DE112012003902T5 - Verfahren zur Herstellung einer durch Abblättern abzutrennenden Verbundstruktur - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer durch Abblättern abzutrennenden Verbundstruktur Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur (225) umfassend eine durch Bestrahlung abzutrennende Schicht (215), wobei das Verfahren das Bilden eins Stapels umfasst, der Folgendes aufweist: ein Trägersubstrat (205), das aus einem Material besteht, das zumindest teilweise transparent auf einer bestimmen Wellenlänge ist; eine abzutrennende Schicht (215); und eine Trennschicht (210), die zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht angeordnet ist, wobei die Trennschicht so aufgebaut ist, dass sie unter der Einwirkung von Strahlung (222a) mit einer Wellenlänge, die der bestimmten Wellenlänge entspricht, durch Abblättern abgetrennt werden kann, wobei das Verfahren des Weiteren während des Schrittes zum Bilden des Verbundes einen Behandlungsschritt zum Modifizieren der optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche (206) zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht oder an der Oberseite (205a) des Trägersubstrats umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Verbund-(oder Mehrschicht-)Halbleiterstrukturen und betrifft insbesondere Verfahren zur Trennung durch Abblättern (Exfoliation), die es ermöglichen, eine oder mehrere Schichten einer Verbundstruktur zu lösen, beispielsweise um Schichten von einem Anfangsträger auf einen Endträger zu übertragen.
  • Im Bereich der Herstellung von Verbundstrukturen ist es meist nützlich, Lagen oder Schichten verbinden und/oder trennen zu können, wie zum Beispiel Halbleiter- oder Isolierschichten. Solche Trennungen sind speziell dafür notwendig, eine Schicht von einem Anfangsubstrat auf ein Endsubstrat zu übertragen. Diese Übertragungen erfolgen beispielsweise während der Implementierung der dreidimensionalen Komponententechnologie, die das Bilden von elektronischen, photovoltaischen und/oder optoelektronischen Komponenten auf beiden Seiten („Vorderseite” und „Rückseite”) derselben Schicht beinhaltet (3D-Integration). Schichtübertragungen werden außerdem durchgeführt, um Schaltkreise bei der Herstellung von rückseitig beleuchteten Bildgeräten zu übertragen. Das Übertragen von Schichten ist außerdem nützlich, um das Substrat zu ändern, auf dem eine oder mehrere Schichten ausgebildet sind, so dass das neue Substrat Anforderungen hinsichtlich Kosten, physikalischen Eigenschaften (Zellengröße, thermische Stabilität...) usw. erfüllt.
  • Ein Verfahren zur Dünnschicht-Übertragung ist beispielsweise in der Patentschrift EP 0 858 110 beschrieben. Dieses Verfahren sieht speziell die Abtrennung einer Lage mithilfe einer Trenntechnik durch Abblättern vor, wobei diese Technik insbesondere die Bestrahlung einer Verbundstruktur durch ein transparentes Substrat erfordert.
  • Unter Bezug auf 1 wird nun ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbundstruktur (Schritte S1 und S2) und eines Verfahrens zur Trennung durch Abblättern (Schritte S3 und S4) beschrieben.
  • Zunächst wird eine sogenannte Trennschicht 10 (oder optische Absorptionsschicht) durch Bonden auf eine der Seiten eines Trägersubstrats 5 (Schritt S1) montiert. Wie unten genauer beschrieben, ist das Trägersubstrat 5 zumindest teilweise transparent auf einer vorgegebenen Wellenlänge.
  • Eine Schicht 15 (auch „abzutrennende Schicht”) wird anschließend durch Bonden auf die Seite der Schicht 10 gegenüber der Seite aufgebracht, die mit dem Trägersubstrat 5 in Kontakt steht, um eine Verbundstruktur 25 zu erhalten (Schritt S2).
  • Es seit angemerkt, dass die Verbindung der Schichten 5, 10 und 15 in den Schritten S1 und S2 mithilfe einer geeigneten Verbindungstechnik erfolgen kann, wie beispielsweise einer Technik des Bondens durch molekulare Haftung oder unter Einbeziehung einer Bonding-Zwischenschicht.
  • Darüber hinaus werden die Schichten 10 und 15 nicht unbedingt durch Bonden miteinander verbunden, um die Verbundstruktur 25 zu bilden. Als Variante kann zumindest eine der Schichten 10 und 15 mithilfe einer geeigneten Auftragtechnik gebildet werden. Die Trennschicht 10 kann zum Beispiel durch PECVD („plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung”) oder LPCVD (Niederdruck-CVD) gebildet werden.
  • Sobald die Verbundstruktur 25 geformt ist, kann die Abtrennung der Trennschicht 10 durch Abblättern erfolgen. Dieses Verfahren ermöglicht das Lösen der Schicht 15 von dem Trägersubstrat 5.
  • Dafür wird die Trennschicht 10 durch das Trägersubstrat 5 mit elektromagnetischer Strahlung 20 bestrahlt (Schritt S3). Die Strahlung 20 weist eine Wellenlänge auf, für die das Trägersubstrat 5 zumindest teilweise durchlässig ist. „Teilweise durchlässig” bezieht sich hierbei auf ein Substrat, dessen Durchlässigkeit auf der fraglichen Wellenlänge mindestens 10% und vorzugsweise gleich oder mehr als 50% beträgt. Wie unten aufgeführt, variiert das erforderliche Maß an Durchlässigkeit je nach Energiemenge des elektromagnetischen Strahls 20, der von der Trennschicht 10 empfangen wird.
  • Während dieses Bestrahlungsschritts S3 absorbiert die Trennschicht 10 das einfallende Licht, das durch die Grenzfläche 8 zwischen dem Trägersubstrat 5 und der Trennschicht 10 gelangt. Diese Bestrahlung führt zu einer Reduzierung oder Beseitigung der Haftkräfte zwischen Atomen oder Molekülen in dem Material der Trennschicht 10. Das liegt daran, dass unter Einwirkung der Strahlung 20 das Material, das die Trennschicht 10 bildet, einer photochemischen und/oder thermischen Anregung ausgesetzt ist, die zum Bruch einer Kette von Atomen oder Molekülen führt. Diese Brüche führen zur Abtrennung der Trennschicht 10 durch Abblättern, entweder in der tatsächlichen Dicke der Schicht 10 (das sogenannte „interne Abblättern”) oder an der Grenzfläche (zwischen der Schicht 10 und dem Trägersubstrat 5 oder an der Grenzfläche 12 zwischen der Schicht 10 und der abzutrennenden Schicht 15 („Grenzflächen-Abblättern”). Dieses Phänomen des Abblätterns kann außerdem ein oder mehrere Gase involvieren, die unter Einwirkung der Strahlung 20 aus dem Material der Trennschicht 10 austreten.
  • Es sei angemerkt, dass die durch die Strahlung 20 herbeigeführte Trennung nicht unbedingt zur Ablösung oder tatsächlichen Abtrennung in der Trennschicht 10 (oder an einer der Grenzflächen 8 und 12) führt, sondern auch nur eine Schwächung des Materials der Trennschicht 10 bewirken kann. Im letzteren Fall ist das Aufwenden zusätzlicher Energie (beispielsweise in Form mechanischer Kraft) notwendig, um die tatsächliche Lösung zwischen dem Trägersubstrat 5 und der Schicht 15 zu erzielen (wenn eine solche Lösung wirklich erwünscht ist).
