FR2848723A1 - Outil pour la desolidarisation de plaques dans le domaine des substrats semiconducteurs, ensemble de tels outils et procedes associes - Google Patents

Abstract

Un outil pour désolidariser l'une de l'autre deux plaques (2,2') dont au moins l'une est utilisée dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, comprend deux organes de préhension (1, 1') aptes à être temporairement fixés respectivement aux faces opposées des deux plaques solidaires l'une de l'autre, et un dispositif de commande de désolidarisation apte à déplacer lesdits organes l'un par rapport à l'autre.Il est remarquable en ce que le dispositif de commande de désolidarisation comprend un actionneur (3, 3', 5) pour déplacer positivement lesdits organes de préhension et pour induire une flexion contrôlée dans au moins l'un desdits organes.On facilite ainsi la désolidarisation avec un risque amoindri de détérioration des plaques.Application à la désolidarisation de plaques fragilisées par implantation, collées temporairement, etc.

Description

La présente invention concerne d'une façon générale

la désolidarisation de couches minces dans le cadre de la 5 fabrication de substrats semiconducteurs pour les industries de la microélectronique, de l'optoélectronique et de l'optique.

En particulier mais non exclusivement, la présente invention vise un nouvel outil pour séparer une structure 10 de manière contrôlée et mesurée dans le plan d'une interface, notamment au niveau d'une interface fragilisée par implantation d'espèces selon le procédé de la demanderesse connu sous la dénomination Smart-Cut tel que décrit par exemple dans le document FR-A-2 681 472.

On rappellera tout d'abord que ce procédé met en jeu une fracture au niveau d'une interface fragilisée par implantation d'espèces, typiquement d'ions d'hydrogène et/ou de gaz rares), subséquemment à un collage par adhésion moléculaire de la plaque implantée sur une autre 20 plaque formant support. Ainsi le procédé Smart-Cute permet d'amincir et d'assembler des films minces en structure empilée.

Les étapes de ce procédé sont résumées ci-dessous.

Tout d'abord, une couche intermédiaire d'adhésion 25 (typiquement silice, nitrure de silicium, Palladium, etc.) est en général formée par dépôt, ou oxydation thermique dans le cas de la silice, sur au moins l'une des plaques que l'on souhaite assembler.

On procède ensuite à l'implantation ionique, à 30 l'aide d'un faisceau mono-énergétique d'ions) sur toute la surface de la plaque que l'on souhaite amincir. Les ions implantés fragilisent le matériau à une interface dont la profondeur typiquement de l'ordre de grandeur de 1 tm, est fonction de l'énergie d'implantation.

Après un traitement des surfaces à assembler (polissage mécano-chimique, traitement chimique, etc.), 5 la plaque implantée est collée à un substrat dit raidisseur par adhésion moléculaire. La force d'adhésion peut alors être augmentée grâce à un recuit dit de consolidation. Puis, on procède à la fracture du film implanté au niveau de la zone de fragilisation. Cette 10 fracture peut être obtenue de différentes manières, généralement par apport d'énergie thermique, mécanique ou hybride. L'étape finale consiste à polir la surface du film aminci grâce à un polissage chimique ou mécanochimique.

Ainsi l'une des étapes essentielles de ce procédé est la fracture dans le plan de la zone fragilisée, étape qui repose généralement sur un principe d'apport d'énergie thermique et/ou mécanique. Dans le cas de la fracture thermique, les espèces implantées migrent dans 20 le plan de la zone implantée en formant des cavités gazeuses (phénomène de mrissement). Collé à un substrat raidisseur, le film implanté voit ses cavités croître préférentiellement dans le plan de l'interface, o la densité des espèces implantées est la plus forte. Le 25 dernier stade du mrissement correspond à la coalescence entre cavités. Leur diamètre peut alors atteindre plusieurs micromètres. La formation de ces cavités fragilise encore l'interface. Et la formation de gaz à l'intérieur de ces cavités crée une pression favorisant 30 la fracture.

Intéressante industriellement parce qu'elle ne requiert qu'une manipulation physique limitée, la fracture par traitement thermique ne peut cependant pas être obtenue pour toutes les combinaisons de matériaux.

Ainsi des hétérostructures possédant des couches de matériaux aux coefficients de dilatation thermique (CTE) 5 très différents (exemples: silicium sur quartz ou sapphire sur silicium) ne peuvent pas subir le traitement thermique nécessaire à la fracture sans causer des dommages irrémédiables à la structure (voilage ou rupture). A titre d'exemple, une structure de silicium 10 sur quartz, avec des coefficients de dilatation thermique respectifs de 2,6.106 cm/K et 0O5.10-6cm/K, se brise avant d'atteindre la température seuil. La fracture doit donc être achevée sur un principe mécanique.

Par ailleurs, les techniques mises en oeuvre dans la 15 fabrication de substrats de type SOI impliquent de plus en plus une maîtrise des énergies de collage.

