DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne le domaine de la fabrication de structures de la microélectronique et de l'optoélectronique et en particulier celui du transfert de couches semiconductrices susceptibles d'être utilisées dans le cadre d'une telle fabrication.

L'invention a ainsi plus particulièrement pour objet un procédé de suivi de fragilisation d'une interface entre un substrat et une couche, un procédé de fragilisation d'une telle interface, un dispositif permettant le suivi d'une fragilisation de cette même interface et un système de fracturation d'une interface entre un substrat et une couche.

ÉTAT DE L'ART ANTERIEUR

Il n'est pas rare de réaliser, dans le cadre de la fabrication de structures de la microélectronique et/ou de l'optoélectronique, un transfert d'une couche semiconductrice d'un substrat donneur à un substrat hôte par un procédé de type Smart Cut™ comprenant une étape d'implantation dans le substrat donneur pour créer une interface fragile enterrée délimitant la couche semiconductrice à transférer.

Un tel transfert nécessite, après collage de l'ensemble substrat donneur/couche sur le substrat hôte par ladite couche, la fracturation entre le substrat donneur et la couche à transférer au niveau de l'interface fragile enterrée. Cette fracturation est généralement réalisée par un recuit de fragilisation permettant la croissance et la coalescence de micro-cavités formées au niveau de ladite interface.

La figure 1 illustre la variation de rugosité le long de la couche après la fracturation Cette variation de rugosité est notamment la conséquence des différences de taille des fissures au moment où la fracturation se produit à l'échelle du wafer. Elle peut avoir différentes source et notamment l'inhomogénéité de l'implantation ou du recuit de fragilisation ou encore les variations de contraintes dans l'empilement. De ce fait, il y aurait un intérêt de pouvoir suivre la fragilisation de l'interface entre le substrat donneur et la couche à transférer pendant le recuit de fragilisation. Actuellement, un tel suivi peut être obtenu par microscopie infrarouge. Si une telle imagerie permet d'obtenir une image des micro-cavités et donc de quantifier les caractéristiques de leur population et leur évolution elle n'est pas réellement adaptée aux mesures in-situ dans un four de fracturation notamment lorsque ce dernier est du type industriel.

En effet, pour une telle imagerie, il est nécessaire d'avoir une distance objectif/échantillon (c'est-à-dire l'ensemble substrat donneur/couche/substrat hôte) qui soit faible (quelques millimètres tout au plus) ce qui complique particulièrement son intégration dans un four de fracturation industriel.

Par ailleurs, en température, le rayonnement IR émis par les plaques et le four peut brouiller le signal IR utilisé pour la visualisation et nécessite donc des sources très puissantes pour éclairer les wafers.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

L'invention vise à remédier à l'inconvénient ci-dessus et a ainsi pour objet la fourniture d'un procédé de suivi de fragilisation qui soit compatible avec les contraintes d'un four de fracturation, notamment industriel, et qui ne nécessite pas, en particulier, l'installation d'un objectif à faible distance de l'ensemble substrat/couche dont l'interface doit être surveillée et des sources de rayonnement particulièrement puissantes.

L'invention concerne à cet effet un procédé de suivi de fragilisation d'une interface entre une couche et un substrat lors d'un recuit de fragilisation de ladite interface, l'ensemble substrat/couche présentant au moins une première et une deuxième face, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- éclairage de la première face avec un faisceau de lumière monochromatique selon une première direction,

- mesure d'une intensité du faisceau de lumière diffusée par l'ensemble substrat/couche selon au moins une deuxième direction, la deuxième direction présentant un angle non nul avec la première direction, détermination d'un état de fragilisation de l'interface à partir de ladite intensité.

Les inventeurs ont identifié que l'intensité de la lumière diffusée à un angle donné vis-à-vis de la première direction était caractéristique de la taille des micro-cavités et de la distance entre elles. De ce fait, en suivant la variation de cette intensité pendant un recuit de fragilisation, il est possible de suivre la fragilisation de l'interface entre la couche et le substrat. Un tel éclairage et une telle mesure peuvent être réalisés à distance de l'ensemble substrat/couche et le procédé présente donc l'avantage d'être parfaitement compatible avec les contraintes liées au four de fracturation, notamment du type industriel. On notera en particulier que le procédé selon l'invention permet de réaliser une telle surveillance à partir de l'extérieur de l'enceinte du four de fracturation, puisque la source de lumière et le détecteur peuvent être agencés à distance de l'ensemble substrat/couche et sont compatibles avec l'utilisation de hublots.

On notera que la première direction correspond à une direction d'incidence du faisceau de lumière monochromatique tandis que la ou les deuxièmes directions correspondent à une ou des directions d'observation utilisées pour le suivi de la fracturation. Ainsi, dans le présent document, il est parfaitement envisageable de substituer « première direction » par « direction incidente » et « deuxième direction » par « direction d'observation » sans en changer l'enseignement.

