(57)【要約】  ドナー本体から薄膜を製造するための方法は、ドナー本体にイオン線量を注入することと、注入中にドナー本体を注入温度まで加熱することと、を含む。ドナー本体はサセプタアセンブリと分離可能に接触し、ドナー本体およびサセプタアセンブリは直接接触する。薄膜はドナー本体に熱プロファイルを適用することによってドナー本体から剥離される。注入および剥離の条件は、薄膜の欠陥がない区域を最大化するために調整されてもよい。
2014506008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー本体から薄膜を製造する方法であって、
ａ．ドナー本体の第１の表面にイオン線量を注入して、劈開面を形成するステップと、
ｂ．注入中に前記ドナー本体を注入温度まで加熱するステップと、
ｃ．前記ドナー本体の前記第１の表面をサセプタアセンブリの第１の表面に分離可能に接触させるステップであって、前記ドナー本体の前記第１の表面および前記サセプタアセンブリの前記第１の表面が直接接触している、ステップと、
ｄ．前記ドナー本体に剥離温度を適用して、前記劈開面で前記薄膜を前記ドナー本体から剥離するステップであって、前記ドナー本体の前記第１の表面が前記薄膜の第１の表面を含む、ステップと、
ｅ．前記ドナー本体から前記薄膜を分離するステップと、
ｆ．線量、注入温度、剥離温度、および剥離圧の組み合わせを調整して、前記薄膜内で物理的欠陥がほぼない区域を最大化するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記サセプタアセンブリが前記ドナー本体下に位置付けられ、前記サセプタアセンブリの前記第１の表面への前記ドナー本体の前記第１の表面の分離可能な接触が、前記ドナー本体の重量によって提供される力のみからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サセプタアセンブリの前記第１の表面への前記ドナー本体の前記第１の表面の前記分離可能な接触が、前記サセプタへ真空力を印加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記剥離温度プロファイルが前記ドナー本体の前記第１の表面中でほぼ一様である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記剥離温度プロファイルが、少なくとも１秒毎に１℃の割合で６００〜１０００℃であるピーク温度へ傾斜することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
剥離温度を適用する前記ステップが、前記ドナー本体を第１の温度のゾーンから第２の温度のゾーンへ動かすことを含み、前記第２の温度が前記第１の温度より高い、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記物理的欠陥が波面欠陥、放射状条線、剥落、裂傷、穴、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記注入温度が８０〜２５０℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記薄膜の厚さが１〜２０ミクロンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記薄膜の前記第１の表面の９０％超の表面区域に物理的欠陥がなく、前記薄膜の前記表面区域が前記ドナー本体の前記第１の表面の表面区域にほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記剥離が大気圧で起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ドナー本体から前記薄膜を分離した後、前記サセプタを再使用するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記サセプタアセンブリの前記第１の表面が前記ドナー本体と接触することができる第１のプレートを含み、前記第１のプレートが多孔質材料を含み、その全体を通じて真空圧が行きわたる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のプレートが、多孔質黒鉛、多孔質窒化ホウ素、多孔質シリコン、多孔質炭化シリコン、レーザ穴開けシリコン、レーザ穴開け炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、または窒化シリコン、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のプレートが、第１の熱膨張係数を有し、前記ドナー本体が第２の熱膨張係数を有し、前記第１および第２の熱膨張係数がほぼ同じである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記サセプタアセンブリが前記第１のプレート付近に第２のプレートを更に含み、前記第２のプレートが熱的に異方性である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のプレートが熱分解性黒鉛である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のプレートが前記ドナー本体の熱容量よりも低い熱容量を有する材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記薄膜を前記ドナー本体から分離することが前記ドナー本体の第２の表面の一部に力を印加することを含み、前記第２の表面が前記薄膜の前記第１の表面と反対側にあり、前記ドナー本体が前記薄膜から離れて変形される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記薄膜を前記ドナー本体から分離することが前記薄膜の前記第１の表面の一部に力を印加することを含み、前記薄膜が前記ドナー本体から離れて変形される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
ａ．前記薄膜を前記サセプタアセンブリから分離するステップと、
ｂ．前記薄膜の前記第１の表面と直に接触している第１の非晶質シリコン層と、前記薄膜の第２の表面と直に接触している第２の非晶質シリコン層とを有する、光電池を製作するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
ドナー本体から薄膜を製造する方法であって、
ａ．ドナー本体の第１の表面にイオン線量を注入して、劈開面を形成することと、
ｂ．サセプタアセンブリの第１の表面に前記ドナー本体を分離可能に接触させることであって、前記ドナー本体および前記サセプタアセンブリの前記第１の表面が直接接触していることと、
ｃ．前記劈開面で薄膜を前記ドナー本体から剥離することであって、前記ドナー本体の前記第１の表面が前記薄膜の第１の表面を含むことと、
ｄ．前記薄膜の前記第１の表面または前記ドナー本体の第２の表面に変形力を印加することによって、前記薄膜の前記第１の表面または前記ドナー本体の前記第２の表面を変形させ、前記薄膜を前記ドナー本体から分離し、前記ドナー本体の前記第２の表面が前記ドナー本体の前記第１の表面と反対側にあることと、を含む、方法。
【請求項２３】
前記ドナー本体の前記第２の表面を変形させることが、
ａ．屈曲装置に結合される、第１のチャックプレートを前記ドナー本体の前記第２の表面に結合することと、
ｂ．前記屈曲装置、前記第１のチャックプレートおよび前記ドナー本体を前記薄膜から離れて変形させる、前記変形力を前記屈曲装置に印加することと、を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記薄膜の前記第１の表面を変形させることが、
ａ．屈曲装置に結合される、第１チャックプレートを前記薄膜の前記第１の表面に結合することと、
ｂ．前記屈曲装置、前記第１のチャックプレートおよび薄膜を前記ドナー本体から離れて変形させる、前記変形力を前記屈曲装置に印加することと、
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１のチャックプレートが多孔質材料を含み、その全体を通じて真空圧が行きわたり、前記方法が前記第１のチャックプレートと前記ドナー本体との間で真空圧を印加するステップを更に含み、前記真空圧が前記ドナー本体を前記チャックプレートに結合することを可能にする、請求項２３および２４に記載の方法。
【請求項２６】
多孔質材料が、多孔質黒鉛、多孔質窒化ホウ素、多孔質シリコン、多孔質炭化シリコン、レーザ穴開けシリコン、レーザ穴開け炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、または窒化シリコンからなる群から選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記屈曲装置の周辺に取り付けられたバッキングプレートを更に含み、前記変形力を印加する前記ステップが前記屈曲装置と前記バッキングプレートとの間で圧容量を形成することを含む、請求項２３および２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記ドナー本体を変形させることが前記薄膜の前記第１の表面から１〜３ｍｍで前記ドナー本体の一部を移動させることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記薄膜を前記サセプタアセンブリから移動チャックへ移動するステップを更に含み、前記移動チャックが多孔質転送プレートを含み、その全体を通じて真空圧が行きわたり、前記薄膜の第２の表面が前記多孔質転送プレートの第１の表面と分離可能に接触する、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、本出願の譲受人によって所有される、Ｍｕｒａｌｉらの２０１０年１２月２９日出願の米国特許出願第１２／９８０，４２４号「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｆｏｒｍ  ａ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｂｙ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ  ａ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ｏｎ  ａ  Ｔｈｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｍｉｎａ」への部分的継続であり、本明細書によって参照することにより組み込まれる。