L'invention concerne un dispositif permettant de séparer partiellement ou totalement une structure empilée, ainsi qu'un procédé utilisant ce dispositif.

Dans le domaine de la microélectronique, il est important de connaître avec précision l'énergie de collage de structures empilées, afin notamment de garantir l'intégrité de ces structures lors de procédés ultérieurs.

Une méthode permettant de mesurer l'énergie de collage a été décrite en 1988 dans le document [1] ou dans US 2005/009 297. Cette méthode consiste à insérer une lame de rasoir entre deux plaques d'une structure collée, la lame étant introduite par translation vers le centre de la structure au niveau de l'interface de collage et de manière parallèle au plan de l'interface de collage. A cette époque, cette technique de l'insertion d'une lame dans une structure n'était utilisée que pour réaliser la mesure de l'énergie de collage et ne provoquait qu'une ouverture partielle de la structure collée sur une certaine longueur L.

Quelques années plus tard, divers auteurs ont proposé d'utiliser cette technique de l'insertion d'une lame afin de séparer complètement des structures collées. Pour induire cette séparation, la lame est insérée suivant un axe radial de la structure collée et dans le plan (ou du moins au voisinage) de l'interface de collage. Cette séparation complète de la structure collée est obtenue par la même technique de base que celle utilisée dans le document [1], en prenant soin de générer une séparation depuis un bord de la structure collée jusqu'au centre de la structure collée, voire jusqu'au bord diamétralement opposé de la structure.

Selon une variante, plusieurs lames peuvent être insérées simultanément de façon radiale dans le plan de l'interface de collage des structures collées (voir document [2]). En utilisant plusieurs lames, on peut initier des séparations de la structure collée à partir de plusieurs zones périphériques, ces séparations se rejoignant dans la zone centrale pour obtenir un décollement total de la structure collée.

Ces différentes techniques peuvent être utilisées pour séparer des structures au niveau d'une interface de collage, mais également suivant un plan de séparation correspondant à un plan de faiblesse ou à un plan de contraintes excessives existant dans la structure empilée.

Pour induire de façon relativement automatique des séparations de structure empilée au niveau du plan d'une interface de collage, d'un plan de faiblesse ou d'un plan de contraintes excessives, il existe des équipements automatiques qui permettent d'induire la séparation par l'utilisation de lames de forme concave circulaire, dont le diamètre correspond à celui de la structure à séparer. Le mouvement de ces lames est une translation de la périphérie vers le centre de la structure à séparer (voir par exemple le document [3]). Là encore, la lame est introduite dans la structure par translation de la périphérie vers le centre de la structure à séparer.

L'inconvénient de ces différentes techniques est qu'en introduisant la ou les lames entre les faces d'une structure collée et en les déplaçant radialement entre ces faces, on introduit également sur toute la zone de déplacement (pouvant aller jusqu'au centre de la structure) des impuretés sur ces faces et/ou on les détériore (apparitions de rayures, de défauts...).

Le but de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé de séparation d'un empilement présentant une zone fragilisée, par exemple une structure collée constituée de deux couches autour d'une interface de collage ou encore une structure présentant une zone fragilisée, obtenue par exemple par implantation d'espèces gazeuses (par exemple de l'hydrogène), qui permettent de séparer cet empilement en deux couches distinctes de part et d'autre de la zone fragilisée tout en diminuant l'introduction d'impuretés et l'apparition de rayures sur les faces desdites couches séparées.

Notons que dans cette description, le terme « séparation » doit s'interpréter comme étant une dissociation ou encore un détachement.

Ce but et d'autres encore sont atteints, conformément à l'invention par un dispositif de séparation d'un empilement en deux parties distinctes, ledit empilement comprenant une première partie, une seconde partie et une zone fragilisée interposée entre lesdites première et seconde parties, et une zone d'insertion, située en périphérie de l'empilement au niveau ou à proximité de la zone fragilisée, s'étendant sur tout ou partie de la périphérie de l'empilement, ledit dispositif comprenant :

• au moins un séparateur apte à pénétrer dans la zone d'insertion selon une distance, dite distance de pénétration, jusqu'à venir en contact avec la première partie de l'empilement en au moins un premier point de contact situé en périphérie de l'empilement et à venir en contact avec la seconde partie de l'empilement en au moins un second point de contact situé en périphérie de l'empilement,
• des moyens d'entraînement aptes à amener le séparateur à pénétrer dans la zone d'insertion jusqu'à ladite distance de pénétration et aptes à animer ledit séparateur et l'empilement d'un mouvement relatif,

Avantageusement, le mouvement relatif est un mouvement essentiellement tangentiel.

