JP2000164905A - 光電変換装置の製造方法とその製造装置 - Google Patents

光電変換装置の製造方法とその製造装置

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JP2000164905A
JP2000164905A JP11268257A JP26825799A JP2000164905A JP 2000164905 A JP2000164905 A JP 2000164905A JP 11268257 A JP11268257 A JP 11268257A JP 26825799 A JP26825799 A JP 26825799A JP 2000164905 A JP2000164905 A JP 2000164905A
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Masaaki Iwane
正晃 岩根
Akiyuki Nishida
彰志 西田
Kazuaki Omi
和明 近江
Kiyobumi Sakaguchi
清文 坂口
Kazutaka Yanagida
一隆 柳田
Takao Yonehara
隆夫 米原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 歩留まりよく貼り合わせた基板を分離する方
法を提供して、低製造コストで高品質の光電変換装置を
供給できる製造方法と製造装置を提供する。 【解決手段】 第1の半導体層11と第2の半導体層5
の間に分離層3を有する半導体基板1を形成し、前記第
2の半導体層5の前記分離層3面と反対側の面に支持基
板2を貼り合わせて貼り合わせ基板を形成し、前記分離
層3で前記第1の半導体層11と前記第2の半導体層5
を分離して、前記第2の半導体層5を用いて光電変換装
置を製造する方法において、前記半導体基板1と前記支
持基板2を貼り合わせる際に、少なくとも一方の端部で
互いを貼り合わせていない部分を少なくとも一部形成
し、前記貼り合わせ基板の側面に流体を吹き付けること
により、前記第1の半導体層11と前記第2の半導体層
5を分離する光電変換装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置の製
造方法とその製造装置に関し、特に光エネルギーを電気
エネルギーに変換する太陽電池とその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】火力発電による石油の燃焼や、自動車の
エンジンによるガソリンの燃焼などによる、二酸化炭
素、窒素酸化物などの地球温暖化ガスの排出が、地球環
境を悪化させる原因になっている。また、将来の原油の
枯渇の心配もある。そこで、クリーンなエネルギー源と
して太陽電池による発電に関心が高まっている。薄膜結
晶シリコン(Si)太陽電池は発電層が薄く、使用する
Si原料が少ないので低コスト化ができる。また、薄膜
結晶Si太陽電池は、結晶Siを発電層とするので、ア
モルファスSiなどを用いた太陽電池に比べて、高変換
効率、低劣化が期待できる。さらに、薄膜結晶Si太陽
電池は、ある程度折り曲げることができるので、自動車
のボディや荷電製品や屋根瓦などの曲面部に貼って使用
できる。
【0003】薄膜結晶Si太陽電池を実現するために、
特開平8−213645号公報は、多孔質Si層上のエ
ピタキシャル層を利用して、薄膜単結晶Siを分離する
ことを開示している。図33は、特開平8−21364
5号公報で、薄膜Siの太陽電池を形成する方法を表す
模式的な断面図である。図中、2601はSiウェハ、
2602は多孔質Si層、2603はp+型Si層、2
604はp-型Si層、2605はn+型Si層、260
6は保護膜、2607は接着剤、2608,2609は
治具である。
【0004】図33に示す太陽電池の製造方法では、ま
ず、Siウェハ2601の表面に陽極化成により多孔質
Si層2602を形成する。その後、多孔質Si層26
02上にp+型Si層2603をエピタキシャル成長さ
せ、さらにその上にp-型Si層2604とn+型Si層
2605をそれぞれエピタキシャル成長させる。そし
て、保護膜2606を形成する。そして、保護膜260
6とSiウェハ2601に接着剤2607を付けて、治