  • Sobald das Substrat 5 und die Schicht 15 vollständig voneinander getrennt sind (Schritt S4), kann das Trägersubstrat 5 recycelt werden, um zum Beispiel eine neue Verbundstruktur zu bilden.
  • Gegenwärtig haben die nach dem Layout von 1 hergestellten Verbundstrukturen im Allgemeinen eine der folgenden Zusammensetzungen:
    • – GaN/Al2O3, was einer Trennschicht 10 entspricht, die aus GaN besteht und einem Trägersubstrat 5, das aus Saphir besteht;
    • – Si3N4/Al3O3, was einer Trennschicht 10 entspricht, die aus Si3N4 besteht und einem Trägersubstrat 5, das aus Saphir besteht;
  • Hinsichtlich dieser Zusammensetzungen sind die Ergebnisse bei der Trennung durch Abblättern im Allgemeinen zufriedenstellend. Wenn beispielsweise auf ein Saphir-Substrat aufgedampfte GaN-Schichten getrennt werden, erfolgt das Anwenden der Strahlung 20 (bei einer Wellenlänge von üblicherweise zwischen 190 und 250 nm) unter guten Bedingungen und die Trennung wird ohne große Schwierigkeiten erzielt.
  • Der Anmelder hat jedoch beobachtet, dass sich die Ergebnisse signifikant verschlechtern können, wenn dieses Trennverfahren auf andere Zusammensetzungen als die Verbundstruktur 25 angewendet wird. So ist zum Beispiel die Trennung durch Abblättern viel schwieriger bei einer Verbundstruktur 25 vom Typ SiO2/Si (d. h. Siliziumdioxid auf Silizium). Der Anmelder konnte bei den untersuchten Einträgen große Variationen hinsichtlich der Qualität der Trennung durch Abblättern beobachten und generell erfordern weniger gleichmäßige Trennungen eine längere Bestrahlung.
  • Somit besteht gegenwärtig Bedarf an Verbundstrukturen, die besser für das Verfahren zur Trennung durch Abblättern geeignet sind, ungeachtet der Zusammensetzung der fraglichen Verbundstrukturen. Insbesondere besteht Bedarf an Verbundstrukturen mit unkonventioneller Zusammensetzung, die so aufgebaut sind, dass sie unter guten Bedingungen durch Abblättern getrennt werden können.
  • Ziel und Zusammenfassung der Erfindung
  • Dafür betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur, umfassend eine durch Bestrahlung abzutrennende Schicht, wobei das Verfahren das Bilden eines Stapels umfasst, der mindestens Folgendes aufweist:
    • – ein Trägersubstrat, das aus einem Material besteht, das zumindest teilweise transparent auf einer bestimmten Wellenlänge ist;
    • – die abzutrennende Schicht; und
    • – eine Trennschicht, die zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht angeordnet ist, wobei die Trennschicht so aufgebaut ist, dass sie unter der Einwirkung von Strahlung mit einer Wellenlänge, die der bestimmten Wellenlänge entspricht, durch Abblättern abgetrennt werden kann,
    wobei das Herstellungsverfahren des Weiteren während des Schrittes zum Bilden des Verbundstapels mindestens einen Behandlungsschritt zum Modifizieren der optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht oder an der Oberfläche des Trägersubstrats auf der Seite gegenüber der Seite des Substrats, die mit der Trennschicht in Kontakt steht, umfasst.
  • Anschließend ist es möglich, ein Verfahren zur Trennung durch Abblättern auf die erfindungsgemäße Verbundstruktur anzuwenden, um die abzutrennende Schicht von dem Trägersubstrat zu lösen. Dafür wird eine elektromagnetische Welle auf das Trägersubstrat angewandt, die teilweise zu der darunter liegenden Trennschicht durchdringt.
  • Der Behandlungsschritt zum Modifizieren der optischen Eigenschaften der Reflexion ermöglicht es in vorteilhafter Weise, während des Verfahrens zur Trennung durch Abblättern die Reflexion der Lichtstrahlen an der/den so behandelten Grenzfläche(n) einzuschränken oder zu vermeiden.
  • Die erfindungsgemäße Verbundstruktur ermöglicht es somit, die Variationen in der übertragenen Energie in Abhängigkeit von der Dicke des Trägersubstrats während des Verfahrens zur Trennung durch Abblättern zu reduzieren und die Menge der tatsächlich in die Trennschicht übertragenen Energie zu maximieren. Qualität und Reproduzierbarkeit der Trennung durch Abblättern zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht werden somit stark verbessert. Das Verfahren ermöglicht es insbesondere, Trennung durch Abblättern an Verbundstrukturen durchzuführen, deren Zusammensetzungen von den im Allgemeinen Verwendeten abweichen und die besonders sensibel für optische Interferenzen sind.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Behandlungsschritt das Bilden von mindestens einer Antireflexschicht an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht und/oder an der Oberfläche des Trägersubstrats.
  • Der Effekt dieser Antireflexschicht besteht darin, zwei Reflexionen in Phasenopposition zu kombinieren, so dass sie destruktiv sind, was es in vorteilhafter Weise ermöglicht, jede Reflexion der von dem Trägersubstrat durchgelassenen Lichtstrahlung während des Verfahrens zur Trennung durch Abblättern zu reduzieren oder zu vermeiden. Die Übertragung der Lichtenergie durch das Trägersubstrat zu der Trennschicht wird somit maximiert, was die signifikante Verbesserung der Qualität der Trennung durch Abblättern ermöglicht.
  • Der Brechungsindex n2 der Antireflexschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich √n1 × n3 , wobei n1 und n3 der Brechungsindex des Trägersubstrat bzw. der Trennschicht sind. Noch bevorzugter ist n2 = √n1 × n3 .
  • Das Festlegen des optischen Index n2 auf einen Wert nahe (beispielsweise ±10% oder sogar ±5%) oder gleich √n1 × n3 ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die unerwünschten Reflexionen während des Bestrahlungsschritts des Verfahrens zur Trennung durch Abblättern auf ein Minimum zu beschränken.
  • Darüber hinaus kann die Trennschicht eine Erwärmungs-Teilschicht und eine Abblätterungs-Teilschicht umfassen, wobei die Abblätterungs-Teilschicht so aufgebaut ist, dass sie sich unter dem Einfluss der von der Erwärmungs-Teilschicht erzeugten Wärme zersetzt.
  • In einem speziellen Ausführungsbeispiel besteht das Trägersubstrat aus Silizium, die Erwärmungs-Teilschicht besteht aus Siliziumdioxid, die Abblätterungs-Teilschicht besteht aus Si3N4 und die Antireflexschicht besteht aus SiON, dessen Brechungsindex im Wesentlichen gleich (oder gleich) 2,61 ist.
  • Gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels, in der eine Antireflexschicht an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht ausgebildet ist, variiert die Zusammensetzung der Antireflexschicht allmählich im Verlauf ihrer Dicke, so dass ihr Brechungsindex n2 gleich n1 an der Grenzfläche zum Trägersubstrat und gleich n3 an der Grenzfläche zu der Trennschicht ist.
  • Diese Variante ermöglicht es in vorteilhafter Weise, signifikante Sprünge im optischen Index an den involvierten Grenzflächen in der Verbundstruktur zu vermeiden. Die Reflexionen an der Grenzfläche zwischen der Antireflexschicht und dem Trägersubstrat werden somit minimiert.
