JP2005505128A - 破損し易い物体を取扱うための吸引保持デバイス及びその方法、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】吸引保持力を物体に適用するためのハンドリング装置が提供される。前記ハンドリング装置は複数の開口レベルを有する本体を含み、一般に保持面レベル及び吸引面レベル、及び任意で１つ以上の複数の中間レベルを有する。一般に、前記吸引面レベルから前記保持面レベルまで前記開口のサイズ（例えば有効な直径）を減少させる。更に、前記吸引面レベルの開口は、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある。
【解決手段】吸引保持力を物体に適用するためのハンドリング装置が提供される。前記ハンドリング装置は複数の開口レベルを有する本体を含み、一般に保持面レベル及び吸引面レベル、及び任意で１つ以上の複数の中間レベルを有する。一般に、前記吸引面レベルから前記保持面レベルまで前記開口のサイズ（例えば有効な直径）を減少させる。更に、前記吸引面レベルの開口は、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある。
Description
【背景技術】
【０００１】
発明の分野
本発明は、薄膜のように破損し易い物体を取扱うためのデバイス及びその方法に関するものである。より具体的には、開示されたデバイス及び方法は、薄膜を支持するために減圧吸引を使用するものであり、また、製造過程において支持基板として使用することに適しているものである。
【０００２】
従来技術の説明
多くの分野における技術の最先端は更なる小寸法化へと向かっている。これは、半導体ベースの技術、特に半導体デバイスそのものを製造する場合に特に当てはまることである。より小型化へのトレンドが叫ばれるように、小型化は、性能を向上させ、信頼性を高め、材料及び人件費を削減するための鍵である。半導体技術、例えばトランジスタ、集積回路、チップ、光通信デバイス、マイクロ・エレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）等は、機能及び速度の要求を実現するものとして、科学及び技術の多くの他の分野（例えば生物学）に浸透している。
【０００３】
小型化の鍵には、薄膜の処理及びハンドリングが含まれる。例えば、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）技術は本質的な薄膜化への試みである。ＳＯＩ、及び多くの他の技術（例えば光起電力技術）において、例えば、分厚い基板は一般に不必要である。本質的に、基板は対象材料の非常に薄い層をその基板面で機械的及び熱的に支持する支持材として提供される。デバイスの水平寸法は縮小化され、現在生産スケールで１００ナノメートル、及び実験室スケールで数十ナノメートルに近づいており、それに伴ってその厚さも縮小化している。このように、技術はより軽薄なデバイス物体の方向へ、又は、薄膜用語においては、より薄膜の方向へ進んでいる。典型的な半導体技術ベースの薄膜は今日、約５０マイクロメートルから約１００ナノメートルのレベルの厚さを有する。近い将来、厚さ１０ナノメートル、又はこの値より薄い膜を取扱う必要が生じることが予想される。このような構造の脆弱性により、信頼性が高くかつ繊細なハンドリング装置が求められる。
【０００４】
薄膜はまた、例えばメモリーキューブのような３次元構造を構築する際にも使用される。そのような３次元システムの１つは、Ｓａｄｅｇ．Ｍ．Ｆａｒｉｓによる米国特許出願第５，７８６，６２９号、発明の名称「３−Ｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｍａｓｓｉｖｅ Ｆｉｌｌｏ−Ｌｅａｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」に記載され、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【０００５】
基板が高価で、それらの役割は本質的にそれらの面上の非常に薄い層のための支持構造に限られている場合、重要な技術的目標は薄膜のような破損し易い物体を取扱う機能を提供し、分厚い不必要な基板への必要性を排除することによって達成される。薄膜が基板への永久的接着なしで取扱われる場合、これは前記基板の費用を節約するのみでなく、処理への新たな道を開き、薄膜の大量生産を可能にするであろう。しかし、このような試みにおける技術的困難は非常に大きい。対象の前記膜は典型的に極めて薄く、大径のものである。これは半導体製造における状態である。コストを考慮するとより大口径の基板又はウエハーが選ばれる。今日、標準は２００ｍｍ径ウエハーであるが、しかし試験的な試みが３００ｍｍ径ウエハーで行われている。デフォルトで半導体技術と関連する前記薄膜は同じサイズのものである。重大な問題は、口径２００ｍｍ又はより大きい、しかし厚さ約数ミクロンである膜をどのように取扱うかということである。
【０００６】
更に、薄膜が前記ハンドリング装置によって支持される間に、その薄膜に実施される処理工程を実行可能であることが望ましい。他の技術、例えば生物学の分野において、例えば凝集によって形成された破損し易いものを取扱う必要性に直面する場合がよくあり、この場合は強いが優しい機械的支持及び熱的安定性を必要とする。
【０００７】
従来からウエハーの取扱いに対する試みがいくつかある。例えば、Ａｖｎｅｒｉらによる米国特許出願第６，２５７，５６４号（‘５６４特許）は、支持ニップル及び吸引ニップルを用いて容易にされたウエハーの優しい取扱い方法を教示している。しかしながら、このような構造はウエハーの取扱いに有用であるが、前記‘５６４特許の構造で支持されたウエハーへは処理を施すことはできない。他の実施例において、Ｋｉｎｏｓｈｉｔａらによる米国特許出願第５，５３４，０７３号（‘０７３特許）は、ウエハーが「汚れている」場合であってもそのウエハーを取扱える構造を教示している。しかし、前記‘０７３特許の構造は、少なくとも一対の減圧ポンプを必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の上記に議論され及びその他の問題及び欠点は、破損し易い物体を取扱うための本発明のいくつかの方法及び装置によって克服され、又は軽減される。ハンドリング装置は、吸引による保持力を物体に適用するために開示される。前記ハンドリング装置は、非常に小さい直径の空孔を有し、その空孔は吸引を利用して非常に破損し易い物体を保持するのに適しており、歪み又は破損を最小にするか又は排除するために充分な厚さを有するものである。吸引力の移動に関して前記ハンドリング装置内の吸引パスはその抵抗を減らすように構成され、従って必要な吸引力を与えるために必要とされるエネルギーを最小にし、更に物体を付吸着及び分離する速度を上げる。
【０００９】
前記ハンドリング装置は、保持面レベル及び吸引面レベルを含む複数の開口レベルを有する本体を含む。一般に、前記吸引面レベルの開口は前記保持面レベルの開口よりも大きく、更に前記吸引面レベルの開口は前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある。ある特定の実施例において、前記保持面レベルの開口の頻度は、前記吸引面レベルの開口の頻度よりも高い。更に、ある特定の実施例において、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記吸引面レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあり、相互接続用開口は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にない前記保持面レベルの開口を相互接続するために提供される。
【００１０】
更なる実施例において、前記ハンドリング装置は前記保持面レベルと前記吸引面レベルとの間に少なくとも１つの中間レベルを更に含む。前記中間レベルの開口は、前記保持面レベルの開口よりも大きく、前記吸引面レベルの開口よりも小さい。前記中間レベルの開口の頻度は、前記吸引面レベルの開口の頻度よりも一般的に高い。また、前記中間レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記吸引面レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあっても良く、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記中間レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあっても良く、ここにおいて前記ハンドリング装置は前記中間レベル及び前記保持面レベルの開口を相互接続するための相互接続用開口を含み、それら開口は前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にないものである。
【００１１】
更なる実施例において、前記ハンドリング装置は前記少なくとも１つの開口内に少なくとも１つのマイクロ弁を含む。
【００１２】
前記ハンドリング装置を作成する方法は、これに限定されるのもではないが、各レベルの開口をマイクロ加工する工程、各レベルの開口を形成するためにパターン化された層を積み重ねる工程、又はそれらの組合せを含む。
【００１３】
従って、作動中、上述したハンドリング装置は、薄膜等処理の間、一時的な基板として役立つ能力を有する。前記ハンドリング装置が対象となる処理と適合性がある材料で形成される場合、多くの場合、厳しい環境である処理条件下に晒すことが可能になる。前記物体の処理後、それは分離され、前記ハンドリング装置は他の物体の処理に再利用が可能である。
【００１４】
上記に説明された、又はその他の本発明の機能及び利点は、下記の詳細な記述及び図面から当業者によって認識され理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ハンドリング装置は、潜在的に過酷な機械的処理に耐えるように充分な剛性及び強度を所有する破損し易い物体のために提供され、例えばフォトリソグラフィ又はプラズマ処理環境のような代表的な半導体処理環境において、基板として役立つこともできる。吸引力又は減圧は、吸引デバイスに取付けられることができる１つ又は複数の後部面を有する前記ハンドリング装置の一方から前記破損し易い物体が受け取られる前部面である反対側まで伝えられることができ、前記破損し易い物体は複数の穴を介して前記吸引力に当てられる。前記開示されたハンドリング装置は、極めて破損し易い物体を前記吸引力に当てることができる。
【００１６】
主要な考慮の１つとして前記ハンドリング装置の前部面上にある空孔のサイズ及び数が挙げられる。前記膜の破損し易さ及び前記吸引力の性質及び強度により、前記前部面の空孔は好ましくは、取扱われる前記膜の厚さに略等しい有効な直径を有する。より大きい空孔は排気がより容易になるので、従って前記前部面上ではできるだけ大きい直径の空孔が好まれる一方で、前記薄い物体が破損し易いため、空孔のサイズの最小化が好まれる。その結果、前記薄い破損し易い物体の厚さに略等しい直径を有する空孔を利用してバランスをとる。例えば、約１００ナノメートルの厚さを有する膜は、直径およそ１００ナノメートルの空孔を有するハンドリング装置の表面に押し付けられなければならない。より大きいサイズの空孔は前記空孔上の膜の部分を破損する危険度を増す。前記膜のその他２つの寸法、及び結果的に前記ハンドリング装置のその他２つの寸法は、約１００ミリメートル以上のものであると予想され、前述されたように近い将来、３００ミリメートル直径の膜を日常に取扱うことが予想される。前記論じられた実施例において前記前部面に開いている空孔の直径は、前記膜及び前記ハンドリング装置の直径よりもおよそ１００万倍小さい。ハンドリング装置そのものが曲がることを避けるために、前記ハンドリング装置は機械的に強く、硬くなければならないので、その前部面からその後部面への典型的な距離は前記ハンドリング装置の全直径の少なくとも約１０分の１、好ましくは前記ハンドリング装置の全直径の少なくとも約５０分の１、より好ましくは前記ハンドリング装置の全直径の少なくとも約１００分の１であってもよい。
【００１７】
前記ハンドリング装置が直径約１００ミリメートルである実施例を考慮すると、より好適な実施例において、前記ハンドリング装置の厚さはミリメートル台にある。従って、メカニカル・インテグリティの同様の理由により、半導体ウエハー、例えばシリコン（Ｓｉ）の厚さはまた約１ミリメートルである。
【００１８】
従って、この典型的な吸引は、１００ナノメートル直径の空孔内で少なくともミリメートルの長さのパスを通じて伝わらなくてはならないであろう。このような空孔の長さはその直径の１０，０００倍以上である。このような比率では、空気又は使用されうる他のガスでも前記空孔を排気するために、許容できないほど長い時間がかかるので、実用的ではない。例えば、ある温度及び圧力で、あるガスの場合、ガス分子の平均自由行程は前記空孔の直径に達するので、従ってガス流量率は無意味となる。
【００１９】
本願明細書において記載されているように、ハンドリング装置の引付面で所望される小さい空孔を利用することに関連したガスフローの問題に対する解決方法は、前記引付面では小さい空孔で始め、前記引付面での小さい空孔と流体連通可能な状態にあるより大きい空孔を適切に積み重ねることにあり、それによって前記前部の引付面から前記後部の吸引源面までのガス流量率を大幅に増加させる。
【００２０】
気体力学は、空孔の横断面掛ける空孔の長さが同じものである空孔においてガス流動が略同様であることを教示している。例えば、第１の空孔が第２の空孔の直径の２倍である場合、前記第１の空孔が前記第２の空孔の長さの４倍であれば前記２つの空孔は略同一タイプの気体力学的流量を有する。本願明細書において記載されている様々な好適な実施例は、この原理に略従う。排気率を向上するためにより小さい直径の空孔をできるだけ短くすることが好ましいが、強度への考慮により上に積み重ねられる空孔の直径の比率が制限される。一般に、空孔の直径は、その空孔を有する層の厚さよりもより大きくないことが好ましい。
【００２１】
本願明細書において記載されている空孔は、しばしば円筒状として言及されるが、正方形、又はテーパ形を含むあらゆる他の不規則形でもあってもよい。しかし、どのようなケースにおいても、常に合理的に有効な直径を定義することができるので、使用に有効な断面の推定が与えられる。また、それらの形状の詳細と関係なく、各空孔は長さを有し、上端部は前記硬性本体の後部面方向に向き、下端部は前記硬性本体の前部面方向に向いている。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂは、取扱われる物体１１０及び吸引源１４０に関するハンドリング装置１００の実施例を含むシステムを図式的に表している。図１Ａの図は各物体を下から見たものであり、図１Ｂは断面図を提供している。前記破損し易い物体１１０は薄膜であり、破線矢印で前記ハンドリング装置１００と対応する関係が示されている（図１Ａ）。本実施例において、前記ハンドリング装置１００は、ディスク形状の物体を取扱う場合、一般にディスク形状にある。
【００２３】
前記ハンドリング装置１００は、前部面１６０（図１Ａ）及び後部面１７０（図１Ｂ）を含む。前記面は略相互に平行であり、前記ハンドリング装置１００に定義された厚さ１３０が与えられる。前記前部面１６０は、前記面１６０を一定のパターンで穴が開いている最下部の空孔１２０の下端部を示している。これらの空孔は前記前部面を前記後部面と接続している空孔のチェーンの末端にあり、それによって、前記物体１１０（すなわち、処理のための）に適用されるよく分散された吸引力に対して低空気抵抗の吸引流路を形成する。前記後部面１７０は、接着部分１４０を介して前記吸引源１５０に取付けられるようになっている。このような接着は、当業者にとって明らかである様々な方法で達成される。図１Ｂにおいて説明されるように、前記ハンドリング装置１００及び前記物体１１０は、吸引力が維持される間（外部吸引の維持により、又は前記物体１１０が前記吸引力を維持するように前記ハンドリング装置１００に着脱自在に吸着された後に、前記後部面１７０の開口を封鎖することによって）、単一ユニットとして移動され取扱われてもよい。これは、前記物体１１０の処理を非常に容易にする。更に処理の後に、前記物体１１０は、単に前記吸引力の全て又は一部を取り除くことによって前記ハンドリング装置１００から直ちにリリースすることができる。
【００２４】
図２を参照すると、ハンドリング装置２００の横断面図がそれぞれ提供される。また、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、前記ハンドリング装置２００の個別レベルが示されている。上記のように、前記ハンドリング装置２００は複数のレベルｎ、ｎ＋１、．．．ｎ＋ｘを含み、ｎ＋ｘは、様々な要素に応じて必要となるレベル数である。図２において、前記ハンドリング装置２００は４つのレベル（ｎ＝１、ｎ＋１＝２、ｎ＋２＝３、及びｎ＋３＝４）を含む。各レベルに関して、前記開口はその上の開口２０２ｎ＋１と位置合わせされた開口のための開口２０２ｎ（図において配置されるように）及びその上の開口２０２ｎ＋１と位置合わせされない開口のための開口２０４ｎ（図において配置されるように）として示される。前記開口２０４ｎ＋ｘは、ここにおいてｘは図に示すように０及び２の間にあり、水平（図２において配置されるように）チャンネル２０６ｎ＋ｘを介して相互に及び前記開口２０２ｎ＋ｘと流体連通可能な状態にある。ここで留意すべきことは、ｙは本実施例において前記第２から上部レベルまで達するものとして記載され、前記上部レベルは前記吸引源（直接又は１つ又は複数の付属部分を介して）と流体連通可能な状態にあることである。