具2608,2609を接着する。その後、治具260
8,2609に引っ張り力Pを働かせて、多孔質Si層
2602でSiウェハ2601とエピタキシャルSi層
2603,2604,2605を分離する。そして、エ
ピタキシャルSi層2603,2604,2605を用
いて太陽電池を形成し、Siウェハ2601を再び同様
の工程に投入してコストダウンを図る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平8−2
13645号公報の方法では、治具2608,2609
に単に引っ張り力を働かせて、多孔質Si層2602で
Siウェハ2601とエピタキシャルSi層2603,
2604,2605を分離する。この方法では、うまく
多孔質Si層2602で分離できるとは限らない。引っ
張り力で分離するとき、エピタキシャル層2603,2
604,2605を割ってしまったり、傷をつけてしま
うことが多い。このため、提供する光電変換装置は、歩
留まりが悪かったり、低品質だったりする。
【0006】そこで、本発明の目的は、歩留まりよく貼
り合わせた基板を分離する方法を提供して、低製造コス
トで高品質の光電変換装置を供給できる製造方法と製造
装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者らが鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。
【0008】すなわち、本発明の光電変換装置の製造方
法の第1は、第1の半導体層と第2の半導体層の間に分
離層を有する半導体基板を形成し、前記第2の半導体層
の前記分離層面と反対側の面に支持基板を貼り合わせて
貼り合わせ基板を形成し、前記分離層で前記第1の半導
体層と前記第2の半導体層を分離して、前記第2の半導
体層を用いて光電変換装置を製造する方法において、前
記半導体基板と前記支持基板を貼り合わせる際に、少な
くとも一方の端部で互いを貼り合わせていない部分を少
なくとも一部形成し、前記貼り合わせ基板の側面に流体
を吹き付けることにより、前記第1の半導体層と前記第
2の半導体層を分離することを特徴とする。
【0009】本発明の光電変換装置の製造方法の第1に
おいては、前記半導体基板と前記支持基板の互いを貼り
合わせていない部分が分離層の近傍に存在し、流体の流
れを受けて分離層を押し拡げる方向の力を生ずるよう
な、凹型を形成していることが好ましく、前記凹型が、
半導体基板のべべリングにより形成されていることが好
ましい。
【0010】また、前記分離層の周縁部を除去した後に
前記分離を行うことが好ましい。
【0011】本発明は、つぎの光電変換装置の製造方法
も包含する。すなわち、本発明の光電変換装置の製造方
法の第2は、第1の半導体層と第2の半導体層の間に分
離層を有する半導体基板を形成し、前記第2の半導体層
の前記分離層面と反対側の面に支持基板を貼り合わせて
貼り合わせ基板を形成し、前記分離層で前記第1の半導
体層と前記第2の半導体層を分離して、前記第2の半導
体層を用いて光電変換装置を製造する方法において、前
記半導体基板と前記支持基板を貼り合わせる際に、互い
の端部をそろえて貼り合わせ、前記貼り合わせ基板の側
面に流体を吹き付けることにより、第1の半導体層と前
記第2の半導体層を分離することを特徴とする。
【0012】本発明の第1及び第2の製造方法において
は、前記分離層は、内部に微小空隙を有しているのが望
ましい。また、前記分離層は、前記支持基板と半導体基
板との貼り合わせ箇所より機械的強度が脆弱であるのが
望ましい。
【0013】また、前記半導体基板は、単結晶シリコン
基板を部分的に多孔質化することによって多孔質単結晶
シリコン層である分離層を形成し、該分離層上に単結晶
シリコン層をエピタキシャル成長することによって形成
され、前記分離層は、陽極化成法によって形成されても
よいし、前記半導体基板は、単結晶シリコン基板の所定
の深さに微小気泡層である分離層を設けることによって
形成され、前記分離層は、イオン打ち込みにより形成さ
れてもよい。
【0014】また、前記流体を吹き付ける方法として、
高圧の水流をノズルから吹き出すウォーター・ジェット
法を用いるのが望ましい。
【0015】また、支持基板は、光透過性の基板である
ことが好ましい。