  • Gemäß dieser Variante kann die Trennschicht eine Erwärmungs-Teilschicht aus Siliziumdioxid und eine Abblätterungs-Teilschicht aus Si3N4 umfassen, wobei die Abblätterungs-Teilschicht so aufgebaut ist, dass sie sich unter Einwirkung der von der Erwärmungs-Teilschicht erzeugten Wärme zersetzt, das Trägersubstrat aus Silizium besteht und die Zusammensetzung der Antireflexschicht aus SiOx bestehen kann, wobei x graduell zwischen 0 und 2 variiert.
  • Wie oben erwähnt, kann eine Antireflexschicht auf der Oberfläche des Trägersubstrats ausgebildet sein. Wenn dies der Fall ist, kann die Zusammensetzung der Antireflexschicht graduell über ihre Dicke variieren, so dass ihr Brechungsindex n2 gleich n1 an der Grenzfläche zum Trägersubstrat und gleich n0 an der Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite von der Grenzfläche zu dem Trägersubstrat ist, wobei n0 der Brechungsindex des Mediums ist, in dem die Verbundstruktur während der Bestrahlung angeordnet wird.
  • Die graduelle Änderung der Zusammensetzung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, signifikante Sprünge im optischen Index an der Grenzfläche zwischen der Oberfläche des Trägersubstrats und dem umgebenden Medium, in dem die Verbundstruktur angeordnet ist, zu vermeiden. Somit werden die Reflexionen an der Oberfläche des Trägersubstrats minimiert, so dass während des Trennverfahrens die maximale Lichtenergie auf die Trennschicht übertragen werden kann.
  • Wenn eine Antireflexschicht an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht ausgebildet ist, ist außerdem die Dicke (mit e1 gekennzeichnet) der Antireflexschicht vorzugsweise im Wesentlichen gleich (2M + 1)·λ/4, wobei M eine ungerade ganze Zahl größer oder gleich 0 ist und λ die bestimmte Wellenlänge ist. Noch bevorzugter ist e1 = (2M + 1)·λ/4. Durch Anpassen der Dicke der Antireflexschicht auf diese Weise kann die Reflexion auf ein Minimum reduziert werden.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Behandlungsschritt das Bilden von mindestens einer rauen Schicht an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht und/oder an der Oberfläche des Trägersubstrats, wobei die raue Schicht einen Mittenrauwert größer oder gleich 50 Å rms über ein Messfeld aufweist, das mindestens dreimal so groß wie die obere Zone der mit der Strahlung bestrahlten Fläche ist.
  • Die Bildung einer solchen rauen Schicht ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die physikalischen Eigenschaften an der fraglichen Grenzfläche zu modifizieren, so dass letztere von dem spiegelnden Zustand in den diffusen Zustand versetzt wird. Dadurch wird die erfindungsgemäße Verbundstruktur unempfindlich oder weniger empfindlich sowohl gegenüber konstruktiver als auch destruktiver optischer Interferenz (siehe unten).
  • Die Bildung der rauen Schicht kann mindestens durch mechanisches Schleifen oder chemisches Ätzen bewirkt werden.
  • Im Zusammenhang damit betrifft die vorliegende Erfindung außerdem ein Verfahren zum Trennen einer Schicht von einer erfindungsgemäßen Verbundstruktur, wie oben beschrieben. Das Trennverfahren umfasst das Bestrahlen der Trennschicht durch das Trägersubstrat der Struktur mithilfe von einfallendem Licht, das der Wellenlänge entspricht, auf der das Trägersubstrat zumindest teilweise durchlässig ist, um eine Schwächung oder Abtrennung durch Abblättern der Trennschicht herbeizuführen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Verbundstruktur, umfassend einen Verbundstapel, der aus mindestens Folgendem gebildet ist:
    einem Trägersubstrat, das aus einem Material besteht, das zumindest teilweise transparent auf einer bestimmten Wellenlänge ist;
    einer durch Bestrahlung abzutrennenden Schicht; und
    einer Trennschicht, die zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht angeordnet ist, wobei die Trennschicht so aufgebaut ist, dass sie unter der Einwirkung von Strahlung mit einer Wellenlänge, die der bestimmten Wellenlänge entspricht, durch Abblättern abgetrennt werden kann,
    wobei die Verbundstruktur des Weiteren mindestens eine Schicht umfasst, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht oder an der Oberfläche des Trägersubstrats auf der Seite gegenüber der Seite des Substrats, die mit der Trennschicht in Kontakt steht, modifiziert.
  • Die oben unter Bezug auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erläuterten Ausführungsbeispiele und Vorteile gelten gleichermaßen für die Verbundstruktur der Erfindung.
  • Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel entspricht jede Schicht, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion modifiziert, jeweils einer Antireflexschicht und/oder einer rauen Schicht mit einem Mittenrauwert größer oder gleich 50 Å rms auf einem Feld von 5 μm × 5 μm.
  • Des Weiteren kann die Struktur mindestens eine Schicht umfassen, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion modifiziert und einer Antireflexschicht entspricht, und mindestens eine Schicht, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion modifiziert und einer rauen Schicht entspricht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen hervor, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulichen, ohne jedoch eine Einschränkung zu implizieren. Die Figuren stellen sich wie folgt dar:
  • 1 zeigt schematisch ein bekanntes Verfahren (Schritt S1 und S2) zur Herstellung einer Verbundstruktur sowie ein auf diese Struktur angewandtes Verfahren (Schritt S3 und S4) zur Trennung durch Abblättern;
  • 2 veranschaulicht schematisch den Entstehungsmechanismus optischer Interferenz in dem Trägersubstrat einer Verbundstruktur;
  • 3A und 3B stellen schematisch ein Verfahren (Schritt S10–S14) zum Herstellen einer Verbundstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, sowie ein auf diese Struktur angewandtes Verfahren (S16–S18) zur Trennung durch Abblättern;
  • 4A und 4B stellen schematisch ein Verfahren (Schritt S110–S114) zum Herstellen einer Verbundstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar sowie ein auf diese Struktur angewandtes Verfahren (S116–S118) zur Trennung durch Abblättern;
  • 5A und 5B stellen schematisch die Bestrahlung einer Verbundstruktur nach den zwei Varianten des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung dar.
  • Ausführliche Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundstruktur, die unter guten Bedingungen durch Abblättern getrennt werden kann, selbst bei Zusammensetzungen, die traditionell zu keinen guten Ergebnissen führen.
  • Der Anmelder hat eine Untersuchung durchgeführt, in welcher der physikalische Mechanismus gezeigt werden konnte, der die Schwierigkeiten bei der Ausführung eines Verfahrens zur Trennung durch Abblättern bewirkt. Insbesondere konnte in dieser Untersuchung die Rolle der optischen Interferenz gezeigt werden, die in dem Trägersubstrat während der Bestrahlung der Verbundstruktur auftritt.
  • Dieser Mechanismus wird nun unter Bezug auf 2 beschrieben. Die Figur zeigt die Verbundstruktur 25, wie oben unter Bezug auf 1 beschrieben.