Le séparateur et l'empilement sont animés d'un mouvement relatif de sorte que l'empilement puisse, par exemple, progresser le long du périmètre du séparateur au niveau de la zone fragilisée. Le périmètre du séparateur correspond à la circonférence du séparateur si le séparateur a un pourtour de forme circulaire.

Le séparateur est configuré de manière à ce que la distance entre le premier point de contact et le second point de contact augmente au fur et à mesure que le séparateur progresse le long du périmètre de l'empilement de manière à écarter les deux parties l'une de l'autre.

Le dispositif de séparation selon l'invention permet d'induire une séparation d'une structure empilée, à partir de la zone périphérique de la structure empilée. Avantageusement, la séparation est assurée par une augmentation progressive de l'écart des points de contact, ces points de contact restant dans la zone périphérique de l'empilement, du fait du mouvement relatif entre la structure et le séparateur. Ainsi, le mouvement relatif entre la structure et le séparateur est essentiellement tangentiel.

Par zone périphérique, on entend une zone en bord de la structure empilée, telle que par exemple la zone des chanfreins de bord de plaques, la zone où les plaques ont été détourées, la zone dans laquelle on ne prévoit pas de réalisation ultérieure de procédé... Dans le domaine de la microélectronique, la zone périphérique est généralement appelée zone d'exclusion, par opposition à la zone active dans laquelle sont réalisées les circuits intégrés.

La zone d'insertion est adaptée à l'insertion du séparateur (par exemple une encoche), c'est-à-dire qu'elle permet l'insertion du séparateur. Elle est par exemple constituée par les deux chanfreins des plaques collées à séparer au niveau de cette interface de collage ou d'une zone fragilisée située au voisinage de cette interface de collage.

Selon une première variante, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est obtenu par rotation du séparateur sur lui-même.

Selon une deuxième variante, éventuellement combinée avec la première variante, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est obtenu par mise en rotation de l'empilement autour du séparateur.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est en outre obtenu par rotation de l'empilement sur lui-même.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est en outre obtenu par mise en rotation du séparateur autour de l'empilement.

Selon une troisième variante, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est en outre obtenu par mise en translation du séparateur tangentiellement à l'empilement.

Selon une quatrième variante, éventuellement combinée avec la troisième variante, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est obtenu par mise en translation de l'empilement le long du séparateur.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est en outre obtenu par rotation de l'empilement sur lui-même.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur par rapport à l'empilement est en outre obtenu par rotation du séparateur autour de l'empilement.

Selon un mode de réalisation particulier, le séparateur comporte une partie de bord angulée dont l'angle est croissant le long d'au moins une partie de sa périphérie, cette partie de bord angulée étant destinée à venir en contact avec le substrat au cours du mouvement relatif.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le séparateur comporte un cône, tronqué ou non, la génératrice dudit cône étant apte à venir au contact de l'empilement au niveau du premier point de contact et la base dudit cône étant apte à venir au contact de l'empilement au niveau du second point de contact. Ainsi, la génératrice du cône vient en contact avec la première partie de l'empilement et la base dudit cône vient en contact avec la seconde partie de l'empilement.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le séparateur comporte deux cônes, tronqués ou non, superposés selon leurs bases, la génératrice du premier cône étant apte à venir au contact de l'empilement au niveau du premier point de contact et la génératrice du second cône étant apte à venir au contact de l'empilement au niveau du second point de contact. Ainsi, la génératrice du premier cône vient en contact avec la première partie de l'empilement et la génératrice du second cône vient en contact avec la seconde partie de l'empilement.

Avantageusement, les axes des deux cônes sont décalés l'un par rapport à l'autre.

Avantageusement, les axes des deux cônes sont inclinés l'un par rapport à l'autre.

