特表 2024-526687 圧電基板の注入プロセスで使用するための保持デバイス構成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-19

(54)【発明の名称】圧電基板の注入プロセスで使用するための保持デバイス構成

(51)【国際特許分類】

   H03H 3/02 20060101AFI20240711BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

H03H3/02 C

H01L21/265 603Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024501146

(86)(22)【出願日】2022-07-19

(85)【翻訳文提出日】2024-03-04

(86)【国際出願番号】 EP2022070201

(87)【国際公開番号】W WO2023001824

(87)【国際公開日】2023-01-26

(31)【優先権主張番号】2107787

(32)【優先日】2021-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】598054968

【氏名又は名称】ソイテック

【氏名又は名称原語表記】Ｓｏｉｔｅｃ

【住所又は居所原語表記】Ｐａｒｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｑｕｅ ｄｅｓ ｆｏｎｔａｉｎｅｓ ｃｈｅｍｉｎ Ｄｅｓ Ｆｒａｎｑｕｅｓ ３８１９０ Ｂｅｒｎｉｎ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】チャールズ‐アルフレッド， セドリック

【テーマコード（参考）】

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J108MM08

(57)【要約】

本発明は、圧電基板（１２０）の注入プロセスで使用するための保持デバイス構成に関し、この保持デバイス構成は、圧電基板（１２０）を受け入れるための弾性熱伝導性層（１５０）を有する基板保持デバイス（１１０）を備え、圧電基板を受け入れるための弾性熱伝導性層（１５０）の表面を接地電位（１７０）に電気的に接続するための手段（１６０）をさらに備えることを特徴とする。本発明はまた、上述のような保持デバイス構成を使用して圧電基板に注入するための方法と、そのような保持デバイス構成を備えるイオン注入装置とに関する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電基板の注入プロセスで使用するための保持デバイス構成（１００、２００、３００、４００）であって、圧電基板（１２０）を受け入れるための弾性熱伝導性層（１５０）を有する基板保持デバイス（１１０）を備え、前記圧電基板（１２０）を受け入れるための前記弾性熱伝導性層（１５０）の表面を接地電位に電気的に接続するための手段（１６０、２６０、３６０）をさらに備えることを特徴とする、保持デバイス構成。

【請求項2】

前記弾性熱伝導性層（１５０）が、ポリマー層、特にエラストマ層を備える、請求項１に記載の保持デバイス構成。

【請求項3】

前記電気的に接続するための手段（１６０）が、前記弾性熱伝導性層（１５０）を導電性にするために前記弾性熱伝導性層（１５０）に埋め込まれた少なくとも１つの導電性要素（１６０）を備える、請求項１又は２に記載の保持デバイス構成。

【請求項4】

前記少なくとも１つの導電性要素（１６０）が、金属ナノ粒子若しくは金属マイクロ粒子、炭素系包含物、グラファイトナノ粒子又はカーボンナノチューブのうちの少なくとも１つである、請求項３に記載の保持デバイス構成。

【請求項5】

前記電気的に接続するための手段（２６０）が、前記弾性熱伝導性層（１５０）を通って前記基板保持デバイス（１１０）まで延びる少なくとも１つの金属ピン（２６２）を備える、請求項１又は２に記載の保持デバイス構成。

【請求項6】

前記少なくとも１つの金属ピン（２６２）の各々が、前記基板保持デバイス（３００）に設けられたばね要素（２６４）上に載置される、請求項５に記載の保持デバイス構成。

【請求項7】

基板がないときに、前記金属ピン（２６２）が、前記弾性熱伝導性層（１５０）の前記表面を少なくとも部分的に越えて突き出る、請求項６に記載の保持デバイス構成。

【請求項8】

前記電気的に接続するための手段（３６０）が、導電性層（３６２）、特に金属層を備え、前記導電性層（３６２）、特に前記金属層が、前記弾性熱伝導性層（１５０）の上に設けられ、前記基板保持デバイス（１１０）の表面（１１２）と直接接触するように前記弾性熱伝導性層（１５０）の側面を少なくとも部分的に覆って横方向に延びる、請求項１又は２に記載の保持デバイス構成。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の保持デバイス構成を使用した、圧電基板、特にバルク圧電基板への注入の方法であって、
ａ）前記保持デバイス構成に圧電基板を設け、以て、前記圧電基板を接地電位に電気的に接続するステップと、
ｂ）原子種を前記圧電基板に注入するステップと、
を含む、方法。