米国特許法第１１９条（ｅ）の定めにより、本出願は、２０１１年７月２１日出願の米国特許仮出願第６１／５１０，４７７号「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌａｍｉｎａ」、２０１１年７月２１日出願の米国特許仮出願第６１／５１０，４７６号「Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｍｉｎａ」、２０１１年７月２１日出願の米国特許仮出願第６１／５１０，４７８号「Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２０１１年７月２１日出願の米国特許仮出願第６１／５１０，４７５号「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｍｉｎａ」に対する優先権を主張し、その全ての開示内容が参照によって本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来の先行技術の光電池は、ｐｎダイオードを含み、例は図１に示す。空乏ゾーンが、ｐｎ接合に形成され、電場を作製する。入射光子（入射光は矢印によって示す）は、価電子帯から伝導帯まで電子をぶつけ、自由電子正孔対を作製するであろう。ｐｎ接合の電場内では、電子は、ダイオードのｎ領域の方に移行する傾向がある一方、孔はｐ領域の方に移行し、光電流と呼ばれる電流をもたらす。通常、１つの領域のドーパント濃度は、他方のドーパント濃度よりも高いであろうため、接合は、ｐ＋／ｎ−接合（図１に示す通り）またはｎ＋／ｐ−接合のいずれかである。より低濃度ドープの領域は、光電池のベースとして知られる一方、正対する導電型のより高濃度ドープの領域は、エミッタとして知られる。大部分のキャリアは、ベース内で生成され、通常、電池の最も厚い部分となる。ベースおよびエミッタは共に、電池の活性領域を形成する。
【０００３】
イオン注入は、光電池で利用される薄膜を形成するための半導体材料で劈開面を形成するための既知の方法である。この方法のイオン注入および剥離のステップは、製造される薄膜の品質に重要な効果を有する場合がある。薄膜を製造する方法および装置を改良することが所望である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
薄膜をドナー本体から製造する方法は、ドナー本体にイオン線量を注入することと、注入中に注入温度までドナー本体を加熱することと、を含む。ドナー本体は、ドナー本体およびサセプタアセンブリが直接に接触する、サセプタアセンブリと分離可能に接触する。薄膜は、ドナー本体に熱プロファイルを適用することによってドナー本体から剥離される。注入および剥離の条件は、薄膜の欠陥がない区域を最大化するために調整され得る。
【０００５】
本明細書に記載する本発明の態様および実施形態の各々は、単独で、または互いと組み合わせて使用することができる。態様および実施例は、ここで、添付される図面を参照して記載されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】先行技術の光電池の断面図である。
【図２Ａ】Ｓｉｖａｒａｍらの米国特許出願第１２／０２６，５３０号の光起電装置の形成における段階を示す断面図である。
【図２Ｂ】Ｓｉｖａｒａｍらの米国特許出願第１２／０２６，５３０号の光起電装置の形成における段階を示す断面図である。
【図２Ｃ】Ｓｉｖａｒａｍらの米国特許出願第１２／０２６，５３０号の光起電装置の形成における段階を示す断面図である。
【図２Ｄ】Ｓｉｖａｒａｍらの米国特許出願第１２／０２６，５３０号の光起電装置の形成における段階を示す断面図である。
【図３】本発明の態様に従う例示的方法のステップを示す、フローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施形態に従う、薄膜の形成における段階を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に従う、薄膜の形成における段階を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従う、薄膜分離を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に従う、薄膜分離を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に従う、薄膜分離を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に従う、薄膜分離を示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の代替の実施形態に従い、構築された金属支持要素を有する、光起電装置の形成における段階の断面図を示す。
【図７Ｂ】本発明の代替の実施形態に従い、構築された金属支持要素を有する、光起電装置の形成における段階の断面図を示す。
【図７Ｃ】本発明の代替の実施形態に従い、構築された金属支持要素を有する、光起電装置の形成における段階の断面図を示す。
【図８Ａ】本発明の例示的サセプタアセンブリの断面図および斜視上面図である。
【図８Ｂ】本発明の例示的サセプタアセンブリの断面図および斜視上面図である。
【図９Ａ】本発明のサセプタプレートの実施形態を示す上面図である。
【図９Ｂ】本発明のサセプタプレートの実施形態を示す上面図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態の分離チャックを示す斜視断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態の分離チャックを示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
自立式薄膜が形成され、支持要素への接着剤または恒久的結合なしにドナー本体から分離される、方法および装置が記載される。本発明の方法および装置は、ドナー本体の第１の表面にイオン線量を注入することと、注入中に注入温度までドナー本体を加熱することと、を含む。ドナー本体の第１の表面は、サセプタアセンブリの第１の表面と分離可能に接触し、かつ薄膜は、ドナー本体に熱プロファイルを適用することによってドナー本体から剥離される。薄膜は、その後、ドナー本体から分離されることも可能である。いくつかの実施形態では、分離方法は、薄膜またはドナー本体の表面に変形力を印加することを含む。注入および剥離の条件は、薄い自立式薄膜の欠陥がない区域を最大化するために、ドナー本体の部材に従って、調整されることが可能である。
【０００８】
シリコン体から形成される従来の光電池は、劣化ゾーンが図１に示されるようにｐ−ｎ接合を形成するｐ−ｎダイオードを含む。光電池を形成するために使用されるシリコンドナー本体は、典型的には、約２００〜２５０ミクロンの厚さである。シリコンドナー本体から形成されるより薄い薄膜は、ドナー本体からの劈開または分離に先立ち、結合された薄膜をもたらす、エピタキシャル成長、接着材料、または他の方法を経由した、薄膜の支持要素への恒久的固定により、光電池を形成するために使用されることが可能である。典型的には、このやり方で形成された薄膜は、いずれの最終的な光電池にも支持要素を組込み、または支持要素を取り外すように、デボンディングステップに従事しなければならない。本発明では、薄い、自立式薄膜が支持要素への接着剤または恒久的結合なしで、光電池製作に先立って、デボンディングまたは洗浄ステップを必要とせずに、形成され、かつドナー本体から分離されることも可能である、方法および装置が記載される。本発明では、ドナー本体は、劈開面を形成するように第１の表面を介して注入される。ドナー本体の第１の表面は、その後、支持要素の付近に配置されることが可能である。第１の表面のドナー本体から薄膜を剥離する加熱ステップが実行され、第２の表面を生成する。このプロセスは、薄膜上に結合された支持要素の不存在において起こる。イオン注入および剥離の条件は、この方法によって製造される薄膜の品質に重要な効果を有する場合があり、自立式薄膜で形成される場合がある物理学的欠陥の量を低減するように最適化されることが可能である。剥離された薄い自立式薄膜の分離のための方法が、また、記載される。
【０００９】
本発明の譲受人によって所有され、参照することで本明細書に組み込まれる、２００８年２月５日に出願された、Ｓｉｖａｒａｍらの米国特許出願第１２／０２６，５３０号「Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｆｏｒｍ  ａ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａ  Ｔｈｉｎ  Ｌａｍｉｎａ」は、非蒸着半導体材料から形成される薄い半導体薄膜を備える、光電池の製作について記載している。図２Ａを参照すると、Ｓｉｖａｒａｍらの実施形態では、半導体ドナー本体２０は、例えば、水素および／またはヘリウムイオンといった、１つ以上の種類のガスイオンを、第１の表面１０を通って注入される。注入されたイオンは、半導体ドナー本体内で劈開面３０を画定する。図２Ｂに示す通り、ドナー本体２０は、第１の表面１０でレシーバー６０に付加される。図２Ｃを参照すると、焼鈍によって、薄膜４０を劈開面３０でドナー本体２０から劈開させ、第２の表面６２を作製する。Ｓｉｖａｒａｍらの実施形態では、劈開するステップの前後の追加的処理で、指定範囲内のいかなる厚さも可能であるが、例えば、約０．２から約５０ミクロンの間、例えば、約１から約２０ミクロンの間の厚さ、いくつかの実施形態では、約１から約１０ミクロンの間の厚さ、もしくは約４から約２０の間の厚さ、または約５から約１５ミクロンの間の厚さ等、約０．２から約１００ミクロンの間の厚さである、半導体薄膜４０を備える光電池を形成する。図２Ｄは、いくつかの実施形態においては動作中であるような、底部にレシーバー６０を伴う、反転構造を示す。レシーバー６０は、本出願の譲受人によって所有され、参照することによって本明細書に組み込まれる、２００８年３月２７日に出願された、Ｈｅｒｎｅｒの米国特許出願第１２／０５７，２６５号「Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｆｏｒｍ  ａ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａ  Ｔｈｉｎ  Ｌａｍｉｎａ  Ｂｏｎｄｅｄ  ｔｏ  ａ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｅｌｅｍｅｎｔ」に記載される通り、ドナー本体１０よりも５０パーセント以下大きい最大幅を有する、個別のレシーバー要素であってもよい。代替的に、複数のドナー本体は、単一のより大きいレシーバーおよび各ドナー本体から劈開された薄膜に付加されてもよい。
