材料複合体ウェーハの製造方法
【課題】
材料複合体ウェーハの製造方法に関し、特に非均質材料複合体に関し、また特に、異なる物理的特性及び／又は化学的特性、特に異なる熱膨張係数を備えた少なくとも２種類の材料を含む非均質材料複合体に関し、よりよい品質の材料複合体ウェーハ及びより高い製品歩留まりを達成する。
【解決手段】ソース基板に所定の分割領域を形成するステップと、ソース‐ハンドル複合体を形成するためにソース基板をハンドル基板に取り付けるステップと、ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するためにソース基板を熱アニールするステップとを含む。本方法は更に、脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定するステップを含み、この測定するステップが熱アニールステップの間及び／又は後で実行される。
材料複合体ウェーハの製造方法に関し、特に非均質材料複合体に関し、また特に、異なる物理的特性及び／又は化学的特性、特に異なる熱膨張係数を備えた少なくとも２種類の材料を含む非均質材料複合体に関し、よりよい品質の材料複合体ウェーハ及びより高い製品歩留まりを達成する。
【解決手段】ソース基板に所定の分割領域を形成するステップと、ソース‐ハンドル複合体を形成するためにソース基板をハンドル基板に取り付けるステップと、ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するためにソース基板を熱アニールするステップとを含む。本方法は更に、脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定するステップを含み、この測定するステップが熱アニールステップの間及び／又は後で実行される。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は材料複合体ウェーハの製造方法に関し、特に非均質材料複合体の製造方法に関する。中でも、異なる物理的特性及び／又は化学的特性、特に異なる熱膨張係数を備えた少なくとも２種類の材料を含む非均質材料複合体の製造方法であって、ソース基板に所定の分割領域を形成するステップと、ソース‐ハンドル複合体を形成するためにソース基板をハンドル基板に取り付けるステップと、ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するためにソース基板を熱アニールするステップとを含む製造方法に関する。
【０００２】
材料複合体ウェーハ、例えば、絶縁体にシリコンが載せられたウェーハ（ＳＯＩ：silicon on insulator）や水晶にシリコンが載せられたウェーハ（ＳＯＱ：silicon on quartz）の使用が、現代の電子デバイスや、オプトエレクトロニクスデバイスや、マイクロメカニカルデバイスの製造工程においてますます普及している。その中で、そのような構造に一緒に取り付けられた、異なる物理的特性又は化学的特性の少なくとも２種類の材料が活用されている。例えば、ＳＯＱウェーハの場合について言えば、オプトエレクトロニクスの応用では、電子回路を半導体のシリコン層の中でも上でも発達させられるよう、同時に、光がデバイスに出入りする電子デバイスのカバーとして水晶基板を使用できるよう、薄いシリコン層が水晶板の上に設けられている。
【０００３】
このような材料複合体ウェーハを技術的に興味深いだけでなく採算がとれるようにするためには、ＳＯＱウェーハなどの高品質な材料複合体ウェーハを生産でき、しかも同時に採算がとれる材料複合体ウェーハの製造工程を設けることが必要になってくる。
【０００４】
ＳＯＩウェーハの場合について言えば、このような適切な製造工程の一実施形態はいわゆるスマートカット（ＳｍａｒｔＣｕｔ）技術を基礎としており、本実施形態は、核種をソース基板に注入してこれにより所定の分割領域に相当する徹底的に脆弱化された層を形成するステップと、次に、ソース基板をハンドル基板にボンディングするステップと、最後に、分割ステップを実施するステップとを含み、分割ステップはソース‐ハンドル複合体に熱エネルギー及び／又は機械的エネルギーを供給することにより達成され、それによって、脆弱化された領域に沿って分割が起きる。この工程により、ソース基板から薄層がハンドル基板の上に移動させられる。通例、応用に適した表面の品質を得るために最終の処理が行われる。
【０００５】
温度を上げると、注入された層がどんどん脆弱になり、ボンディング界面の強度が高まることが既知である。そのため、薄層のハンドル基板の上への移動がある一定の温度以上で可能になる。Ｙ． Ｃｈｏ， Ｎ．Ｗ． Ｃｈｅｕｎｇ“Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｉ ｌａｙｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｙ ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｏｎ ｃｕｔ”（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ、Ｖｏｌ．８３、Ｉｓｓｕｅ１８、２００３年１１月３日）が、ボンディング界面又は注入された層のどちらかにおいて分離を達成するべくかみそりの刃をボンディングされた構造へと挿入することにより、プローブ破壊的な方法でこれらの力を計測し、そこから、ボンディング界面及び注入された層の強度に関連している必要な表面エネルギーの概算を計測した。
【０００６】
ヘテロ構造の場合について言えば、また特に、異なる特徴、特に異なる熱拡張係数を持つ材料によって構成されているヘテロ構造の場合について言えば、上述の分割ステップは通例、２つの別個のステップで実行される。２つの構造の実際の分離を達成するための、所定の分割領域を更に脆弱化するための第１のアニールステップと、脆弱化された領域に熱エネルギー又は機械的エネルギーのどちらかを供給する分離ステップとである。２つのステップでのこの分離が必要なのは、異なる熱膨張係数のせいで、ボンディングされたソース‐ハンドル複合体に製品歩留まりの減少につながる機械的な応力が発生し、高温での内部応力によりヘテロ構造が破壊する恐れがあるからである。
【０００７】
しかし、ウェーハの価格における経済的な圧力が極度に大きく、前述の方法で達成された材料複合体ウェーハ、特に非均質材料複合体ウェーハの生産の製品歩留まりでは、不十分である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、最終の製品の製品歩留まり及び品質を更に高めることができる材料複合体ウェーハの製造方法、特に非均質材料複合体ウェーハの製造方法を提供することである。
【０００９】
この目的の達成は、請求項１に係る、材料複合体ウェーハ、特に非均質材料複合体ウェーハの製造方法と、請求項１２に係る、該材料複合体の該製造工程で使用される熱アニール装置と、によってなされる。
【００１０】
脆弱化の程度を測定することにより、本製造方法を実行するオペレータに、脆弱化の成熟の状態について知らせる付加的なデータが供給される。ここで「脆弱化」という用語は、所定の分割領域で切り離されるソース基板の２つの部分同士間の結合の物理的な強度を表している。スマートカット技術の場合について言えば、脆弱化は核種の注入のために起こる。本出願で「脆弱化の程度」という用語は、分割領域を中間に備えたソース基板の２つの部分が依然として互いに結合している際の、脆弱化された所定の分割領域の強度の尺度として使われており、従ってこの用語は、ソース基板の２つの部分同士間の完全な分離が達成された状態は含まない。実際のところ、脆弱化の程度はそれ故に完全な分離に先立って測定される。
