JP2001525991A - Controlled cleavage process - Google Patents

Controlled cleavage process

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JP2001525991A JP54937198A JP54937198A JP2001525991A JP 2001525991 A JP2001525991 A JP 2001525991A JP 54937198 A JP54937198 A JP 54937198A JP 54937198 A JP54937198 A JP 54937198A JP 2001525991 A JP2001525991 A JP 2001525991A
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ヘンリー、フランソワ・ジェイ
チュン、ナサン・ダブリュ
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シリコン・ジェネシス・コーポレーション
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Abstract

(57)【要約】 ドナー基体（10）から材料フィルム（12）を形成する技術である。この技術はドナー基体（10）の表面を通って、表面の下方の選択された深さ（20）へ選択された方法によりエネルギを有する粒子（22）を導入するステップを有し、粒子は選択された深さよりも上にドナー基体材料（12）を限定するため比較的高い濃度と選択された深さにおけるパターンの粒子を有する。加圧された流体のようなエネルギソースはドナー基体の選択された領域に導かれて、選択された深さ（20）で基体（10）の制御された劈開動作を開始し、劈開動作はドナー基体の残りの部分からドナー材料を分離するため拡張した劈開フロントを与える。 (57) [Abstract] This is a technique for forming a material film (12) from a donor substrate (10). The technique includes introducing through the surface of the donor substrate (10) energetic particles (22) by a selected method to a selected depth (20) below the surface, wherein the particles are selectively Having the particles in the pattern at a relatively high concentration and selected depth to define the donor substrate material (12) above the specified depth. An energy source, such as a pressurized fluid, is directed to a selected region of the donor substrate to initiate a controlled cleaving operation of the substrate (10) at a selected depth (20), wherein the cleaving operation is a donor operation. An extended cleavage front is provided to separate the donor material from the rest of the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】 制御された劈開プロセス ［関連出願の参照］ 本出願は、暫定出願の第60/046,276号明細書（発明の名称“CONTROLLED CLEAV AGE PROCESS”、1997年３月12日）と、第09/026,115号明細書（発明の名称“CON TROLLED CLEAVAGE PROCESS”、1998年２月１９日）と、第09/026,027号明細書（ 発明の名称“CONTROLLED CLEAVAGE PROCESS”、1998年２月19日から優先権を主 張している。 ［発明の技術的背景］ 本発明は基体の製造に関し、特に例えば加圧された流体を使用して半導体集積 回路用のシリコン−絶縁体基体の製造において基体を劈開する方法および装置を 含んだ技術を提供する。しかし本発明は広範囲の応用を有することが認識される であろう。これは多層集積回路装置用のその他の基体、集積された半導体装置、 光子装置、ピエゾ電子装置、マイクロ電子機械システム（“ＭＥＭＳ”）、セン サ、アクチュエイタ、太陽電池、フラットパネルディスプレイ（例えばＬＣＤ、 ＡＭＬＣＤ）、生物および生物医学装置等の３次元パッケージングにも適用され ることができる。 熟練した技術者またはより適切には技術者は、有用性の少ない材料を使用して 有用な物体、器具または装置を多年にわたって製造している。ある場合、物体は 小さい素子または組立てブロックにより組立てられる。代わりに、有用性の少な い物体は小さく分離されその利用性を改良する。分離されるこれらの物体の普通 の例はガラスプレート、ダイヤモンド、半導体基体等のような基体構造を含んで いる。 これらの基体構造はしばしば種々の技術を使用して劈開されるかあるいは分割 される。ある場合には、基体は鋸動作を使用して檗開されることができる。鋸動 作は通常、回転ブレードまたは器具に依存し、これは基体材料を切断して２つの 部片に分割する。しかしながら、この技術は多くは非常に“ラフ”であり、微細 な工具またはアセンブリの製造において基体の正確な分割を行うために通常使用 できない。さらに、鋸技術はしばしばダイヤモンドまたはガラスのような非常に 堅くあるいは脆弱な材料を分離または切断することが困難である。 したがって、これらの堅い、または脆弱な材料を劈開方法を使用して分離する ための技術が開発されている。例えばダイヤモンドの切断では、強力な指向性の 熱／機械インパルスがダイヤモンド材料の結晶学的平面に沿って優先的に誘導さ れる。この熱／機械インパルスは通常、劈開フロントを主結晶面に沿って伝播さ せ、熱／機械インパルスからのエネルギレベルが選択された結晶面に沿って破損 エネルギレベルを超過したときに劈開が生じる。 ガラスの切断では、工具を使用したスクライブラインがしばしばガラス材料上 に好ましい方向で刻印され、これは通常特性はアモルファスである。スクライブ ラインはアモルファスガラス材料を包囲するさらに高い応力の領域を生じさせる 、機械力がスクライブラインの両側に与えられ、これは好ましくはスクライブラ インに沿ってガラス材料が破断するまでスクライブラインに沿って応力を増加す る。この破断はガラスの劈開プロセスを完了し、これは家事を含む種々の応用で 使用されることができる。 前述の技術は満足すべきものであるが、多くの部分では、ダイヤモンドまたは 家庭におけるガラスの切断に適用されるとき、これらは小さい複雑な構造または 正確な加工品の製造に厳しく制限される。例えば、前述の技術はしばしば“ラフ ”であり、小さくデリケートな機械器具、電子装置等の製造において非常に正確 な状態で使用されることができない。さらに、前述の技術は１つの大きいガラス 平面を別のものから分離するのに有効であるが、大きい基体から分割、シェイビ ングまたは薄膜材料を剥離するのには多くの場合に有効ではない。さらに、前述 の技術はしばしば複数の劈開フロントを生じさせ、これは僅かに異なる平面に沿 って結合し、正確な切断に使用するには非常に望ましくないものである。 前述の説明から、価格が安く効率がよい基体から材料の薄膜を分離する技術が 望まれていることが分かる。 ［発明の要約］ 本発明によれば、加圧された流体または流体ジェットを用いて制御された劈開 動作を使用する基体から材料の薄膜を分離する改良された技術が提供される。こ の技術は制御されたエネルギ（例えば空間的分布）と、劈開フロントの開始およ び基体から材料の薄膜の除去を行うための基体中の伝播とを可能にする選択され た条件とを使用することによって、１つまたは多数の劈開領域を使用して基体上 に劈開プロセスの開始を可能にする。 特別の実施形態では、本発明は加圧された流体による制御された劈開プロセス を使用して、ドナー基体から材料の薄膜を形成するプロセスを提供する。このプ ロセスはドナー基体の表面を通って表面の下方の選択された深さまでエネルギを 有する粒子（例えば帯電されたまたは中性の分子、原子または十分な運動エネル ギを有する電子）を導入するステップを含んでおり、その深さで粒子は比較的高 い濃度であり、それによって選択された深さの上方のドナー基体材料の厚さ（例 えは分離可能な材料の薄膜）を限定する。ドナー基体材料を劈開するため、この 方法はエネルギをドナー基体の選択された領域へ与え、それによってドナー基体 中で制御された劈開動作を開始し、その劈開動作はドナー基体の残りの部分から ドナー材料を除去するため伝播劈開フロントを使用して行われる。 大部分の実施形態では、１領域の材料を破断するのに十分なエネルギを材料に 与えることによって劈開が開始され、制御されていないシャタリングまたは粉砕 なしに劈開フロントを生じる。劈開フロントの形成エネルギ（Ｅc）はシャタリ ングまたは破砕を避けるためにしばしば各領域のバルクな材料破断エネルギ（Ｅmat ）よりも低くされなければならない。ダイヤモンド切断またはガラス切断の スクライブラインの方向性エネルギのインパルスベクトルは例えば劈開フロント の制御された生成と伝播を可能にするように劈開エネルギが減少される手段であ る。劈開フロントはそれ自体高い応力領域にあり、一度生成されると、その伝播 はこの破断の最初の領域から材料をさらに劈開するための低いエネルギを必要と する。劈開フロントを伝播するのに必要なエネルギは、劈開フロント伝播エネル ギ（Ｅp）と呼ばれる。この関係は次式のように表される。 Ｅc＝Ｅp＋［劈開フロント応力エネルギ］ 制御された劈開プロセスは、好ましい方向に沿ってＥpを他の全てより高く減 少し、利用可能なエネルギを他の不所望の方向のＥpよりも低くするように限定 することにより実現される。任意の劈開プロセスでは、多数の劈開フロントが作 用するが１つだけの拡張した劈開フロントにより劈開プロセスが行われたときに 良好な劈開表面仕上げが行われる。 本発明を使用して既存の技術にまさる多くの利点が実現される。特に、本発明 は、多数の材料がサンドイッチ状に重ねられたフィルムを含んでいるドナー基体 から材料の薄膜を優先的に劈開するための制御されたエネルギと選択された条件 を使用する。この劈開プロセスはフィルムまたは基体の残りの部分に対する損傷 の可能性を防止しながら基体から材料の薄膜を選択的に除去する。したがって残 りの基体部分はその他の応用では反復して再使用されることができる。 さらに、本発明は、別の実施形態にしたがって別々に分離されたフィルム、ド ナー基体または多材料フィルムの温度偏差を減少するため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する。ほとんどの場合、制御された劈開プロ セスは例えば室温およびその他の温度で行われることができる。この低い温度の 方法は例えば実質上異なる熱膨脹係数の材料の劈開および結合のようなより多く の材料とプロセス範囲で可能である。その他の実施形態では、本発明は基体中の エネルギまたは応力を劈開開始エネルギよりも低い値へ制限し、これは通常ラン ダム劈開開始位置またはフロントを生成する可能性を除去する。これは既存の技 術でしばしば生じた劈開ダメージ（例えばピット、結晶欠陥、破損、ひび、ステ ップ、中空、過剰な粗さ）を減少する。さらに、本発明は既存の技術と比較して 必要な応力または圧力効果よりも高いことにより生じるダメージと、エネルギを 有する粒子により生じる核生成位置を減少する。 本発明は既知のプロセス技術においてこれらおよびその他の利点を実現する。 しかしながら、以下の特許明細書の部分および添付図面を参照することにより本 発明の本質および利点がさらに理解されよう。 ［図面の簡単な説明］ 図１乃至１１は、本発明の１実施形態にしたがって制御された劈開技術を示し ている簡単な図である。 図１２乃至１８は、本発明によるシリコン−絶縁体基体を形成する方法を示し た簡単な断面図である。 ［実施例の詳細な説明］ 本発明は、薄膜材料および／または基体の残りの部分に対するダメージの可能 性を防止しながら基体から材料の薄膜を除去する技術を提供する。材料の薄膜は ターゲット基体に取付けられており、またはそこに取り付けられることができ、 それによって例えばシリコン−絶縁体ウェハを形成する。材料の薄膜は種々の他 の応用にも使用されることができる。本発明は図面と以下の説明を参照して良好 に理解されるであろう。 １．制御された劈開技術 図１は、本発明による基体10の簡単な断面図である。この図面は単なる例示で あり、特許請求の範囲の技術的範囲を限定するものではない。単なる例として、 基体10は除去される材料領域12を含んでいるシリコンウェハであり、この除去さ れる材料領域は基体材料から得られた比較的均一な薄膜である。シリコンウェハ 10は上部表面14、底部表面16、厚さ18を含んでいる。基体10は第１の側面（側面 １）と第２の側面（側面２）（図面でも参照されている）を含んでいる。材料領 域12はまたシリコンウェハの深さ18内の厚さ20を含んでいる。本発明は以下のス テップのシーケンスを使用して材料領域12を除去する優れた技術を提供する。 選択されたエネルギを有する粒子はここにおいてシリコンウェハの上部表面14 を通って選択された深さ24へ注入され、これは材料の薄膜と呼ばれる材料領域12 の厚さ20を限定する。種々の技術がエネルギを有する粒子をシリコンウェハへ注 入するために使用されることができる。これらの技術は例えばApplied Material s、Eaton Corporation、Varian、その他のような会社で製造されたビームライン イオン注入装置を使用するイオン注入を含んでいる。その代わりに、注入はプラ ズマ侵漬イオン注入（“ＰＩＩＩ”）技術を使用して行われる。プラズマ侵潰注 入技術の例は（Paul K.Chu、Chung Chan、Nathan W.Cheung、名称“Recent Appl ications of Plasma Immersion Ion Implantation”、SEMICONDUCTOR INTERNATI ONAL、165〜172頁、1996年６月）と（P.K.Chu、S.Qin、C.Chan、N.W.Cheung、L. A.Larson、名称“Plasma Immersion Ion Implantation”、MATERIAL SCIENCE AN D ENGINEERING REPORTS、A Review Journal、207〜280頁、R17巻、No.6-7（1996 年11月30日））に記載されている。さらにイオンシャワーを使用して注入が行わ れることもできる。勿論使用される技術は応用に依存する。 応用に依存して、さらに小さい質量の粒子が材料領域12に対するダメージの可 能性を減少するように通常選択される。即ち、さらに小さい質量の粒子は粒子が 横切る材料領域に実質上ダメージを与えずに、基体材料を通って選択された深さ まで容易に侵入する。例えばさらに小さい質量の粒子（またはエネルギを有する 粒子）はほとんど任意の帯電（例えば正または負）および／または中性の原子ま たは分子または電子等である。特別な実施形態では、粒子は水素イオンとその同 位体のようなイオンと、ヘリウムとその同位体のような希ガスイオンと、ネオン を含む中性および／または帯電された粒子である。粒子は例えば水素ガス、水蒸 気、メタン、水素化合物、その他の軽い原子質量の粒子のガス等の化合物から得 られることもできる。代わりに粒子は前述の粒子および／またはイオンおよび／ または分子スペシーおよび／または原子スペシーの任意の組合わせでもよい。粒 子は通常表面を通って表面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。 例としてシリコンウェハへの注入スペシーとして水素を使用して、注入プロセ スは特定の１組の条件を使用して実行される。注入ドーズは約１０15乃至約１０18 アトム／ｃｍ2の範囲であり、好ましくはドーズは約１０16アトム／ｃｍ2より も大きい。注入エネルギは約１ＫｅＶ乃至約１ＭｅＶの範囲であり、通常約５０ ＫｅＶである。注入温度は約−２００乃至約６００℃の範囲であり、実質的な量 の水素イオンが注入シリコンウェハから拡散し、注入されたダメージと応力を焼 きなます可能性を防止するために約４００℃よりも低温であることが好ましい。 水素イオンは約＋／−０．０３乃至＋／−０．０５ミクロンの正確性で選択され た深さまでシリコンウェハに選択的に導入されることができる。勿論使用される イオンのタイプとプロセス状況はその応用に依存する。 実効的に、注入された粒子は応力を付加し、または選択された深さの基体の上 部表面に平行な平面に沿ってフラクチャエネルギを減少する。このエネルギは部 分的に注入スペシーと条件に依存する。これらの粒子は選択された深さの基体レ ベルのフラクチャエネルギレベルを減少する。これによって選択された深さの注 入平面に沿って、制御された劈開が可能である。全ての内部位置の基体のエネル ギ状態が基体材料の非可逆性フラクチャ（即ち分離または劈開）を開始するのに 不十分である状況下で注入は行われることができる。しかしながら、注入は通常 、それに続く熱処理、例えば熱による焼きなましまたは急速な熱による焼きなま しにより修復されることができる基体中にある量の欠陥（例えばミクロ欠陥）を 生じさせることに留意すべきである。 図２は本発明による注入基体10の断面に沿った簡単なエネルギ図200である。 この図は単なる例示であり、本発明の技術的範囲を限定すべきではない。簡単な 図は基体に劈開を生じさせるためのエネルギレベル（Ｅ）（または付加的なエネ ルギ）を表す垂直軸201を含んでいる。水平軸203はウェハの底部からウェハの上 部までの深さまたは距離を表している。粒子をウェハに注入後、基体はE205とし て表されている平均劈開エネルギを有し、これはウェハの深さに沿った種々の断 面領域に沿ってウェハを劈開するのに必要なエネルギ量である。劈開エネルギ（ Ｅc）は注入されていない領域のバルクな材料フラクチャエネルギ（Ｅmat）に等 しい。選択された深さ20では、注入された粒子は基本的に結晶構造の結合を破壊 または脆弱にし（または基体のエネルギ（Ｅcz）207を低くする粒子の存在によ って生じる応力を増加し）それによって選択された深さにおいて基体を劈開する のに必要なエネルギ量を低くするので、エネルギ（Ｅcz）207はさらに低い。本 発明は制御された方法で薄膜を劈開するため選択された深さで低エネルギ（また は増加された応力）を利用する。 しかしながら、基体は一般的に、注入プロセス後、可能な劈開フロントまたは 選択された深さＺ0を横切る欠陥または“脆弱”領域がない。これらの場合、劈 開はバルクな材料の非均一な内部の応力、欠陥等のランダムな変化を受けるので 、これらは通常制御されることができない。図３はこれらの欠陥を有する注入さ れた基体10の劈開フロントを横切る簡単なエネルギ図300である。ダイヤグラム3 0０は単なる例示であり、特許請求の範囲を限定すべきではない。図は付加的な エネルギ(E)を表す垂直軸301と、基体の側面１から側面２までの距離、即ち基体 の劈開フロントに沿った領域を表す水平軸303とを有する。示されているように 、劈開フロントはそれぞれ領域１と領域２として表されている２つの領域305と3 07とを有し、これらは平均劈開エネルギ（Ｅcz）207よりも低い劈開エネルギ（ 恐らく欠陥等の高い濃度による）を有する。したがって各領域は周囲の領域 よりも低い劈開エネルギを有するので、劈開プロセスは前述の領域の一方または 両者で開始する可能性が高い。 先の図により示されている基体の劈開プロセスの１例を図４を参照して以下説 明する。図４は注入された基体を通って伝播する多数の劈開フロント401と403の 簡単な上面図400である。劈開フロントは特に領域１と２を含んでいる劈開平面 の“より脆弱な”領域で開始する。劈開フロントは発生し、矢印により示されて いるようにランダムに伝播する。多数の劈開フロント中のランダムな伝播の使用 についての限定は、僅かに異なる平面に沿って異なる劈開フロントが結合する可 能性、または亀裂の形成の可能性であり、これは以下さらに詳細に説明する。 図５は例えば領域１ 305と領域２ 307に多数の劈開フロントを有するウェハ から劈開されたフィルムの簡単な断面図500である。この図は単なる例示であり 、特許請求の範囲を限定すべきではない。示されているように、僅かに異なる平 面に沿って限定されている領域３ 309における領域２からの劈開と結合された 領域１からの領域はフィルムに沿って二次的な劈開または亀裂311を開始する。 差313の大きさに基づいて、フィルムは集積回路またはその他の応用の基体の製 造で使用されるのに十分な品質ではなくなる可能性がある。亀裂311を有する基 体は通常は処理に使用されることができない。したがってランダムな方法により 多数のフロントを使用してウェハを劈開することは通常望ましいことではない。 ランダムな方法により多数の檗開フロントを形成する技術の１例は、Michel Bru el（“Bruel”）の名称で米国特許第5,374,564号明細書に記載されている。Brue lは熱的に活性化された拡散を使用して全般的な熱処理（即ち注入の全表面を熱 処理する）により注入されたウェハを劈開するための技術を説明している。基体 の全般的な熱処理は通常、独立して伝播する多数の劈開フロントを開始させる。 一般に、Bruelは全般的な熱的ソースにより劈開動作を開始し維持する方法によ る“制御可能ではない”劈開動作の技術を開示しており、これは不所望な結果を 招く可能性がある。これらの不所望な結果は、劈開を維持するエネルギレベルが 必要な量を超過するので、劈開フロントの不完全な結合または劈開された材料表 面上の過度に粗い表面、その他多数のような潜在的な問題を含んでいる。本発明 は注入された基体におけるエネルギの制御された分布または選択的な位置付けに よりランダムな劈開フロントの形成を克服する。 図６は本発明による劈開エネルギの選択的な位置付けを使用している注入され た基体10の簡単な断面図である。この図は単なる例示であり、特許請求の範囲を 限定するものではない。注入されたウェハは、選択的なエネルギの配置601また は選択された深さ603で材料領域12の制御された劈開動作を行う位置付けまたは ターゲティングステップを受ける。好ましい実施形態では、選択されたエネルギ の配置607は基体10の選択された深さ603のエッジまたはコーナー領域近くで生じ る。１つのインパルス（または複数のインパルス）はエネルギソースを使用して 与えられる。ソースの例としては、とりわけ化学的ソース、機械的ソース、電気 的ソース、熱シンクまたはソースを含んでいる。化学的ソースは粒子、流体、ガ スまたは液体のような種々のものを含むことができる。これらの化学的ソースは 材料領域中の応力を増加するため化学反応を含むこともできる。これらの化学的 ソースはフラッド（flood）、ガスまたは液体のような変化を含むことができる 。化学的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化または連続的に導入される 。別の実施形態では、機械的ソースは回転、並進運動、圧縮、膨張または超音波 エネルギから得られる。機械的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化また は連続的に導入されることができる。さらに別の実施形態では、電気的ソースは 供給された電圧または供給された電磁界から選択され、これはフラッド、時間的 変化、空間的変化または連続的に導入される。さらに別の実施形態では、熱的ソ ースまたはシンクは放射、対流、または伝導から選択される。この熱的ソースは 特に光子ビーム、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、電／磁界、電子 ビーム、熱電気加熱、炉等から選択されることができる。熱シンクは流体ジェッ ト、液体ジェット、ガスジェット、低温冷却流体、超冷却液体、熱電気冷却手段 、電／磁界、その他から選択されることができる。先の実施形態に類似して、熱 的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化または連続的に与えられる。さら に、前述の任意の実施形態は応用に基づいて組合わされまたは分割されることが できる。勿論、使用されるソースのタイプは応用に依存している。 図６は本発明による劈開エネルギの選択的な位置付けを使用している注入され た基体10の簡単な断面図である。この図は単なる例示であり、特許請求の範囲を 限定するものではない。注入されたウェハは、選択的なエネルギの配置601また は選択された深さ603で材料領域12の制御された劈開動作を行う位置付けまたは ターゲティングステップを受ける。好ましい実施形態では、選択されたエネルギ の配置607は基体10の選択された深さ603のエッジまたはコーナー領域近くで生じ る。１つのインパルス（または複数のインパルス）はエネルギソースを使用して 与えられる。ソースの例としては、とりわけ化学的ソース、機械的ソース、電気 的ソース、熱シンクまたはソースを含んでいる。化学的ソースは粒子、流体、ガ スまたは液体のような種々のものを含むことができる。これらの化学的ソースは 材料領域中の応力を増加するため化学反応を含むこともできる。これらの化学的 ソースはフラッド（flood）、ガスまたは液体のような変化を含むことができる 。化学的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化または連続的に導入される 。