【００１０】
Ｓｉｖａｒａｍらの方法を使用して、スライスされたウェハから形成されるよりむしろ、光電池は、切り口損失を通してまたは不必要に厚い電池の製作によって、シリコンを浪費することなく、薄い半導体薄膜から形成され、それゆえ費用が削減される。同じドナーウェハは、複数の薄膜を形成するように再使用することができ、更に費用が削減され、ある他の使用のために複数の薄膜を剥離した後、再販売することもできる。
【００１１】
本発明では、自立式薄膜は、劈開面を画定するように半導体ドナー本体にイオンを注入し、劈開面で半導体薄膜をドナー本体から剥離することによって形成される。薄膜は、非結合の第１の表面と第１と反対側の非結合の第２表面とを有する。剥離ステップ後、薄膜は、ドナー本体から分離され、中に薄膜が光電池のベース領域を備える光電池に製作される。薄膜の厚さは、約４ミクロン〜約２０ミクロンであってもよい。１つまたは２つ以上の層は、光電池に薄膜を組込む前に、薄膜の第１の表面に形成されることも可能である。１つまたは２つ以上の層は、自立式薄膜の第２の表面に形成されることも可能である。薄膜の厚さは、劈開面の深さによって決定される。多くの実施形態では、薄膜の厚さは、約１〜約１０ミクロン、例えば約２〜約５ミクロン、例えば約４．５ミクロンである。他の実施形態では、薄膜の厚さは、約４〜約２０ミクロン、例えば約１０〜約１５ミクロン、例えば約１１ミクロンである。第２の表面は、劈開することによって作製される。異なるフローが可能であるが、概ね、薄い薄膜は、支持要素への恒久的または接着剤の固定なしで提供される。最も多くの実施例では、薄膜は、剥離され、かつウェハまたはブール等、より大きいドナー本体から分離される。
【００１２】
本発明の方法の概要が述べられている図３に転じると、ドナー本体は、まず、劈開面（ステップ１、図３）を形成するように、第１の表面を介してイオンを注入される。注入条件は、最終的に形成される薄膜内の概観の物理的欠陥（例えば、裂傷、クラック、リップ、波面欠陥、放射状条線、剥落、またはそれらの任意の組み合わせ）を緩和するように調整されることも可能である。一実施形態では、物理的欠陥はクラックを備え、本発明の方法は、クラック全体の長さが１００ｍｍ未満である、自立式薄膜を提供する。物理的欠陥は、完成した電池内での短絡または低下した性能を引き起す場合があるいずれの欠陥も含む。物理的欠陥を備える薄膜の区域は、光電池内で使用不可にされる区域と同等である場合もある。調整され、劈開された薄膜内でほぼ欠陥のない区域を最大化することも可能である注入条件は、注入中にドナー本体に適用される温度および／または圧力を含む。いくつかの実施例では、注入温度は、２５〜３００℃、１００〜２００℃、または１２０〜１８０℃等に維持されることも可能である。本発明の１つの態様は、注入温度が材料およびドナー本体の配向に応じて調整されることも可能であることである。いくつかの実施形態では、材料は、｛１１１｝配向されたシリコンであり、注入温度は、１５０〜２００℃でもよい。他の実施形態では、材料は、｛１００｝配向されたシリコンであり、注入温度は、２５〜１５０℃でもよい。本明細書で開示される方法は、他のいずれの配向の半導体ドナー本体ならびに｛１１０｝または｛００１｝等、配向されたシリコンにもあてはまる。注入温度は、いずれのシリコン配向および注入エネルギーについても最適化されることが可能である。調整されることも可能である他の注入条件は、注入線量および注入されたイオン比率（例えばＨ：Ｈｅ比率）等、初期プロセスのパラメータを含んでもよい。いくつかの実施形態では、注入条件は、薄膜中に存在する物理的欠陥がほぼない区域を最大化するために、剥離温度、剥離サセプタの真空水準、加熱率、および／または剥離圧等、剥離条件との組み合わせで最適化されることも可能である。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって製造される薄膜の９０％超の表面区域は、物理的欠陥がない。
【００１３】
劈開面を形成するための注入後に、ドナー本体は、更なる加工のためのサセプタアセンブリ等、一時的支持要素（図３、ステップ２）に接触することも可能である。典型的には、製造の様々な段階のドナー本体、薄膜または光電池は、接着剤を含む、または化学結合による一時的担体に貼り付けられることも可能である。接着剤が使用される場合、薄膜のデボンディングを開始し、および／または脱離後に光電池および一時的担体の表面を洗浄するために、付加的ステップが必要となる。あるいは、支持要素は、溶解され、または取り外されて、更なる支持ステップのために使用不可にされることも可能である。本発明の１つの態様では、ドナー本体は、剥離中の薄膜を安定化させるために、接着剤または恒久的結合なしで、サセプタアセンブリ等の支持要素と分離可能に接触する。接触は、ドナー本体と支持要素との間の直接的接触でもよく、サセプタからドナー本体または薄膜を持ち上げるのみ以上の接触を中断させる化学的または物理学的ステップを必要とする、被着剤または結合ステップを含まなくて もよい。サセプタは、その後、更に加工することなく、支持要素として再使用することが可能である。本発明の方法のいくつかの実施形態では、注入されたドナー本体は、剥離中にドナー本体とサセプタとの間で相互作用する力が、サセプタ上のドナー本体の重量のみまたはドナー本体上のサセプタアセンブリの重量のみである、サセプタアセンブリ等の支持要素と分離可能に接触することも可能である。接触がドナー本体の重量のみによって確立される場合、ドナー本体は、注入された側が下を向き、サセプタと接触して、配向されることも可能である。あるいは、ドナー本体は、注入された側が上を向き、サセプタと接触せずに、配向されることも可能である。この場合、カバープレートが、剥離前および後に薄膜を安定化させるために使用されることも可能である。他の実施形態では、接触は、サセプタとドナー本体との間の真空力を更に含む。真空力は、接着剤、化学反応、静電圧等を使用することなく、ドナー本体をサセプタアセンブリに一時的に固定するために、ドナー本体に印加されることも可能である。
【００１４】
剥離および損傷の焼鈍のステップ中に、薄膜を非結合支持要素へ接触させることは、本発明における通り、いくつかの有意な利点を提供する。剥離および焼鈍のステップは、比較的高温で起こる。事前に形成された支持要素は、これら高温のステップの前に、接着剤または化学剤による等、ドナー本体に付加される場合、任意の介在層であろうように、薄膜と共に必ず高温にさらされるであろう。多くの材料は、容易には高温を許容することができず、支持要素および薄膜の熱膨張係数（ＣＴＥ）が不釣り合いに組み合わせられる場合、加熱および冷却によって、薄い膜を損傷する場合がある、歪みを引き起こすであろう。したがって、非結合支持要素は、欠陥がない薄膜の形成を潜在的に阻害するであろう結合およびデボンディングのプロトコルから独立する薄膜製造のために最適化された表面を提供する。焼鈍は、薄膜がドナー本体から分離される前または後に起こってもよい。
【００１５】
サセプタアセンブリへのドナー本体の接触後に、熱が、劈開面で薄膜をドナー本体から劈開するように、ドナー本体に適用されてもよい。剥離条件は、粘着した支持要素の不存在において、剥離された薄膜中の物理的欠陥を最小化するために、薄膜をドナー本体（図３、ステップ３）から劈開するように最適化されることも可能である。剥離パラメータは、特定のドナー本体について最適化されることが可能である。剥離は、大気圧で起こることも可能である。１つまたは２つ以上の熱傾斜を有する剥離熱プロファイルは、適用されることも可能である。いくつかの実施形態では、剥離条件は、６００℃超のピーク剥離温度への単一の急速熱傾斜を含んでもよい。熱傾斜率は、１００℃／分または２００℃／分を超えてもよい。サセプタの材料は、ドナー本体のそれよりも低い熱容量を有してもよく、この方法による剥離を容易にするために、最終剥離温度で熱劣化に耐性があってもよい。他の実施形態では、傾斜率がいずれの速度でもある最終剥離温度は、４００〜６００℃でもよいが、温度は、薄膜の表面区域中にほぼ一様に適用される。サセプタアセンブリは、剥離中にドナー本体の表面中に一様な熱プロファイルを容易にするために、熱的に異方性な材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ドナー本体は、ドナー本体の加熱が一様なやり方で１つの端から他へと進行するように、より高い温度の区域に移送されることも可能である。一実施形態では、ドナー本体は、より低い温度のゾーンからより高い温度のゾーン（例えば、ベルト炉）へ動かされる。運動率は、６０℃／分、２００℃／分超等のドナーの温度の急速な変化を提供することも可能である。
【００１６】
