JP2006505122A - 分離可能基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの材料層の少なくとも１つの表面状態調整処理を行う工程と、２つの材料層の表面を可逆接着して分離可能基板を形成する工程と、を備え、表面状態調整処理工程は、処理されるべき表面にイオンクラスタを打ち込む工程を有することを特徴とする、分離可能基板の製造方法に関する。

Description

本発明は一般的な材料処理に関し、特に電子工学、光学および光電子工学の基板の材料処理に関する。

より正確には、本発明は分離可能基板の製造方法に関し、この方法は、２つの材料層のうち少なくとも１つの表面状態調整処理を行い、さらに２つの層の表面を可逆接着することにより、分離可能基板を構成するものである。

上述したタイプの方法はすでに知られている。

このような方法により、例えばシリコンのような半導体材料の２つの材料層からいわゆる「分離可能」基板を形成することを可能にする。

「分離可能」基板とは、互いに接着された２つの層を有し、この接着は可逆的であって接着境界面に沿って２つの層を分離することが可能である、基板を意味する。

このように、分離可能基板は接着境界面を介して一体化している２つの層を有し、２つの層の粘着エネルギーは制御されるが、
−たとえ、この基板が熱および／または機械的処理（例えば高温アニーリングなどの熱処理や、基板表面のオーバーホールのような機械的処理）をされたとしても、分離可能基板を形成する２つの層の良好な粘着力を保証できるほど十分に大きく、
−分離可能基板を形成する２つの層の間に脆化ゾーンを与えるに十分なほど小さく、よってこれら２つの層は必要に応じて（例えば基板が上述の処理をされた後）分離することができる。通常、分離可能基板の２つの層は機械的作用、例えば刃物のような物体から衝撃を受けることによって分離される。

本発明の場合のような非常に薄い層の処理の中での「接着」とは、２つの層を密接に接触させ、２つの層の接着された表面間に分子付着による結合を発生させることをさすものである。

これらの結合は通常は水素結合であり、水素結合は接着されるべき等の前処理により、促進される。

この前処理は接着の前に行われるが、例えば層を少なくともアルカリ性溶液と、酸性溶液とに順次浸す、洗浄段階を含む。アルカリ性溶液の段階の目的は、層の表面上にＯＨ型の結合を発生させることにより層の親水性を増すことである。次の酸性溶液の段階は、これまでの層の処理（特にアルカリ性溶液の段階）の間にもたらされた不純成分（特に金属）を層の表面から取り除くために行う。

前処理はさらに、例えばプラズマに層をさらす工程や、この意味で知られている他の技術を用いることを含む。

さらに、接着されるべき層の表面状態は、電子工学、光学または光電子工学用の基板を製造するのに材料層が用いられる場合、非常に厳しい基準によって決定される。

故に、粗さの基準値がｒｍｓ値（実効値）で数オングストローム以下でなくてはならないというのが一般的である。

粗さは通常、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定される。

このタイプの装置では、表面の粗さは１ｘ１μｍ^２から１０ｘ１０μｍ^２、まれには５０ｘ５０μｍ^２、さらにまれには１００ｘ１００μｍ^２の範囲でＡＦＭの先端によって走査され測定される。

通常、非常に滑らかである、これらの層の表面状態のために、層の接着は２つの層の表面を単純に接触状態にするだけで成される。接触状態は、２つの層からなる構造物に圧力を加えることで補完されてもよい。

分離可能基板という特定の場合に話を戻すと、接着されるべき２つの層の少なくとも１つの表面に表面状態調整処理を施すことでこのような基板を製造できることが知られている。

この観点から、目的となるのは、分離可能基板を構成するという特定のアプリケーションに関して必要な特性のある表面条件を得るために、接着されるべき２つの面の少なくとも１つの表面条件を調整することである。