【００２５】
前記ハンドリング装置２００はいくつかのパラメータによって定義される。上記のように、レベルｎ＋ｘの数は、様々な要素に応じて必要となるレベル数である。各レベルは厚さｔｎ、空孔径ｄｎ及び周期又は空孔間の距離ｐｎによって特徴付けられる。一般に前記ハンドリング装置２００のメカニカル・インテグリティ及び保持力（すなわち空気流）のバランスをとるためには、ｄｎ／ｐｎ比は１未満である。ある特定の実施例において、ｄｎ／ｐｎ比は、０．５、０．２５、又はそれ以下未満であり、必要とされる保持力に依存している。
【００２６】
更に、一般に前記複数のレベルを通してできるだけ一定である各レベルにおける空気流速度を維持するためには、ｔｎ、ｄｎ及びｐｎの値は、ｎ増加の値と同様に増加する。経験的な方法及び／又は方式、理論的な方法及び／又は方式、又は同様のもの等の様々な最適化手法を使って、ｔｎ、ｄｎ及びｐｎの値を決定しても良い。１実施例において、
【００２７】
【数１】
【００２８】
更に、チャンネル２０６ｎ、２０６ｎ＋１、．．．２０６ｎ＋ｘの直径は、一般に前記空気流速度を最適化するように選択されても良い。１実施例において、第ｎ番目のレベル上のチャンネル２０６の直径は、同じレベル上の空孔２０２及び２０４の直径ｄｎに対して略同等のものである。しかし、前記チャンネル２０６の直径が、これに限定されるものではないが、所望の空気流速度、所望の保持力、及び所望のメカニカル・インテグリティを含んでいる要素に基づいて選択可能であることが理解される。
【００２９】
一般に、取扱われる物体を損なわないように開口２０２ｎ＝１及び２０４ｎ＝１の大きさを最小にすることが望ましい。更に上記で論じられたように、前記ハンドリング装置の全体的な厚さは、取扱い及び／又は処理の間、構造的インテグリティを維持するのに十分でなければならない。このように、記載された適切に積み重ねられ、相互接続されたレベルで、例えば、図２、３Ａ及び３Ｂに関して、前記ハンドリング装置の全体的な厚さに比べて非常に小さい開口２０２ｎ＝１及び２０４ｎ＝１が使用される。前記面開口２０２ｎ＝１及び２０４ｎ＝１の直径に対する全体的な厚さの比
【００３０】
【数２】
【００３１】
は、一般的に約１０７〜１０２、好ましくは１０６〜１０３、及びより好ましくは１０５〜１０４である。
【００３２】
次に図４を参照すると、ハンドリング装置の他の実施例が示されている。前記第２のレベル（ｎ＋１）にまで伸びている前記第１のレベル（ｎ）上の交流空孔３１０ｎ、ｎ＋１を除いては、ハンドリング装置３００は、上記に記載のハンドリング装置２００と同様のものである。その上の開口と位置合わせされた開口は、開口３０２ｎ、３０２ｎ＋１、３０２ｎ＋２、及び３０２ｎ＋３と示される。その上の開口と位置合わせされず、所定のレベルを越えて延長されない開口は開口３０４ｎ＋１、３０４ｎ＋２と示される。水平チャンネル３０６ｎ、３０６ｎ＋１、及び３０６ｎ＋２もまた提供され、一般に前記チャンネル３０６ｎ、及び３０６ｎ＋１は、空孔３１０ｎ、ｎ＋１と流体連通可能な状態にある。
【００３３】
図５を参照すると、ハンドリング装置の他の実施例が示されている。前記第２のレベル（ｎ＋１）にまで伸びている前記第１のレベル（ｎ）上の交流空孔４１０ｎ、ｎ＋１及び、前記第３のレベル（ｎ＋２）にまで伸びている前記第２のレベル（ｎ＋１）上の空孔４１０ｎ＋１、ｎ＋２を除いては、ハンドリング装置４００は、上記に記載のハンドリング装置２００と同様のものである。その上の開口と位置合わせされた開口は、開口４０２ｎ、４０２ｎ＋１、４０２ｎ＋２、及び４０２ｎ＋３と示される。その上の開口と位置合わせされず、所定のレベルを越えて延長されない開口は開口４０４ｎ＋２と示される。水平チャンネル４０６ｎ、４０６ｎ＋１、及び４０６ｎ＋２もまた提供され、一般に前記チャンネル４０６ｎ、及び４０６ｎ＋１は、空孔４１０ｎ、ｎ＋１と流体連通可能な状態にあり、前記チャンネル４０６ｎ＋１、及び４０６ｎ＋２は、空孔４１０ｎ＋１、ｎ＋２と流体連通可能な状態にある。
【００３４】
図６を参照すると、ハンドリング装置の他の実施例が示されている。前記第２のレベル（ｎ＋１）及び前記第３のレベル（ｎ＋２）にまで伸びている前記第１のレベル（ｎ）上の交流空孔５１０ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２を除いては、ハンドリング装置５００は、上記に記載のハンドリング装置２００と同様のものである。その上の開口と位置合わせされた開口は、開口５０２ｎ、５０２ｎ＋１、５０２ｎ＋２、及び５０２ｎ＋３と示される。その上の開口と位置合わせされず、所定のレベルを越えて延長されない開口は開口５０４ｎ＋１及び５０４ｎ＋２と示される。水平チャンネル５０６ｎ＋１、及び５０６ｎ＋２もまた提供され、一般に前記チャンネル５０６ｎ＋１、及び５０６ｎ＋２は、空孔５１０ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２と流体連通可能な状態にある。
【００３５】
図７を参照すると、水平相互接続チャンネルのないハンドリング装置の実施例が示されている。ハンドリング装置６００は、一連の積み重ねられた空孔６０２ｎ、６０２ｎ＋１、６０２ｎ＋２、及び６０２ｎ＋３を含む。前記空孔の頻度が各レベルで同一のものであるので、空孔を相互接続することは必要でない。
【００３６】
図８を参照すると、前記保持面では残りの構造と比較してより多くの複数空孔を有するハンドリング装置の実施例が示されている。ハンドリング装置７００は、一連の積み重ねられた空孔７０２ｎ、７０２ｎ＋１、７０２ｎ＋２、及び７０２ｎ＋３を含む。更に、複数の空孔７０４ｎは、保持される物体が置かれることになる前記第１のレベルで提供される。前記複数の空孔７０４ｎは、チャンネル７０６ｎで一連の積み重ねられた空孔７０２ｎ、７０２ｎ＋１、７０２ｎ＋２、及び７０２ｎ＋３と流体連通可能な状態にある。レベルｎ＋１、Ｎ＝２及びｎ＋３上の空孔の数と比較して、空孔７０４ｎのより大きい比率を補うために、前記チャンネル７０６ｎの直径は、いくつかの実施例において、前記空孔７０４ｎの直径よりもより大きくてもよい。更に、前記チャンネル７０６ｎの位置は、いくつかの実施例において、レベルｎとｎ＋１との間にあってもよい。
【００３７】
前記記載のハンドリング装置は、様々な方法によって組立てられることができる。例えば、ある特定の実施例において、前記開口又はチャンネルの全て或いは１部分がマイクロ加工されてもよい。他の実施例において、及び図９Ａ〜９Ｄを参照すると、複数のパターン化された層は、位置合わせされ、積み重ねられ、及び接合される。前記層は、積み重ねの上に前記空孔及びチャンネル（例えば、図２〜８の様々な実施例に示されるように）が定義されるようにパターン化される。ここで留意すべきことは、前記層が様々なソースから得られても良く、これに限定されるものではないが、成長された層、エッチングされた層、マイクロ加工された層、又は同様のものを含むことである。１実施例において、Ｓａｄｅｇ Ｍ．Ｆａｒｉｓにより２００１年９月１２日に出願された米国特許出願第０９／９５０，９０９号、発明の名称「Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」に記載されたように、前記層のための薄膜が得られても良く、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。一般に、積層構造を形成する方法は、第１の基板を第２の基板に選択的に接着する工程を有し、ここにおいて、前記第１の層の内部又は上にあるパターン又は他の有用な構造の少なくとも一部を処理する工程を有し、前記層間の接着は比較的弱い領域においてである。即時のアプリケーションにおいて、前記第１の基板はパターン化されることを目的とする層を有し、そのパターン化された層は次に前記第２の支持層からデボンドされても良い。
【００３８】
前記パターン化された層の接合は様々な技術及び／又は物理的な現象によって達成されても良く、これに限定されるものではないが、共晶、溶解、陽極、減圧、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術及び／又は物理的現象の少なくとも１つを有する組合せを含む。
【００３９】
前記ハンドリング装置の範囲内の１つ又は複数の開口は、前記吸引力の供給を制御するために弁を提供することができる。これらの弁は、例えば、前記ハンドル及び前記引付けられた物体（例えば、図１Ｂに関して上記に記載されたように）の移動を容易にするために使われても良い。また、これらの弁は、前記物体の残り部分のように同一の吸引力に当てられない繊細な領域のように、その上に不規則な形状又は特定のパターン或いは構造を有する物体を制御可能に取付けるために用いられても良い。ハンドリング装置のマイクロ弁の１実施例は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示され、そこにおいて、蝶番式に持ち上げることができる複数のマイクロ弁８５０は、前記吸引面レベルの開口に提供される。ハンドリング装置のマイクロ弁のもう１つの実施例は、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて示され、そこにおいて、スライド可能に動くことができる複数のマイクロ弁８５０は、前記吸引面レベルの開口に提供される。しかし、同様のマイクロ弁は、前記アプリケーションによって必要とされるように、下位レベルでの相互接続用チャンネル又は開口において提供されても良い。前記マイクロ弁は、オンボードの（例えば、前記ハンドリング装置内に組込まれた）電子制御又は外部電子制御によって制御されることができる。
【００４０】
１実施例において、前記に参照された米国特許出願第０９／９５０，９０９号、発明の名称「Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」は、ここで引用することにより本明細書に組込まれ、前記層を製造するために用いられても良く、特に前記マイクロ弁を含むレベルである。更に、ここで記載されている製造技術はマイクロエレクトロニクスに伴うマイクロ弁の集積化を容易にし、マイクロ・エレクトロ・メカニカル構造の含有を可能にする。
【００４１】
前記ハンドリング装置のための構築材料は、必要な構造的インテグリティ及び化学的不活性を有するあらゆる適切な材料であってもよい。例えば、様々な金属、合金、半導体材料、セラミック、前記の少なくとも１つを有する組合せ及びその他のものは当業者によって容易に認識される。ハンドリング装置が更なる半導体の処理での使用を目的とする場合、半導体材料が所望されても良く、これに限定されるものではないが、シリコン、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＩＶ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体、ＩＶ−ＶＩ族半導体、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、前記半導体の少なくとも１つを有する組合せ及びその他を含み、それらは当業者によって容易に認識される。
【００４２】
上記のように、ウエハースケール接合を利用する前記記載のハンドリング装置を製造する１つの好適な方法においては、本願明細書において記載されているハンドリング装置を製造する費用が削減される。前記処理は、各層の（例えば、ｎ、ｎ＋１．．．）「スライス」又はサブレイヤーを形成するためにパターン化された薄膜層の移動を含む。前記薄膜層はイオン注入損傷による平面に沿って制御された劈開によって好ましくは取り除かれ、更に本願明細書において記載されている。通常、この層は、シリコン−酸化物−シリコン積層板を形成するために酸化シリコンウエハーに永久的に接合される。前記接合は接着剤なしで形成される。
【００４３】
永久的接合を形成する代替として、前記接合強度は、全ウエハー面の全域又は強及び弱接合域の選択されたパターンのどちらにおいても制御される。内部面の制御エネルギーを有するこれらのウエハーは、前記チャンネル及び任意の関連したＭＥＭ（例えば、前記チャンネルで弁を含む）、ロジック構造（例えば、任意に集積化されたＭＥＭを制御する）及びその他の特徴を形成する機械的パターンを製造するために使用される。製造後、各薄いサブレイヤーは、ハンドルウエハー（本願明細書において記載されているそれと同一のもの又は異なるものでも良い）へ移動されることになっている。前記デバイス層の移動及び接合はウエハースケールで起こり、すなわち、全上層部が１枚の層のままで移動され、前記ハンドルウエハーに直接接合される。更なるサブレイヤーは、前記ハンドリング装置構造を形成するために前記「スライス」を積み重ねる処理を繰り返すことによって前記ハンドルウエハー上へ位置合わせされ、積み重ねられる。このアプローチは、あらゆるセンサーのタイプに対して積み重ねられた一式に集積化されることを可能にする。
【００４４】
図１２を参照すると、選択的に接合されてなる多重層基板１０００が示されている（例えば、制御エネルギーの内部面を用いてウエハーを示す）。前記多重層基板１０００は、露出面１Ｂ、及び層２の面２Ａに選択的に接合された面１Ａを有する層１を含む。層１は最終的にサブレイヤーとして用いられる（上記のように例えばレイヤーｎ、ｎ＋１、．．．）。層２は反対側の面２Ｂを更に含む。一般的に、前記選択的に接合されてなる多重層基板１０００を形成するには、層１、層２、又は層１と層２の両方が弱接合領域５及び強接合領域６を定義するために処理され、その後に接合されるものであって、前記弱接合領域５は、パターン構造（例えば、図９Ａ〜９Ｄに示されるような適切な開口）又はその他の有用なデバイス或いは構造の処理が可能な状態にあり、ＭＥＭ弁及び／又はロジック構造を含む。
【００４５】
ここで、層１及び層２は、相互適応性を有し、前記層１は前記ハンドリング装置のために使用される材料である。即ち、前記層１及び層２は、適合性のある熱的、機械的、及び／又は結晶的特性を有する。特定の好ましい実施例においては、層１及び層２は、同一の材料から成る。もちろん、異なる材料が使用されてもよいが、好ましくは、相互適応性のため選択される。
【００４６】
層１の１つ又は複数の領域は、例えばチャンネル或いは他の有用なデバイスの一部としての開口のように１つ又は複数のパターン構造が形成される内部又は上に前記基板領域として機能するように定義される。これらの領域は、本願明細書で詳細に記載されているように、所望のパターンであればいかなるものであってもよい。次に層１の選択された領域の接合が最小限になるように処理され、前記弱ボンド領域５が形成される。或いは、層２の対応領域の接合が最小限になるように（層１の処理と共に、又は層１への処理の代わりに）処理される。さらなる代替例は、前記構造を形成するために、層１及び／又は層２の前記選択された以外の領域を処理することを含み、それにより前記強ボンド領域６での接合強度を高める。
【００４７】
層１及び／又は層２の処理後、これらの層が位置決めされ、接合される。前記接合は、本願明細書で詳細に記載されているように、適切な方法であればいかなるものでもよい。加えて、前記位置合わせは、機械的、光学的又はその組合せのものでもよい。当然のことながら、前記位置合わせは、一般的に層１上に形成された構造がない限りは、この段階において重要なことではない。しかしながら、両層１及び層２が処理される時、位置合わせは前記選択された基板領域から最小化された変化に必要とされる。
【００４８】
前記多重層基板１０００は層１の内部又は上に例えばＭＥＭ弁及び／又はロジック構造のようなチャンネルパターン或いはその他の有用なデバイスを形成するために処理される。従って、前記多重層基板１０００。チャンネルパターン構造又はその他の有用な構造又はデバイスは、領域３の中又は上に形成されるものであって、部分的に又は略弱ボンド領域５に重複する。従って、領域４であって、部分的に又は略強ボンド領域６に重複し、一般的にその中又はその上に構造を持たないものである。前記多重層基板１０００の層１の内部又は上にパターン構造又はその他の有用なデバイスの形成後、層１は、次にデボンディングされる。前記デボンディングは、前記パターン構造又はその他の有用なデバイスに有害な層間剥離技術を直接受ける必要なしに、例えば剥離のようないかなる便宜的な方法によってでもよい。パターン構造又はその他の有用なデバイスが領域４の中又は上に形成されるので、これらの領域は、領域３の中又は上に形成された構造に損害なしに、例えばイオン又は粒子注入のようなデボンディング処理を受ける。
【００４９】
弱ボンド領域５を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が実質上接合なく、又は弱接合を形成するために弱ボンド領域５の場所で処理される。或いは、前記弱ボンド領域５は、未処理のままであってもよく、それによって、前記強ボンド領域６は、強接合を誘発するように処理される。領域４は、部分的に又は略強ボンド領域６に重複する。強ボンド領域４を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が強ボンド領域６の場所で処理される。或いは、前記強ボンド領域６は未処理のままであってもよく、それによって前記弱ボンド領域５は弱接合を誘発するように処理される。さらに、両領域５及び６は、異なった処理技術によって処理されてもよく、前記処理は質的に又は量的に異なるものである。
【００５０】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、実質上完全な多重層基板１０００を形成するために共に接合される。それゆえ、形成される時、多重層基板１０００は、例えばその中又はその上に、特に層１の領域３の中又は上に構造又はデバイスを形成するために、エンドユーザによって過酷な環境を受ける。
【００５１】