剥離された薄膜は、新たに形成された薄膜の反対側の表面から離れて、ドナー本体の第１の表面に変形力を印加することなどにより、いずれの手段（図３、ステップ４）によっても、ドナー本体から分離されることも可能である。いくつかの実施形態では、ドナー本体は、剥離された薄膜から離れて変形されることも可能である。他の実施形態では、剥離された薄膜は、ドナー本体から離れて変形されることも可能である。剥離後、ドナー本体の第１の表面であった自立式薄膜の表面は、サセプタアセンブリ等の支持装置と分離可能に接触することも可能である。いくつかの実施形態では、接触力は、薄膜とサセプタプレートとの間の真空力を含んでもよい。いくつかの実施形態では、接触力は、薄膜上のドナー本体の重量のみであってもよい。チャックプレートは、薄膜と反対側の表面のドナー本体に粘着してもよい。いくつかの実施形態では、粘着性は、多孔質チャックプレートを介してドナー本体に印加される真空力であってもよい。真空圧は、チャックプレートを介して印加されてもよく、したがって、チャックプレートにドナー本体を粘着させる。チャックプレートは、屈曲アームまたは変形可能なプレート等の屈曲装置に結合されることも可能である。屈曲装置に印加される力は、薄膜から離れてドナー本体を変形させることも可能である。力は、薄膜から離れて、縁部または他の部位等のドナー本体のいずれの部分も変形させることも可能である。変形は、薄膜表面の一部から離れて１ｍｍ超の距離にドナー本体を分離することも可能であり、その次のドナー本体からの薄膜の完全な分離のためにドナー本体の縁部を除去する。分離された薄膜は、サセプタプレートに残存し、または更なる加工のために異なる一時的または恒久的支持要素へ移動されることも可能である。いくつかの実施形態では、恒久的支持は、自立式薄膜上に構築されることも可能である。
【００１７】
本発明の態様は、自立式薄膜から光電池を製造するプロセスを含み、適切な半導体材料のドナー本体から始まる。適切なドナー本体は、例えば、約２００から約１０００ミクロンの厚さである、実際の厚さの単結晶シリコンウェハであってもよい。他の配向のウェハが使用されてもよいが、通常、ウェハは、｛１００｝または｛１１１｝のミラー指数を有する。代替の実施形態では、ドナーウェハはより厚くてもよく、最大の厚さは、ウェハの取り扱いの実用性によってのみ限定される。代替的に、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、またはＧａＡｓ、ＩｎＰ等のＩＩＩ‐ＶもしくはＩＩ‐ＶＩ半導体化合物を含む、他の半導体材料の微結晶シリコン、またはウェハもしくはインゴットであってもよいような、多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅまたはｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）シリコンが使用されてもよい。ＳｉＣ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｒＴｉＯ３、サファイヤ等、他の材料が使用されてもよい。このような文脈において、用語多結晶（ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）は、通常、およそ１ミリメートル以上のサイズである粒子を有する半導体材料を指す一方、多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）半導体材料は、およそ１０００オングストロームのより小さい粒子を有する。微結晶半導体材料の粒子は、例えば、１００オングストロームほどと非常に小さい。例えば、微結晶シリコンは、完全に結晶性であってもよいか、または非晶質マトリクスの中にこれらの微結晶を含んでもよい。多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅまたはｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）半導体は、完全にまたは実質的に結晶性であると理解される。習慣的に使用されるような、用語「単結晶シリコン」が、導電性を増大するドーパント等、時折欠陥または不純物を伴うシリコンを除外しないであろうことは、当業者によって理解されるであろう。
【００１８】
単結晶シリコンを形成するプロセスは、概して、円形ウェハをもたらすが、ドナー本体は、他の形状も有してもよい。光起電用途のために、円筒形単結晶インゴットが、しばしば、ウェハを切断する前に、八角形の断面に機械加工される。ウェハはまた、正方形等、他の形状であってもよい。正方形ウェハは、円形または六角形ウェハとは異なり、ウェハ間に最小限の未使用空隙を伴い、光起電モジュール上で端から端まで整列することができる利点を有する。ウェハの直径または幅は、任意の標準またはあつらえのサイズであってもよい。便宜上、本開示は、半導体ドナー本体としての単結晶シリコンウェハの使用について記載するであろうが、他のタイプまたは材料のドナー本体を使用することができることも理解されるであろう。
【００１９】
好ましくは、水素または水素およびヘリウムの組み合わせであるイオンが、前に記載した通り、劈開面を画定するように、第１の表面を通って本体の中に注入される。劈開面の全体深度は、注入エネルギーを含む、いくつかの要因によって決定される。劈開面の深度は、第１の表面から約０．２から約１００ミクロンの間、例えば、約０．５から約２０または約５０ミクロンの間、例えば、約１から約１０ミクロンの間、約１もしくは２ミクロンから約５もしくは６ミクロンの間、または約４から約８ミクロンの間であり得る。代替的に、劈開面の深度は、約５から約１５ミクロンの間、例えば、約１１または１２ミクロンであり得る。
【００２０】
イオン注入の温度および線量は、物理的欠陥がほぼない自立式薄膜を提供するために、注入される材料および劈開面の所望の深さに応じて調整されることも可能である。イオン線量は、１．０×１０１４〜１．０×１０１８Ｈ／ｃｍ２等、いずれの線量でもよい。注入温度は、１４０℃超（例えば、１５０〜２５０℃）等のいずれの温度でもよい。注入条件は、ドナー本体のミラー指数および注入されたイオンのエネルギーに基づいて調整されることが可能である。例えば、ミラー指数｛１１１｝を有する単結晶シリコンは、ミラー指数｛１００｝を有する単結晶シリコンドナーウェハとは異なる１組の注入条件を必要とする場合がある。本発明の１つの態様は、薄膜中でほぼ欠陥がない区域を最大化するために、注入条件を調整することを含む。いくつかの実施形態では、注入線量は、８０℃〜２５０℃等、２５℃超である注入温度との組み合わせで１．３×１０１７Ｈ／ｃｍ２未満でもよい。いくつかの実施形態では、ミラー指数｛１１１｝を有する単結晶シリコンドナー本体は、１５０〜２００℃の温度で注入されることも可能である。いくつかの実施形態では、ミラー指数｛１００｝を有する単結晶シリコンドナー本体は、１００〜１５０℃の温度で注入されることも可能である。いくつかの実施形態では、より高い注入温度は、より一様な剥離をもたらす場合がある。
【００２１】
図４Ａを参照すると、ドナー本体２０の注入された表面１０は、サセプタアセンブリ４００等の支持要素と分離可能に接触することが可能である。サセプタアセンブリは、ドナー本体に結合されないままでいる間、ドナー本体と接触していることも可能である。剥離中のドナー本体とサセプタアセンブリとの間の接触力は、ドナー本体の重量のみであってもよい。あるいは、全アセンブリおよびドナー本体は、反転することも可能であり、接触力は、ドナー本体上のサセプタアセンブリの重量であってもよい。いくつかの実施形態では、ドナー本体とサセプタとの間の接触力は、サセプタとドナー本体との間の真空力によって増大することも可能である。サセプタアセンブリの材料特性は、ドナー本体からのほぼ欠陥がない薄膜の剥離を容易にすることも可能である。サセプタアセンブリ４００は、図４Ａのように平らである単一のサセプタプレートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリの表面は、広範囲の温度（例えば０〜１０００℃）に渡ってドナー本体とほぼ同等の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料を含んでもよい。サセプタアセンブリは、４００℃超の剥離温度への急速熱傾斜を支持するために、ドナー本体の熱容量とほぼ同じまたはそれ以下である熱容量を有する材料を含んでもよい。
【００２２】
図４Ｂに示されるような他の実施形態では、サセプタアセンブリ４０１は、ドナー本体２０からの薄膜の加工のために適切な条件を提供するために、複数のプレートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ４０１とドナー本体との間での接触力は、（図４Ｂに図示されるように）サセプタアセンブリの多孔質サセプタプレート４０５に真空チャネル４１０を介して印加される真空力であってもよい。真空力がドナー本体を保持するために利用される場合、サセプタプレート４０５は、多孔質黒鉛または真空圧に浸透性のいずれの材料であってもよい。例えば、多孔質プレート４０５の材料は、多孔質黒鉛、多孔質窒化ホウ素、多孔質シリコン、多孔質炭化シリコン、レーザ穴開けシリコン、レーザ穴開け炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。約０〜約−１００ｐｓｉ（例えば、０ｐｓｉ〜−１５ｐｓｉ）の範囲の真空圧が印加されてもよい。サセプタアセンブリ４０１は、ドナー本体２０の熱膨張係数（ＣＴＥ）と類似またはほぼ同じ熱膨張係数を有する第１のプレート４０５を含んでもよい。いくつかの実施形態では、剥離中に適用される熱プロファイルは、自立式薄膜の成功裏の剥離を容易にするために、ドナー本体の表面中でほぼ一様でなければならない。ドナー本体の表面中で一様な熱プロファイルを得るために、サセプタアセンブリは、ドナー本体に通常の方向で比較されるドナー本体に平行な平面で優先的により高い、第２のプレート４１５の熱導電性を有する、第１のプレート４０５付近の第２のプレート４１５を含んでもよい。熱分解黒鉛等の熱的に異方性の材料は、このやり方でドナー本体にほぼ一様な熱プロファイルの適用を容易にするように良好に適合される。サセプタアセンブリは、動作している真空マニホルド等の潜在的に冷却する力からドナー本体を熱的に単離することによる剥離のために必要とされる熱プロファイルの維持を容易にするために、場合によっては、熱的に異方性なプレート４１５の下に配置される石英プレート等の熱絶縁性のプレート４２５を含んでもよい。
【００２３】