これに関連して、表面状態の「調整」は必ずしも、表面の粗さをできるだけなくすことを単純に試みるということではない。

実際、調整は、表面の状態、特に粗さを所定の値にする（ｒｍｓが５オングストローム程度）ということである。

故に、表面状態の調整とは、粗さを少なくしようと試みること、あるいは逆に、増そうと試みることである。

本明細書の中で「接着」という語が分離可能基板を構成する目的で２つの層を接触させることを表すために用いられるとき、この「接着」は可能な限り最も強い結合を意味すると解釈されてはならない（これは、単に表面の粗さを可能な限り低くすることによって達成することが可能である）。

実際、本発明においては、「接着」は可逆的でなければならない。

そして、この可逆接着の観点から、単純なシステム的な粗さの減少や最小化ではなく、事実上の表面状態の調整が求められることが理解されなければならない。

表面の粗さを「低減する」調整のみが要求されている場合、処理されるべき表面にいわゆる「ウエット」エッチングを施し、つまり表面を腐食させることができる液体に接触させることにより、粗さの調整を行う、公知の処理方法がある。

例えば、処理されるべき表面は酸化物でよく、液体はフッ化水素酸でよい。

表面の酸化物は、特に二酸化珪素であってもよい。本発明の、好適であるが限定的ではない適用例として、シリコンのような半導体材料の層から成る基板を処理することがあげられる。

表面を液体に腐食させることにより、表面の状態を所望の状態に修正することが可能になる。この例では、粗さを所望のレベルまで増して、表面の状態を他の層と接着できるようにするが、後から機械的作用によってこの接着を取り消すことを可能にできる。

所望の粗さ（通常、分離可能基板を形成するためのｒｍｓ約５オングストロームの粗さ）は特に処理されるべき表面が液体にさらされる時間の長さを制御することによって達成される。

このように、分離可能基板を形成するための公知の技術によって、少なくとも一つの層の表面を液体で腐食して、表面の粗さを増すことができる。

これらの公知の技術に関して、分離可能基板を形成する際に不都合な点は、処理されるべき基板の、液体に腐食されてはいけない部分が液体にさらされてしまうことがあるということである。

結果として、片側だけが処理されるべき層の場合、反対側までもが液体にかなり腐食されるということが起こりうる。

確かに、ウエットエッチングの間、層の特定の部分を保護する付加手段を考えることも可能である。

これらの部分を保護部材、例えばワニスで覆うことが可能である。

しかし、これにより特別で複雑な装置を用いることが必要になる。

さらに、このような手段は必ずしも、液体が特定の部分（特に層の横方向の部分）を腐食するのをシステム的に防ぐことができない。

さらに、この様な手段を講じることにより、層への付加的な処理が必要となり、故にこれらの層に損傷を与える、付加的な危険が生じる（特に上述のような薄い層の場合は非常に壊れやすい）。

さらに、目的が、ウエットエッチングの公知の技術によって、粗さが調整されるべき側の層の領域の空間的分布を制御することにある場合、この側の所望の領域のみのエッチングを行うために比較的難しく複雑な手段およびプロトコルを考えることが必要になる。

この場合、いくつかの領域がエッチングされるべき側の層を、空間的なパターンを形成して層のエッチングされるべき領域のみを空けておく（ポジティブマスク）、あるいはエッチングから保護されるべき領域のみを空けておく（ネガティブマスク）、マスクで覆う必要がある。

エッチングされる層およびそのマスクから成る構造体がウエットエッチングにさらされる。そして、次にマスクを除去する必要がある。これは、化学製品によって、および／またはプラズマにさらすことによって達成される。

このような、マスクを除去する手段は層の表面に傷をつけたり、および／または表面上に不純物を残したりしがちである。

このような不純物は特に、マスクを構成した樹脂から発生された炭化水素であり、この炭化水素は、分子付着による層の接着の障害となり、よってこのような層から分離可能基板を製造することを難しくする。