別の実施形態では、機械的ソースは回転、並進運動、圧縮、膨張または超音波 エネルギから得られる。機械的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化また は連続的に導入されることができる。さらに別の実施形態では、電気的ソースは 供給された電圧または供給された電磁界から選択され、これはフラッド、時間的 変化、空間的変化または連続的に導入される。さらに別の実施形態では、熱的ソ ースまたはシンクは放射、対流、または伝導から選択される。この熱的ソースは 特に光子ビーム、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、電／磁界、電子 ビーム、熱電気加熱、炉等から選択されることができる。熱シンクは流体ジェッ ト、液体ジェット、ガスジェット、低温冷却流体、超冷却液体、熱電気冷却手段 、電／磁界、その他から選択されることができる。先の実施形態に類似して、熱 的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化または連続的に与えられる。さら に、前述の任意の実施形態は応用に基づいて組合わされまたは分割されることが できる。勿論、使用されるソースのタイプは応用に依存している。 特定の実施形態では、エネルギソースは本発明の１実施形態により加圧（例え ば圧縮）された流体ジェットである。図６Ａは本発明の１実施形態により制御さ れた劈開プロセスを行うために使用される流体ノズル608からの流体ジェットの 簡単な断面図を示している。流体ジェット607（または液体ジェットまたはガス ジェット）は基体10のエッジ領域に衝突し、制御された劈開プロセスを開始する 。 圧縮または加圧された流体ソースからの流体ジェットは選択された深さ603の領 域に導かれ、機械的、化学的、熱的な力を使用して基体10からある厚さの材料領 域12を劈開する。示されているように、流体ジェットは、基体10を選択された深 さ603で相互に分離している領域609と領域611とを含んだ２つの領域に分割する 。流体ジェットはまた基体10から材料12を分離するための制御された劈開プロセ スを開始し、維持するように調節されることもできる。応用に応じて、流体ジェ ットは、所望の制御された劈開プロセスを実現するために方向、位置、大きさに おいて調節されることができる。流体ジェットは流体ジェットまたはガスジェッ トまたは、液体とガスの組合わせである。 好ましい実施形態では、エネルギソースは例えば静的な圧縮流体のような圧縮 ソースである。図６Ｂは本発明の１実施形態による圧縮流体ソース607の簡単な 断面図を示している。圧縮された流体ソース607（例えば加圧された液体、加圧 されたガス）が密封チャンバ621に供給され、これは基体10の周辺またはエッジ を包囲する。示されているように、チャンバは装置623により包囲され、装置623 は例えばＯリング625等により密封され、基体の外部エッジを囲んでいる。チャ ンバは、注入された材料の選択された深さにおいて制御された劈開プロセスを開 始するために基体10のエッジ領域に与えられるＰcで維持される圧力を有する。 外部表面または基体の正面は例えば１気圧以下の周囲圧力である圧力ＰAに維持 される。高いチャンバの圧力と、大気圧力との間に圧力差が存在する。この圧力 差は選択された深さ603における注入領域に力を供給する。選択された深さにお ける注入された領域は任意の結合された領域を含む周囲の領域よりも構造上脆弱 である。制御された檗開プロセスが開始されるまで力が圧力差により与えられる 。制御された剪開プロセスは基体材料611からある厚さの材料609を分離し、それ によって選択された深さで基体材料から所定の厚さの材料を分離する。さらに、 圧力Ｐcは“てこ動作”によって材料領域12を基体材料611から分離させる。檗開 プロセス中、チャンバ中の圧力はまた基体10から材料12を分離するために制御さ れた劈開プロセスを開始し、維持するように調節されることもできる。応用に応 じて、圧力は所望の制御された劈開プロセスを実現するために大きさを調節され ることができる。流体圧力は液体またはガスまたは液体とガスの組合わせから 得られることができる。 特定の実施形態では、本発明は制御された伝播劈開を行う。制御された伝播劈 開は多数の連続したインパルスを使用して図７で示されているように劈開プロセ ス700を開始し、恐らく伝播する。この図は単なる例示であり、本発明の技術的 範囲を限定するものではない。示されているように、インパルスは基体のエッジ に導かれ、これは材料層を基体から除去するように基体の中心方向に劈開フロン トを伝播する。この実施形態では、ソースは多数のパルス（即ちパルス１、２、 ３）を連続的に基体へ供給する。パルス１ 701は基体のエッジ703に導かれ、劈 開動作を開始する。パルス２ 705もまた劈開フロントを拡張するためパルス１ の片側のエッジ707に導かれる。パルス３ 709はさらに材料層を基体から除去す るため、拡張された劈開フロントに沿ってパルス１の反対側のエッジ711へ導か れる。これらのインパルスまたはパルスの組合わせは基体から材料層の制御され た劈開動作713を与える。 図８は制御された伝播劈開用の先行する実施形態におけるパルスからの選択さ れたエネルギ800の簡単な図である。この図は単なる例示であり、本発明の技術 的範囲を限定するものではない。示されているように、パルス１は平均劈開エネ ルギ（Ｅ）を越えるエネルギレベルを有し、これは劈開動作の開始に必要なエネ ルギである。パルス２と３は劈開動作を維持または継続するために劈開フロント に沿って低いエネルギレベルを使用して与えられている。特定の実施形態では、 パルスはレーザパルスであり、ここでは入射ビームはパルスによって基体の選択 された領域を加熱し、熱パルス勾配は補足的な応力を生成し、この補足的な応力 は共に劈開形成または伝播エネルギを超過し、単一の劈開フロントを生成する。 好ましい実施形態では、入射ビームは同時に加熱と熱パルス勾配を生成し、これ は劈開エネルギ形成または伝播エネルギを超過する。さらに好ましくは、入射ビ ームは同時に冷却と熱パルス勾配を生成し、これは劈開エネルギ形成または伝播 エネルギを超過する。 任意選択的に、基体または応力の内部のエネルギ状態は劈開動作を開始するの に必要なエネルギレベルの方向に全般的に上昇されることができるが、本発明に したがって基体に多数の連続的なインパルスを導く前に劈開動作を開始するのに は十分ではない。基体の全般的なエネルギ状態は化学的、機械的、熱的（シンク またはソース）または電気的等の種々のソースを単独にまたは組合わせて使用す ることにより上昇または低下されることができる。化学的ソースは粒子、流体、 ガスまたは液体のような種々のものを含むことができる。これらのソースはまた 材料領域の応力を増加するため化学反応を含むこともできる。化学的ソースはフ ラッド、時間的変化、空間的変化または連続的に導入される。他の実施形態では 、機械的ソースは回転、並進運動、圧縮、膨張または超音波エネルギから得られ る。機械的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化または連続的に導入され ることができる。さらに別の実施形態では、電気的ソースは供給された電圧また は供給された電磁界から選択され、これはフラッド、時間的変化、空間的変化ま たは連続的に導入される。さらに別の実施形態では、熱的ソースまたはシンクは 放射、対流、または伝導から選択される。この熱的ソースは特に光子ビーム、流 体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、電／磁界、電子ビーム、熱電気加熱 、炉から選択されることができる。熱シンクは流体ジェット、液体ジェット、ガ スジェット、低温冷却流体、超冷却液体、熱電気冷却手段、電／磁界、その他か ら選択されることができる。先の実施形態に類似して、熱的ソースはフラッド、 時間的変化、空間的変化または連続的に与えられる。さらに、前述の任意の実施 形態は応用に依存して組合わされまたは分割されることができる。勿論、使用さ れるソースのタイプは応用に依存する。前述したように、全般的なソースは、制 御された劈開動作を開始するためのエネルギを与える前に、材料領域中で劈開動 作を開始せずに、材料領域のエネルギまたは応力のレベルを増加する。 特定の実施形態では、エネルギソースは基体の劈開面のエネルギレベルを劈開 フロント伝播エネルギよりも上に上昇するが、劈開フロントの自己開始を生じさ せるのには十分ではない。特に熱または熱のない形態（例えば冷却ソース）の熱 エネルギソースまたはシンクは劈開フロントを開始せずに基体のエネルギ状態ま たは応力レベルを増加するために基体に全般的に与えられることができる。代わ りに、エネルギソースは電気的、化学的または機械的である。導かれたエネルギ ソースは劈開フロントを開始するため基体材料の選択された領域へエネルギを提 供し、劈開フロントは材料の薄膜が除去されるまで基体の注入領域を通って自己 伝播する。種々の技術が劈開動作の開始に使用されることができる。これらの技 術を以下、図面により説明する。 図９は本発明の１特性にしたがって１つの制御されたソースを使用している制 御された劈開動作のためのエネルギ状態900の簡単な図である。この図は単なる 例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。この実施形態では、 基体のエネルギレベルまたは状態は、全般的なエネルギソースを使用して劈開フ ロント伝播エネルギ状態よりも上に上昇されるが、劈開フロントの開始に必要な エネルギ状態よりも低い。劈開フロントを開始するために、レーザのようなエネ ルギソースはパルスの形態のビームを基体のエッジで導いて劈開動作を開始する 。その代わりにエネルギソースは、劈開動作を開始するためにパルス形態の冷却 媒体を基体のエッジに導く冷却流体（例えば液体、ガス）である。全般的なエネ ルギソースは通常、開始エネルギよりも低いエネルギレベルを必要とする劈開動 作を維持する。 本発明の別の特徴が図１０と１１で示されている。図１０は回転力1001と1003 を受けた注入された基体1000の簡単な図である。この図は単なる例示であり、本 発明の技術的範囲を限定するものではない。示されているように、基体は上部表 面1005と、底部表面1007と、選択された深さの注入された領域1009とを含んでい る。エネルギソースは光ビームまたは熱的ソースを使用して基体の全般的なエネ ルギレベルを劈開フロント伝播エネルギ状態よりも上に上昇させるが、劈開フロ ントを開始するために必要なエネルギ状態よりも低い。基体は上部表面上で時計 回りに回転する回転力1001を受け、下部表面で反時計回りに回転する回転力1003 とを受け、これは劈開フロントを開始するために注入された領域1009において応 力を発生する。その代わりに、底部表面は反時計回りの回転力を受け、底部表面 は時計回りの回転力を受ける。勿論、力の方向は一般的に、この実施形態では問 題ではない。 図１１は、本発明による回転力を使用して制御された劈開動作のエネルギ状態 1100の簡単な図である。この図は単なる例示であり、本発明の技術的範囲を限定 するものではない。前述したように、基体のエネルギレベルまたは状態は全般的 なエネルギソース（例えば熱、ビーム）を使用して劈開フロント伝播エネルギ状 態よりも上に上昇されるが、劈開フロントの開始に必要なエネルギ状態よりも低 い。劈開フロントを開始するために、注入領域に与えられる回転力のような機械 的エネルギ手段によって劈開フロントが開始される。特に、基体の注入された領 域に与えられる回転力は基体の中心においてゼロの応力を生成し、周囲、特に半 径に比例して最大の応力を生成する。この例では、中心開始パルスは基体を劈開 するために半径方向に膨張する劈開フロントを生成する。 除去された材料領域は処理するためシリコン材料の薄膜を与える。シリコン材 料はシリコン−絶縁体積層基体で使用するために限定された表面の粗さと所望の 平面性を有する。ある実施形態では、取外されたフィルムの表面の粗さは約６０ ｎｍまたは約４０ｎｍよりも小さい、または約２０ｎｍよりも小さい特性を有す る。したがって、本発明は既存の技術よりも滑らかで均一な薄膜のシリコンを提 供する。 好ましい実施形態では、本発明は既存の技術により使用される温度よりも低い 温度で実行される。特に、本発明は既存の技術のように劈開動作を開始および維 持するために基体温度全体を増加することを必要としない。シリコンウェハと水 素注入用の幾つかの実施形態では、劈開プロセス中の基体温度は約４００℃を越 えない。別のものでは、基体温度は劈開プロセス中約３５０℃を越えない。さら に別のものでは、基体温度は、冷却流体、極低温流体等の熱シンクにより実質上 注入温度よりも低温で維持される。したがって、本発明はランダムな劈開フロン トからの過剰なエネルギ放出による不必要な損傷の可能性を減少し、これは通常 、取外されたフィルムおよび／または基体の表面品質を改良する。したがって本 発明は全体的に高い生産能力と品質で、結果的なフィルムを基体上に提供する。 前述の実施形態を基体から材料の薄膜を劈開することに関して説明した。しか しながら、基体は制御された劈開プロセスの前にスチフナ等のようなワークピー ス上に配置されることができる。ワークピースは制御された劈開プロセス中に材 料の薄膜に構造上の支持を与えるために基体の上部表面または注入された表面に 接合する。ワークピースは種々の結合または接合技術、例えば静電的、接着剤、 原子間接合を使用して基体に接合されることができる。これらのうちの幾つかの 結合技術をここで説明する。ワークピースは誘電材料（例えば水晶、ガラス、サ ファイヤ、窒化シリコン、二酸化シリコン）と、導電材料（シリコン、炭化シリ コン、ポリシリコン、III／Ｖ族材料、金属）と、プラスティック（例えばポリ イミドベースの材料）から作られている。勿論、使用されるワークピースのタイ プは応用に依存している。 代わりに、取外されるフィルムを有する基体は制御された劈開プロセスの前に スチフナ等のような転送基体上に一時的に配置されることができる。転送基体は 制御された劈開プロセス中に材料の薄膜に対する構造支持を与えるためのフィル ムを有する基体の上部表面または注入された表面に接合する。転送基体は例えば 静電的、接着剤、原子間接合のような種々の結合または接合技術を使用してフィ ルムを有する基体に一時的に接合されることができる。これらのうちの幾つかの 結合技術をここで説明する。転送基体は誘電性材料（例えば水晶、ガラス、サフ ァイヤ、窒化シリコン、二酸化シリコン）と、導電材料（シリコン、炭化シリコ ン、ポリシリコン、III／Ｖ族材料、金属）と、プラスティック（例えばポリイ ミドベースの材料）から作られている。勿論、使用される転送基体のタイプは応 用に依存している。さらに、転送基体は制御された劈開プロセスの後、劈開され た基体から材料の薄膜を除去することに使用されることができる。 ２．シリコン・オン・絶縁体プロセス 本発明によるシリコン・オン・絶縁体基体を製造するプロセスを以下、簡単に 概略する。 （１）（誘電材料で被覆されてもよい）ドナーシリコンウェハを設け、 （２）シリコンフィルムの厚さを限定するため選択された深さまで粒子をシリコ ンウェハ中に導入し、 （３）（誘電材料で被覆されてもよい）ターゲット基体材料を設け、 （４）注入された表面をターゲット基体材料に接合することによってドナーシリ コンウェハをターゲット基体材料に結合し、 （５）劈開動作（選択的）を開始することなく選択された深さの注入された領域 の全般的な応力（またはエネルギ）を増加し、 （６）流体ジェットを使用して、選択された深さにおける制御された劈開動作を 開始するために結合された基体の選択された領域に応力（またはエネルギ）を与 え、 （７）シリコンウェハ（任意選択的）からシリコンフィルムの厚さを取り除くた めに制御された劈開動作を維持するように結合された基体に付加的なエネルギを 与え、 （８）ドナーシリコンウェハとターゲット基体と完全に結合し、 （９）シリコンフィルムの厚さ表面を研磨する。 上記のステップのシーケンスは本発明により劈開フロントを形成するために多 層基体構造の選択された領域へ与えられるエネルギを使用して、制御された劈開 動作を開始するステップを与える。この開始ステップは基体に与えられたエネル ギ量を限定することにより制御された方法で劈開プロセスを開始する。さらに劈 開動作の伝播は、劈開動作を維持するため基体の選択された領域へ付加的なエネ ルギを与えることにより、またはさらに劈開動作の伝播を行うために開始ステッ プからのエネルギを使用することによって行われることができる。このステップ のシーケンスは単なる１例であり本発明の技術的範囲を限定するものではない。 さらに前述のステップのシーケンスに関する詳細を図面を参照して以下説明する 。 図１２−１８は本発明によりシリコン・オン・絶縁体ウェハの製造プロセスが 行われる基体の簡単な断面図である。このプロセスは図１２で示されているよう にシリコンウェハ2100に類似した半導体基体を設けることにより開始する。基体 またはドナーは除去される材料領域2101を含んでおり、これは基体材料から得ら れた薄くて比較的均一なフィルムである。シリコンウェハは上部表面2103と底部 表面2105と厚さ2107とを含んでいる。材料領域もまたシリコンウェハの厚さ2107 内に厚さ（ｚ0）を含んでいる。任意選択的に誘電層2102（例えば窒化シリコン 、酸化シリコン、酸窒化シリコン）は基体の上部表面に存在する。本発明のプロ セスはシリコン・オン・絶縁体ウェハを製造するための以下のステップのシーケ ンスを使用して材料領域2101を除去する新しい優れた技術を提供する。 選択されたエネルギ粒子2109はシリコンウェハの上部表面を通って選択された 深さへ注入され、その選択された深さは材料の薄膜と呼ばれる材料領域の厚さを 限定する。示されているように、粒子は選択された深さ（ｚ0）において所望の 濃度2111を有する。エネルギ粒子をシリコンウェハ中に注入するための種々の技 術が使用されることができる。これらの技術は、例えばApplied Material、Eato n Corporation Varian、その他の会社から製造されているビームラインイオン注 入装置を使用するイオン注入を含んでいる。代わりに、注入はプラズマ浸潰イオ ン注入（“ＰＩＩＩ”）技術を使用して行われることもできる。さらに注入はイ オンシャワーを使用して行われることができる。勿論、使用される技術は応用に 依存している。 応用によっては、さらに小さい質量の粒子は通常、材料領域への損傷の可能性 を減少するために選択される。即ち、さらに小さい質量の粒子は、粒子が横切る 材料領域に実質上ダメージを与えずに、選択された深さまで容易に基体材料を通 って伝播する。例えば、さらに小さい質量の粒子（またはエネルギを有する粒子 ）はほぼ帯電（例えば正または負）された、または中性の原子または分子または 電子等である。特定の実施形態では粒子は、中性および／または水素イオンおよ びその同位体と、ヘリウムおよびその同位体のような希土類ガスイオンと、ネオ ンとを含む帯電された粒子である。粒子は例えば水素ガス、水蒸気、メタンのよ うな化合物、その他の水素化合物、およびその他の軽い原子質量の粒子から得ら れることもできる。代わりに、粒子は前述の粒子の組合わせおよび／またはイオ ンおよび／または分子スペシーおよび／または原子スペシーである。 プロセスは図１３で示されているように、注入されたシリコンウェハをワーク ピースまたはターゲットウェハに接合するステップを使用する。ワークピースは 誘電体材料（例えば水晶、ガラス、窒化シリコン、二酸化シリコン）と、導電材 料（シリコン、ポリシリコン、III／Ｖ族材料、金属）と、プラスティック（例 えばポリイミドベースの材料）から作られている基体のような種々のその他のタ ィプの基体であってもよい。しかしながら、本発明のこの実施例ではワークピー スはシリコンウェハである。 特定の実施形態では、シリコンウェハは低温熱ステップを使用して共に接合ま たは融着される。低温熱プロセスは通常、注入された粒子が材料領域に制御でき ない劈開動作を発生する過剰な応力を与えないことを確実にする。１特性では、 低温接合プロセスは自己接合プロセスにより生じる。特に、１つのウェハは酸化 物を除去するように剥離される（または１つのウェハは酸化されない）。洗浄溶 液はウェハ表面にＯ−Ｈ結合を形成するためにウェハ表面を処理する。ウェハ洗 浄に使用される溶液の１例はＨ2Ｏ2−Ｈ2ＳＯ4の混合物である。ドライヤは残留 した液体または粒子をウェハ表面から除去するためにウェハ表面を乾燥する。自 己結合は酸化ウェハの面に対向して洗浄されたウェハ面を位置させることにより 行われる。 その代わりに、自己結合プロセスはウェハ表面の一方をプラズマ洗浄により結 合されるように活性化することにより行われる。特に、プラズマ洗浄はアルゴン 、アンモニア、ネオン、水蒸気、酸素のようなガスから得られるプラズマを使用 してウェハ表面を活性化する。活性化されたウェハ表面2203は他方のウェハの面 に対向して位置され、これは酸化被覆2205を有する。ウェハは露出されたウェハ 面を有するサンドウィッチ構造である。選択された量の圧力がウェハの各露出面 に与えられ，１つのウェハを他方のウェハへ自己結合する。 代わりに、ウェハ表面に配置された接着剤は１つのウェハを他のウェハに結合 するために使用される。接着剤はエポキシ、ポリイミドタイプの材料等を含んで いる。ガラス上のスピン被覆層は１つのウェハ表面を別のウェハの面に結合する ために使用されることができる。これらのガラス上のスピン被覆を有する（“Ｓ ＯＧ”）材料はとりわけシロキサンまたはケイ酸塩を含んでおり、これらは多く はアルコールベースの溶剤等と混合される。ＳＯＧはこれがウェハ表面に施され た後にこれを硬化するのにしばしば必要とされる低温（例えば１５０乃至２５０ ℃）であるので、望ましい材料である。 代わりに、種々のその他の低温技術がドナーウェハをターゲットウェハに接合 するために使用されることができる。例えば静電結合技術が２つのウェハを共に 接合するために使用されることができる。特に一方または両者のウェハ表面が他 方のウェハ表面に吸着されるために帯電される。さらにドナーウェハは種々の普 通に知られている技術を用いてターゲットウェハに融着されることができる。勿 論、使用される技術は応用に依存している。 ウェハをサンドウィッチ構造2300に結合した後、図１４で示されているように 、この方法は絶縁体2305の上に位置する基体材料の薄膜2101をターゲットシリコ ンウェハ2201に与えるため基体材料を除去する制御された劈開動作を含んでいる 。 制御された劈開は、ドナーおよび／またはターゲットウェハへのエネルギソース の選択的なエネルギの位置付けまたは配置またはターゲティング2301、2303によ り行われる。例えば、エネルギインパルスは劈開動作の開始に使用されることが できる。１つのインパルス（または複数のインパルス）はエネルギソースを使用 して与えられ、エネルギソースはとりわけ、機械的ソース、化学的ソース、熱シ ンクまたはソース、電気的ソースを含んでいる。 制御された劈開動作は前述の技術およびその他により開始され、図１４により 示されている。例えば制御された劈開動作を開始するプロセスは基体の選択され た深さ（ｚ0）で制御された劈開動作を開始するために基体の選択された領域に エネルギ2301と2303を与えるステップを使用し、ここで劈開動作は基体から除去 される基体材料の一部を自由にするため、伝播する劈開フロントを使用して行わ れる。特定の実施形態では、この方法は前述したように劈開動作を開始するため に単一のインパルスを使用する。その代わりに、この方法は開始インパルスを使 用し、これに続いて基体の選択された領域への別のインパルスまたは連続的なイ ンパルスが与えられる。代わりに、この方法は基体に沿って、走査されたエネル ギにより維持される劈開動作を開始するためにインパルスを与える。代わりにエ ネルギは基体の選択された領域を横切って走査されることができ、それによって 制御された劈開動作を開始および／または維持する。 任意選択的に、基体材料のエネルギまたは応力は劈開動作を開始するのに必要 なエネルギレベルの方向に増加されることができるが、本発明にしたがって基体 に１っのインパルスまたは多数の連続的なインパルスを導く前に劈開動作を開始 するのには十分ではない。基体の全般的なエネルギ状態は化学的、機械的、熱的 （シンクまたはソース）または電気的等の種々のソース、またはこれらを単独に 、または組み合わせて使用することにより上昇または低下されることができる。 化学的ソースは粒子、流体、ガスまたは液体を含むことができる。これらのソー スは材料領域の応力を増加するために化学反応を含むこともできる。化学的ソー スはフラッド、時間的変化、空間的変化として、または連続的に導入される。そ の他の実施形態では、機械的ソースは回転、並進運動、圧縮、膨張または超音波 エネルギから得られる。機械的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化とし て または連続的に導入されることができる。さらに別の実施形態では、電気的ソー スは供給された電圧またほ供給された電磁界から選択され、これはフラッド、時 間的変化、空間的変化としてまたは連続的に導入される。さらに別の実施形態で は、熱的ソースまたはシンクは放射、対流、または伝導から選択される。この熱 的ソースはとりわけ光子ビーム、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、 電／磁界、電子ビーム、熱電気加熱、炉から選択されることができる。熱シンク は流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、冷却流体、超冷却液体、熱電気 冷却手段、電／磁界、その他から選択されることができる。先の実施形態に類似 して、熱的ソースはフラッド、時間的変化、空間的変化として、または連続的に 与えられる。さらに、前述の任意の実施形態は応用にしたがって組合わされまた は分割されることができる。