Par exemple, on peut ainsi réaliser un séparateur par l'intersection de deux cônes, dont les axes sont confondus, sont décalés, ou sont inclinés l'un par rapport à l'autre.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le séparateur comporte un prisme, dont la base est apte à venir au contact de l'empilement au niveau du premier point de contact et une des faces est apte à venir au contact de l'empilement au niveau du second point de contact, la base et ladite face formant un angle aigu, tronqué ou non. Ainsi, la base du prisme vient en contact avec la première partie de l'empilement et la face du prisme formant un angle aigu avec la base vient en contact avec la seconde partie de l'empilement.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le séparateur comportent deux prismes, chaque prisme ayant une base et une face, la base et ladite face formant un angle aigu, tronqué ou non, et les prismes étant superposés selon leurs bases, les faces des deux prismes étant destinées à venir en contact respectivement avec la première et la seconde parties de l'empilement.

Avantageusement, la zone fragilisée est une interface de collage, un plan de faiblesse ou un plan de contraintes excessives.

Avantageusement, la zone d'insertion est une zone creuse.

Avantageusement, les première et seconde parties sont des couches.

Avantageusement, la séparation obtenue grâce au dispositif est complète ou partielle.

L'invention concerne également un procédé de séparation d'un empilement en deux parties distinctes, l'empilement comprenant une première partie, une seconde partie et une zone fragilisée interposée entre lesdites première et seconde parties, et une zone d'insertion, située en périphérie de l'empilement au niveau ou à proximité de la zone fragilisée, s'étendant sur tout ou partie de la périphérie de l'empilement. Ce procédé comprend les étapes suivantes :

1. a) fourniture d'au moins un séparateur comportant une partie de bord angulée dont l'angle est croissant le long d'au moins une partie de sa périphérie,
2. b) insérer la partie de bord angulée dudit au moins un séparateur dans la zone d'insertion selon une distance, dite distance de pénétration, jusqu'à amener le séparateur en contact avec au moins la première partie de l'empilement au niveau d'un premier point de contact et la seconde partie de l'empilement au niveau d'un second point de contact,
3. c) animer le séparateur et l'empilement d'un mouvement relatif de manière à ce que la partie de bord angulée à angle croissant du séparateur reste en contact avec le substrat au cours du mouvement relatif pour faire augmenter la distance existant entre le premier et le second points de contact du séparateur avec la première et la seconde partie de l'empilement, respectivement, au cours du mouvement relatif, de sorte que lesdites parties s'écartent l'une de l'autre, alors que la distance de pénétration reste sensiblement constante, les premier et second points de contact demeurant en périphérie de l'empilement au cours du mouvement relatif.

Avantageusement, le mouvement relatif est un mouvement essentiellement tangentiel.

Selon une première variante, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est obtenu par rotation du séparateur sur lui-même.

Selon une deuxième variante, éventuellement combinée avec la première variante, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par rotation de l'empilement autour du séparateur.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par rotation de l'empilement sur lui-même.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par rotation du séparateur autour de l'empilement.

Selon une troisième variante, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par translation du séparateur tangentiellement à l'empilement.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par translation de l'empilement le long du séparateur.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par rotation de l'empilement sur lui-même.

Avantageusement, le mouvement relatif du séparateur et de l'empilement est en outre obtenu par rotation du séparateur autour de l'empilement.

Selon un premier mode de réalisation, le séparateur est configuré de manière à ce que la distance entre le premier point de contact et le second point de contact augmente au cours du mouvement relatif de l'empilement par rapport au séparateur.

Avantageusement, le séparateur est un séparateur du dispositif de séparation précédemment décrit.

Avantageusement, l'augmentation de ladite distance entre le premier point de contact et le second point de contact est obtenue par un système qui adapte en dynamique ladite distance sur le séparateur. Le système peut par exemple, si le séparateur vient en contact de l'empilement au niveau de deux de ces parois, écarter ces parois l'une de l'autre au cours du temps, de manière avantageusement progressive en fonction du temps.

Selon un second mode de réalisation, les étapes a) et b) du procédé sont répétées N fois (N ≥ 2), chaque fois en utilisant un séparateur différent ayant une distance entre le premier et le second points de contact du séparateur avec la première et la seconde parties de l'empilement maximale supérieure à la distance maximale du séparateur précédemment utilisé. La séparation s'effectue ainsi par l'insertion successive de séparateurs ayant une distance maximale entre deux points de contact du séparateur avec l'empilement de plus en plus grande. Un cas particulier de ce second mode de réalisation consiste à utiliser des séparateurs dont la distance maximale est constante (c'est-à-dire qu'elle n'évolue pas au cours du mouvement relatif du séparateur et de l'empilement, une fois le contact obtenu). Ainsi, si on utilise des séparateurs coniques, par exemple, dont la base et la génératrice viennent respectivement en contact avec la première partie et la seconde partie de l'empilement, on choisira des séparateurs donc l'angle entre la base et la génératrice est de plus en plus grand.