On rappellera ici qu'un collage peut reposer sur des techniques variées: adhésion moléculaire (directe ou via des couches de transition), collage métallique, collage 20 par fusion, etc. L'énergie de collage par unité de surface dépend de nombreux paramètres matériau choisi, planéité des surfaces, rugosité, température du collage, budget thermique du traitement de consolidation, etc. Les études dans ce domaine sont donc très précieuses pour le développement des produits. Elles permettent de connaître l'influence de nombreux paramètres. Mais il n'existe à l'heure actuelle sur le plan industriel ni outil, ni technique permettant d'obtenir des mesures 30 d'énergie de collage fiables et reproductibles.

A cet égard, et en référence à la figure 1 des dessins, la seule technique utilisable concrètement consiste à insérer une lame 10 à l'interface désirée entre deux plaques il et 12, puis à décoller partiellement la structure sur une distance que l'on mesure, pour finalement déterminer l'énergie de collage.

Toujours en matière de désolidarisation, il peut être nécessaire, au cours des étapes technologiques de la création d'un composant, de se débarrasser d'un substrat utilisé en début de procédé. A titre d'exemple, l'épitaxie de matériaux à large bande interdite (à base 10 de nitrure de gallium ou autres nitrures métalliques) peut se faire industriellement sur substrat sapphire.

Après l'épitaxie, la qualité d'isolant de ce substrat interdit tout contact électrique en face arrière. Ainsi, lorsque l'on souhaite réaliser un composant à géométrie 15 verticale (par exemple une diode électroluminescente, une source laser à cavité verticale) à partir de cette épitaxie, il peut donc être utile, voire nécessaire, de faire disparaître ce substrat. Plusieurs technologies ont été développées en ce sens: les attaques chimiques 20 sélectives, l'amincissement mécanique ou ionique, la technique dite de " laser lift-off " en terminologie anglosaxonne. Cette dernière technique consiste à désolidariser une couche hétéroépitaxiée de son substrat par un balayage laser de l'interface entre le substrat et 25 la couche épitaxiée.

Mais toutes les techniques développées en matière d'élimination d'un support devenu inutile présentent certaines limitations.

Ainsi la technique d'attaque chimique du substrat est destructive pour celui-ci, et occasionne donc des pertes de matière.

La technique dite de laser lift-off ne peut généralement se pratiquer que sur de petites surfaces, et non pas sur la surface entière d'un substrat de par exemple une dizaine de centimètres de diamètre ou davantage. Pour pallier ces limitations, on a commencé à mettre au point des techniques dites de substrat démontable. Un substrat démontable présente généralement une structure multicouche: un substrat pour épitaxie, de faible 10 épaisseur (typiquement quelques manomètres), proposant un paramètre de maille adapté à la croissance épitaxiale, est collé à un support mécanique épais (typiquement quelques centaines de micromètres) . Après épitaxie, le but est de dissocier les deux couches du pseudo- substrat 15 obtenu. Cette voie technologique demande un contrôle précis de l'énergie de collage en fonction de la température. Plus précisément, cette énergie doit être suffisamment forte pour accepter la température d'épitaxie et suffisamment faible pour ensuite autoriser 20 sa désolidarisation.

On peut alors provoquer la dissociation du pseudosubstrat grâce à une contrainte d'un autre ordre, par exemple mécanique.

On va maintenant rappeler les différentes techniques 25 existantes en matière de désolidarisation.

Tout d'abord, comme on l'a indiqué plus haut, la fracture thermique est typiquement utilisée dans la fabrication de matériaux SOI. Elle est réalisée par recuit à haute température (typiquement supérieure à 30 10001C). Cette technique présente plusieurs intérêts: pratique industrielle aisée, répétabilité, homogénéité des surfaces après fracture. De plus, les fours de recuit rapide permettent des cadences élevées.

En matière de fracture mécanique, il existe aujourd'hui différentes manières de procéder à la disjonction mécanique de couches minces.

En premier lieu, le document WO-A-0026000 au nom de la Demanderesse décrit un outil et une technique selon lesquels le décollement de la structure dans le plan de l'interface fragilisée se fait grâce à une sollicitation 10 de déformation localisée. Grâce à des bras créant une adhérence par succion, de chaque côté de la structure, un système avec gâchette permet de déclencher le décollement par écartement en bord de plaque. Cet écartement localisé se propage alors selon une onde de décollement pour 15 produire le décollement sur la totalité de l'interface.

Une limitation de cette approche réside en ce qu'elle ne convient bien que pour des structures à faible énergie de décollement, telles que les structures SOI réalisées selon le procédé Smart-Cut , o l'énergie 20 nécessaire au décollement est fortement abaissée par un traitement thermique préalable. Pour des énergies de décollement plus élevées, la déformation des plaques devient plus importante et peut aller jusqu'à les détériorer. De plus, certains matériaux semi-conducteurs 25 tels que l'InP présentent un seuil de déformation plastique plus faible, et doivent être écartés de ce genre de technique.