勿論、使用されるソースのタイプは応用に依存して いる。前述したように、全般的なソースは、制御された劈開動作を開始するため のエネルギを与える前に、材料領域の劈開動作を開始せずに、材料領域のエネル ギまたは応力のレベルを増加する。 好ましい実施形態では、この方法は粒子を基体に導入する温度よりも低い温度 を維持する。幾つかの実施形態では、劈開動作の伝播を開始するためのエネルギ を導入するステップ期間中の基体温度は−２００℃と４５０℃の間に維持される 。基体温度は４００℃よりも低温または３５０℃よりも低温に維持されることも できる。好ましい実施形態では、その方法は劈開動作の開始および維持に熱シン クを使用し、これは室温よりもはるかに低温の条件で行われる。 代わりの好ましい実施形態では、機械的および／または熱的ソースは本発明の １実施形態にしたがって加圧（例えば圧縮）され流体ジェットである。流体ジェ ット（または液体ジェットまたはガスジェット）は、制御された劈開プロセスを 開始するために基体2300のエッジ領域に衝突する。圧縮または加圧された流体ソ ースからの流体ジェットは、基体2100からある厚さの材料領域2101を劈開するた め選択された深さ2111の領域に導かれる。流体ジェットは選択された深さ2111で 相互に分離されるように基体2100から領域2101を分離する。流体ジェットは基体 2100から材料2101を分離するために制御された劈開プロセスを開始し維持するよ うに調節されることができる。応用に応じて、流体ジェットは所望の制御された 劈開プロセスを実現するために方向、位置、大きさにおいて調節されることがで きる。 ターゲットウェハと材料領域の薄膜との間の最終的な結合ステップが図１５に 示されているように幾つかの実施形態にしたがって行われる。１実施形態では、 １つのシリコンウェハが二酸化シリコンの被覆層を有し、この層は材料の薄膜を 清浄にする前に正面上で熱的に成長したものである。二酸化シリコンは例えば化 学蒸気付着のようなその他の種々の技術を使用して形成されることもできる。ウ ェハ表面との間の二酸化シリコンはこのプロセスで共に熱的に融着する。 幾つかの実施形態では、ターゲットウェハまたは材料領域の薄膜のいずれかか ら（ドナーウェハから）の酸化されたシリコン表面はさらに共に圧縮され、酸化 雰囲気2401を受ける。酸化雰囲気はスチーム酸化、水素酸化等の拡散炉にある。 圧力と酸化雰囲気の組合わせは酸化表面またはインターフェイス2305で２つのシ リコンウェハを共に融着する。これらの実施形態はしばしば高温（例えば７００ ℃）を必要とする。 代わりに、２つのシリコン表面はさらに共に圧縮され、２つのウェハ間に供給 された電圧を受ける。供給された電圧はウェハ間の結合を誘発するようにウェハ の温度を上昇する。この技術は、実質上機械的な力がウェハ間の結合動作の開始 に必要とされないので、結合プロセス中にシリコンウェハ中に導入される結晶の 欠陥の量を限定する。勿論使用された技術は応用に依存している。 ウェハの結合後、シリコン・オン・絶縁体は図１５に示されているように、シ リコン材料の被覆フィルムと、ターゲット基体とシリコンフィルムとの間に挟ま れた酸化層とを有するターゲット基体を具備する。取外されたシリコン材料のフ ィルム表面はしばしば粗く2404、表面仕上げを必要とする。表面仕上げはグライ ンダーおよび／または研磨技術の組合わせを使用して行われる。幾つかの実施形 態では、取外される表面は、例えば表面の不完全性または粗さを除去するために 取外される表面の上に位置する研磨材料を回転するなどの技術を使用して研磨ス テップを受ける。“バックグラインダ”のような機械はDiscoと呼ばれる会社に より製造され、この技術を与える。 代わりに、化学機械研磨または平坦化（“ＣＭＰ”）技術は図１６で示されて いるように取外されるフィルム表面を仕上げる。ＣＭＰでは、スラリー混合物は 、回転プラテン2503に取り付けられている研磨表面2501に直接与えられる。スラ リー混合物は、スラリーソースに結合されているオリフィスによって研磨表面に 転送されることができる。スラリーはしはしば研磨剤と酸化剤、例えばＨ2Ｏ2と ＫＩＯ3の硝酸鉄を含んだ溶液である。研磨剤は硼ケイ酸塩ガラス、二酸化チタ ニウム、硝酸チタニウム。酸化アルミニウム、三酸化アルミニウム、硝酸鉄、酸 化セリウム、二酸化シリコン（コロイドシリカ）、硝酸シリコン、シリコン炭化 物、黒鉛、ダイヤモンド、およびそれらの任意の混合物である。この研磨剤は脱 イオン水と酸化剤等の溶液中で混合される。溶液は酸であることが好ましい。 この酸溶液は研磨プロセス中にウェハからのシリコン材料と相互作用する。研 磨プロセスはポリウレタン研磨パッドを使用することが好ましい。この研磨パッ ドの１例はRodel社により製造され、IC-1000の商標名で販売されている。研磨パ ッドは選択された速度で回転される。フィルムを有するターゲットウェハをピッ クアップするキャリアヘッドはターゲットウェハの後面に選択された量の圧力を 供給し、それによって選択された力がフィルムに供給される。研磨プロセスはほ ぼ選択された量のフィルム材料を除去し、これは図１７で示されているように、 後続するプロセスで比較的滑らかなフィルム表面2601を提供する。 ある実施形態では、酸化物の薄膜2406は図１５で示されているようにターゲッ トウェハの上に位置する材料のフィルム上に位置する。酸化物層は熱アニールス テップ中に形成され、これは材料のフィルムをターゲットウェハに永久に結合す ることは前述したとおりである。このような実施形態では、仕上げプロセスは第 １の除去酸化物に対して選択的に調節され、フィルムは続いてプロセスを完了す るために研磨される。勿論、ステップの連続は特定の応用に依存している。 特定の実施形態では、シリコン・オン・絶縁体基体はその上に集積回路を形成 するための一連のプロセスステップを受ける。これらのプロセスステップはS．W olfのSilicon Processing for the VLSI Era（２巻）、Lattice Press（1990年 ）に説明されている。集積回路装置を含んだ完成したウェハ2700の部分は図１８ に示されている。示されているように、ウェハ2700の部分は能動装置領域2701と 隔離領域2703とを含んでいる。能動装置は電界効果トランジスタであり、それ ぞれソース／ドレイン領域2705とゲート電極2707を有する。誘電体分離層2709は 、任意の被覆層から能動装置を隔離するために能動装置の上に配置される。 シリコンウェハに関して前述したが、その他の基体が使用されてもよい。例え ば、基体はほとんど任意の単結晶、多結晶または非晶質の基体であることができ る。さらに、基体は窒化ガリウム、硝酸ガリウム（ＧａＮ）その他のようなIII ／Ｖ族材料から作られる。多層基体はまた本発明にしたがって使用されることが できる。多層基体はシリコン・オン・絶縁体基体と、半導体基体上の種々の積層 された層と、多数のその他のタイプの基体を含んでいる。さらに、前述の実施形 態は制御された劈開動作を開始するためエネルギパルスを与えることに関する。 パルスは制御された劈開動作を開始するために基体の選択された領域を横切って 走査されるエネルギにより置換されることができる。エネルギはまた制御された 劈開動作を保持または維持するため基体の選択された領域を横切って走査される こともできる。当業者は本発明にしたがって使用されることができる種々の代替 、変形、変化を容易に認識するであろう。 特定の実施形態の十分な説明を前述したが、種々の変形および代わりの構造お よび等価物が使用されてもよい。それ故、前述の説明および図示は特許請求の範 囲により限定されている本発明の技術的範囲を限定するものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Controlled Cleavage Process [See Related Application] This application is a provisional application Ser. No. 60 / 046,276 (Title of Invention "CONTROLLED CLEAV AGE PROCESS", Mar. 12, 1997). No. 09 / 026,115 (Title of Invention "CON TROLLED CLEAVAGE PROCESS", February 19, 1998) and No. 09 / 026,027 (Title of Invention "CONTROLLED CLEAVAGE PROCESS", February 1998) The present invention relates to the manufacture of substrates, and more particularly to the manufacture of silicon-insulator substrates for semiconductor integrated circuits using, for example, a pressurized fluid. A technique is provided that includes a method and apparatus for cleaving a substrate, but it will be recognized that the present invention has a wide range of applications, including other substrates for multilayer integrated circuit devices, integrated semiconductor devices. , Photon device, Piezo electronic device, Micro electronic machine It can also be applied to three-dimensional packaging of systems ("MEMS"), sensors, actuators, solar cells, flat panel displays (eg LCD, AMLCD), biological and biomedical devices, etc. More suitably, technicians have manufactured useful objects, instruments or devices using less useful materials for many years, and in some cases, the objects are assembled by small elements or building blocks. Less susceptible objects are separated into smaller pieces to improve their utility, common examples of these separated objects include substrate structures such as glass plates, diamonds, semiconductor substrates, etc. These substrate structures are often The substrate may be cleaved or split using various techniques. The sawing operation usually relies on a rotating blade or instrument, which cuts the substrate material and splits it into two pieces, however, this technique is often very rough. And cannot normally be used to make accurate divisions of substrates in the manufacture of fine tools or assemblies. In addition, sawing techniques often separate or cut very hard or brittle materials, such as diamond or glass. Therefore, techniques have been developed to separate these hard or fragile materials using cleavage methods, such as in diamond cutting, where a strong directional thermal / mechanical impulse is used. It is preferentially guided along the crystallographic plane of the material. This thermal / mechanical impulse typically propagates the cleavage front along the primary crystal plane, and cleavage occurs when the energy level from the thermal / mechanical impulse exceeds the failure energy level along the selected crystal plane. In cutting glass, scribe lines using a tool are often imprinted in a preferred direction on the glass material, which is usually amorphous in character. The scribe line creates an area of higher stress surrounding the amorphous glass material, mechanical force is applied to both sides of the scribe line, which preferably stresses along the scribe line until the glass material breaks along the scribe line. Increase. This break completes the glass cleavage process, which can be used in a variety of applications, including housework. While the techniques described above are satisfactory, in many respects, when applied to cutting diamond or glass at home, they are severely limited to the production of small, complex structures or precise workpieces. For example, the aforementioned techniques are often "rough" and cannot be used in a very accurate manner in the manufacture of small and delicate machinery, electronics and the like. Further, while the techniques described above are effective in separating one large glass plane from another, they are often ineffective in separating, shaving or stripping thin film material from a large substrate. Furthermore, the aforementioned techniques often result in multiple cleavage fronts, which join along slightly different planes, which is highly undesirable for use in precision cutting. From the foregoing description, it can be seen that a technique for separating a thin film of a material from a substrate that is inexpensive and efficient is desired. SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, there is provided an improved technique for separating a thin film of material from a substrate using a controlled cleavage operation using a pressurized fluid or fluid jet. This technique uses a controlled energy (eg, spatial distribution) and selected conditions that allow the initiation of the cleavage front and propagation through the substrate to effect removal of a thin film of material from the substrate. One or more cleave regions may be used to initiate a cleave process on a substrate. In a specific embodiment, the present invention provides a process for forming a thin film of material from a donor substrate using a controlled cleavage process with a pressurized fluid. The process involves introducing energetic particles (eg, charged or neutral molecules, atoms, or electrons with sufficient kinetic energy) through the surface of the donor substrate to a selected depth below the surface. At that depth, the particles are of relatively high concentration, thereby limiting the thickness of the donor substrate material above the selected depth (eg, a thin film of separable material). To cleave the donor substrate material, the method applies energy to a selected region of the donor substrate, thereby initiating a controlled cleave operation in the donor substrate, which cleaves the donor substrate from the remainder of the donor substrate. This is done using a propagation cleavage front to remove material. In most embodiments, cleavage is initiated by applying sufficient energy to the material to break a region of material, resulting in a cleavage front without uncontrolled shattering or shattering. Cleavage front formation energy (E c ) Is often the bulk material break energy (E) of each region to avoid shattering or spalling. mat ) Must be lower. The impulse vector of the directional energy of the diamond or glass cutting scribe line is a means by which the cleavage energy is reduced, for example, to allow for controlled generation and propagation of the cleavage front. The cleavage front is itself in a region of high stress, and once created, its propagation requires low energy to further cleave material from the first region of this break. The energy required to propagate the cleavage front is the cleavage front propagation energy (E p ). This relationship is expressed by the following equation. E c = E p + [Cleavage front stress energy] The controlled cleavage process can p Is reduced above all others, and the available energy is reduced to E in other unwanted directions. p This is realized by limiting the value to a lower value. In an optional cleavage process, a large number of cleavage fronts will work, but only one extended cleavage front will result in a good cleavage surface finish when the cleavage process is performed. Many advantages are realized over the existing technology using the present invention. In particular, the present invention uses controlled energies and selected conditions to preferentially cleave a thin film of material from a donor substrate that includes a film in which multiple materials are sandwiched together. This cleavage process selectively removes a thin film of material from the substrate while preventing potential damage to the film or the rest of the substrate. Thus, the remaining substrate portion can be reused repeatedly for other applications. Further, the present invention uses relatively low temperatures during the controlled cleaving process of thin films to reduce the temperature deviation of separately separated films, donor substrates or multi-material films according to another embodiment. In most cases, the controlled cleaving process can be performed, for example, at room temperature and other temperatures. This lower temperature method is possible with more materials and process areas, such as cleaving and bonding of materials with substantially different coefficients of thermal expansion. In other embodiments, the present invention limits the energy or stress in the substrate to a value lower than the cleavage initiation energy, which usually eliminates the possibility of creating a random cleavage initiation location or front. This reduces the cleavage damage (eg, pits, crystal defects, breaks, cracks, steps, hollows, excessive roughness) often caused by existing techniques. In addition, the present invention reduces damage caused by higher than required stress or pressure effects as compared to existing techniques, and reduces nucleation sites caused by energetic particles. The present invention achieves these and other advantages in known process techniques. However, the nature and advantages of the invention will be better understood with reference to the following patent specification portions and the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 to 11 are simplified diagrams illustrating a controlled cleavage technique according to one embodiment of the present invention. 