Avantageusement, la distance entre le premier et le second point de contact du séparateur avec la première et la seconde partie de l'empilement, respectivement, est constante pour chaque séparateur.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels :

• les figures 1 à 4 représentent des exemples de séparateur ayant la forme de prisme,
• la figure 5 représente un exemple de séparateur composé de deux cônes joints au niveau de leurs bases,
• la figure 6 représente une vue schématisée d'un cône présentant différents angles de génératrice,
• les figures 7 à 16 représentent des vues de dessus d'un dispositif selon l'invention comprenant un séparateur et un empilement (de forme circulaire), et en particulier :
• les figures 7 à 10 illustrent des exemples de réalisation dans lesquels le séparateur ou l'empilement se déplace selon un mouvement de translation par rapport à l'empilement ou au séparateur, respectivement,
• les figures 11 et 12 illustrent des exemples de réalisation dans lesquels le séparateur, et éventuellement l'empilement, tournent sur eux-mêmes,
• les figures 13 à 16 illustrent des exemples de réalisation dans lesquels le séparateur ou l'empilement tourne autour de l'empilement ou du séparateur, respectivement,
• la figure 17 représente une vue de face d'un séparateur en contact avec un empilement selon l'invention,
• la figure 18 représente un détail agrandi de la figure 17,
• la figure 19 représente une vue de face d'un empilement à séparer.

Le dispositif de séparation permet de dissocier des couches d'une structure empilée. La séparation de l'empilement en deux parties distinctes peut être réalisée au niveau d'une interface de collage entre deux couches, au niveau d'un plan correspondant à un plan de faiblesse ou au niveau d'une zone de contraintes excessives de la structure empilée.

Pour les structures collées, l'interface de collage correspond à un plan de liaisons faibles entre deux couches collées, par exemple, par adhésion moléculaire.

Dans le cas de structures contenant des zones planes faibles ou contraintes, il s'agit de plans autres ou plus faibles que les interfaces de collage, telles que, par exemple, des zones obtenues par implantation d'espèces gazeuses dans un substrat, une interface d'une couche déposée, une zone de nature ou de morphologie différente (par exemple une zone enterrée d'oxyde ou de silicium poreux) ou des zones soumises à de fortes contraintes.

Le dispositif selon l'invention comprend au moins un séparateur. Le séparateur peut être tout corps apte à induire une progression de l'espacement entre les points de contact de ce séparateur avec l'empilement à dissocier, ce contact se limitant à la zone périphérique de l'empilement. De préférence, comme en général le séparateur doit être introduit entre des plaques au niveau ou au voisinage d'une zone fragile de faible épaisseur, le séparateur sera formé de deux parois qui se rejoignent pour former une partie saillante (angle aigu) ayant une arête. L'arête du séparateur peut être par exemple de forme circulaire ou rectiligne. En variante, cette arête pourra être tronquée. Par « tronqué », on entend tronqué par un plan ou une surface courbe.

Pour réaliser un séparateur ayant une arête rectiligne, on peut utiliser tout corps ayant une partie biseautée selon une ligne droite, par exemple un prisme. Par exemple, le séparateur peut être un prisme dont la base b1 et la face a1 faisant face à la base sont orientées de manière en former un angle aigu α et se rejoignent en formant une arête rectiligne 9 (figure 1). L'extrémité du prisme (c'est-à-dire la partie où la base et la face se rejoignent pour former un angle aigu) peut également être tronqué. Le séparateur peut également être formé par l'association de deux prismes superposés selon leurs bases respectives b1 et b2. Dans la figure 2, on a illustré un exemple de deux prismes superposés, ayant leur extrémité tronquée et des angles α₁ et α₂ identiques. Ici, les extrémités ont été tronquées selon un plan, mais on aurait également pu les tronquer selon une surface courbe. Par ailleurs, les angles α₁ et α₂ auraient pu être différents.