Lors de la mesure de l'intensité du faisceau de lumière, l'intensité peut être mesurée selon une pluralité de deuxièmes directions présentant chacune un angle non nul avec la première direction, et, de manière préférentielle, au moins deux desdites deuxièmes directions peuvent présenter des angles distincts l'un de l'autre vis-à-vis de la première direction.

De cette manière, il est possible d'obtenir une mesure plus précise, lorsque ces aux moins deux directions présentes un angle identique vis-à-vis de la première direction, et de s'intéresser à au moins deux deuxièmes directions d'intérêt correspondant à des états de fragilisation d'intérêt, dans le cas où lesdites au moins deux directions présentent des angles distincts l'un de l'autre vis-à-vis de la première direction. Cette possibilité autorise de réaliser la mesure d'intensité selon une plage de deuxièmes directions telle que cela sera discutée en lien avec les figures 3 à 5.

Il peut être prévu une étape préalable d'étalonnage réalisée avant le recuit de fragilisation comprenant les sous étapes suivantes :

- éclairage de la première face avec le faisceau de lumière selon la première direction,

- mesure d'une intensité de référence du faisceau de lumière diffusée par l'ensemble substrat/couche selon l'au moins une deuxième direction,

- dans lequel, lors de l'étape de détermination d'un état de fragilisation il est prévu une sous-étape de correction de l'intensité mesurée à partir de l'intensité de référence.

De cette manière, le pic de diffusion lié aux cavités formées en cours de fragilisation de l'interface peut aisément être identifié et il est donc aisé de déterminer l'état de fragilisation de l'interface.

Lors de l'éclairage de la première face avec le faisceau de lumière selon la première direction, le faisceau de lumière peut être déplacé en au moins deux régions, ou zones, de la première face.

Ainsi, il est possible de vérifier l'homogénéité de la fragilisation de l'interface le long de la première face.

En variante, à une telle mesure en deux emplacements par déplacement du faisceau de lumière, il peut être prévu, pour permettre une telle mesure en au moins deux régions :

- l'éclairage de la première face par le faisceau de lumière et un autre faisceau de lumière tous deux selon la première direction,

- mesure des intensités du faisceau de lumière et de l'autre faisceau de lumière diffusée par l'ensemble substrat/couche selon au moins la deuxième direction,

- détermination d'un état de fragilisation de l'interface à partir desdites intensité au niveau desdites au moins deux régions.

Le faisceau de lumière monochromatique peut présenter une longueur d'onde comprise dans plage de longueur d'onde des infrarouges, préférentiellement du proche infrarouge, ladite longueur d'onde étant de manière encore plus avantageuse comprise entre 1050 nm et 1550 nm.

Une telle longueur d'onde est particulièrement adaptée lorsque le substrat et/ou LA couche est/sont réalisé/s en silicium, en germanium ou dans un alliage de silicium germanium.

On notera qu'en alternative, le faisceau de lumière peut présenter une longueur d'onde du visible.

Une telle alternative est particulièrement adaptée lorsque le substrat et/ou la couche est/sont réalisé/s dans un semiconducteur grand gap tel que le nitrure de galium, le nitrure d'aluminium, un alliage des deux, ou un carbure de silicium.

L'invention concerne en outre un procédé de fragilisation d'une interface entre une couche et un substrat comprenant une étape de recuit de fragilisation de l'ensemble substrat/couche afin de fragiliser ladite interface, dans lequel lors de ladite étape de recuit il est mis en œuvre un procédé de suivi de fragilisation selon l'invention.

Un tel procédé bénéficie des avantages liés à la surveillance permise par un procédé de surveillance selon l'invention. Avec un tel procédé, Il est ainsi aisé de suivre la maturation des cavités présentes à l'interface et le cas échéant rétroagir.

Il est ainsi possible d'ajuster en conséquence les conditions du recuit de fragilisation notamment pour obtenir une répartition de micro-fissures voulue. On peut par exemple modifier en temps réel le profil du chauffe du four.

L'étape de recuit de fragilisation peut être stoppée lorsqu'un état de fragilisation de l'interface mesurée par le procédé de suivi de fragilisation atteint un seuil donné, l'état de fragilisation correspondant préférentiellement à une fracturation de l'interface, ladite fracturation étant détectée alors par une variation d'intensité selon l'au moins une deuxième direction et/ou un déplacement de pic de diffusion.

De cette manière, il est possible d'optimiser la fracturation, le recuit pouvant être stoppé au moment le plus opportun.

On notera notamment, que, selon une possibilité de l'invention, l'état de fragilisation peut être choisi de tel façon à réaliser la fracturation hors du four dans lequel le recuit de fragilisation est réalisé. De cette manière, si le procédé de fragilisation le nécessite, il sera possible de réaliser la facturation en dehors du four. les conditions de recuit utilisées pendant l'étape de recuit peuvent modifiées en fonction de l'état de fragilisation de l'interface déterminé pendant la mise en œuvre du procédé de suivi de fragilisation.

