(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二層の間に画定された脆化表面にそってウェハの二層を劈開するウェハ材料の劈開方法において、該方法は、劈開アニーリングを含み、該劈開アニーリングの際に、水平方向に互いに平行に延長した二つの加熱用電極の間の収納部内に、ウェハを水平に置くことを特徴とする方法。
【請求項２】
水平位置でウェハの把持操作を実行するための手段が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記把持操作が、ウェハごとに、個別に実行されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記把持操作が、劈開された層ごとに、個別に実行されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
各ウェハを二つの加熱用電極の間に置いて、複数のウェハを同時にアニーリングすることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
ＳＯＩ型の構造の製造方法の工程において、ウェハ内へ水素イオンを打ち込むことにより形成された脆化表面による前記二層の劈開のために用いる、請求項１から５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記二層が、シリコン層を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記二層が、二つのシリコン層であり、該二層の一方がＳＯＩの表層に対応し、他方がシリコンの残部に対応することを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に材料の処理に関するものであり、より詳細には電子工学、光学またはオプトエレクトロニクスのための基板の処理に関するものである。
【０００２】
より正確には、本発明は二層の間に画定された脆化表面にそってウェハの二層を劈開する方法に関するものであって、該方法は前記層を含むウェハの熱アニーリングを含んでいる。
【０００３】
【従来の技術】
上述のようなタイプの方法は既知である。
【０００４】
特に、かかる既知の方法を、間に基板への各種イオンビーム等の打ち込みによってあらかじめ脆化表面を画定した、同一基板に由来する材料の二層の劈開を実行するために応用することが知られている。
【０００５】
打ち込む各種イオンビームとしては、イオンまたは原子によるものとすることができる。また周知であるのは、シリコンなどの半導体材料の基板を、水素またはヘリウムなどのイオンビームで打ち込むことである。
【０００６】
そして脆化表面は、材料の性質や打ち込まれるイオンビーム等の種類、および打ち込みのエネルギーによって決まる。この脆化表面は、典型的には基板の打ち込み面に平行な平面である。
【０００７】
それ自体周知の他のあらゆる手段によって実行されることもまた可能であるが、それは例えば、高密度材料の二領域の間に多孔質材料の中間領域を構築すること、基板（例えば、ＳＯＩ型の基板）に埋め込まれた酸化膜を構成すること、あるいはまた二層の接着を、このとき接着区域を脆化表面に対応させて行うことによる。
【０００８】
このような脆化表面によって分離された二層の劈開は、特許文献１に記載のごとく、薄い膜層の実現に利用することができる（その厚みは、数分の一ミクロンと数ミクロンの間に含まれることができる）。
【０００９】
実際、この文書に記載されたＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）という一般名で知られている方法が目的としているのは、ＳＯＩ（一般的な英語用語のＳｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）型の構造の製造である。この方法の主要な工程は、下記の通りである。
（ＳＯＩ構造の埋め込み酸化膜に対応する）酸化膜を生成するための、いわゆる上部シリコンプレートの酸化工程。
脆化表面を生成し、そしてこの表面によって一方で（埋め込み酸化膜側にある）ＳＯＩ構造、他方でシリコンの残部を限定するために、この上部プレート内への水素イオンの打込工程。
（シリコンでも、また別の材料でも実現できる）支持プレートへの上部プレートの接着工程。
劈開および剥離のアニーリング工程。
これにより、一方で、支持プレート、埋め込み酸化膜、および埋め込み酸化膜と脆化表面の間に位置するシリコン層とを含むＳＯＩ構造を、他方で、脆化表面の別の側に位置するシリコンの残部を劈開する。
正確には、劈開の終わりに二層の間に付着力が残存することがあり、それによって二層は互いに一体化されたままになる。
また、二層を剥離し、すなわち劈開とは別に、両者を物理的に引き離す。
劈開と剥離に由来するＳＯＩの表面の粗さを減らすための補足処理工程。
【００１０】