語句「弱接合」又は「弱ボンド」の語は、一般的に、例えばデボンディング技術によって、剥離、その他の機械的分離、熱、光、圧力、又は前記デボンディング技術の少なくとも１つを有する組合せ等によって容易に解決される層又は層の１部分間の接合を意味している。これらのデボンディング技術は、特に弱ボンド領域５の周縁部の層１及び層２への欠陥又は損害を最小限にする。
【００５２】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理は、様々な方法によって達成される。前記処理の重要な点は、前記強ボンド領域６よりも弱ボンド領域５のほうがより容易にデボンドされることである（ここでさらに記載されているように次のデボンディング工程において）。これは、領域３に対して損傷を最小限又は妨げるものであって、デボンディング中、その上にパターン化された構造又はその他の有用な構造を含むものである。さらに、強ボンド領域６の含有が、特に構造処理中、前記多重層基板１０００のメカニカル・インテグリティを高める。従って、層１の次の処理が、その中又はその上の有用な構造と共に除去されるとき、最小化され、又は除去される。
【００５３】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理の特定のタイプは、一般的に選択された材料に依存して実行される。さらに、層１及び層２の接合技術の選択は、少なくとも一部分、選択された処理方法に依存する。さらに、次のデボンディングは、例えば前記処理技術、前記接合技術、前記材料、有用な構造のタイプ又は存在、又は前記要素の少なくとも１つを有する組合せのような要素に依存する。ある特定の実施例では、処理、接合、及び後続のデボンディングの選択された組合せによって（すなわち、領域３に有用な構造を作成するエンドユーザによって実行、あるいは更に高度なレベルのデバイス中の中間要素として実行されてもよい）、層２から層１をデボンディングするための劈開伝搬、又は層２を除去するための機械的薄層化の必要性が除去され、好ましくは、劈開伝搬及び機械的薄層化の両方が除去される。なぜなら、従来の教示による劈開伝搬又は機械的薄層化は層２を損傷し、大幅な後処理なしでは実際的に使用不可能なものになるからであり、これにより前記下地基板は、最小限の処理又は処理なしで再使用されても良い。
【００５４】
１つの処理技術は、弱ボンド領域５及び強ボンド領域６間の表面粗度の変化に依存する。前記表面粗度は、面１Ａ（図１５）、面２Ａ（図１６）、又は面１Ａと２Ａの両方で修正される。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりもより高い表面粗度７（図１５及び図１６）を有する。半導体材料において、例えば、前記弱ボンド領域５は、約０．５ナノメートル（ｎｍ）よりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約０．５ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。他の例において、前記弱ボンド領域５は、約１ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約１ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。更なる例において、前記弱ボンド領域５は、約５ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約５ｎｍより小さい低表面粗度を有してもよい。表面粗度は、エッチング（例えば、ＫＯＨ又はＨＦ溶液中）又は蒸着工程（例えば、減圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）又はプラズマ成長化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ））によって修正されることができる。表面粗度に関連する接合強度は、例えば、Ｇｕｉら、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ ｂｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１４８（４）Ｇ２２５−Ｇ２２８（２００１）に更に完全に記載され、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【００５５】
同様な方法において（図１５及び図１６にあるように、同様に位置された領域は同様の参照数字で参照されるものとする）、多孔質領域７が、前記弱ボンド領域５に形成されてもよく、前記強ボンド領域６は、未処理のままでもよい。それゆえ、層１は、その多孔質性質のため前記弱ボンド領域５の場所で層２に最小限に接合する。前記多孔性は面１Ａ（図１５）、面２Ａ（図１６）、又は両面１Ａ及び２Ａで修正されてもよい。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりも前記多孔質領域７（図１５及び図１６）で、より高い多孔性を有する。
【００５６】
その他の処理技術は、弱ボンド領域５（面１Ａ（図１５）、２Ａ（図１６）、又は両１Ａ及び２Ａで）の選択的なエッチングに依存してもよく、その後にエッチングされた領域において、フォトレジスト又はその他の炭素含有材料（例えば、高分子ベース分解可能材料を含む）の堆積が続く。さらに、同様に位置された領域は、図１５及び図１６にあるように、同様な参照数字で参照されるものとする。層１及び層２の接合にあたっては、それは好ましくは媒介材料を分解するために十分な温度であるが、前記弱ボンド領域５は多孔質炭素材料を含み、それゆえ弱ボンド領域５での層１及び層２間の接合は、前記強ボンド領域６での層１及び層２間の接合と比べてかなり弱い。状況に応じて、基板層１又は２、又は領域３中又は上に形成される任意の有用な構造にガス放出したり、汚れを生じさせたり、あるいは、劣化させたりしない分解材料が選択されることは当業者であれば理解されることである。
【００５７】
更なる処理技術は強ボンド領域６及び／又は弱ボンド領域５を得るために照射を使用する。この技術において、層１及び／又は層２は、必要に応じ、強及び／又は弱接合を達成するために中性子、イオン、粒子ビーム、又はその組合せを照射される。例えば、Ｈｅ＋、Ｈ＋、又はその他の適切なイオン又は粒子等の粒子、電磁エネルギー、又はレーザビームは、前記強ボンド領域６で（面１Ａ（図１７）、２Ａ（図１８）、又は両１Ａ及び２Ａで）照射されてもよい。当然のことながら、この照射方法は層を剥離する目的のためのイオン注入と異なり、一般的にこの方法において、用量及び／又は注入エネルギーはより少ない（例えば、剥離するための使用量のおよそ１００分の１から１０００分の１程度）。
【００５８】
更なる処理技術は、面１Ａ、２Ａ、又は両１Ａ及び２Ａで固体要素及び分解可能要素を含んでいるスラリーの使用を含む。前記固体要素は、例えば、アルミナ、酸化ケイ素（ＳｉＯ（ｘ））、その他の固体金属又は金属酸化物、又は前記層１及び層２の接合を最小化するその他の材料であってもよい。前記分解可能要素は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、又はその他の適切な分解可能高分子化合物であってもよい。一般的に、スラリー８は、前記面１Ａ（図１３）、２Ａ（図１４）、又は両１Ａ及び２Ａでの弱ボンド領域５中に適用される。次に、層１及び／又は層２は、前記高分子化合物を分解するために、好ましくは不活性環境において、熱せられる。従って、多孔質構造（前記スラリーの固体要素を有する）は、前記弱ボンド領域５に残り、接合時に層１及び層２は、前記弱ボンド領域５で接合しない。
【００５９】
更なる処理技術は、前記弱ボンド領域５の表面のエッチングを含むものである。このエッチング工程中、ピラー９は、面１Ａ（図１９）、２Ａ（図２０）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域５で定義される。前記ピラーは、選択的なエッチングによって定義され、後にピラーを残したままである。前記ピラーの形は、三角形、ピラミッド形、長方形、半球、又は他の適切な形である。或いは、前記ピラーは、エッチングされた領域中で成長され又は、堆積されてもよい。材料が接合するための接合場所が少ないので、前記弱ボンド領域５での全接合強度は、前記強ボンド領域６での接合よりもより弱いものである。
【００６０】
その他の処理技術は、ボイド（ｖｏｉｄ）域１０（図２３及び図２４）の含有を伴い、例えば層１（図１２）、層２（図１３）中、前記弱ボンド領域５でエッチング、機械加工、又は両方（使用される材料に応じて）によって形成されるものである。従って、第１の層１が第２の層２に接合されるとき、前記ボイド域１０は、前記強ボンド領域６に比べて接合を最小化し、次のデボンディングを容易にする。
【００６１】
その他の処理技術は、面１Ａ（図１３）、２Ａ（図１４）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域５で１つ又は複数の金属領域８の使用を含むものである。例えば、これに限定されるものではないが、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ又は任意の組合せ、又はその合金を含んでいる金属は、前記弱ボンド領域５上に堆積されてもよい。層１及び層２の接合時に、前記弱ボンド領域５は、弱く接合される。前記強ボンド領域は、未処理のまま残されてもよく（ここで接合強度の違いは、弱ボンド層５及び強ボンド領域６に関して必要な強接合対弱接合の比を提供する）、又は強接着を促進するために上記又は下記に記載のように処理される。
【００６２】
さらに処理技術は、面１Ａ（図２１）、２Ａ（図２２）、又は両１Ａ及び２Ａ上に前記強ボンド領域６で１つ又は複数の接着促進剤１１の使用を含むものである。適切な接着促進剤は、これに限定されるものではないが、ＴｉＯ（ｘ）、酸化タンタル、又はその他の接着促進剤を含む。或いは、接着促進剤が実質上前記面１Ａ及び／又は２Ａ全体に使用されてもよく、ここで金属材料は、前記弱ボンド領域５で前記接着促進剤及び前記面１Ａ又は２Ａの間に（前記接着促進剤の場所に応じて）置かれる。接合時に、従って前記金属材料は、前記弱ボンド領域５での強接合を妨げるが、前記強ボンド領域６に残っている前記接着促進剤は強接合を促進する。
【００６３】
その他の処理技術は、様々な疎水性及び／又は親水性領域を提供することを含むものである。例えば、シリコンのような材料は室温で自然に接合するので、親水性領域が特に強ボンド領域６にとって有用である。例えば、Ｑ．Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｕ．Ｇｏｅｓｌｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．４９−１３５，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ １９９９に記載されているように、疎水性及び親水性接合技術が室温及び高温の両方で知られており、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【００６４】
更なる処理技術は、選択的に照射される１つ又は複数の剥離層を含むものである。例えば、１つ又は複数の剥離層は前記面１Ａ及び／又は２Ａ上に置かれてもよい。照射なしに、前記剥離層は接着剤として作用する。例えば紫外線放射のような放射に晒されることで、前記弱ボンド領域５中、前記接着剤の特性が最小化される。前記有用な構造は前記弱ボンド領域５中又は上に形成され、次の紫外線放射工程又はその他のデボンディング技術が前記強ボンド領域６での層１及び層２を分離するために使用可能である。
【００６５】
更なる処理技術は、熱処理時に、前記弱ボンド領域３にある層１（図１７）、層２（図１８）、又は両層１及び層２中、多数の超微粒気泡１３の形成を可能にする注入イオン１２（図１７及び図１８）を含む。それゆえ、層１及び層２が接合される時、前記弱ボンド領域５は前記強ボンド領域６よりも少なく接合し、それにより前記弱ボンド領域５での層１及び層２の次のデボンディングが容易になる。
【００６６】
その他の処理技術は、エッチング工程に続くイオン注入工程を含む。１実施例において、この技術はイオン注入を前記面１Ｂの略全体を通して施すことで実施される。次に、前記弱ボンド領域５は選択的にエッチング処理される。この方法は、Ｓｉｍｐｓｏｎら、「Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｄｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４（３）Ｇ２６−Ｇ２７において、欠陥除去のための損傷選択的エッチングを参照して記載されており、その記載はここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【００６７】
更なる処理技術は、放射吸収及び／又は反射特性を有する弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６上に選択的に配置された１又は複数の層を実現し、それは波長帯の広狭に基づいていても良い。例えば、強ボンド領域６に選択的に配置された１つ又は複数の層は、ある特定の放射波長に晒されることで接着特性を有してもよく、それにより前記層は放射を吸収し、強ボンド領域６で層１及び層２が接合される。
【００６８】
当業者は、前記処理技術の少なくとも１つを有する組合せだけでなく、更なる処理技術が使用されることを認識する。しかしながら、使用された任意の処理の重要な特徴は、弱接合の１つ又は複数の領域及び強接合の１つ又は複数の領域を形成する能力である。
【００６９】
層１及び層２の接合インターフェースでの前記弱ボンド領域５及び前記強ボンド領域６の幾何学的形状は、これに限定されるものではないが、領域３の上又は中に形成された有用な構造のタイプ、選択されたデボンディング／接合のタイプ、選択された処理技術、及びその他の要素を含む要素に応じて変化する。図２５〜２７に示されているように、前記領域５、６は同心であってもよい。もちろん当業者は、任意の形状が選択されてもよいことを理解する。さらに、強接合部分と比べて弱接合域比が変化してもよい。一般的に前記比は、特に構造処理中、前記多重層構造１０００のインテグリティを有さないように十分な接合（例えば、前記強ボンド領域６で）を提供する。好ましくは、前記比はまた構造処理のために有用な領域（例えば、弱ボンド領域５）を最大にする。
【００７０】
上記記載のように、弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６の実質的な場所に面１Ａ及び２Ａの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、略完全な多重層基板１０００を形成するために共に接合される。層１及び層２は、様々な技術及び／又は物理的現象の１つによって、これに限定されるものではないが、共晶、溶解、陽極、減圧、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術及び／又は物理的現象の少なくとも１つを有する組合せを含めて、共に接合される。もちろん、前記接合技術及び／又は物理的現象が用いられる１つ又は複数の処理技術、その上又はその中に形成された有用な構造のタイプ又は存在、予想されるデボンディング方法、又はその他の要素に部分的に依存してもよいことは、当業者にとって明白である。
【００７１】
従って、多重層基板１０００が領域３の中又は上にチャンネルパターン構造又は１つ又は複数のその他の有用な構造を含むサブレイヤーを形成するために使用されてもよく、領域３は、面１Ａ及び２Ａの接合インターフェースで弱ボンド領域５を実質的又は部分的に重複するものである。前記チャンネルパターン構造は垂直チャンネル（例えば、２０２、２０４、３０２、３０４、４０２、４０４、４１０、５０２、５０４、５１０、６０２、７０２、７０４）又は水平チャンネル（例えば、２０６、３０６，４０６，５０６，７０６）を形成する開口を含む。前記任意の有用な構造は、１つ又は複数の能動的又は受動的要素、デバイス、器具、用具、チャンネル、その他の有用な構造、又は前記有用な構造の少なくとも１つを有するあらゆる組合せを含んでもよい。例えば、前記有用な構造は、集積回路又は太陽電池を含んでもよい。もちろん当業者は、様々なマイクロテクノロジー及びナノテクノロジーベースのデバイスが形成されることを理解し、センサー、スイッチ、ミラー、マイクロモーター、マイクロファン、及びその他のＭＥＭＳのような様々な目的に使用されるＭＥＭＳを含む。
【００７２】
１つ又は複数のパターン構造及び／又は任意の有用な構造が層１の１つ又は複数の選択された領域３上に形成された後、層１は、様々な方法によってデボンディングされる。当然のことながら、前記構造が部分的に又は略弱ボンド領域５に重複する領域４の中又は上に形成されるので、例えば構造的な欠陥又は変形のようなデボンディングに関する前記構造への典型的損害を最小化し、又は除去すると共に層１のデボンディングが行われる。
【００７３】
デボンディングは様々な公知技術によって実現されてもよい。一般的に、デボンディングは、少なくとも一部分、前記処理技術、接合技術、材料、有用な構造のタイプ又は存在、又はその他の要素に依存してもよい。
【００７４】