12 to 18 are simplified cross-sectional views illustrating a method for forming a silicon-insulator substrate according to the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The present invention provides a technique for removing a thin film of material from a substrate while preventing possible damage to the thin film material and / or the rest of the substrate. A thin film of material is attached to or can be attached to a target substrate, thereby forming, for example, a silicon-insulator wafer. Thin films of the material can also be used for various other applications. The present invention may be better understood with reference to the drawings and the following description. 1. Controlled Cleavage Technique FIG. 1 is a simplified cross-sectional view of a substrate 10 according to the present invention. This drawing is merely an example, which should not limit the technical scope of the claims. By way of example only, substrate 10 is a silicon wafer containing a region of material 12 to be removed, which is a relatively uniform thin film obtained from the substrate material. Silicon wafer 10 includes a top surface 14, a bottom surface 16, and a thickness 18. The substrate 10 includes a first side (side 1) and a second side (side 2) (also referred to in the drawings). The material region 12 also includes a thickness 20 within the depth 18 of the silicon wafer. The present invention provides an improved technique for removing material region 12 using the following sequence of steps. The particles having the selected energy are now implanted through the upper surface 14 of the silicon wafer to a selected depth 24, which defines a thickness 20 of the material region 12 called a thin film of material. Various techniques can be used to inject energetic particles into a silicon wafer. These techniques include, for example, ion implantation using beamline ion implanters manufactured by companies such as Applied Materials, Eaton Corporation, Varian, and others. Instead, implantation is performed using plasma immersion ion implantation ("PIII") techniques. Examples of plasma erosion injection techniques (Paul K. Chu, Chung Chan, Nathan W. Cheung, name "Recent Applications of Plasma Immersion Ion Implantation", SEMICONDUCTOR INTERNATI ONAL, pp. 165-172, June 1996) and ( PKChu, S.Qin, C.Chan, NWCheung, LALarson, name “Plasma Immersion Ion Implantation”, MATERIAL SCIENCE AND D ENGINEERING REPORTS, A Review Journal, pp. 207-280, R17, No. 6-7 (November 1996 March 30)). The implantation can also be performed using an ion shower. Of course, the technique used depends on the application. Depending on the application, smaller mass particles are usually selected to reduce the likelihood of damage to material region 12. That is, smaller mass particles readily penetrate to a selected depth through the substrate material without substantially damaging the area of material traversed by the particles. For example, smaller mass particles (or energetic particles) are almost any charged (eg, positive or negative) and / or neutral atoms or molecules or electrons and the like. In particular embodiments, the particles are neutral and / or charged particles that include ions such as hydrogen ions and their isotopes, rare gas ions such as helium and its isotopes, and neon. The particles can also be obtained from compounds such as, for example, hydrogen gas, steam, methane, hydrides, and other light atomic mass particle gases. Alternatively, the particles may be any combination of the aforementioned particles and / or ions and / or molecular and / or atomic species. The particles typically have sufficient kinetic energy to penetrate through the surface to a selected depth below the surface. Using hydrogen as an example for implantation into a silicon wafer, the implantation process is performed using a specific set of conditions. Injection dose is about 10 Fifteen Or about 10 18 Atom / cm Two And preferably the dose is about 10 16 Atom / cm Two Greater than. Implant energies range from about 1 KeV to about 1 MeV, typically about 50 KeV. The implantation temperature is in the range of about -200 to about 600 ° C., and at about 400 ° C. to prevent a substantial amount of hydrogen ions from diffusing from the implanted silicon wafer and possibly annealing the implanted damage and stress. It is preferable that the temperature is lower than that. Hydrogen ions can be selectively introduced into the silicon wafer to a selected depth with an accuracy of about +/- 0.03 to +/- 0.05 microns. Of course, the type of ions used and the process context depend on the application. Effectively, the implanted particles add stress or reduce fracture energy along a plane parallel to the top surface of the substrate at a selected depth. This energy is dependent in part on the implantation specification and conditions. These particles reduce the substrate-level fracture energy level at a selected depth. This allows for controlled cleaving along the implantation plane of the selected depth. Implantation can be performed in situations where the energy state of the substrate at all internal locations is insufficient to initiate irreversible fracture (ie, separation or cleavage) of the substrate material. However, it should be noted that implantation usually results in a certain amount of defects (e.g., micro defects) in the substrate that can be repaired by subsequent heat treatment, e.g., thermal annealing or rapid thermal annealing. FIG. 2 is a simplified energy diagram 200 along a cross section of an implanted substrate 10 according to the present invention. This diagram is merely an example, which should not limit the scope of the present invention. The simplified diagram includes a vertical axis 201 that represents the energy level (E) (or additional energy) to cause cleavage in the substrate. Horizontal axis 203 represents the depth or distance from the bottom of the wafer to the top of the wafer. After injecting particles into the wafer, the substrate has an average cleavage energy, denoted as E205, which is the amount of energy required to cleave the wafer along various cross-sectional areas along the depth of the wafer . Cleavage energy (E c ) Is the bulk material fracture energy (E mat )be equivalent to. At a selected depth 20, the implanted particles essentially break or weaken the bonding of the crystal structure (or the energy (E cz ) Increases the stress caused by the presence of particles that lowers 207), thereby lowering the amount of energy required to cleave the substrate at the selected depth. cz ) 207 is even lower. The present invention utilizes low energy (or increased stress) at selected depths to cleave thin films in a controlled manner. However, the substrate will generally have a possible cleavage front or selected depth Z after the implantation process. 0 No defects or "fragile" areas crossing In these cases, these are usually not controllable because the cleavage is subject to random changes in the non-uniform internal stresses, defects, etc. of the bulk material. FIG. 3 is a simplified energy diagram 300 across the cleavage front of an implanted substrate 10 having these defects. Diagram 300 is merely illustrative and should not limit the scope of the claims. The figure has a vertical axis 301 representing the additional energy (E) and a horizontal axis 303 representing the distance from side 1 to side 2 of the substrate, ie the area along the cleavage front of the substrate. As shown, the cleavage front has two regions 305 and 307, represented as Region 1 and Region 2, respectively, which have an average cleavage energy (E cz ) Has a lower cleavage energy than 207 (possibly due to higher concentrations of defects etc.). Thus, since each region has a lower cleavage energy than the surrounding regions, the cleavage process is likely to begin at one or both of the aforementioned regions. One example of the cleavage process of the substrate shown in the previous figure will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a simplified top view 400 of multiple cleavage fronts 401 and 403 propagating through an implanted substrate. The cleavage front starts at the "weaker" region of the cleavage plane, specifically including regions 1 and 2. Cleavage fronts occur and propagate randomly as indicated by the arrows. A limitation on the use of random propagation during multiple cleavage fronts is the possibility of combining different cleavage fronts along slightly different planes, or the possibility of crack formation, which is described in further detail below. . FIG. 5 is a simplified cross-sectional view 500 of a film cleaved from a wafer having multiple cleavage fronts, for example, in region 1 305 and region 2 307. This diagram is merely an example, which should not limit the scope of the claims. As shown, the cleavage from region 2 combined with the cleavage from region 2 in region 3 309 defined along a slightly different plane creates a secondary cleavage or crack 311 along the film. Start. Based on the magnitude of the difference 313, the film may not be of sufficient quality to be used in the manufacture of substrates for integrated circuits or other applications. Substrates having cracks 311 cannot normally be used for processing. Thus, cleaving the wafer using multiple fronts in a random manner is usually not desirable. One example of a technique for forming a large number of open fronts in a random manner is described in US Pat. No. 5,374,564 under the name Michel Bruel (“Bruel”). Bruel describes a technique for cleaving an implanted wafer by a global heat treatment (ie, heat treating the entire surface of the implant) using thermally activated diffusion. General heat treatment of the substrate typically initiates a number of independently propagating cleavage fronts. In general, Bruel discloses a technique for "uncontrollable" cleavage operation in a manner that initiates and maintains the cleavage operation with a general thermal source, which can have undesirable results. These undesirable consequences are potential energy such as incomplete bonding of the cleavage front or overly rough surfaces on the cleaved material surface, as well as many more, because the energy level maintaining the cleavage exceeds the required amount. Problems. The present invention overcomes the formation of random cleavage fronts by controlled distribution or selective positioning of energy in the implanted substrate. FIG. 6 is a simplified cross-sectional view of an implanted substrate 10 using selective positioning of cleavage energy according to the present