よって、分離可能基板を形成する公知の方法は、特に可逆的なやり方で接着されることが要求される層の表面の粗さを少なくしていくときには、限界があると思われる。

本発明の目的は、これらの限界をなくすことである。

本発明の他の目的は、分離可能基板を形成するために組み立てられるべき層の表面状態（特に粗さ）の正確な制御をすることである。

特に、この表面状態は細かく調整でき、層の表面の粗さの増減を選択的に行うことができることが望ましい。

本発明のさらに他の目的は、所定の空間的パターンに基づいて、上述の不都合を起こすことなく半導体材料の層の表面を局所的に調整できるようにすることである。

これらの目的を達成するために、本発明は、２つの材料層の少なくとも１つの表面状態調整処理を行う工程と、２つの材料層の表面を可逆接着して分離可能基板を形成する工程と、を備え、前記表面状態調整処理工程は、処理されるべき前記表面に少なくとも１つの定義された種のイオンクラスタを打ち込む工程を有することを特徴とする、分離可能基板の製造方法を提案する。

以下は、本発明による方法の、好適であるが限定的ではない態様を示す。
−打ち込まれるイオンは、処理されるべき表面に関して化学的に不活性である種（ｓｐｅｃｉｅｓ）を有する。
−表面状態が調整されるべき材料層はシリコンまたは炭化珪素から成り、打ち込まれるイオンはアルゴンまたは窒素イオンである。
−イオンは、処理されるべき表面の材料と化学的に反応することができるイオンを有する。
−打ち込み工程は、イオンを含むプラズマから実行される。
−処理されるべき表面の材料およびプラズマを形成する元素は、（Ｓｉ，ＳＦ_６）、（ＳｉＣ，ＳＦ_６／Ｏ_２）、（ＳｉＯ_２，ＳＦ_６／Ｏ_２）、（ＳｉＯ_２，ＣＨＦ_３／ＳＦ_６）、（Ｓｉ_３Ｎ_４，ＣＨＦ_３／Ｏ_２／ＳＦ_６）の対のいずれかを形成する。
−粗さを増すことあるいは減少することを目的として、処理されるべき表面の粗さの調整のためにクラスタ内のイオンの数を制御する工程を備える。
−制御する工程は、表面を平滑化して、表面の粗さを分子付着による接着を可能にする値にするために実行される。
−表面は、リサイクルされるスマートカット（ＳＭＡＲＴＣＵＴ）タイプのプロセスの負の表面である。
−イオンの数を制御する工程は、イオン供給源の圧力を制御してイオンクラスタの発生を可能にすることよって達成される。
−イオンに印加される打ち込み電圧を制御する工程をさらに備える。
−処理されるべき表面は、所望の区域において、イオンクラスタのビームを処理されるべき区域に選択的に向けることによって、選択的および局所的に処理され、表面上に表面状態が所望のやり方で選択的に調整されるようなパターンが形成される。
−打ち込まれるべきイオンと、イオンの単量体種とを有し、焦点合わせをされたビームが発生され、イオンクラスタを有するビームの一部が層に向けられている。
−イオンクラスタのビームが層上へ衝撃を与える場所は制御される。
−層の表面上に適当な空間的パターンが形成され、パターンの粗さは層の表面のその他の部分の粗さと比べて調整されている。
−可変的な粗さのパターンが前記層の前記表面に形成される。

本発明の、他の態様、目的および効果は、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態を考慮しながら以下の記載を読むことにより、さらに明白になる。

図１は、イオンクラスタのビーム３０を用いて材料層２０に衝撃を与えることを可能にする装置１０を概略的に示す。

ここで「イオン」という語は、「純粋な」イオンを意味するとともに、いくつかのイオンから発生され、帯電した種をも意味するものとする。

一般的に、以下に述べる「クラスタ」は全体的にイオン化されている、つまり０以外の電荷を持っている。しかし、一般的に、これらのクラスタはさらに分子など他の種を含む。

層２０は半導体材料から成る。以下に説明されるように、半導体材料はシリコン、炭化珪素、あるいは他の半導体材料（例えばＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４）であってもよい。