【0016】また、前記第2の半導体層の内部に半導体
接合を形成した後に前記分離を行うことが好ましい。
【0017】また、前記流体を吹き付ける手段としてノ
ズルを用い、該ノズルを前記貼り合わせ基板の外周に平
行に移動しながら前記流体を吹き付けることが好まし
い。
【0018】その際、前記貼り合わせ基板の外周が多角
形であり、該外周の一辺に平行に前記ノズルを移動しな
がら前記流体を吹き付けた後に、該貼り合わせ基板を回
転させ、該外周の他の辺に平行に前記ノズルを移動しな
がら前記流体を吹き付けることが好ましい。
【0019】また、本発明は、光電変換装置の製造装置
も包含する。すなわち、本発明の光電変換装置の製造装
置は、第1の半導体層と、光電変換装置が製造される第
2の半導体層の間に分離層を有する半導体基板と、第2
の半導体層の分離層と反対の面に貼り合わされた支持基
板よりなる貼り合わせ基板を保持する保持材と、貼り合
わせ基板の側面に流体を吹き付けて分離層で第1の半導
体層と第2の半導体層を分離するノズルとを少なくとも
有することを特徴とする。
【0020】本発明において、光電変換装置とは、太陽
電池や光センサーなどを包含する。
【0021】
【発明の実施の形態】図32は、本発明の貼り合わせ基
板を説明する模式的な断面図である。貼り合わせ基板
は、半導体基板と支持基板を貼り合わせた基板である。
図中、3001は第1の半導体層、3002は分離層、
3003は第2の半導体層、3004は半導体基板、3
007は支持基板である。
【0022】図32の(a)、(b)、(c)は、本発
明の製造方法の第1に用いる貼り合わせ基板の例を示す
模式的な断面図である。これらの貼り合わせ基板には図
32のA,B,Cのような部分があり、これが半導体基
板3004と支持基板3007の端部で互いを貼り合わ
せていない部分である。こういう部分が少なくとも一部
ある基板が、本発明の製造方法の第1の貼り合わせ基板
である。図32(a)では貼り合わせ基板の端部で半導
体基板3004と支持基板3007が離れているため、
半導体基板3004の端部と支持基板3007の端部の
両方とも互いを貼り合わせていない。図32(b)で
は、支持基板3007の端部を貼り合わせていない。図
32(c)では、半導体基板3004の端部を貼り合わ
せていない。
【0023】図32(d)は、本発明の製造方法の第2
に用いる貼り合わせ基板の断面図である。この貼り合わ
せ基板は、D部分のように半導体基板3004の端部と
支持基板3007の端部の位置が同じである。
【0024】本発明の第1の半導体層3001は、S
i、GaAsなどからなる通常の半導体ウェハが望まし
い。第2の半導体層3003は、分離層3002上にエ
ピタキシャル成長させたSi、GaAs層でも、分離層
3002上に設けた多結晶層、アモルファス層でもよ
い。第1の半導体層3001をSiウェハにして陽極化
成などの方法で分離層3002を形成し、第2の半導体
層3003をホモエピタキシャル成長させたSi層にし
てもいいし、第2の半導体層3003をヘテロエピタキ
シャル成長させたGaAs層にしてもいい。また、半導
体ウェハにイオン打ち込みをするなどして、半導体ウェ
ハ内に第1の半導体層3001、分離層3002、第2
の半導体層3003を形成してもいい。
【0025】図1は本発明による貼り合わせ基板の分離
方法を説明する為の模式的な斜視図である。
【0026】図1の(a)は盤状(板状)の半導体基板
1と支持基板2との接合前の様子を示している。半導体
基板1は第1の半導体層11と第2の半導体層5の間に
分離箇所となる分離層3を有している。この分離層3
は、接合面4a側にある第2の半導体層5より機械的強
度が弱い。
【0027】2つの基板1,2は、図1の(b)に示す
ように接合面4a,4bを向き合わせて接合され接合界
面14を有する円盤状の貼り合わせ基板6となる。この
貼り合わせ基板6の側面(端面)にある分離層3の端部
に向けて、流体7をノズル8より噴射し、吹き付ける。
流体7が吹き付けられた分離層3は、除去され或いは崩
壊する。こうして、貼り合わせ基板6は、分離層3を境
にして図1の(c)に示すように第1の半導体層11,
光電変換装置用基体12に分離される。
【0028】こうして分離された第1の半導体層11の
分離面13a上には、第2の半導体層5は既に存在して