D'autre part, ce système, par l'action manuelle de la force de décollement, n'offre pas de mesure de 30 l'énergie de collage qui existait.

En second lieu, le document GB-A-2 124 547 propose une méthode de clivage de plaques laminées parallèlement à leur surface, et décrit un outil comportant des préhenseurs qui peuvent exercer une contrainte de séparation grâce à une succion sur les plaques à cliver.

Les préhenseurs peuvent se déplacer parallèlement ou 5 pivoter autour d'un axe commun. Il est prévu que les préhenseurs peuvent avoir une forme de couronne.

Toutefois, la technique décrite dans ce document, dont l'application est métallurgique ne semble pas adaptée aux matériaux fragiles que sont les semi10 conducteurs. De, plus, la rugosité des surfaces obtenue après un tel clivage réalisé selon ce document apparaît non compatible avec les spécifications courantes du domaine des semi-conducteurs (ordre de grandeur de l'Angstrôm) . Enfin ce document ne prévoit pas de mesure 15 de l'énergie de collage, ni de mesure de l'écartement imposé. En troisième lieu, une technique de découpage par jet de liquide sous pression est utilisée dans un procédé dit " Eltran " qui consiste à épitaxier un film de 20 silicium et à le coller sur un support mécanique de silicium oxydé, puis à séparer ce film épitaxial grâce à une découpe par jet d'eau qui peut être assistée d'autres techniques telles que l'introduction de lames.

En quatrième lieu et de retour à la figure 1, et 25 pour ce qui concerne maintenant la mesure de l'énergie de collage (ou énergie de surface), la technique selon laquelle on sépare partiellement deux plaques encollées 11 et 12 d'épaisseurs respectives t., et tW2 et de modules d'Young E1 et E2, par un séparateur tel que la lame de 30 rasoir 10, permet à partir de la mesure de la longueur décollée L de calculer l'énergie de collage selon une formule mathématique. En pratique, on choisit une lame dont l'épaisseur dépend de la raideur et de la taille des substrats collés. On insère la lame à la jonction en provoquant un décollement partiel. Lorsque ce décollement est stabilisé, on mesure la longueur décollée. Les 5 équations permettent alors un calcul de l'énergie de collage.

Mais, que ce soit pour un décollement mis en oeuvre dans un procédé de fabrication ou utilisé pour mesurer l'énergie de collage, le recours à des lames présente 10 certaines limites.

Tout d'abord, on souhaite toujours initier un décollement précisément au niveau le plus faible de l'interface implantée, et il est difficile de positionner précisément la lame afin d'initier la fracture exactement 15 ce niveau.

Ensuite, l'utilisation d'une lame comporte le risque de rayer les surfaces en regard lors de la séparation.

De plus, lorsque le rayon de courbure des plaques en cours de séparation devient trop important, une telle 20 déformation des plaques peut induire des défauts structuraux tels que des dislocations.

Enfin cette technique par son principe ne permet aucune mesure suffisamment précise et reproductible de l'énergie de décollement exercée, même si l'état de l'art 25 décrit plus haut tente, à l'aide d'un modèle mathématique, de le faire.

Dans toute la suite du présent mémoire, on parlera de désolidarisation au sens large du terme. Ce terme comprendra donc la notion de décollement de structures 30 assemblées (collage avec utilisation de colle, collage par adhésion moléculaire, que celui-ci soit ou non assisté par des traitements de surface comme par exemple des plasmas, scellement métallique, scellement par fusion, etc.). Mais ce terme de désolidarisation désignera aussi une fracture de type clivage dans un plan parallèle à l'interface, un cas particulier étant donné 5 par la fracture de type Smart-CutO au niveau de l'interface fragilisée, ou encore la désolidarisation au niveau de l'interface entre un substrat et une couche déposée, par épitaxie ou autre.

La présente invention vise à pallier les limitations 10 de l'état de la technique, et à proposer une technique de désolidarisation qui offre au moins l'un des avantages suivants: - possibilité de désolidariser des interfaces à forces d'adhésion élevées, par exemple de l'ordre de 1 15 J/m2 ou davantage, - possibilité de mesurer l'énergie d'adhésion de façon raisonnablement précise et reproductible, - risque diminué de détérioration ou de rupture des plaques désolidarisées, - application à de nombreux types d'interfaces entre plaques, tels que zone fragilisée, différents types de collages à adhésion contrôlée, etc. L'invention propose à cet effet, selon un premier aspect, un outil pour désolidariser l'une de 25 l'autre deux plaques dont au moins l'une est utilisée dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, comprenant deux organes de préhension aptes à être temporairement fixés respectivement aux faces opposées 30 des deux plaques solidaires l'une de l'autre, et un dispositif de commande de désolidarisation apte à déplacer lesdits organes l'un par rapport à l'autre, outil caractérisé en ce que le dispositif de commande de désolidarisation comprend un actionneur pour déplacer positivement lesdits organes de préhension et pour induire une flexion contrôlée dans au moins l'un desdits organes. Certains aspects non limitatifs de cet outil sont les suivants: - chaque organe de préhension comprend une membrane pourvue d'une pluralité d'orifices communiquant d'un côté 10 avec un plateau respectif et de l'autre côté avec une source de vide.

