KR20120090775A - 공급 기판의 재생 방법 - Google Patents

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KR20120090775A
KR20120090775A KR1020120001195A KR20120001195A KR20120090775A KR 20120090775 A KR20120090775 A KR 20120090775A KR 1020120001195 A KR1020120001195 A KR 1020120001195A KR 20120001195 A KR20120001195 A KR 20120001195A KR 20120090775 A KR20120090775 A KR 20120090775A
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모니크 레콤테
파스칼 제나드
소피 리갈
다비드 소타
파비안느 자닌
크리스텔 베티주
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소이텍
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Abstract

본 발명은 표면 영역 (6) 의 손상된 물질이 전자기선 조사를 흡수하는 그러한 파장에서의 공급 기판 (1) 의 선택적 전자기선 조사를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 영역 (6) 과 상기 표면 영역 (6) 상의 양각되어 있는 영역 (5) 를 포함하는 공급 기판 (1) 을 재생시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 양각되어 있는 영역 (5) 는 공급 기판 (1) 의 층 (4) 의 잔류 영역에 해당하며, 상기 잔류 영역은 이전 제거 단계 동안 공급 기판 (1) 의 나머지로부터 분리되지 않는다.
본 발명은 또한 재생된 공급 기판 (1) 및 상기 목적을 위해 재생된 공급 기판 (1) 로부터 층 (4) 를 이동시키는 방법에 관한 것이다.

Description

공급 기판의 재생 방법 {METHOD FOR RECYCLING A SOURCE SUBSTRATE}
본 발명의 분야는 전자, 광학 또는 광학전자 산업에서 사용되는 반도체 기판 분야에 관한 것이다.
본 발명은 더욱 상세하게는 물질의 박층(thin layer)이 제거된 반도체 기판의 재생에 관한 것이다.
SOI (silicon-on-insulator: 절연체 상 규소) 구조는 그 자체는 일반적으로 기판 상에, 절연체 층 상에 매우 얇은 층의 규소를 포함하는 다층으로 이루어지는 구조이다. 상기 구조는 이들의 우수한 성능으로 인해 전자 산업에서의 사용이 증가하고 있다.
상기 유형의 구조는 일반적으로 Smart-Cut™ 기술을 사용하여 제조되고, 도 1a 내지 도 1c 는 SOI 웨이퍼를 제조하기 위한 주요 단계를 보여준다.
도 1a 는 공급 또는 "도너" 기판 (1) 을 보여주며, 이의 한 면은 이온 종 (10) (예를 들어 H+ 이온) 으로의 충격을 통해 이식에 적용되어 기판 내 특정 깊이에, 약화된 계면 (2) 를 생성한다. 도 1b 에 예시된 바와 같이, 이식에 적용되었던 공급 기판 (1) 의 면은 지지체 또는 "리시버" 기판 (3) 과의 밀접한 접촉상태에 있어 분자 접촉을 통해 결합을 생성한다. 상기 지지체 기판 (3) 은 표면 상에 절연층을 가질 수 있고, 상기 절연층은 예를 들어 표면의 산화에 의해 수득된다. 그 다음, 도 1c 에 제시되는 바와 같이, 공급 기판은 약화된 계면 (2) 의 중앙 면을 따라 갈라져서 이의 외부 면과 약화된 계면 (2) 사이에 위치하는 공급 기판 (1) 의 일부가 지지체 기판 (3) 으로 이동되고, 상기 이동된 부분은 층 (4) 를 형성한다.
도 1c 에 예증되는 바와 같이, 박층 (4) 의 비-이동된 부분에 해당하는 "배제 구역(exclusion zone)" 은 지지체 기판 (1) 의 주변부에 형성된다.
이것은 도 1b 에 매우 도식적으로 예시되는 바와 같이, 공급 기판 (1) 및 지지체 기판 (3) 이 각각 그의 주변부 상에 사면 또는 "에지 라운딩 (edge rounding)" (1a) 및 (3a) 를 포함하고, 이의 역할은 기판 취급을 더욱 용이하게 하고, 상기 에지가 날카로운 경우 발생할 수 있는 에지 파편화를 방해하는 것이고, 이러한 파편은 웨이퍼 표면의 미립자 오염의 근원이다.
