用于待碎裂组件的保持装置的制作方法

1.本发明总体上涉及材料的处理，更具体地，用于电子、光学或光电器件的基板的处理。
2.更具体地，本发明涉及一种用于可碎裂组件的保持装置，可碎裂组件旨在沿着可碎裂组件的上部和下部之间的碎裂平面分离。


背景技术：

3.称为smart cut
tm
方法的一种制造soi“绝缘体上硅”基板的已知方法主要包括以下步骤：
4.‑
在供体基板中的给定深度离子注入轻物质的步骤，以便形成包括微腔并界定旨在转移到支撑基板上的表层的掩埋脆性平面；供体基板例如由单晶硅构成；
5.‑
将该供体基板组装在诸如硅的支撑基板(可选地表面氧化)上的步骤，该组装形成可碎裂组件；
6.‑
沿着掩埋脆性平面将可碎裂组件分离为包括支撑基板和转移的表层(soi基板)的第一部分和包括供体基板的其余部分的第二部分的碎裂步骤。
7.在该最后一步期间，脆化热处理可促进存在于掩埋脆性平面中的微腔的聚结和加压。在该热处理单独的作用下，或者借助于在热处理之后施加的附加力，碎裂波沿着掩埋脆性平面的引发和传播允许可碎裂组件分离为两部分。
8.该最后一步传统上在退火炉中实现，图1中示出其水平配置。这些熔炉被设计为在210石英管中同时处理多个可碎裂组件。
9.因此，图1示出设置在诸如石英托架的容器110上的多个可碎裂组件1，可碎裂组件彼此平行对准。托架110就其本身被放置在活动勺120上，从而允许可碎裂组件1被装载到熔炉的管210中并且在退火结束时被卸载。
10.可从图1看出，可碎裂组件1垂直设置，即，各个可碎裂组件1的碎裂平面垂直。
11.由于可碎裂组件1的垂直布置，在碎裂之后两部分实际上仍彼此非常靠近，甚至彼此压靠。然后必须非常小心地抓持各个部分，以便确保两部分分离而不会损坏其表面光洁度(特别是通过摩擦)。已开发了多种方法来实现这种操纵。尤其可引用文献ep 1124674或ep 1423244。
12.文献ep 1331663提出了水平退火炉的替代方案。在该文献中，可碎裂组件未垂直设置，而是水平设置。该文献还描述了在分离前后使用操纵机器人操纵可碎裂组件的可能性。
13.申请人已注意到，当可碎裂组件水平定位时，由于一个部分在另一部分上的可能的相对移动和摩擦，在碎裂期间一个部分相对于另一部分滑动和/或抓持从分离产生的各个部分的步骤可在两部分的面对面上导致划痕。如果组件搁在刚性支撑件上，则尤其如此。在分离之后，位于顶部的基板将在其自身重力的作用下靠近下基板。两个基板分离的距离越小，接触(并因此损坏)的可能性越高。
14.从文献ep 1385683已知一种切割装置和方法，其允许以高精度分离从可碎裂组件的碎裂产生的两部分。这种方法涉及将可碎裂组件水平放置在固定的平坦底盘上，底盘还支撑楔形物以及用于使固定刀片在该移动支撑件上移动的支撑件。可碎裂组件的侧表面抵靠楔形物，刀片旨在在碎裂平面中引发可碎裂组件的分离。
15.然而，该文献没有解决一旦分离完成从可碎裂组件产生的部分的前景问题。实际上，对于这种装置，使各个部分彼此保持一定距离会很困难，特别是为了能够抓持它们、操纵它们和移动它们而没有损坏或污染的风险。


技术实现要素：

16.本发明的目的是通过提出一种装置来至少部分地解决上述缺点，该装置允许在碎裂之后分离水平可碎裂组件的两部分的干预最少，并且允许所述部分被容易地操纵，因此限制损坏或污染的风险。
17.为了实现该目的，本发明的主题提出了一种用于可碎裂组件的保持装置，其旨在沿着可碎裂组件的上部和下部之间限定的碎裂平面分离，该保持装置包括：
18.‑
至少两个突起，其被配置为保持可碎裂组件悬浮在基本上水平的保持位置，这些突起旨在位于上部和下部之间抵靠上部的周边倒角；