L'arête peut également avoir d'autres formes. Par exemple, le séparateur peut être un prisme dans lequel la base b1 et la face a1 faisant face à la base se rejoignent selon un sommet pour former un angle aigu (figure 3). La base b1 et la face a1 faisant face à la base peuvent également se rapprocher l'une de l'autre, sans se rejoindre (figure 4).

Pour réaliser un séparateur ayant une arête de forme circulaire, on peut utiliser par exemple un cône, la génératrice de ce cône formant alors l'arête d'angle aigu. Dans ce cas, pour obtenir un séparateur ayant une hauteur variable entre les points de contact entre le séparateur et les couches de l'empilement, on excentre l'axe de rotation du séparateur par rapport à son axe de symétrie, dans le cas où le séparateur est destiné à être mis en rotation, et/ou, si la structure à séparer est de forme circulaire et est destinée à être mise en rotation, on excentre l'axe de rotation de la structure par rapport à son axe de symétrie.

On peut également réaliser un séparateur ayant une arête de forme circulaire en joignant deux cônes au niveau de leurs bases. A partir de ces deux cônes, on peut obtenir différentes hauteurs en modifiant l'angle des génératrices 1 des cônes et/ou l'angle entre les axes 2 des deux cônes. A titre d'exemple, le séparateur peut être réalisé en inclinant l'un par rapport à l'autre les axes 2 de deux cônes d'un angle α d'environ 20° (voir figure 5). On peut également faire varier l'angle de la génératrice 1 par rapport à l'axe 2 de chacun des cônes ; par exemple, cet angle peut être de 10°, 20°, 30°, 45° ou 60°. Selon l'angle de la génératrice 1 choisie α₁, α₂, α₃, α₄, α₅, le séparateur présente des hauteurs différentes h₁, h₂, h₃, h₄, h₅ respectivement pour une profondeur p donnée, comme illustré dans la figure 6, où le séparateur est constitué par un seul cône.

Si le séparateur est constitué par deux cônes, les angles des génératrices des deux cônes peuvent être choisis identiques ou différents.

Pour réaliser la séparation, le séparateur et la structure empilée à dissocier doivent être animés d'un mouvement relatif essentiellement tangentiel à la structure empilée de sorte que l'écart entre les points de contact entre le séparateur et les couches de l'empilement varie de façon à augmenter au cours du mouvement. Avantageusement, l'augmentation est progressive. Ce mouvement relatif peut être obtenu de différente façon par mouvement du séparateur et/ou de la structure.

Par exemple, si le séparateur 14 présente une arête 19 rectiligne et si la structure empilée 5 est de forme circulaire, on peut translater le séparateur 14 selon une direction tangentielle 11 à la structure empilée (figure 7) pour induire l'écartement des points de contact. On peut également avoir le cas où le séparateur 14 reste fixe, tandis que l'empilement 5 effectue un mouvement de translation 12 le long de l'arête 19 (figure 8) ou une combinaison de ces deux mouvements de translation. On pourra avantageusement prévoir dans ces variantes de faire tourner la structure 5 sur elle-même (autour de son axe de rotation 7), afin d'initier la séparation sur une partie ou sur toute la périphérie de la structure et ainsi mieux répartir les contraintes générées sur la structure (voir la figure 9, où l'empilement tourne sur lui-même, ou la figure 10, où l'empilement a un mouvement de translation et tourne sur lui même). Il pourrait également être possible (en alternative ou en combinaison) de faire tourner le séparateur 14 autour de l'axe de rotation 7 de l'empilement 5 (non représenté). Les mouvements de translation et de rotation pourront être continus ou non, pour tout ou partie, simultanés ou non...

Si le séparateur 4 et l'empilement 5 ont une forme circulaire, pour initier la séparation, les cas suivants sont possibles (seuls ou en combinaison) :

• le séparateur 4 tourne sur lui-même autour de son axe de rotation 6, tandis que l'empilement 5 reste fixe (figure 11),
• le séparateur 4 reste fixe, tandis que l'empilement tourne autour de l'axe de rotation 6 du séparateur (figure 13),

Ces deux mouvements de base permettent de réaliser la séparation. Ces deux mouvements de base peuvent être combinés. Ces mouvements de rotation peuvent être continus ou discrets, dans un même sens ou avec des changements de sens de rotation ponctuels. Une combinaison (simultanée ou non) de ces rotations est possible avec des rotations dans des sens opposés ou non.