【請求項10】

請求項１～８のいずれか一項に記載の保持デバイス構成（１００、２００、３００）を備えるイオン注入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電基板の注入プロセスで使用するための保持デバイス構成、及びそのような保持デバイス構成を使用する圧電基板への注入の方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イオン注入のプロセスは、圧電オン絶縁体基板（ＰＯＩ）を製造するための圧電部の製造に使用される。ＰＯＩ製造プロセスでは、薄い圧電層が、ソース基板内の注入原子種によって形成されたソース基板内の弱化層において圧電ソース基板から剥離され、ハンドル基板上に転写される。

【0003】

注入中、圧電基板は注入チャンバ内の金属保持デバイスに装着され、注入ビームが圧電基板の表面に衝突する。原子種を表面全体にわたって注入するために、基板は、基板の表面全体がイオンビームの下を通過するように、回転及び／又は平行移動する注入ホイールに装着される。クリップのような維持手段が、回転力に抗して基板を注入ホイールに固定するために使用される。通常、維持手段は、イオン注入中に生成された電荷を流出させるようにも構成されている固定された金属拘束具である。

【0004】

圧電基板への原子種の注入は、電荷の蓄積をもたらす。同時に、高い温度勾配が圧電基板の内部で観察され、それは、圧電基板のバウ及びワープの形状の変形を引き起す。その結果、電荷及び熱を金属保持デバイスに十分に放散させることができない。

【0005】

この問題を改善するために、圧電基板は、金属保持デバイスの上に設けられたエラストマ層上に置かれる。このエラストマ層は、圧電基板と保持デバイスとの間の熱接触をもたらす。上記のように、固定された金属拘束具は、圧電基板と保持デバイスとの間の電気的接触を形成するために使用される。しかしながら、電気的接触は、圧電基板と保持デバイスとの間の局所的接触のみであり、注入中の圧電基板の破損が依然として観察され、その原因は、依然として電荷の不十分な排出に起因する。

【0006】

それゆえに、圧電基板からの電荷放散はさらに改善される必要がある。

【発明の概要】

【0007】

本発明の目的は、圧電基板の注入プロセスで使用するための保持デバイス構成によって達成され、保持デバイス構成は、圧電基板を受け入れるための弾性温度伝導性層（ｅｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）を有する保持デバイスを備え、圧電基板を受け入れるための弾性熱伝導性層の表面を接地電位に電気的に接続するための手段をさらに備えることを特徴とする。それにより、圧電基板と基板保持デバイスとの間の電気的接続を実現することができる。この電気的接続は、排出が先行技術のように単に金属拘束具と圧電基板との間の接触を介してのみ行われるのではないので、弾性熱伝導性層を通る電荷の排出の改善が実現される。

【0008】

本発明の変形によれば、弾性熱伝導性層は、圧電基板の裏面の３０％超にわたって、特に、圧電基板の裏面の５０％超にわたって、基板保持デバイスと圧電基板との間の電気的接続を行うことができる。このようにして、より大きい接触面が設けられ、それにより、圧電基板と基板保持デバイスとの間の電気的接続が改善される。

【0009】

本発明の変形によれば、弾性熱伝導性層は、ポリマー層、特にエラストマ層を備えることができる。その弾性のために、ポリマー層は、基板の変形を補償することができ、その結果、基板は、常に、ポリマー層と熱接触したままであり、以て、基板保持デバイスと熱接触したままである。例えば、０．１５Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の熱伝導率をもつポリジメチルシロキサンのポリマー層を使用することができる。

【0010】

本発明の変形によれば、電気的に接続するための手段は、弾性熱伝導性層、特にポリマー層を導電性にするために、弾性熱伝導性層、特にポリマー層に埋め込まれた少なくとも１つの導電性要素を備えることができる。導電性要素を埋め込むことによって、層の電気伝導率を簡単なしかも信頼性の高い方法で改善することができる。