그러나, 이러한 사면의 존재는 이들의 주변부에서 지지체 기판 (3) 과 공급 기판 (1) 사이의 양호한 접촉을 방해한다. 그러므로 집합체의 주변부에서 수득된 결합력은 전체 직경 전체적으로, 공급 기판 (1) 의 일부가 지지체 기판 (3) 으로 이동되는 것을 유지하기에는 불충분하다. 이동되는 층 (4) 는 이식에 의해 형성되기 때문에 수 백 나노미터에 제한되는 작은 두께를 갖는다. 이 작은 두께는 이것을 약화시키고, 이것은 박리 동안 사면에서 파괴된다. 그러므로 공급 기판 (1) 의 박리된 층 (4) 는 지지체의 주변부로 이동되지 않고, 그러므로 이동되지 않은 나머지 부분은 박리 표면에 대해 양각되어 있는 구역 (5) 를 생성하고, 상기 주변 구역 (5) 는 "고리" 의 형태를 취한다.
새로운 박층을 이동시키기 위해 "포지티브" 로서 이를 재사용하기 위해 "네거티브" 라고 불리는, 층 (4)가 벗겨진 공급 기판 (1) 을 재사용하는 것이 바람직한 경우, 상기 고리를 제거하는 것이 필수적이다. 게다가, 물질의 구역은 종종 이동되지 않고, 네거티브의 표면 상에 남을 수 있다. "양각되어 있는 영역" 이라는 표현은 본 발명의 명세서의 나머지에서, 일반적으로 박리 표면과 관련하여 양각되어 있는 구역 (5) 의 모두를 의미하는 것으로 이해될 수 있을 것이고, 본 발명은 심지어 양각되어 있는 영역의 대부분을 나타내는 경우에는, 어떠한 방식으로도 고리 단독의 제거에 결코 제한되지 않을 뿐 아니라, 네거티브의 표면 상에 존재하는 비-이동된 영역의 제거와 관련되지 않는다.
양각되어 있는 영역 (5) 를 제거하고 공급 기판 (1) 을 재생시키게 하는 기술은 제공되어 왔다. 문헌 EP 1 427 002 에서는 특히 공급 기판 (1) 의 표면의 화학적-기계적 연마, 및 양각되어 있는 영역 (5) 에 국부적으로 표적된, 특히 계면 (2) 에 표적된 물, 공기 또는 유체 제트, 레이저 빔, 충격파 또는 이온 충격의 사용을 제안한다.
그러나, 상기 방법 중 어느 것도 완전히 만족스럽지 않다. 특정 공급 기판 (SiC, GaN, AlN, AlGaN, 등) 은 딱딱하고 연마하기 어렵다. 그러므로 화학적-기계적 연마에 오랜 시간이 걸리고 비용이 많이 든다. 에너지-기반 기술, 예컨대 레이저 빔의 사용은 선택적이지 않고, 이들이 매우 정확하게 통제되지 않는다면 공급 기판의 나머지를 손상시킬 수 있다.
또한, 기판은 점점 더 큰 직경을 가져 (예를 들어, 6 인치), 상기 언급된 어려움을 증폭시킨다. 특히 결함, 예를 들어 미세-스크래치가 형성될 위험이 있다.
본 발명은 도너 기판 상의 잔류 물질 고리의 제거를 더욱 쉽게 만드는 것, 및 그러므로 재생 작업의 기간, 품질 및 비용을 감소시키므로 상기 기판의 재생을 더욱 쉽게 만드는 것을 목표로 한다.
상기 목적을 위해, 본 발명은 제 1 양상에 따르면, 표면 영역의 손상된 물질이 전자기선 조사(electromagnetic irradiation)를 흡수하는 그러한 파장에서의 공급 기판의 선택적 전자기선 조사를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 영역과 상기 표면 영역 상의 양각되어 있는 영역을 포함하는 공급 기판을 재생시키는 방법에 관한 것으로, 상기 양각되어 있는 영역은 공급 기판의 층의 잔류 영역에 해당하며, 상기 잔류 영역은 공급 기판의 손상된 물질에 의해 형성되는 약화된 계면에서의 분리를 실행하는 이전 제거 단계 동안 공급 기판의 나머지로부터 분리되지 않고, 표면 영역은 이전 제거 단계 동안 공급 기판의 나머지로부터 분리되지 않은 약화된 계면의 일부에 해당한다.
그러므로 재생되어지는 공급 기판의 전체 영역 전반에 정의된 파장에서 전자기선 조사를 수행하는 것이 가능하여, 고리 또는 양각되어 있는 비-이동된 영역의 기저에 위치하는 오직 손상된 물질만이 방사선(radiation)을 흡수할 것이고, 그 다음 선택적으로 제거될 것이다. 그러므로 방사선의 동력은 제거되어지는 물질의 가열이 이웃 영역을 손상시키지 않도록 선택되어, 기판이 재생 작업의 종료시 최적 상태로 있게 되는 결과를 낳는다.