【００１１】
好適な実施形態によれば、脆弱化の程度を現場で測定することができる。それ故に、熱アニールステップの間、特に、熱アニールステップの間中ずっと、脆弱化の程度を連続的に計測することができる。こうすることで、脆弱化工程で結果として起こる異常を早い段階で検出することができ、これにより、ソース基板又はソース‐ハンドル複合体の結果として起こる損傷を防止することができる。熱アニールステップは、ソース‐ハンドル複合体からのソース基板の所定の分割領域での完全な分離が達成されるまでに実行されてもよく、又はアニールステップは、完全な分離に先立って停止され、それによって以下の工程ステップで更なるエネルギーが供給可能になり、ソース基板がソース‐ハンドル複合体から分割される。
【００１２】
脆弱化の程度が所定の値に相当する際に、熱アニールステップを、特に自動的に停止することができるので、有利である。実際に、記脆弱化の程度を測定することで、ソース‐ハンドル基板の内部で起こる実際の脆弱化の関数としての熱アニールステップが制御可能になる。
【００１３】
更なる有利な実施形態では、脆弱化の程度を、２回以上、特に連続的に又は周期的に測定することができ、脆弱化の程度の進展に依存して持続時間及び／又はアニール温度を適応させることができる。これには、この制御により熱アニール工程ステップの最適化が達成できるという利点があり、脆弱化のよりよい品質につながり、結局は、最終製品のよりよい品質及び／又はより高い製品歩留まりにもつながる。
【００１４】
有利な実施形態によれば、ソース基板の、特に脆弱化された所定の分割領域の光学特性を計測することにより、脆弱化の程度を測定することができる。光学特性の計測の利点は、非破壊特性の技法であること、更に、プローブの特別な準備が要らないことであり、この場合は、計測の実行に先立ち、ソース‐ハンドル複合体が完了される必要がある。加えて、光学計測は通例、設置が容易である。
【００１５】
好ましくは、可視域及び／又はＸ線領域、特に軟Ｘ線領域で、及び／又は赤外域で、光学特性を計測することができる。ソース基板及び最終的にはハンドル基板の特性に依存して、最も適した電磁波スペクトルを選択することができる。可視域は特に、透過性の水晶を備えたＳＯＱウェーハに適用可能であり、その利点は、光源及び検出器が普及しており相対的に低コストなことである。赤外光は、脆弱化を計測するためにシリコン支持基板に使うことができるので、特に超薄型のＳＯＩ構造の場合について言えば、有利である。Ｘ線は、プローブが透過性でなくてもよいという利点を持つ。
【００１６】
更なる変形態様では、ソース‐ハンドル複合体の、特に脆弱化された所定の分割領域の反射率又は透過率を計測することにより、脆弱化の程度を測定することができる。反射率の計測は、サンプル、この場合はソース‐ハンドル複合体を照射すること、及び反射された光強度を計測することによって行われる。計測された反射率を分析することにより、照射された材料の物理的特性についての洞察が得られる。特に、プローブを特徴づけるために、使われた材料の光学定数が活用されている。スマートカット技術の実施形態では、熱アニールの間の所定の分割領域における脆弱化の程度についての情報を得ることができる。反射率の計測とは対照的に、ソース‐ハンドル複合体を通って進む間に反射されず吸収もされない光を計測し、透過率を計測することもできる。透過率計測は特に単一のウェーハ炉に適し、反射率計測はバッチシステムに適している。
【００１７】
熱アニールステップの間及び／又は後で計測された光学特性を熱アニールに先立って計測された光学特性と比較することにより、脆弱化の程度を測定することができるので、有利である。特に、脆弱化の程度の進展が観察された際に、計測された値をアニールに先立つ光学特性の値で除算することによりたやすく得られる光学特性の相対的な変化、例として反射率の相対的な変化が、所定の分割領域の脆弱化の進展に対する洞察を既にもたらしており、反射率を絶対温度目盛で測定する必要がない。
【００１８】
反射率又は透過率を１つの波長について計測することができるので、有利である。このことは、例として、固体レーザダイオードを可視域で用いることにより、実現が容易である。更にデータ処理も簡略化される。
【００１９】
変形態様では、反射率又は透過率を、所定の範囲の波長で、特に４００ｎｍ〜１６００ｎｍで計測することができ、赤外線の場合について言えば１００ｎｍ〜３０００ｎｍで計測することができる。１つの波長のみを計測する場合と比較して、全スペクトルの計測により、所定の分割領域で熱アニールの間に発生する変化について一層の洞察が得られる。広い波長範囲に亘る反射率スペクトルを分析することにより、観察された効果を定量化し、脆弱化の成熟についてのよりよい情報を得る可能性がもたらされる。
【００２０】
有利な実施形態によれば、ハンドル基板が透過性であり、ハンドル基板を通過させた計測を実施することにより、脆弱化の程度を測定することができる。前述のように、脆弱化の程度に依存して、ソース基板の色、特に、所定の分割領域に近いソース基板の表面の色が変化する。この表面がハンドル基板にボンディングされているので、とりわけ、可視光が使用されている場合には、ハンドル基板を通過させた計測が実施されるように、透過性のハンドル基板を使うことが有利である。それ故に本方法は、水晶又はガラス基板の場合について言えば特に有利である。
【００２１】
加えて、本発明は、ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するために材料複合体ウェーハの製造工程で使用される熱アニール装置であって、熱アニールの間及び／又は後で、脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定する手段を更に含むことを特徴とする熱アニール装置を提供する。脆弱化の程度を測定する手段により、所定の分割領域の強度の状態についての付加的な情報を得ることが可能になり、そしてこれによって、最終製品である材料ウェーハ複合体がよりよい品質を持つよう、又は製品歩留まりが高まるよう、製造工程をよりよく制御することが可能になる。
【００２２】
有利な実施形態では、脆弱化の程度を測定する手段が反射率計又はエリプソメータを含むことが可能である。脆弱化の程度が、反射率、又は最終的には透過率を計測することにより測定されるので、有利である。
【００２３】
更なる変形態様では、数回、特に連続的に計測された脆弱化の程度の進展を分析し、この分析を基礎として、熱アニール工程を、例えばアニール温度又はアニール持続時間を適合させることにより、適合させる制御手段を、熱アニール装置が更に含むことが可能である。
【００２４】
本発明は、熱アニール装置において、請求項１〜１１のいずれか１項の方法に従って脆弱化の程度を測定する装置の使用法にも関連する。それ故に、この有利な方法は、本発明に従って脆弱化の程度を測定するデバイスを装備可能な標準的な熱デバイスで実行することもできる。
【００２５】
以下では、材料複合体を製造するための当該発明の工程及びこの製造工程で使用される熱アニール装置の実施形態が、図面を参照して説明されている。
【００２６】
図１（ａ）〜図１（ｇ）が図示しているのは、材料複合体ウェーハを製造する一実施形態であり、特にこの場合は、材料複合体ウェーハは、スマートカット技術に係る水晶に載せられたシリコン（ＳＯＱ）の非均質材料複合体ウェーハである。もちろん、ＳＯＱ材料複合体ウェーハは、材料複合体ウェーハの１つの可能な実施形態を表しているだけであり、他の物、例えば、ＧａＮや、ＳｉＣや、ＧｅＯＩや、ＳｉＧｅや、さらにはＳＯＩも、以下に開示される方法で製造可能である。
【００２７】