装置１０は、加圧ガス供給源１０１を有し、これは内部にあるプラズマからガスイオンクラスタの平行ビームを発生することができる。

プラズマの特性を制御することにより、イオンクラスタの構成を定めることができる。より正確には、供給源１０１のプラズマの圧力を制御することにより、以下に図３を参照して詳しく述べられるようにクラスタ内に存在するイオンの平均の数を制御することが可能になる。

そして、加速電圧を制御することにより、これらのクラスタのスピードを制御することが可能になる。

用いられるガスは、例えばアルゴンや窒素である。

層２０は、分離可能基板を構成するために他の層（その表面の状態もまた調整されていてもよい）と接着によって組み立てられるように、制御されたやり方で表面の状態を調整される層である。

本発明の第１の変形例によれば、上述したようなイオンクラスタは層２０の表面に発射されるが、この打ち込みは化学的な反応を伴わない。

この場合、打ち込みは純粋に「弾動的」であるとされ、打ち込まれたクラスタは層２０の材料に対し、化学的に不活性である。

この場合、打ち込まれたクラスタは通常アルゴンまたは窒素から成る。

本発明の他の変形例によれば、層２０の材料と化学的に反応することができる種のイオンクラスタを打ち込むことも可能である。

この場合、打ち込みは反応的であるとされる。

そして、打ち込まれたイオンは特に、酸素または酸素化合物であってよい。

反応的打ち込みを含むこの場合において、イオンビームが通過する必要がある、層２０のすぐ上流側の領域にある区間にエッチングプラズマ（供給源１０１のプラズマとは異なるもの）を配置してもよい。

この、エッチングプラズマを有する本発明の特定の実施形態では、層２０の表面の材料と、プラズマを形成する元素との対は、以下のもののうちの一つである：（Ｓｉ，ＳＦ_６）、（ＳｉＣ，ＳＦ_６／Ｏ_２）、（ＳｉＯ_２，ＳＦ_６／Ｏ_２）、（ＳｉＯ_２，ＣＨＦ_３／ＳＦ_６）、（Ｓｉ_３Ｎ_４，ＣＨＦ_３／Ｏ_２／ＳＦ_６）。

この場合、供給源１０１によって発生されたイオンクラスタはエッチングプラズマと化学的に反応する。

そして、エッチングプラズマを通過した種が層と反応するだけでなく、エッチングプラズマそのものもまた層の表面と化学的に反応できる。

装置１０の記載に戻ると、このように供給源１０１によって発生されたイオンビームは加速室１０２を通過し、これにより、所望の値を与えることが可能な加速電圧のおかげで、供給源１０１から発生したイオンクラスタのビームを所望のやり方で加速することができる。

本明細書中では、供給源１０１の「加速電圧」とは、実際には加速室１０２の加速電圧である。

このビームは次に、所望の特性を有する電磁界を印加することによってビームの磁界の特性（平行化、焦点合わせ・・・）を調整することを可能にする、ビーム発生電磁構造体１０３を通過する。

次にビームは、イオンビームの帯電種を選択的にそらすための、制御された特性を有する磁界を発生することを可能にする磁性環状構造体１０４を通過する。

加速室１０２および電磁構造体１０３から発生されるビームは、衝撃種のイオンクラスタを有するが、電気的に中性の分子をも有する（特に衝撃種の単量体）。

図１の概略図では、異なる元素のビームの軌道は厳密に直線的に表されている。

実際は、これらの軌道は直線的ではなく、軌道の曲率半径はビームのイオンの質量および元素の違いに依存する。

磁性環状構造体１０４によって発生された磁界の特性を正確に制御することによって、所望のイオンクラスタのみをスクリーン１０６の開口部に選択的に向け、ビームの他の構成成分はスクリーン１０６に阻まれてこの開口部を通らないようにすることが可能である。

構造体１０３および構造体１０４は、一つの同じものであってもよい。

さらに、電気的中和構造体１０５が備えられる。

上述のように、開口部１０６０を有するスクリーン１０６は、所望のクラスタを有するビームの一部のみが通過し、所望のクラスタが開口部１０６０の後ろに配置されている層２０に衝撃を与えるように配置される。