おらず、第2の半導体層5は分離面13bを露出するよ
うに元の支持基板2の接合面4b上に移し取られる。こ
うして支持基板2上に薄い第2の半導体層5を有する光
電変換装置用基体12が得られる。
【0029】噴射された流体により分離層3を境に貼り
合わせ基板6を2分でき、且つ分離層3以外の領域に損
傷を与えないように、分離層3は脆弱な層にするとよ
い。具体的には、分離層3内に複数の微小空隙を含ませ
れば、分離層3は脆弱になる。或いは異種イオンの打ち
込みにより分離層3内に歪みを作ってもよい。微小空隙
は、後述するように多孔質体の孔や、イオン注入による
気泡により、形成される。分離層3の厚さは0.1μm
〜90μmとすることが好ましく、0.1μm〜10μ
mとすることがより好ましい。
【0030】本発明において分離を行うために用いる流
体の吹き付け(流れ)は、加圧した流体をノズルから噴
射する事により実現可能である。噴射する流れをより高
速、高圧の細いビームにする為の方法としては「ウォー
タージェット」第1巻1号第4ページなどに紹介されて
いるような流体として水を用いるウォータージェット法
を使用する事が出来る。本発明に使用可能なウォーター
ジェットは、高圧ポンプにより加圧された数百MPaの
高圧水を細いノズルから噴射するものであって、これに
よって、セラミックス、金属、コンクリート、樹脂、ゴ
ム、木材などの切断(ただし、固い材料の時は水にSi
2微粒子のような研磨剤を加える)、加工、表層の塗
膜の除去、部材表面の洗浄などを行う事が出来る。従来
のウォータージェットの使い方においては、上記のよう
に材料の一部分を除去することが主な効果であった。す
なわち、ウォータージェット切断は主部材のきりしろを
除去すること、また、塗膜の除去、部材表面の洗浄は不
要な部分を除去することであった。
【0031】本発明の流体の流れの形成方法としてウォ
ータージェットを用いる場合、貼り合わせ基板6の側面
(端面)の貼り合わせ目に合わせてウォータージェット
を噴射する事により、側面から前記分離層3の少なくと
も一部を除去する事が可能である。この場合先ず貼り合
わせ基板6の側面に露出してる前記分離層3及びその周
辺の半導体基板1と支持基板2の一部に直接ウォーター
ジェットを噴射する。すると半導体基板1、支持基板2
は損傷を受けず機械強度が脆弱な分離層3のみがウォー
タージェットにより除去或いは崩壊して第1の半導体層
11と光電変換装置用基体12に分離される。また何ら
かの理由で前記分離層3が側面に予め露出していなくて
何か薄い層でその部分が覆われている場合でも、ウォー
タージェットでまず分離層3を覆う側面上の層を除去
し、そのまま続けて側面から露出した分離層3を除去す
ればよい。
【0032】また従来は余り利用されなかった効果では
あるが、面取りされた2枚の基板を貼り合わせた貼り合
わせ基板周囲の側面の狭い凹部にウォータージェットを
噴射することにより、水が微小空隙に侵入し構造が脆弱
な前記分離層の微小空隙を押し拡げて破壊して貼り合わ
せ基板を分離する事も出来る。この場合切断や除去が目
的でないため分離層の切断くずがほとんど発生しない
し、分離層の素材自体がウォータージェットそのもので
は除去できないものであっても研磨粒子を使用する事な
く、また分離されて得られた表面(分離面)にダメージ
を与えること無く分離することが可能である。この様に
この効果は切断とか研磨といった効果ではなく、流体に
よる一種の楔の効果と考えることも出来る。従ってこの
効果は貼り合わせ基板の側面に凹型又は狭い隙間があっ
てウォータージェットを噴射することにより分離層を境
に引き剥がす方向に力が掛かる場合には大いに効果が期
待できる。この効果を充分に発揮させようとするならば
上記貼り合わせ基板の側面の形状が凸型ではなく凹型で
ある方が好ましい。
【0033】図2はこの効果を示す模式的な断面図であ
る。図2において、901、911は半導体基板、90
2、912は支持基板、903、913は分離層、90
4、905、914、915は第2の半導体層、90
6、916は貼り合わせ界面、907は流体のジェッ
ト、908、918は流体から基板が受ける力の方向を
示す。
【0034】図2(a)は上記貼り合わせ基板の端部側
面が凹型の場合にウォータージェットが基板に与える力
の方向を概念的に表したものである。前記凹部を押し拡