図１（ａ）が、ソース基板として働くウェーハ１を示す。このソース基板ウェーハ１から図１（ｂ）に示すハンドル基板２に薄層が移動させられる。ＳＯＱの場合について言えば、ソースウェーハ１は、通例直径が現在３００ｍｍまでの標準的なシリコンウェーハでありハンドル基板ウェーハ２は水晶ウェーハである。他の可能なウェーハ材料は、例えば、III-V型のウェーハであり、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）や、インジウムリン（ＩｎＰ）や、窒化ガリウム（ＧａＮ）などであるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）や溶融石英でもよく、この一覧は限定的ではない。該工程はむき出しのウェーハに実行可能であり、又は、当該発明の工程を実行するに先立って、最終的にはソースウェーハ１及びハンドルウェーハ２の一方又は両方に１つ以上の層が設けられてもよい。このような付加的な層には、例えば、二酸化ケイ素層などがある。
【００２８】
該工程の次のステップが図１（ｃ）に示されており、本ステップは、核種を注入するステップからなり、核種は、例えば、水素、ヘリウム、及び／又は、他の希ガスなどであり、特にイオンの状態で、ほぼ３０〜２１０ｋｅＶの範囲のエネルギーで、且つ、水素の場合には約５×１０１５〜約１×１０１７ａｔ／ｃｍ２の範囲の注入ドーズ量で行われる。本ステップは、ソース基板ウェーハ１に所定の分割領域３を形成することが目的であり、請求項１の最初のステップに従って行われる。ソース基板１の内部にこの層状の所定の分割領域３が埋め込まれており、ソース基板１の主表面４、５と本質的に平行である。分割領域は、核種のエネルギーと基板材料とに依存して、主表面の１つ、この場合は主表面４から、ある距離を置いている。
【００２９】
図１（ｄ）に図示された次のステップでは、ハンドル基板２とソース基板１とが一緒にボンディングされてソース‐ハンドル複合体６が形成される。本ステップは、請求項１の２番目の製造ステップに従って行われる。１つの可能なボンディングメカニズムは、ファンデルワールス相互作用により行われる。続いて起こるアニールステップでは、ボンディングする強度が高められている。しかし、使う材料に依存して、他のボンディングの技法が適用されてもよい。
【００３０】
通例、次の工程ステップは、請求項１の３番目の工程ステップに従って、熱アニールステップを実行することにある。しかし、図示された当該発明の実施形態では、熱アニールステップの開始に先立って、第１の反射率計測が実行される。図１（ｅ）に示すように、ソース‐ハンドル複合体６が光線７で照明されており、この光線７は、透過性のハンドル基板２を通って進み、ハンドル基板２とソース基板１との界面１１で反射される。反射光９がハンドル基板２を通って戻り検出器１０に取り込まれる。
【００３１】
この計測は実際には幾つかのやり方で実施可能であり、その実施形態が以下に与えられる。まず、光源８が、１つの波長のみを持つ光源でもよいし、１つの波長のみがソース‐ハンドル複合体６に当たるように、１つ以外の全ての波長がフィルタで除去されるフィルタを使用した光源であってよい。ここで用語「１つの波長」は広い意味で理解されるべきで、例えば、レーザが常にある一定の波長帯を持つが、広いスペクトル光源と比較すると制限されていることを意味している。別の変形態様では、光源８がある一定の範囲の波長を持つ光源でよく、それによってソース‐ハンドル複合体６が幾つかの波長で照明される。同様のことが検出器１０に関しても有効であり、該検出器１０は、１つの特別な波長を分析するだけの検出器の場合があるが、ある範囲の波長を分析する検出器であってもよい。光源８及び検出器１０に加え、反射率計測を改善する目的で、レンズやフィルタなどの光学素子全てが使われてもよい。
【００３２】
反射率又は透過率が、所定の範囲の波長で、特に４００ｎｍ〜１６００ｎｍで、又は赤外線の場合について言えば１００ｎｍ〜３０００ｎｍで計測されてもよい。
【００３３】
更に、ソース‐ハンドル界面１１全体を照明することと、全体の界面１１から反射された反射光を分析することとで、反射率が計測されてもよいが、ソース‐ハンドル界面１１の一部のみが照射され、界面のその照射された部分からの反射光が分析されてもよい。更に、界面１１の異なる位置の幾つかの部分を照射することも可能であり、これらの異なる位置全てからの反射光が分析される。この実施は、幾つかの光源を平行な幾つかの検出器と共に平行に設けることで可能であるが、光がハンドル‐ソース界面１１に当たる位置がある場所から他の場所へと移動できるように、可動のミラーシステムを光路に設けることにより異なる位置を続けて計測することでも可能である。
【００３４】
本応用に適した典型的な光源は、レーザダイオードのような単一波長の光源、又は広い範囲の波長の光源、及び適切な検出器を備えている。
【００３５】
計測された反射率スペクトルの一例が、図３を参照して詳細に示され説明される。
【００３６】
そして本工程の次のステップは、ソース基板１を所定の分割領域３において脆弱化するために実行される熱アニールステップからなるものでよい。このステップは通例、約２００℃〜約５００℃の範囲の温度で実行され、数分〜数時間続く。だがこのことは、与えられた材料、注入された核種の性質、エネルギー、ドーズ量に極めて固有のものである。ＳＯＱのようなヘテロ構造が、特に異なる熱膨張係数を持つ２種の異なる材料から作られた、という事実のために、アニールの間にシリコンが水晶よりずっと大きく膨張する傾向があり、ソース‐ハンドル複合体の内部の応力につながる。熱エネルギーが所定の分割領域の脆弱化を助ける。ソース‐ハンドル複合体６の内部の応力による構造の望ましくない損傷の発生を防止するため、当該発明の方法は、熱アニールステップの間及び／又は後で、脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を実際に特徴づけている脆弱化の程度を測定することを提案する。この脆弱化の程度が既知であれば、応力による破壊又は損傷の発生に先立って、熱アニールを終了させることができる。
【００３７】
本実施形態では、脆弱化の程度は、図１（ｆ）に図示されているように、熱アニールステップの間に反射率を計測することにより得られる。反射率スペクトルの計測のやり方は、図１（ｅ）について既述したものに相当する。得られたスペクトルは次に、熱アニールステップに先立って計測されたものと比較されてもよいし、所定の基準スペクトルと比較されてもよい。
【００３８】
変形態様では、反射率計測から得られた情報が、いつ熱アニールステップを停止すべきかを確認するために使用されてもよい。このことは、例えば、得られた脆弱化の程度を所定の値と比較することにより自動的になされてもよい。例えば、反射率が１つの波長のみについて計測され、熱アニールに先立って計測された強さの値で熱アニールの間に計測された強さを除算することにより脆弱化の程度を得る場合、この値がある一定の値、例えば７５％に達したときにアニールステップを停止することになる。
【００３９】
更にもう一つの別の変形態様では、脆弱化の程度の進展を利用して、アニールの温度及び継続時間を適合させることでアニールステップを制御することも可能である。
【００４０】
図１（ｇ）に図示された以下の工程ステップでは、ソース基板の残り１３がハンドル基板２から切り離され、ハンドル基板２上には元のソース基板１の薄層１４が取り付けられておりＳＯＱ構造１５が作られている。分離を達成するため、付加的なエネルギーが印加される必要があり、これは、特に、ブレードを所定の分割領域の位置に挿入することによりなされる。最終的には、更なる熱アニールステップにより最終の分離が達成される場合もある。
【００４１】
ＳＯＱ構造１５に必要とされる表面特性を与えるために、分離に続いて更なる表面処理が実行される場合もある。
【００４２】