19.‑
支撑件，其位于突起下方并与突起相距一定距离，以在可碎裂组件分离时通过重力接纳下部，并且使下部与由突起保持的上部保持一定距离。
20.这种装置允许可碎裂组件的两部分分离并彼此保持一定距离而无需依赖任何外部操纵，该操纵可能损坏或污染两部分中的任一部分。仅通过重力在下基板上的作用来提供分离。
21.这种装置还具有不施加与可碎裂组件的各个部分的面对面的任何接触的优点。施加在可碎裂组件的面上的接触或应力可能使碎裂质量劣化，并因此降低转移的层的均匀性。因此，根据本发明的装置具有提供表现出显著表面均质性的基板的优点。
22.根据单独或根据任何技术上可行的组合考虑的本发明的其它优点和非限制性特征：
23.‑
支撑件和突起之间的距离在1.5到10mm之间，优选在2到5mm之间；
24.‑
突起设置在柱上；
25.‑
至少一个突起设置在能够移动的可拆卸柱上，以将可碎裂组件置于保持位置；
26.‑
保持装置包括至少三个突起；
27.‑
保持装置还包括用于引发碎裂波，以用于在碎裂平面中引发可碎裂组件的分离的装置；
28.‑
引发装置包括刀片；
29.‑
引发装置包括能够发射超声波的超声装置；
30.‑
支撑件旨在在下部的背面附近接纳下部，并且包括凹陷以允许下部通过下部的背面被抓持。
31.本发明的主题还涉及一种用于分离可碎裂组件的分离设备，该分离设备包括外壳以及设置在外壳中的如上所述的保持装置。
32.根据单独或根据任何技术上可行的组合考虑的本发明的其它有利和非限制性的
特征：
33.‑
外壳是用于对可碎裂组件进行热处理并用于脆化碎裂平面的熔炉的腔室；
34.‑
熔炉包括用于通过对流、通过ir或微波辐射、通过感应加热的装置；
35.‑
熔炉是单晶圆快速退火炉。
附图说明
36.在参照附图阅读绝非限制的实施方式的详细描述时，本发明的另外的优点和特征将变得显而易见，附图中：
37.[图1]图1描绘了现有技术的退火炉；
[0038]
[图2]图2描绘了可碎裂组件的截面图；
[0039]
[图3a]图3a描绘了在可碎裂组件分离之前根据本发明的保持装置的侧截面图；
[0040]
[图3b]图3b描绘了根据本发明的保持装置的俯视图；
[0041]
[图3c]图3c描绘了在可碎裂组件分离之后根据本发明的保持装置的侧截面图。
具体实施方式
[0042]
贯穿以下描述，将省略可能不必要地模糊本发明的主旨的已知功能和元件的详细描述。
[0043]
附图是示意性表示，其为了易读起见未必按比例。具体地，层的厚度既未相对于这些层的横向尺寸，也未相对于形成根据本发明的保持装置的元件的尺寸成比例。
[0044]
本发明涉及一种用于可碎裂组件1的保持装置。图2中示意性地示出这种可碎裂组件1的结构。
[0045]
传统上，如介绍中所述，可碎裂组件1以smart cut
tm
方法实现。
[0046]
在此方法中，在供体基板2中在主面3附近执行离子注入轻物质(例如，氢和/或氦离子)的步骤。供体基板2可由单晶硅或任何其它感兴趣的材料构成。
[0047]
以本身已知的方式，并且如图2所示，注入离子的目的是形成脆性掩埋区域4(以下将称为“碎裂平面4”)。该碎裂平面4一方面界定位于主面3一侧的薄层5，另一方面界定供体基板2的其余部分(称为负部分)。
[0048]
在组装(也是熟知的)之后的步骤中，将供体基板2的主面3与支撑基板6的一个面组装。支撑基板6可由任何感兴趣的材料构成，例如硅、蓝宝石或玻璃。
[0049]
将供体基板2组装在支撑基板6上的步骤可包括通过将供体基板2分子粘附在支撑基板6上来直接接合。可在组装之前在基板2、6之一的面之一上形成例如由氧化硅制成的中间层(未示出)。