スクリーン１０６および開口部１０６０は、装置の固定部を構成する。

層２０に衝撃を与えるためにこの開口部を通過するビームの一部は手段１０３を通過して焦点合わせをされたビームである。

故に、層２０はイオンクラスタのビームの衝撃を極めて小さな面積の基本表面のみで受けとめる（開口部１０６０を通過するビームの断面は、約１または数ミリメートルの幅である）。

層２０は、可動支持部１０７に取り付けられる。ビームに垂直な面内における可動支持部１０７の移動は制御される。

このように、手段１０７を用いて、所望の軌道に従って層２０を移動させることにより、層２０の表面のイオンクラスタのエッチングパターンを、極めて正確に定めることが可能であり、層２０上でのイオンクラスタの衝撃位置は特別なパターンをたどる。この特徴は、後ほどさらに考察される。

遮蔽室１０８は層２０および移動手段１０７の後ろに位置し、層２０上のビームの衝撃区域に面している。

この遮蔽室１０８は層２０によって受けられる種の量を決定する手段１０９に接続されている。

このように、所望の特性のイオンクラスタを層２０に打ち込むことにより、分離可能基板を構成する層の表面の粗さの調整が可能になる。

ウエットエッチングによって表面状態を修正する公知の技術との比較では、イオンクラスタの打ち込みは本明細書の冒頭に記載した不都合は与えない、ということが注目できる。

特に、層の表面の粗さを修正するのにここで用いられる技術は「ドライ」エッチング技術に属し、「ウエット」ではないので、「漏れ」や汚染の心配をすることがない。層２０は液体と接触することがないからである。

さらに、本発明によるイオンクラスタを用いた衝撃法の技術では、上述の通り、層２０上のイオンクラスタの衝撃区域を非常に正確に制御することが可能である。

層が移動されない場合でもこれは当てはまる。上述の通り、層に衝撃を与えるビームの断面の大きさが極めて小さいためである。

そして、単にイオンを用いてではなく、イオンのクラスタを用いてこの打ち込みを実行するという事実により、層２０の表面の粗さの調整に、大きな自由度が得られる。

より正確には、層２０の粗さを選択的に減じたり増したりすることが可能である。

イオンクラスタの衝撃の特性に従い、粗さを増したり減じたりすることが可能なことが観察されている。

より正確には、図２ａは実質的に直線的ないくつかの曲線Ｃ１乃至Ｃ５を概略的に示すが、これは層２０の表面の粗さＲの変化に対する、加速室１０２内のビームに印加される電圧Ｖの変化を表すものである。

図２ａの各曲線は、イオンクラスタが個別の数のイオンを主に含む時の打ち込み条件に関する。

打ち込みパラメータを制御することにより、層２０に打ち込まれたクラスタ内にあるイオンの数を決定することが可能である。

クラスタ内にあるイオンの数を制御する主パラメータは、イオン供給源１０１内の圧力である。

このように、供給源１０１の圧力を制御することにより、クラスタ内のイオンの数もまた制御される。

これは、図３のヒストグラムに表されている。

この図は、曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を表している。

各曲線は供給源の所定の圧力に対するイオンクラスタのサイズ配分を表す。

クラスタのサイズは１クラスタあたりの原子の数で表されている（上部横軸）が、クラスタあたり０から３０００原子とばらつきがある。

低い曲線Ａ１は圧力が７６０Ｔｏｒｒの時のものであり、曲線Ａ２は圧力が２，３００Ｔｏｒｒの時のものであり、曲線Ａ３は圧力が３，０００Ｔｏｒｒの時のものであり、曲線Ａ４は圧力が３，８００Ｔｏｒｒの時のものである。