invention. This diagram is merely an example, which should not limit the scope of the claims. The implanted wafer undergoes a positioning or targeting step to effect a controlled cleaving operation of the material region 12 at a selective energy placement 601 or at a selected depth 603. In a preferred embodiment, the selected energy placement 607 occurs near an edge or corner region of the substrate 10 at a selected depth 603. One impulse (or impulses) is provided using an energy source. Examples of sources include chemical sources, mechanical sources, electrical sources, heat sinks or sources, among others. Chemical sources can include various things such as particles, fluids, gases or liquids. These chemical sources can also include chemical reactions to increase the stress in the material region. These chemical sources can include such changes as flood, gas or liquid. Chemical sources can be flooded, temporally, spatially or continuously introduced. In another embodiment, the mechanical source is obtained from rotation, translation, compression, expansion or ultrasonic energy. Mechanical sources can be flooded, time-varying, spatial-varying, or continuously introduced. In yet another embodiment, the electrical source is selected from a supplied voltage or a supplied electromagnetic field, which may be flooded, temporally, spatially, or continuously introduced. In yet another embodiment, the thermal source or sink is selected from radiation, convection, or conduction. This thermal source can be chosen in particular from photon beams, fluid jets, liquid jets, gas jets, electric / magnetic fields, electron beams, thermoelectric heating, furnaces and the like. The heat sink may be selected from a fluid jet, liquid jet, gas jet, cryogenic cooling fluid, supercooled liquid, thermoelectric cooling means, electric / magnetic field, and the like. Similar to the previous embodiment, the thermal source may be flooded, time-varying, spatial-varying or continuous. Further, any of the above embodiments can be combined or divided based on the application. Of course, the type of source used will depend on the application. FIG. 6 is a simplified cross-sectional view of an implanted substrate 10 using selective positioning of cleavage energy according to the present invention. This diagram is merely an example, which should not limit the scope of the claims. The implanted wafer undergoes a positioning or targeting step to effect a controlled cleaving operation of the material region 12 at a selective energy placement 601 or at a selected depth 603. In a preferred embodiment, the selected energy placement 607 occurs near an edge or corner region of the substrate 10 at a selected depth 603. One impulse (or impulses) is provided using an energy source. Examples of sources include chemical sources, mechanical sources, electrical sources, heat sinks or sources, among others. Chemical sources can include various things such as particles, fluids, gases or liquids. These chemical sources can also include chemical reactions to increase the stress in the material region. These chemical sources can include such changes as flood, gas or liquid. Chemical sources can be flooded, temporally, spatially or continuously introduced. In another embodiment, the mechanical source is obtained from rotation, translation, compression, expansion or ultrasonic energy. Mechanical sources can be flooded, time-varying, spatial-varying, or continuously introduced. In yet another embodiment, the electrical source is selected from a supplied voltage or a supplied electromagnetic field, which may be flooded, temporally, spatially, or continuously introduced. In yet another embodiment, the thermal source or sink is selected from radiation, convection, or conduction. This thermal source can be chosen in particular from photon beams, fluid jets, liquid jets, gas jets, electric / magnetic fields, electron beams, thermoelectric heating, furnaces and the like. The heat sink may be selected from a fluid jet, liquid jet, gas jet, cryogenic cooling fluid, supercooled liquid, thermoelectric cooling means, electric / magnetic field, and the like. Similar to the previous embodiment, the thermal source may be flooded, time-varying, spatial-varying or continuous. Further, any of the above embodiments can be combined or divided based on the application. Of course, the type of source used will depend on the application. In certain embodiments, the energy source is a fluid jet pressurized (eg, compressed) according to one embodiment of the present invention. FIG. 6A shows a simplified cross-sectional view of a fluid jet from a fluid nozzle 608 used to perform a controlled cleavage process according to one embodiment of the present invention. Fluid jet 607 (or a liquid or gas jet) strikes the edge region of substrate 10 and initiates a controlled cleavage process. A fluid jet from a compressed or pressurized fluid source is directed to a region of selected depth 603 and uses mechanical, chemical, and thermal forces to remove a region of material 12 of thickness from substrate 10. Cleave. As shown, the fluid jet divides the substrate 10 into two regions, including a region 609 and a region 611, which are separated from each other at a selected depth 603. The fluid jet can also be adjusted to initiate and maintain a controlled cleavage process for separating material 12 from substrate 10. Depending on the application, the fluid jet can be adjusted in direction, position, and size to achieve the desired controlled cleavage process. The fluid jet is a fluid jet or gas jet or a combination of liquid and gas. In a preferred embodiment, the energy source is a compressed source, such as a static compressed fluid. FIG. 6B shows a simplified cross-sectional view of a compressed fluid source 607 according to one embodiment of the present invention. A compressed fluid source 607 (eg, pressurized liquid, pressurized gas) is provided to the sealed chamber 621, which surrounds the periphery or edge of the substrate 10. As shown, the chamber is surrounded by a device 623, which is sealed, for example, by an O-ring 625, and surrounds the outer edge of the substrate. The chamber is provided with a P applied to the edge region of the substrate 10 to initiate a controlled cleaving process at a selected depth of the implanted material. c With a pressure maintained at The external surface or the front of the substrate is at a pressure P A Is maintained. There is a pressure difference between the high chamber pressure and the atmospheric pressure. This pressure difference supplies a force to the injection area at the selected depth 603. The implanted region at the selected depth is structurally more vulnerable than the surrounding region, including any bonded regions. The force is applied by the pressure difference until a controlled baking process is started. The controlled shearing process separates a thickness of material 609 from the substrate material 611, thereby separating a predetermined thickness of material from the substrate material at a selected depth. Further, the pressure P c Causes the material region 12 to be separated from the base material 611 by a "lever operation". During the baku cleaving process, the pressure in the chamber can also be adjusted to initiate and maintain a controlled cleaving process to separate material 12 from substrate 10. Depending on the application, the pressure can be sized to achieve the desired controlled cleavage process. Fluid pressure can be obtained from a liquid or gas or a combination of liquid and gas. In certain embodiments, the present invention provides for controlled propagation cleavage. The controlled propagation cleavage uses a number of consecutive impulses to initiate and possibly propagate the cleavage process 700 as shown in FIG. This diagram is merely an example, which does not limit the scope of the invention. As shown, the impulse is directed to the edge of the substrate, which propagates the cleavage front toward the center of the substrate to remove a layer of material from the substrate. In this embodiment, the source supplies a number of pulses (ie, pulses 1, 2, 3) to the substrate sequentially. Pulse 1 701 is directed to the edge 703 of the substrate and initiates a cleavage operation. Pulse 2 705 is also directed to one edge 707 of pulse 1 to extend the cleavage front. Pulse 3 709 is directed along the extended cleavage front to the opposite edge 711 of pulse 1 to further remove the layer of material from the substrate. These impulses or pulse combinations provide a controlled cleaving operation 713 of the layer of material from the substrate. FIG. 8 is a simplified diagram of selected energy 800 from a pulse in a previous embodiment for controlled propagation cleaving. This diagram is merely an example, which does not limit the scope of the invention. As shown, pulse 1 has an energy level above the average cleavage energy (E), which is the energy required to initiate the cleavage operation. Pulses 2 and 3 are provided using low energy levels along the cleavage front to maintain or continue the cleavage operation. In certain embodiments, the pulse is a laser pulse, where the incident beam heats a selected area of the substrate with the pulse, and the thermal pulse gradient creates a supplemental stress that is cleaved together. Exceed the formation or propagation energy and create a single cleavage front. In a preferred embodiment, the incident beam simultaneously produces a heating and heat pulse gradient that exceeds the cleavage energy formation or propagation energy. More preferably, the incident beam simultaneously produces a cooling and heat pulse gradient that exceeds the cleavage energy formation or propagation energy. Optionally, the energy state inside the substrate or the stress can be raised generally in the direction of the energy level needed to initiate the cleaving operation, but the substrate can have multiple continuous It is not enough to initiate a cleavage operation before introducing an impulse. The overall energy state of the substrate can be raised or lowered by using various sources alone or in combination, such as chemical, mechanical, thermal (sink or source) or electrical. Chemical sources can include various things such as particles, fluids, gases or liquids. These sources can also include chemical reactions to increase the stress in the material area. Chemical sources can be flooded, temporally, spatially or continuously introduced. In other embodiments, the mechanical source is derived from rotation, translation, compression, expansion, or ultrasonic energy. Mechanical sources can be flooded, time-varying, spatial-varying, or continuously introduced. In yet another embodiment, the electrical source is selected from a supplied voltage or a supplied electromagnetic field, which may be flooded, temporally, spatially, or continuously introduced. In yet another embodiment, the thermal source or sink is selected from radiation, convection, or conduction. This thermal source can be chosen in particular from photon beams, fluid jets, liquid jets, gas jets, electric / magnetic fields, electron beams, thermoelectric heating, furnaces. The heat sink may be selected from a fluid jet, liquid jet, gas jet, cryogenic cooling fluid, supercooled liquid, thermoelectric cooling means, electric / magnetic field, and the like. Similar to the previous embodiment, the thermal source may be flooded, time-varying, spatial-varying or continuous. Further, any of the