  • Insbesondere zeigt 2 einen einfallenden Lichtstrahl 22a, der die belichtete Fläche 5a des Trägersubstrats 5 während des Bestrahlungsschritts S3 erreicht. Wie bei jedem Lichtstrahl, der auf ein semi-absorbierendes Medium trifft, wird ein Teil (nicht dargestellt) des Lichtstrahls 22a an der Oberfläche 5a des Substrats 5 reflektiert, während ein Teil 22b in das Trägersubstrat 5 durchgelassen wird. Auf seinem Weg durch die Dicke des Trägersubstrats 5 wird ein Teil des durchfallenden Strahls 22b absorbiert und der verbleibende Teil erreicht die Grenzfläche 8 zwischen dem Trägersubstrat 5 und der Trennschicht 10. Die Grenzfläche 8 fungiert wiederum als optisches Diopter, so dass der Strahl 22b zum Teil reflektiert wird (reflektierter Strahl 22d) und der verbleibende Teil 22c in die Trennschicht 10 durchgelassen wird. Der reflektierte Strahl 22d trifft auf die Oberfläche 5a und führt zu neuen Prozessen innerer Reflexion in dem Trägersubstrat 5.
  • Allerdings interagieren die verschiedenen Lichtstrahlen (22b, 22d, 22e...), welche die Dicke des Trägersubstrats 5 durchdringen, miteinander und erzeugen, je nach ihrer Phasenverschiebung, Wellen mit stärkeren Intensitäten (dies wird als konstruktive Interferenz bezeichnet) oder Wellen mit niedrigeren Intensitäten (dies wird als destruktive Interferenz bezeichnet). Dieses Interferenzphänomen verursacht die starken Variationen und signifikanten Reduktionen, die der Anmelder in Bezug auf die von dem Trägersubstrat zu der Trennschicht durchgelassene Strahlungsenergie beobachten konnte.
  • Genauer gesagt, konnte in diesen Untersuchungen gezeigt werden, dass der Pegel der Interferenz stark von den Sprüngen im optischen Index (oder Brechungsindex) abhängt, auf welche die Strahlung an der belichteten Fläche 5a und der Grenzfläche 8 stößt. Idealerweise sollte die Differenz der optischen Indices der verschiedenen involvierten Materialien minimiert werden. Hinsichtlich der Zusammensetzungen konventioneller Verbundstrukturen (namentlich GaN/Al2O3 oder Si3N4/Al2O3) ist die Situation besonders vorteilhaft, da die Indexsprünge höchstens 0,87 bei Strahlung mit einer Wellenlänge von zwischen 150 und 300 nm betragen (die optischen Indices von Saphir und Si3N4 betragen 1,87 bzw. 2,27).
  • Weniger vorteilhaft ist die Situation dagegen für eine SiO2/Si-Zusammensetzung, bei welcher die optischen Indices von Siliziumdioxid und Silizium bei einer Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 1,5 μm auf 1,992 bzw. 3,42 steigen. Wenn die belichtete Oberfläche 5a mit Luft (mit einem Index gleich 1) kommt, dann werden bei einer Strahlung von 9,3 μm beispielsweise sehr große Sprünge im optischen Index erzielt (in der Größenordnung von 2,4 oder 1,4 zwischen den einzelnen Schichten). Diese großen Sprünge im optischen Index tragen zur Entstehung sehr großer Variationen in der Lichtintensität bei, die in Schritt S3 zu der Trennschicht 10 durchgelassen wird.
  • Darüber hinaus ist das Maß der Empfindlichkeit gegenüber Interferenz in Relation zur Dicke des Trägersubstrats im oben genannten Fall der Trennschicht aus Siliziumdioxid und des Trägersubstrats aus Silizium extrem. Insbesondere wird eine maximal durchgelassene Intensität bei einer Siliziumdickenperiode von 1,35 μm beobachtet. Mit anderen Worten wird im Prinzip, in Anbetracht einer Dicke L des Trägersubstrats aus Silizium, dessen Durchlässigkeitsmaximum erreicht ist, ein Durchlässigkeitsminimum für eine Dicke L + 1,35/2 μm erreicht und für eine Dicke L + 1,35 μm wird ein neues Durchlässigkeitsmaximum erreicht. Das heißt, die Dicke des Trägersubstrats aus Silizium müsste mit einem sehr viel höheren Maß an Präzision als 0,675 μm kontrolliert werden, um signifikante Variationen der Durchlässigkeit der Strahlung in die Trennschicht zu vermeiden. Ein solches Kontrollniveau ist jedoch gegenwärtig für Trägersubstrate aus Silizium nicht vorstellbar, deren Dicke im Allgemeinen in einem Umfang der Größenordnung von 5 μm und 1,5 μm bei einem Wafer-Durchmesser von 200 mm bzw. 300 mm schwankt (Gesamtdickenvariation, Total Thickness Variation oder „TTV”).
  • Das Kontrollniveau über die Dicke von Substraten wie beispielsweise denjenigen aus Silizium ist daher ungenügend und trägt zu dem oben erläuterten Problem der Schwankungen in der durchgelassenen Energie bei.
  • Die Probleme mit der Durchlässigkeit und optischen Interferenz konnten bisher noch nicht effektiv gelöst werden, besonders da sie sich nur begrenzt auf die Verbundstrukturen mit traditioneller Zusammensetzung auswirken. Der Anmelder hat daher eine neue Verbundstruktur entwickelt, die es ermöglicht, die zuvor erwähnten Nachteile zu überwinden und dies sogar unabhängig von der Zusammensetzung der fraglichen Stuktur.
  • Eine Verbundstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezug auf die 3A und 3B beschrieben. Diese Figuren zeigen ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens (Schritte S10 bis S14), das die Erzeugung dieser Verbundstruktur ermöglicht, sowie ein auf diese Struktur angewandtes Verfahren zur Trennung durch Abblättern (Schritte S16 bis S18).
  • Wie in 3A dargestellt, wird zunächst eine Antireflexschicht 106 mit der Dicke e1 durch Beschichtung auf der Fläche 105b des Trägersubstrats 105 gebildet (Schritt S10). Die Antireflexschicht 110 kann durch eine geeignete Beschichtungstechnik (beispielsweise PECVD oder Niederdruck-CVD) oder jede andere geeignete Schichtbildungstechnik gebildet werden. Ebenso ist es vorstellbar, die Antireflexschicht 106 durch Bonden auf die Fläche 105b des Trägersubstrats 105 zu montieren. Zweck und Merkmale dieser Schicht 106 werden nachstehend noch genauer erläutert.
  • In dem hier beschriebenen Beispiel besteht das Trägersubstrat 105 aus Silizium.
  • Eine Trennschicht 110 wird dann durch Bonden auf die belichtete Fläche der Antireflexschicht 106 montiert, das heißt auf die Fläche gegenüber der Seite, die mit dem Trägersubstrat 105 in Kontakt steht (Schritt S12).
  • Außerdem wird eine abzutrennende Schicht 115 ebenfalls durch Bonden auf die belichtete Seite der Trennschicht 110 aufgebracht, so dass die Verbundstruktur 125 gebildet wird (Schritt S14).
  • Die Schichten 110 und 115 müssen nicht unbedingt durch Bonden miteinander verbunden werden, um die Verbundstruktur 125 zu bilden. Als Variante kann zumindest eine der Schichten 110 und 115 mithilfe einer geeigneten Auftragtechnik gebildet werden. Die Trennschicht 110 kann beispielsweise durch PECVD oder Niederdruck-CVD gebildet werden.