[0050]
在该组装步骤完成时，获得包括两个关联的基板的可碎裂组件1，支撑基板6的面粘附到供体基板2的主面3。
[0051]
可碎裂组件1当位于水平位置时具有限定在上部7和下部8之间的碎裂平面4，上部7位于下部8上方。
[0052]
在图2所示的示例中，上部7包括供体基板2的负部分。下部8就其本身包括支撑基板6和旨在转移的薄层5。然而，本发明绝非限于这种配置，完全可以想到上部7包括支撑基板6和薄层5的组件并且下部8包括供体基板2的负部分。
[0053]
smart cut
tm
型方法的目的是将供体基板2的薄层5转移到支撑基板6上。如先前所述，这种转移传统上在用于脆化碎裂平面4的热处理步骤之后执行，然后是引发分离(热或机械)的步骤，以便传播碎裂波，并且导致可碎裂组件1的两部分7、8之间分离。在本技术的范围内，术语分离表示可碎裂组件在碎裂平面附近脱离，导致形成两部分7、8。
[0054]
图3a描绘了根据本发明的保持装置100。图3a中示出正交oxyz坐标系，使得oxy平面呈水平。保持装置100包括至少两个突起9，其被配置为保持可碎裂组件1悬浮在基本上水平的保持位置。
[0055]
在本说明书中，术语“悬浮”意指当可碎裂组件1处于保持位置时，在分离之前，下部8的与碎裂平面4相反的面不与任何支撑件接触。
[0056]
术语“基本上水平”意指可碎裂组件1处于水平位置，即，平行于oxy平面，相对于水平面的倾斜小于或等于
±
10
°
，优选小于或等于
±5°
。
[0057]
图3a示出在分离之前处于保持位置时的可碎裂组件1。在这种保持位置，突起位于可碎裂组件1的上部7和下部8之间，抵靠上部7的周边倒角10(也示出于图2)。
[0058]
传统上，例如，对于直径为200mm或300mm的圆形基板，上部7的周边倒角10和下部8的倒角11(如果存在)在可碎裂组件1的周边形成圆形槽。
[0059]
各个槽9具有被配置为插入到槽中的端部12。端部12必须足够薄，以能够被足够深地引入到槽中，以将可碎裂组件1可靠地保持在保持位置。
[0060]
有利地，突起9呈斜面形，其在方向(oz)上的厚度在基部13的方向(oy)上减小，直至端部12。
[0061]
通常，槽在方向(oy)上的深度为大约250μm，而在槽的周边附近上部7和下部8之间在方向(oz)上的间隙为大约300μm。为了将可碎裂组件1可靠地保持在保持位置，则端部12的厚度优选小于1mm(例如，200μm)。由斜面形成的角度可为大约20
°
。
[0062]
为了最优地插入到槽中，端部12可在oxy平面中呈现与槽的形状互补的形状。例如，如果槽为圆形，则端部12可具有凹圆形几何形状，其曲率半径与槽相似(图3b)。
[0063]
当然，本发明绝非限于先前描述的基板和突起的形状。例如，基板以及因此槽可具有多边形形状(例如，矩形)，在这种情况下端部12可在oxy平面中具有笔直几何形状。突起9也可在方向(oz)上具有一致的厚度，优选小于1mm(例如，等于200μm)。
[0064]
突起9在其基部13附近设置在支撑元件14上，这允许它们被保持在可碎裂组件1的周边确定的高度和角位置。有利地，支撑元件14可以是柱。与突起9将设置在围绕装置的壁上的假设相比，这种配置方便在突起9之间可碎裂组件1(在分离之前)和两部分7、8(在分离之后)的操纵，特别是对于关节臂的使用。
[0065]
不管设置有突起9的支撑元件14的性质如何，支撑元件14和突起9由具有与诸如smart cut
tm
