JP2010103488A

Layer transfer of film utilizing controlled propagation

Abstract

Problem to be solved.To provide a method and an apparatus for a layer transfer with low injection or no injection of a thick film for a solar cell. A material film can be formed by preparing a semiconductor substrate having a surface region and a cleavage region arranged at a predetermined depth below the surface region. During the process of cleavage of the membrane from the substrate, shear in the cleavage region is carefully controlled to achieve controlled propagation by either KII or energy propagation control. In certain embodiments, the in-plane shear (KII) configuration is maintained at nearly zero by adiabatic heating of the silicon through exposure to electron beam irradiation. In another embodiment, the surface heating source combined with the injected layer acts to guide fracture propagation through cleavage progression. [Selection diagram] Fig. 2

JP2010103488A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 22

Term

Projected expiry 25 August 2029.

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34 claims: 5 independent, 29 dependent

  1. 1
    面と前記面の下方の深さに位置する応力レイヤとを有する基板を用意する工程と、 前記応力レイヤの近傍内に劈開を開始する工程と、 前記応力レイヤを使用して前記劈開を伝搬するために、前記応力レイヤ上方の伝搬がKII係数によって促進されるがエネルギー的には支持されえず、前記深さの下方への伝搬に対して前記応力レイヤが障壁としてはたらくように制御される方法で、外部エネルギーを加える工程と、を備える、基板から材料膜を劈開するための方法。
  2. 2
    劈開は前記深さの約5%以内の位置で開始される、請求項1に記載の方法。
  3. 3
    劈開は前記深さの約10%以内の位置で開始される、請求項1に記載の方法。
  4. 4
    さらに注入粒子により前記応力レイヤを形成する工程を備える、請求項1に記載の方法。
  5. 5
    前記粒子は水素またはヘリウムを含む、請求項4に記載の方法。
  6. 6
    さらに堆積により前記応力レイヤを形成する工程を備える、請求項1に記載の方法。
  7. 7
    前記外部エネルギーは2段階で加えられる熱エネルギーである、請求項1に記載の方法。
  8. 8
    第1段階は、前記応力レイヤ内の絶対温度を上げるための熱浸漬を備え、第2段階は、前記応力レイヤ上方の材料と前記基板との間の温度差を大きくするための熱パルスを備える、請求項7に記載の方法。
  9. 9
    前記熱浸漬および熱パルスの段階の適用のタイミングは前記膜の熱時定数に基づいて決定される、請求項8に記載の方法。
  10. 10
    前記外部エネルギーは1回の操作で加えられる熱エネルギーである、請求項1に記載の方法。
  11. 11
    前記外部熱エネルギーを加えるタイミングは前記膜の音響時定数に基づいて決定される、請求項10に記載の方法。
  12. 12
    前記基板から前記膜の剥離を生じさせる負の力Pと正のモーメントMとを生成するために、前記外部エネルギーは、前記基板の半分の厚さよりも深い位置で加えられる熱エネルギーである、請求項1に記載の方法。
  13. 13
    前記外部エネルギーは、電子、光子または電磁エネルギーのビームとして加えられる熱エネルギーである、請求項1に記載の方法。
  14. 14
    前記外部エネルギーは、前記膜上に伝えられるモーメントMおよび力Pとして加えられる機械的エネルギーである、請求項1に記載の方法。
  15. 15
    前記機械的エネルギーは、前記膜の超音波励起を利用して加えられる印加エネルギーである、請求項14に記載の方法。
  16. 16
    前記機械的エネルギーは、前記膜と前記基板との間に装入されるくさびまたはワイヤを使用して押し込むことにより加えられる、請求項14に記載の方法。
  17. 17
    前記機械的エネルギーは、上方からの前記面上の真空吸引または静電引力を使用して引き込むことにより加えられる、請求項14に記載の方法。
  18. 18
    前記外部エネルギーは、前記膜およびき裂先端に近い基板領域に伝えられる熱と機械的エネルギーの組合せである、請求項1に記載の方法。
  19. 19
    面を有する基板を用意する工程と、 重なっている膜を解放するために前記基板内のある深さで劈開を開始する工程と、 KII係数が前記深さに沿って0または約0に維持されるように、制御された方法で前記劈開を伝搬するため外部熱エネルギーを加える工程と、を備える、基板から材料膜を劈開するための方法。
  20. 20
    断熱的に前記膜を加熱しかつ前記膜の剥離を生ずる正の力(P)および正のモーメント(M)を生成するために、前記熱エネルギーは前記面に加えられる、請求項19に記載の方法。
  21. 21
    前記熱エネルギーは電子、光子または電磁エネルギーのビームとして加えられる請求項19に記載の方法。
  22. 22
    前記膜の剥離を生ずる正の力(P)および正のモーメント(M)を生成するために、前記熱エネルギーは、熱吸収として前記膜以外の前記基板の一部に加えられる、請求項19に記載の方法。
  23. 23
    さらに、前記面内の粒子を注入することにより前記深さに応力レイヤを形成する工程を備える、請求項19に記載の方法。
  24. 24
    前記粒子は水素またはヘリウムを含む請求項23に記載の方法。
  25. 25
    追加の外部エネルギーは、前記膜上に伝えられるモーメントMおよび力Pである機械的エネルギーとして加えられる、請求項19に記載の方法。
  26. 26
    加えられた前記機械的エネルギーは前記膜の超音波励起を利用して加えられる、請求項25に記載の方法。
  27. 27
    前記機械的エネルギーは、前記膜と前記基板との間にくさびまたはワイヤを挿入することにより加えられる、請求項25に記載の方法。
  28. 28
    前記機械的エネルギーは、真空吸引または静電引力を利用して上方から前記膜を引っ張ることにより加えられる、請求項25に記載の方法。
  29. 29
    面と前記面より下方の深さに配置される応力レイヤとを有する基板を用意する工程と、 前記応力レイヤの近傍内で劈開を開始する工程と、 前記応力レイヤを使用して前記劈開を伝搬するために、 第1段階は前記応力レイヤ内で絶対温度を上げるための熱浸漬を備え、第2段階は前記応力レイヤ上方の材料と前記基板との間の温度差を大きくするための熱パルスを備え、 かつ、前記応力レイヤ上方の伝搬がKII係数によって促進されるがエネルギー的には支持されえず、前記応力レイヤが前記深さの下方の伝搬に対する障壁としてはたらくように、 制御される方法で外部熱エネルギーを2段階で加える工程と、を備える、基板から材料膜を劈開するための方法。
  30. 30
    劈開は前記深さの約5%以内の位置で開始される請求項29に記載の方法。
  31. 31
    劈開は前記深さの約10%以内の位置で開始される請求項29に記載の方法。
  32. 32
    さらに、粒子を注入することにより前記応力レイヤを形成する工程を備える請求項29に記載の方法。
  33. 33
    前記粒子は水素またはヘリウムを含む請求項32に記載の方法。
  34. 34
    前記熱浸漬および熱パルスの段階の適用のタイミングは前記膜の熱時定数に基づいて決定される、請求項29に記載の方法。
Independent claims34