既述の実施形態では、反射率が脆弱化の程度の尺度として測定されたが、他の光学計測も脆弱化の程度の量的な値又は質的な値を測定するのに適している。つまり、とりわけソース基板及びハンドル基板が両方とも透過性の場合には、透過率も計測される場合がある。キャビティの成熟に関する必要な情報を得るために赤外光又はＸ線を用いる別の可能性もあり得る。その中で特に興味深いのは、超薄型のＳＯＩ構造の製造工程であり、薄いシリコン層のために脆弱化の程度の測定が重要である。この例に見られるようなソース及びハンドルウェーハは、可視の状況で透過性ではないので、必要な情報を得るために赤外線又はＸ線を用いることが有利であろう。
【００４３】
上述の工程は、ＳＯＱウェーハを製造するためにスマートカット技術を用いて説明されたが、本発明は、材料複合体ウェーハを製造可能な他の工程で利用されてもよい。
【００４４】
図２は、ソース基板１を所定の分割領域３において脆弱化するために材料複合体ウェーハ１５の製造工程で用いられる熱アニール装置２０の実施形態を図示する。図１（ａ）〜図１（ｇ）と図２の同様の参照数字を持つ要素は、同様の要素に相当し、従って同様の特徴を持つ。熱アニール装置２０は、例えば、熱アニールに使用される標準的なオーブンを基礎としており、加えて、脆弱化される所定の分割領域の脆弱化の程度を測定する手段を備える。本実施形態では、脆弱化の程度を測定するために、図１（ｅ）について説明されたような同様の特質及び特性を持つ光源８及び検出器１０が設けられている。
【００４５】
光源８及び検出する手段１０が分析する手段２１につながれており、この分析する手段２１は、脆弱化の程度を計算し、また、それをオペレータに、例えば図式的なやり方で出力する場合がある。更なる変形態様では、分析する手段２１が熱アニール装置の制御手段２２に接続されている場合があり、それにより、制御手段２２には、加熱素子２３の温度を変更せよという命令又はアニール工程を停止するストップ信号を供給せよという命令が与えられる。脆弱化の程度を測定するには反射率計の代わりにエリプソメータが使われてもよい。それに加えて、偏光子２４（点線）が光源８の後ろに配置され、アナライザ２５（点線）が検出器１０の前方に配置される。
【００４６】
図３が、図１（ｅ）及び図１（ｆ）について既述したやり方で得られたＳＯＱウェーハの反射率計測の実施形態を示す。注入は、エネルギー５２ｋｅＶのイオン６＊１０１６ａｔ／ｍ２の割合で起きた。ｙ軸が計測された強さ（単位は任意）に相当し、ｘ軸が波長（単位ナノメートル）に相当する。実線が、熱アニールステップに先立って計測された反射率を波長の関数として指し示し、点線が、熱アニールステップの間に起こる変化を示す（温度３９０℃で約４．５時間後）。本実施形態では、ある範囲の波長が使われた。しかし、約６００ｎｍの実線が示すように、脆弱化の程度に関する情報は単一波長の計測からも得られ、言い換えれば、脆弱化の程度は、熱アニールの間の約６００ｎｍの強さとアニールに先立つ約６００ｎｍの強さとの比であると定義することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】脆弱化の程度が熱アニールステップの間に測定される、材料複合体ウェーハの製造方法、特に非均質材料複合体ウェーハの製造方法の実施形態を示す図である。
【図２】この発明の熱アニール装置の実施形態を示す図である。
【図３】熱アニールに先立って及び熱アニールの間に計測された反射率スペクトルの実施形態を示し、ＳＯＱウェーハの場合について言えば脆弱さの程度の進展の特徴である反射率の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ソース基板ウェーハ、２…ハンドル基板ウェーハ、３…分割領域、６…ソース‐ハンドル複合体、８…光源、１０…検出器、１１…ソース‐ハンドル界面、１５…ＳＯＱ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は材料複合体ウェーハの製造方法に関し、特に非均質材料複合体の製造方法に関する。中でも、異なる物理的特性及び／又は化学的特性、特に異なる熱膨張係数を備えた少なくとも２種類の材料を含む非均質材料複合体の製造方法であって、ソース基板に所定の分割領域を形成するステップと、ソース‐ハンドル複合体を形成するためにソース基板をハンドル基板に取り付けるステップと、ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するためにソース基板を熱アニールするステップとを含む製造方法に関する。
【０００２】
材料複合体ウェーハ、例えば、絶縁体にシリコンが載せられたウェーハ（ＳＯＩ：silicon on insulator）や水晶にシリコンが載せられたウェーハ（ＳＯＱ：silicon on quartz）の使用が、現代の電子デバイスや、オプトエレクトロニクスデバイスや、マイクロメカニカルデバイスの製造工程においてますます普及している。その中で、そのような構造に一緒に取り付けられた、異なる物理的特性又は化学的特性の少なくとも２種類の材料が活用されている。例えば、ＳＯＱウェーハの場合について言えば、オプトエレクトロニクスの応用では、電子回路を半導体のシリコン層の中でも上でも発達させられるよう、同時に、光がデバイスに出入りする電子デバイスのカバーとして水晶基板を使用できるよう、薄いシリコン層が水晶板の上に設けられている。
【０００３】
このような材料複合体ウェーハを技術的に興味深いだけでなく採算がとれるようにするためには、ＳＯＱウェーハなどの高品質な材料複合体ウェーハを生産でき、しかも同時に採算がとれる材料複合体ウェーハの製造工程を設けることが必要になってくる。
【０００４】
ＳＯＩウェーハの場合について言えば、このような適切な製造工程の一実施形態はいわゆるスマートカット（ＳｍａｒｔＣｕｔ）技術を基礎としており、本実施形態は、核種をソース基板に注入してこれにより所定の分割領域に相当する徹底的に脆弱化された層を形成するステップと、次に、ソース基板をハンドル基板にボンディングするステップと、最後に、分割ステップを実施するステップとを含み、分割ステップはソース‐ハンドル複合体に熱エネルギー及び／又は機械的エネルギーを供給することにより達成され、それによって、脆弱化された領域に沿って分割が起きる。この工程により、ソース基板から薄層がハンドル基板の上に移動させられる。通例、応用に適した表面の品質を得るために最終の処理が行われる。
【０００５】
温度を上げると、注入された層がどんどん脆弱になり、ボンディング界面の強度が高まることが既知である。そのため、薄層のハンドル基板の上への移動がある一定の温度以上で可能になる。Ｙ． Ｃｈｏ， Ｎ．Ｗ． Ｃｈｅｕｎｇ“Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｉ ｌａｙｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｙ ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｏｎ ｃｕｔ”（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ、Ｖｏｌ．８３、Ｉｓｓｕｅ１８、２００３年１１月３日）が、ボンディング界面又は注入された層のどちらかにおいて分離を達成するべくかみそりの刃をボンディングされた構造へと挿入することにより、プローブ破壊的な方法でこれらの力を計測し、そこから、ボンディング界面及び注入された層の強度に関連している必要な表面エネルギーの概算を計測した。
【０００６】