方法的分离方法中传统上需要的要求符合的洁净度等级的材料制成，以避免任何污染。例如，这些材料可选自石英、碳化硅、硅或某些聚合物(例如，)。
[0066]
以特别有利的方式，至少一个突起9是活动的，以使得当安装可碎裂组件时其可被清除。为此，该突起9可被固定到可拆卸柱。当将可碎裂组件1安装在保持装置100上时，可碎裂组件1被定位为与其它突起9中的周边槽接合(例如，借助于关节臂)，以便将周边倒角10放置在所述突起9上。随后，可拆卸柱可移动，直至活动突起9抵靠周边倒角10，然后被设置在该位置，从而将可碎裂组件1置于保持位置。
[0067]
根据第一替代实施方式，在oxy平面中突起9的端部12的尺寸可以是周边倒角10的周长的一部分。
[0068]
例如，端部12的尺寸可以是周边倒角10的周长的大约四分之一、三分之一或甚至一半。通常，在此第一替代实施方式中，两个突起9将足以将可碎裂组件1保持在其保持位置，特别是当它们面对彼此设置时。
[0069]
根据第二特别有利的替代实施方式，在oxy平面中突起9的端部12的尺寸与周边倒角10的周长相比可忽略不计。
[0070]
在本说明书中，术语“可忽略不计”意指端部12的尺寸小于周边倒角10的周长的四分之一，甚至小于周边倒角10的周长的十分之一。
[0071]
通常，在oxy平面中端部12的尺寸可为10mm。
[0072]
这种配置允许突起9设置在窄柱14上，以便降低其空间要求并方便操纵操作。
[0073]
在图3b所示的该替代实施方式中，保持装置100包括至少三个突起9。尽管突起9的尺寸较小，这仍允许可碎裂组件1在其保持位置保持稳定。例如，保持装置100可包括三个、四个、五个、甚至六个突起9以用于保持可碎裂组件1。
[0074]
在保持装置100包括超过四个突起9的情况下，可取的是至少两个突起9是活动的，设置在可拆卸柱上，以方便可碎裂组件1在保持位置的操纵和定位。
[0075]
优选地，为了提供更好的稳定性，突起9围绕可碎裂组件1角度均匀地定位。例如，当周边倒角10为圆形时，突起9围绕可碎裂组件1均匀分布，如图3b所示。然而，本发明绝非限于这种分布。
[0076]
如已经所述，可碎裂组件1旨在沿着碎裂平面4分离，以便形成上部7和下部8。图3c中示出在可碎裂组件1分离之后保持装置100的例示。上部7包括在可碎裂组件1的碎裂平面4附近从分离产生的正面16，其面对下部8的正面17。上部7还包括与其正面16相反的背面18。下部8类似地包括与其正面17相反的背面19。
[0077]
根据本发明的保持装置100包括位于突起9下方并与突起9相距一定距离的支撑件15。
[0078]
在本说明书的范围内，术语“下方”意指当支撑件15与可碎裂组件1一起使用时，其相对于突起9定位，以便当可碎裂组件1分离时通过重力接纳下部8。换言之，当可碎裂组件1分离时，上部7和下部8在碎裂平面4的附近分离：上部7保持由突起9保持，而下部8由重力驱动直至其背面19与支撑件15接触。
[0079]
术语“相距一定距离”意指支撑件15和突起9之间的距离严格大于下部8的厚度，以使得在保持位置，可碎裂组件1不与支撑件15接触。可碎裂组件1和保持装置100之间的接触区域因此限于突起9。单独利用突起9保持可碎裂组件1允许对其施加的应力最小化。使可碎裂组件1和保持装置100之间的接触表面最小化允许在碎裂期间，可碎裂组件1的各个部分7、8自由变形。由于与下部8的背面19的任何接触在碎裂时在其正面17上形成压痕，使这些接触最小化促进了碎裂波的均质传播。
[0080]
术语“相距一定距离”还意指当可碎裂组件1分离时，支撑件15和突起9之间的距离足以允许下部8与由突起9保持的上部7有效地分离，并且保持两部分彼此相距一定距离，即，无需其正面16、17之间的任何接触。