【0011】

本発明の変形によれば、少なくとも１つの導電性要素は、金属ナノ粒子若しくは金属マイクロ粒子、炭素系包含物、グラファイトナノ粒子又はカーボンナノチューブのうちの少なくとも１つとすることができる。それらの要素は、製造の時にポリマーに導入することができる。

【0012】

本発明の変形によれば、電気的に接続するための手段は、弾性熱伝導性層を通って基板保持デバイスまで延びる少なくとも１本の金属ピンを備えることができる。電荷を排出することができる表面積を拡大するために複数の金属ピンを設けることは特に有利である。

【0013】

本発明の変形によれば、少なくとも金属ピンの各々は、基板保持デバイスに設けられたばね要素上に載置されることができる。それにより、基板の変形下でさえ、ピンは、基板と接触したままであり得る。加えて、ばね要素の復元力は、信頼性の高い接触を保証する。

【0014】

変形によれば、金属ピンは、基板が存在しないとき、弾性熱伝導性層の表面を少なくとも部分的に越えて突き出る。したがって、製造公差を考慮しても、電気的接触を保証することができる。

【0015】

本発明の変形によれば、電気的に接続するための手段は、導電性層、特に金属層を備えることができ、この導電性層、特に金属層は、弾性熱伝導性層の上に設けられ、基板保持デバイスの表面と直接接触するように弾性熱伝導性層の側面を少なくとも部分的に覆って横方向に延びる。導電性層は、圧電基板及び基板保持デバイスとの信頼性の高い電気的接触を行い、既知の手順、例えばスパッタリングを使用して実現することができる。

【0016】

本発明の目的はまた、上述のような保持デバイス構成を使用して、圧電基板、特に、バルク圧電基板への注入の方法によって達成され、この注入の方法は、ａ）保持デバイス構成に圧電基板を設け、以て、圧電基板を接地電位に電気的に接続するステップと、ｂ）原子種を圧電基板に注入するステップとを含む。上述のような基板保持デバイスを使用することにより、圧電基板における電荷の排出が改善され、それにより、イオン注入中の圧電基板の破損が少なくなる。

【0017】

イオン注入された圧電基板を、後続の層転写プロセスにおいてドナー基板として使用して、圧電材料の薄い層をハンドル基板、例えばシリコンウェハ上に転写し、以て、圧電オン絶縁体基板を形成することができる。

【0018】

本発明の目的はまた、上述のようなデバイス保持デバイス構成を備えるイオン注入装置によって達成される。

【0019】

本発明は、添付の図とともになされる以下の説明を参照することによって理解することができ、図において、参照番号は、本発明のフィーチャを識別する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１の実施形態による注入プロセスで使用するための保持デバイスを概略的に示す図である。

【図2a】本発明の第２の実施形態による注入プロセスで使用するための保持デバイスを概略的に示す図である。

【図2b】第２の実施形態の変形を示す図である。

【図3】本発明の第３の実施形態による注入プロセスで使用するための保持デバイスを概略的に示す図である。

【図4】本発明の第４の実施形態による圧電基板に注入するための方法を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本発明の第１の実施形態による圧電基板の注入プロセス用のイオン注入装置（図示せず）で使用するための保持デバイス構成１００を概略的に示す。

【0022】

保持デバイス構成１００は、注入装置のプロセスチャンバにおいて少なくとも１つの基板１２０を保持するための基板保持デバイス１１０を備える。基板保持デバイス１１０は、注入装置の注入ホイールの一部であるか、又は注入装置の注入ホイールに配置される。注入ホイールは、基板１２０をイオンビーム１４０の中を通して移動させるように回転し、以て、基板１２０への均一なイオン注入を実現する。