- les orifices sont des micropores.

- chaque organe de préhension comprend une électrode apte à être amenée à un potentiel différent de celui des 15 plaques, de manière à assurer la fixation temporaire par forces électrostatiques.

- chaque organe de préhension comprend un plateau en matériau diélectrique à l'intérieur duquel se trouve l'électrode. - au moins l'un des organes de préhension est sollicité par au moins deux actionneurs en au moins deux endroits distincts.

- au moins l'un des organes de préhension comprend un corps en forme générale de plateau avec des 25 déformabilités élastiques différente en au moins deux endroits. - le corps est formé par l'assemblage d'au moins deux lames de dimensions différentes.

- le corps est formé par un plateau d'épaisseur non 30 uniforme.

- l'épaisseur du plateau varie progressivement. 1l

- au moins une encoche est formée localement dans le plateau. - la ou chaque encoche s'étend sur toute une largeur du plateau.

- le plateau possède au moins deux encoches.

- les encoches sont parallèles entre elles.

- un organe de préhension dans lequel une flexion est susceptible d'être induite comporte un organe de limitation de flexion.

- l'organe de limitation de flexion est réglable.

- il est prévu un organe de limitation de flexion au voisinage d'une encoche.

- l'organe de limitation de flexion comprend une vis micrométrique opérant entre des régions du plateau 15 situées de part et d'autre de l'encoche.

- les deux organes de préhension sont montés pivotants l'un par rapport à l'autre, et l'actionneur agit à distance de la région de pivotement.

- l'outil comprend un dispositif pour ajuster 20 l'espacement entre les organes de préhension et permettre de désolidariser des plaques solidaires d'épaisseurs cumulées différentes.

- le ou chaque actionneur comprend un vérin hydraulique. - l'outil comprend en outre un dispositif de mesure d'au moins une valeur choisie dans le groupe comprenant la force exercée par au moins l'un des actionneurs et l'écartement entre les plaques.

L'invention propose selon un deuxième aspect un 30 ensemble pour la désolidarisation en série d'une pluralité de paires de plaques solidaires, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'outils tels que définis ci-dessus, et un actionneur commun apte à déplacer conjointement l'un des organes de préhension de chacun des outils.

Selon un troisième aspect, l'invention propose un 5 procédé pour désolidariser l'une de l'autre deux plaques dont au moins l'une est utilisée dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: fixation temporaire de deux organes de préhension respectivement avec des faces opposées des deux plaques solidaires l'une à l'autre, déplacement de l'un des organes de préhension l'un par rapport à l'autre, tout en induisant une flexion 15 contrôlée dans au moins l'un desdits organes.

Des aspects non limitatifs de ce procédé sont les suivants: - l'étape de solidarisation comprend la mise en contact des organes de préhension avec lesdites faces 20 opposées, et l'application d'une source de vide.

- l'étape de déplacement comprend les déplacements indépendants de deux régions distinctes d'un organe de préhension. - les deux organes de préhension sont montés 25 pivotants l'un par rapport à l'autre, et l'étape de déplacement comprend le déplacement mutuel de régions des organes de préhension situées à distance de la région de pivotement. Enfin l'invention propose un procédé de mesure de 30 l'énergie d'adhésion de deux plaques, dont au moins l'une est utilisée dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: fixation temporaire de deux organes de préhension avec des faces opposées des deux plaques solidaires l'une à l'autre, déplacement de l'un des organes de préhension l'un par rapport à l'autre, tout en induisant une flexion contrôlée dans au moins l'un desdits organes, en vue de désolidariser les plaques l'une de l'autre, et mesure de la force exercée lors de l'étape de déplacement et de l'écartement en cours de désolidarisation. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la 15 description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels, outre la figure 1 déjà décrite: - la figure 2 est une vue schématique en coupe 20 transversale d'un outil de désolidarisation selon l'invention, - les figures 3A et 3B sont respectivement une vue en coupe transversale et une vue en élévation de côté d'un outil suivant une première forme de réalisation 25 pratique de l'invention, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3B, illustrant une variante de réalisation d'une partie de l'outil, - les figures 5A et 5B sont des vues analogues aux 30 figures 3A et 3E, illustrant une autre forme de réalisation pratique de l'outil, - la figure 6 est une vue analogue aux figures 3B et 5B, illustrant une autre forme de réalisation de l'outil, - les figures 7A et 7B sont des vues analogues aux figures 3A et 3B, illustrant encore une autre forme de réalisation pratique de l'outil, - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7A, illustrant une variante de réalisation, - la figure 9 est une vue analogue aux figures 3A, SA et 7A, illustrant une forme de réalisation adaptée à 10 des plaquettes à séparer de dimensions différentes, et - la figure 10 est une vue schématique en élévation illustrant un ensemble de désolidarisation avec une pluralité d'outils selon l'invention.