foregoing embodiments may be combined or divided depending on the application. Of course, the type of source used depends on the application. As mentioned above, the general source increases the energy or stress level of the material region without initiating the cleavage operation in the material region before providing the energy to initiate the controlled cleavage operation. . In certain embodiments, the energy source raises the energy level of the cleavage plane of the substrate above the cleavage front propagation energy, but not enough to cause the cleavage front to self-initiate. A thermal energy source or sink, especially in a heat or non-heat form (eg, a cooling source), can be generally applied to the substrate to increase the energy state or stress level of the substrate without initiating a cleavage front. Instead, the energy source is electrical, chemical or mechanical. The directed energy source provides energy to selected regions of the substrate material to initiate a cleavage front, which self propagates through the implanted region of the substrate until a thin film of material is removed. Various techniques can be used to initiate the cleavage operation. These techniques will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a simplified diagram of an energy state 900 for a controlled cleaving operation using one controlled source in accordance with one aspect of the present invention. This diagram is merely an example, which does not limit the scope of the invention. In this embodiment, the energy level or state of the substrate is raised above the cleavage front propagation energy state using a general energy source, but lower than the energy state required to initiate the cleavage front. To initiate the cleavage front, an energy source such as a laser directs a beam in the form of a pulse at the edge of the substrate to initiate a cleavage operation. Instead, the energy source is a cooling fluid (eg, liquid, gas) that directs a pulsed cooling medium to the edge of the substrate to initiate the cleaving operation. The general energy source typically maintains a cleaving operation that requires a lower energy level than the starting energy. Another feature of the present invention is shown in FIGS. FIG. 10 is a simplified view of an implanted substrate 1000 subjected to rotational forces 1001 and 1003. This diagram is merely an example, which does not limit the scope of the invention. As shown, the substrate includes a top surface 1005, a bottom surface 1007, and an implanted region 1009 of a selected depth. The energy source uses a light beam or thermal source to raise the overall energy level of the substrate above the cleave front propagation energy state, but below the energy state required to initiate the cleave front. The substrate receives a rotational force 1001 rotating clockwise on the upper surface and a rotational force 1003 rotating counterclockwise on the lower surface, which stresses in the implanted region 1009 to initiate the cleavage front. appear. Instead, the bottom surface receives a counterclockwise turning force and the bottom surface receives a clockwise turning force. Of course, the direction of the force is generally not a concern in this embodiment. FIG. 11 is a simplified diagram of the energy state 1100 of a cleaving operation controlled using a rotational force according to the present invention. This diagram is merely an example, which does not limit the scope of the invention. As described above, the energy level or state of the substrate is raised above the cleave front propagation energy state using a general energy source (eg, heat, beam), but the energy state required to initiate the cleave front Lower than. To initiate the cleave front, the cleave front is initiated by mechanical energy means, such as a rotational force applied to the implanted region. In particular, the rotational force applied to the implanted area of the substrate produces a zero stress at the center of the substrate and produces a maximum stress at the periphery, especially in proportion to the radius. In this example, the center start pulse produces a cleavage front that expands radially to cleave the substrate. The area of material removed provides a thin film of silicon material for processing. Silicon materials have a limited surface roughness and desired planarity for use in a silicon-insulator laminate substrate. In some embodiments, the surface roughness of the removed film has properties of less than about 60 nm or about 40 nm, or less than about 20 nm. Thus, the present invention provides a smoother and more uniform thin film silicon than existing techniques. In a preferred embodiment, the present invention is performed at a lower temperature than that used by existing technologies. In particular, the present invention does not require increasing the overall substrate temperature to initiate and maintain the cleavage operation as in existing techniques. In some embodiments for silicon wafers and hydrogen implantation, the substrate temperature during the cleaving process does not exceed about 400 ° C. In another, the substrate temperature does not exceed about 350 ° C. during the cleavage process. In yet another, the substrate temperature is maintained substantially below the injection temperature by a heat sink such as a cooling fluid, a cryogenic fluid, or the like. Thus, the present invention reduces the potential for unnecessary damage due to excessive energy release from the random cleavage front, which typically improves the surface quality of the removed film and / or substrate. Thus, the present invention provides a resulting film on a substrate with overall high production capacity and quality. The foregoing embodiments have been described with respect to cleaving a thin film of material from a substrate. However, the substrate can be placed on a workpiece such as a stiffener or the like before the controlled cleavage process. The workpiece bonds to the top or implanted surface of the substrate to provide structural support to the thin film of material during a controlled cleavage process. The workpiece can be bonded to the substrate using various bonding or bonding techniques, for example, electrostatic, adhesive, atomic bonding. Some of these joining techniques are described here. The workpiece is made of dielectric materials (eg, quartz, glass, sapphire, silicon nitride, silicon dioxide), conductive materials (silicon, silicon carbide, polysilicon, III / V materials, metals), and plastics (eg, polyimide-based materials). Made from. Of course, the type of workpiece used depends on the application. Alternatively, the substrate with the film to be removed can be temporarily placed on a transfer substrate, such as a stiffener or the like, prior to a controlled cleavage process. The transfer substrate bonds to the top or implanted surface of the substrate with the film to provide structural support for a thin film of material during a controlled cleavage process. The transfer substrate can be temporarily bonded to the film-bearing substrate using various bonding or bonding techniques such as, for example, electrostatic, adhesive, atomic bonding. Some of these joining techniques are described here. The transfer substrate is made of a dielectric material (eg, quartz, glass, sapphire, silicon nitride, silicon dioxide), a conductive material (silicon, silicon carbide, polysilicon, III / V material, metal), and a plastic (eg, polyimide-based material). ) Is made from. Of course, the type of transfer substrate used will depend on the application. In addition, the transfer substrate can be used to remove a thin film of material from the cleaved substrate after a controlled cleaving process. 2. Silicon-on-insulator process The process of manufacturing the silicon-on-insulator substrate according to the present invention will be briefly described below. (1) providing a donor silicon wafer (which may be coated with a dielectric material); (2) introducing particles into the silicon wafer to a selected depth to limit the thickness of the silicon film; Providing a target substrate material (which may be coated with a material); (4) bonding the donor silicon wafer to the target substrate material by joining the implanted surface to the target substrate material; (5) cleaving operation (optional) Increasing the overall stress (or energy) of the implanted region at the selected depth without initiating the step (6) using a fluid jet to perform a controlled cleavage operation at the selected depth. Applying stress (or energy) to selected areas of the bonded substrate to begin, (7) removing silicon film thickness from silicon wafer (optional) Providing additional energy to the bonded substrate to maintain a controlled cleavage operation for: (8) fully bonding the donor silicon wafer and the target substrate; and (9) polishing the thickness surface of the silicon film. I do. The above sequence of steps provides a step of initiating a controlled cleaving operation using energy applied to selected regions of the multi-layer substrate structure to form a cleave front in accordance with the present invention. This initiation step initiates the cleavage process in a controlled manner by limiting the amount of energy applied to the substrate. Further, propagation of the cleave operation may be performed by applying additional energy to selected regions of the substrate to maintain the cleave operation, or by using energy from a starting step to further propagate the cleave operation. Can be done. This sequence of steps is merely an example and does not limit the technical scope of the present invention. Further details regarding the above sequence of steps will be described below with reference to the drawings. FIGS. 12-18 are simplified cross-sectional views of a substrate on which a process for manufacturing a silicon-on-insulator wafer is performed according to the present invention. The process begins by providing a semiconductor substrate similar to silicon wafer 2100 as shown in FIG. The substrate or donor includes a region of material 2101 to be removed, which is a thin, relatively uniform film obtained from the substrate material. The silicon wafer includes a top surface 2103, a bottom surface 2105, and a thickness 2107. The material area also has a thickness (z 0 ). Optionally, a dielectric layer 2102 (eg, silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride) is on the upper surface of the substrate. The process of the present invention provides a new and superior technique for removing material region 2101 using the following sequence of steps for manufacturing a silicon-on-insulator wafer. The selected energetic particles 2109 are implanted through the top surface of the silicon wafer to a selected depth, which limits the thickness of a region of the material, called a thin film of material. As shown, the particles are at a selected depth (z 0 ) Has the desired concentration 2111. Various techniques for implanting energetic particles into a silicon wafer can be used. These techniques include, for example, ion implantation using beamline ion implanters manufactured by Applied Material, Eaton Corporation Varian, and other companies. Alternatively, implantation can be performed using plasma immersion ion implantation ("PIII") techniques. Further, the implantation can be performed using an ion shower. Of course, the technology used depends on the application. For some applications, smaller mass particles are usually