On initie ainsi la séparation localement sur la périphérie de la structure. Pour générer cette séparation sur une partie plus grande de la périphérie de la structure, voire sur toute la périphérie, afin de mieux répartir les contraintes générées sur la structure, on peut donc prévoir en plus des mouvements de rotation précédemment décrits (et pour tout ou partie simultanée avec ces mouvements de rotation) :

• un mouvement de rotation de la structure sur elle-même (continu ou discret, alterné ou non) et/ou
• un mouvement de rotation du séparateur autour de l'axe de la structure (simultané ou non).

On peut ainsi avoir les cas suivants :

• le séparateur 4 et l'empilement 5 tournent sur eux-mêmes autour de leurs axes de rotation respectifs 6 et 7 (figure 12),
• le séparateur 4 reste fixe, tandis que l'empilement tourne sur lui-même autour de son axe de rotation 7, et autour de l'axe de rotation 6 du séparateur (figure 14),
• le séparateur 4 tourne sur lui-même autour de son axe de rotation 6, tandis que l'empilement tourne sur lui-même autour de son axe de rotation 7, et autour de l'axe de rotation 6 du séparateur (figure 15),
• le séparateur 4 tourne autour de l'axe de rotation 7 de l'empilement 5 et tourne sur lui-même autour de son axe de rotation 6, tandis que l'empilement tourne sur lui-même autour de son axe de rotation 7 (figure 16).

Selon un premier exemple de réalisation, la structure empilée à séparer peut être composée de deux plaques de silicium de 100 mm de diamètre et de 525 micromètres d'épaisseur. Dans cet exemple, les deux plaques de silicium sont collées par collage moléculaire, technique bien connue de l'homme du métier : les deux surfaces sont préparées pour être hydrophiles et propres, puis les deux plaques sont collées à température ambiante. On obtient ainsi une énergie de collage de l'ordre de 0,8 J/m² après un traitement thermique à 500°C pendant deux heures.

Les plaques présentent en périphérie un chanfrein 10 (c'est-à-dire une zone d'épaisseur réduite). Après collage, ces chanfreins génèrent en périphérie de structure au niveau de l'interface de collage une zone non collée 10, qui va faciliter l'insertion ultérieure du séparateur entre les deux plaques.

Dans cet exemple, le séparateur est réalisé en joignant deux cônes selon leurs bases, les deux cônes ayant leurs axes inclinés l'un par rapport à l'autre d'un angle d'environ 20°. Les sommets des cônes ont été tronqués.

Comme les axes des deux cônes sont inclinés, on obtient une hauteur de séparation variable. L'avantage d'avoir une hauteur de séparation variable est qu'on obtient un effet progressif et tangentiel de séparation des deux plaques. Lorsque le séparateur effectue par exemple un quart de tour, la hauteur de séparation des plaques de la structure empilée varie de quelques micromètres jusqu'à environ 3 mm, dans la zone périphérique de l'empilement.

Dans cet exemple, on choisit de faire tourner le séparateur 4 sur lui-même autour de son axe de rotation 6. De préférence, la rotation du séparateur est effectuée lentement. Par exemple, on utilise des vitesses de rotation de 0,1, 1, 2, ou 5 tours par heure.

La mise en rotation du séparateur (de même que la rotation éventuelle de l'empilement) peut être réalisée de façon électrique, automatique, progressive, dans un mode discret ou continu.

Selon une variante, éventuellement combinée, la structure empilée à séparer peut être animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe du séparateur. On peut par exemple faire tourner le séparateur par pas d'un dixième (1/10^ième) de tour et entre chaque pas, faire tourner la structure sur elle même d'au moins un tour complet.

Le séparateur 4 est mis en contact (101, 102) des bords de chacune des deux plaques de la structure 5 à séparer, au niveau de la zone non collée (formant une zone 10 adaptée à l'insertion de la lame). Cette zone non collée est au voisinage de l'interface de collage 8, correspondant dans ce cas à la zone fragilisée au niveau de laquelle on souhaite obtenir une séparation (figures 17 et 18). Comme on peut le voir dans la figure 17, la hauteur de séparation h₁ est inférieure à la hauteur de séparation h₂ diamétralement opposée : lorsque le séparateur aura effectué un demi-tour, la hauteur de séparation aura donc changé et la pression exercée sur les parois au niveau des points de contact 101 et 102 aura elle aussi augmenté.