다른 장점 및 비제한적인 특징에 따르면:
? 양각되어 있는 영역은 공급 기판의 층으로부터의 물질의 고리 및/또는 표면 영역 상에 랜덤으로 분포된 공급 기판의 층으로부터의 물질의 비-이동된 구역에 해당한다;
? 선택적 전자기선 조사는 공급 기판의 전체 영역 전반에 수행된다;
? 선택적 전자기선 조사는 양각되어 있는 영역을 검출하는 광학 소자에 의해 조절되어, 조사가 양각되어 있는 영역 상에 국부적으로 수행되도록 한다;
? 상기 광학 소자는 약화된 계면의 손상된 물질과 공급 기판의 미손상된 물질 사이의 광학적 대비 차이를 통해 양각되어 있는 영역을 검출한다;
? 공급 기판은 하기 물질: SiC 또는 2 차, 3 차 또는 4 차 III-N 물질 중 하나 이상으로부터 선택되는 벌크한 물질로 이루어지고; 또는 GaNOS, InGaNOS, SiCOI 또는 SiCopSiC 유형의 복합체 구조로 이루어진다;
? 약화된 계면은 이온 종을 공급 기판 내로 이식함으로써 생성된다;
? 방법은 선택적 전자기선 조사 후 공급 기판의 표면 영역의 화학적-기계적 연마의 실행을 포함한다;
? 상기 화학적-기계적 연마는 첨가제, 특히 다이아몬드 입자 및/또는 산화제가 풍부한 콜로이드성 산 용액을 사용한다;
? 공급 기판의 선택적 전자기선 조사는 레이저에 의해 수행된다;
? 공급 기판의 물질은 GaN 이고 레이저는 370 nm 이상의 파장에서 발광한다;
? 공급 기판의 물질은 SiC 이고 레이저는 415 nm 이상의 파장에서 발광한다;
? 레이저는 펄스-방식 이트륨(yttrium)-알루미늄-가넷(garnet) 레이저이다;
? 레이저는 0.1 내지 2 J/㎠ 의 동력 밀도를 갖는다;
? 방법은 공급 기판의 하나의 표면 상에 물질의 하나 이상의 층의 에피택셜한 성장을 포함한다; 및
? 물질의 상기 에피택셜한 성장은 선택적 전자기선 조사가 후 노출된 표면 상에서 수행된다.
제 2 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명의 제 1 양상에 따른 방법에 의해 재생되어 재사용되어지는 공급 기판에 관한 것이다.
본 발명은 마지막으로 제 3 양상에 따르면, 하기 단계를 포함하는, 본 발명의 제 2 양상에 따라 재생된 공급 기판에서 지지체 기판으로 층을 이동시키는 방법에 관한 것이다:
- 층의 두께 경계 깊이(depth bounding the thickness of the layer)에, 재생된 공급 기판에서 약화된 계면을 생성하는 단계;
- 재생된 공급 기판과 지지체 기판을 함께 접촉시키는 단계; 및
- 열 처리 파열 단계.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 바람직한 구현예를 따르는 명세서를 판독함으로써 명백해질 것이다. 본 명세서는 첨부된 도면을 참조로 하여 제공될 것이다:
- 상기 기술된 도 1a-c 는 Smart-Cut™ 공정의 주요 단계를 예시하고 고리가 어떻게 형성되는지를 설명하는 도식이고;
- 도 2 는 이동 공정과 연관된 본 발명에 따른 재생 공정의 구현예 단계를 보여주는 도식이고;
- 도 3 은 잔류 영역을 상세히 보여주는 도식이다.
본 발명은 공급 기판 (1) 의 물질을 약화시키는 것이 광학적 전달 스펙트럼이 단순하게 개질되는 범위까지 결정 구조를 손상시킨다는 사실에 근거한다. 물질이 방사선을 투과하는 또는 반대로 흡수하는 스팩트럼의 밴드는 결정 구조에 대한 손상 때문에 효과적으로 움직인다. 본 발명은 일반적으로, 손상된 물질은 흡수하지만, 손상되지 않은, 또는 단지 약간만 손상된 결정 구조인 물질은 흡수하지 않거나 훨씬 덜 흡수하는 파장에서 재생되어지는 기판의 전자기선 조사의 사용을 제공한다.