De cette façon, il est possible d'optimiser le recuit de fragilisation, et notamment le profil du chauffe du four, en fonction de l'état de fragilisation de l'interface ceci afin d'obtenir une répartition de micro-fissures voulue au niveau de l'interface.

L'invention concerne en outre un dispositif de suivi de fragilisation d'interface pour suivre la fragilisation d'une interface entre une couche et un substrat lors d'un recuit de fragilisation de ladite interface, l'ensemble substrat/couche présentant au moins une première et une deuxième face, comprenant :

- une source optique apte à émettre un faisceau de lumière monochromatique en direction de la première face selon une première direction,

- un détecteur de rayonnement électromagnétique apte à mesurer une intensité du faisceau de lumière après diffusion par l'ensemble substrat/ couche, le détecteur de rayonnement électromagnétique étant agencé pour mesurer ladite intensité du faisceau de lumière selon une deuxième direction présentant un angle non nul avec la première direction.

Un tel dispositif est adapté pour la mise en œuvre d'un procédé de surveillance selon l'invention et permet donc de bénéficier des avantages qui y sont liés.

Le détecteur de rayonnement électromagnétique peut être agencé pour permettre une mesure de l'intensité du faisceau de lumière après diffusion selon une pluralité de deuxièmes directions présentant chacune un angle non nul avec la première direction et, de manière préférentielle, au moins deux desdites deuxièmes directions présentent des angles distincts l'un de l'autre vis-à-vis de la première direction.

De cette manière, il est possible d'obtenir une mesure plus précise, lorsque ces aux moins deux directions présentes un angle identique vis-à-vis de la première direction, et de s'intéresser à au moins deux deuxièmes directions d'intérêt correspondant à des états de fragilisation d'intérêt, dans le cas où lesdites au moins deux directions présentent des angles distincts l'un de l'autre vis-à-vis de la première direction.

On notera qu'un tel agencement du détecteur de rayonnement électromagnétique peut être fourni par l'utilisation d'au moins deux unités de détection de rayonnement électromagnétique chacune agencées pour détecter l'intensité du faisceau de lumière après diffusion selon une deuxième direction respective.

Le détecteur peut ainsi par exemple prendre la forme d'une matrice de telles unités (ou pixels) afin de permettre une mesure selon une pluralité de deuxièmes directions.

On notera que chacune de ces unités peut être munie d'une optique dédiée afin de permettre la mesure de l'intensité du faisceau de lumière après diffusion selon la deuxième direction correspondante.

Le dispositif de suivi de fragilisation peut comprendre en outre une unité de traitement configurée pour récupérer une valeur d'intensité du faisceau de lumière mesurée par le détecteur et pour déterminer un état de fragilisation de l'interface à partir de ladite valeur d'intensité du faisceau de lumière.

Une telle unité de traitement facilite l'utilisation du dispositif de suivi selon l'invention, le technicien mettant en œuvre le recuit de fragilisation ayant directement accès à un état de fragilisation de l'interface.

L'unité de traitement peut en outre être configurée pour, lors de la détermination de l'état de fragilisation de l'interface, corriger l'intensité mesurée à partir d'une intensité de référence déterminée avant le recuit de fragilisation.

De cette manière, le pic de diffusion lié aux cavités formées en cours de fragilisation de l'interface peut aisément être identifié.

L'invention concerne en outre un Four de recuit 40 apte à réaliser un recuit de fragilisation afin de fragiliser une interface entre une couche et un substrat, le four comprenant un dispositif de suivi de fragilisation selon l'invention.

Avec un tel dispositif de suivi de fragilisation, un tel four de recuit autorise un suivi de fragilisation in-situ qui est parfaitement adapté aux fours de recuit de type industriel. Le four de recuit peut comprendre un premier emplacement pour l'ensemble substrat/couche et au moins un deuxième emplacement pour un autre ensemble substrat/couche afin de permettre un recuit de fragilisation simultané de l'ensemble substrat/couche et de l'autre ensemble substrat/couche, le deuxième emplacement étant agencé de manière à ce qu'une face de de l'autre ensemble substrat/couche soit éclairée par le faisceau de lumière après que le faisceau de lumière ait traversé l'ensemble substrat/couche, et le détecteur de rayonnement électromagnétique étant en outre apte à mesurer une intensité du faisceau de lumière après diffusion par l'autre ensemble substrat/couche, le détecteur de rayonnement électromagnétique étant agencé pour mesurer ladite intensité du faisceau de lumière selon une autre deuxième direction présentant un angle non nul avec la première direction.

Avec un tel four de recuit, il est possible de réaliser un recuit de fragilisation d'interface pour une pluralité d'ensemble substrat/couche en surveillant la fragilisation d'au moins deux desdits interfaces, voire de la totalité desdites interfaces.

