドナーウェハ１１２を解放可能に固定する複数の第２クランプ１８４と、を備える。クランプ１７０、１８４は、第１アーム１６０及び第２アーム１６６にそれぞれ設けられている。第１アーム１６０は、第１中央ディスク１９０から延在し、第２アーム１６６は、第２中央ディスク１９２から延在する。第１中央ディスク１９０は、結合構造体１０２に対して第１クランプ１７０を適切に配置するため、当該結合構造体１０２の上面１０６に接触していてもよい。同様に、第２中央ディスク１９２は、第２クランプ１８４を配置することを助力してもよい。第１クランプ１７０、第１アーム１６０、第１中央ディスク１９０は併せて第１把持部材１２０（図１）を形成し、第２クランプ１８４、第２アーム１８４、第２中央ディスク１９２は併せて第２把持部材１２２（図４）を形成する。
【００２３】
図１に示すように、第１把持部材１２０は、４つのアーム１６０と、４つのクランプ１７０とを有し、また、第２把持部材１２２は、４つのアーム１６６と、４つのクランプ１８４とを有する。しかしながら、当該装置１００の各部材１２０、１２２は、上記に制限されることなく、これより多い若しくは少ないアーム及びクランプを有していてもよいことに留意すべきである。いくつかの実施の形態において、装置１００は、アームを有せず、むしろ、図８〜１０に示され以下に記載された各ウェハを把持するための環状部材を有していてもよい。
【００２４】
各第１クランプ１７０は、ハンドルウェハ１１０の上方向にテイパー形成された端面１５２に接触する表面１３０（図３及び図５）を有する。同様に、各第２クランプ１８４は、ドナーウェハ１１２の下方向にテイパー形成された端面１４８に接触する表面１３０（図４及び図６）を有する。図７においてさらに詳細に示すように、第１クランプ１７０の端面は、湾曲した形状を有し、アームの表面１３０が凹部１４４に入りハンドルウェハ１１０の上方向にテイパー形成された端面１５２に接触する（図５）。これに関して、”湾曲した”との用語は、限定の意味に解釈すべきではなく、アームが概して当該アームの他の部分に対してその方位角(angular direction)を変化させ、方向の１以上の緩やかな変化を含む（例えば、その長さ方向においてアームが１以上の角度を形成する）ようなプロファイルを意味する。
【００２５】
１８０°の曲率(curvature)を有する第１クランプ１７０が示されているが、アームが結合構造体の中心から延在していない実施の形態等の他の実施の形態においては、クランプ１８０は１８０°以外の曲率を有していてもよい。例えば、アーム１６０が、結合構造体のフロント表面及びバック表面に対して垂直であり、クランプ１７０が、凹部１４４に向かって約９０°屈曲しその表面１３０がテイパー形成された端面１５２に接触していてもよい。いくつかの実施の形態において、クランプ１７０は、アームが図７に示すアームのように反対方向から延在する実施の形態等のような湾曲した外形を有しない。この点に関し、第２クランプ１８４は、第１クランプ１７０と同様の形状及び／又は寸法を有していてもよい。しかしながら、第２クランプ１８４は、第１クランプ１７０と対称に置かれており、第２クランプ１８４は、ドナーウェハ１１２を把持することができる（すなわち、クランプ１８４は、凹部１４４（図５）に向かって、下方向ではなく、上方向に湾曲している）。クランプ１７０、１８４は、これに制限される訳ではなく、他の形状及び／又は寸法（例えば、互いに異なる）を有していてもよい。
【００２６】
図７に示すように、第１クランプ１７０は、結合構造体１０２のハンドルウェハ１１０に接触する表面１３０である端面を形成するため湾曲する(converge)。しかしながら、他の実施の形態では、表面１３０は、また、幅を有していてもよく（すなわち、表面は端部というより矩形若しくは四角形であってもよい）、又は、当該表面に接触する特異点(singular point)であってもよい。さらに、表面１３０は、弓状であってもよく、任意ではあるが、ハンドルウェハと表面１３０との間の接点を増加させるため、ハンドルウェハのテイパー状端面を補完する形状を有していてもよい。第２クランプ１８４の表面１３０は、第１クランプ１７０の表面１３０に関して上述した形状を有していてもよい。
【００２７】