La mise en contact nécessite un mouvement relatif radial entre la structure et le séparateur mais qui se limite en bordure de structure.

La zone périphérique dans laquelle il y a un contact (101, 102) entre le séparateur à effet progressif tangentiel et chacune des plaques de la structure collée est située à environ 49 mm du centre de la structure collée pour des structures de diamètre 100 mm. La hauteur de séparation imposée en périphérie de plaques collées par la rotation du séparateur est suffisante pour induire une séparation complète de la structure empilée.

Dans une variante de cet exemple, la structure à séparer est placée sur un moyen de maintien, par exemple une platine, qui permet une rotation de la structure autour de son axe, continue ou non, dans un sens unique ou permettant une alternance de sens, simultanée ou non par rapport à la rotation du séparateur. La vitesse de rotation peut-être constante ou variable. Dans cet exemple, la vitesse de rotation de la platine est continue et simultanée avec le séparateur. Elle peut être de 10 tours par heure, de 5 tours par heure, de 1 tour par heure ou de 0,1 tour par heure. Dans cet exemple, la rotation de la platine s'effectue dans le même sens et à la même vitesse que la rotation du séparateur.

On constate qu'il n'y a pas besoin d'effectuer une translation radiale du séparateur selon l'invention, c'est-à-dire de la bordure de la structure à séparer vers son centre. En effet, la simple rotation du séparateur, une fois le séparateur en contact de l'empilement, suffit à écarter les deux parties qui doivent être séparées dans la structure empilée. Néanmoins, il sera toujours possible de prévoir une légère composante radiale au mouvement relatif entre le séparateur et la structure. Cette composante devra être limitée pour limiter les risques d'introduction d'impuretés et de rayures en bordure de structure.

Selon un deuxième exemple de réalisation, la structure empilée à séparer peut être composée de deux plaques de silicium de 100 mm de diamètre et de 525 micromètres d'épaisseur. Comme dans l'exemple précédent, les deux surfaces des plaques à coller ont été préparées pour être hydrophiles et compatibles avec un collage moléculaire ultérieur. Les deux plaques ont été collées et traitées thermiquement à 200°C pendant deux heures pour obtenir par exemple une énergie de collage de l'ordre de 0,6 J/m².

Dans cet exemple, le séparateur a été réalisé en joignant, selon leurs bases, deux cônes coaxiaux tronqués. Les sommets des cônes ont été tronqués afin que le séparateur soit moins encombrant. Dans cet exemple, on a choisi un angle de génératrice de 45°.

Dans cet exemple, le séparateur ainsi que la structure empilée sont mis en rotation sur eux-mêmes. On choisit de décaler l'axe de rotation du séparateur d'environ 2 mm par rapport à l'axe des cônes, ce qui permet de modifier les hauteurs de séparation.

Le séparateur est mis en contact avec les bords de chacune des deux plaques de la structure à séparer, dans la zone où ces plaques ont un chanfrein. Le séparateur et la structure empilée sont mis en rotation sur eux-mêmes selon un même sens ou des sens opposés. De préférence, la rotation du séparateur est effectuée lentement, par exemple, avec des vitesses de rotation de 5 tours par heure, de 2 tours par heure, de 1 tour par heure ou de 0,1 tour par heure.

Comme l'axe de rotation du séparateur est décalé par rapport à l'axe des cônes, la hauteur de séparation du séparateur va progressivement changer au fur et à mesure que le séparateur va tourner. De préférence, le séparateur est déplacé de manière à ce que la hauteur de séparation augmente. De préférence, on choisit de placer le séparateur dans le chanfrein au niveau où le séparateur possède une hauteur de séparation minimale.

Lorsque le séparateur effectue par exemple un 1/6 de tour, la hauteur de séparation des plaques de la structure empilée peut varier de quelques micromètres jusqu'à environ 1,5 mm, dans la zone périphérique de la structure.

Une telle hauteur de séparation imposée en périphérie des plaques collées est suffisante pour induire une séparation complète de la structure empilée. Le mouvement relatif du séparateur et de la structure présente une composante radiale, mais qui reste inférieure à 2 fois l'écart entre l'axe de rotation du séparateur et l'axe des cônes, voire inférieur si le séparateur effectue moins d'un tour, ce qui est faible par rapport aux dimensions de la structure. L'essentiel du mouvement relatif reste donc tangentiel.