ヘテロ構造の場合について言えば、また特に、異なる特徴、特に異なる熱拡張係数を持つ材料によって構成されているヘテロ構造の場合について言えば、上述の分割ステップは通例、２つの別個のステップで実行される。２つの構造の実際の分離を達成するための、所定の分割領域を更に脆弱化するための第１のアニールステップと、脆弱化された領域に熱エネルギー又は機械的エネルギーのどちらかを供給する分離ステップとである。２つのステップでのこの分離が必要なのは、異なる熱膨張係数のせいで、ボンディングされたソース‐ハンドル複合体に製品歩留まりの減少につながる機械的な応力が発生し、高温での内部応力によりヘテロ構造が破壊する恐れがあるからである。
【０００７】
しかし、ウェーハの価格における経済的な圧力が極度に大きく、前述の方法で達成された材料複合体ウェーハ、特に非均質材料複合体ウェーハの生産の製品歩留まりでは、不十分である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、最終の製品の製品歩留まり及び品質を更に高めることができる材料複合体ウェーハの製造方法、特に非均質材料複合体ウェーハの製造方法を提供することである。
【０００９】
この目的の達成は、請求項１に係る、材料複合体ウェーハ、特に非均質材料複合体ウェーハの製造方法と、請求項１２に係る、該材料複合体の該製造工程で使用される熱アニール装置と、によってなされる。
【００１０】
脆弱化の程度を測定することにより、本製造方法を実行するオペレータに、脆弱化の成熟の状態について知らせる付加的なデータが供給される。ここで「脆弱化」という用語は、所定の分割領域で切り離されるソース基板の２つの部分同士間の結合の物理的な強度を表している。スマートカット技術の場合について言えば、脆弱化は核種の注入のために起こる。本出願で「脆弱化の程度」という用語は、分割領域を中間に備えたソース基板の２つの部分が依然として互いに結合している際の、脆弱化された所定の分割領域の強度の尺度として使われており、従ってこの用語は、ソース基板の２つの部分同士間の完全な分離が達成された状態は含まない。実際のところ、脆弱化の程度はそれ故に完全な分離に先立って測定される。
【００１１】
好適な実施形態によれば、脆弱化の程度を現場で測定することができる。それ故に、熱アニールステップの間、特に、熱アニールステップの間中ずっと、脆弱化の程度を連続的に計測することができる。こうすることで、脆弱化工程で結果として起こる異常を早い段階で検出することができ、これにより、ソース基板又はソース‐ハンドル複合体の結果として起こる損傷を防止することができる。熱アニールステップは、ソース‐ハンドル複合体からのソース基板の所定の分割領域での完全な分離が達成されるまでに実行されてもよく、又はアニールステップは、完全な分離に先立って停止され、それによって以下の工程ステップで更なるエネルギーが供給可能になり、ソース基板がソース‐ハンドル複合体から分割される。
【００１２】
脆弱化の程度が所定の値に相当する際に、熱アニールステップを、特に自動的に停止することができるので、有利である。実際に、記脆弱化の程度を測定することで、ソース‐ハンドル基板の内部で起こる実際の脆弱化の関数としての熱アニールステップが制御可能になる。
【００１３】
更なる有利な実施形態では、脆弱化の程度を、２回以上、特に連続的に又は周期的に測定することができ、脆弱化の程度の進展に依存して持続時間及び／又はアニール温度を適応させることができる。これには、この制御により熱アニール工程ステップの最適化が達成できるという利点があり、脆弱化のよりよい品質につながり、結局は、最終製品のよりよい品質及び／又はより高い製品歩留まりにもつながる。
【００１４】
有利な実施形態によれば、ソース基板の、特に脆弱化された所定の分割領域の光学特性を計測することにより、脆弱化の程度を測定することができる。光学特性の計測の利点は、非破壊特性の技法であること、更に、プローブの特別な準備が要らないことであり、この場合は、計測の実行に先立ち、ソース‐ハンドル複合体が完了される必要がある。加えて、光学計測は通例、設置が容易である。
【００１５】
好ましくは、可視域及び／又はＸ線領域、特に軟Ｘ線領域で、及び／又は赤外域で、光学特性を計測することができる。ソース基板及び最終的にはハンドル基板の特性に依存して、最も適した電磁波スペクトルを選択することができる。可視域は特に、透過性の水晶を備えたＳＯＱウェーハに適用可能であり、その利点は、光源及び検出器が普及しており相対的に低コストなことである。赤外光は、脆弱化を計測するためにシリコン支持基板に使うことができるので、特に超薄型のＳＯＩ構造の場合について言えば、有利である。Ｘ線は、プローブが透過性でなくてもよいという利点を持つ。
【００１６】
更なる変形態様では、ソース‐ハンドル複合体の、特に脆弱化された所定の分割領域の反射率又は透過率を計測することにより、脆弱化の程度を測定することができる。反射率の計測は、サンプル、この場合はソース‐ハンドル複合体を照射すること、及び反射された光強度を計測することによって行われる。計測された反射率を分析することにより、照射された材料の物理的特性についての洞察が得られる。特に、プローブを特徴づけるために、使われた材料の光学定数が活用されている。スマートカット技術の実施形態では、熱アニールの間の所定の分割領域における脆弱化の程度についての情報を得ることができる。反射率の計測とは対照的に、ソース‐ハンドル複合体を通って進む間に反射されず吸収もされない光を計測し、透過率を計測することもできる。透過率計測は特に単一のウェーハ炉に適し、反射率計測はバッチシステムに適している。
【００１７】
熱アニールステップの間及び／又は後で計測された光学特性を熱アニールに先立って計測された光学特性と比較することにより、脆弱化の程度を測定することができるので、有利である。特に、脆弱化の程度の進展が観察された際に、計測された値をアニールに先立つ光学特性の値で除算することによりたやすく得られる光学特性の相対的な変化、例として反射率の相対的な変化が、所定の分割領域の脆弱化の進展に対する洞察を既にもたらしており、反射率を絶対温度目盛で測定する必要がない。
【００１８】
反射率又は透過率を１つの波長について計測することができるので、有利である。このことは、例として、固体レーザダイオードを可視域で用いることにより、実現が容易である。更にデータ処理も簡略化される。
【００１９】
変形態様では、反射率又は透過率を、所定の範囲の波長で、特に４００ｎｍ〜１６００ｎｍで計測することができ、赤外線の場合について言えば１００ｎｍ〜３０００ｎｍで計測することができる。１つの波長のみを計測する場合と比較して、全スペクトルの計測により、所定の分割領域で熱アニールの間に発生する変化について一層の洞察が得られる。広い波長範囲に亘る反射率スペクトルを分析することにより、観察された効果を定量化し、脆弱化の成熟についてのよりよい情報を得る可能性がもたらされる。
【００２０】
有利な実施形態によれば、ハンドル基板が透過性であり、ハンドル基板を通過させた計測を実施することにより、脆弱化の程度を測定することができる。前述のように、脆弱化の程度に依存して、ソース基板の色、特に、所定の分割領域に近いソース基板の表面の色が変化する。この表面がハンドル基板にボンディングされているので、とりわけ、可視光が使用されている場合には、ハンドル基板を通過させた計測が実施されるように、透過性のハンドル基板を使うことが有利である。それ故に本方法は、水晶又はガラス基板の場合について言えば特に有利である。
【００２１】
加えて、本発明は、ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するために材料複合体ウェーハの製造工程で使用される熱アニール装置であって、熱アニールの間及び／又は後で、脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定する手段を更に含むことを特徴とする熱アニール装置を提供する。脆弱化の程度を測定する手段により、所定の分割領域の強度の状態についての付加的な情報を得ることが可能になり、そしてこれによって、最終製品である材料ウェーハ複合体がよりよい品質を持つよう、又は製品歩留まりが高まるよう、製造工程をよりよく制御することが可能になる。