これらの曲線のピークは、当該圧力において最も多く見られるクラスタのサイズに関連するが、圧力が増すにつれ、値が増していくことが観察されている。

各クラスタ内にあるイオンの数はクラスタあたりのイオンの平均数となり、Ｎで示される。

故に、イオン供給源の圧力を制御することにより、この値Ｎを制御することが可能である。

よって図２ａの各曲線は異なる値Ｎに対応する。値Ｎは、曲線をＣ１からＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５へと変化させると増していく。

最も上の曲線Ｃ１は、個々のイオンによる打ち込み、つまりＮが１の条件に対応する。

これらの条件下では、ビームのイオンの加速電圧が増すと、それぞれが単一のイオンから成る「クラスタ」の衝撃にさらされる層２０の表面の粗さが大幅に増すのが観察される。

これらの打ち込み条件下では、層に打ち込まれた個々のイオンは、層の表面構造を大きく傷つける。

第１の曲線のすぐ下にある曲線Ｃ２は、Ｎの値が１より大きいという打ち込み条件に対応する。

この場合、加速電圧を同じだけ増しても、表面の粗さはたとえ増したとしてもそれほど大きくないことが観察される。

次の曲線Ｃ３は電圧Ｖを同じだけ増しても粗さの増し方が小さいことを示している。

打ち込まれるクラスタがかなり大きな数のイオンを含む打ち込み条件に対応する曲線Ｃ４は、加速電圧Ｖを増しても粗さが一定であることを示している。

実際、イオンクラスタが所定の閾値より大きな数Ｎのイオンを含むとき、変化曲線Ｒｆ（Ｖ）の傾きはある条件の下ではゼロになる。この閾値は明らかに、打ち込み前の初期表面状態に依存する。

数値Ｎが増し続けるとき、層２０の表面の粗さは増すのではなく、この面を平滑化することによってむしろ減少する。

このことは曲線Ｃ５によって表されている。

打ち込み条件を調整することにより、より正確にはクラスタ内に存在するイオンの数を調整することにより、層２０の表面状態を所望のやり方で調整することができる。

この意味では、可逆接着が行われなければならない層のうち少なくとも１つの実表面状態を調整するために、本発明は効果的に打ち込み条件を用いていることが理解される（この調整は、粗さの増加あるいは減少に対応する）。

このような調整方法は完全に特別なものであり、特に、粗さをシステム的に減少させる（そして一般的にできるだけ減少させる）ことのみを目的とした技術とは異なるものである。

このような、調整を想定しない技術の例は、公報ＷＯ０１／６１７４３およびＵＳ２００２／１３９７７２に見られる。これらの公報は、表面の粗さを減少させたり、最小化させたりすることのみを目的とする技術に関する情報を提供する。

本発明に戻ると、上述の粗さ調整は特に、層の表面の粗さの程度を多かれ少なかれ増したり、時には減少させたりすることによって得られる。減少させることは、層２０の表面が、打ち込み開始時にかなり粗い場合に有効である。

故に、打ち込み条件を定める２つのパラメータがプロセスの進展に大きな影響を及ぼすと思われる。イオンが発生されるときの圧力がクラスタ内に存在するイオンの数を制御可能にし、加速電圧がクラスタのスピードを制御し、また図２ａおよび２ｂを参照して記載したような影響を及ぼす。

この影響は、層２０の異なる領域がこれら領域の表面の粗さを所望のやり方で選択的に調整できるようにするために、異なる数のイオンを含むクラスタによって衝撃を受けるように打ち込み手順をプログラムすることによって利用できる。

この目的のために、移動手段１０７がプログラムされて、所定の層への打ち込みの連続した異なる段において、パラメータの変化に従って層２０を移動させ、Ｎの値を修正することを可能にする。

次に、図２ｂは、平均数Ｎのイオンを含むイオンクラスタを用いた衝撃法にさらされる層２０の表面の粗さＲの、加速電圧Ｖに対する変化を示す。Ｎは（ここでも図内の異なる曲線に対応して）変化する。