図２８〜３９を参照すると、デボンディング技術は、一般的に前記層１の厚さに等しい参照深度で超微粒気泡を形成するイオン又は粒子の注入に基づいている。前記イオン又は粒子は、酸素、水素、ヘリウム、又はその他の粒子１６から生成される。前記注入は、その後に強電磁放射、熱、光（例えば、赤外線又は紫外線）、圧力、又は前記の少なくとも１つを有する組合せに晒されることが続き、前記粒子又はイオンが前記超微粒気泡１７を形成し、最終的に前記層１及び層２を拡張し、剥離する。前記注入及び任意で熱、光、及び／又は圧力はその後に、例えば、前記層１及び層２の面に垂直方向に、前記層１及び層２の面に平行して、前記層１及び層２の面に別の角度に、剥離方向に（図３０、図３３、図３６、図３９中に破線によって示される）、又はそれらの組合せの方向に機械的分離工程（図３０、図３３、図３６、図３９）が続く。薄層分離のためのイオン注入は、例えば、Ｃｈｅｕｎｇら、米国特許出願第６，０２７，９８８号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ Ｆｒｏｍ Ｂｕｌｋ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｂｙ Ｐｌａｓｍａ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」にさらに詳細に記載され、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。水素の注入の典型的な条件は、用量５ｘ１０１６ｃｍ‐２及びエネルギー１２０ｋｅＶである。上記の条件によれば、約１ミクロンの層厚をウエハーから劈開させることができる。前記層厚は注入の深さの作用のみであり、シリコン中の水素のための層厚は注入エネルギーの９０Å／ｋｅＶである（Ｍ．Ｂｒｕｅｌ，「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｉｌｍｓ」，米国特許出願第５，３７４，５６４号（１９９４））。高エネルギー粒子の注入は、ターゲットを著しく加熱する。好ましくは水素を注入する際２分の１或いはそれ以上でビーム電流を低減すること又は前記ウエハーを固定し冷却することによって、ブリスターを生じることが避けられる。より少ない水素注入量を用いて剥離するには、ヘリウムの混合注入（Ｈｅ＋Ｈ ｃｏ−ｉｍｐｌａｎｔ）或いはホウ素（スマーターカットプロセス（Ｓｍａｒｔｅｒ−Ｃｕｔ ｐｒｏｃｅｓｓ））（Ｑ．−Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｒ．Ｓｃｈｏｌｚ，Ｕ．Ｇｏｅｓｅｌｅ，Ｔ．−Ｈ．Ｌｅｅ，Ｌ．−Ｊ．Ｈｕａｎｇ，Ｙ．−Ｌ．Ｃｈａｏ，ａｎｄ Ｔ．Ｙ．Ｔａｎ，「Ａ ‘ｓｍａｒｔｅｒ−ｃｕｔ’ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｙｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７２，４９（１９９８））により実現されてきた。
【００７５】
上記で劈開された面の面質は最適であると報告されている（Ｓｍａｒｔ ｃｕｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ）。薄膜は水素イオンの注入により形成された微小なひび割れに沿って剥離するようになっている。前記剥離は、格子中の水素超微粒気泡における前記内部圧力を高める熱処理によって実施され、又は機械的ストレスが前記亀裂を開始し伝播させるために用いられてもよい。マイクロ電子デバイスは注入損傷に対して非常に弱いので、前記技術はスタート用ウエハーの準備に限定して用いられ、完成又は処理中のウエハーには実施されないものである。更に、構造化されたウエハーを通して高エネルギーイオン注入は、注入深度のプロファイルをより拡散してしまう。前記入射イオンは異なる材料及び微細構成を体験するので、そのレンジパラメータはウエハーの位置に依存する。
【００７６】
特に図２８〜３０及び図３１〜３３を参照すると、層１及び層２間の接合インターフェースは、特に前記強ボンド領域６で超微粒気泡１７を形成するために選択的にイオン又は粒子１６を注入される。この方法において、領域３（その中又はその上に１つ又は複数の有用な構造を有する）での粒子１６の注入は、最小化され、それゆえ、領域３で１つ又は複数の有用な構造に生じる修復可能な又は修復できない損傷の可能性を軽減する。選択的な注入は、前記強ボンド領域４の選択的なイオンビーム走査（図２８〜３０）又は前記領域３のマスキング（図３１〜３３）によって実施される。選択的なイオンビーム走査は、イオン又は粒子が注入されるように導くために使用される前記構造１０００及び／又はデバイスの機械的操作を参照する。当業者にとって周知のように、様々な装置及び技術は、これに限定されるものではないが集束イオンビーム及び電磁ビームを含む、選択的な走査を実施するために使用される。さらに、様々なマスキング材料及び技術もまた、当技術分野において周知である。
【００７７】
図３４〜３６を参照すると、前記注入が面１Ｂ又は２Ｂ全体に亘って実質上達成される。注入は、対象及び注入材料、及び注入の所望の深さに応じた適切なレベルにある。それゆえ、層２が層１よりもかなり厚い場合、面２Ｂを通して注入することは実用的でない、しかしながら、層２が適切な注入の厚さ（例えば、実行可能な注入エネルギー以内で）の時、前記面２Ｂを通して注入することが望ましい。これは、領域３に１つ又は複数の有用な構造に起こる修復可能な又は修復できない損傷の可能性を最小化し、又は除去する。
【００７８】
１実施例において、図２６及び図３７〜３９を参照すると、強ボンド領域６は層１及び層２間の接合インターフェースの外周縁部で形成される。従って、層１を層２からデボンディングするには、イオン又は粒子１６は、例えば層１及び層２の接合インターフェースで超微粒気泡１７を形成するために領域４を通して注入されても良い。好ましくは、選択的な走査が使用され、前記構造１０００が回転されてもよいし（矢印２０で示される）、走査デバイス２１が回転されてもよく（矢印２２で示される）、又はそれらの組合せであってもよい。この実施例において、更なる利点は、その中又はその上での形成に有用な構造を選択する際に、エンドユーザに与えられる柔軟性である。前記強ボンド領域６の大きさ（例えば幅）は、前記多重層基板１０００の機械的及び熱的インテグリティを維持するために適切である。好ましくは、前記強ボンド領域６の大きさは、最小化され、それゆえ構造処理のために弱ボンド領域５の部分を最大化する。例えば、強ボンド領域６は、８インチウエハーの約１ミクロンである。
【００７９】
さらに、層２から層１をデボンディングすることは、例えば、強ボンド領域６を通してエッチングを形成するためにエッチング処理（面に平行に）のようなその他の従来の方法によって実施される。そのような実施例において、前記処理技術は特に相互適応性があり、例えば、ここで前記強ボンド領域６は、バルク材（例えば、層１及び層２）よりもより高いエッチング選択比を有する酸化被膜で処理される。前記弱ボンド領域５は、好ましくは弱ボンド領域５の場所で層２から層１をデボンディングするためにエッチング処理を必要とせず、前記選択された処理又はその欠如が層１を層２に接合する工程において接合することを妨げるからである。
【００８０】
或いは、劈開伝搬が層２から層１のデボンディングを開始するために使用される。さらに、前記弱ボンド領域５での接合が限定されるので、前記デボンディングは、好ましくは前記強ボンド領域６の場所で必要とされるのみである。さらに、デボンディングは、従来周知のように、エッチング処理（面に垂直に）によって開始され、好ましくは領域４の場所に限定される（すなわち、一部分又は大部分で前記強ボンド領域６に重複する）。
【００８１】
層１及び層２は、膜及び／又は基板構造を形成するためにウエハー又は堆積された液体材料を含む様々なソースから得られる。前記開始材料がウエハーの形である場合、あらゆる従来の処理が層１及び／又は層２を得るために使用されてもよい。例えば、層２がウエハーから成り、層１は、同一又は違うウエハーの一部を有しても良い。層１を構成している前記ウエハーの一部は、機械的薄層化（例えば、機械的研削、切削、研磨、化学機械的研磨、研磨停止、又は前記の少なくとも１つを含む組合せ）、劈開伝搬、イオン注入後の機械的分離（例えば、劈開伝搬、構造１０００面の垂線、構造１０００面の平行線、剥離方向、又はそれらの組合せ）、イオン注入後の熱、光、及び／又は層間剥離に誘発された圧力、化学的エッチング処理、又は同様のものから得られる。さらに、層１及び層２のどちらか一方又は両方が、例えば化学蒸着、エピタキシャル成長方法、又は同様のものによって堆積又は成長される。
【００８２】
前記即時方法及び結果的にチャンネルパターン構造又はその上にその他の有用な構造を有する多重層基板の重要な利点は、前記有用な構造が部分的に又は略前記弱ボンド領域５に重複する前記領域３の中又は上に形成されることである。このことが、前記層１が層２から除去される時、前記有用な構造への損傷の可能性を略最小化し又は排除する。前記デボンディング工程は、一般的に注入（例えば、イオン注入で）、力アプリケーション、又は層１及び層２をデボンディングするために必要とされるその他の技術を必要とする。ある実施例において、前記構造を修正可能又は修理不可能に損傷する局部的な注入、力アプリケーション、又はその他の処理工程を必要としない領域３の中又は上に前記構造があるので、前記層１が除去され、構造は前記構造を修正するための次の処理なしに得られる。前記強ボンド領域６に部分的に又は略重複している領域４は、一般的にその上に構造を有さず、それゆえこれら領域４は前記構造への損傷なしに注入又は力を受けても良い。
【００８３】
前記ハンドリング装置を製造する即時方法の１つの利点は、層２を構成している前記材料が再使用及び再利用されてもよいことである。単一ウエハーが、例えばあらゆる周知の方法によって層１を得るために使用されてもよい。前記得られた層１は、上記記載のように前記残りの部分（層２）に選択的に接合される。前記薄膜がデボンディングされる時、次の層１として使用される薄膜を保持するために層２の残りの部分を使用しながら、前記処理が繰り返される。これは、層１のための薄膜を得るために層２の残りの部分を使用することがもはや実行可能又は実用的でなくなるまで繰り返される。
【００８４】
施行中に本願明細書において記載されているハンドリング装置の様々な実施例は、例えば、薄膜の処理中に一時的な基板として役立つ能力を有する。前記ハンドリング装置が対象となる処理と適合性のある材料で形成される場合（例えば、処理されている材料と同様のもの）、多くの場合、非常に厳しい環境である処理条件下に晒されることが可能になる。前記物体の処理後、それは分離され、前記ハンドリング装置は他の物体を処理することに再利用されても良い。ここで留意すべきことは、本願明細書に記載された前記ハンドリング装置がこのような操作、つまり薄膜のような物体を前記ハンドリング装置に接着する工程、前記ハンドリング装置を基板として利用している前記物体を処理する工程、処理後に前記物体を急速にリリースする工程、及び前記ハンドリング装置を更なる操作に再利用する工程を可能にするために必要なメカニカル・インテグリティ、前記保持面での所望の小さな空孔及び十分な低吸引パス抵抗のバランスを有することである。
【００８５】
好ましい実施例が示され及び説明されている一方、様々な修正及び代替が本発明の精神と範囲から逸脱することなく行われてもよい。従って、当然のことながら本発明が限定ではなく例示の目的のために記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】図１Ａは、取扱われる物体に関するハンドリング装置及び吸引源を含んでいるシステムの模式的な図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、取扱われる物体に関するハンドリング装置及び吸引源を含んでいるシステムの断面図である。
【図２】図２は、１実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、レベルｎ、及びレベルｎ＋１それぞれに図２のハンドリング装置の地勢図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、レベルｎ、及びレベルｎ＋１それぞれに図２のハンドリング装置の地勢図である。
【図４】図４は、他の実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図５】図５は、更なるもう１つの実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図６】図６は、更にもう１つの実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図７】図７は、更なる実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図８】図８は、更にそれ以上の実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、マイクロ弁を含むハンドリング装置の１実施例を表す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、マイクロ弁を含むハンドリング装置の１実施例を表す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、マイクロ弁を含むハンドリング装置のもう１つの実施例を表す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、マイクロ弁を含むハンドリング装置のもう１つの実施例を表す。
【図１２】図１２は、チャンネルパターン構造を形成するために適切な本願明細書において記載された積層構造の実施例の概略図である。
【図１３】図１３は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１４】図１４は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１５】図１５は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１６】図１６は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１７】図１７は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１８】図１８は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１９】図１９は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２０】図２０は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２１】図２１は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２２】図２２は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２３】図２３は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２４】図２４は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２５】図２５は、図１２の構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２６】図２６は、図１２の構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２７】図２７は、図１２の構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２８】図２８は、様々なデボンディング技術を示している。
【図２９】図２９は、様々なデボンディング技術を示している。
【０００１】
発明の分野
本発明は、薄膜のように破損し易い物体を取扱うためのデバイス及びその方法に関するものである。より具体的には、開示されたデバイス及び方法は、薄膜を支持するために減圧吸引を使用するものであり、また、製造過程において支持基板として使用することに適しているものである。
【０００２】
従来技術の説明
多くの分野における技術の最先端は更なる小寸法化へと向かっている。これは、半導体ベースの技術、特に半導体デバイスそのものを製造する場合に特に当てはまることである。より小型化へのトレンドが叫ばれるように、小型化は、性能を向上させ、信頼性を高め、材料及び人件費を削減するための鍵である。半導体技術、例えばトランジスタ、集積回路、チップ、光通信デバイス、マイクロ・エレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）等は、機能及び速度の要求を実現するものとして、科学及び技術の多くの他の分野（例えば生物学）に浸透している。
【０００３】
小型化の鍵には、薄膜の処理及びハンドリングが含まれる。例えば、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）技術は本質的な薄膜化への試みである。ＳＯＩ、及び多くの他の技術（例えば光起電力技術）において、例えば、分厚い基板は一般に不必要である。本質的に、基板は対象材料の非常に薄い層をその基板面で機械的及び熱的に支持する支持材として提供される。デバイスの水平寸法は縮小化され、現在生産スケールで１００ナノメートル、及び実験室スケールで数十ナノメートルに近づいており、それに伴ってその厚さも縮小化している。このように、技術はより軽薄なデバイス物体の方向へ、又は、薄膜用語においては、より薄膜の方向へ進んでいる。典型的な半導体技術ベースの薄膜は今日、約５０マイクロメートルから約１００ナノメートルのレベルの厚さを有する。近い将来、厚さ１０ナノメートル、又はこの値より薄い膜を取扱う必要が生じることが予想される。このような構造の脆弱性により、信頼性が高くかつ繊細なハンドリング装置が求められる。
【０００４】