げる方向に、したがって貼り合わせた基板901,90
2相互が引き剥がされる方向に力が加わる。これに対し
て図2(b)は端部側面が凸型の場合にウォータージェ
ットが基板に与える力の方向を概念的に表したものであ
るが、この場合は基板相互が引き剥がされる方向の力は
かからないので少なくとも初期において分離層913の
一部を除去出来なければ基板は分離し難いが、分離層9
13の空隙(孔)に流体が侵入できれば、分離は可能で
ある。このとき、半導体基板911と支持基板912の
離れている部分ができる。
【0035】また何らかの理由で前記分離層が予め露出
していなくて何か薄い層でその部分が覆われている場合
でも、貼り合わせ基板の側面の形状が図2(a)のよう
に凹型であれば同様に分離層903付近を押し拡げ得る
方向の力が加わるのでこの圧力によりまず前記側面の分
離層903を覆う薄い層が破壊され、続いて分離層90
3が押し拡げられて破壊されるので、分離の効果は十分
に発揮される。ウォータージェットの流れを無駄無く受
けるためには上記凹部の開口幅がウォータージェットの
直径程度またはそれ以上である事が望ましい。前記半導
体基板901と支持基板902の厚さがそれぞれ1.0
mmを下回る程度である場合、貼り合わせ基板の厚さ
は、2.0mmを下回る程度である。凹部開口幅は概略
この1/2程度であることが普通であるのでウォーター
ジェットの直径は1.0mm以下である方が好ましい。
現実には0.1mm程度のウォータージェット直径は実
用化の範囲内にある。
【0036】流体を噴射するノズルの形状は円形の他任
意の形状とすることが可能である。細長いスリット状の
ノズルも使用可能である。この様なノズルから流体を吹
き出せば薄い帯状の流れを形成することが出来る。
【0037】ウォータージェットの様々な噴出条件は分
離層の種類、貼り合わせ基板の上記側面の形状などによ
り自由に選ぶ事が出来る。例えばジェットの圧力、ジェ
ットの移動速度、ノズル径(≒ウォータージェット
径)、ノズル形状、ノズルと前記分離層との距離、流体
の流量などが重要なパラメータとなる。
【0038】実際の分離工程では貼り合わせ面に平行な
方向からウォータージェットを吹き付けながら貼り合わ
せ面に沿ってノズルを移動するか、またはウォータージ
ェットの方を固定して貼り合わせ基板の方を平行に移動
することにより分離する事が出来る。またノズル付近を
要として扇状にウォータージェットを移動する方法や、
多くの場合にそうであるように貼り合わせ基板がオリエ
ンテーションフラットやノッチが設けられたウェハのよ
うな円盤状ならノズルを固定して貼り合わせ基板をその
中心を回転中心として回転させる方法も採れる。さらに
必要に応じて貼り合わせ界面と同一面内にノズルを置く
のではなく、角度を付けた方向からジェットを分離層に
当てる事も可能である。ウォータージェットの移動の仕
方は必要に応じ如何様にも出来るのであって、これらの
方法には限定されない。
【0039】ウォータージェットの直径を非常に小さ
く、また噴射方向を基板表面にほぼ平行とした場合、ベ
クトル分解すると、数百MPaの高圧は、ほとんど基板
には加圧されない。ウォータージェットが分離層以外の
貼り合わせ基板に与える力は数十KPa程度であるので
基板が破壊されることはない。例えば、このようなウォ
ータージェットの圧力は、ウェハの表面にウォータージ
ェットを垂直に当てて、ウェハを切断しようとしても切
断はできない圧力である。
【0040】また使用する流体として水を使用せずアル
コールなどの有機溶媒やふっ酸、硝酸などの酸あるいは
水酸化カリウムなどのアルカリその他の分離層を選択的
にエッチングする作用のある液体なども使用可能であ
る。さらに流体として空気、窒素ガス、炭酸ガス、希ガ
スなどの気体を用いても良い。分離層に対してエッチン
グ作用を持つガスやプラズマを用いる事もできる。
【0041】使用する水は、不純物金属やパーテイクル
等を極力除去した純水、超純水などの純度の高い水を使
用する事が望ましいが、完全低温プロセスとした場合ウ
ォータージェットによる分離後に洗浄して除去すること
も充分可能である。特に本発明においては、不本意なキ
ズを基板に残さないように流体は研磨粒子フリーである
ことが好ましい。
【0042】(実施形態1)図3は、本発明の一実施の
形態による分離装置を示す模式的な斜視図である。10