상기 설명된 바와 같이, 그리고 도 2 에 제시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공급 기판 (1) 을 재생하기 위한 방법 (200) 은 층 (4) 를 공급 기판 (1) 로부터 분리하기 위한 종래의 방법 (100) 을 따르며, 상기 방법 (100) 은 유리하게는 공급 기판 (1) 로부터 층 (4) 를 지지체 기판 (3) 으로 이동시키는 것을 포함한다.
그러나 본 발명은 이러한 이동에 제한되는 것이 아니라, 더욱 일반적으로는 특히 이온 종의 이식에 의한 공급 기판 (1) 의 약화 후 층의 임의 분리를 표적으로 한다. 게다가, 지지체 기판 (3) 이 층 (4) 에 강성(stiffness)을 제공하는 작용을 하기 때문에, 기판은 분리 전에 층 (4) 에 결합될 수 있을 뿐 아니라, 임의의 증착 방법에 의해, 전형적으로는 에피택셜한 성장에 의해 층 (4) 상에 증착될 수 있다. 게다가, 층 (4) 는 자가-지지가 되기에 충분히 두껍고 단단할 수 있고 (층을 말아올리거나 파괴시키지 않고 취급하는 것이 가능함), 또는 적어도 이것은 강성 외부 공급원을 필요로 하지 않으면서 사용될 수 있다. 그러므로, 지지 기판 (3) 의 부재하에서, 층 (4) 의 분리 또는 박리가 언급되고, 이동하지 않는다.
종래 기술 (100) 에 따라, 네거티브, 즉, 이동된 층 (4)이 벗겨진 공급 기판 (1) 은 표면 영역 (6) 에 대해 양각되어 있는 영역 (5) 를 포함하고, 상기 양각되어 있는 영역 (5) 는 층 (4) 의 잔류 영역이고, 그러므로 층 (4) 로부터의 잔재 물질로 이루어진다.
"표면 영역" 이 언급되고 표면 뿐만이 아님이 명시될 것이다. 이러한 점은 하기 본원에 명백해질 것이다.
유리하게는, 공급 기판 (1) 은 하기 물질: SiC 또는 2 차, 3 차, 또는 4 차 III-N 물질, 예컨대 GaN, AlN, AlGaN 또는 InGaN 중 하나 이상으로부터 선택되는 물질로 이루어진다. 공급 기판 (1) 은 또한 상기 목록으로부터의 물질의 층이 결합된 기계적 지지체를 포함하는 복합체 구조로 이루어질 수 있다. 전형적으로 복합체 구조는 SiCopSiC (다결질성 SiC 기판에 결합된 SiC 의 층), 또는 GaNOS (사파이어 기판에 결합된 GaN 의 층) 일 수 있다. 공급 기판 (1) 은 또한 층이 증착되어 있는 복합체 구조일 수 있고, 이것은 InGaN 의 층이 GaNOS 구조 상에 에피택시하게 증착되는 InGaNOS 에 대한 경우이다. 지지체 기판 (3) 은 하기 물질: AlN, GaN, SiC, 사파이어, 세라믹 및/또는 금속 합금 중 하나 이상으로부터 선택되는 물질로 이루어진다. 그러나 본 발명은 물질의 임의의 특정 조합에 제한되는 것은 아니다.
이동 및 재생 방법 단계
종래 분리 공정 (100) 은 유리하게는, 이동 공정의 경우에는, 공급 기판 (1) 의 나머지로부터 층 (4) 를 분리하는 손상된 물질로 형성된 약화된 계면 (2) 에서의 공급 기판 (1) 의 분리로 이루어진다.
이 경우, 이동 공정 (100) 은 특히 유리한 실행에서, 3 단계를 포함한다. 먼저 계면 (2) 를 물질을 약화시키는 단계 (110) 에 의해 제작한다. 유리하게는, 이 단계는 이온 종의 이식으로 이루어진다. 기판 (1) 의 표면은 규정된 에너지 및 용량의 이온 종 빔에 의해 충격을 받는다. 상기 이온 종은 층 (4) 의 두께를 정의하는 미리 설정된 깊이로 물질 내로 투과한다.
일단 약화된 계면 (2) 가 생성되면, 공급 기판 (1) 과 지지체 기판 (3) 을 제 2 단계 (120) 동안 접촉시켜 분자 접착에 의해 결합시킨다. 상기 단계 전에, 공급 기판 (1) 및/또는 지지체 기판 (3) 은 임의로 산화될 수 있다. 물질의 특성에 따라, 및 특히 III-N 물질, 사파이어 및 SiC 의 경우에, 이산화규소 (SiO2) 또는 질화규소 (SixNy) 의 층이 증착될 수 있고, 이 층은 접촉되어 있는 표면 사이의 결합 에너지를 증가시킨다.