本書の以下において、剥離される構造と剥離されるそれを構成する層を、フランス語用語の「ｔｒａｎｃｈｅ」に対応する「ウェハ」（ｗａｆｅｒ）という類を表す用語で指すことにする。
【００１１】
ウェハの表面状態はきわめて重要な要因なので、剥離によって得られたウェハを後で使用するためにきわめて厳格な仕様が課されるが、それは例えば電子工学、光学またはオプトエレクトロニクスのデバイスを構成するためである。
【００１２】
この表面状態はとくに、剥離によるウェハの表面の粗さによって特徴付けられる。
【００１３】
一般的な仕様では、粗さはｒｍｓ値［英語表記：ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ（二乗平均平方根）に対応］で５オングストロームを越えてはならない。
【００１４】
粗さの測定は，一般的に原子間力顕微鏡［ＡＦＭ（英語表記：Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅに対応）］によって行われる。
【００１５】
このタイプの装置によって、粗さは１×１μｍ2から１０×１０μｍ2、またもっとまれには５０×５０μｍ2、さらには１００×１００μｍ2まで、ＡＦＭ顕微鏡の先端によって走査される表面上で測定される。
【００１６】
また正確には他の方法によっても、特に一般的な英語の用語のヘイズ（ｈａｚｅ）の測定という手段で測定することができる。この方法にはとくに、全表面にわたって粗さの均一性を迅速に特徴付けられるという利点がある。
【００１７】
ｐｐｍ単位で測定されるこのヘイズは、特徴付けられる表面の光学反射率の特性を用いる方法に由来するものであり、またその微小粗さに応じて、表面によって拡散された光学「バックグラウンドノイズ」に対応する。
【００１８】
ヘイズと粗さの間の関係の一例は、ＳＯＩの表面の場合が、図１に示されている。
【００１９】
明確には、本書に開示されるヘイズの測定は、同一の要領にしたがって、および同一の装置により実施されるが、この場合、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰＩ（出願商標）型の器具によって実施された。
【００２０】
また明確には、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法を利用して、ＳＯＩ以外の構造、例えばＳＯＡ構造（広く用いられる英語の用語では、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ａｎｙｔｈｉｎｇ、すなわち任意材料上のシリコン）、あるいはさらにＡＯＡ構造（広く用いられる英語の用語では、Ａｎｙｔｈｉｎｇ  Ｏｎ  Ａｎｙｔｈｉｎｇ、すなわち任意材料上の任意材料）を構成することもできる。
【００２１】
劈開と剥離のアニーリングは従来、図２に示した形状のような、アニール炉で実施される。かかる炉は、同時に複数のウェハを処理することができる。
【００２２】
したがって図２が示すのは、石英製の船型の容器１１に配置された複数のウェハ１０であるが、該ウェハは互いに平行に整列されている。
【００２３】
容器１１そのものは、炉口の閉鎖用の扉１３に固定された、へら１２に置かれている。
【００２４】
組立体１００は、扉１３、へら１２および船型の容器１１によって形成され、またへら１２に担持されたウェハ１０は、炉２０に対して可動であり、該炉はその周囲にヒーターエレメント２２が巻かれた石英製のプロセスチューブ２１を備えている。
【００２５】
熱電対を備えた高温温度計の保護管２３も配置されている。
【００２６】
図２の炉は、開いた位置で表されている。
【００２７】
閉鎖位置で、組立体１００は炉２０に係合し、扉１３が炉口を閉鎖する。
【００２８】
剥離すべき各ウェハの内部で、ウェハを構成する二層は向かい合い、したがって表面状態をきわめて厳密に制御することを望む有効表面が向かい合って置かれる。
【００２９】
したがってとくに重要であるのは、これらの有効表面についてできる限り最善の表面状態（とくに粗さ）を保証することである。
【００３０】
図２に示した従来技術に戻ると、したがって剥離するウェハは垂直に置かれる。
【００３１】
このようにして、互いに動かない剥離すべき各ウェハの二層の移動が防止される。特に、剥離のあとで、炉から剥離された層を引き出す場合。
【００３２】
なぜなら、二層のこのような相対的移動は、剥離された層の面にすり傷を発生させるおそれがあるからである。
【００３３】
また同様にきわめて重要であるのは、これらの層の表面状態、特に粗さが、層の表面において、できる限り均質であることである。
【００３４】
図３が示すのは、図２に示したようなアニール炉における従来の方法で実行した劈開のアニーリングに続く剥離の後の、ＳＯＩウェハの表面粗さである。
粗さは、ヘイズ測定によって表示されている。
【００３５】
図３が示すのは、ＳＯＩの粗さの非対称性であり、これは炉の低部に位置するＳＯＩの部分ではあまり高くないヘイズに対応している。アニーリングの際に下に置かれた切込み、いわゆるノッチ（ｎｏｔｃｈ）は、該図３では「９時」の方向、図３の左に位置している。