この図は、図２ａの曲線Ｃ１乃至Ｃ５を含む。

しかし、図２ｂは、曲線Ｃ１乃至Ｃ５と同じ一般的論理で変化する（同じ初期層２０および同じ衝撃用イオンに対して曲線Ｃ’１から曲線Ｃ’５にかけて数値Ｎが増加する）、もう一つの曲線のセットＣ’１乃至Ｃ’５をも有する。

曲線Ｃ１乃至Ｃ５と異なり、曲線Ｃ’１乃至Ｃ’５では、数値Ｎの増加の結果、層２０の表面の粗さが減少することにはならない。

曲線Ｃ’５は数値Ｎが非常に大きい場合であり、Ｎが無限であるときと考えてもよい。

層２０の表面状態がすでに粗さが低い状態であるとき（曲線Ｃ’１乃至Ｃ’５）、Ｎを増すことによってはこの層の表面を平滑化できないことがわかる。

故に、表面の粗さが比較的重要な層から始めるときには、粗さを選択的に増したり減じたりすることが可能である。

このことの興味深いアプリケーションがあるが、層２０として、表面状態が分子付着による接着とは相性が悪い（粗さがｒｍｓ約５オングストロームより大きい）ウェハを用いて、これらのウェハの特定の領域を処理して平滑化するとともに、その粗さを接着が可能なようにするというものである。

特に、スマートカット（ＳＭＡＲＴＣＵＴ）タイプのプロセスから発生するネガティブ部分を再利用することにより、これらをリサイクルすることを可能にする。

そしてこの場合、固有の表面状態が接着とは相性が悪い（ＳｉＣ、ＩＩＩ-Ｖ）ウェハから形成される層を用いることが可能である。このようなウェハを完全に研磨する代わりに、かなり大きい数Ｎのイオンを含むクラスタを用いた衝撃法を行うことにより、ウェハの表面を平滑化することが可能になる。

さらに、この平滑化は、最終的な粗さという意味でも、接着を考慮した滑らかさに違いのあるいくつかの領域を有する空間的パターンを形成するという意味でも、非常に正確に制御することが可能である。

しかし、層２０の初期表面状態が所定の閾値Ｒ_０より劣っている場合、（これは何よりも層および打ち込まれる種の材料の性質に依存する）、粗さを増すことができるのみである。

実際、曲線Ｃ’１乃至Ｃ’５の初期点が閾値Ｒ_０より小さい場合（図２ｂではこの閾値のレベルに置かれている）、表面の打ち込みを進めても、この初期の低い粗さを維持することさえできない。Ｎの値が非常に大きい打ち込みですら、粗さを増すことになる。

図４ａ乃至４ｃは、上述のイオンクラスタを用いた衝撃法にさらされ、表面の特定の領域の粗さが選択的に修正された層２０を概略的に示す。

図４ａは表面上にリングが形成され、その部分は表面上の他の部分よりも粗さが低い層を示し、このリングの部分は層２０を（例えば同じように平滑な）他の層と組み立てる時には大きな機械的安定性を得られる。

移動手段１０７のプログラムにより、層の表面に他の所望のパターンを形成することができる。図４ｂおよび４ｃはそれぞれ、格子パターンおよび石畳パターンを有する層２０を表し、これらの部分の粗さは層の表面における残りの部分の粗さよりも低い。

層２０の移動に伴って打ち込まれるクラスタ内のイオンの数Ｎを制御することにより、層の表面の所望の異なる領域に選択的に配分された様々なレベルの粗さを有するパターンを形成することが可能である。

そして、可変的な粗さを持つパターンを形成し、表面の粗さの配分が完全に制御された分離可能基板を形成することが可能である。

「可変的な粗さを持つパターン」とは、異なる区域が異なる粗さを有するパターンを意味する。

本発明の実施により、分離可能基板が形成されるのに用いられる層が分子付着により他の層（必要に応じて粗さが調整される）と可逆接着された後で表面の粗さのレベルおよび分布を非常に細かく制御することが可能になる。