結合構造体１０２を分離するため、第１把持部材１２０及び／又は第２把持部材１２２は、その結合構造体を把持する。結合構造体１０２が把持される前、ロボット手段により、若しくは、把持部材１２０、１２２のうち一以上を用いることにより、結合構造体１０２を所定の位置に移動させてもよい。劈開前、他の把持部材が当該構造体を把持する。結合構造体１０２は、第１把持部材１２０の一部を構成する若しくは第１把持部材１２０に取り付けられている第１アクチュエータ（不図示）を用い部材１２０の１以上のアーム１６０を伸張及び収縮させることにより第１把持部材１２０によって把持されてもよい。同様に、結合構造体１０２は、第２把持部材１２２に取り付けられ若しくは第２把持部材１２２の一部を構成し第２把持部材１２２の１以上のアーム１６６を伸張及び収縮させる第２アクチュエータ（不図示）を用いることにより第２把持部材１２２によって把持される。第１把持部材１２０のアーム１６０及び第２把持部材１２２のアーム１６６の動作は、例えば、空気圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、若しくは、機械式アクチュエータを含む、当該技術分野における当業者に知られた任意の方法により行ってもよい。
【００２８】
結合構造体１０２が第１把持部材１２０及び第２把持部材１２２により把持された後、第１把持部材１２０と第２把持部材１２２の一方若しくは両方に力を加えて、劈開面１４０に沿って結合構造体１０２を分離する。その際、アクチュエータ（不図示）が、第１把持部材１２０に取り付けられていてもよい。このアクチュエータにより、第１把持部材１２０が、ハンドルウェハ１１０に上方向の力を加えて当該構造体を分離させる。これに替えて、若しくは、これに加重して、第２把持部材１２２が、ドナーウェハ１１２に下方向の力を加えるように動作可能であるアクチュエータ（同じものでもよいし若しくは異なるアクチュエータでもよい）を第２把持部材１２２に取り付けてもよい。アクチュエータは、シャフト１８０、１８２に取り付けてもよいし、若しくは、把持部材１２０、１２２の他の部分に取り付けてもよい。第１把持部材１２０及び第２把持部材１２２の一方のみが、結合構造体の分離に用いられる力を与えるように作動する必要があるが、他のクランプは静止ポジションに維持してもよいことに留意すべきである。しかしながら、いくつかの実施の形態では、第１把持部材１２０及び第２把持部材１２２の両方が作動する。
【００２９】
劈開プロセスは、結合構造体１０２に力を及ぼすブレード（不図示）を使用することにより開始してもよい。当該ブレードは、ハンドルウェハ１１０とドナーウェハ１１２との間に形成された凹部１４４に挿入され、結合構造体端面に力を加える。当該力により、劈開面１４０に沿った劈開が開始される。把持部材１２０、１２２の一方、若しくは両方により与えられる力と組み合わされるこの劈開により、結合構造体は劈開面１４０に沿って劈開され分離されることとなる。ブレードは、アクチュエータ（不図示）若しくは他の適切な機構により横方向に移動可能である。
【００３０】
本開示の及び図８〜１０に示されたいくつかの実施の形態において、複数のアームを有するのではなく、把持部材は、結合構造体を少なくとも部分的に覆う１以上の環状部材を含んでいてもよい。図８に示すように、第１把持部材１２０は、第１環状部材１９４及び第２環状部材１９６を含み、結合構造体のハンドルウェハ１１０を把持する。第２把持部材１２２（図１０）は、また、ドナーウェハ１１２を把持するための第１環状部材１７２及び第２環状部材１８８を有していてもよい。
【００３１】
第１把持部材１２０の第１環状部材１９４及び第２環状部材１９６は、それぞれ、ハンドルウェハ１１０の上方向にテイパー形成された第１の端面に接触する表面１３０（図１０）を有する。同様に、第１環状部材１７２及び第２環状部材１８８は、ドナーウェハ１１２の下方向にテイパー形成された端面に接触する表面１３０を備える。図８において矢印により示されているように、環状部材１９４、１９６は、その端面においてハンドルウェハ１１０に接触するように作動する（図９）。第２把持部材１２２の環状部材１７２、１８８は、同様に作動してもよい。ハンドルウェハ及びドナーウェハが一旦把持されると、第１把持部材１２０及び／又は第２把持部材１２２を作動させて反対方向の力を加えて結合構造体を劈開させる。
【００３２】
第１把持部材１２０及び第２把持部材１２２の環状部材は、ハンドルウェハ１１０及びドナーウェハ１１２が、それらのそれぞれの周辺端面において連続的に接触するように、配置される必要はないことに留意すべきである。環状部材は、周辺端面の分離された部分に接触してもよい（すなわち、環状部材は、把持部材が２つの環状部材を有する場合、結合構造体の外周の半分未満の長さを有していてもよい）。これに制限される訳ではないが、さらに、各把持部材は、２以上の把持部材を有していてもよい。