  • Sobald die Struktur 125 gebildet wurde, kann die Schicht 115 durch Abtrennen der Trennschicht 110 durch Abblättern (Schritte S16 und S18) von dem Trägersubstrat 105 gelöst werden. Es sei angemerkt, dass die Verbundstruktur 125 komplementärtechnologischen Schritten unterzogen werden kann, bevor das Verfahren zur Trennung durch Abblättern ausgeführt wird. Eine oder mehrere Schichten können insbesondere auf der belichteten Seite der Schicht 115 ausgebildet oder aufgebracht werden (beispielsweise ein Endsubstrat), optional nachdem technologische Schritte auf der Rückseite der Schicht 115 ausgeführt wurden (Ausbildung von Komponenten usw.).
  • Um die Trennschicht 115 von dem Trägersubstrat 105 zu trennen, wird zunächst elektromagnetische Strahlung 120 durch das Trägersubstrat 105 auf die Trennschicht 110 aufgebracht (Schritt S16). Diese Strahlung in Form eines Strahls weist eine Wellenlänge λ auf, für die das Trägersubstrat 105 zumindest teilweise durchlässig ist. Bei dieser Wellenlänge hat das Substrat 105 eine Durchlässigkeit von mindestens 10% und vorzugsweise mehr oder gleich 50%. Es ist allerdings möglich, eine niedrige Durchlässigkeit durch Erhöhen der Energiemenge des im Schritt S16 eingesetzten Strahls zu kompensieren (beispielsweise durch Fokussieren des Strahls).
  • In dem hier vorgesehenen Beispiel kann die Trennschicht 110 eine erste sogenannte Erwärmungs-Teilschicht (die beispielsweise aus Siliziumdioxid besteht) und eine zweite sogenannte Abblätterungs-Teilschicht (die zum Beispiel aus Si3N4 besteht) umfassen. Die Funktion der Erwärmungs-Teilschicht besteht darin, unter der Einwirkung der Bestrahlung im Schritt S16 Wärme zu erzeugen. Die Funktion der Abblätterungs-Teilschicht besteht darin, unter der Einwirkung der von der Erwärmungs-Teilschicht übertragenen Wärmeenergie (durch Wärmeleitung) zu einer Abtrennung der Trennschicht 110 durch Abblättern zu führen. Die Abblätterungs-Teilschicht ist so aufgebaut, dass sie sich unter dem Einfluss der während der Bestrahlung von der Erwärmungs-Teilschicht erzeugten Wärme zersetzt oder schwächer wird.
  • In einer Variante umfasst die Trennschicht 110 mindestens eine Teilschicht, die gleichzeitig die Funktionen der Erwärmung und des Abblätterns erfüllt.
  • Die Antireflexschicht 106 hat den Effekt, zwei Reflexionen in Phasenopposition zu kombinieren, so dass sie destruktiv sind, was es in vorteilhafter Weise ermöglicht, jede Reflexion der von dem Trägersubstrat 105 durchgelassenen Lichtstrahlung zu reduzieren oder zu vermeiden, während die Durchlässigkeit zu der Trennschicht 110 maximiert wird. Die Antireflexschicht hat somit die gegenteilige Funktion einer Schicht vom Spiegeltyp, welche die Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat 105 und der Trennschicht 110 maximieren würde. In dieser Hinsicht stellt die Schicht 106 eine Schicht dar, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat 105 und der Trennschicht 110 modifiziert.
  • Wie unter Bezug auf die Verbundstruktur 25 erläutert, führt die durch die Strahlung 120 herbeigeführte Trennung nicht unbedingt zur Ablösung oder tatsächlichen Abtrennung in der Trennschicht 110, sondern kann auch nur eine Schwächung der Schicht 110 bewirken, was das nachfolgende Aufbringen zusätzlicher Energie erfordert (beispielsweise in Form mechanischer Kraft), um die tatsächliche Lösung zwischen dem Trägersubstrat 105 und der Schicht 115 zu erzielen.
  • Sobald das Substrat 105 und die Schicht 115 vollständig voneinander getrennt sind (Schritt S18), kann das Trägersubstrat 105 recycelt werden, um zum Beispiel eine neue Verbundstruktur zu bilden. Dieses Recycling kann optional das Entfernen der Antireflexschicht 106 beinhalten.
  • Um die unerwünschten Reflexionen während des Bestrahlungsschritts S16 so weit als möglich zu verhindern, sollte die Antireflexschicht 106 einen Brechungsindex n2 nahe und vorzugsweise gleich der Quadratwurzel des Produkts der optischen Indices der auf beiden Seiten liegenden Schichten aufweisen. Mit anderen Worten sollte der Index n2 die folgende Bedingung (1) erfüllen: n2 = √n1·n3 ± 10% wobei n1 und n3 jeweils den optischen Indices des Trägersubstrats 105 bzw. der Trennschicht 110 entsprechen.
  • Der Index n2 wird vorzugsweise gemäß folgender Bedingung (2) gewählt: n2 = √n1·n3
  • In dem hier vorgesehenen Beispiel wird angenommen, dass n1 und n3 die Werte 3,42 bzw. 1,992 aufweisen. Der optischen Index n2 der Antireflexschicht 106 liegt somit in der Größenordnung von 2,61 und ist vorzugsweise gleich diesem Wert.
  • Des Weiteren ist der Reflexionsgrad der Antireflexschicht 106 von deren Dicke e1 abhängig. Der Idealfall, bei dem der Reflexionsgrad minimal ist, wird bei einer Schichtdicke e1 = (2M + 1)λ/4 erreicht, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 0 ist.
  • In dem hier vorgesehen Beispiel beträgt die Wellenlänge λ der Strahlung 120 9,3 μm. Damit der Reflexionsgrad der Antireflexschicht 106 minimal wird, ist es zweckdienlich, wenn deren Dicke etwa e1 = 4,6 μm beträgt (wenn n1 > n3).
  • Des Weiteren ist, wie oben angedeutet, der Grad der Reflexionen stark von den Sprüngen im optischen Index zwischen den involvierten Materialien abhängig (d. h. den Unterschieden zwischen n1, n2 und n3). Gemäß einer Variante dieses ersten Ausführungsbeispiels ist die Antireflexschicht 106 so aufgebaut, dass ihr optischer Index n2 allmählich im Verlauf der Dicke der Schicht 106 variiert, so dass er an der Grenzfläche zum Trägersubstrat 105 gleich dem Wert n1 ist und an der Grenzfläche zu der Trennschicht 110 gleich n3 ist. Dafür wird die hier vorgesehene Antireflexschicht 106 durch Aufbringen einer Si-Ox-Schicht hergestellt, die nach und nach reicher an Siliziumdioxid ist, bis die Stöchiometrie von SiO2 erreicht ist (x variiert progressiv zwischen 0 und 2).
  • Diese Variante ermöglicht in vorteilhafter Weise das Vermeiden signifikanter Sprünge im optischen Index an den involvierten Grenzflächen und damit das Minimieren der Reflexionen an der Grenzfläche zwischen der Antireflexschicht 106 und dem Trägersubstrat 105.
  • Um die Reflexionen zu minimieren und gleichzeitig das Durchdringen der Strahlung zu der Trennschicht 110 zu optimieren, kann eine oder eine Vielzahl von nanostrukturierten Teilschichten in der Antireflexschicht 106 erzeugt werden, die unter dem Begriff „Mottenaugenstruktur” bekannt sind und deren Prinzip darin besteht, Muster mit Dimensionen aufzuweisen, die sehr viel kleiner als die Wellenlänge λ der verwendeten Strahlung 120 sind. Diese „Mottenaugenschichten” weisen insbesondere einen sehr niedrigen Reflexionsgrad für omnidirektional einfallendes Licht auf.