On notera que dans une telle configuration, le détecteur de rayonnement électromagnétique peut comprendre au moins deux unités de détection chacune dédiée à un emplacement correspondant parmi le premier et le deuxième emplacement.

Le four de recuit peut être configuré pour que, lors de la mise en œuvre d'un recuit de fragilisation, un recuit de l'ensemble substrat/ couche est stoppé lorsque le dispositif de suivi de fragilisation détermine que l'état de fragilisation de l'interface mesurée atteint un seuil donné.

De cette manière, il est possible de fournir un recuit de fragilisation optimisé puisque basé sur une surveillance de la fragilisation de l'interface.

Le four de recuit peut comprendre une unité de commande configuré pour communiquer avec unité de traitement du dispositif de suivi de fragilisation et pour ajuster les conditions du recuit de fragilisation en fonction de l'état de fragilisation fourni par le dispositif de suivi de fragilisation. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

[Fig. 1] illustre une cartographie de rugosité réalisée sur une couche semiconductrice après fracturation de son interface avec un substrat donneur à partir duquel est issue ladite couche semiconductrice, une valeur claire correspondant à une rugosité maximale ;

[Fig. 2] illustre un four de fragilisation équipé d'un dispositif de suivi de fragilisation selon l'invention ;

[Fig. 3] illustre graphiquement les variations d'intensité du faisceau diffusé par un ensemble couche/substrat en fonction de l'angle de diffusion obtenu à partir du dispositif de suivi de fragilisation selon l'invention mesurées respectivement avant et en cours de recuit de fragilisation ;

[Fig. 4] illustre graphiquement le différentiel de variation d'intensité en fonction de l'angle de diffusion calculé par soustraction de l'intensité mesurée en cours de recuit de fragilisation par l'intensité mesurée avant le recuit de fragilisation ;

[Fig. 5] compare graphiquement l'intensité du faisceau diffusé mesurée à partir d'un dispositif selon l'invention avec une transformée de Fourier d'une image de microscopie confocale telle que mise en œuvre dans l'art antérieur.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.

Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.

Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS

La figure 2 illustre un four de fragilisation 40 dans lequel est réalisé un recuit de fragilisation d'une interface 13 entre un substrat donneur 11 et une couche 12, ledit four de fragilisation 40 étant équipé d'un dispositif de suivi de fragilisation 30 selon l'invention afin de permettre un suivi de la fragilisation de ladite interface 13.

On notera que dans une configuration usuelle de l'invention, telle qu'illustré sur la figure 2, les éléments du dispositif de suivi de fragilisation 30 sont agencés à l'extérieur de l'enceinte 40A du four de fragilisation 40, l'enceinte 40A étant alors équipée de hublots, non illustrés, afin d'autoriser le suivi de fragilisation par le dispositif de suivi de fragilisation 30 selon l'invention. Une telle configuration usuelle n'est nullement limitative et il est parfaitement envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, qu'au moins une partie des éléments du dispositif de suivi de fragilisation 30 soit au moins en partie agencée dans l'enceinte 40A du four de fragilisation 40.

Dans le cadre du présent exemple de réalisation, le substrat, dit substrat donneur, et la couche qui est à transférer sont respectivement un substrat et une couche de silicium Si monocristallin. De ce fait, les longueurs d'onde, valeurs et autres mesures indiquées ci-dessous et dans le reste de ce document sont adaptées pour un tel matériau. Bien entendu, à partir d'un tel enseignement, l'homme du métier est à même d'adapter le présent enseignement à d'autres types de matériau. Ainsi, l'invention est également particulièrement adaptée dans le cadre d'une fragilisation d'une interface entre une couche et un substrat tous deux réalisés en germanium Ge, dans un alliage silicium- germanium Si-Ge ou encore dans un carbure de silicium SiC, voire pour un substrat en silicium Si et une couche de carbure de silicium SiC.

Bien entendu, si dans l'invention concerne le suivi de la fragilisation d'une interface 13 entre un substrat 11 et la couche 12 qu'il supporte, dans une application classique de l'invention, le recuit de fragilisation fait suite à une étape de collage de ladite couche sur un substrat hôte 14, le substrat 11 étant le substrat donneur utilisé dans le cadre du transfert de la couche 12 vers le substrat hôte 14. Ainsi, si dans le cadre général de l'invention l'ensemble 10 substrat 11/ couche 12 comprend le substrat 11 et la couche 12, dans l'application classique de l'invention, l'ensemble 10 comprend également le substrat hôte tel que cela est montré sur la figure 2

Un tel dispositif de suivi de fragilisation 30 comprend :

- une source optique 31 apte à émettre un faisceau de lumière 25 monochromatique en direction de la première face 10A, la longueur d'onde dudit faisceau de lumière 25 étant choisie pour que la couche 12 et les substrats 11 ou 14 soient sensiblement transparents à ladite longueur d'onde,

- un détecteur de rayonnement électromagnétique 32 apte à mesurer une intensité du faisceau de lumière 25 après diffusion par l'ensemble 10 substrat 11/ couche 12, le détecteur de rayonnement électromagnétique étant agencé pour mesurer ladite intensité du faisceau de lumière 25 selon une deuxième direction présentant un angle 20 non nul avec la première direction 25A.