열 처리 파열 (130) 은 이동 공정을 완료시킨다. 온도 증가는 2 개의 기판 (1) 및 (3) 사이의 결합을 강화시키고 또한 이식된 영역 (약화된 계면 (2)) 내 파열을 야기한다. 주변부에서 그리고 기판의 표면 전반에 랜덤으로 분포된 다른 영역 상에서를 제외하고 층 (4) 는 기판 (1) 로부터 박리되며, 이들 모두는 양각되어 있는 영역 (5) 를 형성한다.
도 3 의 대표 도식에 제시될 수 있듯이, 약화된 계면 (2) 가 사실상 부피를 갖는 영역이라는 점을 주시하는 것이 중요하다. 약화된 계면 (2) 는 사실상 충격 동안 이온 종의 가장 깊고 가장 얕은 투과에 해당하는 두께를 갖는다. 이것은 높은 정확성으로 공급 기판 (1) 내로 이식됨에도 불구하고, 이온 종이 사실상 대략 가우시안 (Gaussian) 분포를 갖고, 이의 중앙 면에서 피크를 갖는 좁은 밴드 전반에 분포되기 때문이고, 이는 약화된 계면 (2) 가 손상된 물질의 부피이고 평면이 아니며, 손상이 중앙 면에서 최대인 것을 의미한다.
층 (4) 가 기판 (1) 로부터 박리되는 파열 면은 그러므로 약화된 계면 (2) 의 두께 내의 상기 중앙 평면에 위치하며: 그러므로 약화된 계면 (2) 의 일부는 층 (4) 및 기판 (1) 의 각각의 표면 상에서 발견된다.
그러므로, 표면 영역 (6) 은 공급 기판 (1) 의 나머지로부터 분리되지 않는 약화된 계면 (2) 의 일부를 나타내며, 상기 부분은 도 3 에 제시될 수 있듯이 공급 기판 (1) 의 전체 영역 전반에 위치하는 다양한 두께의 손상된 물질의 층으로 이루어진다.
그러므로, 이들이 여전히 기판 (1) 의 네가티브에 부착되어 있으므로, 양각되어 있는 영역 (5) 는 이들의 기저에서 약화된 계면 (2) 의 전체 두께를 갖는다.
약화된 계면 (2) 의 나머지를 형성하는 손상된 물질에 의한 전자기선 조사의 흡수는 표면 영역 (6) 을 제거하고, 그러므로 잔류 영역 (5) 를 공급 기판 (1) 로부터 박리시키는 것을 가능하게 한다.
물질 내로의 이온 종의 이식은 물질이 비정질이 될 때까지 다양한 결함을 형성하여, 물질의 광학 흡수 스펙트럼을 개질함으로써 물질의 결정 구조를 효과적으로 손상시킨다. 본 발명에 따른 재생 공정 (200) 은 또한 공급 기판 (1) 의 전자기선 조사의 하나 이상의 하위 단계 (210) 을 포함한다.
정의된 파장에서 선택적 전자기선 조사를 수행함으로써, 오직 계면 (2) 의 손상된 물질이 조사 에너지를 흡수할 것이고, 선택적으로 변형될 것이며, 변형은 유리하게는 실질적인 가열로 인한 파괴이다. 물질의 나머지는 조사에 대해 투과성이고, 개질 없이 꽤 단순히 통과할 것이다. 상기 설명된 바와 같이, 계면 (2) 의 잔류 부분은 표면 영역 (6) 을 형성하고, 양각되어 있는 영역 (5) 와 공급 기판 (1) 의 나머지 사이에 특히 끼어들어 위치한다.
제거되는 물질의 가열이 이웃 영역에 손상을 주지 않도록 조사 동력이 선택될 수 있다. 게다가 통상 사용되는 수소 및/또는 헬륨과 같은, 이식된 물질이 파열되게 하는 임의의 종류의 이온 종을 사용하는 것이 가능하다.