イオンクラスタを用いた打ち込みを進めても、層２０の表面が修正されるのみであり、このような打ち込みによって基板が傷つけられることはない。この意味では、以下の記事を参照できる。「ガスクラスタイオンビーム処理を用いた基板の平滑化」、アレン他、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、第３０巻、第７号、２００１年。

イオンクラスタを用いた衝撃法を可能にする装置の概略図。 異なる打ち込み条件下でイオンクラスタを用いた衝撃法にさらされた表面の粗さの変化を概略的に表す図。 異なる打ち込み条件下でイオンクラスタを用いた衝撃法にさらされた表面の粗さの変化を概略的に表す図。 イオンの発生に関連し、圧力がクラスタ内に存在するイオンの数に与える影響を表すヒストグラム（記事「ガスクラスタイオンビームによる材料処理」、Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｒ３４、Ｎｏ．６、２４４ページ（２００１）による） 表面が選択的および局所的に処理され、所望のパターンに従って表面状態が調整される、本発明の方法の特定の実施状態を表す図。 表面が選択的および局所的に処理され、所望のパターンに従って表面状態が調整される、本発明の方法の特定の実施状態を表す図。 表面が選択的および局所的に処理され、所望のパターンに従って表面状態が調整される、本発明の方法の特定の実施状態を表す図。

Claims (16)

1. ２つの材料層の少なくとも１つの表面状態調整処理を行う工程と、
   前記２つの材料層の表面を可逆接着して分離可能基板を形成する工程と、
   を備え、
   前記表面状態調整処理工程は、処理されるべき前記表面にイオンクラスタを打ち込む工程を有することを特徴とする、分離可能基板の製造方法。
2. 打ち込まれるイオンは、処理されるべき前記表面に関して化学的に不活性である種を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 表面状態が調整されるべき前記材料層はシリコンまたは炭化珪素から成り、前記打ち込まれるイオンはアルゴンまたは窒素イオンであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記イオンは、処理されるべき前記表面の材料と化学的に反応することができるイオンを有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記打ち込み工程は、前記イオンを含むプラズマから実行されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 処理されるべき前記表面の前記材料および前記プラズマを形成する元素は、（Ｓｉ，ＳＦ_６）、（ＳｉＣ，ＳＦ_６／Ｏ_２）、（ＳｉＯ_２，ＳＦ_６／Ｏ_２）、（ＳｉＯ_２，ＣＨＦ_３／ＳＦ_６）、（Ｓｉ_３Ｎ_４，ＣＨＦ_３／Ｏ_２／ＳＦ_６）の対のいずれかを形成することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記表面の粗さを増すことあるいは減少することを目的として、処理されるべき前記表面の前記粗さの調整のために前記クラスタ内のイオンの数を制御する工程を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 前記制御する工程は、前記表面を平滑化して、前記表面の粗さを分子付着による接着を可能にする値にするために実行されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記表面は、リサイクルされるスマートカット（ＳＭＡＲＴＣＵＴ）タイプのプロセスのネガティブ表面であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記イオンの数を制御する工程は、イオン供給源の圧力を制御して前記イオンクラスタの発生を可能にすることよって達成されることを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 前記イオンに印加される打ち込み電圧を制御する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. 処理されるべき前記表面は、所望の区域において、前記イオンクラスタのビームを処理されるべき前記区域に選択的に向けることによって、選択的および局所的に処理され、前記表面上に前記表面状態が所望のやり方で選択的に調整されるようなパターンが形成されることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. 打ち込まれるべき前記イオンと、前記イオンの単量体種とを有し、焦点合わせをされたビームが発生され、前記イオンクラスタを有する前記ビームの一部が前記層に向けられていることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記イオンクラスタのビームが前記層上へ衝撃を与える場所は制御されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記層の前記表面上に適当な空間的パターンが形成され、前記パターンの粗さは前記層の前記表面のその他の部分の粗さと比べて調整されていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 可変的な粗さのパターンが前記層の前記表面に形成されることを特徴とする、請求項７および請求項１５に記載の方法。

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