Bien entendu, une telle deuxième direction 25B de détection d'un faisceau de lumière 25 diffusé par l'ensemble 10 substrat 11/couche 12 croise la première direction 25A, selon laquelle le faisceau de lumière 25 est émis, au niveau de l'élément diffusant à l'origine de ladite diffusion, c'est-à-dire l'ensemble 10 substrat 11/ couche 12 (ou plus précisément l'interface 13 entre la couche 11 et le substrat 12).

Dans une configuration usuelle de diffusion, la deuxième direction 25B peut, comme illustré sur la figure 2, s'étendre à partir de la deuxième face du support en s'éloignant de cette dernière. En variante non illustrée dans laquelle la diffusion mesurée par le détecteur est une rétrodiffusion, la deuxième direction 25B peut s'étendre à partir de la première face en s'éloignant de cette dernière. Une telle possibilité est particulièrement intéressante afin de permettre l'observation de la diffusion avec un substrat hôte/receveur opaque ou lorsque les angles en transmission ne sont pas accessibles.

On notera ainsi que par diffusion du faisceau de lumière par l'ensemble 10 substrat 11/ couche 12, il doit être entendu, ici et dans le reste de ce document aussi bien une diffusion en tant que telle, c'est-à-dire que le faisceau de lumière est diffusé à partir de l'interface 13 en direction de la deuxième face 10B, qu'une rétrodiffusion, c'est c'est-à- dire que le faisceau de lumière est diffusé à partir de l'interface 13 en direction de la première face 10B.

Comme cela est décrit, ci-après, il peut en outre être prévu une unité de traitement 33 apte à commander la source optique et le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 afin de calibrer à partir de l'intensité mesurée par le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 un état de fragilisation de l'interface 13.

La source optique 31 est une source de lumière apte à fournir/à émettre le faisceau de lumière 25 avec une longueur d'onde adaptée à la transparence du ou des matériaux du substrat 11 et de la couche 12. Dans le cas du présent exemple de réalisation, c'est-à-dire une couche et un substrat silicium, la longueur d'onde du faisceau de lumière peut être une longueur d'onde de l'infrarouge, préférentiellement du proche infrarouge. Ainsi, le faisceau de lumière 25 peut présenter une longueur d'onde comprise entre 1050 nm et 1550 nm. et être par exemple égale à 1,2 pm, à 1,5 pm, ou 1,3 pm. Pour permettre une telle fourniture, la source optique peut être une source laser, telle qu'un laser semiconducteur, diode laser ; ou une diode électroluminescente. De manière préférentielle la source optique 31 peut comprendre un système de guidage du faisceau de lumière 25, telle qu'une fibre optique, comprenant avantageusement un système de collimation (lentilles, miroirs) pour définir les taille et divergence du faisceau de lumière après son émission.

Comme illustré sur la figure 2, la première direction 25A est préférentiellement perpendiculaire à la première surface. Bien entendu, d'autre première direction 25A sont envisageables sans que l'on sorte du cadre de l'invention.

Le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 est configuré pour recevoir un rayonnement électromagnétique dans une plage de longueurs d'onde incluant la longueur d'onde du faisceau de lumière 25 émis par la source optique 31 et fournir un signal représentatif de l'intensité du rayonnement reçu. Ainsi le détecteur de rayonnement électromagnétique peut comporter un photodétecteur tel qu'une photodiode ou pluralité de photodiodes organisées en matrice. Ainsi, par exemple, le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 peut comporter un capteur CMOS ou CCD dont la réponse spectrale est adaptée à la source utilisée. Dans une telle configuration, les différentes photodiodes ou pixels forment des unités de détection

Le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 peut, comprendre, outre d'un tel photodétecteur, un objectif afin de concentrer la partie du faisceau de lumière 25 diffusée selon la deuxième direction 25B sur ledit photodétecteur.

Selon une première possibilité de l'invention, le détecteur de rayonnement électromagnétique peut être agencé pour recevoir la partie du faisceau diffusée selon une deuxième direction 25B prédéterminée et imager sélectivement la zone émettrice de lumière. Selon cette possibilité, la deuxième direction est choisie pour correspondre à une direction d'intérêt, c'est-à-dire présentant un angle 20 d'intérêt vis-à-vis de la première direction 25A, correspondant à un état de fragilisation prédéterminé de l'interface 13.

On notera que, dans le cas où le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 comprend une pluralité d'unités de détection, le détecteur de rayonnement peut comprendre une pluralité de systèmes optique dédiés chacun à une ou à un groupe d'unités de détection respectives. Lesdits systèmes optiques étant chacun agencés pour permettre une mesure d'intensité du faisceau de lumière 25 diffusée par l'ensemble 10 substrat 11/couche 12 selon une deuxième direction 25B qui lui est respective.