薄膜はまた、例えばメモリーキューブのような３次元構造を構築する際にも使用される。そのような３次元システムの１つは、Ｓａｄｅｇ．Ｍ．Ｆａｒｉｓによる米国特許出願第５，７８６，６２９号、発明の名称「３−Ｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｍａｓｓｉｖｅ Ｆｉｌｌｏ−Ｌｅａｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」に記載され、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【０００５】
基板が高価で、それらの役割は本質的にそれらの面上の非常に薄い層のための支持構造に限られている場合、重要な技術的目標は薄膜のような破損し易い物体を取扱う機能を提供し、分厚い不必要な基板への必要性を排除することによって達成される。薄膜が基板への永久的接着なしで取扱われる場合、これは前記基板の費用を節約するのみでなく、処理への新たな道を開き、薄膜の大量生産を可能にするであろう。しかし、このような試みにおける技術的困難は非常に大きい。対象の前記膜は典型的に極めて薄く、大径のものである。これは半導体製造における状態である。コストを考慮するとより大口径の基板又はウエハーが選ばれる。今日、標準は２００ｍｍ径ウエハーであるが、しかし試験的な試みが３００ｍｍ径ウエハーで行われている。デフォルトで半導体技術と関連する前記薄膜は同じサイズのものである。重大な問題は、口径２００ｍｍ又はより大きい、しかし厚さ約数ミクロンである膜をどのように取扱うかということである。
【０００６】
更に、薄膜が前記ハンドリング装置によって支持される間に、その薄膜に実施される処理工程を実行可能であることが望ましい。他の技術、例えば生物学の分野において、例えば凝集によって形成された破損し易いものを取扱う必要性に直面する場合がよくあり、この場合は強いが優しい機械的支持及び熱的安定性を必要とする。
【０００７】
従来からウエハーの取扱いに対する試みがいくつかある。例えば、Ａｖｎｅｒｉらによる米国特許出願第６，２５７，５６４号（‘５６４特許）は、支持ニップル及び吸引ニップルを用いて容易にされたウエハーの優しい取扱い方法を教示している。しかしながら、このような構造はウエハーの取扱いに有用であるが、前記‘５６４特許の構造で支持されたウエハーへは処理を施すことはできない。他の実施例において、Ｋｉｎｏｓｈｉｔａらによる米国特許出願第５，５３４，０７３号（‘０７３特許）は、ウエハーが「汚れている」場合であってもそのウエハーを取扱える構造を教示している。しかし、前記‘０７３特許の構造は、少なくとも一対の減圧ポンプを必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の上記に議論され及びその他の問題及び欠点は、破損し易い物体を取扱うための本発明のいくつかの方法及び装置によって克服され、又は軽減される。ハンドリング装置は、吸引による保持力を物体に適用するために開示される。前記ハンドリング装置は、非常に小さい直径の空孔を有し、その空孔は吸引を利用して非常に破損し易い物体を保持するのに適しており、歪み又は破損を最小にするか又は排除するために充分な厚さを有するものである。吸引力の移動に関して前記ハンドリング装置内の吸引パスはその抵抗を減らすように構成され、従って必要な吸引力を与えるために必要とされるエネルギーを最小にし、更に物体を付吸着及び分離する速度を上げる。
【０００９】
前記ハンドリング装置は、保持面レベル及び吸引面レベルを含む複数の開口レベルを有する本体を含む。一般に、前記吸引面レベルの開口は前記保持面レベルの開口よりも大きく、更に前記吸引面レベルの開口は前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある。ある特定の実施例において、前記保持面レベルの開口の頻度は、前記吸引面レベルの開口の頻度よりも高い。更に、ある特定の実施例において、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記吸引面レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあり、相互接続用開口は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にない前記保持面レベルの開口を相互接続するために提供される。
【００１０】
更なる実施例において、前記ハンドリング装置は前記保持面レベルと前記吸引面レベルとの間に少なくとも１つの中間レベルを更に含む。前記中間レベルの開口は、前記保持面レベルの開口よりも大きく、前記吸引面レベルの開口よりも小さい。前記中間レベルの開口の頻度は、前記吸引面レベルの開口の頻度よりも一般的に高い。また、前記中間レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記吸引面レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあっても良く、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記中間レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあっても良く、ここにおいて前記ハンドリング装置は前記中間レベル及び前記保持面レベルの開口を相互接続するための相互接続用開口を含み、それら開口は前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にないものである。
【００１１】
更なる実施例において、前記ハンドリング装置は前記少なくとも１つの開口内に少なくとも１つのマイクロ弁を含む。
【００１２】
前記ハンドリング装置を作成する方法は、これに限定されるのもではないが、各レベルの開口をマイクロ加工する工程、各レベルの開口を形成するためにパターン化された層を積み重ねる工程、又はそれらの組合せを含む。
【００１３】
従って、作動中、上述したハンドリング装置は、薄膜等処理の間、一時的な基板として役立つ能力を有する。前記ハンドリング装置が対象となる処理と適合性がある材料で形成される場合、多くの場合、厳しい環境である処理条件下に晒すことが可能になる。前記物体の処理後、それは分離され、前記ハンドリング装置は他の物体の処理に再利用が可能である。
【００１４】
上記に説明された、又はその他の本発明の機能及び利点は、下記の詳細な記述及び図面から当業者によって認識され理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ハンドリング装置は、潜在的に過酷な機械的処理に耐えるように充分な剛性及び強度を所有する破損し易い物体のために提供され、例えばフォトリソグラフィ又はプラズマ処理環境のような代表的な半導体処理環境において、基板として役立つこともできる。吸引力又は減圧は、吸引デバイスに取付けられることができる１つ又は複数の後部面を有する前記ハンドリング装置の一方から前記破損し易い物体が受け取られる前部面である反対側まで伝えられることができ、前記破損し易い物体は複数の穴を介して前記吸引力に当てられる。前記開示されたハンドリング装置は、極めて破損し易い物体を前記吸引力に当てることができる。
【００１６】
主要な考慮の１つとして前記ハンドリング装置の前部面上にある空孔のサイズ及び数が挙げられる。前記膜の破損し易さ及び前記吸引力の性質及び強度により、前記前部面の空孔は好ましくは、取扱われる前記膜の厚さに略等しい有効な直径を有する。より大きい空孔は排気がより容易になるので、従って前記前部面上ではできるだけ大きい直径の空孔が好まれる一方で、前記薄い物体が破損し易いため、空孔のサイズの最小化が好まれる。その結果、前記薄い破損し易い物体の厚さに略等しい直径を有する空孔を利用してバランスをとる。例えば、約１００ナノメートルの厚さを有する膜は、直径およそ１００ナノメートルの空孔を有するハンドリング装置の表面に押し付けられなければならない。より大きいサイズの空孔は前記空孔上の膜の部分を破損する危険度を増す。前記膜のその他２つの寸法、及び結果的に前記ハンドリング装置のその他２つの寸法は、約１００ミリメートル以上のものであると予想され、前述されたように近い将来、３００ミリメートル直径の膜を日常に取扱うことが予想される。前記論じられた実施例において前記前部面に開いている空孔の直径は、前記膜及び前記ハンドリング装置の直径よりもおよそ１００万倍小さい。ハンドリング装置そのものが曲がることを避けるために、前記ハンドリング装置は機械的に強く、硬くなければならないので、その前部面からその後部面への典型的な距離は前記ハンドリング装置の全直径の少なくとも約１０分の１、好ましくは前記ハンドリング装置の全直径の少なくとも約５０分の１、より好ましくは前記ハンドリング装置の全直径の少なくとも約１００分の１であってもよい。
【００１７】
前記ハンドリング装置が直径約１００ミリメートルである実施例を考慮すると、より好適な実施例において、前記ハンドリング装置の厚さはミリメートル台にある。従って、メカニカル・インテグリティの同様の理由により、半導体ウエハー、例えばシリコン（Ｓｉ）の厚さはまた約１ミリメートルである。
【００１８】
従って、この典型的な吸引は、１００ナノメートル直径の空孔内で少なくともミリメートルの長さのパスを通じて伝わらなくてはならないであろう。このような空孔の長さはその直径の１０，０００倍以上である。このような比率では、空気又は使用されうる他のガスでも前記空孔を排気するために、許容できないほど長い時間がかかるので、実用的ではない。例えば、ある温度及び圧力で、あるガスの場合、ガス分子の平均自由行程は前記空孔の直径に達するので、従ってガス流量率は無意味となる。
【００１９】
本願明細書において記載されているように、ハンドリング装置の引付面で所望される小さい空孔を利用することに関連したガスフローの問題に対する解決方法は、前記引付面では小さい空孔で始め、前記引付面での小さい空孔と流体連通可能な状態にあるより大きい空孔を適切に積み重ねることにあり、それによって前記前部の引付面から前記後部の吸引源面までのガス流量率を大幅に増加させる。
【００２０】
気体力学は、空孔の横断面掛ける空孔の長さが同じものである空孔においてガス流動が略同様であることを教示している。例えば、第１の空孔が第２の空孔の直径の２倍である場合、前記第１の空孔が前記第２の空孔の長さの４倍であれば前記２つの空孔は略同一タイプの気体力学的流量を有する。本願明細書において記載されている様々な好適な実施例は、この原理に略従う。排気率を向上するためにより小さい直径の空孔をできるだけ短くすることが好ましいが、強度への考慮により上に積み重ねられる空孔の直径の比率が制限される。一般に、空孔の直径は、その空孔を有する層の厚さよりもより大きくないことが好ましい。
【００２１】
本願明細書において記載されている空孔は、しばしば円筒状として言及されるが、正方形、又はテーパ形を含むあらゆる他の不規則形でもあってもよい。しかし、どのようなケースにおいても、常に合理的に有効な直径を定義することができるので、使用に有効な断面の推定が与えられる。また、それらの形状の詳細と関係なく、各空孔は長さを有し、上端部は前記硬性本体の後部面方向に向き、下端部は前記硬性本体の前部面方向に向いている。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂは、取扱われる物体１１０及び吸引源１４０に関するハンドリング装置１００の実施例を含むシステムを図式的に表している。図１Ａの図は各物体を下から見たものであり、図１Ｂは断面図を提供している。前記破損し易い物体１１０は薄膜であり、破線矢印で前記ハンドリング装置１００と対応する関係が示されている（図１Ａ）。本実施例において、前記ハンドリング装置１００は、ディスク形状の物体を取扱う場合、一般にディスク形状にある。
【００２３】
前記ハンドリング装置１００は、前部面１６０（図１Ａ）及び後部面１７０（図１Ｂ）を含む。前記面は略相互に平行であり、前記ハンドリング装置１００に定義された厚さ１３０が与えられる。前記前部面１６０は、前記面１６０を一定のパターンで穴が開いている最下部の空孔１２０の下端部を示している。これらの空孔は前記前部面を前記後部面と接続している空孔のチェーンの末端にあり、それによって、前記物体１１０（すなわち、処理のための）に適用されるよく分散された吸引力に対して低空気抵抗の吸引流路を形成する。前記後部面１７０は、接着部分１４０を介して前記吸引源１５０に取付けられるようになっている。このような接着は、当業者にとって明らかである様々な方法で達成される。図１Ｂにおいて説明されるように、前記ハンドリング装置１００及び前記物体１１０は、吸引力が維持される間（外部吸引の維持により、又は前記物体１１０が前記吸引力を維持するように前記ハンドリング装置１００に着脱自在に吸着された後に、前記後部面１７０の開口を封鎖することによって）、単一ユニットとして移動され取扱われてもよい。これは、前記物体１１０の処理を非常に容易にする。更に処理の後に、前記物体１１０は、単に前記吸引力の全て又は一部を取り除くことによって前記ハンドリング装置１００から直ちにリリースすることができる。
【００２４】
図２を参照すると、ハンドリング装置２００の横断面図がそれぞれ提供される。また、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、前記ハンドリング装置２００の個別レベルが示されている。上記のように、前記ハンドリング装置２００は複数のレベルｎ、ｎ＋１、．．．ｎ＋ｘを含み、ｎ＋ｘは、様々な要素に応じて必要となるレベル数である。図２において、前記ハンドリング装置２００は４つのレベル（ｎ＝１、ｎ＋１＝２、ｎ＋２＝３、及びｎ＋３＝４）を含む。各レベルに関して、前記開口はその上の開口２０２ｎ＋１と位置合わせされた開口のための開口２０２ｎ（図において配置されるように）及びその上の開口２０２ｎ＋１と位置合わせされない開口のための開口２０４ｎ（図において配置されるように）として示される。前記開口２０４ｎ＋ｘは、ここにおいてｘは図に示すように０及び２の間にあり、水平（図２において配置されるように）チャンネル２０６ｎ＋ｘを介して相互に及び前記開口２０２ｎ＋ｘと流体連通可能な状態にある。ここで留意すべきことは、ｙは本実施例において前記第２から上部レベルまで達するものとして記載され、前記上部レベルは前記吸引源（直接又は１つ又は複数の付属部分を介して）と流体連通可能な状態にあることである。
【００２５】
前記ハンドリング装置２００はいくつかのパラメータによって定義される。上記のように、レベルｎ＋ｘの数は、様々な要素に応じて必要となるレベル数である。各レベルは厚さｔｎ、空孔径ｄｎ及び周期又は空孔間の距離ｐｎによって特徴付けられる。一般に前記ハンドリング装置２００のメカニカル・インテグリティ及び保持力（すなわち空気流）のバランスをとるためには、ｄｎ／ｐｎ比は１未満である。ある特定の実施例において、ｄｎ／ｐｎ比は、０．５、０．２５、又はそれ以下未満であり、必要とされる保持力に依存している。
【００２６】
更に、一般に前記複数のレベルを通してできるだけ一定である各レベルにおける空気流速度を維持するためには、ｔｎ、ｄｎ及びｐｎの値は、ｎ増加の値と同様に増加する。経験的な方法及び／又は方式、理論的な方法及び／又は方式、又は同様のもの等の様々な最適化手法を使って、ｔｎ、ｄｎ及びｐｎの値を決定しても良い。１実施例において、
【００２７】
【数１】
更に、チャンネル２０６ｎ、２０６ｎ＋１、．．．２０６ｎ＋ｘの直径は、一般に前記空気流速度を最適化するように選択されても良い。１実施例において、第ｎ番目のレベル上のチャンネル２０６の直径は、同じレベル上の空孔２０２及び２０４の直径ｄｎに対して略同等のものである。しかし、前記チャンネル２０６の直径が、これに限定されるものではないが、所望の空気流速度、所望の保持力、及び所望のメカニカル・インテグリティを含んでいる要素に基づいて選択可能であることが理解される。
【００２９】
一般に、取扱われる物体を損なわないように開口２０２ｎ＝１及び２０４ｎ＝１の大きさを最小にすることが望ましい。更に上記で論じられたように、前記ハンドリング装置の全体的な厚さは、取扱い及び／又は処理の間、構造的インテグリティを維持するのに十分でなければならない。このように、記載された適切に積み重ねられ、相互接続されたレベルで、例えば、図２、３Ａ及び３Ｂに関して、前記ハンドリング装置の全体的な厚さに比べて非常に小さい開口２０２ｎ＝１及び２０４ｎ＝１が使用される。前記面開口２０２ｎ＝１及び２０４ｎ＝１の直径に対する全体的な厚さの比
【００３０】
【数２】
は、一般的に約１０７〜１０２、好ましくは１０６〜１０３、及びより好ましくは１０５〜１０４である。
【００３２】
次に図４を参照すると、ハンドリング装置の他の実施例が示されている。前記第２のレベル（ｎ＋１）にまで伸びている前記第１のレベル（ｎ）上の交流空孔３１０ｎ、ｎ＋１を除いては、ハンドリング装置３００は、上記に記載のハンドリング装置２００と同様のものである。その上の開口と位置合わせされた開口は、開口３０２ｎ、３０２ｎ＋１、３０２ｎ＋２、及び３０２ｎ＋３と示される。その上の開口と位置合わせされず、所定のレベルを越えて延長されない開口は開口３０４ｎ＋１、３０４ｎ＋２と示される。水平チャンネル３０６ｎ、３０６ｎ＋１、及び３０６ｎ＋２もまた提供され、一般に前記チャンネル３０６ｎ、及び３０６ｎ＋１は、空孔３１０ｎ、ｎ＋１と流体連通可能な状態にある。
【００３３】
図５を参照すると、ハンドリング装置の他の実施例が示されている。前記第２のレベル（ｎ＋１）にまで伸びている前記第１のレベル（ｎ）上の交流空孔４１０ｎ、ｎ＋１及び、前記第３のレベル（ｎ＋２）にまで伸びている前記第２のレベル（ｎ＋１）上の空孔４１０ｎ＋１、ｎ＋２を除いては、ハンドリング装置４００は、上記に記載のハンドリング装置２００と同様のものである。その上の開口と位置合わせされた開口は、開口４０２ｎ、４０２ｎ＋１、４０２ｎ＋２、及び４０２ｎ＋３と示される。その上の開口と位置合わせされず、所定のレベルを越えて延長されない開口は開口４０４ｎ＋２と示される。水平チャンネル４０６ｎ、４０６ｎ＋１、及び４０６ｎ＋２もまた提供され、一般に前記チャンネル４０６ｎ、及び４０６ｎ＋１は、空孔４１０ｎ、ｎ＋１と流体連通可能な状態にあり、前記チャンネル４０６ｎ＋１、及び４０６ｎ＋２は、空孔４１０ｎ＋１、ｎ＋２と流体連通可能な状態にある。