サセプタアセンブリへのドナー本体の接触後に、劈開面３０でドナー本体２０から劈開される物理的欠陥がほぼない自立式薄膜をもたらす、熱剥離プロトコルが適用されてもよい。剥離プロトコルは、１、２、３、４、５、または６分未満等の期間の間に熱浸漬に続く、１つまたは２つ以上のピーク剥離温度への１つまたは２つ以上の熱傾斜を含んでもよい。ピーク剥離温度は、３５０〜５００℃または５００〜９００℃等、３５０〜９００℃であってもよい。熱剥離プロファイル中の傾斜率は、最適化されることも可能である。熱傾斜率は、例えば、０．１℃／秒〜２０℃／秒に及んでもよい。剥離圧は、大気圧であっても、またはより高くてもよい。熱剥離プロファイルは、物理的欠陥がほぼない自立式薄膜を形成するために、ドナー本体の材料および配向に応じて最適化されることも可能である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、単結晶シリコン薄膜は、６００℃超である最終剥離温度に対して１５℃／秒以上速い単一の熱傾斜率を含む、剥離熱プロファイルを適用することによって、｛１１１｝で配向するドナー本体から剥離されることも可能である。ピーク剥離温度は、１００、５０、２５秒以下の間、保持されることも可能である。他の実施形態では、熱プロファイルは、熱傾斜率が薄膜の表面区域中でほぼ同じである、ピーク剥離温度４００〜６００℃に対する傾斜率０．１〜５℃／秒を含んでもよい。ピーク剥離温度は、３分未満、１分、または３０秒未満の間、保持されることも可能である。サセプタは、剥離中にドナー本体の表面中で一様な熱プロファイルの適用を容易にするために、図４Ｂの第２のプレート４１５等の熱的に異方性の材料を含んでもよい。
【００２５】
あるいは、剥離は、より制御された剥離プロセスを提供する２つ以上の熱傾斜を含んでもよい。複数の熱傾斜は、ミラー指数｛１１１｝、｛１００｝、または他の配向を有するドナー本体を順応させることも可能である。例えば、熱プロファイルは、ピーク温度３５０〜５００℃まで１０〜２０℃／秒である第１の熱傾斜率と、それに続いて、６００〜８００℃であるピーク温度まで５〜２０℃／秒である第２の熱傾斜率とを含んでもよい。それぞれの熱傾斜後のピーク剥離温度は、剥離された薄膜を焼鈍または分離する冷却または更なる加工に続いて、６０秒未満の間、保持されることも可能である。いくつかの実施形態では、剥離プロトコルは、より制御された剥離プロセスを提供する熱的に異方性の条件下で２つ以上の熱傾斜を含んでもよい。複数の熱傾斜率の他の実施例は、３５０〜４５０℃であるピーク温度まで０．５〜１０℃／秒の第１の熱傾斜と、それに続いて、４５０〜７００℃であるピーク温度まで約０．１〜５℃／秒の第２の熱傾斜と、を含む。それぞれの熱傾斜後のピーク剥離温度は、剥離された薄膜を焼鈍する冷却または更なる加工に続いて、１０秒未満の間、保持されることも可能である。熱プロファイルは、１つの温度の第１のゾーンから異なる温度の第２のゾーンへサセプタアセンブリ／劈開されたドナー本体を動かすことによって適用される。第１の温度は、第２の温度より低くてもよい。このプロセスは、ベルト炉または他の搬送装置によって達成されることも可能である。
【００２６】
劈開面を画定するように注入するステップが単結晶ドナーウェハの結晶格子への損傷を惹起する場合があることが発見された。この損傷は、修理されないと、電池の効率を損なう場合がある。本開示では、焼鈍は、剥離された薄膜中の残余の物理的欠陥を取り除くことも可能である。例えば、８００、８５０、９００、または９５０℃超での比較的高温の焼鈍は、薄膜本体中の大抵の注入損傷を修理するであろう。剥離後、自立式薄膜は、ドナー本体は上面に残ったままで、サセプタに接触することも可能である。ドナー本体は、薄膜と反対側のドナー本体の表面に変形力を印加することによって、剥離された薄膜から離れて変形することも可能である。この方法は、厚さ５０μｍ未満で、薄膜を損傷することがない薄膜からドナーを分離するために十分に穏やかな力を印加することも可能である。真空チャック装置は、その後、薄膜と反対側のドナー本体の表面との接触のためにドナー本体の上面に配置される。真空チャック装置の第１のチャックプレートは、図５（チャックプレート５１５）のように薄膜と反対側の全表面、または図６（チャックプレート６１５）のように薄膜と反対側の表面の一部を覆うことも可能である。第１のチャックプレートは、多孔質プレート（例えば、多孔質黒鉛、多孔質窒化ホウ素、多孔質シリコン、多孔質炭化シリコン、レーザ穴開けシリコン、レーザ穴開け炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、またはそれらの任意の組み合わせ）であってもよく、または真空チャネルを含んでもよい。真空は、第１のチャックプレートを介して印加され、真空がドナー本体をチャックする。次に、第１のチャックプレートは偏向する。圧力は、屈曲装置の背面に印加されることも可能であり、屈曲装置のわずかな偏向を惹起させ、プレートと真空チャックされたドナー本体とを接触させる。これらの真空チャック法の態様は、ドナー本体の縁部が、まず、薄膜から後退し、空気がドナーと薄膜表面との間に突入するのを可能にすることである。この動作は、物理的欠陥の出現をもたらす場合がある、新たに形成された薄膜の表面上の吸気を除去する。
【００２７】
ここで図５Ａおよび５Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、ドナー本体からの薄膜の分離は、屈曲プレートを使用して、薄膜から離れてドナー本体を変形させることによって起こる。変形は、自立式薄膜中の欠陥形成を最小化するやり方で、自立式膜からのドナー本体の分離を容易にすることも可能である。図５Ａは、ドナー本体２０が真空チャック等の分離チャック５００と結合される、本方法の実施形態の第１のステップを図示する。チャック５００は、真空チャネル５２５を介して印加された真空圧またはその他の粘着力によって、薄膜４０と反対側のドナー本体２０の表面５２０に対して保持することも可能である第１のチャックプレート５１５を含んでもよい。第１のチャックプレート５１５は、コンプライアントアーム、屈曲アーム、屈曲プレート５３５等のような屈曲装置に結合されることも可能である。屈曲装置は、補強プレート５４５または支持アーム、旋回軸点等に結合されることも可能である。剥離された薄膜４０は、サセプタアセンブリ４０２内のサセプタプレート４０５に分離可能に接触することも可能である。付加的接触力は、真空チャネル４１０を介して印加される真空圧によってサセプタプレート４０５に印加されることも可能である。分離は、薄膜と反対側のドナー本体の表面を屈曲させる屈曲装置に力を適用することによって達成される。この分離の実施形態は、図５Ｂに図示され、屈曲プレート５３５の撓曲および薄膜４０から離れたドナー本体２０の最終的な変形を示す。本実施形態では、屈曲プレート５３５、第１のチャックプレート５１５およびチャックされたドナー本体２０のわずかな偏向を惹起する正圧が、チャネル５５５を介して屈曲プレート５３５の背面に印加される。正圧は、屈曲プレート５３５と補強プレート５４５との間に、ガス流動等のいずれの手段によっても印加されることが可能である。ドナー本体２０の一部は、サセプタプレート４０５上で定常なままである劈開された薄膜４０から離れたドナー本体の分離を開始するように、薄膜から１〜３ｍｍ以上で変形されることも可能である。代替の実施形態では、ドナー本体は、サセプタプレートに固定されたままであってもよいが、劈開された薄膜は、チャックプレートに取り付けられ、上記のようにドナー本体から分離される。
【００２８】
図６Ａおよび６Ｂは、分離チャックが薄膜４０と反対側のドナー本体２０の表面の一部のみに粘着し、かつリジッドアーム６３５である屈曲装置に結合される、第１のチャックプレート６１５を含む、分離プロセスの実施形態を図示する。第１のチャックプレート６１５とドナー本体２０との間の粘着は、真空チャネル６２５を介して伝えられる真空力を利用してもよい。第１のチャックプレート６１５は、多孔質であってもよい。リジッドアーム６３５は、旋回軸点６４５またはドナー本体から離れてリジッドアームを動かすように設計されている他の装置に結合されることも可能である。薄膜４０は、サセプタプレート４０５に、固定され、または接触するのみでもよい。図６Ｂに示すように薄膜４０から離れてリジッドアーム６３５を屈曲させることは、サセプタプレート４０５上で定常なままである薄膜４０から離れてドナー本体２０の一部の変形をもたらす。代替の実施形態では、ドナー本体は、サセプタプレートに固定されたままでもよいが、劈開された薄膜は、チャックプレート６１５に取り付けられ、かつ上記のようにドナー本体から分離される。焼鈍ステップは、注入、剥離ステップ、または分離ステップ中に薄膜の本体中の結晶格子に引き起こされた損傷を修復するために、自立式薄膜の分離後等、プロセスのいずれの段階においても行われてもよい。焼鈍は、薄膜が、任意の時間の間、例えば、５００度超の温度で、例えば、５５０、６００、６５０、７００、８００、８５０度以上、約９５０度以上で、サセプタアセンブリ上の適所にあるままである間に行われてもよい。構造は、例えば、約６５０度で約４５分間、もしくは約８００度で約１０分間、または約９５０度で１２０秒以下の間、焼鈍されてもよい。多くの実施形態では、温度は、少なくとも６０秒間、８５０度を超過える。いくつかの実施形態では、ドナーの構造および電子特性が注入―剥離プロセスの後続の反復のために保存されるように、薄膜を７００℃以上の温度まで焼鈍する前にドナー本体を取り外すことは有利である。
【００２９】
光起電装置は、薄膜が焼鈍された後に、自立式の薄い薄膜から製作されることも可能である。薄膜は、２０１０年１２月２９日に出願された米国特許出願第１２／９８０，４２４「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｆｏｒｍ  ａ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｂｙ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ  ａ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ｏｎ  ａ  Ｔｈｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｍｉｎａ」に記載され、参照することによって本明細書に組み込まれる、この目的の更なる加工のための一時的または恒久的支持に移動されてもよい。これは、例えば、真空パドル（図示せず）を使用して成されてもよい。この移動に影響するように、真空パドルが第２の表面上に置かれる一方、第１の表面上の真空が解放される。真空パドルへの移動に続き、第２の表面は、真空によって担持される一方、第１の表面は曝露される。図７Ａを参照すると、薄膜４０は、例えば、接着剤を使用して、一時的キャリア５０に付加される。この接着剤は、中程度の温度（最高約２００度）を許容しなくてはならず、容易に放出可能でなくてはならない。好適な接着剤は、例えば、炭化水素可溶性の、無水マレイン酸およびロジンを伴うポリエステル、または界面活性剤可溶性のポリイソブチレンおよびロジンを含む。一時的キャリア５０は、例えば、ガラス、金属、ポリマー、シリコン等、任意の好適な材料であってもよい。移動に続き、第１の表面１０は、接着剤によって一時的キャリア５０に担持されるであろう一方、第２の表面６２は曝露される。