En conformité avec le présent exemple de réalisation, les inventeurs ont identifié que, dans le cadre d'une telle possibilité, une deuxième direction présentant un angle 20 compris entre 5 et 15°, préférentiellement entre 8 et 12° et sensiblement égale à 10° correspondait à un état de fragilisation de l'interface 13 adapté pour fournir une fracturation optimisée. Les inventeurs ont en effet identifié qu'une telle valeur d'angle de 10° de la deuxième direction 25B vis-à-vis de la première direction 25A, correspond à des micro-fissures de 10 pm et à une maturité de la fragilisation de l'interface 13 adaptée pour sa fracturation.

Selon une deuxième possibilité de l'invention, le détecteur de rayonnement électromagnétique et son optique peuvent être agencés pour recevoir une partie du faisceau diffusée selon une pluralité de deuxièmes directions 25B, 25 B' présentant chacune un angle 20 non nul avec la première direction. De cette manière, il est possible de surveiller précisément l'état de fragilisation de l'interface. Cette pluralité de deuxièmes directions peut correspondre à une plage d'angle 20 avec la première direction correspondant à plusieurs états de fragilisation de l'interface 13 d'intérêts (incluant ainsi, par exemple 10° comme mentionné ci-dessus dans le cadre de la première possibilité).

Selon une troisième possibilité de l'invention, le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 peut être agencé déplaçable de manière à permettre une mesure d'intensité du faisceau après sa diffusion selon une pluralité de deuxième direction directions 25B, 25B' présentant chacune un angle 20 non nul avec la première direction. De la même façon que pour la deuxième possibilité exposée ci-dessus, cette pluralité de deuxièmes directions peut correspondre à une plage d'angle 20 avec la première direction correspondant à plusieurs états de fragilisation de l'interface 13 d'intérêts (incluant ainsi, par exemple 10° comme mentionné ci-dessus dans le cadre de la première possibilité).

On notera également, selon une autre possibilité, compatible avec les trois possibilités ci-dessus, que le dispositif de suivi de fragilisation 30 peut être configuré pour déplacer le faisceau de lumière 25 en au moins deux emplacements, ou régions, de la première face 10A, le détecteur étant alors agencé pour permettre la mesure de l'intensité du faisceau de lumière 25 diffusée par l'ensemble 10 substrat 11/couche 12 selon l'au moins une deuxième direction 25B pour lesdites aux moins deux régions. Une telle possibilité autorise une cartographie de l'état de fragilisation de l'interface 13 le long de la première face 10A. Un tel déplacement du faisceau de lumière 25 peut être obtenu par une configuration adaptée de la source optique 31, celle-ci étant soit agencée déplaçable ou comprenant une optique, telle qu'une fibre optique et/ou un objectif, déplaçable afin de permettre un déplacement du faisceau de lumière 25. De même le détecteur de rayonnement électromagnétique 31 est adapté pour permettre soit en présentant un arrangement adapté pour mesurer l'intensité selon l'au moins une deuxième direction 25B pour l'ensemble des emplacements de mesure de la première face 10A, soit en étant déplaçable pour permettre une mesure pour chacun de ces emplacements.

On notera que si, dans le présent mode de réalisation, le four de fragilisation 40 accueille un unique ensemble substrat/couche, il est parfaitement envisageable que le four de fragilisation 40 soit adapté pour permettre un recuit de fragilisation d'un nombre d'ensembles supérieur ou égal à deux. Selon cette possibilité non illustrée, le four de fragilisation 40 peut comporter un premier emplacement pour l'ensemble substrat 11/couche 12 et un ou plusieurs deuxièmes emplacements pour un ou plusieurs autres ensembles substrat/couche afin de permettre un recuit de fragilisation simultané de l'ensemble substrat 11/couche 12 et du ou des autres ensembles substrat/couche.

Selon cette même possibilité le ou lesdits deuxièmes emplacements sont agencés de manière à ce qu'une face du ou des autres ensembles substrat/couche soit éclairée par le faisceau de lumière après que ce dernier ait traversé l'ensemble substrat 11/couche 12. Le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 est en outre apte à mesurer une intensité du faisceau de lumière 25 après diffusion par le ou les autres ensembles substrat/couche, le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 étant agencé pour mesurer ladite intensité du faisceau de lumière 25 selon une autre deuxième direction présentant un angle 20 non nul avec la première direction 25A. Un tel agencement peut notamment être obtenu au moyen d'un détecteur de rayonnement électromagnétique 32 comprenant, pour chaque emplacement, au moins une unité respective et un système optique respectif dédié à ladite unité.