유리하게는, 선택적 전자기선 조사는, 바람직하게는 레이저인 광원의 위치 및 경사와는 관계 없이 재생되어지는 네거티브의 전체 영역 전반에 수행된다. 조사는 또한, 기판의 모서리 면 전반을 쓸고 지나갈 수 있으며, 이것은 층이 주괴(ingot)로부터 이식에 의해 제거되는 경우에 유용하다. 종래 기술의 특정 공정에서의 경우에 종종 있었던 바와 같이, 더이상 양각되어 있는 영역 (5) 와 표면 영역 (6) 사이의 계면에 빔을 정확하게 표적할 어떠한 필요도 없다. 이를 위해, 레이저를 움직여 공급 기판 (1) 의 전체 영역 전반을 1 회 이상 쓸고 지나가도록 한다. 미손상된 물질은 선택된 파장에서 조사에 대해 투과성이기 때문에, 공급 기판 (1) 의 표면의 일부를 여러 번 조사하는 것이 가능하다.
대안적으로는, 선택적 전자기선 조사는 양각되어 있는 영역 (5) 를 검출하는 광학 소자의 조절하에 양각되어 있는 영역 (5) 내에 위치하여 수행된다. 이것은 약화된 계면 (2) 의 손상된 물질 및 공급 기판 (1) 의 미손상된 물질이 상이한 광학 흡수를 갖기 때문이고, 대조적으로 차이를 통해 손상된 물질의 두께가 다른 곳보다 더 큰 공급 기판 (1) 의 영역의 구역을 보는 것이 가능하기 때문이다. 도 3 에서 볼 수 있듯이, 이러한 구역은 양각되어 있는 영역 (5) 의 기저에 위치한다.
그러므로, 단순한 비디오 카메라일 수 있는 광학 소자는 유리하게는 상기 원리에 의해 양각되어 있는 영역 (5) 를 검출한다.
이러한 광학 소자를 레이저에 커플링시킴으로써, 오직 양각되어 있는 구역 (5) 에 표적하는 경우에만 선택적 전자기선 조사를 방출하도록 레이저를 조정하는 것이 가능하다. 레이저는 훨씬 적은 시간 동안 활성화되므로 이 구현예는 저 비용으로, 시간 및 에너지 절약을 가능하게 한다.
III-N 물질의 경우 및 특히, 손상되었을 때 370 nm 의 파장을 흡수하는 GaN 의 경우, 또는 손상되었을 때 415 nm 의 파장을 흡수하는 SiC 의 경우, 532 nm 의 파장에서 및/또는 0.1 내지 2 J/㎠ 의 동력 밀도로 발광하는 것으로 설정지정된 펄스-방식 이중 YAG (yttrium-aluminium-garnet: 이트륨-알루미늄-가넷) 레이저가 바람직하다. 또한 488 nm 내지 514 nm 의 파장에서 발광하는 아르곤 레이저를 사용하는 것이 가능하다. 당업자는 임의의 이식된 공급 기판 (1) 에 방출의 파장 및 동력 밀도를 맞추기 위해 다양한 유형의 레이저로부터 선택할 수 있을 것이다.
유리하게는, 재생 공정 (200) 은 선택적 전자기선 조사 후 제 2 CMP (chemical-mechanical polishing: 화학적-기계적 연마) 하위 단계 (220) 을 포함한다.
이 하위단계 (220) 은 신규 박층 (4) 의 도너 기판으로서 공급 기판 (1) 의 새로운 사용에 적합한 표면 토폴로지(topology)를 수득하기 위해, 일단 양각되어 있는 영역 (5) 가 제거되면 표면 영역 (6) 을 처리함으로써 공급 기판 (1) 의 재생을 완료하는 것을 가능하게 한다. 상기 신규 층 (4) 의 박리는, 제거된 물질을 갱신하고 공급 기판의 초기 두께를 재생성하기 위해 그렇게 수득된 기판 상에 물질 증착 단계 후 수행될 수 있다. 상기 증착은 네거티브의 재생된 표면 상에 (즉, 임의로 CMP 에 의해 처리된 선택적 전자기선 조사에 의해 노출된 표면) 또는 뒷면이라고 불리는 반대면 상에 수행될 수 있다. 층 (4) 가 뒷면으로부터 제거되지 않으므로, 물질의 품질이 우수하지 않고 증착 조건이 잘 조절될 수 없다. 반대 경우, 증착된 물질은 신규 층 (4) 을 형성할 것이고, 사용되는 증착 방법은 양호한 결정 품질을 가진 물질을 제공하도록 바람직하게는 MBE (molecular beam epitaxy: 분자 빔 에피택시) 또는 MOCVD (metal organic chemical vapour deposition: 금속 유기 화학 증기 증착) 또는 HVPE (hydride vapour phase epitaxy: 히드라이드 증기상 에피택시) 일 것이다.