【００２２】
有利な実施形態では、脆弱化の程度を測定する手段が反射率計又はエリプソメータを含むことが可能である。脆弱化の程度が、反射率、又は最終的には透過率を計測することにより測定されるので、有利である。
【００２３】
更なる変形態様では、数回、特に連続的に計測された脆弱化の程度の進展を分析し、この分析を基礎として、熱アニール工程を、例えばアニール温度又はアニール持続時間を適合させることにより、適合させる制御手段を、熱アニール装置が更に含むことが可能である。
【００２４】
本発明は、熱アニール装置において、請求項１〜１１のいずれか１項の方法に従って脆弱化の程度を測定する装置の使用法にも関連する。それ故に、この有利な方法は、本発明に従って脆弱化の程度を測定するデバイスを装備可能な標準的な熱デバイスで実行することもできる。
【００２５】
以下では、材料複合体を製造するための当該発明の工程及びこの製造工程で使用される熱アニール装置の実施形態が、図面を参照して説明されている。
【００２６】
図１（ａ）〜図１（ｇ）が図示しているのは、材料複合体ウェーハを製造する一実施形態であり、特にこの場合は、材料複合体ウェーハは、スマートカット技術に係る水晶に載せられたシリコン（ＳＯＱ）の非均質材料複合体ウェーハである。もちろん、ＳＯＱ材料複合体ウェーハは、材料複合体ウェーハの１つの可能な実施形態を表しているだけであり、他の物、例えば、ＧａＮや、ＳｉＣや、ＧｅＯＩや、ＳｉＧｅや、さらにはＳＯＩも、以下に開示される方法で製造可能である。
【００２７】
図１（ａ）が、ソース基板として働くウェーハ１を示す。このソース基板ウェーハ１から図１（ｂ）に示すハンドル基板２に薄層が移動させられる。ＳＯＱの場合について言えば、ソースウェーハ１は、通例直径が現在３００ｍｍまでの標準的なシリコンウェーハでありハンドル基板ウェーハ２は水晶ウェーハである。他の可能なウェーハ材料は、例えば、III-V型のウェーハであり、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）や、インジウムリン（ＩｎＰ）や、窒化ガリウム（ＧａＮ）などであるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）や溶融石英でもよく、この一覧は限定的ではない。該工程はむき出しのウェーハに実行可能であり、又は、当該発明の工程を実行するに先立って、最終的にはソースウェーハ１及びハンドルウェーハ２の一方又は両方に１つ以上の層が設けられてもよい。このような付加的な層には、例えば、二酸化ケイ素層などがある。
【００２８】
該工程の次のステップが図１（ｃ）に示されており、本ステップは、核種を注入するステップからなり、核種は、例えば、水素、ヘリウム、及び／又は、他の希ガスなどであり、特にイオンの状態で、ほぼ３０〜２１０ｋｅＶの範囲のエネルギーで、且つ、水素の場合には約５×１０１５〜約１×１０１７ａｔ／ｃｍ２の範囲の注入ドーズ量で行われる。本ステップは、ソース基板ウェーハ１に所定の分割領域３を形成することが目的であり、請求項１の最初のステップに従って行われる。ソース基板１の内部にこの層状の所定の分割領域３が埋め込まれており、ソース基板１の主表面４、５と本質的に平行である。分割領域は、核種のエネルギーと基板材料とに依存して、主表面の１つ、この場合は主表面４から、ある距離を置いている。
【００２９】
図１（ｄ）に図示された次のステップでは、ハンドル基板２とソース基板１とが一緒にボンディングされてソース‐ハンドル複合体６が形成される。本ステップは、請求項１の２番目の製造ステップに従って行われる。１つの可能なボンディングメカニズムは、ファンデルワールス相互作用により行われる。続いて起こるアニールステップでは、ボンディングする強度が高められている。しかし、使う材料に依存して、他のボンディングの技法が適用されてもよい。
【００３０】
通例、次の工程ステップは、請求項１の３番目の工程ステップに従って、熱アニールステップを実行することにある。しかし、図示された当該発明の実施形態では、熱アニールステップの開始に先立って、第１の反射率計測が実行される。図１（ｅ）に示すように、ソース‐ハンドル複合体６が光線７で照明されており、この光線７は、透過性のハンドル基板２を通って進み、ハンドル基板２とソース基板１との界面１１で反射される。反射光９がハンドル基板２を通って戻り検出器１０に取り込まれる。
【００３１】
この計測は実際には幾つかのやり方で実施可能であり、その実施形態が以下に与えられる。まず、光源８が、１つの波長のみを持つ光源でもよいし、１つの波長のみがソース‐ハンドル複合体６に当たるように、１つ以外の全ての波長がフィルタで除去されるフィルタを使用した光源であってよい。ここで用語「１つの波長」は広い意味で理解されるべきで、例えば、レーザが常にある一定の波長帯を持つが、広いスペクトル光源と比較すると制限されていることを意味している。別の変形態様では、光源８がある一定の範囲の波長を持つ光源でよく、それによってソース‐ハンドル複合体６が幾つかの波長で照明される。同様のことが検出器１０に関しても有効であり、該検出器１０は、１つの特別な波長を分析するだけの検出器の場合があるが、ある範囲の波長を分析する検出器であってもよい。光源８及び検出器１０に加え、反射率計測を改善する目的で、レンズやフィルタなどの光学素子全てが使われてもよい。
【００３２】
反射率又は透過率が、所定の範囲の波長で、特に４００ｎｍ〜１６００ｎｍで、又は赤外線の場合について言えば１００ｎｍ〜３０００ｎｍで計測されてもよい。
【００３３】
更に、ソース‐ハンドル界面１１全体を照明することと、全体の界面１１から反射された反射光を分析することとで、反射率が計測されてもよいが、ソース‐ハンドル界面１１の一部のみが照射され、界面のその照射された部分からの反射光が分析されてもよい。更に、界面１１の異なる位置の幾つかの部分を照射することも可能であり、これらの異なる位置全てからの反射光が分析される。この実施は、幾つかの光源を平行な幾つかの検出器と共に平行に設けることで可能であるが、光がハンドル‐ソース界面１１に当たる位置がある場所から他の場所へと移動できるように、可動のミラーシステムを光路に設けることにより異なる位置を続けて計測することでも可能である。
【００３４】
本応用に適した典型的な光源は、レーザダイオードのような単一波長の光源、又は広い範囲の波長の光源、及び適切な検出器を備えている。
【００３５】
計測された反射率スペクトルの一例が、図３を参照して詳細に示され説明される。
【００３６】
そして本工程の次のステップは、ソース基板１を所定の分割領域３において脆弱化するために実行される熱アニールステップからなるものでよい。このステップは通例、約２００℃〜約５００℃の範囲の温度で実行され、数分〜数時間続く。だがこのことは、与えられた材料、注入された核種の性質、エネルギー、ドーズ量に極めて固有のものである。ＳＯＱのようなヘテロ構造が、特に異なる熱膨張係数を持つ２種の異なる材料から作られた、という事実のために、アニールの間にシリコンが水晶よりずっと大きく膨張する傾向があり、ソース‐ハンドル複合体の内部の応力につながる。熱エネルギーが所定の分割領域の脆弱化を助ける。ソース‐ハンドル複合体６の内部の応力による構造の望ましくない損傷の発生を防止するため、当該発明の方法は、熱アニールステップの間及び／又は後で、脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を実際に特徴づけている脆弱化の程度を測定することを提案する。この脆弱化の程度が既知であれば、応力による破壊又は損傷の発生に先立って、熱アニールを終了させることができる。