【００３３】
いくつかの実施の形態において、把持部材の一方若しくは両方は、劈開後ドナーウェハ及び／又はハンドルウェハが把持され解放されることを可能とするため、把持部材により直径を変化させることができる作動端面を有する一の環状部材から構成される（すなわち、把持部材は、連続するアニュラスである）。図１１に例示された把持部材１２０が示されている。把持部材１２０は、動作するリップ１７６を含む。これは、作動時、把持部材の内径Ｄを変化させる１以上の動作部分１０８を有していてもよい。当該把持部材は、図８〜１０に示された把持部材１２０、１２２のように半径方向に移動するのではなく、結合構造体に関して軸方向に移動し、結合構造体を把持する（当該結合構造体の上若しくは下から結合構造体に近づく）。
【００３４】
任意の特定の理論に拘泥される訳ではないが、従前のシステムにしたがって製造された構造体（例えば、ＳＯＩ構造体）のいくつかの層における不均一の厚さ及び／又は不均一の粗さの変動が、結合構造体の表面に加えられる局在応力により引き起こされた。本明細書において記載された実施の形態は、ウェハ端部において力を加えることにより、上記問題を減少させ若しくは排除し、それにより、結果として得られるデバイスレイヤーにおいて厚さ及び／又は粗さの変動を減少させ若しくは排除する。
【実施例】
【００３５】
本開示のプロセスを、以下の実施例によりさらに説明する。これらの実施例は、限定の意味に解すべきではない。
実施例１：吸引カップを使用して劈開されたＳＯＩ構造体のアキュマップ（登録商標）イメージと、ウェハ端面において反対方向の力を加えることにより劈開されたＳＯＩ構造体のアキュマップ（登録商標）イメージとの比較
【００３６】
結果として得られるＳＯＩ構造体からドナーウェハを分離するために吸引カップを使用する従来のプロセスにより結合ウェハ対を劈開した。劈開は、劈開ブレードを用いて開始した。また、第２ＳＯＩ構造体は、劈開が劈開ブレードにより開始された後、結合構造体に上方向及び下方向の力を加えることにより作製した。
【００３７】
ウェハを劈開してＳＯＩ構造体を製造した後、デバイスレイヤーの構造体を撮像して、アキュマップ（登録商標）イメージ（アキュマップ（登録商標）３２２０；ＡＤＥ）を生成した。吸引カップを使用する従来の方法により劈開されたＳＯＩ構造体から生成されたイメージを図１２に示す。結合ウェハ端面において反対方向の力を加えることにより劈開されたＳＯＩ構造体から生成されたイメージを図１３に示す。図１２から分かるように、劈開の間吸引カップを用いて作製されたＳＯＩ構造体には、底部に強い劈開削痕（striation）があった（イメージの左端及び右端）。図１３のＳＯＩ構造体は、より対称的であり、厚さの均一性がより大きい。
【００３８】
本開示及びその実施の形態の構成要素を説明する際、冠詞”１つの（ａ）”、”１つの（ａｎ）”、”その（ｔｈｅ）”、及び、”前述の（ｓａｉｄ）”は、１以上の構成要素が存在することを意味することを意図している。用語”含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”、”包含する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”、”含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）”、及び、”有する（ｈａｖｉｎｇ）”は、包括的であることを意図し、列挙された構成要素以外の付加的な構成要素が存在しうることを意味することを意図している。特定の方向（例えば、”上部”、”下部”、”側部”等）を示す用語を使用することは、記載上の便宜のためであり、記載された事項の任意の特定の方向を要求する訳ではない。
【００３９】
本開示の技術的範囲から逸脱することなく上記構成及び方法において様々な変更を行うことができるため、上記記載に含まれ添付の図面に示された全ての事項は、限定ではなく、例示と解釈すべきであることを意図している。
【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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【国際調査報告】
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