CMP 연마는 화학적 작용 및 기계적 힘의 조합을 사용하는 혼성 연마 작업이다. 직물인 "패드" 는 물질의 회전 표면에 압력으로 적용된다. 유리하게는 현탁액 중에 미세입자를 함유하는, 전형적으로는 콜로이드인 화학적 용액인 "슬러리" 가 물질에 적용된다. 슬러리는 표면과 패드 사이를 순환하며, 연마 유효성을 점차적으로 증가시킨다.
바람직하게는, 단계 (220) 의 CMP 연마는 다이아몬드 입자 및/또는 산화제가 풍부한 콜로이드성 산 용액을 포함하는 슬러리를 사용한다.
또한 본 발명은 이러한 공정 (200) 에 의해 재생되고, 다시 하기 단계를 포함하는, 층 (4) 를 지지체 기판 (3) 으로 이동시키는 새로운 공정에서 현재 재사용될 수 있는 공급 기판 (1) 에 관한 것이다:
- 층 (4) 의 두께 경계 깊이에, 재생된 공급 기판 (1) 에서 약화된 계면 (2) 를 생성하는 단계;
- 재생된 공급 기판 (1) 과 지지체 기판 (3) 을 접촉시키는 단계; 및
- 열 처리 파열 단계.
특히 공급 기판이 조작에 필수적인 강도 및 제조 도구와 함께 사용하는데 필수적인 호환성을 제공하기에 여전히 충분히 두꺼운 경우 여러 이동 사이클을 수행한 다음 공급 기판 (1) 을 재생시키는 것을 예상하는 것이 가능하다. 게다가, 상기 설명된 바와 같이, 공급 기판의 두께가 일정하게 남도록, 예를 들어, 에피택셜한 성장에 의해 재생된 네거티브 상의 제거된 물질을 재형성하는 것이 가능하다. 물질은 또한 제거에 사용되는 반대 면 상에 증착될 수 있다.
실시예
자가-지지 GaN 공급 기판 (1) 상에, 두께가 500 nm 인 산화규소의 층을 증착시켰다. 이동되어지는 층 (4) 의 두께에 따라 1×1016 원자/㎠ 초과의 용량 및 50 내지 150 keV 의 에너지를 갖는 수소를 옥시드 층을 통해 GaN 내에 이식하였다. 이것은 약화된 계면 (2) 근처에 약 1×1021 원자/cm3 의 평균 종 밀도를 야기하였고, 물질은 370 nm 이상의 파장에서 흡수성이 되었다. 또한, 500 nm 의 산화규소의 층을 사파이어 지지체 기판 (3) 상에 증착시켰다.
그 다음 GaN 및 사파이어 기판을 접촉시켜 서로 결합시켰다. 이들의 표면은 이 접촉 단계 바로 전에 가능하게는 연마될 수 있다 - AFM (atomic force microscope: 원자력 현미경) 에 의해 측정되는 RMS 표면 조도가 5 마이크론 × 5 마이크론 배율 (상기 배율은 관찰된 구역의 크기에 해당함) 상에서 5 Å 미만인 것이 바람직하다.
RMS 조도는 루트-평균-제곱 조도를 의미한다. 이것은 조도의 평균 제곱 편차의 값을 측정하는 것으로 이루어지는 측정이다. 그러므로 상기 RMS 조도는 평균 높이에 대해 조도의 피크 및 골의 평균 높이를 실제로 정량화한다. 이 조도는 또한 AFM 에 의해 모니터링된다.
일단 기판이 접촉되면, 200 내지 700℃ 로 온도를 증가시키는 열 처리를 수행하여 결합을 강화시키고 이식된 구역의 파열을 야기한다. 네거티브가 회수되었고, 재생이 시작되었다.
그 다음 GaN 공급 기판 (1) 의 네거티브의 표면 상의 고리 및 비-이동된 구역은 0.1 내지 2 J/㎠ 의 동력 밀도를 갖는 펄스 방식에서 사용되는 이리튬-알루미늄-가넷 레이저인 "이중 YAG" 레이저로 532 nm 의 파장에서 재생되어지는 공급 기판의 전체 표면의 조사에 의해 제거되었다. 비이식된 GaN 인 손상되지 않은 이의 결정 구조는, 365 nm 보다 짧은 파장을 흡수한다. 그러므로 532 nm 에서 공급-기판 네거티브에 의한 조사의 흡수는 선택적이다.