selected to reduce the likelihood of damage to the material area. That is, smaller mass particles readily propagate through the substrate material to a selected depth without substantially damaging the area of material traversed by the particles. For example, smaller mass particles (or energetic particles) are substantially charged (eg, positive or negative) or neutral atoms or molecules or electrons and the like. In certain embodiments, the particles are charged particles including neutral and / or hydrogen ions and isotopes thereof, rare earth gas ions such as helium and isotopes, and neon. The particles can also be obtained, for example, from hydrogen gas, water vapor, compounds such as methane, other hydrogen compounds, and other light atomic mass particles. Alternatively, the particles are a combination of the aforementioned particles and / or ionic and / or molecular and / or atomic species. The process uses the steps of bonding an implanted silicon wafer to a workpiece or target wafer, as shown in FIG. The workpiece is made from dielectric materials (eg, quartz, glass, silicon nitride, silicon dioxide), conductive materials (silicon, polysilicon, III / V materials, metals), and plastics (eg, polyimide-based materials). Various other types of substrates may be used, such as a substrate. However, in this embodiment of the invention, the workpiece is a silicon wafer. In certain embodiments, silicon wafers are bonded or fused together using a low temperature thermal step. The low temperature thermal process typically ensures that the implanted particles do not overstress the material region causing uncontrolled cleaving action. In one property, the low temperature bonding process is caused by a self bonding process. In particular, one wafer is stripped to remove oxide (or one wafer is not oxidized). The cleaning solution treats the wafer surface to form OH bonds on the wafer surface. One example of a solution used for wafer cleaning is H Two O Two -H Two SO Four Is a mixture of The dryer dries the wafer surface to remove any remaining liquid or particles from the wafer surface. Self-bonding is performed by positioning the cleaned wafer surface opposite the oxidized wafer surface. Instead, the self-bonding process is performed by activating one of the wafer surfaces to be bonded by plasma cleaning. In particular, plasma cleaning uses a plasma obtained from a gas such as argon, ammonia, neon, water vapor, oxygen to activate the wafer surface. The activated wafer surface 2203 is located opposite the surface of the other wafer, which has an oxide coating 2205. The wafer is a sandwich structure having an exposed wafer surface. A selected amount of pressure is applied to each exposed surface of the wafer to self-bond one wafer to the other. Instead, an adhesive disposed on the wafer surface is used to bond one wafer to another. The adhesive includes an epoxy, polyimide type material or the like. A spin coating layer on glass can be used to bond one wafer surface to the surface of another wafer. These materials with spin coating on glass ("SOG") include, inter alia, siloxanes or silicates, often mixed with alcohol-based solvents and the like. SOG is a desirable material because it is the low temperature (eg, 150-250 ° C.) often required to cure it after it has been applied to the wafer surface. Alternatively, various other low temperature techniques can be used to bond the donor wafer to the target wafer. For example, electrostatic coupling techniques can be used to bond two wafers together. In particular, one or both wafer surfaces are charged because they are attracted to the other wafer surface. Further, the donor wafer can be fused to the target wafer using a variety of commonly known techniques. Of course, the technology used depends on the application. After bonding the wafer to the sandwich structure 2300, as shown in FIG. 14, the method includes controlling the removal of the substrate material to provide a thin film of substrate material 2101 overlying the insulator 2305 to the target silicon wafer 2201. Included cleavage operation. Controlled cleaving is performed by selective energy positioning or placement 2301, 2303 of the energy source on the donor and / or target wafer. For example, an energy impulse can be used to initiate a cleavage operation. An impulse (or impulses) is provided using an energy source, which includes, inter alia, a mechanical source, a chemical source, a heat sink or source, and an electrical source. A controlled cleavage operation is initiated by the techniques described above and others, and is illustrated by FIG. For example, the process of initiating a controlled cleaving operation is at a selected depth (z 0 Using a step of applying energies 2301 and 2303 to selected areas of the substrate to initiate a controlled cleaving operation, wherein the cleaving operation frees a portion of the substrate material removed from the substrate. Is done using a propagating cleavage front. In certain embodiments, the method uses a single impulse to initiate the cleavage operation as described above. Instead, the method uses a starting impulse followed by another impulse or a continuous impulse to a selected area of the substrate. Instead, the method provides an impulse along the substrate to initiate a cleaving operation maintained by the scanned energy. Alternatively, the energy can be scanned across a selected area of the substrate, thereby initiating and / or maintaining a controlled cleavage operation. Optionally, the energy or stress of the substrate material can be increased in the direction of the energy level required to initiate the cleaving operation, but in accordance with the present invention, a single impulse or multiple continuous It is not enough to initiate a cleavage operation before introducing an impulse. The general energy state of the substrate can be raised or lowered by using various sources, such as chemical, mechanical, thermal (sink or source) or electrical, or alone or in combination. it can. Chemical sources can include particles, fluids, gases or liquids. These sources can also include a chemical reaction to increase the stress in the material region. Chemical sources may be introduced as floods, temporal changes, spatial changes, or continuously. In other embodiments, the mechanical source is derived from rotation, translation, compression, expansion, or ultrasonic energy. Mechanical sources can be introduced as floods, temporal changes, spatial changes or continuously. In yet another embodiment, the electrical source is selected from a supplied voltage or a supplied electromagnetic field, which is introduced as a flood, a temporal change, a spatial change or continuously. In yet another embodiment, the thermal source or sink is selected from radiation, convection, or conduction. This thermal source can be chosen among others from photon beams, fluid jets, liquid jets, gas jets, electric / magnetic fields, electron beams, thermoelectric heating, furnaces. The heat sink can be selected from fluid jets, liquid jets, gas jets, cooling fluids, supercooled liquids, thermoelectric cooling means, electric / magnetic fields, and others. Similar to the previous embodiment, the thermal source may be provided as a flood, a temporal change, a spatial change, or continuously. Moreover, any of the above embodiments can be combined or divided according to the application. Of course, the type of source used will depend on the application. As mentioned above, the general source increases the energy or stress level of the material region without initiating the cleaving operation of the material region before providing the energy to initiate the controlled cleaving operation. In a preferred embodiment, the method maintains a temperature below the temperature at which the particles are introduced to the substrate. In some embodiments, the substrate temperature is maintained between -200C and 450C during the step of introducing energy to initiate propagation of the cleaving operation. The substrate temperature can be maintained below 400 ° C. or below 350 ° C. In a preferred embodiment, the method uses a thermal sink to initiate and maintain the cleaving operation, which is performed at much lower temperatures than room temperature. In an alternative preferred embodiment, the mechanical and / or thermal sources are pressurized (eg, compressed) and are fluid jets according to one embodiment of the present invention. The fluid jet (or liquid or gas jet) strikes the edge region of the substrate 2300 to initiate a controlled cleaving process. A fluid jet from a compressed or pressurized fluid source is directed from the substrate 2100 to a region of selected depth 2111 to cleave a region of material 2101 of a certain thickness. The fluid jets separate the region 2101 from the substrate 2100 such that they are separated from each other at a selected depth 2111. The fluid jet can be adjusted to initiate and maintain a controlled cleaving process to separate material 2101 from substrate 2100. Depending on the application, the fluid jet can be adjusted in direction, position, and size to achieve the desired controlled cleavage process. The final bonding step between the target wafer and the thin film of the material area is performed according to some embodiments, as shown in FIG. In one embodiment, one silicon wafer has a coating layer of silicon dioxide, which layer has been thermally grown on the front side prior to cleaning a thin film of material. Silicon dioxide can also be formed using various other techniques such as, for example, chemical vapor deposition. Silicon dioxide to and from the wafer surface is thermally fused together in this process. In some embodiments, the oxidized silicon surface (from the donor wafer), either from the target wafer or the thin film in the material area, is further compressed together and receives an oxidizing atmosphere 2401. The oxidizing atmosphere is in a diffusion furnace for steam oxidation, hydrogen oxidation or the like. The combination of pressure and oxidizing atmosphere fuses the two silicon wafers together at the oxidizing surface or interface 2305. These embodiments often require high temperatures (eg, 700 ° C.). Instead, the two silicon surfaces are further compressed together and receive the voltage applied between the two wafers. The applied voltage raises the temperature of the wafer to induce coupling between the wafers. This technique limits the amount of crystalline defects introduced into the silicon wafer during the bonding process, since virtually no mechanical force is required to initiate the bonding operation between the wafers. Of course, the technique used depends on the application. After wafer bonding, the silicon-on-insulator comprises a target substrate having a coating film of silicon material and an oxide layer sandwiched between the target substrate and the silicon film, as shown in FIG. I do. The film surface of the silicon material removed is often rough 2404 and requires a surface finish. Surface finishing is performed using a combination of grinders and / or polishing techniques. In some embodiments, the surface to be removed is formed using techniques such as, for example, rotating abrasive material over the surface to be removed to remove surface imperfections or roughness. Receive a polishing step. Machines like "Back Grinder" are manufactured by a company called Disco and give this technology. Instead, a chemical mechanical polishing or planarization ("CMP") technique finishes the film surface to be removed, as shown in FIG. In CMP, a slurry mixture is applied directly to a polishing surface 2501 mounted on a rotating platen 2503. The slurry mixture can be transferred to the polishing surface by an orifice coupled to the slurry source. Slurries are often abrasive and oxidizing agents such as H Two O Two And KIO Three Is a solution containing iron nitrate. The polishing agent is borosilicate glass, titanium dioxide, titanium nitrate. Aluminum oxide, aluminum trioxide, iron nitrate, cerium oxide, silicon dioxide (colloidal silica), silicon nitrate, silicon carbide, graphite, diamond, and any mixtures thereof. The abrasive is mixed in a solution such as deionized water and an oxidizing agent. Preferably, the solution is an acid. This acid solution interacts with the silicon material from the wafer during the polishing process. Preferably, the polishing process uses a polyurethane polishing pad. One example of this polishing pad is manufactured by Rodel and sold under the trade name IC-1000. The polishing pad is rotated at a selected speed. A carrier head that picks up the target wafer with the film provides a selected amount of pressure on the rear surface of the target wafer, thereby applying a selected force to the film. The polishing process removes approximately a selected amount of film material, which provides a relatively smooth film surface 2601 in subsequent processes, as shown in FIG. In one embodiment, the oxide thin film 2406 is located on a film of material located on the target wafer, as shown in FIG. The oxide layer is formed during a thermal anneal step, which permanently bonds the film of material to the target wafer, as described above. In such embodiments, the finishing process is adjusted selectively with respect to the first removal oxide, and the film is subsequently polished to complete the process. Of course, the sequence of steps depends on the particular application. In certain embodiments, a silicon-on-insulator substrate undergoes a series of process steps to form an integrated circuit thereon. These process steps are described in S.A. Wolf's Silicon Processing for the VLSI Era (2), Lattice Press (1990). A portion of the completed wafer 2700 including the integrated circuit device is shown in FIG. As shown, a portion of the wafer 2700 includes an active device area 2701 and an isolation area 2703. The active devices are field effect transistors, each having a source / drain region 2705 and a gate electrode 2707. A dielectric isolation layer 2709 is placed over the active device to isolate the active device from any overlying layers. Although described above with respect to silicon wafers, other substrates may be used. For example, the substrate can be almost any single crystal, polycrystalline or amorphous substrate. Further, the substrate is made of a III / V material such as gallium nitride, gallium nitrate (GaN), and the like. Multilayer substrates can also be used according to the present invention. Multilayer substrates include silicon-on-insulator substrates, various stacked layers on semiconductor substrates, and many other types of substrates. Further, the above embodiments relate to providing an energy pulse to initiate a controlled cleavage operation. The pulse can be displaced by energy that is scanned across a selected area of the substrate to initiate a controlled cleaving operation. Energy can also be scanned across selected areas of the substrate to maintain or maintain a controlled cleaving operation. Those skilled in the art will readily recognize various alternatives, modifications, and variations that can be used in accordance with the present invention. While a full description of certain embodiments has been described above, various modifications and alternative constructions and equivalents may be used. Therefore, the above description and illustrations do not limit the scope of the invention, which is limited by the appended claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／０２６，１１５ (32)優先日 平成10年２月19日(1998．2．19) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (31) Priority claim number 09 / 026,115 (32) Priority Date February 19, 1998 (February 19, 1998) (33) Priority country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, L S, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ , BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL , AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, E E, ES, FI, GB, GE, GH, GM, GW, HU , ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, M D, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL , PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, U Z, VN, YU, ZW

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．基体から材料のフィルムを形成する処理方法において、 基体の表面を通って前記表面の下方の選択された深さまで選択された方法によ り粒子を導入し、前記粒子は前記選択された深さの上における除去される基体材 料を限定するために前記選択された深さにおいて濃度を有しており、 前記基体の前記選択された深さにおいて制御された劈開動作を開始するために 前記基体の選択された領域へエネルギを与え、前記基体から分離される前記材料 の部分を取り除くために伝播する劈開フロントを使用して前記劈開動作が行われ るステップを有する処理方法。 ２．前記粒子は、水素ガス、ヘリウムガス、水蒸気、メタン、水素化合物、およ びその他の軽い原子質量の粒子からなるグループから選択されたソースから得ら れる請求項１記載の処理方法。 ３．前記粒子は、中性分子、帯電された分子、原子、電子からなるグループから 選択される請求項１記載の処理方法。 ４．前記粒子はエネルギを有する請求項１記載の処理方法。 ５．前記エネルギを有する粒子は、前記表面を通って前記表面の下方の前記選択 された深さまで貫通するのに十分な運動エネルギを有している請求項４記載の処 理方法。 ６．前記エネルギを与えるステップは、前記基体から前記材料を除去するために 前記制御された劈開動作を維持して材料フィルムを与える請求項１記載の処理方 法。 ７．前記エネルギを与えるステップは、前記材料の制御された応力を増加し、前 記基体から前記材料を除去するために前記制御された劈開動作を維持して材料フ ィルムを与える請求項１記載の処理方法。 ８．前記基体から前記材料を除去するため前記制御された劈開動作を維持して材 料フィルムを与えるため、付加的なエネルギを前記基体へ与えるステップをさら に含んでいる請求項１記載の処理方法。 ９．前記基体から前記材料を除去するために前記材料中において制御された応力 を増加し、前記制御された劈開動作を維持して材料フィルムを与えるために、付 加的なエネルギを前記基体へ与えるステップをさらに含んでいる請求項１記載の 処理方法。 １０．前記導入するステップは、前記選択された深さにおける前記基体の原子結 合の損傷と、結合の置換と、劣化と、結合の破断とからなるグループから選択さ れた損傷を形成する請求項１記載の処理方法。 １１．前記損傷は前記基体材料に対して応力を生じさせる請求項１０記載の処理 方法。 １２．前記損傷は、前記基体材料を劈開する可能性なく、前記基体材料の応力に 耐える能力を減少させる請求項１０記載の処理方法。 １３．前記伝播劈開フロントは、１つの劈開フロントまたは多数の劈開フロント から選択される請求項１記載の処理方法。 １４．前記導入するステップは、前記選択された深さに前記粒子が存在すること により前記選択された深さにおいて前記材料領域に応力を生じさせる請求項１記 載の処理方法。 １５．前記導入するステップは、ビームラインイオン注入のステップである請求 項１記載の処理方法。 １６．前記導入するステップは、プラズマ浸漬イオン注入のステップである請求 項１記載の処理方法。 １７．前記基体は、シリコン、ダイヤモンド、水晶、ガラス、サファイヤ、二酸 化シリコン、誘電体、III／Ｖ族材料、プラスティック、セラミック材料、およ び多層基体からなるグループから選択された材料で作られている請求項１記載の 処理方法。 １８．前記エネルギは、静的なソースまたは流体ジェットソースから選択される 請求項１記載の処理方法。 １９．前記流体は、前記選択された深さに導かれて前記制御された劈開動作を開 始する請求項１８記載の処理方法。 ２０．多層の基体を提供し、前記基体は選択された深さの上における除去される 基体材料を限定するために選択された深さにおいて濃度を有する複数の粒子を含 む基体部分を具備し、 前記基体の前記選択された深さにおいて制御された劈開動作を開始するために 前記基体の選択された領域へ流体を与え、前記基体から除去される前記材料の部 分を分離するために伝播する劈開フロントを使用して前記劈開動作が行われるス テップを有する多層基体を形成する処理方法。 ２１．前記流体は、静的なソースまたは流体ジェットソースから選択される請求 項２０記載の処理方法。 ２２．前記流体ジェットは、前記制御された劈開動作を開始するために前記選択 された深さへ導かれる請求項２０記載の処理方法。 ２３．前記流体ジェットは圧縮ガスから得られる請求項２０記載の処理方法。[Claims] 1. In a processing method for forming a film of a material from a substrate,   By a selected method through the surface of the substrate to a selected depth below said surface Substrate particles, wherein the particles are removed above the selected depth. Having a concentration at said selected depth to limit the charge;   To initiate a controlled cleavage operation at said selected depth of said substrate Energizing a selected area of the substrate and separating the material from the substrate The cleavage operation is performed using a propagating cleavage front to remove portions of the Processing method comprising the steps of: 2. The particles include hydrogen gas, helium gas, water vapor, methane, hydride, And other light atomic mass particles obtained from a source selected from the group consisting of: The processing method according to claim 1, wherein 3. The particles are from the group consisting of neutral molecules, charged molecules, atoms, and electrons The processing method according to claim 1, which is selected. 4. The processing method according to claim 1, wherein the particles have energy. 5. The energetic particles pass through the surface and beneath the surface 5. The process of claim 4 having sufficient kinetic energy to penetrate to a set depth. Method. 6. The step of applying energy includes removing the material from the substrate. The method of claim 1 wherein the controlled cleavage operation is maintained to provide a material film. Law. 7. The step of energizing increases the controlled stress of the material, Maintaining the controlled cleavage operation to remove the material from the substrate 2. The method of claim 1 wherein the film is provided. 8. Maintaining the controlled cleavage operation to remove the material from the substrate; Providing additional energy to the substrate to provide a feedstock film. 2. The processing method according to claim 1, wherein 9. Controlled stress in the material to remove the material from the substrate To provide a material film while maintaining the controlled cleavage operation. 2. The method of claim 1, further comprising the step of applying additional energy to said substrate. Processing method. 10. The step of introducing includes bonding atoms of the substrate at the selected depth. Selected from the group consisting of joint damage, bond replacement, degradation, and bond breakage. 2. The method of claim 1 wherein said damage is formed. 11. The process of claim 10 wherein said damage causes stress on said substrate material. Method. 12. The damage is not likely to cleave the substrate material, but is subject to stress in the substrate material. 11. The method of claim 10, wherein the ability to withstand is reduced. 13. The propagation cleavage front may be a single cleavage front or multiple cleavage fronts. The method according to claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of: 14． The step of introducing may include the presence of the particles at the selected depth. Causing a stress in said material region at said selected depth. Processing method. 15. The introducing step is a beam line ion implantation step. Item 3. The processing method according to Item 1. 16. The step of introducing is a step of plasma immersion ion implantation. Item 3. The processing method according to Item 1. 17． The substrate is made of silicon, diamond, quartz, glass, sapphire, diacid Silicon, dielectrics, III / V materials, plastics, ceramic materials, and And a material selected from the group consisting of: Processing method. 18. The energy is selected from a static source or a fluid jet source The processing method according to claim 1. 19. The fluid is directed to the selected depth to open the controlled cleavage operation. 19. The processing method according to claim 18, which starts. 20. Providing a multi-layer substrate, wherein the substrate is removed over a selected depth Including a plurality of particles having a concentration at a selected depth to define the substrate material A base portion,   To initiate a controlled cleavage operation at said selected depth of said substrate A portion of the material that provides a fluid to a selected area of the substrate and is removed from the substrate Where the cleavage operation is performed using a propagating cleavage front to separate the components. A processing method for forming a multilayer substrate having a step. 21. Wherein the fluid is selected from a static source or a fluid jet source Item 21. The processing method according to Item 20. 22. The fluid jet is selected to initiate the controlled cleavage operation. 21. The processing method according to claim 20, wherein the guiding is performed to the set depth. 23. 21. The method of claim 20, wherein the fluid jet is obtained from a compressed gas.
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