【００３７】
本実施形態では、脆弱化の程度は、図１（ｆ）に図示されているように、熱アニールステップの間に反射率を計測することにより得られる。反射率スペクトルの計測のやり方は、図１（ｅ）について既述したものに相当する。得られたスペクトルは次に、熱アニールステップに先立って計測されたものと比較されてもよいし、所定の基準スペクトルと比較されてもよい。
【００３８】
変形態様では、反射率計測から得られた情報が、いつ熱アニールステップを停止すべきかを確認するために使用されてもよい。このことは、例えば、得られた脆弱化の程度を所定の値と比較することにより自動的になされてもよい。例えば、反射率が１つの波長のみについて計測され、熱アニールに先立って計測された強さの値で熱アニールの間に計測された強さを除算することにより脆弱化の程度を得る場合、この値がある一定の値、例えば７５％に達したときにアニールステップを停止することになる。
【００３９】
更にもう一つの別の変形態様では、脆弱化の程度の進展を利用して、アニールの温度及び継続時間を適合させることでアニールステップを制御することも可能である。
【００４０】
図１（ｇ）に図示された以下の工程ステップでは、ソース基板の残り１３がハンドル基板２から切り離され、ハンドル基板２上には元のソース基板１の薄層１４が取り付けられておりＳＯＱ構造１５が作られている。分離を達成するため、付加的なエネルギーが印加される必要があり、これは、特に、ブレードを所定の分割領域の位置に挿入することによりなされる。最終的には、更なる熱アニールステップにより最終の分離が達成される場合もある。
【００４１】
ＳＯＱ構造１５に必要とされる表面特性を与えるために、分離に続いて更なる表面処理が実行される場合もある。
【００４２】
既述の実施形態では、反射率が脆弱化の程度の尺度として測定されたが、他の光学計測も脆弱化の程度の量的な値又は質的な値を測定するのに適している。つまり、とりわけソース基板及びハンドル基板が両方とも透過性の場合には、透過率も計測される場合がある。キャビティの成熟に関する必要な情報を得るために赤外光又はＸ線を用いる別の可能性もあり得る。その中で特に興味深いのは、超薄型のＳＯＩ構造の製造工程であり、薄いシリコン層のために脆弱化の程度の測定が重要である。この例に見られるようなソース及びハンドルウェーハは、可視の状況で透過性ではないので、必要な情報を得るために赤外線又はＸ線を用いることが有利であろう。
【００４３】
上述の工程は、ＳＯＱウェーハを製造するためにスマートカット技術を用いて説明されたが、本発明は、材料複合体ウェーハを製造可能な他の工程で利用されてもよい。
【００４４】
図２は、ソース基板１を所定の分割領域３において脆弱化するために材料複合体ウェーハ１５の製造工程で用いられる熱アニール装置２０の実施形態を図示する。図１（ａ）〜図１（ｇ）と図２の同様の参照数字を持つ要素は、同様の要素に相当し、従って同様の特徴を持つ。熱アニール装置２０は、例えば、熱アニールに使用される標準的なオーブンを基礎としており、加えて、脆弱化される所定の分割領域の脆弱化の程度を測定する手段を備える。本実施形態では、脆弱化の程度を測定するために、図１（ｅ）について説明されたような同様の特質及び特性を持つ光源８及び検出器１０が設けられている。
【００４５】
光源８及び検出する手段１０が分析する手段２１につながれており、この分析する手段２１は、脆弱化の程度を計算し、また、それをオペレータに、例えば図式的なやり方で出力する場合がある。更なる変形態様では、分析する手段２１が熱アニール装置の制御手段２２に接続されている場合があり、それにより、制御手段２２には、加熱素子２３の温度を変更せよという命令又はアニール工程を停止するストップ信号を供給せよという命令が与えられる。脆弱化の程度を測定するには反射率計の代わりにエリプソメータが使われてもよい。それに加えて、偏光子２４（点線）が光源８の後ろに配置され、アナライザ２５（点線）が検出器１０の前方に配置される。
【００４６】
図３が、図１（ｅ）及び図１（ｆ）について既述したやり方で得られたＳＯＱウェーハの反射率計測の実施形態を示す。注入は、エネルギー５２ｋｅＶのイオン６＊１０１６ａｔ／ｍ２の割合で起きた。ｙ軸が計測された強さ（単位は任意）に相当し、ｘ軸が波長（単位ナノメートル）に相当する。実線が、熱アニールステップに先立って計測された反射率を波長の関数として指し示し、点線が、熱アニールステップの間に起こる変化を示す（温度３９０℃で約４．５時間後）。本実施形態では、ある範囲の波長が使われた。しかし、約６００ｎｍの実線が示すように、脆弱化の程度に関する情報は単一波長の計測からも得られ、言い換えれば、脆弱化の程度は、熱アニールの間の約６００ｎｍの強さとアニールに先立つ約６００ｎｍの強さとの比であると定義することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】脆弱化の程度が熱アニールステップの間に測定される、材料複合体ウェーハの製造方法、特に非均質材料複合体ウェーハの製造方法の実施形態を示す図である。
【図２】この発明の熱アニール装置の実施形態を示す図である。
【図３】熱アニールに先立って及び熱アニールの間に計測された反射率スペクトルの実施形態を示し、ＳＯＱウェーハの場合について言えば脆弱さの程度の進展の特徴である反射率の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ソース基板ウェーハ、２…ハンドル基板ウェーハ、３…分割領域、６…ソース‐ハンドル複合体、８…光源、１０…検出器、１１…ソース‐ハンドル界面、１５…ＳＯＱ構造。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料複合体ウェーハの製造方法であって、特に非均質材料複合体の製造方法であって、また特に、異なる物理的特性及び／又は化学的特性、特に異なる熱膨張係数を備えた少なくとも２種類の材料を含む非均質材料複合体の製造方法において、
ソース基板に所定の分割領域を形成するステップと、
ソース‐ハンドル複合体を形成するために前記ソース基板をハンドル基板に取り付けるステップと、
前記ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するために前記ソース基板を熱アニールするステップと、を含み、
前記熱アニールステップの間及び／又は後に、前記脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記脆弱化の程度を現場で測定することを特徴とする請求項１に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項３】
前記脆弱化の程度が所定の値に相当する場合には、前記熱アニールステップを、特に自動的に停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項４】
前記脆弱化の程度を、２回以上、特に連続的に又は周期的に測定し、
前記脆弱化の程度の進展に依存して持続時間及び／又はアニール温度を適応させる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項５】
前記ソース基板の、特に前記脆弱化された所定の分割領域の光学特性を計測することにより、前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項６】