CMP (화학적-기계적 연마) 가 재생을 종료시켰고, 다이아몬드 입자 및/또는 산화제와 같은 첨가제와 함께 제공되는 콜로이드성 산 용액이 가능하게는 사용될 수 있다. 초기 기판과 동일한 방식으로 상기 기판을 사용가능하게 하기 위해, 20 마이크론 × 20 마이크론 배율 (AFM 에 의해 측정됨) 상에서 깊이가 15 nm 보다 적은 스크래치 및 5 Å 보다 낮은 RMS 조도가 수득될 때까지 이것을 연마하는 것이 필요하였다.
상기 기판은 한번 더 층 박리 방법에서 직접 사용될 수 있었으나, 또한 신규 층의 박리에 사용되기 전에 초기 기판의 두께를 회복시키는 신규 물질의 에피택셜한 성장에 대한 시드(seed)로서 사용될 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 표면 영역 (6) 의 손상된 물질이 전자기선 조사를 흡수하는 그러한 파장에서의 공급 기판 (1) 의 선택적 전자기선 조사를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 영역 (6) 과 상기 표면 영역 (6) 상의 양각되어 있는 영역 (5) 를 포함하는 공급 기판 (1) 을 재생시키는 방법으로서, 상기 양각되어 있는 영역 (5) 는 공급 기판 (1) 의 층 (4) 의 잔류 영역에 해당하며, 상기 잔류 영역은 공급 기판 (1) 의 손상된 물질에 의해 형성되는 약화된 계면 (2) 에서의 분리를 실행하는 이전 제거 단계 동안 공급 기판 (1) 의 나머지로부터 분리되지 않고, 표면 영역 (6) 은 이전 제거 단계 동안 공급 기판 (1) 의 나머지로부터 분리되지 않은 약화된 계면 (2) 의 일부에 해당하는 공급 기판(1)을 재생시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 양각되어 있는 영역 (5) 가 공급 기판 (1) 의 층 (4) 로부터의 물질의 고리 및/또는 표면 영역 (6) 상에 랜덤으로 분포된 공급 기판 (1) 의 층 (4) 로부터의 물질의 비-이동된 구역에 해당하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 선택적 전자기선 조사가 공급 기판 (1) 의 전체 영역 전반에 수행되는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 선택적 전자기선 조사가 양각되어 있는 영역 (5) 를 검출하는 광학 소자에 의해 조절되어, 조사가 양각되어 있는 영역 (5) 상에 국부적으로 수행되도록 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 광학 소자가 약화된 계면 (2) 의 손상된 물질과 공급 기판 (1) 의 미손상된 물질 사이의 광학적 대비 차이를 통해 양각되어 있는 영역 (5) 를 검출하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 기판 (1) 이 하기 물질: SiC 또는 2 차, 3 차 또는 4 차 III-N 물질 중 하나 이상으로부터 선택되는 벌크한 물질로 이루어지고; 또는 GaNOS, InGaNOS, SiCOI 또는 SiCopSiC 유형의 복합체 구조로 이루어지는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 약화된 계면 (2) 가 이온 종 (10) 을 공급 기판 (1) 내로 이식함으로써 생성되는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 선택적 전자기성 조사 후 공급 기판 (1) 의 표면 영역 (6) 의 화학적-기계적 연마의 실행을 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 화학적-기계적 연마가 첨가제, 특히 다이아몬드 입자 및/또는 산화제가 풍부한 콜로이드성 산 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 기판 (1) 의 선택적 전자기선 조사가 레이저에 의해 수행되는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 공급 기판 (1) 의 물질이 GaN 이고 레이저가 370 nm 이상의 파장에서 발광하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 공급 기판 (1) 의 물질이 SiC 이고 레이저가 415 nm 이상의 파장에서 발광하는 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저가 펄스-방식 이트륨-알루미늄-가넷 레이저인 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 레이저가 0.1 내지 2 J/㎠ 의 동력 밀도를 갖는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 기판 (1) 의 하나의 표면 상에 물질의 하나 이상의 층의 에피택셜한 성장을 포함하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 선택적 전자기선 조사 후 물질의 상기 에피택셜한 성장이 노출된 표면상에서 수행되는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 재생되어 재사용되는 공급 기판 (1).
  18. 하기 단계를 포함하는, 제 13 항에 따라 재생된 공급 기판 (1) 에서 층 (4) 를 지지체 기판 (3) 으로 이동시키는 방법:
    - 층 (4) 의 두께 경계 깊이에, 재생된 공급 기판 (1) 에서 약화된 계면 (2) 를 생성하는 단계;
    - 재생된 공급 기판 (1) 과 지지체 기판 (3) 을 함께 접촉시키는 단계; 및
    - 열 처리 파열 단계.
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