En référence maintenant à la figure 2, on a 15 représenté un outil de désolidarisation composé de deux plateaux 1 et 1' d'une part déformables et d'autre part capables d'adopter un mouvement de rotation l'un par rapport à l'autre grâce à un vérin principal 5. Ces plateaux enserrent les deux faces de la structure à 20 désolidariser, composée de deux plaques 2 et 2'.

L'adhérence est alors obtenue grâce à une succion par le vide. A cet effet, les plateaux 1 et 1' sont composés de membranes, par exemple en céramique, ajourées d'orifices ou de micropores permettant d'exercer la succion et de 25 chambres à vide comme on le verra en détail plus loin.

Ces plateaux 1 et 1' sont courbés par l'action d'une série de vérins, respectivement 3 et 3', montés entre les faces arrière des plateaux 1 et 1' et les faces en vis-àvis de deux plaques rigides 4 et 4'. Ces plaques rigides 30 sont montées avec un unique degré de liberté en rotation l'une par rapport à l'autre, autour d'un axe de pivotement 6, la plaque 4' étant fixe en étant montée sur un bâti. Un axe secondaire 7 permet, grâce à des moyens non représentés, un ajustement de l'angle a autorisant l'outil à s'adapter à des ensembles de plaques 2, 2' d'épaisseurs différentes.

Grâce à la combinaison du pivotement selon l'axe 6, commandé par le vérin, de la déformabilité des plateaux 1 et 1', et de l'action individualisée des vérins 3 et 3', capable de contrôler la déformation desdits plateaux, cet outil permet de contrôler de façon localisée, précise et 10 reproductible l'effort de désolidarisation.

Les figures 3A et 3B illustrent le détail des plateaux à membranes 1 et 1' et de la chambre à vide dans une première forme de réalisation. Ainsi chaque plateau 1, 1' comporte un corps principal 103, 103' abritant sur 15 toute son étendue une chambre à vide (non spécifiquement illustrée) communiquant avec un conduit, respectivement 101, 101', auquel on peut appliquer une source de vide.

Au droit de chaque chambre à vide s'étend respectivement une membrane ou paroi 102, 102' poreuse ou percée d'un 20 certain nombre d'orifices, de préférence régulièrement répartis. Les parois 102, 102' sont rigides ou de préférence souples.

Dans cette forme de réalisation, le pivotement est assuré non pas au niveau des plaques rigides 4, 4', mais 25 directement au niveau des plateaux déformables 1, 1', qui possèdent des bras respectivement 8 et 8' articulés sur un axe de pivotement7; les vérins 3, 3' agissent ainsi directement entre les plaques 4, 4' et les plateaux 1, 1', pour induire à la fois leur déformation et leur 30 pivotement. On observe sur la figure 3B que les plateaux ont une forme généralement circulaire, avec un diamètre de préférence légèrement supérieur à celui des plaques à désolidariser. La figure 4 est une vue analogue à la figure 3B, qui illustre une variante de réalisation des plateaux 5 déformables 1, 1' . Ici le plateau 1 est pourvu de sa paroi poreuse ou perforée 102 seulement au niveau d'une région de couronne. La chambre à vide correspondante s'étend au droit de cette zone en couronne. De préférence, l'autre plateau 1' est conçu identiquement. 10 Une telle variante permet de protéger la surface principale des plaques, les plateaux de préhension 1 et 1' ne venant coopérer avec elles par succion que dans une région périphérique.

Alors que, dans la forme de réalisation des figures 15 3A et 3B, chaque plateau 1, 1' possède la même déformabilité intrinsèque sur toute son étendue, et les vérins multiples 3, 3' permettent de donner aux plateaux 1, 1' des courbures différentes selon leurs régions, on peut prévoir, dans une autre forme de réalisation, de 20 jouer sur la courbure des plateaux 1, 1' en leur donnant une déformabilité intrinsèque variable selon leur région.

Ainsi les figures SA et 5B illustrent une forme de réalisation o chaque plateau 1, 1' possède une épaisseur variable en fonction de la distance à l'axe de pivotement 25 7, de telle sorte que les régions les plus éloignées dudit axe sont d'autant plus minces et déformables.