Selon un troisième exemple de réalisation, la structure empilée à séparer est composée de deux plaques de silicium assemblées par collage moléculaire selon une interface de collage 18. Avant collage, une des deux plaques a subi une implantation d'hydrogène pour créer une zone fragile enterrée de microcavités 22, par exemple à 1 µm de sa surface (voir la figure 19). C'est au niveau de cette zone fragile enterrée que doit s'effectuer la séparation.

Un traitement thermique peut être réalisé après collage pour renforcer le collage et favoriser la coalescence des microcavités.

Simultanément ou postérieurement à ce traitement thermique, le séparateur selon l'invention est introduit à l'interface de collage, dans la zone de chanfrein 10 des plaques à proximité de la zone fragile comprenant des microcavités 22. La séparation s'opère alors par exemple par rotation du séparateur selon une ligne de fracture 20, qui comme représentée sur la figure 19, est réalisée dans le plan comprenant les microcavités 22 et part de la zone de chanfrein 10 (la ligne de fracture 20 est représentée par une ligne en pointillés).

Le dispositif et le procédé de séparation selon l'invention permettent, en évitant l'introduction radiale d'une lame au sein d'un empilement, d'éviter d'introduire des impuretés sur les surfaces des plaques séparées et/ou de rayer ces surfaces, tout en permettant d'induire la séparation de structures empilées à partir de la périphérie de l'empilement. La surface de la zone utilisable des plaques ainsi séparées est donc beaucoup plus importante que celle obtenue par séparation selon les dispositifs antérieurs, qui nécessitent l'introduction radiale d'une lame.

Dans les exemples précédents, on a utilisé un séparateur de forme circulaire. D'autres formes de séparateurs sont également possibles. Par exemple, le séparateur peut être un corps comportant deux parois qui se rejoignent selon une arête rectiligne. Il peut s'agir par exemple d'une lame du type lame de cutter. De même, on a utilisé un séparateur de forme fixe, mais il serait bien sûr possible d'utiliser un séparateur dont la forme varie au cours du temps, de façon à adapter en dynamique la distance entre les points de contact de ce séparateur avec l'empilement. Il pourrait s'agir d'un séparateur conique dont l'angle entre la génératrice et la base peut varier dynamiquement, par exemple sous l'effet de forces pneumatiques.

Dans les exemples qui précèdent, un seul séparateur est utilisé, mais il est tout à fait possible d'utiliser deux séparateurs ou plus en combinaison. Les séparateurs peuvent être de formes identiques ou non, en rotation ou non, à des vitesses et des sens de rotation variables.

Sans sortir du cadre de l'invention qui vise à obtenir une séparation d'une structure au niveau d'une zone fragile à l'aide d'un outil en limitant le contact entre l'outil et la structure en périphérie de cette structure, et ce afin d'éviter notamment toute contamination et/ou endommagement au niveau des faces obtenues après séparation, on pourra prévoir d'insérer successivement, en périphérie de structure, différents séparateurs. Ces séparateurs pourront être avantageusement similaires à ceux décrit précédemment, c'est-à-dire induisant une variation de la distance entre les points de contact entre ce séparateur et la structure, soit dynamiquement, soit au cours d'un mouvement relatif entre ledit séparateur et la structure. En variante, il est possible d'utiliser différents séparateurs de forme fixe choisis de sorte que les points de contact entre ces séparateurs et la structure restent localisés en périphérie de structure, mais que la distance entre ces points de contact varie d'un séparateur à l'autre pour augmenter et ainsi conduire à la séparation de la structure. Par exemple, on pourra utiliser des séparateurs coniques dont l'angle entre la base et la génératrice augmente progressivement d'un séparateur à l'autre au fur et à mesure des insertions.

1. [1] W. P. Maszara et al., Journal of Appl. Phys., n°64(10), 15 nov. 1988, p 4943.
2. [2] J. Bagdahn et M. Petzold, Debonding of Wafer-Bonded Interfaces for Handling and Transfer Applications, Wafer Bonding Applications and Technology, ed. Springer.
3. [3] brevet EP 1 385 683 B1.