【００３０】
図７Ｂに図示されるように、光起電装置を形成する更なる加工が後に続いてもよい。剥離によって引き起こされる損傷を除去するためのエッチステップは、例えば、フッ化水素（ＨＦ）酸および硝酸の混合を塗布することによって、またはＫＯＨを使用して、行われてもよい。焼鈍が、全てのまたはほぼ全ての損傷を除去するのに充分であり、このエッチは不必要であると分かる場合がある。表面は、薄いＨＦ溶液を使用して、例えば、１０：１ＨＦで２分間で、有機材料および残留酸化物から取り除かれてもよい。この湿式プロセスに続き、非晶質シリコン層７２が、第２の表面６２上に蒸着される。この層７２は、高濃度ドープのシリコンであり、例えば、約５０から約３５０オングストロームの間の厚さを有してもよい。図７Ｂは、第２の表面６２とドープ層７２との間に、両方と直に接触する、固有またはほぼ固有の非晶質シリコン層７４を含む、実施形態を示す。他の実施形態では、層７４は、省略されてもよい。本実施例では、高濃度ドープのシリコン層７２は、高濃度ドープのｎ型、すなわち低濃度ドープのｎ型薄膜４０と同じ導電型である。低濃度ドープのｎ型薄膜４０は、形成される光電池のベース領域を備え、高濃度ドープの非晶質シリコン層７２は、ベース領域への電気的接触を提供する。含まれる場合には、層７４は、薄膜４０と高濃度ドープのシリコン層７２との間の電気的接触を邪魔しないほど、充分に薄い。
【００３１】
透明導電酸化（ＴＣＯ）層１１０は、非晶質シリコン層７４上に形成され、非晶質シリコン層７４と直に接触する。ＴＣＯ１１０に対する適切な材料は、インジウムスズ酸化物およびアルミニウムでドープされた酸化亜鉛を含む。この層は、例えば、おおよそ約５００から約１５００オングストロームの間の厚さ、例えば、約７５０オングストロームの厚さであってもよい。この厚さは、蒸着された反射層からの反射を高めるであろう。いくつかの実施形態では、この層は、実質的にはより薄く、例えば、約１００から約２００オングストロームであってもよい。非晶質シリコン層７６は、薄膜の焼鈍にも、第２の表面に適用されてもよい。
【００３２】
図７Ｃに示される完成した装置に見出されるように、入射光は、第１の表面１０で薄膜４０へ進入するであろう。薄膜４０を通過した後、吸収されていない光は、第２の表面６２で薄膜４０から退出し、その後、ＴＣＯ層１１０を通過するであろう。ＴＣＯ層１１０上に形成される反射層１２は、第２の機会に吸収されるように、この光を電池の中へと反射し返し、効率を向上させるであろう。導電性の反射金属が、反射層１２に対して使用されてもよい。種々の層または積層が使用されてもよい。一実施形態では、反射層１２は、例えば、約３０または５０オングストロームから約１００オングストロームのクロムの非常に薄い層に続き、約１，０００から約３，０００オングストロームの銀を、ＴＣＯ層１１０上に蒸着することによって形成される。描写しないものの、代替の実施形態では、反射層１２は、約１０００から約３０００オングストロームの厚さを有する、アルミニウムであってもよい。次のステップでは、層はめっきによって形成されるであろう。従来のめっきは、アルミニウム層上に行うことはできないため、アルミニウムが反射層１２に対して使用される場合、追加の１つまたは複数の層は、めっきにシード層を提供するように追加されなくてはならない。一実施形態では、例えば、約２００から約３００オングストロームの間の厚さの、例えば、チタンの層に続いて、例えば、約５００オングストロームの任意の好適な厚さを有してもよい、例えば、コバルトのシード層となる。
【００３３】
金属支持要素６０は、反射層１２（本実施形態ではクロム／銀の積層）上に、形成される。いくつかの実施形態では、金属支持要素６０は、電気めっきによって形成される。一時的キャリア５０および薄膜４０、ならびに関連層は、電解質浴の中に浸漬される。電極が反射層１２に取り付けられ、電流が電解質を通過した。電解質浴からのイオンは、反射層１２上に集積し、連続した金属支持要素６０を形成する。金属支持要素６０は、例えば、ニッケルおよび鉄の合金であってもよい。鉄はより安価である一方、ニッケルの熱膨張係数は、シリコンの熱膨張係数により良く合致し、後のステップの間に応力を減少させる。金属支持要素６０の厚さは、所望される通りであってもよい。金属支持要素６０は、光電池を形成するように、構造上の支持を提供するのに十分厚くあるべきである。より厚い支持要素６０は、内反の傾向がより少ない。対照的に、厚さを最小化することによって、費用が削減される。当業者は、これらの懸念の平衡を保つように、好適な厚さおよび鉄対ニッケルの比率を選択するであろう。金属支持要素６０の厚さは、例えば、おおよそ約２５から約１００ミクロン、例えば、約５０ミクロンであってもよい。いくつかの実施形態では、鉄―ニッケル合金は、鉄が約５５から約６５パーセントの間、例えば、鉄６０パーセントである。
【００３４】
低濃度ドープのｎ型薄膜４０は、光電池のベースを含み、低濃度ドープのｐ型非晶質シリコン層７６は、電池のエミッタとしての機能を果たす。高濃度ドープのｎ型非晶質シリコン層７２は、電池のベース領域への優れた電気的接触を提供するであろう。電気的接触は、電池の両面になされなくてはならない。非晶質シリコン層７６への接触は、ＴＣＯ層１１２を経由して、グリッド線５７によってなされる。金属支持要素６０は、導電性であり、導電層１２およびＴＣＯ層１１０を経由して、ベース接点７２と電気的に接触する。
【００３５】
図７Ｃは、光電池および金属支持要素６０を含む、完成した光起電アセンブリ８０を示す。代替の実施形態では、使用するドーパントを変更することによって、高濃度ドープの非晶質シリコン層７２は、エミッタとして機能を果たしてもよい一方、高濃度ドープのシリコン層７６は、ベース領域への接点として機能を果たす。非晶質シリコン層７２および７６は、自立式薄膜の第１および第２の表面とそれぞれ直に接触してもよい。入射光（矢印によって表示）は、ＴＣＯ１１２の上にかかり、高濃度ドープのｐ型非晶質シリコン層７６で電池に進入し、第１の表面１０で薄膜４０に進入し、薄膜４０を通って動く。反射層１２は、電池の中へ光を反射し返すのに役立つであろう。本実施形態では、レシーバー要素６０は、基板として機能を果たす。レシーバー要素６０および薄膜４０、ならびに関連層は、光起電アセンブリ８０を形成する。複数の光起電アセンブリ８０は、形成され、支持基板９０、または代替的に、支持上板（図示せず）に付加することができる。各光起電アセンブリ８０は、光電池を含む。モジュールの光電池は、概して、直列で電気的に接触される。
【００３６】
サセプタ装置
ここで図８Ａおよび８Ｂを参照すると、先に図４Ａおよび４Ｂに記載されたようなサセプタアセンブリは、１つ以上のサセプタプレートを含むことも可能である。サセプタアセンブリ４００は、図８Ｂに示されるサセプタチャンバ８００の下部に配置されてもよく、自立式薄膜を剥離、焼鈍、または分離するために適切な条件を支持するように設計されてもよい。図８Ａでは、第１のプレート４０５は、ドナー本体の第１の表面と接触させるために使用されてもよく、剥離、分離、焼鈍、またはそれらの任意の組み合わせの間に、薄膜のための分離可能な支持を提供してもよい。第１のサセプタプレート４０５は、薄膜製造プロセスの至る所で使用されてもよく、または特定のステップのために最適化された別個の特性を有する別個のプレートが使用されてもよい。例えば、ドナー本体は、注入中に第１のサセプタプレートアセンブリと、剥離中に第２のサセプタプレートと、分離中に第３のサセプタプレートと接触してもよい。任意選択の上部表面（例えば、チャック、図示せず）が、第１の表面と反対側のドナー本体の第２の表面との接触のために利用されてもよい。サセプタアセンブリ４００は、剥離後に薄い薄膜のための物理的支持を提供し、剥離および利用される焼鈍プロトコルに導電性の熱特性を提供することも可能である。いくつかの実施形態では、第１のサセプタプレート４０５は、黒鉛等の不活性な固体であってもよい。本発明のいくつかの実施形態では、ドナー本体または薄膜は、真空浸透性であるサセプタアセンブリに分離可能に接触する。多孔質材料は、真空圧が剥離中にドナー本体または薄膜をサセプタに対して保持することを可能にするように、第１のサセプタプレート４０５のために使用されてもよい。多孔質材料は、多孔質黒鉛、多孔質窒化ホウ素、多孔質シリコン、多孔質炭化シリコン、レーザ穴開けシリコン、レーザ穴開け炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００３７】
真空は、周辺環境（例えば、空気または窒素）の負のゲージ圧を印加することによって、または一連の真空チャネル４１０を介した定方向の真空圧によって、得られることも可能である。プロセスフローに導電性である多孔質サセプタプレート材料の選択は、剥離プロセスに重要である。剥離プロセスに伝導性である材料特性としては、低い静摩擦係数（値を有するＣＳＦ、例えば、０．１〜０．５）、低い硬度（モース硬度計で＜１０）、およそ１５マイクロメートル未満の平均気孔直径、機械を平板化する能力（つまり、これらのサセプタ上で従来の機械技術／材料を使用することができる）、低い粗度（＜１μｍの粗度）、平面性（本体上で＜１０μｍのうねり）、薄膜とサセプタとの間で静電荷の発生を防止するために十分な電気導電性等が挙げられる。一実施形態では、第１のサセプタプレート４０５は、ドナー本体の熱膨張係数（ＣＴＥ）とほぼ同じであるＣＴＥを有してもよい。別の実施形態では、サセプタプレートは、ドナー本体の熱容量と同じまたはそれより低い熱容量を有してもよい。いくつかの実施形態では、ドナー本体は、単結晶シリコンであり、サセプタの熱容量は、シリコンのそれ（約１９．８Ｊ／ｍｏｌ−°Ｋ）とほぼ同じである。
【００３８】