  • Dieses Schichten von Mottenaugen-Typ, die speziell für Solarzellen verwendet werden, sind beispielsweise detailliert in dem Dokument „Characterization of antireflection moth-eye film on crystalline silicon photovoltaic module” von Noburu Yamada et al. (Optics Express, Bd. 19, Ausgabe S2, S. A118–A125) beschrieben. Nanostrukturen vom Mottenaugen-Typ können in Form von Dünnschichten durch Plasmabehandlung oder durch ein komplexes holografisch-optisches Verfahren erzeugt werden.
  • Für die verschiedenen oben beschriebenen Varianten sei angemerkt, dass die Antireflexschicht 106 auf der belichteten Seite 105a des Trägersubstrats 105 anstatt an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat 105 und der Trennschicht 110 angeordnet werden kann. Diese Variante ist jedoch weniger bevorzugt, da sie zumindest eine interne Reflexion des Lichtstrahls in dem Trägersubstrat 105 zulässt, nämlich die Reflexion des Strahls beim erstmaligen Erreichen der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat 105 und der Trennschicht 110.
  • Für ein optimales Ergebnis sollte die letztgenannte Variante die Bedingung (1) und vorzugsweise die Bedingung (2) erfüllen, die oben im Zusammenhang mit dem optischen Indices n1, n2 und n3 genannt wurden. In dem hier vorgesehenen Beispiel sollte n2 somit gleich 2,61 sein. Darüber hinaus ist die Dicke (mit e1' gekennzeichnet) vorzugsweise so, dass e1' = (2P + 1)λ/4, wobei P eine ganze Zahl größer oder gleich 0 ist. Somit ist bei einer Wellenlänge λ von 9,3 μm die auf der Seite 105a des Trägersubstrats 105 angeordnete Antireflexschicht 106 eine SiON-Legierung mit einem optischen Index von 2,61 und einer Dicke von 2,32 μm, 6,98 μm, usw.
  • Alternativ kann, wenn eine Antireflexschicht 106 auf der Oberfläche 105a des Trägersubstrats ausgebildet ist, die Zusammensetzung der Antireflexschicht graduell über ihre Dicke variieren, so dass ihr Brechungsindex n2 gleich n1 an der Grenzfläche zum Trägersubstrat 105 und gleich n0 an der Oberfläche (d. h. der belichteten Fläche) auf der gegenüberliegenden Seite von der Grenzfläche zu dem Trägersubstrat 105 ist, wobei n0 der Brechungsindex des umgebenden Mediums ist, in dem die Verbundstruktur während der Bestrahlung angeordnet wird.
  • Dieser Index-Gradient ermöglicht in vorteilhafter Weise das Vermeiden signifikanter Sprünge im optischen Index an den involvierten Grenzflächen und damit das Minimieren der Reflexionen an der Grenzfläche zwischen der Antireflexschicht 106 und dem Trägersubstrat 105.
  • Eine Verbundstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezug auf die 4A, 4B, 5A und 5B beschrieben.
  • Dabei zeigen diese Figuren insbesondere ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens (Schritte S110 bis S114), das die Erzeugung einer Verbundstruktur 225 ermöglicht, sowie ein auf diese Struktur angewandtes Verfahren zur Trennung durch Abblättern (Schritte S116 bis S118).
  • Wie in 4A dargestellt, wird das Trägersubstrat 205 zunächst einem Aufrauungsschritt S110 unterzogen, der es ermöglicht, die Rauigkeit eines seiner Flächen (gekennzeichnet mit 205b) zu erhöhen. Der auf der Oberfläche 205b erreichte Mittenrauwert ist vorzugsweise größer oder gleich 50 Å rms (Å für Ångström und rms für „root mean square – quadratischer Mittelwert”), und noch besser mindestens 100 Å rms über ein Messfeld (oder Fläche), das mindestens dreimal so groß wie die (im nachfolgenden Bestrahlungsschritt S116) bestrahlte Zone ist. Insbesondere sollte der Mittenrauwert auf einem Feld hoch sein, das zum Beispiel der Größe eines Laserlichtflecks entspricht (d. h. beispielsweise 1 μm × 1 μm). Dieses Messfeld kann zum Beispiel 5 μm × 5 μm groß sein.
  • Das Aufrauen erfolgt zum Beispiel mithilfe eines chemischen Verfahrens vom Ätz-Typ (beispielsweise TMAH-Ätzen, wenn das Trägersubstrat 5 aus Silizium besteht) oder eines Verfahrens vom mechanischen Typ, wie mechanische Abtragung oder „Schleifen”, Sandstrahlen, Polieren usw. Alternativ kann eine Kombination aus mindestens zwei dieser Verfahren eingesetzt werden, um das erwünschte Maß an Rauigkeit und den erwünschten Oberflächenzustand zu erzielen.
  • Die Trennschicht 210 wird dann durch Bonden auf die raue Fläche 205b des Trägersubstrats 205 montiert (Schritt S112). So wird eine Grenzfläche 206 zwischen dem Trägersubstrat 105 und der Trennschicht 210 gebildet, die von einer erhöhten Rauigkeit von mindestens 50 Å rms oder sogar 100 Å rms auf einem Feld gekennzeichnet ist, das mindestens dreimal so groß wie bestrahlte Zone ist (zum Beispiel ein Feld von 5 μm × 5 μm). Dieser hohe Mittenrauwert erstreckt sich über eine Schicht (oder Zone) 207 mit der Dicke e2, die an der Grenzfläche 206 zwischen dem Trägersubstrat 205 und der abzutrennenden Schicht 210 liegt. Diese Zone 207 entspricht einer Schicht, die aus den Materialien des Trägersubstrats 205 und der Trennschicht 210 besteht, die auf beiden Seiten der Grenzfläche 206 über eine Dicke e2 liegen. Diese Dicke e2 kann beispielsweise mehr als 300 Å betragen und zum Beispiel einen Wert von 500 Å erreichen.
  • In dem hier beschriebenen Beispiel besteht das Trägersubstrat 205 aus Silizium. Des Weiteren ist die Trennschicht 210 identisch mit der Trennschicht 110. Sie umfasst beispielsweise eine Erwärmungs-Teilschicht, die aus Siliziumdioxid besteht und eine Abblätterungs-Teilschicht, die aus Si3N4 besteht (in den Figuren nicht dargestellt).
  • Sobald der Schritt S112 ausgeführt wurde, wird eine Schicht 215 durch Bonden auf die belichtete Seite (d. h. die Rückseite auf der entgegengesetzten Seite der Fläche, die mit dem Trägersubstrat 205 in Kontakt steht) der Trennschicht 210 aufgebracht (Schritt S114).
  • Es sei angemerkt, dass die Schichten 210 und 215 nicht unbedingt durch Bonden miteinander verbunden werden müssen, um die Verbundstruktur 225 zu bilden. Als Variante kann zumindest eine der Schichten 210 und 215 mithilfe einer geeigneten Auftragtechnik gebildet werden. Die Trennschicht 210 kann beispielsweise durch PECVD oder Niederdruck-CVD gebildet werden.
  • Sobald die Struktur 125 gebildet wurde, kann die Schicht 215 von dem Trägersubstrat 205 gelöst werden (Schritte S114 und S116), indem ein Verfahren zum Trennen durch Abblättern durchgeführt wird, das mit demjenigen identisch ist, das oben unter Bezug auf die Verbundstruktur 125 beschrieben wurde.