可視域及び／又はＸ線領域、特に軟Ｘ線領域で、及び／又は赤外域で、前記光学特性を計測することを特徴とする請求項５に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項７】
前記ソース‐ハンドル複合体の、特に脆弱化された所定の分割領域の反射率又は透過率を計測することにより、前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項８】
前記熱アニールステップの間及び／又は後で計測された光学特性を熱アニールに先立って計測された前記光学特性と比較することにより、前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項９】
前記反射率又は透過率を１つの波長について計測することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項１０】
前記反射率又は前記透過率を、所定の範囲内の波長で、特に４００ｎｍ〜１６００ｎｍで計測することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項１１】
前記ハンドル基板が透過性であり、前記ハンドル基板を通過させた計測を実施することにより前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項１２】
ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するために材料複合体ウェーハの製造工程で使用される熱アニール装置において、
前記熱アニールの間及び／又は後に、前記脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定する手段を更に含むことを特徴とする熱アニール装置。
【請求項１３】
前記脆弱化の程度を測定する前記手段が反射率計又はエリプソメータを含む請求項１２に記載の熱アニール装置。
【請求項１４】
数回、特に連続的に計測された前記脆弱化の程度の進展を分析し、前記測定された脆弱化の程度を利用して、前記熱アニール工程を、特にアニール温度又はアニール持続時間を適合させることにより、適合させる制御手段を更に含む請求項１２又は１３に記載の熱アニール装置。
【請求項１５】
熱アニール装置において、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法に従って前記脆弱化の程度を測定する装置の使用法。
【請求項１】
材料複合体ウェーハの製造方法であって、特に非均質材料複合体の製造方法であって、また特に、異なる物理的特性及び／又は化学的特性、特に異なる熱膨張係数を備えた少なくとも２種類の材料を含む非均質材料複合体の製造方法において、
ソース基板に所定の分割領域を形成するステップと、
ソース‐ハンドル複合体を形成するために前記ソース基板をハンドル基板に取り付けるステップと、
前記ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するために前記ソース基板を熱アニールするステップと、を含み、
前記熱アニールステップの間及び／又は後に、前記脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記脆弱化の程度を現場で測定することを特徴とする請求項１に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項３】
前記脆弱化の程度が所定の値に相当する場合には、前記熱アニールステップを、特に自動的に停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項４】
前記脆弱化の程度を、２回以上、特に連続的に又は周期的に測定し、
前記脆弱化の程度の進展に依存して持続時間及び／又はアニール温度を適応させる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項５】
前記ソース基板の、特に前記脆弱化された所定の分割領域の光学特性を計測することにより、前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項６】
可視域及び／又はＸ線領域、特に軟Ｘ線領域で、及び／又は赤外域で、前記光学特性を計測することを特徴とする請求項５に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項７】
前記ソース‐ハンドル複合体の、特に脆弱化された所定の分割領域の反射率又は透過率を計測することにより、前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項８】
前記熱アニールステップの間及び／又は後で計測された光学特性を熱アニールに先立って計測された前記光学特性と比較することにより、前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項９】
前記反射率又は透過率を１つの波長について計測することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項１０】
前記反射率又は前記透過率を、所定の範囲内の波長で、特に４００ｎｍ〜１６００ｎｍで計測することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項１１】
前記ハンドル基板が透過性であり、前記ハンドル基板を通過させた計測を実施することにより前記脆弱化の程度を測定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の材料複合体の製造方法。
【請求項１２】
ソース基板を所定の分割領域において脆弱化するために材料複合体ウェーハの製造工程で使用される熱アニール装置において、
前記熱アニールの間及び／又は後に、前記脆弱化された所定の分割領域の物理的な強度を特徴づけている脆弱化の程度を測定する手段を更に含むことを特徴とする熱アニール装置。
【請求項１３】
前記脆弱化の程度を測定する前記手段が反射率計又はエリプソメータを含む請求項１２に記載の熱アニール装置。
【請求項１４】
数回、特に連続的に計測された前記脆弱化の程度の進展を分析し、前記測定された脆弱化の程度を利用して、前記熱アニール工程を、特にアニール温度又はアニール持続時間を適合させることにより、適合させる制御手段を更に含む請求項１２又は１３に記載の熱アニール装置。
【請求項１５】
熱アニール装置において、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法に従って前記脆弱化の程度を測定する装置の使用法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−４１４８８（Ｐ２００６−４１４８８Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−１７２７１３（Ｐ２００５−１７２７１３）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（５９８０５４９６８）エス オー アイ テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７２７１３（Ｐ２００５−１７２７１３）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（５９８０５４９６８）エス オー アイ テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ (101)
【Ｆターム（参考）】
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