これらの制約で、多くのエンジニアリングセラミックスおよび他の材料が、第１のサセプタプレート４０５のためにこれらの特性を提供するために、選択される場合がある。一実施形態では、Ｒｉｎｇｓｄｏｒｆｆ（商標）黒鉛グレードＲ６３４０は、シリコンのそれと類似のＣＴＥを有するので、使用されることが可能である。これは、剥離または焼鈍に関連する熱処理中に、横方向の力がドナー本体または薄膜に印加されるのを防止するために重要である。ＣＴＥがシリコンのそれと類似でない黒鉛では、これらの温度変化は、薄膜のしわまたは裂傷をもたらす場合がある。ＣＴＥの一致した黒鉛では、薄膜は、これらの温度変化中に、軽い保持真空に留まるか、または全く真空保持に留まらないことも可能である。バルクエッチングは、純度を改善するために、黒鉛に適用されてもよい。通常のバルクエッチングプロセスは、塩化ガスと共に導入された真空チャンバ内での２４時間高温焼き出しからなる。
【００３９】
剥離プロセスの他の実施形態では、急速の高温熱プロファイルが適用される。これらの実施形態では、オフガスに耐性があり、または８００、９００または１０００℃の高さの温度で分解するサセプタプレートが所望である。サセプタ材料は、材料分解を受けることなく、温度およびプロセスの大気露出に耐えるような、ドナー本体の汚染を防止する特性を有してもよい。材料は、分解に本来的に耐性があってもよく、または上昇した温度で、ドナー本体の汚染へのバリアとしての役割を果たす材料でコーティングされてもよい。例えば、多孔質炭化シリコンは、硬く、耐久性があり、良好なＣＴＥの一致を有するが、柔らかくて低いＣＳＦおよび高純度を有する窒化ホウ素でコーティングされてもよい。他の実施形態では、最適化多孔質／レーザ穴開け材料が利用されることも可能である。レーザ穴開け材料は、チャックのバルクの必要性（多孔度、ＣＴＥ、平面度／機械加工性）と表面材料の必要性（低いＣＳＦ、柔らかさ、高純度等）との間で差別化することを斟酌する。例えば、上にリスト化された所望の特性とのインターフェースを提供する材料は、ベースバルクのために所望である特性を有するストック材料上でコーティングされ得る。他の実施形態では、先に言及された仕様を満たす、金属酸化物、炭化物、窒化物、セラミックス、および高温合金が、使用のための候補である。上記のサセプタ材料の特性は、機械的特性、一様性、および薄膜の純度を含む、製造される薄膜の品質を有益に改良する。
【００４０】
本発明の別の実施形態では、一様な温度プロファイルは、剥離中に、ドナー本体に適用されてもよい。図８Ａでは、熱的に異方性である第２のサセプタプレート４１５は、一様な熱プロファイルの適用を容易にするために、ドナー本体への通常の方向と比較して、ドナー本体と平行な平面で優先的により高い熱伝導性を提供する、第１のプレート４０５付近に配置されてもよい。剥離温度プロファイルの一様性は、劈開面への垂線と比較して劈開面中で極めて伝導性がある黒鉛材料であり、したがって理想的な平面熱導体である、熱分解炭素の存在によって高められる。熱的に異方性の第２のプレートは、第１のサセプタプレート４０５の底面への真空圧の分布を容易にするために、真空チャネル４１０を含んでもよい。別の特徴は、真空圧の分布を改善するサセプタプレートの表面まで機械加工される真空チャネル４５５を含んでもよい。図９Ａに示される実施形態では、放射状経路によって接続される同心円の輪として示される１組の真空チャネル９５５を有する、第２のサセプタプレート９１５は、真空圧を分布させ、多孔質サセプタプレートを分離するために使用されてもよい。第２のサセプタプレート９１５の周囲９２５の真空チャネルは、１つのサセプタプレートを別の装置またはプレートに固定するために、サセプタプレートの周囲付近で真空圧を分布させるように使用される。
【００４１】
いくつかの実施形態では、サセプタ装置のための加熱源は、サセプタチャンバ内に加熱ランプを埋込むこと等によって、提供されることも可能である。加熱源は、１０００℃まで等、注入、剥離、または焼鈍のために必要とされる温度を提供する能力があるいずれの源であってもよい。他の実施形態では、加熱源は、石英加熱またはサセプタアセンブリおよび／またはドナー本体を加熱するためにサセプタチャンバ内に配置された誘導加熱要素等が挙げられるが、これに限定されない、サセプタチャンバから分離して配置されてもよい。
【００４２】
更なる実施形態では、分化真空チャネルは、プレート４０５および４１５を合わせて固定する真空が、ドナー本体をサセプタアセンブリ４００に対して保持する真空から分離されて、サセプタプレート上で使用されることも可能である。図８Ａは、分化真空チャネルを有する、例示的なサセプタアセンブリを図示する。保持力を変動させるために、サセプタを介して牽引している真空は、絞られる必要がある場合もある。牽引の第１のサセプタプレート自体への効果に対する薄膜への多孔質材料（例えば、黒鉛）を介しての牽引の効果を遮断するために、この２つのために分化真空チャネルが利用されることも可能である。第１の組のチャネル４１０は、中心に位置し、これらは、薄膜自体での吸気を制御する。第２の組の真空チャネル４６０および環状部４７０は、第１および第２のサセプタの縁部の周りに位置し、中央のドナー本体上でのチャックと関係なく、第１のサセプタを定位置に保持する。この方式を利用することによって、薄膜を取り除いて、サセプタアセンブリを、尚、合わせて保持することが可能である。
【００４３】
いくつかの実施形態では、真空力は、サセプタアセンブリの冷却に貢献することも可能である焼鈍または剥離プロセス中に、薄膜をサセプタアセンブリに固定するように印加される。焼鈍プロセスまたは剥離プロセスのために必要とされる高温を得るために、サセプタアセンブリは、ドナー本体と下部真空マニホルドとの間に熱中断を提供するプレートを含んでもよい。熱中断としての役割を果たす、第３のサセプタプレート４７５が、真空マニホルド（図示せず）と第１のサセプタプレート４０５または第２のサセプタプレート４１５との間で、図８Ａのサセプタアセンブリ４００に付加されてもよい。代替の実施形態では、第１または第２のサセプタプレートは、真空マニホルドと薄膜との間で熱中断としての役割を果たすことも可能である。本発明のいくつかの実施形態では、焼鈍および／または剥離での熱中断は、図９Ｂに示されるディスク９７５等の石英ディスクによって達成されることも可能である。ディスクの数は、所望の温度範囲および一様性に応じて、１つまたは２つであってもよい。石英の代わりに、高温セラミックス等、焼鈍温度に耐えることができる他の熱絶縁性材料が使用されることも可能である。石英ディスクは、真空が通り抜けることを可能にするように機械加工されるが、尚、分化真空チャネルの内側および外側の環状部を隔離する。この熱中断ディスクは、水冷却されるサセプタアセンブリの下で真空マニホルドを使用すると、危険である場合がある。熱中断は、第１のサセプタプレート４０５からの熱損失を防止することも可能であり、焼鈍および／または剥離を達成するために必要とされる温度を得ることを潜在的に容易にすることも可能である。焼鈍プロセスを容易にすることも可能である熱中断サセプタプレート４７５の特性としては、高拡散性異物の低い含有量（２０ＰＰＭ未満の不純物）、シリコンに類似する熱膨張係数（例えば、シリコンＣＴＥの２０％以内）、および高い温度互換性（例えば、１，０００℃）、ならびに低い電気抵抗が挙げられる。
【００４４】
図８Ａに図示される分化チャネルを有するサセプタアセンブリは、熱積層に関連して示されるが、分化チャネル４６０／４７０および熱積層４７５の機能は、互いと独立して使用されてもよいことに注意されたい。同様に、熱積層は、薄膜を支持する上面の表面が熱中断要素の下のコンポーネントと異なる温度で作動する、いずれの状況でも利用されることも可能である。更に、熱積層（異なる温度で下部表面から上面の表面を分離する熱中断としての石英）の個別の要素は、個別に、異なった順序、または異なった構成で使用されてもよい。
【００４５】
分離装置
図１０Ａおよび１０Ｂには、図５Ｂの方法でドナー本体を薄膜から分離するための分離チャック１００の実施形態が示される。作動では、薄膜と反対側のドナー本体の表面は、分離チャックに対して配置され、剥離される（しかし、まだ分離されていない）薄膜本体は、サセプタアセンブリ上に配置されるであろう。あるいは、ドナー本体／薄膜は、この装置で反転されてもよい。図１０ＡおよびＢの分離チャック１００は、多孔質プレート１１５（例えば、黒鉛）を含むプレートの積層、可撓性プレート１３５等の屈曲装置（例えば、アルミニウムまたはＰＥＥＫ）、および硬い支持プレート１４５（アルミニウム等）を伴う。多孔質プレート１１５は、本開示では、黒鉛と呼ばれるものとするが、他の材料も、また、後に記載されるように可能である。硬いプレート１４５は、中に配分チャネル１５０を有し、可撓性プレート１３５の背面に正圧を印加する。配分チャネルは、例えば、放射状チャネルによって接続された同心円の輪として、または線状グリッドとして、構成されてもよい。可撓性プレート１３５は、円周の周りの硬いプレート１４５に固定されてもよい。正圧が印加されると、可撓性プレート１３５の中央部分は、図１０Ｂのように凸形に偏向し、多孔質プレート１１５にその形に取らせるであろう。可撓性プレートは、例えば、１または２ミリメートルのオーダーで偏向することも可能である。この装置の作動圧は、例えば、０．１〜５バールのいずれの圧力であってもよい。この圧力は、装置内の材料の厚さに依存する。可撓性プレートの要件は、印加される圧力を受ける機械的強度、（ブレーキに対するように）弾性のあるように曲がることへの遵守、加圧された空気に不浸透性であること、である。一実施形態では、多孔質層１１５は、厚さおよそ３ｍｍであり、不浸透性の可撓性プレート１３５は、およそ５ｍｍの厚さである。可撓性層１３５のための他の材料選択としては、アルミニウムのようなしなやかな金属、薄いゲージ鋼、またはポリマー、エラストマーもしくはゴム系材料が挙げられる。いくつかの実施形態では、ドナー本体（図示せず）は、可撓性プレートと多孔質プレートとの間で真空を印加することによって、多孔質プレート１１５に対して保持されることも可能である。黒鉛プレートは多孔質であるので、真空は、多孔質プレート１１５を介して吸気までも提供するために、真空容積への真空インレットを介して、プレート１１５の後ろの配分チャネル１６０に印加されることも可能である。
【００４６】
実施例
｛１１１｝単結晶ドナーウェハからの薄膜形成
プロセスは、｛１１１｝のミラー指数を有するドナーウェハで開始する。ほぼ平面であるが、いくつかの先在する構造を有する場合もある第１の表面が、提供される。ドナー本体は、４００ｋｅＶで合計４．０×１０１６  Ｈ  ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のイオン線量を注入された。注入温度は、およそ℃であった。注入は、ドナー本体の第１の表面から劈開面４．５μｍをもたらした。ドナー本体は、抵抗比１〜３ｏｈｍ―ｃｍまでのホウ素等のｎ型ドーパントをドープされた。