【００３４】
図６を参照すると、ハンドリング装置の他の実施例が示されている。前記第２のレベル（ｎ＋１）及び前記第３のレベル（ｎ＋２）にまで伸びている前記第１のレベル（ｎ）上の交流空孔５１０ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２を除いては、ハンドリング装置５００は、上記に記載のハンドリング装置２００と同様のものである。その上の開口と位置合わせされた開口は、開口５０２ｎ、５０２ｎ＋１、５０２ｎ＋２、及び５０２ｎ＋３と示される。その上の開口と位置合わせされず、所定のレベルを越えて延長されない開口は開口５０４ｎ＋１及び５０４ｎ＋２と示される。水平チャンネル５０６ｎ＋１、及び５０６ｎ＋２もまた提供され、一般に前記チャンネル５０６ｎ＋１、及び５０６ｎ＋２は、空孔５１０ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２と流体連通可能な状態にある。
【００３５】
図７を参照すると、水平相互接続チャンネルのないハンドリング装置の実施例が示されている。ハンドリング装置６００は、一連の積み重ねられた空孔６０２ｎ、６０２ｎ＋１、６０２ｎ＋２、及び６０２ｎ＋３を含む。前記空孔の頻度が各レベルで同一のものであるので、空孔を相互接続することは必要でない。
【００３６】
図８を参照すると、前記保持面では残りの構造と比較してより多くの複数空孔を有するハンドリング装置の実施例が示されている。ハンドリング装置７００は、一連の積み重ねられた空孔７０２ｎ、７０２ｎ＋１、７０２ｎ＋２、及び７０２ｎ＋３を含む。更に、複数の空孔７０４ｎは、保持される物体が置かれることになる前記第１のレベルで提供される。前記複数の空孔７０４ｎは、チャンネル７０６ｎで一連の積み重ねられた空孔７０２ｎ、７０２ｎ＋１、７０２ｎ＋２、及び７０２ｎ＋３と流体連通可能な状態にある。レベルｎ＋１、Ｎ＝２及びｎ＋３上の空孔の数と比較して、空孔７０４ｎのより大きい比率を補うために、前記チャンネル７０６ｎの直径は、いくつかの実施例において、前記空孔７０４ｎの直径よりもより大きくてもよい。更に、前記チャンネル７０６ｎの位置は、いくつかの実施例において、レベルｎとｎ＋１との間にあってもよい。
【００３７】
前記記載のハンドリング装置は、様々な方法によって組立てられることができる。例えば、ある特定の実施例において、前記開口又はチャンネルの全て或いは１部分がマイクロ加工されてもよい。他の実施例において、及び図９Ａ〜９Ｄを参照すると、複数のパターン化された層は、位置合わせされ、積み重ねられ、及び接合される。前記層は、積み重ねの上に前記空孔及びチャンネル（例えば、図２〜８の様々な実施例に示されるように）が定義されるようにパターン化される。ここで留意すべきことは、前記層が様々なソースから得られても良く、これに限定されるものではないが、成長された層、エッチングされた層、マイクロ加工された層、又は同様のものを含むことである。１実施例において、Ｓａｄｅｇ Ｍ．Ｆａｒｉｓにより２００１年９月１２日に出願された米国特許出願第０９／９５０，９０９号、発明の名称「Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」に記載されたように、前記層のための薄膜が得られても良く、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。一般に、積層構造を形成する方法は、第１の基板を第２の基板に選択的に接着する工程を有し、ここにおいて、前記第１の層の内部又は上にあるパターン又は他の有用な構造の少なくとも一部を処理する工程を有し、前記層間の接着は比較的弱い領域においてである。即時のアプリケーションにおいて、前記第１の基板はパターン化されることを目的とする層を有し、そのパターン化された層は次に前記第２の支持層からデボンドされても良い。
【００３８】
前記パターン化された層の接合は様々な技術及び／又は物理的な現象によって達成されても良く、これに限定されるものではないが、共晶、溶解、陽極、減圧、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術及び／又は物理的現象の少なくとも１つを有する組合せを含む。
【００３９】
前記ハンドリング装置の範囲内の１つ又は複数の開口は、前記吸引力の供給を制御するために弁を提供することができる。これらの弁は、例えば、前記ハンドル及び前記引付けられた物体（例えば、図１Ｂに関して上記に記載されたように）の移動を容易にするために使われても良い。また、これらの弁は、前記物体の残り部分のように同一の吸引力に当てられない繊細な領域のように、その上に不規則な形状又は特定のパターン或いは構造を有する物体を制御可能に取付けるために用いられても良い。ハンドリング装置のマイクロ弁の１実施例は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示され、そこにおいて、蝶番式に持ち上げることができる複数のマイクロ弁８５０は、前記吸引面レベルの開口に提供される。ハンドリング装置のマイクロ弁のもう１つの実施例は、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて示され、そこにおいて、スライド可能に動くことができる複数のマイクロ弁８５０は、前記吸引面レベルの開口に提供される。しかし、同様のマイクロ弁は、前記アプリケーションによって必要とされるように、下位レベルでの相互接続用チャンネル又は開口において提供されても良い。前記マイクロ弁は、オンボードの（例えば、前記ハンドリング装置内に組込まれた）電子制御又は外部電子制御によって制御されることができる。
【００４０】
１実施例において、前記に参照された米国特許出願第０９／９５０，９０９号、発明の名称「Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」は、ここで引用することにより本明細書に組込まれ、前記層を製造するために用いられても良く、特に前記マイクロ弁を含むレベルである。更に、ここで記載されている製造技術はマイクロエレクトロニクスに伴うマイクロ弁の集積化を容易にし、マイクロ・エレクトロ・メカニカル構造の含有を可能にする。
【００４１】
前記ハンドリング装置のための構築材料は、必要な構造的インテグリティ及び化学的不活性を有するあらゆる適切な材料であってもよい。例えば、様々な金属、合金、半導体材料、セラミック、前記の少なくとも１つを有する組合せ及びその他のものは当業者によって容易に認識される。ハンドリング装置が更なる半導体の処理での使用を目的とする場合、半導体材料が所望されても良く、これに限定されるものではないが、シリコン、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＩＶ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体、ＩＶ−ＶＩ族半導体、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、前記半導体の少なくとも１つを有する組合せ及びその他を含み、それらは当業者によって容易に認識される。
【００４２】
上記のように、ウエハースケール接合を利用する前記記載のハンドリング装置を製造する１つの好適な方法においては、本願明細書において記載されているハンドリング装置を製造する費用が削減される。前記処理は、各層の（例えば、ｎ、ｎ＋１．．．）「スライス」又はサブレイヤーを形成するためにパターン化された薄膜層の移動を含む。前記薄膜層はイオン注入損傷による平面に沿って制御された劈開によって好ましくは取り除かれ、更に本願明細書において記載されている。通常、この層は、シリコン−酸化物−シリコン積層板を形成するために酸化シリコンウエハーに永久的に接合される。前記接合は接着剤なしで形成される。
【００４３】
永久的接合を形成する代替として、前記接合強度は、全ウエハー面の全域又は強及び弱接合域の選択されたパターンのどちらにおいても制御される。内部面の制御エネルギーを有するこれらのウエハーは、前記チャンネル及び任意の関連したＭＥＭ（例えば、前記チャンネルで弁を含む）、ロジック構造（例えば、任意に集積化されたＭＥＭを制御する）及びその他の特徴を形成する機械的パターンを製造するために使用される。製造後、各薄いサブレイヤーは、ハンドルウエハー（本願明細書において記載されているそれと同一のもの又は異なるものでも良い）へ移動されることになっている。前記デバイス層の移動及び接合はウエハースケールで起こり、すなわち、全上層部が１枚の層のままで移動され、前記ハンドルウエハーに直接接合される。更なるサブレイヤーは、前記ハンドリング装置構造を形成するために前記「スライス」を積み重ねる処理を繰り返すことによって前記ハンドルウエハー上へ位置合わせされ、積み重ねられる。このアプローチは、あらゆるセンサーのタイプに対して積み重ねられた一式に集積化されることを可能にする。
【００４４】
図１２を参照すると、選択的に接合されてなる多重層基板１０００が示されている（例えば、制御エネルギーの内部面を用いてウエハーを示す）。前記多重層基板１０００は、露出面１Ｂ、及び層２の面２Ａに選択的に接合された面１Ａを有する層１を含む。層１は最終的にサブレイヤーとして用いられる（上記のように例えばレイヤーｎ、ｎ＋１、．．．）。層２は反対側の面２Ｂを更に含む。一般的に、前記選択的に接合されてなる多重層基板１０００を形成するには、層１、層２、又は層１と層２の両方が弱接合領域５及び強接合領域６を定義するために処理され、その後に接合されるものであって、前記弱接合領域５は、パターン構造（例えば、図９Ａ〜９Ｄに示されるような適切な開口）又はその他の有用なデバイス或いは構造の処理が可能な状態にあり、ＭＥＭ弁及び／又はロジック構造を含む。
【００４５】
ここで、層１及び層２は、相互適応性を有し、前記層１は前記ハンドリング装置のために使用される材料である。即ち、前記層１及び層２は、適合性のある熱的、機械的、及び／又は結晶的特性を有する。特定の好ましい実施例においては、層１及び層２は、同一の材料から成る。もちろん、異なる材料が使用されてもよいが、好ましくは、相互適応性のため選択される。
【００４６】
層１の１つ又は複数の領域は、例えばチャンネル或いは他の有用なデバイスの一部としての開口のように１つ又は複数のパターン構造が形成される内部又は上に前記基板領域として機能するように定義される。これらの領域は、本願明細書で詳細に記載されているように、所望のパターンであればいかなるものであってもよい。次に層１の選択された領域の接合が最小限になるように処理され、前記弱ボンド領域５が形成される。或いは、層２の対応領域の接合が最小限になるように（層１の処理と共に、又は層１への処理の代わりに）処理される。さらなる代替例は、前記構造を形成するために、層１及び／又は層２の前記選択された以外の領域を処理することを含み、それにより前記強ボンド領域６での接合強度を高める。
【００４７】
層１及び／又は層２の処理後、これらの層が位置決めされ、接合される。前記接合は、本願明細書で詳細に記載されているように、適切な方法であればいかなるものでもよい。加えて、前記位置合わせは、機械的、光学的又はその組合せのものでもよい。当然のことながら、前記位置合わせは、一般的に層１上に形成された構造がない限りは、この段階において重要なことではない。しかしながら、両層１及び層２が処理される時、位置合わせは前記選択された基板領域から最小化された変化に必要とされる。
【００４８】
前記多重層基板１０００は層１の内部又は上に例えばＭＥＭ弁及び／又はロジック構造のようなチャンネルパターン或いはその他の有用なデバイスを形成するために処理される。従って、前記多重層基板１０００。チャンネルパターン構造又はその他の有用な構造又はデバイスは、領域３の中又は上に形成されるものであって、部分的に又は略弱ボンド領域５に重複する。従って、領域４であって、部分的に又は略強ボンド領域６に重複し、一般的にその中又はその上に構造を持たないものである。前記多重層基板１０００の層１の内部又は上にパターン構造又はその他の有用なデバイスの形成後、層１は、次にデボンディングされる。前記デボンディングは、前記パターン構造又はその他の有用なデバイスに有害な層間剥離技術を直接受ける必要なしに、例えば剥離のようないかなる便宜的な方法によってでもよい。パターン構造又はその他の有用なデバイスが領域４の中又は上に形成されるので、これらの領域は、領域３の中又は上に形成された構造に損害なしに、例えばイオン又は粒子注入のようなデボンディング処理を受ける。
【００４９】
弱ボンド領域５を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が実質上接合なく、又は弱接合を形成するために弱ボンド領域５の場所で処理される。或いは、前記弱ボンド領域５は、未処理のままであってもよく、それによって、前記強ボンド領域６は、強接合を誘発するように処理される。領域４は、部分的に又は略強ボンド領域６に重複する。強ボンド領域４を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が強ボンド領域６の場所で処理される。或いは、前記強ボンド領域６は未処理のままであってもよく、それによって前記弱ボンド領域５は弱接合を誘発するように処理される。さらに、両領域５及び６は、異なった処理技術によって処理されてもよく、前記処理は質的に又は量的に異なるものである。
【００５０】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、実質上完全な多重層基板１０００を形成するために共に接合される。それゆえ、形成される時、多重層基板１０００は、例えばその中又はその上に、特に層１の領域３の中又は上に構造又はデバイスを形成するために、エンドユーザによって過酷な環境を受ける。
【００５１】
語句「弱接合」又は「弱ボンド」の語は、一般的に、例えばデボンディング技術によって、剥離、その他の機械的分離、熱、光、圧力、又は前記デボンディング技術の少なくとも１つを有する組合せ等によって容易に解決される層又は層の１部分間の接合を意味している。これらのデボンディング技術は、特に弱ボンド領域５の周縁部の層１及び層２への欠陥又は損害を最小限にする。
【００５２】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理は、様々な方法によって達成される。前記処理の重要な点は、前記強ボンド領域６よりも弱ボンド領域５のほうがより容易にデボンドされることである（ここでさらに記載されているように次のデボンディング工程において）。これは、領域３に対して損傷を最小限又は妨げるものであって、デボンディング中、その上にパターン化された構造又はその他の有用な構造を含むものである。さらに、強ボンド領域６の含有が、特に構造処理中、前記多重層基板１０００のメカニカル・インテグリティを高める。従って、層１の次の処理が、その中又はその上の有用な構造と共に除去されるとき、最小化され、又は除去される。
【００５３】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理の特定のタイプは、一般的に選択された材料に依存して実行される。さらに、層１及び層２の接合技術の選択は、少なくとも一部分、選択された処理方法に依存する。さらに、次のデボンディングは、例えば前記処理技術、前記接合技術、前記材料、有用な構造のタイプ又は存在、又は前記要素の少なくとも１つを有する組合せのような要素に依存する。ある特定の実施例では、処理、接合、及び後続のデボンディングの選択された組合せによって（すなわち、領域３に有用な構造を作成するエンドユーザによって実行、あるいは更に高度なレベルのデバイス中の中間要素として実行されてもよい）、層２から層１をデボンディングするための劈開伝搬、又は層２を除去するための機械的薄層化の必要性が除去され、好ましくは、劈開伝搬及び機械的薄層化の両方が除去される。なぜなら、従来の教示による劈開伝搬又は機械的薄層化は層２を損傷し、大幅な後処理なしでは実際的に使用不可能なものになるからであり、これにより前記下地基板は、最小限の処理又は処理なしで再使用されても良い。
【００５４】
１つの処理技術は、弱ボンド領域５及び強ボンド領域６間の表面粗度の変化に依存する。前記表面粗度は、面１Ａ（図１５）、面２Ａ（図１６）、又は面１Ａと２Ａの両方で修正される。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりもより高い表面粗度７（図１５及び図１６）を有する。半導体材料において、例えば、前記弱ボンド領域５は、約０．５ナノメートル（ｎｍ）よりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約０．５ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。他の例において、前記弱ボンド領域５は、約１ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約１ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。更なる例において、前記弱ボンド領域５は、約５ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約５ｎｍより小さい低表面粗度を有してもよい。表面粗度は、エッチング（例えば、ＫＯＨ又はＨＦ溶液中）又は蒸着工程（例えば、減圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）又はプラズマ成長化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ））によって修正されることができる。表面粗度に関連する接合強度は、例えば、Ｇｕｉら、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ ｂｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１４８（４）Ｇ２２５−Ｇ２２８（２００１）に更に完全に記載され、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【００５５】