[0081]
有利地，支撑件15和突起9之间的距离足以允许部分7、8中的任一个被操纵和取
出，而没有它们之间接触的任何风险。
[0082]
作为示例，对于在方向(oz)上的厚度介于500微米到800微米之间的下部8，突起9和支撑件15之间的距离被选为介于1.5到10mm之间，甚至2mm到5mm之间。
[0083]
支撑件15可为单件并且连接到支撑元件14的至少部分。例如，其可以是与支撑元件14一体设计的板，例如圆形并且优选由与它们相同的材料构成。
[0084]
根据特别有利的配置，支撑件15包括凹陷以允许下部8通过下部8的背面19(例如，被自动机器人的关节臂)被抓持。这种配置避免了位于两个正面16、17之间的区域中的任何干预，其可能损坏或污染部分7、8中的任一个。
[0085]
另选地，保持装置100可包括多个支撑件15，各个支撑件独立地连接到支撑元件14，使得多个支撑件15的面对突起9的面平行且处于相同的高度，以在分离之后将下部8保持在基本上水平的位置。例如，如果支撑元件包括柱14，则支撑件15可以是在所述突起下方在与突起9相同的方向上延伸的柱14的基部。在此特定实施方式中，下部8由重力驱动直至其背面19与多个支撑件15接触。
[0086]
支撑件15的形状无关紧要，例如矩形。优选地，其形状适于尽可能紧凑并且不妨碍下部8的操纵。
[0087]
类似地，支撑件15的尺寸无关紧要并且可根据可碎裂组件1的尺寸来选择以限制空间要求，允许下部8被其背面19抓持，并且足够强以支撑支撑元件14和可碎裂组件1。
[0088]
在任何情况下，为了允许舒适的操纵，在分离之后从可碎裂元件1产生的两部分7、8之间的距离优选大于1mm。
[0089]
然而，该距离决不能过大，以免在其下落结束与支撑件15接触时下部8损坏的风险。
[0090]
申请人尤其注意到，存在大约5mm的最大距离，尤其有利地不应超过该距离以便受益于允许在可碎裂组件1分离之后下部8的速度随其下落减小的物理效应。
[0091]
在两部分7、8在碎裂平面4附近分离时，下部8在重力的作用下被拉向支撑件15。由于形成碎裂平面4的空腔中的气体物质的压力，位于下部8的背面19和支撑件15之间的空间中的压力则接近大气压，低于位于两部分7、8之间的空间中的压力。该压力差也促进了两部分7、8的分离。
[0092]
然而，两部分7、8的突然分离导致位于所述部分7、8之间的空间中的压力不足，该压力不足减缓了下部8的下落，下部8上方的压力小于下方的压力。
[0093]
利用空气的粘度组合的两部分7、8分离的紧密间距限制了这两部分7、8之间的空气的循环和压力的重新平衡，这有助于减缓下部8的下落，直至其与支撑件15接触。这因此降低了损坏下部8的背面19的风险。
[0094]
因此，当下部8的背面19与支撑件15接触时，两个正面16、17之间的距离优选在1到5mm之间，以便保留促进下部8受控地着陆在支撑件15上的上述效果。
[0095]
在下部8是soi基板的情况下，对于200或300mm的直径，其通常为大约700至800微米厚。
[0096]
有利地，并且绝非限制，根据本发明的保持装置100可在用于分离可碎裂组件1的分离设备的上下文内使用。
[0097]
保持装置100可设置在外壳中，例如，能够在例如100至500℃的温度范围内对可碎
裂组件1进行热处理的熔炉的腔室。
[0098]
用于加热熔炉的装置可以是通过对流、通过红外或微波辐射或通过感应来加热的装置。
[0099]
这种本身熟知的热处理允许通过促进包含在碎裂平面4中的微腔的聚结和加压来脆化碎裂平面4。