【００４７】
注入後、ドナーウェハの注入された表面は、サセプタアセンブリと接触した。サセプタアセンブリは、多孔質黒鉛のサセプタプレートを含んだ。付加的に、多孔質黒鉛は、一様に平らで滑らかな表面を提供するために、１５００グリットの紙やすりで機械的に滑らかにされた。真空圧は、ウェハに印加されなかった。サセプタアセンブリに一度接触すると、２つの熱傾斜を含む熱剥離プロファイルが適用された。室温で開始し、以下の傾斜順序、４００℃まで１５℃／ｓの傾斜、６０秒間４００℃で保持、それに続いて、７００℃まで１０℃／ｓの傾斜、が適用された。この時点で、薄膜は、ドナーウェハから剥離し、１０℃／ｓで９５０℃まで傾斜し、かつ１分間保持することによって焼鈍された。ウェハは、その後、室温まで冷却させた。
【００４８】
ドナー本体は、室温で薄膜から分離されたが、薄膜（以前のドナー本体）の第１の表面は、サセプタプレートに固定されたままであった。−１３ｐｓｉの真空力が、サセプタアセンブリ内の多孔質プレートに印加され、薄膜をサセプタアセンブリに固定した。第１の表面と反対側のドナー本体の第２の表面の一部は、真空線に結合された分離チャックの多孔質プレートに接触した。分離チャックの多孔質プレートは、旋回点を含むリジッドアームに結合された。真空が分離チャックの多孔質プレートに印加されると、プレートの一部は、リジッドアームに旋回点上で旋回させるドナー本体に対して圧縮し、薄膜から離れてドナー本体の一部を持ち上げた。薄膜からの初期的分離後に、ドナー本体は、薄膜から手動で持ち上げられ、プロセスラインに戻された。薄膜は、更に加工されて、光起電力装置を形成した。分離プロセスは、外気温度および大気圧で生じた。
【００４９】
｛１００｝単結晶ドナーウェハからの薄膜
プロセスは、｛１００｝のミラー指数を有するドナーウェハで開始する。ほぼ平面であるが、いくつかの先在する構造を有する場合もある第１の表面が提供される。ドナー本体は、４００ｋｅＶで合計８．０×１０１６  Ｈ  ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のイオン線量を注入された。注入温度は、およそ１６０℃であった。注入は、ドナー本体の第１の表面から劈開面４．５μｍをもたらした。
【００５０】
注入後、ドナーウェハの注入された表面は、サセプタアセンブリと接触した。サセプタアセンブリは、多孔質黒鉛のサセプタプレートを含んだ。多孔質黒鉛は、一様に平らで滑らかな表面を提供するために、１５００グリットの紙やすりで機械的に滑らかにされた。サセプタアセンブリは、熱的に異方性であった第２のサセプタプレートを更に含んだ。第２のサセプタプレートは、熱分解黒鉛を含み、一様な熱処理を容易にするために、熱的に異方性の材料を提供した。ドナー本体は、第１のサセプタプレートへ−１３ｐｓｉの真空を印加することよって、サセプタアセンブリに固定された。
【００５１】
サセプタアセンブリをドナー本体に接触させた後、６０秒間保持された第１の剥離温度４４０℃まで２．３℃／ｓの熱傾斜率と、それに続いて５００秒間保持された４９０℃まで０．２℃／ｓの熱傾斜率とを含んだ、熱剥離プロファイルが、適用された。剥離後、ドナー本体の第１の表面である第１の表面と第１の表面と反対側の第２の表面とを含む、薄い自立式薄膜が、３分間、９５０℃で焼鈍された。ウェハは冷却された。
【００５２】
ドナー本体は、室温で薄膜から分離されたが、薄膜（以前のドナー本体）の第１の表面は、印加された−１３ｐｓｉの真空力で、サセプタプレートに固定されたままであった。薄膜の第１の表面と反対側のドナー本体の第２の表面の一部は、真空線に結合された分離チャックの多孔質プレートに接触した。多孔質プレートは、また、旋回点を含むリジッドアームに結合した。真空が多孔質プレートに印加されると、多孔質プレートの一部は、リジッドアームに旋回点上で旋回させるドナー本体に対して圧縮し、薄膜から離れてドナー本体の一部を持ち上げた。ドナー本体は、ドナー本体から手動で持ち上げられ、プロセスラインに戻された。薄膜は、更に加工されて、光起電力装置を形成した。
【００５３】
種々の実施形態が、明確および完全にするために、提供されてきた。明らかに、全ての可能な実施形態を一覧として示すのは実際的ではない。本明細書によって情報が与えられる時、本発明の他の実施形態は、当業者には明らかであろう。製作の詳細な方法を本明細書に記載してきたが、同じ構造を形成する、任意の他の方法を使用することができる一方で、結果は、本発明の範囲内に該当する。上述の詳細な記載は、本発明が取ることができる、多くの形態のうちのいくつかのみについて説明している。この理由から、本発明を実施するための形態は、限定するものではなく、例証することを意図している。本発明の範囲を画定するように意図しているのは、全ての同等物を含む、続く特許請求の範囲のみである。
【図４Ａ】
2014506008.tif 000003
【図４Ｂ】
2014506008.tif 000004
【図５Ａ−５Ｂ】
2014506008.tif 000005
【図６Ａ−６Ｂ】
2014506008.tif 000006
【図７ａ】
2014506008.tif 000007
【図７ｂ】
2014506008.tif 000008
【図７ｃ】
2014506008.tif 000009
【図８Ａ】
2014506008.tif 000010
【図８Ｂ】
2014506008.tif 000011
【図９Ａ】
2014506008.tif 000012
【図９Ｂ】
2014506008.tif 000013
【図１０Ａ−１０Ｂ】
2014506008.tif 000014
【図１】
2014506008.tif 000015
【図２Ａ】
2014506008.tif 000016
【図２Ｂ】
2014506008.tif 000017
【図２Ｃ】
2014506008.tif 000018
【図２Ｄ】
2014506008.tif 000019
【図３】
2014506008.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月2日(2013.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー本体から薄膜を製造する方法であって、
ａ．ドナー本体の第１の表面にイオン線量を注入して、劈開面を形成するステップと、
ｂ．注入中に前記ドナー本体を注入温度まで加熱するステップと、
ｃ．前記ドナー本体の前記第１の表面をサセプタアセンブリの第１の表面に分離可能に接触させるステップであって、前記ドナー本体の前記第１の表面および前記サセプタアセンブリの前記第１の表面が直接接触している、ステップと、
ｄ．前記ドナー本体に剥離温度を適用して、前記劈開面で前記薄膜を前記ドナー本体から剥離するステップであって、前記ドナー本体の前記第１の表面が前記薄膜の第１の表面を含む、ステップと、
ｅ．前記ドナー本体から前記薄膜を分離するステップと、
ｆ．線量、注入温度、剥離温度、および剥離圧の組み合わせを調整して、前記薄膜内で物理的欠陥がほぼない区域を最大化するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記サセプタアセンブリが前記ドナー本体下に位置付けられ、前記サセプタアセンブリの前記第１の表面への前記ドナー本体の前記第１の表面の分離可能な接触が、前記ドナー本体の重量によって提供される力のみからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サセプタアセンブリの前記第１の表面への前記ドナー本体の前記第１の表面の前記分離可能な接触が、前記サセプタへ真空力を印加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記剥離温度プロファイルが前記ドナー本体の前記第１の表面中でほぼ一様である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
剥離温度を適用する前記ステップが、前記ドナー本体を第１の温度のゾーンから第２の温度のゾーンへ動かすことを含み、前記第２の温度が前記第１の温度より高い、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記薄膜の前記第１の表面の９０％超の表面区域に物理的欠陥がなく、前記薄膜の前記表面区域が前記ドナー本体の前記第１の表面の表面区域にほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記サセプタアセンブリの前記第１の表面が前記ドナー本体と接触することができる第１のプレートを含み、前記第１のプレートが多孔質材料を含み、その全体を通じて真空圧が行きわたる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記サセプタアセンブリが前記第１のプレート付近に第２のプレートを更に含み、前記第２のプレートが熱的に異方性である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記薄膜を前記ドナー本体から分離することが前記ドナー本体の第２の表面の一部に力を印加することを含み、前記第２の表面が前記薄膜の前記第１の表面と反対側にあり、前記ドナー本体が前記薄膜から離れて変形される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記薄膜を前記ドナー本体から分離することが前記薄膜の前記第１の表面の一部に力を印加することを含み、前記薄膜が前記ドナー本体から離れて変形される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ａ．前記薄膜を前記サセプタアセンブリから分離するステップと、
ｂ．前記薄膜の前記第１の表面と直に接触している第１の非晶質シリコン層と、前記薄膜の第２の表面と直に接触している第２の非晶質シリコン層とを有する、光電池を製作するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2014506008.tif 000021
2014506008.tif 000022