Bien entendu, en variante le dispositif de suivi de fragilisation 30 peut comporter un ou plusieurs autres détecteur rayonnement électromagnétique 32 afin de mesurer une intensité du faisceau de lumière 25 pour un ou plusieurs des autres ensembles substrat/couche

Le dispositif de suivi de fragilisation 30 peut en outre comporter une unité de traitement 33 configurée pour récupérer une valeur d'intensité du faisceau de lumière mesurée par le détecteur et pour déterminer un état de fragilisation de l'interface à partir de ladite valeur d'intensité du faisceau de lumière.

Cette même unité de traitement peut en outre être configurée pour, lors de la détermination de l'état de fragilisation de l'interface, corriger l'intensité mesurée à partir d'une intensité de référence déterminée avant le recuit de fragilisation. De même, en fonction de la possibilité mise en œuvre parmi les différentes possibilités décrites ci-dessus, l'unité de traitement est à même de déterminer l'état de fragilisation de l'interface 13 à partir des valeurs d'intensités mesurées selon la pluralité de deuxièmes directions 25B, 25B' et en différents emplacements de la première face 10A. Pour ce faire, lorsque la source optique 31est configurée pour permettre un déplacement du faisceau de lumière 25, et/ou lorsque le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 est configuré pour mesurer l'intensité est selon une pluralité de deuxièmes directions, commander la source optique 31 et/ou le détecteur de rayonnement électromagnétique 32 en conformité avec la ou lesdites possibilités.

On notera que selon une possibilité de l'invention, l'unité de traitement peut être configurée pour fournir au four de fragilisation 40 l'état de fragilisation de l'interface 13 déterminée. Selon cette possibilité, le four de fragilisation 40 peut être configuré pour stopper le recuit de fragilisation lorsque l'état de fragilisation de l'interface 13 déterminée par l'unité de traitement 33 atteint un seuil donné.

Selon une variante de cette possibilité de l'invention, l'unité de traitement peut en outre être configurée pour détecter la fracturation spontanée des assemblages en fin de recuit. En effet cet évènement est associé à une variation brutale de l'intensité et de la position de l'intensité de diffusion qui peut être détectée par le dispositif de suivi de fragilisation 30 selon l'invention. Ainsi selon cette variante le seuil donné de l'état de fragilisation correspond à une fracturation de l'interface 13, ladite fracturation étant détectée par une variation brutale d'intensité selon 'au moins une deuxième direction 25B et/ou un déplacement de pic de diffusion. D'une manière identique le four peut comprendre une unité de commande configurée pour communiquer avec unité de traitement du dispositif de suivi de fragilisation et pour ajuster les conditions du recuit de fragilisation en fonction de l'état de fragilisation fourni par le dispositif de suivi de fragilisation.

Selon cette dernière possibilité, il est donc possible d'ajuster les conditions de recuit utilisées pendant l'étape de recuit en fonction de l'état de fragilisation de l'interface 13 déterminé pendant la mise en œuvre du procédé de suivi de fragilisation. Ainsi, il est possible d'optimiser le recuit de fragilisation et notamment le profil du chauffe du four, en fonction de l'état de fragilisation de l'interface ceci afin d'obtenir une répartition de microfissures voulue au niveau de l'interface. Cela est particulièrement intéressant lorsque l'on recherche à obtenir une fracturation en dehors du four. Le dispositif de suivi de fragilisation 30 selon l'invention est apte à permettre la mise en œuvre d'un procédé de suivi de fragilisation 30 comprenant les étapes suivantes :

- éclairage de la première face 10A avec le faisceau de lumière 25 monochromatique selon la première direction 25A, la longueur d'onde du faisceau de lumière 25 étant choisie pour que la couche 12 et le substrat 13 soient sensiblement transparents à ladite longueur d'onde,

- mesure de l'intensité du faisceau de lumière 25 diffusée par l'ensemble 10 substrat 11/couche 12 selon l'au moins une deuxième direction 25B, la deuxième direction 25B présentant un angle 20 non nul avec la première direction 25A,

- détermination d'un état de fragilisation de l'interface 13 à partir de ladite intensité.

Bien entendu, en conformité avec les possibilités décrites en lien avec le dispositif de suivi de fragilisation 30, le procédé est compatible avec ces différentes possibilités. En particulier, le procédé selon l'invention peut également comprendre une étape préalable d'étalonnage réalisée avant le recuit de fragilisation comprenant les sous étapes suivantes :

- éclairage de la première face avec le faisceau de lumière 25 monochromatique selon la première direction 25A,

- mesure d'une intensité de référence du faisceau de lumière 25 diffusée par l'ensemble 10 substrat 11/couche 12 selon l'au moins une deuxième direction 25B. Lors de l'étape de détermination d'un état de fragilisation il est alors prévu une sous-étape de correction de l'intensité mesurée à partir de l'intensité de référence.