Dans cette forme de réalisation, ceci est obtenu en constituant le corps de chaque plateau par assemblage de lames, respectivement 111, 112, 113 et 111', 112' et 30 113', ces lames ayant des étendues variable à partir d'un région de base commune, côté axe de pivotement 7. En l'occurrence, les régions des plateaux 1, 1' les plus éloignées de l'axe 7, et adjacentes à la région o s'exerce la force du vérin principal 5, présentent donc une plus grande déformabilité et, sous l'action dudit vérin, la courbure dans ces régions est plus importante qu'ailleurs. Une autre possibilité pour faire varier la déformabilité des plateaux 1 et 1' consiste à réaliser leur corps principal respectifs 103, 103' de façon monobloc, mais avec une épaisseur variable, comme 10 illustré sur la figure 6. Dans cet exemple particulier, le plateau 1 présente une déformabilité plus importante à son extrémité opposée à la région du pivot 7, tandis que l'autre plateau 1' présente sa déformabilité maximale à une certaine distance en retrait de ladite extrémité 15 opposée.

D'autres formes de réalisation sont bien entendu possibles: on peut en particulier prévoir des lames en des matériaux différents les uns des autres, et/ou des lames elles-mêmes d'épaisseur variable.

On peut aussi prévoir que les corps de plateaux 103, 103' présentent sur toute leur étendue une épaisseur constante, mais avec des matériaux de propriétés différentes sur leur étendue.

Une autre possibilité est illustrée sur les figures 25 7A et 7B des dessins. Elle consiste à pratiquer dans le corps principal d'au moins l'un des plateaux (en l'occurrence le plateau 1) une ou plusieurs encoches plus ou moins profondes destinées à accroître la déformabilité du plateau d'une façon localisée. En l'occurrence, le 30 corps principal 103 du plateau 1 possède ici deux encoches 114 et 115 dont la profondeur est seulement légèrement inférieure à l'épaisseur du corps, de manière à créer deux zones linéaires de flexion privilégiée 116 et 117. On peut prévoir un tel agencement sur un seul plateau ou sur les deux plateaux. Dans ce dernier cas, les agencements d'encoches peuvent être identiques sur les deux plateaux ou bien différents.

La figure 8 illustre une variante de la forme de réalisation des figures 7A et 7B, o la flexion selon les zone de flexion privilégiée 116 et 117 peut être limitée à l'aide d'organes de butée. Dans cet exemple, ceux-ci 10 prennent la forme de deux vis micrométriques 120 et 121 montées dans des membrures adjacentes aux encoches 114 et 115 et susceptibles de limiter la largeur d'un canal, respectivement 118, 119 défini entre desparties du corps principal, dont lesdites membrures, s'étendant de part et 15 d'autre des encoches respectives.

Selon une autre variante encore, il est possible de prévoir des membranes de préhension 102, 102' de diamètres différents, et plus généralement de dimensions différentes, pour désolidariser des structures asymétriques. Il peut s'agir par exemple d'un substrat d'un diamètre de 50 mm sur un substrat d'un diamètre de 100mm. Ainsi, et comme illustré sur la figure 9, le plateau 1 possède une membrane de préhension 102 plus petite que 25 la membrane 102' équipant le plateau 1'. Les chambres à vide correspondantes, dont l'étendue est matérialisée par les zones hachurées sur la figure 9, sont de préférence ajustées en correspondance.

Pour accroître les cadences dans le cadre d'une 30 production industrielle, il est préférable de juxtaposer plusieurs outils identiques à celui-ci décrit dans ce qui précède. Ainsi, comme le montre la figure 10, on a prévu ici quatre outils C1 à 04 montés en parallèle. En observant l'outil O1, on observe que son plateau 1' est relié à une partie de bâti fixe E11 par l'intermédiaire d'un bras fixe BR1. L'axe 7 de pivotement entre les 5 plateaux 1 et 1' est monté fixe sur une autre partie de bâti fixe B12. Les trois autres outils 02 à 04 sont montés identiquement. Les plateaux 1 des quatre outils O1 à 04 sont actionnés par une tringlerie commune TR actionnée par un vérin commun 5, qui lui- même s'appuie sur une 10 autre partie de bâti fixe B5.

Naturellement, dans toutes les formes de réalisation qui précèdent, le montage des vérins ou autres actionneurs s'effectue via tout pivot, rotule ou autre autorisant les degrés de liberté nécessaires en 15 flexion/pivotement.

On notera ici que l'utilisation de vérins hydrauliques procure des énergies de désolidarisation largement suffisantes par rapport aux besoins envisagés, et notamment avec des énergies d'adhésion de l'ordre de 1 20 J/m2 voire davantage.

En outre, la maîtrise et la mesure des pressions exercées et des écartements imposés surpasse largement les techniques utilisées aujourd'hui. A cet égard, une commande hydraulique de la désolidarisation, avec une 25 possibilité d'ajustement fin des efforts à exercer, permet de faire varier à souhait les conditions de désolidarisation. On peut ainsi recourir à une pression hydraulique à variation quasi-statique, des impulsions de pression hydraulique, isolées ou répétées, etc. A cet égard, une désolidarisation avec les techniques classiques, dans une direction généralement perpendiculaire au substrat, montre des variations de résultat selon le mode de contrainte appliqué. Avec la présente invention, cette latitude d'utilisation permet en outre d'étudier la dynamique de la désolidarisation, en particulier lors de la fracture d'une zone fragilisé e selon un procédé du type Smart-CutO.