[0100]
优选地，保持装置100被设置在单晶圆快速退火炉中，以便能够使可碎裂组件1在非常短的时间段(通常，几秒至几分钟)内达到脆化和/或碎裂温度。这种速度允许可碎裂组件1的快速分离，从而允许分离设备的显著高产量。
[0101]
假设保持装置100包括在分离设备中并且保持装置100很可能被放置在熔炉中，除了符合与可碎裂组件1的上部7和下部8的污染有关的条件之外，形成支撑元件14和突起9的材料必须具有符合上述温度的耐热性。具体地，从上述列表，形成支撑元件14和突起9的材料优选地选自石英、碳化硅、硅或
[0102]
另选地，根据本发明的保持装置100可不设置在熔炉中，而是设置在熔炉的出口处，以便一旦执行脆化步骤并且在发生碎裂之前，收集可碎裂组件1。
[0103]
根据本发明的保持装置100也可与熔炉完全分离，然后独立于保持装置100在上游执行可碎裂组件1的脆化。
[0104]
有利地，可放置根据本发明的保持装置100的外壳可包括用于维持受控气氛，优选非氧化气氛，以用于至少一些处理的装置。申请人已注意到，当温度是至少从两部分脱离的时刻施加的温度时，这种非氧化气氛将允许两个正面16、17在比包含大量氧的气氛的情况更低的温度下被执行光滑处理。
[0105]
术语“非氧化”通常被理解为可包含在分子氧中或者特别是水中的氧含量小于10ppm的气氛。因此，受控气氛可以是中性或还原气氛。外壳内的非氧化气氛可通过用于使惰性气体(例如，氩气或氦气)或还原气体(例如，氢气)的连续气流循环来获得。
[0106]
文献fr 3061988中更详细地描述了这种在非氧化气氛中执行光滑处理的步骤的效果。
[0107]
根据本发明的替代实施方式，保持装置100可包括用于在可碎裂组件1的碎裂平面4中引发碎裂波的装置。
[0108]
根据第一选项，引发装置由机械打开元件(包括例如刀片)形成。刀片可设置在可拆卸柱之一上，补充或代替突起9之一。随着柱14的移动，刀片可被插入在两部分7、8之间，因此施加能够沿着碎裂平面4引发碎裂波的传播的机械应力。另选地，刀片可被固定到关节臂，其移动可独立于支撑突起9的柱14来控制。
[0109]
刀片由光滑的材料制成，其足够硬以穿透可碎裂组件1，但不过于硬以避免部分7、8的正面16、17损坏的任何风险。作为示例，刀片可由诸如聚氯乙烯(pvc)或聚醚醚酮(peek)的材料制成。
[0110]
根据第二选项，引发装置包括能够发射超声波的超声装置。朝着碎裂平面4引导的超声波在脆化的碎裂平面4的微腔内部传播，从而允许引发碎裂波的传播。
[0111]
当然，可以想到引发装置的其它选项。
[0112]
根据上述选项中的任一项，可在熔炉内部或外部执行碎裂波的机械引发。
[0113]
在引发之后，碎裂波在碎裂平面4中自传播，导致可碎裂组件1分离为两部分7、8，
如先前描述并示出于图3c的。
[0114]
当然，本发明不限于所描述的实施方式，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下可添加替代实施方式。
[0115]
因此，即使已描述了允许在大气压下分离可碎裂组件的分离设备，也可提供用于当这发生在外壳中时，在处理期间或从分离的时刻控制部分7、8周围普遍存在的气氛的压力的装置。
[0116]
因此，外壳压力的降低导致在脱离时刻之后的瞬间存在于位于两部分7、8之间的空间与外壳体积的其余部分之间的压力差的降低。减缓下部8的下落的现象然后最小化。这种控制会是有趣的，因为其允许下部8和上部7彼此加速分离。相反，可通过外壳中普遍存在的压力的受控增加来减小分离速度。