Si un tel dispositif de suivi de fragilisation 30 et le procédé correspondant peuvent être utilisés en production dans le cadre d'une surveillance d'une étape de fracturation d'une interface 13 entre une couche et un support, il peut également être utilisé dans des cas plus spécifiques tels que lors d'un étalonnage d'un four de fragilisation 40 dans le cadre d'une installation ou d'une révision dudit four. Dans ce cadre le dispositif de suivi de fragilisation 30 n'est pas nécessairement intégré audit four de fragilisation 40 et peut être installé de manière amovible afin de mettre en œuvre l'étape d'étalonnage. Le dispositif de suivi de fragilisation 30 peut ainsi parfaitement être retiré après réalisation de ladite étape d'étalonnage.

Comme indiqué, dans une configuration usuelle, l'ensemble du dispositif de suivi de fragilisation 30 peut être installé hors de l'enceinte 40A du four de fragilisation 40, ladite enceinte 40A étant alors pourvue d'hublots transparents aux lumières incidentes 25A et diffusées 25B.

Exemples de mise en œuyre de l'invention

Afin d'illustrer le principe de mise en œuvre par le procédé de suivi selon l'invention et fournir un exemple de détermination de l'état de fragilisation d'une interface, il est décrit ci-après un exemple de mesures obtenues par les inventeurs dans le cadre d'une telle mise en œuvre.

Ainsi comme illustré sur la figure 3, dans le cadre de la mise en œuvre d'un tel procédé, les inventeurs ont mesuré la variation d'intensité 102, 103 du faisceau de lumière 25 diffusé en fonction de l'angle 20 entre la deuxième direction 25B et la première direction 25A ceci en cours d'un recuit de fragilisation d'une couche 12 de silicium supportée par un substrat 11 silicium pour deux échantillons différents, l'interface 13 entre ladite couche et ledit substrat ayant été implantée préalablement pour former des micro-cavités au niveau de ladite interface 13. A titre de comparaison, les inventeurs ont figuré sur cette même figure la variation d'intensité 101 du faisceau de lumière 25 diffusé en fonction de l'angle 0 entre la deuxième direction 25B et la première direction 25A obtenue sur un ensemble 10 substrat 11/ couche 12 avant recuit de fragilisation, une telle mesure pouvant former, comme cela est discuté ci-après en lien avec la figure 4, une mesure de référence.

On peut ainsi voir que la coalescence des micro-cavités et l'augmentation de la taille de ces dernières en raison de cette coalescence et à l'origine d'une augmentation significative de la lumière diffusée sur une plage angulaire 20 allant de 1° à 12°. Ainsi, comme l'ont découvert les inventeurs, la lumière diffusée est caractéristique de la taille et de la distribution des cavités au niveau de l'interface 13 (une telle caractéristique pouvant être formalisée sur la base d'une approximation de Fraunhofer).

Afin de mieux illustrer ce phénomène, les inventeurs ont montré sur la figure 4 la variation de la différence entre l'intensité du faisceau de lumière mesurée 102 en cours de recuit de fragilisation et celle mesurée 101 avant recuit en fonction de l'angle 20 entre la deuxième direction 25B et la première direction 25A. On peut voir, que l'intensité de lumière diffusée liée au recuit de fragilisation est maximale aux environs de 9°, soit une taille de micro-cavités d'environ 8 microns.

A titre de comparaison, les inventeurs ont utilisé un microscope confocal pour obtenir une image infrarouge de cette même interface 13 qui a été caractérisée par le dispositif de suivi de fragilisation en cours de recuit de fragilisation. Les inventeurs ont effectué une transformée de Fourier de cette image et ont moyenné radialement l'image ainsi obtenue

La figure 5 compare graphiquement le résultat de cette transformée de Fourier 111 avec la variation d'intensité en fonction du double de l'angle entre la deuxième direction 25B et la première direction 25A. Cette comparaison permet de montrer que ces deux techniques permettent d'obtenir des résultats similaires et permettent donc toutes deux de caractériser l'état de fragilisation de l'interface 13. Le procédé selon l'invention présente, vis-à-vis d'une telle imagerie confocale, l'avantage de ne pas nécessiter le placement d'un objectif à proximité de l'échantillon et donc d'être parfaitement à même d'équiper un four de fragilisation industriel de grande taille.

On notera que dans le cadre de l'invention, l'état de fragilisation de la surface déterminée à partir du procédé selon l'invention peut être, par exemple, fourni sous la forme de l'une des valeurs suivantes :

- l'angle de la deuxième direction 25B vis-à-vis de la première direction pour laquelle l'augmentation d'intensité de diffusion est maximale vis-à-vis d'une intensité de référence déterminée avant le recuit de fragilisation,

- une valeur de taille de micro-cavités estimée à partir de l'intensité du faisceau de lumière 25 diffusé selon la ou les deuxièmes direction 25B, 25b' , une valeur d'intensité du faisceau de lumière 25 diffusé selon une deuxième direction de référence 25B ou une pluralité de direction de référence 25B, 25B'.