【0023】

基板保持デバイス１１０は、導電性材料、特に金属、例えばアルミニウムで作られる。基板保持デバイス１１０は、基板保持デバイス１１０の側方側に１つ又は複数の金属拘束具１３０を備える。この実施形態では、基板保持デバイス１１０及び１つ又は複数の金属拘束具１３０は、同じ導電性材料、例えば同じ金属材料、特にアルミニウムで作られる。１つ又は複数の金属拘束具１３０は、例えば、保持デバイス構成１００がイオンビーム１４０の下で回転するとき、基板１２０を基板保持デバイス１１０の所定の位置に保有する。

【0024】

基板保持デバイス構成１００は、基板保持デバイス１１０の表面１１２に配置された弾性温度伝導性層（ｅｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）１５０をさらに備える。弾性温度伝導性層１５０は、基板１２０と基板保持デバイス１１０との間の熱接触を改善するためにポリマー層１５０、特にエラストマ層を含む。弾性温度伝導性層１５０の弾性特性は、基板１２０内の電荷の蓄積及び温度勾配に起因して生じる応力下での基板１２０の変形を補償し、基板１２０と基板保持デバイス１１０との間の熱接触を保証する。弾性温度伝導性層１５０は、様々な堆積技法を使用して基板保持デバイス１１０にスピンコーティング又は堆積され得る。例えば、０．１５Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の熱伝導率をもつポリジメチルシロキサンのポリマー層を使用することができる。

【0025】

本発明によれば、弾性温度伝導性層１５０は、基板１２０を受け入れる弾性熱伝導性層１５０の表面１５２を、接地電位１７０に下で接続された基板保持デバイス１１０に電気的に接続するための手段１６０をさらに備える。

【0026】

この実施形態では、電気的に接続するための手段１６０は、ポリマー層を導電性にするためにポリマー層１５０に埋め込まれた導電性要素１６２の形態の少なくとも１つの導電性要素を含む。これは、金属ナノ粒子又はマイクロ粒子又は炭素系包含物、グラファイトナノ粒子又はカーボンナノチューブをポリマー層１５０に添加することによって実現することができる。例えば、粒子は、液体ポリマーマトリクス内に混合される。次いで、溶液は、スピンコーティングなどの堆積技法によって基板保持デバイス上に堆積される。次いで、エラストマの重合が、ＵＶ硬化及び／又は熱処理によって活性化される。そうすることによって、弾性温度伝導性層１５０の電気伝導率を１０Ｓ／ｃｍ～１０^４Ｓ／ｃｍ程度まで高くすることができる。

【0027】

注入プロセス中、圧電基板１２０に注入されたイオン１８０は、ポリマー層１５０を介して基板保持デバイス１１０に向かって排出され得る。基板１２０とポリマー層１５０との間の接触面は、電気的に絶縁されたポリマー層が使用される場合の先行技術における基板１２０と固定拘束具１３０との間の接触と比較して大きい。したがって、電荷の排出が改善され、注入ステップ中に生じる圧電基板の破損が少なくなる。

【0028】

実際、本発明によれば、電気的接続は、ポリマー層１５０に載る基板１２０の少なくとも３０％、特に少なくとも５０％、さらに特に表面全体１２２に相当するポリマー層１５０の表面全体にわたって行われ得る。

【0029】

図２ａ及び図２ｂは、本発明の第２の実施形態による保持デバイス構成２００を示す。第１の実施形態と共通し、上述と同じ参照番号を使用するすべてのフィーチャは、再度説明されないが、上述の詳細な説明が参照される。

【0030】

図２ａに示される第２の実施形態では、複数の金属ピン２６０が、粒子１６２を埋め込む代わりに、弾性熱伝導性層１５０に設けられた嵌合スルーホール２６２に設けられる。金属ピン２６２は、弾性熱伝導性層１５０を通って、接地電位１７０と接触している基板保持デバイス１１０まで延びる。

【0031】

この実施形態では、金属ピン２６２の各々は、基板保持デバイス１１０に設けられたばね要素２６４上に載置される。金属ピン２６２及びばね要素２６４は、基板が保持デバイス構成２００に存在しない場合、金属ピン２６２が弾性熱伝導性層１５０の表面１５２を越えて延びるように設計される。基板１２０が弾性熱伝導性層１５０に載ると、ばね要素２６４は圧縮され、ばね要素の復元力が金属ピン２６２を基板の裏側１２２に押しつける。それにより、基板１２０の裏側１２２との電気的接触が確保され、基板保持デバイスへの電荷１８０の流出が保証される。同時に、金属ピンは、イオンビームの下での基板１２０の変形に追従することができる。