【００３６】
さらに明らかになったのは、既知の剥離アニーリングがすり傷の形成に至ることがある運動を効果的に阻止すれば、該アニーリングが剥離による層の表面の粗さの非均質性を助長することである。
【００３７】
【特許文献１】
仏国特許発明第２６８１４７２号明細書
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ウェハ材料の層を劈開する方法において、剥離の際のすり傷を抑制するとともに、その層の表面粗さを均質にすることを課題とするものである。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題を解決するための手段は、つぎのとおりである。
第１に、二層の間に画定された脆化表面にそってウェハの二層を劈開するウェハ材料の劈開方法において、該方法は、劈開アニーリングを含み、該劈開アニーリングの際に、水平方向に互いに平行に延長した二つの加熱用電極の間の収納部内に、ウェハを水平に置くことを特徴とする方法。
第２に、水平位置でウェハの把持操作を実行するための手段が備えられることを特徴とする、上記第１に記載の方法。
第３に、前記把持操作が、ウェハごとに、個別に実行されることを特徴とする、上記第２に記載の方法。
第４に、前記把持操作が、劈開された層ごとに、個別に実行されることを特徴とする、上記第２または３に記載の方法。
第５に、各ウェハを二つの加熱用電極の間に置いて、複数のウェハを同時にアニーリングすることを特徴とする、上記第１から４のいずれか一つに記載の方法。
第６に、ＳＯＩ型の構造の製造方法の工程において、ウェハ内へ水素イオンを打ち込むことにより形成された脆化表面による前記二層の劈開のために用いる、上記第１から５のいずれか一つに記載の方法。
第７に、前記二層が、シリコン層を含むことを特徴とする、上記第６に記載の方法。
第８に、前記二層が、二つのシリコン層であり、該二層の一方がＳＯＩの表層に対応し、他方がシリコンの残部に対応することを特徴とする、上記第６または７に記載の方法。
【００４０】
この発明の推奨される非制限的な態様は、次のとおりである。
二つの加熱用電極３２の間の収納部３１に構造体としてのウェハを置くことであり、
・水平位置で材料層の操作を実行するための操作手段４０が備えられ、
・前記操作が、各ウェハごとに、個別に実行され、
・前記操作が、各層ごとに、個別に実行され、
・各ウェハを二つの加熱用電極間に置いて、複数のウェハを同時にアニーリングすることである。
【００４１】
また、本発明が別の態様によって提案するのは、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）タイプの方法の範囲内で実現された、脆化表面によって限定された二つの材料層の劈開のための上述のような方法の応用である。
【００４２】
かかる応用の推奨される非制限的な態様は、次の通りである。
・二つの材料層は、シリコン層を含んでいる、
・二つの材料層は、二つのシリコン層であり、二層の一方がＳＯＩの表層に対応し、他方の層がシリコンの残部に対応する。
【００４３】
装置として最後に本発明が提案するのは、少なくとも一つのウェハを収納するのに適した炉を含む、ウェハの劈開アニーリング装置において、劈開アニーリングが、ウェハが水平位置にあるときに実行されるように、各ウェハが水平位置で収納部に収納されることを特徴とするものである。
【００４４】
装置はさらに、水平に、ウェハおよび／または前記ウェハを構成する層の操作手段４０をも含んでいる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の態様、目的および利点は、付属の図面を参照して、本発明のある実施態様の説明を読むことによって一層明らかになる。
図面は、従来技術の欄ですでに説明した図１から図３の他に、図４及び図５が存在する。
ここで、図４は、本発明の実施を可能にする劈開アニーリング設備の概略図である、
また、図５は、ＳＯＩ表面に対するヘイズの空間分布を示す分布図であり、図５中の（ａ）のＳＯＩは、従来技術にしたがい、このために通常使用される炉において劈開アニーリングを受けたものであり、一方の図５中の（ｂ）のＳＯＩは、本発明にしたがって、そのアニーリング炉に水平に配置して劈開アニーリングを受けたものを表している。
【００４６】
つぎに図４を参照するが、そこに複数のウェハ１０の劈開アニーリングを実行するために、本発明に従って実施した炉３０を示した。
【００４７】
まず初めに留意すべきことは、この炉において、ウェハは従来技術におけるように垂直には配置されず、水平に配置されることである。
【００４８】
より正確には、各ウェハ１０は、炉３０の複数の電極に隣接する二つの加熱用電極３２によって画定された収納部３１に置かれる。
【００４９】
そしてこの加熱用電極３２は、水平方向に互いに平行に延長し、該電極が水平な収納部３１を画定するが、それによりそれぞれが剥離されるウェハ１０を、水平位置に、収納することができる。