同様な方法において（図１５及び図１６にあるように、同様に位置された領域は同様の参照数字で参照されるものとする）、多孔質領域７が、前記弱ボンド領域５に形成されてもよく、前記強ボンド領域６は、未処理のままでもよい。それゆえ、層１は、その多孔質性質のため前記弱ボンド領域５の場所で層２に最小限に接合する。前記多孔性は面１Ａ（図１５）、面２Ａ（図１６）、又は両面１Ａ及び２Ａで修正されてもよい。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりも前記多孔質領域７（図１５及び図１６）で、より高い多孔性を有する。
【００５６】
その他の処理技術は、弱ボンド領域５（面１Ａ（図１５）、２Ａ（図１６）、又は両１Ａ及び２Ａで）の選択的なエッチングに依存してもよく、その後にエッチングされた領域において、フォトレジスト又はその他の炭素含有材料（例えば、高分子ベース分解可能材料を含む）の堆積が続く。さらに、同様に位置された領域は、図１５及び図１６にあるように、同様な参照数字で参照されるものとする。層１及び層２の接合にあたっては、それは好ましくは媒介材料を分解するために十分な温度であるが、前記弱ボンド領域５は多孔質炭素材料を含み、それゆえ弱ボンド領域５での層１及び層２間の接合は、前記強ボンド領域６での層１及び層２間の接合と比べてかなり弱い。状況に応じて、基板層１又は２、又は領域３中又は上に形成される任意の有用な構造にガス放出したり、汚れを生じさせたり、あるいは、劣化させたりしない分解材料が選択されることは当業者であれば理解されることである。
【００５７】
更なる処理技術は強ボンド領域６及び／又は弱ボンド領域５を得るために照射を使用する。この技術において、層１及び／又は層２は、必要に応じ、強及び／又は弱接合を達成するために中性子、イオン、粒子ビーム、又はその組合せを照射される。例えば、Ｈｅ＋、Ｈ＋、又はその他の適切なイオン又は粒子等の粒子、電磁エネルギー、又はレーザビームは、前記強ボンド領域６で（面１Ａ（図１７）、２Ａ（図１８）、又は両１Ａ及び２Ａで）照射されてもよい。当然のことながら、この照射方法は層を剥離する目的のためのイオン注入と異なり、一般的にこの方法において、用量及び／又は注入エネルギーはより少ない（例えば、剥離するための使用量のおよそ１００分の１から１０００分の１程度）。
【００５８】
更なる処理技術は、面１Ａ、２Ａ、又は両１Ａ及び２Ａで固体要素及び分解可能要素を含んでいるスラリーの使用を含む。前記固体要素は、例えば、アルミナ、酸化ケイ素（ＳｉＯ（ｘ））、その他の固体金属又は金属酸化物、又は前記層１及び層２の接合を最小化するその他の材料であってもよい。前記分解可能要素は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、又はその他の適切な分解可能高分子化合物であってもよい。一般的に、スラリー８は、前記面１Ａ（図１３）、２Ａ（図１４）、又は両１Ａ及び２Ａでの弱ボンド領域５中に適用される。次に、層１及び／又は層２は、前記高分子化合物を分解するために、好ましくは不活性環境において、熱せられる。従って、多孔質構造（前記スラリーの固体要素を有する）は、前記弱ボンド領域５に残り、接合時に層１及び層２は、前記弱ボンド領域５で接合しない。
【００５９】
更なる処理技術は、前記弱ボンド領域５の表面のエッチングを含むものである。このエッチング工程中、ピラー９は、面１Ａ（図１９）、２Ａ（図２０）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域５で定義される。前記ピラーは、選択的なエッチングによって定義され、後にピラーを残したままである。前記ピラーの形は、三角形、ピラミッド形、長方形、半球、又は他の適切な形である。或いは、前記ピラーは、エッチングされた領域中で成長され又は、堆積されてもよい。材料が接合するための接合場所が少ないので、前記弱ボンド領域５での全接合強度は、前記強ボンド領域６での接合よりもより弱いものである。
【００６０】
その他の処理技術は、ボイド（ｖｏｉｄ）域１０（図２３及び図２４）の含有を伴い、例えば層１（図１２）、層２（図１３）中、前記弱ボンド領域５でエッチング、機械加工、又は両方（使用される材料に応じて）によって形成されるものである。従って、第１の層１が第２の層２に接合されるとき、前記ボイド域１０は、前記強ボンド領域６に比べて接合を最小化し、次のデボンディングを容易にする。
【００６１】
その他の処理技術は、面１Ａ（図１３）、２Ａ（図１４）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域５で１つ又は複数の金属領域８の使用を含むものである。例えば、これに限定されるものではないが、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ又は任意の組合せ、又はその合金を含んでいる金属は、前記弱ボンド領域５上に堆積されてもよい。層１及び層２の接合時に、前記弱ボンド領域５は、弱く接合される。前記強ボンド領域は、未処理のまま残されてもよく（ここで接合強度の違いは、弱ボンド層５及び強ボンド領域６に関して必要な強接合対弱接合の比を提供する）、又は強接着を促進するために上記又は下記に記載のように処理される。
【００６２】
さらに処理技術は、面１Ａ（図２１）、２Ａ（図２２）、又は両１Ａ及び２Ａ上に前記強ボンド領域６で１つ又は複数の接着促進剤１１の使用を含むものである。適切な接着促進剤は、これに限定されるものではないが、ＴｉＯ（ｘ）、酸化タンタル、又はその他の接着促進剤を含む。或いは、接着促進剤が実質上前記面１Ａ及び／又は２Ａ全体に使用されてもよく、ここで金属材料は、前記弱ボンド領域５で前記接着促進剤及び前記面１Ａ又は２Ａの間に（前記接着促進剤の場所に応じて）置かれる。接合時に、従って前記金属材料は、前記弱ボンド領域５での強接合を妨げるが、前記強ボンド領域６に残っている前記接着促進剤は強接合を促進する。
【００６３】
その他の処理技術は、様々な疎水性及び／又は親水性領域を提供することを含むものである。例えば、シリコンのような材料は室温で自然に接合するので、親水性領域が特に強ボンド領域６にとって有用である。例えば、Ｑ．Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｕ．Ｇｏｅｓｌｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．４９−１３５，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ １９９９に記載されているように、疎水性及び親水性接合技術が室温及び高温の両方で知られており、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【００６４】
更なる処理技術は、選択的に照射される１つ又は複数の剥離層を含むものである。例えば、１つ又は複数の剥離層は前記面１Ａ及び／又は２Ａ上に置かれてもよい。照射なしに、前記剥離層は接着剤として作用する。例えば紫外線放射のような放射に晒されることで、前記弱ボンド領域５中、前記接着剤の特性が最小化される。前記有用な構造は前記弱ボンド領域５中又は上に形成され、次の紫外線放射工程又はその他のデボンディング技術が前記強ボンド領域６での層１及び層２を分離するために使用可能である。
【００６５】
更なる処理技術は、熱処理時に、前記弱ボンド領域３にある層１（図１７）、層２（図１８）、又は両層１及び層２中、多数の超微粒気泡１３の形成を可能にする注入イオン１２（図１７及び図１８）を含む。それゆえ、層１及び層２が接合される時、前記弱ボンド領域５は前記強ボンド領域６よりも少なく接合し、それにより前記弱ボンド領域５での層１及び層２の次のデボンディングが容易になる。
【００６６】
その他の処理技術は、エッチング工程に続くイオン注入工程を含む。１実施例において、この技術はイオン注入を前記面１Ｂの略全体を通して施すことで実施される。次に、前記弱ボンド領域５は選択的にエッチング処理される。この方法は、Ｓｉｍｐｓｏｎら、「Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｄｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４（３）Ｇ２６−Ｇ２７において、欠陥除去のための損傷選択的エッチングを参照して記載されており、その記載はここで引用することにより本明細書に組込まれる。
【００６７】
更なる処理技術は、放射吸収及び／又は反射特性を有する弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６上に選択的に配置された１又は複数の層を実現し、それは波長帯の広狭に基づいていても良い。例えば、強ボンド領域６に選択的に配置された１つ又は複数の層は、ある特定の放射波長に晒されることで接着特性を有してもよく、それにより前記層は放射を吸収し、強ボンド領域６で層１及び層２が接合される。
【００６８】
当業者は、前記処理技術の少なくとも１つを有する組合せだけでなく、更なる処理技術が使用されることを認識する。しかしながら、使用された任意の処理の重要な特徴は、弱接合の１つ又は複数の領域及び強接合の１つ又は複数の領域を形成する能力である。
【００６９】
層１及び層２の接合インターフェースでの前記弱ボンド領域５及び前記強ボンド領域６の幾何学的形状は、これに限定されるものではないが、領域３の上又は中に形成された有用な構造のタイプ、選択されたデボンディング／接合のタイプ、選択された処理技術、及びその他の要素を含む要素に応じて変化する。図２５〜２７に示されているように、前記領域５、６は同心であってもよい。もちろん当業者は、任意の形状が選択されてもよいことを理解する。さらに、強接合部分と比べて弱接合域比が変化してもよい。一般的に前記比は、特に構造処理中、前記多重層構造１０００のインテグリティを有さないように十分な接合（例えば、前記強ボンド領域６で）を提供する。好ましくは、前記比はまた構造処理のために有用な領域（例えば、弱ボンド領域５）を最大にする。
【００７０】
上記記載のように、弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６の実質的な場所に面１Ａ及び２Ａの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、略完全な多重層基板１０００を形成するために共に接合される。層１及び層２は、様々な技術及び／又は物理的現象の１つによって、これに限定されるものではないが、共晶、溶解、陽極、減圧、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術及び／又は物理的現象の少なくとも１つを有する組合せを含めて、共に接合される。もちろん、前記接合技術及び／又は物理的現象が用いられる１つ又は複数の処理技術、その上又はその中に形成された有用な構造のタイプ又は存在、予想されるデボンディング方法、又はその他の要素に部分的に依存してもよいことは、当業者にとって明白である。
【００７１】
従って、多重層基板１０００が領域３の中又は上にチャンネルパターン構造又は１つ又は複数のその他の有用な構造を含むサブレイヤーを形成するために使用されてもよく、領域３は、面１Ａ及び２Ａの接合インターフェースで弱ボンド領域５を実質的又は部分的に重複するものである。前記チャンネルパターン構造は垂直チャンネル（例えば、２０２、２０４、３０２、３０４、４０２、４０４、４１０、５０２、５０４、５１０、６０２、７０２、７０４）又は水平チャンネル（例えば、２０６、３０６，４０６，５０６，７０６）を形成する開口を含む。前記任意の有用な構造は、１つ又は複数の能動的又は受動的要素、デバイス、器具、用具、チャンネル、その他の有用な構造、又は前記有用な構造の少なくとも１つを有するあらゆる組合せを含んでもよい。例えば、前記有用な構造は、集積回路又は太陽電池を含んでもよい。もちろん当業者は、様々なマイクロテクノロジー及びナノテクノロジーベースのデバイスが形成されることを理解し、センサー、スイッチ、ミラー、マイクロモーター、マイクロファン、及びその他のＭＥＭＳのような様々な目的に使用されるＭＥＭＳを含む。
【００７２】
１つ又は複数のパターン構造及び／又は任意の有用な構造が層１の１つ又は複数の選択された領域３上に形成された後、層１は、様々な方法によってデボンディングされる。当然のことながら、前記構造が部分的に又は略弱ボンド領域５に重複する領域４の中又は上に形成されるので、例えば構造的な欠陥又は変形のようなデボンディングに関する前記構造への典型的損害を最小化し、又は除去すると共に層１のデボンディングが行われる。
【００７３】
デボンディングは様々な公知技術によって実現されてもよい。一般的に、デボンディングは、少なくとも一部分、前記処理技術、接合技術、材料、有用な構造のタイプ又は存在、又はその他の要素に依存してもよい。
【００７４】
図２８〜３９を参照すると、デボンディング技術は、一般的に前記層１の厚さに等しい参照深度で超微粒気泡を形成するイオン又は粒子の注入に基づいている。前記イオン又は粒子は、酸素、水素、ヘリウム、又はその他の粒子１６から生成される。前記注入は、その後に強電磁放射、熱、光（例えば、赤外線又は紫外線）、圧力、又は前記の少なくとも１つを有する組合せに晒されることが続き、前記粒子又はイオンが前記超微粒気泡１７を形成し、最終的に前記層１及び層２を拡張し、剥離する。前記注入及び任意で熱、光、及び／又は圧力はその後に、例えば、前記層１及び層２の面に垂直方向に、前記層１及び層２の面に平行して、前記層１及び層２の面に別の角度に、剥離方向に（図３０、図３３、図３６、図３９中に破線によって示される）、又はそれらの組合せの方向に機械的分離工程（図３０、図３３、図３６、図３９）が続く。薄層分離のためのイオン注入は、例えば、Ｃｈｅｕｎｇら、米国特許出願第６，０２７，９８８号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ Ｆｒｏｍ Ｂｕｌｋ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｂｙ Ｐｌａｓｍａ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」にさらに詳細に記載され、ここで引用することにより本明細書に組込まれる。水素の注入の典型的な条件は、用量５ｘ１０１６ｃｍ‐２及びエネルギー１２０ｋｅＶである。上記の条件によれば、約１ミクロンの層厚をウエハーから劈開させることができる。前記層厚は注入の深さの作用のみであり、シリコン中の水素のための層厚は注入エネルギーの９０Å／ｋｅＶである（Ｍ．Ｂｒｕｅｌ，「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｉｌｍｓ」，米国特許出願第５，３７４，５６４号（１９９４））。高エネルギー粒子の注入は、ターゲットを著しく加熱する。好ましくは水素を注入する際２分の１或いはそれ以上でビーム電流を低減すること又は前記ウエハーを固定し冷却することによって、ブリスターを生じることが避けられる。より少ない水素注入量を用いて剥離するには、ヘリウムの混合注入（Ｈｅ＋Ｈ ｃｏ−ｉｍｐｌａｎｔ）或いはホウ素（スマーターカットプロセス（Ｓｍａｒｔｅｒ−Ｃｕｔ ｐｒｏｃｅｓｓ））（Ｑ．−Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｒ．Ｓｃｈｏｌｚ，Ｕ．Ｇｏｅｓｅｌｅ，Ｔ．−Ｈ．Ｌｅｅ，Ｌ．−Ｊ．Ｈｕａｎｇ，Ｙ．−Ｌ．Ｃｈａｏ，ａｎｄ Ｔ．Ｙ．Ｔａｎ，「Ａ ‘ｓｍａｒｔｅｒ−ｃｕｔ’ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｙｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７２，４９（１９９８））により実現されてきた。
【００７５】
上記で劈開された面の面質は最適であると報告されている（Ｓｍａｒｔ ｃｕｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ）。薄膜は水素イオンの注入により形成された微小なひび割れに沿って剥離するようになっている。前記剥離は、格子中の水素超微粒気泡における前記内部圧力を高める熱処理によって実施され、又は機械的ストレスが前記亀裂を開始し伝播させるために用いられてもよい。マイクロ電子デバイスは注入損傷に対して非常に弱いので、前記技術はスタート用ウエハーの準備に限定して用いられ、完成又は処理中のウエハーには実施されないものである。更に、構造化されたウエハーを通して高エネルギーイオン注入は、注入深度のプロファイルをより拡散してしまう。前記入射イオンは異なる材料及び微細構成を体験するので、そのレンジパラメータはウエハーの位置に依存する。
【００７６】