【0032】

図２ｂに示される変形によれば、ピン２５２は、基板１２０に面する末端端部に拡大ヘッド部分２６６を備えることができ、その結果、接触面積がさらにもっと拡大され得る。

【0033】

したがって、第１の実施形態と同様に、基板１２０からの電荷の排出の改善を実現することができる。電荷は、固定された金属拘束具１３０との接触を介しても排出され得る。

【0034】

図３は、本発明の第３の実施形態による保持デバイス構成３００を示す。第１の実施形態と共通し、上述と同じ参照番号を使用するすべてのフィーチャは、再度説明されないが、上述の詳細な説明が参照される。

【0035】

第３の実施形態では、電気的に接続するための手段３６０は、弾性熱伝導性層１５０の上に設けられた導電層３６２である。この実施形態では、導電層３６２は、金属層、例えばアルミニウム層である。それは、当技術分野で知られている堆積技法、例えばスパッタリングを使用して、弾性熱伝導性層１５０上に堆積される。導電層３６２の厚さは、２００μｍ程度である。導電層３６２は、弾性熱伝導性層１５０の側方縁部１５４において少なくとも部分的に延びて基板保持デバイス１１０まで延びるように堆積される。このようにして、基板保持デバイス１１０との電気的接触を実現することができる。

【0036】

したがって、この実施形態においても、直接的な電気的接触が、導電層３６２と基板保持デバイス１１０との間に設けられる。それゆえに、基板１２０からの電荷１８０の排出は、基板１２０の裏側１２２の大きい面積にわたって、導電層３６０中に、そしてそこから接地電位１７０の基板保持デバイス１１０に向かって行われ得る。この場合もやはり、電荷は、固定された金属拘束具１３０との接触を介しても排出され得る。

【0037】

図４は、本発明の第４の実施形態による圧電基板に注入するための方法を概略的に示す。第１の実施形態と共通し、上述と同じ参照番号を使用するすべてのフィーチャは、再度説明されないが、上述の詳細な説明が参照される。

【0038】

圧電基板に注入するための方法は、上述の実施形態１～３のいずれか１つによる圧電基板保持デバイス構成１００、２００、及び３００を使用する。

【0039】

ステップａ）中に、圧電基板１２０、特にバルク圧電ウェハが、基板保持デバイス構成１００、２００、３００に設けられる。

【0040】

ステップｂ）中に、イオン１４０、例えば、水素ガスイオン又は希ガスイオンが、基板１２０に注入される。イオン１４０は、機械的に弱められた層１４２が基板１２０の内側に形成されるように注入することができる。

【0041】

注入中、電荷１８０の排出は、注入されている基板１２０から基板保持デバイス１１０に、電気的に接続するための手段１６０、２６０、又は３６０を介して行われる。このようにして、注入された圧電基板１２０からの電荷の排出は、電荷１９０の排出が単に基板保持デバイス１１０の固定拘束具１３０を介してのみ行われる先行技術の注入プロセスと比較して改善される。

【0042】

イオン注入された圧電基板１２０を、後続の層転写プロセスにおいてドナー基板として使用して、圧電材料の薄い層をハンドル基板上に転写し、以て、圧電オン絶縁体基板を形成することができる。

【0043】

そのようなプロセスにおいて、イオン注入された圧電基板１２０は、接合が行われる表面に追加の層があるかないかにかかわらず、例えば接合によって、ハンドル基板、例えばシリコンウェハに取り付けられる。次いで、圧電層の転写が、熱的又は機械的負荷を印加することによって、圧電基板１２０内の機械的に弱められた層のところで行われる。

【0044】

本発明のいくつかの実施形態を説明した。それにもかかわらず、様々な変更及び拡張が、例えば、様々な実施形態の１つ又は複数の特徴を組み合わせることによって、実現され得ることを理解されたい。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4a)】

【図4b)】

【国際調査報告】