  • Die Verbundstruktur 225 kann komplementärtechnologischen Schritten unterzogen werden, bevor das Verfahren zur Trennung durch Abblättern ausgeführt wird. Eine oder mehre Schichten können insbesondere auf der belichteten Seite der Schicht 215 ausgebildet oder aufgebracht werden (beispielsweise ein Endsubstrat), optional nachdem technologische Schritte auf der Rückseite der Schicht 215 ausgeführt wurden (Ausbildung von Komponenten usw.).
  • Um die Trennschicht 215 von dem Trägersubstrat 205 zu trennen, wird zunächst elektromagnetische Strahlung 220 durch das Trägersubstrat 205 auf die Trennschicht 210 aufgebracht (Schritt S116). Diese Strahlung weist eine Wellenlänge λ auf, für die das Trägersubstrat 205 zumindest teilweise durchlässig ist. Bei dieser Wellenlänge hat das Substrat 205 eine Durchlässigkeit von mindestens 10% und vorzugsweise mehr oder gleich 50%. Wie unter Bezug auf das Substrat 105 angedeutet, ist es allerdings möglich, eine niedrige Durchlässigkeit des Trägersubstrats 205 durch Erhöhen der Energie des Lichtstrahls zu kompensieren, der im Bestrahlungsschritt S116 eingesetzt wird.
  • Der Effekt des zuvor ausgeführten Aufrauens besteht darin, die physikalischen Eigenschaften an der Grenzfläche 206 zu modifizieren, so dass letztere von dem spiegelnden Zustand in den diffusen Zustand versetzt wird. Die raue Schicht 207 modifiziert insbesondere die optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche 206 der Verbundstruktur 225. Dank dieser rauen Schicht 207 ist die Verbundstruktur 225 sowohl gegenüber konstruktiver als auch destruktiver optischer Interferenz unempfindlich oder weniger empfindlich. Die Schicht 206 stellt damit eine Schicht dar, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat 205 und der Trennschicht 210 modifiziert.
  • Es sei angemerkt, dass es gemäß einer Alternative möglich ist, die Trennschicht 206 vor dem Verbinden mit dem Trägersubstrat 205 aufzurauen. Außerdem können die Fläche 205b des Trägersubstrats und die Fläche der Trennschicht 210, die mit der Fläche 205b in Kontakt kommen soll, ebenfalls angeraut werden. In allen Fällen ist der Mittenrauwert auf der Schicht 207 wie oben beschrieben.
  • Wenn ein einfallender Lichtstrahl 222a die belichtete Fläche 205a der Verbundstruktur 225 in Schritt 5116 erreicht, wie in 5A dargestellt, durchdringt ein Teil 222b des Strahls das Trägersubstrat 205 bis zu der Grenzfläche 206. Die Wirkung der Schicht 206 besteht darin, die Grenzfläche 206 diffus zu machen, so dass der Strahl 222b an der Grenzfläche 206 in verschiedene Richtungen gestreut wird. Die Streustrahlen 222c dringen somit teilweise in zahlreichen Richtungen in die Trennschicht 210 durch, wobei der restliche Teil in das Trägersubstrat 205 gestreut wird. Diese Streuung ermöglicht es, zahlreiche Reflexionen in dem Trägersubstrat 205 zu vermeiden, die sonst für unerwünschte optische Interferenzen verantwortlich sind.
  • Auch wenn ein Teil der einfallen Strahlungsenergie nicht bis in die Trennschicht 210 vordringt, ist dieses Ausführungsbeispiel nichtsdestotrotz dahingehend vorteilhaft, dass es die Unterdrückung der Empfindlichkeit der Verbundstruktur gegenüber Variationen in der übertragenen Energie in Abhängigkeit von der Dicke des Trägersubstrats ermöglicht.
  • Wie unter Bezug auf die Strukturen 25 und 125 erläutert, führt die durch die Strahlung 220 herbeigeführte Trennung nicht unbedingt zur Ablösung oder tatsächlichen Abtrennung in der Trennschicht 210, sondern kann auch nur eine Schwächung der Schicht 210 bewirken, was das nachfolgende Aufbringen zusätzlicher Energie erfordert (beispielsweise in Form mechanischer Kraft), um die tatsächliche Lösung zwischen dem Trägersubstrat 205 und der Schicht 215 zu erzielen.
  • Sobald das Substrat 205 und die Schicht 215 vollständig voneinander getrennt sind (Schritt S118), kann das Trägersubstrat 205 recycelt werden, um zum Beispiel eine neue Verbundstruktur zu bilden. Dieses Recycling kann optional das Entfernen der rauen Schicht 207 durch Polieren der Oberfläche 205b des Trägersubstrats (oder durch ein anderes geeignetes Verfahren) beinhalten.
  • Gemäß einer in 5B dargestellten Variante dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist es die belichtete Fläche 205a des Trägersubstrats 205, die vor, während und/oder nach dem Bilden der Verbundstruktur 225 aufgeraut wird. So wird eine Schicht mit erhöhter Rauigkeit (mit demselben Wert wie dem für die erste Variante Definierten) über eine Zone der Dicke e3 auf der belichteten Fläche 205a gebildet. Diese Zone bildet eine Schicht 227, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion der Verbundstruktur modifiziert. Die Dicke e3 weist einen Wert in derselben Größenordnung wie die Dicke „e2” auf.
  • In dieser Variante besteht der Effekt der rauen Fläche 205a (und allgemeiner der rauen Schicht 207) darin, jeden in Schritt S116 einfallenden Lichtstrahl 224a in zahlreiche Richtungen zu zerstreuen. Ein Strahl 224c der verstreuten Strahlen 224b dringt zu der Grenzfläche 206 durch. Ein Teil 224d dieses Strahls dringt dann in die Trennschicht 210 durch. Diese Variante hat jedoch gegenüber der aus 5A den Nachteil, dass eine Reflexion an der Grenzfläche 206 zwischen dem Trägersubstrat 205 und der Trennschicht 210 nicht vermieden werden kann. Der von der Grenzfläche 206 reflektierte Strahl 224e ist somit nicht in die Trennschicht 210 übertragene Strahlungsenergie.
  • Der Strahl 224e wird folglich von der rauen Schicht 227 auf der Fläche 205a gestreut, so dass das Auftreten zahlreicher Reflexionen in dem Trägersubstrat 205 vermieden werden kann. Bei dieser Variante ist es also ebenfalls möglich, das Entstehen schädlicher optischer Interferenzen in der Dicke des Trägersubstrats zu verhindern.
  • Die erfindungsgemäße Verbundstruktur ermöglicht es somit in vorteilhafter Weise, die Variationen in der während des Bestrahlungsschritts übertragenen Energie in Abhängigkeit von der Dicke des Trägersubstrats zu reduzieren und die Menge der tatsächlich in die Trennschicht übertragenen Energie zu maximieren. Qualität und Reproduzierbarkeit der Trennung durch Abblättern zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht werden dadurch stark verbessert. Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, Trennung durch Abblättern an Verbundstrukturen durchzuführen, deren Zusammensetzungen von den im Allgemeinen Verwendeten abweichen und die besonders sensibel für optische Interferenzen sind.
  • Als weitere Variante ist es vorstellbar, eine Antireflexschicht 106 auf allen den Flächen des Trägersubstrats der Verbundstruktur anzuordnen, um die optischen Eigenschaften der Reflexion des Substrats auf dessen beiden Seiten zu modifizieren (d. h. auf der belichteten Fläche und an der Grenzfläche zu der Trennschicht).