特に図２８〜３０及び図３１〜３３を参照すると、層１及び層２間の接合インターフェースは、特に前記強ボンド領域６で超微粒気泡１７を形成するために選択的にイオン又は粒子１６を注入される。この方法において、領域３（その中又はその上に１つ又は複数の有用な構造を有する）での粒子１６の注入は、最小化され、それゆえ、領域３で１つ又は複数の有用な構造に生じる修復可能な又は修復できない損傷の可能性を軽減する。選択的な注入は、前記強ボンド領域４の選択的なイオンビーム走査（図２８〜３０）又は前記領域３のマスキング（図３１〜３３）によって実施される。選択的なイオンビーム走査は、イオン又は粒子が注入されるように導くために使用される前記構造１０００及び／又はデバイスの機械的操作を参照する。当業者にとって周知のように、様々な装置及び技術は、これに限定されるものではないが集束イオンビーム及び電磁ビームを含む、選択的な走査を実施するために使用される。さらに、様々なマスキング材料及び技術もまた、当技術分野において周知である。
【００７７】
図３４〜３６を参照すると、前記注入が面１Ｂ又は２Ｂ全体に亘って実質上達成される。注入は、対象及び注入材料、及び注入の所望の深さに応じた適切なレベルにある。それゆえ、層２が層１よりもかなり厚い場合、面２Ｂを通して注入することは実用的でない、しかしながら、層２が適切な注入の厚さ（例えば、実行可能な注入エネルギー以内で）の時、前記面２Ｂを通して注入することが望ましい。これは、領域３に１つ又は複数の有用な構造に起こる修復可能な又は修復できない損傷の可能性を最小化し、又は除去する。
【００７８】
１実施例において、図２６及び図３７〜３９を参照すると、強ボンド領域６は層１及び層２間の接合インターフェースの外周縁部で形成される。従って、層１を層２からデボンディングするには、イオン又は粒子１６は、例えば層１及び層２の接合インターフェースで超微粒気泡１７を形成するために領域４を通して注入されても良い。好ましくは、選択的な走査が使用され、前記構造１０００が回転されてもよいし（矢印２０で示される）、走査デバイス２１が回転されてもよく（矢印２２で示される）、又はそれらの組合せであってもよい。この実施例において、更なる利点は、その中又はその上での形成に有用な構造を選択する際に、エンドユーザに与えられる柔軟性である。前記強ボンド領域６の大きさ（例えば幅）は、前記多重層基板１０００の機械的及び熱的インテグリティを維持するために適切である。好ましくは、前記強ボンド領域６の大きさは、最小化され、それゆえ構造処理のために弱ボンド領域５の部分を最大化する。例えば、強ボンド領域６は、８インチウエハーの約１ミクロンである。
【００７９】
さらに、層２から層１をデボンディングすることは、例えば、強ボンド領域６を通してエッチングを形成するためにエッチング処理（面に平行に）のようなその他の従来の方法によって実施される。そのような実施例において、前記処理技術は特に相互適応性があり、例えば、ここで前記強ボンド領域６は、バルク材（例えば、層１及び層２）よりもより高いエッチング選択比を有する酸化被膜で処理される。前記弱ボンド領域５は、好ましくは弱ボンド領域５の場所で層２から層１をデボンディングするためにエッチング処理を必要とせず、前記選択された処理又はその欠如が層１を層２に接合する工程において接合することを妨げるからである。
【００８０】
或いは、劈開伝搬が層２から層１のデボンディングを開始するために使用される。さらに、前記弱ボンド領域５での接合が限定されるので、前記デボンディングは、好ましくは前記強ボンド領域６の場所で必要とされるのみである。さらに、デボンディングは、従来周知のように、エッチング処理（面に垂直に）によって開始され、好ましくは領域４の場所に限定される（すなわち、一部分又は大部分で前記強ボンド領域６に重複する）。
【００８１】
層１及び層２は、膜及び／又は基板構造を形成するためにウエハー又は堆積された液体材料を含む様々なソースから得られる。前記開始材料がウエハーの形である場合、あらゆる従来の処理が層１及び／又は層２を得るために使用されてもよい。例えば、層２がウエハーから成り、層１は、同一又は違うウエハーの一部を有しても良い。層１を構成している前記ウエハーの一部は、機械的薄層化（例えば、機械的研削、切削、研磨、化学機械的研磨、研磨停止、又は前記の少なくとも１つを含む組合せ）、劈開伝搬、イオン注入後の機械的分離（例えば、劈開伝搬、構造１０００面の垂線、構造１０００面の平行線、剥離方向、又はそれらの組合せ）、イオン注入後の熱、光、及び／又は層間剥離に誘発された圧力、化学的エッチング処理、又は同様のものから得られる。さらに、層１及び層２のどちらか一方又は両方が、例えば化学蒸着、エピタキシャル成長方法、又は同様のものによって堆積又は成長される。
【００８２】
前記即時方法及び結果的にチャンネルパターン構造又はその上にその他の有用な構造を有する多重層基板の重要な利点は、前記有用な構造が部分的に又は略前記弱ボンド領域５に重複する前記領域３の中又は上に形成されることである。このことが、前記層１が層２から除去される時、前記有用な構造への損傷の可能性を略最小化し又は排除する。前記デボンディング工程は、一般的に注入（例えば、イオン注入で）、力アプリケーション、又は層１及び層２をデボンディングするために必要とされるその他の技術を必要とする。ある実施例において、前記構造を修正可能又は修理不可能に損傷する局部的な注入、力アプリケーション、又はその他の処理工程を必要としない領域３の中又は上に前記構造があるので、前記層１が除去され、構造は前記構造を修正するための次の処理なしに得られる。前記強ボンド領域６に部分的に又は略重複している領域４は、一般的にその上に構造を有さず、それゆえこれら領域４は前記構造への損傷なしに注入又は力を受けても良い。
【００８３】
前記ハンドリング装置を製造する即時方法の１つの利点は、層２を構成している前記材料が再使用及び再利用されてもよいことである。単一ウエハーが、例えばあらゆる周知の方法によって層１を得るために使用されてもよい。前記得られた層１は、上記記載のように前記残りの部分（層２）に選択的に接合される。前記薄膜がデボンディングされる時、次の層１として使用される薄膜を保持するために層２の残りの部分を使用しながら、前記処理が繰り返される。これは、層１のための薄膜を得るために層２の残りの部分を使用することがもはや実行可能又は実用的でなくなるまで繰り返される。
【００８４】
施行中に本願明細書において記載されているハンドリング装置の様々な実施例は、例えば、薄膜の処理中に一時的な基板として役立つ能力を有する。前記ハンドリング装置が対象となる処理と適合性のある材料で形成される場合（例えば、処理されている材料と同様のもの）、多くの場合、非常に厳しい環境である処理条件下に晒されることが可能になる。前記物体の処理後、それは分離され、前記ハンドリング装置は他の物体を処理することに再利用されても良い。ここで留意すべきことは、本願明細書に記載された前記ハンドリング装置がこのような操作、つまり薄膜のような物体を前記ハンドリング装置に接着する工程、前記ハンドリング装置を基板として利用している前記物体を処理する工程、処理後に前記物体を急速にリリースする工程、及び前記ハンドリング装置を更なる操作に再利用する工程を可能にするために必要なメカニカル・インテグリティ、前記保持面での所望の小さな空孔及び十分な低吸引パス抵抗のバランスを有することである。
【００８５】
好ましい実施例が示され及び説明されている一方、様々な修正及び代替が本発明の精神と範囲から逸脱することなく行われてもよい。従って、当然のことながら本発明が限定ではなく例示の目的のために記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】図１Ａは、取扱われる物体に関するハンドリング装置及び吸引源を含んでいるシステムの模式的な図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、取扱われる物体に関するハンドリング装置及び吸引源を含んでいるシステムの断面図である。
【図２】図２は、１実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、レベルｎ、及びレベルｎ＋１それぞれに図２のハンドリング装置の地勢図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、レベルｎ、及びレベルｎ＋１それぞれに図２のハンドリング装置の地勢図である。
【図４】図４は、他の実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図５】図５は、更なるもう１つの実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図６】図６は、更にもう１つの実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図７】図７は、更なる実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図８】図８は、更にそれ以上の実施例に従うハンドリング装置の断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、ハンドリング装置を製造する方法の実施例を表す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、マイクロ弁を含むハンドリング装置の１実施例を表す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、マイクロ弁を含むハンドリング装置の１実施例を表す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、マイクロ弁を含むハンドリング装置のもう１つの実施例を表す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、マイクロ弁を含むハンドリング装置のもう１つの実施例を表す。
【図１２】図１２は、チャンネルパターン構造を形成するために適切な本願明細書において記載された積層構造の実施例の概略図である。
【図１３】図１３は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１４】図１４は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１５】図１５は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１６】図１６は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１７】図１７は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１８】図１８は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図１９】図１９は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２０】図２０は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２１】図２１は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２２】図２２は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２３】図２３は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２４】図２４は、図１２の構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を表す。
【図２５】図２５は、図１２の構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２６】図２６は、図１２の構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２７】図２７は、図１２の構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２８】図２８は、様々なデボンディング技術を示している。
【図２９】図２９は、様々なデボンディング技術を示している。
Claims (22)
- 吸引保持力を物体に適用するためのハンドリング装置であって、
複数の開口を有する、保持面レベル及び吸引面レベルを含む複数のレベルを有する本体であって、前記吸引面レベルの開口は前記保持面レベルの開口より大きく、更に、前記吸引面レベルの開口は前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能になっている、前記本体を有するハンドリング装置。 - 請求項１に記載のハンドリング装置において、前記保持面レベルの開口の頻度が前記吸引面レベルの開口の頻度より高い。
- 請求項２に記載のハンドリング装置において、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記吸引面レベルの開口の少なくとも一部は前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあり、
この装置は更に、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にない前記保持面レベルの開口を相互接続するための相互接続用開口を有する。 - 請求項２に記載のハンドリング装置は、前記保持面レベルと前記吸引面レベルとの間に少なくとも一つの中間レベルを有するものであって、前記中間レベルの開口は、前記保持面レベルの開口より大きく、前記吸引面での開口よりも小さいものである。
- 請求項４に記載のハンドリング装置において、前記中間レベルの開口の頻度は、前記吸引面レベルの開口の頻度よりも高い。
- 請求項５に記載のハンドリング装置において、前記中間レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記吸引面レベルの開口の少なくとも一部は前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあり、前記保持面レベルの開口の少なくとも一部と流体連通可能な状態にある前記中間レベルの開口の少なくとも一部は、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にあり、
この装置は更に、前記開口の位置合わせによって直接流体連通可能な状態にない前記中間レベル及び前記保持面レベルの開口を相互接続するための相互接続用開口を有する。 - 請求項１に記載のハンドリング装置は、さらに、前記少なくとも１つの開口内に少なくとも１つのマイクロ・メカニカル弁を有する。
- 請求項１に記載のハンドリング装置は、金属と、合金と、半導体材料と、セラミックと、前記材料のうちの少なくとも１つを有する組合せとから成る群から選択された材料で形成されるものである。
- 請求項１に記載のハンドリング装置は、シリコンと、ＩＩＩ−Ｖ族半導体と、ＩＩ−ＩＶ族半導体と、ＩＩ−ＶＩ族半導体と、ＩＶ−ＶＩ族半導体と、Ｇｅと、Ｃと、Ｓｉ酸化物と、Ｓｉ窒化物と、前記半導体材料のうちの少なくとも１つから成る組合せとから成る群から選択された半導体材料で形成されるものである。
- 請求項１に記載のハンドリング装置を作成する方法であって、各レベルの開口をマイクロ加工する工程を有する。
- 請求項３に記載のハンドリング装置を作成する方法であって、各レベルの開口をマイクロ加工する工程を有する。
- 請求項１に記載のハンドリング装置を作成する方法であって、各レベルの開口を形成するためにパターン化された層を積み重ねる工程を有する。
- 請求項１２に記載の方法において、各パターン化された層は、パターン化される層を支持層に選択的に接着し、前記パターン化された層をパターン化し、前記パターン化された層を前記支持層から除去することによって提供される。
- 請求項３に記載のハンドリング装置を作成する方法であって、各レベルの開口を形成するためにパターン化された層を積み重ねる工程を有する。
- 請求項１４に記載の方法において、各パターン化された層は、パターン化される層を支持層に選択的に接着し、前記パターン化された層をパターン化し、前記パターン化された層を前記支持層から除去することによって提供される。
- 吸引保持力を物体に適用するためのハンドリング装置であって、
所定の厚さを有するハンドリング装置本体と、吸引力を物体に与えるための複数の空孔を有する保持面と、吸引源のための少なくとも１つの空孔を有する吸引面とを有し、前記保持面の空孔は吸引保持力を利用して破損し易い物体を保持するために適切な大きさの直径を有するものであり、吸引パスが前記複数の保持面の空孔から前記少なくとも１つの吸引面の空孔まで形成されており、この吸引パスはこの吸引パスを通過する気体流出の抵抗を軽減するために構成され、配置され、及び形成されている。 - 請求項１６に記載のハンドリング装置において、前記ハンドリング装置本体の厚さの保持面空孔の直径に対する比は、約１０７から約１０２である。
- 請求項１６に記載のハンドリング装置において、前記ハンドリング装置本体の厚さの保持面空孔の直径に対する比は、約１０６から約１０３である。
- 請求項１６に記載のハンドリング装置において、前記ハンドリング装置本体の厚さの保持面空孔の直径に対する比は、約１０５から約１０４である。
- 薄膜を処理する方法であって、
処理される第１の薄膜を提供する工程と、
前記第１の薄膜を請求項１６のハンドリング装置に取付ける工程と、
一時的な基板として前記ハンドリング装置を利用して前記第１の薄膜を処理する工程と
を有する方法。 - 請求項２０に記載の方法において、前記薄膜を前記ハンドリング装置から分離する工程を有する。
- 請求項２１に記載の方法において、処理される第２の薄膜を提供する工程と、前記第２の薄膜を前記ハンドリング装置に取付ける工程と、一時的な基板として前記ハンドリング装置を利用して前記第２の薄膜を処理する工程とを有する。
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