1は貼り合わせ基板、102は流体噴射ノズル、103
はノズル102の上下位置を調整する上下移動機構、1
04はノズル102の水平位置を調整する水平移動機
構、115は貼り合わせ基板101の水平位置を調整す
る水平移動機構、105は保持体としての基板保持具で
ある。113,114,116はそれぞれガイドであ
る。図3の装置では、各移動機構103,104,11
5により、ノズル102と貼り合わせ基板101の分離
層端部との位置決めがなされ、高圧がかけられた流体を
ノズル102から貼り合わせ基板101の側面の分離層
端部に向けて噴射するとともに、貼り合わせ基板101
を固定したまま、ノズルの水平移動及び上下移動によ
り、貼り合わせ基板分離作業が進行する。106は必要
に応じて用いられる多孔質又は非多孔質の弾性体からな
るパッキング材である。
【0043】(実施形態2)図4は本発明に用いられる
分離装置の別の例を示す概略断面図である。図4におい
て、401は貼り合わせ基板で、内部に分離層としての
多孔質層が存在する。403,404は真空チャックに
より貼り合わせ基板401を吸着/固定する保持体で、
互いに同一回転軸上に存在し、回転可能に取り付けられ
ている。更に保持体404は、ベアリング408に嵌合
されて、支持台409に支持され、後尾でスピードコン
トロールモータ410の回転軸に直結している。これに
よりモータ410をコントロールすれば任意のスピード
で保持体404を回転することができる。また、もう一
つの保持体403はベアリング411に嵌合されて支持
台409に支持され、後尾で支持台409との間に圧縮
バネ412を介することで保持体403が貼り合わせ基
板401から離れる方向に力がかかっている。
【0044】まず、貼り合わせ基板401を位置決めピ
ン413の凹部にならう様セットし保持体404に吸着
/保持させる。保持体404は、貼り合わせ基板401
の上下位置をピン413にならわすことで貼り合わせ基
板401中央部を保持することができる。保持体403
が貼り合わせ基板401を吸着/保持する位置までバネ
412に逆らって保持体403を左方向に進行させる。
この時、保持体403には、圧縮バネ412により右方
向に力がかかる。このとき、圧縮バネ412による力で
貼り合わせ基板401から保持体403が離れない様、
圧縮バネ412の戻る力と保持体403が貼り合わせ基
板401を吸引する力とを調整し、両者のバランスをと
る。
【0045】ジェットポンプ414からジェットノズル
402に流体を送り込み、噴出する流体が安定するまで
一定時間出し続ける。流体の流れが安定したらノズルを
移動し、シャッタ406を開いてジェットノズル402
から噴出した流体を貼り合わせ基板401の側面の厚さ
方向の中心にあてる。この時、保持体404をモーター
410によって回転させることにより、貼り合わせ基板
401及び保持体403を回転させる。流体は、貼り合
わせ基板401の厚さ方向の中心付近にあてることで、
貼り合わせ基板401を2体に押し広げ貼り合わせ基板
401内で比較的弱い分離層を破壊し、最終的には2体
に分離させる。
【0046】この時、上述した様に、貼り合わせ基板4
01に流体は均等にかかり、また保持体403は、貼り
合わせ基板401を保持しながら右方向の力を受けてい
るので、分離した後、分離した貼り合わせ基板401同
士が摺動し難い機構になっている。
【0047】貼り合わせ基板401を回転させずにノズ
ル402を貼り合わせ基板401の貼り合わせ界面(表
面)に平行な方向に移動することで貼り合わせ基板40
1を分離させることも可能であるが、貼り合わせ基板4
01を回転させずにノズル402を移動して分離させた
場合、0.15mm径のノズルに対し190MPaの高
圧水を供給することが必要であるのに対し、貼り合わせ
基板401を回転させノズル402を固定させて分離し
た場合、19MPaの圧で分離できる。
【0048】これは貼り合わせ基板401の中央部に向
けて水を噴出することで、ノズルを移動する方式に比べ
水圧を効率的に押しひろげる力として作用させることが
できるからである。
【0049】なお、水圧を低圧化することにより、次の
効果がある。
【0050】1)貼り合わせ基板が割れることなく分離
できること 2)ポンプ能力にゆとりが出来るので沢山のジェットを