【００５０】
加熱は、それぞれの入口３１０から収納部３１に侵入する気体を介して行われるが、この気体自体は各収納部を形成する電極によって加熱される。
【００５１】
明確には、「加熱」気体は電極からの熱をウェハに伝達する役割だけを果たす。この気体は、炉内に導入する前に、予熱しておくこともできる。
【００５２】
劈開アニーリングを実行するために本発明に従って用いられる「水平」炉の独特の形状は、炉の上部と下部の間の、炉内の温度勾配の影響を排除することを可能にする。
【００５３】
これによって、剥離の後の、層の表面の粗さの均質性が大幅に改善される。
【００５４】
この点に関して、図５に、劈開アニーリング用の「水平」炉を本発明に従って用いた効果を示した。
【００５５】
図５中の（ａ）が示すのは、図２に示したような「垂直」炉における、従来の劈開アニーリングに続いて剥離されたＳＯＩ表面に対するヘイズの分布である。
【００５６】
図３に類似したこの図は、層の右下部における、粗さの非均質性に対応する「高密度区域」を表している。
【００５７】
図５中の（ｂ）は、反対に、本発明に従って、「水平」炉内で実施された劈開アニーリングに続いて剥離されたＳＯＩの完全に対称な粗さを示している。
【００５８】
そしてこの粗さは、図５中の（ａ）のＳＯＩの場合に認められた「高密度区域」の特徴をもはや示していない。
【００５９】
したがって、明らかになったことは、「水平」炉の本発明による使用が、従来技術の劈開アニーリングに関して上述した粗さの「高密度区域」の問題を免れることを可能にすることである。
【００６０】
明確には、一方で、図４の「水平」炉の場合には措置が取られており、それは、とくに剥離層を炉外に取り出すときに、すり傷を発生する可能性ある層の一切の移動を防止する。
【００６１】
この点に関して、図４に示した操作手段４０としてのロボットは、個別に次のものを把持する。
炉内に導入するための、ウェハ、および、劈開後に炉から取り出すための剥離層。
明確には、ウェハの剥離を完了せずに劈開アニーリングだけを実施することも考えられるが、この剥離は（例えば、機械的作用によって）劈開したウェハを操作手段４０としてのロボットによって取り出した後に炉外で完了することができる。
各ウェハを個別に処理して、必要な積み込みと取り出しを実施するために、方向４１にそって（ならびにそれに対して直角な「垂直」方向にそって）移動する。
明確には、アニーリングの際にウェハの二層の剥離を効果的に実行する場合、剥離されたウェハの二層は、ロボットによって別個に取り出すことができる。
この点に関して、ウェハおよび／または層を把持するロボットのアーム４２は、選択的に減圧できる吸盤などによる吸着手段、あるいは剥離された層から独立して各層を把持するためにその縁でそれら層を取扱う把持手段、あるいはまた炉外でそれらを剥離するために二層を同時に取扱うことを可能にする手段を含むことができる。
【００６２】
操作手段４０に係るロボットによるこれらの操作の際に、ウェハと層は水平のままである。
【００６３】
明確には、上述の例は、とくにＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（登録商標）法によって、ＳＯＩを生成することを可能にする劈開を参照して説明したが、本発明は、層の画定を可能にする脆化表面を有するあらゆる構造の劈開に応用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は以上述べた特徴を有するので、ＳＯＩなどのウェハ材料の層を劈開する方法において、剥離の際のすり傷を抑制するとともに、その層の表面粗さを均質にすることができる。
したがって、例えば、剥離によって得られたウェハに対してきわめて厳格な仕様が課される電子工学、光学またはオプトエレクトロニクスにおいてデバイスの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェハのヘイズと粗さとの関係の一例を示すグラフ
【図２】従来の劈開と剥離のアニーリングの工程の一例を示す概略図
【図３】図２に示す従来の劈開アニーリングの工程で得られたＳＯＩウェハの表面粗さを示す図
【図４】本発明の実施を可能にする劈開アニーリング装置の概略図
【図５】ＳＯＩ表面に対するヘイズの空間分布の比較を示す図であって、（ａ）は従来技術によるもの、（ｂ）は本発明によるものである。
【符号の説明】
１０  ウェハ
１１  容器
１２  へら
１３  扉
２０  炉
２１  プロセスチューブ
２２  ヒーターエレメント
２３  保護管
３０  炉
３１  収納部
３２  加熱用電極
４０  操作手段
４１  方向
４２  アーム
１００  組立体
３１０  入口
【図１】
0004698124.tif 000002
【図２】
0004698124.tif 000003
【図３】
0004698124.tif 000004
【図４】
0004698124.tif 000005
【図５】
0004698124.tif 000006