On notera également que l'outil selon la présente invention permet de travailler à des températures différentes de la température ambiante. A ce sujet, certains collages se font à des températures de 1500C et 10 plus, et l'on peut imaginer avoir intérêt, par exemple pour des notions de dilatation différentielle, à effectuer la désolidarisation également à de hautes ou basses températures. L'homme du métier saura concevoir différentes pièces constituant l'outil en fonction des 15 températures auxquels il est destiné à être exposé.

Les avantages de la présente invention vont être détaillés ci-dessous.

L'avantage principal de l'outil et de la technique associée est de pouvoir effectuer la désolidarisation en 20 appliquant une contrainte éventuellement très importante sans casser ni même endommager les plaques détachées.

A cet égard, par le contrôle de la flexion des plateaux, on peut exercer un effort important près d'un bord des plaques à désolidariser sans induire de flexion excessive 25 desdites plaques, et en initiant à chaque fois la désolidarisation dans le plan de plus fragile (contrairement aux techniques utilisant une lame).

Comme on l'a indiqué, l'énergie de désolidarisation appliquée peut être très importante. Elle n'est 30 pratiquement limitée que par la force de succion appliquée par les membranes 102, 102'. Cet outil permet donc de désolidariser des substrats dits démontables o les énergies d'adhésion sont fortes.

Comme on l'a également indiqué, grâce au recours à des vérins hydrauliques ou actionneurs équivalents, 5 l'invention permet de moduler l'énergie en fonction du temps. En particulier, on peut, notamment dans des phases de mise au point avant production, étudier la réponse à différentes pressions appliquées tels que des impulsions d'énergie (dynamique du choc), des variations au 10 contraire très lentes de l'énergie, des répétitions d'impulsions, susceptible d'engendrer une fracture de fatigue. Enfin et surtout, la maîtrise de la courbure des plateaux 1, 1' et donc des plaques 2, 2' en cours de 15 désolidarisation, et ceci indépendamment de la traction exercée pour cette désolidarisation, permet de préserver lesdites plaques. Ainsi, contrairement à des techniques qui utiliseraient une lame, la déformation plastique des plaques pendant la désolidarisation, voire leur bris, 20 sont ici évités.

Un autre avantage apporté par le contrôle précis de la courbure des plaques, par rapport à des systèmes à lame qui entraînent une déformation de chacune des plaques en fonction de leur capacité à se déformer (liée 25 à leur module d'Young, leur diamètre et leur épaisseur, est que l'on peut préserver l'une des deux plaques (par exemple une plaque portant une couche fragile ou encore une couche active d'un composant) en la conservant plane, alors que la courbure est imposée à l'autre plaque, même 30 si celle-ci est la plus rigide.

Enfin, en activité de recherche et développement, la présente invention apparaît utile à plusieurs titres.

Ainsi, contrairement aux techniques recourant à une lame, la présente invention permet de mesurer l'énergie de collage en arrêtant la propagation de la désolidarisation à tout moment de celui-ci. De plus, les vérins peuvent 5 renvoyer à tout instant une mesure précise et directe de la contrainte appliquée, aucun calcul mathématique n'étant plus nécessaire.

De nombreuses variantes peuvent être apportées à l'invention. En particulier, la solidarisation des 10 plateaux de préhension 1, 1' avec les plaques 2, 2' à désolidariser peut s'effectuer en variante grâce à une adhésion par forces électrostatiques, en amenant le jeu de plaques 2, 2' d'une part, et les plateaux 1, 1' d'autre part, à des potentiels appropriés.

Notamment, des plateaux à force électrostatique de Coulomb ou encore de Johnson-Rahbeck tels qu'ils sont proposés par les documents US-B-6 351 367 ou US-B-6 215 643 peuvent être utilisés en lieu et place des plateaux à force de succion décrits plus haut. Ces plateaux sont 20 généralement formés d'un matériau diélectrique dans lequel une électrode métallique se trouve enrobée. Un potentiel appliqué à cette électrode, par exemple de l'ordre de quelques centaines de volts, permet d'engendrer des forces adhésion pouvant atteindre environ 25 500g/cm2, valeur qui convient pour leur utilisation dans le cadre de la présente invention.

Claims (28)

REVEND I CAT IONS

1. Outil pour désolidariser l'une de l'autre deux plaques (2,2') dont au moins l'une est utilisée dans la 5 fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, comprenant deux organes de préhension (1, 1') aptes à être temporairement fixés respectivement aux faces opposées des deux plaques solidaires l'une de l'autre, et un dispositif de commande 10 de désolidarisation apte à déplacer lesdits organes l'un par rapport à l'autre, outil caractérisé en ce que le dispositif de commande de désolidarisation comprend un actionneur (3, 3', 5) pour déplacer positivement lesdits organes de préhension et pour induire une flexion 15 contrôlée dans au moins l'un desdits organes.