  • Ebenfalls ist es möglich, die zwei Flächen des Trägersubstrats anzurauen (wobei das Trägersubstrat in diesem Fall eine raue Schicht 207 und eine raue Schicht 227 umfasst). Diese Variante führt jedoch zu einem stärkeren Verlust von übertragener Strahlungsenergie während des Bestrahlungsschritts.
  • Alternativ kann das Trägersubstrat eine Antireflexschicht auf einer seiner Seiten aufweisen, während die andere Fläche, wie oben beschrieben, angeraut ist.
  • Des Weiteren sei angemerkt, dass das Trägersubstrat und die einzelnen Schichten, welche die Verbundstruktur gemäß der Erfindung bilden, aus einer Vielzahl von Teilschichten bestehen können. Im Speziellen kann, wie oben beschrieben, die Antireflexschicht 106 von zwei oder mehr Teilschichten gebildet werden.
  • Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die Verbundstruktur sowohl eine Antireflexschicht 106 an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht als auch eine raue Schicht 227 auf der oberen (d. h. der belichteten) Seite des Trägersubstrats umfassen, oder umgekehrt eine raue Schicht an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht und eine Antireflexschicht an der oberen Fläche des Trägersubstrats.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur (125; 225), umfassend eine durch Bestrahlung abzutrennende Schicht (115; 215), wobei das Verfahren das Bilden (S10–S14; S110–S114) eines Stapels umfasst, der mindestens Folgendes aufweist: – ein Trägersubstrat (105; 205), das aus einem Material besteht, das zumindest teilweise transparent auf einer bestimmten Wellenlänge ist; – die abzutrennende Schicht (115; 215); und – eine Trennschicht (110; 210), die zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht angeordnet ist, wobei die Trennschicht so aufgebaut ist, dass sie unter der Einwirkung von Strahlung (120; 220) mit einer Wellenlänge, die der bestimmten Wellenlänge entspricht, durch Abblättern abgetrennt werden kann, wobei das Herstellungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es des Weiteren während des Schrittes zum Bilden des Verbundstapels mindestens einen Behandlungsschritt (S10; S110) zum Modifizieren der optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche (106; 206) zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht oder an der Oberseite (105a; 205a) des Trägersubstrats auf der Seite gegenüber der Seite des Substrats, die mit der Trennschicht in Kontakt steht, umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Behandlungsschritt das Bilden von mindestens einer Antireflexschicht (106) an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht und/oder an der Oberfläche des Trägersubstrats umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Brechungsindex n2 der Antireflexschicht (106) im Wesentlichen gleich √n1 × n3 ist, wobei n1 und n3 der Brechungsindex des Trägersubstrats bzw. der Trennschicht sind.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trennschicht eine Erwärmungs-Teilschicht und eine Abblätterungs-Teilschicht umfasst und die Abblätterungs-Teilschicht so aufgebaut ist, dass sie sich unter dem Einfluss der von der Erwärmungs-Teilschicht erzeugten Wärme zersetzt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Trägersubstrat aus Silizium besteht, die Erwärmungs-Teilschicht aus Siliziumdioxid besteht, die Abblätterungs-Teilschicht aus Si3N4 besteht und die Antireflexschicht aus SiON besteht, dessen Brechungsindex im Wesentlichen gleich 2,61 ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn eine Antireflexschicht (106) an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht ausgebildet ist, die Zusammensetzung der Antireflexschicht allmählich im Verlauf ihrer Dicke variiert, so dass ihr Brechungsindex n2 gleich n1 an der Grenzfläche zum Trägersubstrat und gleich n3 an der Grenzfläche zu der Trennschicht ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Trennschicht eine Erwärmungs-Teilschicht aus Siliziumdioxid und eine Abblätterungs-Teilschicht aus Si3N4 umfasst, die Abblätterungs-Teilschicht so aufgebaut ist, dass sie sich unter Einwirkung der von der Erwärmungs-Teilschicht erzeugten Wärme zersetzt, das Trägersubstrat aus Silizium besteht und wobei Zusammensetzung der Antireflexschicht aus SiOx besteht, wobei x graduell zwischen 0 und 2 variiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn eine Antireflexschicht an der Oberseite (105a) des Trägersubstrats ausgebildet ist, die Zusammensetzung der Antireflexschicht allmählich im Verlauf ihrer Dicke variiert, so dass ihr Brechungsindex n2 gleich n1 an der Grenzfläche zum Trägersubstrat und gleich n0 an der oberen Seite gegenüber der Grenzfläche zu dem Trägersubstrat ist, wobei n0 der Brechungsindex des Mediums ist, in dem die Verbundstruktur während der Bestrahlung angeordnet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Dicke (e1) der Antireflexschicht an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht im Wesentlichen gleich (2M + 1)·λ/4 ist, wobei M eine ungerade ganze Zahl größer oder gleich 0 ist und λ die bestimmte Wellenlänge ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Behandlungsschritt das Bilden von mindestens einer rauen Schicht (207) an der Grenzfläche (206) zwischen dem Trägersubstrat (205) und der Trennschicht (210) und/oder an der Oberseite (205a) des Trägersubstrats umfasst, wobei die raue Schicht einen Mittenrauwert größer oder gleich 50 Å rms über ein Messfeld aufweist, das mindestens dreimal so groß wie die obere Zone der mit der Strahlung bestrahlten Fläche ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Bildung der rauen Schicht mindestens durch mechanisches Schleifen oder chemisches Ätzen erfolgt.
  12. Verfahren zum Trennen einer Schicht von einer Struktur, wie in einem der Ansprüche 1 bis 11 definiert, wobei das Verfahren das Bestrahlen der Trennschicht durch das Trägersubstrat der Struktur mithilfe von einfallendem Licht umfasst, das der Wellenlänge entspricht, auf der das Trägersubstrat zumindest teilweise durchlässig ist, um eine Schwächung oder Abtrennung durch Abblättern der Trennschicht herbeizuführen.
  13. Verbundstruktur, umfassend einen Verbundstapel, der aus mindestens Folgendem gebildet ist: – einem Trägersubstrat, das aus einem Material besteht, das zumindest teilweise transparent auf einer bestimmten Wellenlänge ist; – einer durch Bestrahlung abzutrennenden Schicht; und – einer Trennschicht, die zwischen dem Trägersubstrat und der abzutrennenden Schicht angeordnet ist, wobei die Trennschicht so aufgebaut ist, dass sie unter der Einwirkung von Strahlung mit einer Wellenlänge, die der bestimmten Wellenlänge entspricht, durch Abblättern abgetrennt werden kann, wobei die Verbundstruktur dadurch gekennzeichnet ist, dass sie des Weiteren mindestens eine Schicht umfasst, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht oder an der Oberseite des Trägersubstrats auf der Seite gegenüber der Seite des Substrats, die mit der Trennschicht in Kontakt steht, modifiziert.
  14. Struktur nach Anspruch 13, wobei jede Schicht, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion modifiziert, jeweils einer Antireflexschicht und/oder einer rauen Schicht mit einem Mittenrauwert größer oder gleich 50 Å rms auf einem Feld von 5 μm × 5 μm entspricht.
  15. Struktur nach Anspruch 14, wobei die Struktur mindestens eine Schicht umfasst, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion modifiziert und einer Antireflexschicht entspricht, und mindestens eine Schicht, welche die optischen Eigenschaften der Reflexion modifiziert und einer rauen Schicht entspricht.
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