2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque organe de préhension (1, 1') comprend une membrane (102, 102') pourvue d'une pluralité d'orifices 20 communiquant d'un côté avec un plateau respectif et de l'autre côté avec une source de vide.

3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices sont des micropores.

4. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque organe de préhension (1, 1') comprend une électrode apte à être amenée à un potentiel différent de celui des plaques, de manière à assurer la fixation 30 temporaire par forces électrostatiques.

5. Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque organe de préhension (1, 1') comprend un plateau en matériau diélectrique à l'intérieur duquel se trouve l'électrode.

6. Outil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins l'un des organes de préhension (1, 1') est sollicité par au moins deux actionneurs (3; 3') en au moins deux endroits distincts. 10

7. Outil selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce qu'au moins l'un des organes de préhension (1, 1') comprend un corps (103, 103') en forme générale de plateau avec des déformabilités élastiques 15 différentes en au moins deux endroits.

8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps (103, 103') est formé par l'assemblage d'au moins deux lames (111-13; 111'-113') de dimensions 20 différentes.

9. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps (103, 103') est formé par un plateau d'épaisseur non uniforme.

10. Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'épaisseur du plateau varie progressivement.

11. Outil selon la revendication 9, caractérisé en 30 ce qu'au moins une encoche (114, 115) est formée localement dans le plateau.

12. Outil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la ou chaque encoche (114, 115) s'étend sur toute une largeur du plateau.

13. Outil selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que le plateau possède au moins deux encoches (114, 115).

14. Outil selon la revendication 13, caractérisé en 10 ce que les encoches (114, 115) sont parallèles entre elles.

15. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe de préhension (1, 1') dans lequel une 15 flexion est susceptible d'être induite comporte un organe de limitation de flexion (120, 121).

16. Outil selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'organe de limitation de flexion (120, 121) est 20 réglable.

17. Outil selon les revendications il et 15 prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe de limitation de flexion (120, 121) au voisinage 25 d'une encoche (114, 115).

18. Outil selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'organe de limitation de flexion comprend une vis micrométrique (120, 121) opérant entre des régions du 30 plateau situées de part et d'autre de l'encoche (114, 115).

19. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux organes de préhension (1, 1') sont montés pivotants l'un par rapport à l'autre, et en ce que l'actionneur (3, 3', 5) agit à distance de la région de pivotement.

20. Outil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour ajuster l'espacement entre les organes de préhension et permettre de 10 désolidariser des plaques solidaires d'épaisseurs cumulées différentes.

21. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou chaque actionneur (3, 3', 5) comprend un vérin hydraulique.

22. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de mesure d'au moins une valeur choisie dans le groupe comprenant la 20 force exercée par au moins l'un des actionneurs et l'écartement entre les plaques.

23. Ensemble pour la désolidarisation en série d'une pluralité de paires de plaques solidaires, 25 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'outils ( 1, 04) selon l'une des revendications 1 à 22, et un actionneur commun (5) apte à déplacer conjointement l'un des organes de préhension de chacun des outils.

24. Procédé pour désolidariser l'une de l'autre deux plaques (2, 2') dont au moins l'une est utilisée dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: fixation temporaire de deux organes de préhension 5 (1, 1') respectivement avec des faces opposées des deux plaques solidaires l'une à l'autre, déplacement de l'un des organes de préhension l'un par rapport à l'autre, tout en induisant une flexion contrôlée dans au moins l'un desdits organes.

25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'étape de solidarisation comprend la mise en contact des organes de préhension (1, 1') avec lesdites faces opposées, et l'application d'une source de vide. 15

26. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'étape de déplacement comprend les déplacements indépendants de deux régions distinctes d'un organe de préhension (1, 1'). 20

27. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que les deux organes de préhension (1, 1') sont montés pivotants l'un par rapport à l'autre, et en ce que l'étape de déplacement comprend le déplacement mutuel de 25 régions des organes de préhension situées à distance de la région de pivotement.

28. Procédé de mesure de l'énergie d'adhésion de deux plaques (2, 2'), dont au moins l'une est utilisée 30 dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, l'optoélectronique ou l'optique, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: fixation temporaire de deux organes de préhension (1, 1') avec des faces opposées des deux plaques solidaires l'une à l'autre, déplacement de l'un des organes de préhension l'un par rapport à l'autre, tout en induisant une flexion contrôlée dans au moins l'un desdits organes, en vue de désolidariser les plaques l'une de l'autre, et mesure de la force exercée lors de l'étape de déplacement et de l'écartement en cours de désolidarisation.