同時に使用できること 3)ポンプを小型に、軽量に出来ること 4)ポンプ及び配管系の材料選択の範囲が広げられるの
で純水に対応し易くなること 5)ポンプ及び、特に、ジェットの噴射音が小さくなっ
て防音対策が楽になること
【0051】図4に示した基板保持手段は、保持体40
3、404により両面から引っ張る様にして保持する
が、保持体403、404を両面から押すようにしてそ
の押し付け圧により保持することもできる。こうした場
合も、高圧水は貼り合わせ基板401を押し広げわずか
な隙間を作りながら進行していき、最終的には2体に分
離することができる。
【0052】保持体403、404の形状は、貼り合わ
せ基板401との接触部が小さいほど高圧水が貼り合わ
せ基板401を押し広げる際、貼り合わせ基板401が
フレキシブルに動ける。こうして過度の高圧による応力
集中が防止でき、貼り合わせ基板401分離界面中の水
が存在することと相まって貼り合わせ基板401の割れ
を防止でき貼り合わせ基板が広がり易くなっている。以
上が効果的な分離を可能としている。たとえば、保持体
403、404の貼り合わせ基板401との接触部の径
を30mm以下にした場合は、ノズル径0.2mm、圧
力39MPaで貼り合わせ基板401は割れを生じず貼
り合わせ基板401が1回転する間に分離することがで
きる。
【0053】また保持体403、404の形状で貼り合
わせ基板401との接触部が大きいほど高圧水が貼り合
わせ基板401を押し広げる際、貼り合わせ基板401
裏面を支えるので分離中の割れを防止できる。保持体4
03、404の貼り合わせ基板401との接触部の径を
100mm以上にした場合はノズル径0.2mm、圧力
39MPaで貼り合わせ基板401は割れを生じずに分
離することができる。
【0054】保持体403、404と貼り合わせ基板4
01との接触部にパーティクルなど異物をはさみこむ
と、貼り合わせ基板401は垂直に保持されなくなり、
それによって貼り合わせ基板401最上部の垂直方向か
らノズル402が前後左右にずれることがあり、高圧流
体が効果的に貼り合わせ基板401分離界面に当たらな
いことがある。その防止機構として保持体403、40
4の貼り合わせ基板401接触面を多数の微小な突起で
形成することで、接触面積を極力少なくし、それによっ
て異物を挟み込む影響を少なくすることができる。
【0055】図4に示した支持器は保持体404が回転
し保持体403はそれを通して一緒に回転するのでわず
かながら回転をとめる方向に力がかかり貼り合わせた基
板401が全面分離する間際では分離面にねじれが作用
して分離されることがある。その場合は保持体403を
保持体404と同期して回転させることにより、分離面
のねじれをなくすことができる。詳しい方法については
後述する。
【0056】(実施形態3)図5は、本発明の別の分離
装置を示す模式的な斜視図である。図5において、20
4は基板水平駆動機構の基板支持台、205は基板キャ
リア(基板カセット)、206は基板移載ロボットの基
板搬送アームである。図5に示すように、基板カセット
205は貼り合わせ基板201が水平になるようにカセ
ット台207上に置かれている。貼り合わせ基板201
は基板移載ロボットの基板搬送アーム206により基板
支持台204に移載される。貼り合わせ基板201の載
った基板支持台204はベルトコンベアの様な支持台移
動機構により高圧ジェットノズル202,203の位置
へと送られていく。半導体基板のベベリングで構成され
た凹部に、その側方に配置された流体ジェット装置のノ
ズル202,203から高圧の流体を貼り合わせ基板2
01の貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から分離層
に向けて噴射する。その際、ノズルは固定しておき、高
圧の流体が凹部に沿うように貼り合わせ基板201を水
平方向に移動した。ノズルは片側202あるいは203
のみを用いてもよく、必要に応じて、両ノズル202,
203を用いてもよい。
【0057】こうすれば分離層である多孔質Si層を介
して貼り合わせ基板201は二分割できる。ここには図
示されていないが、分離した基板は別の移載ロボットで
半導体基板側と支持基板側に分離して格納される。
【0058】水平ジェット方式では貼り合わせ基板を固
定する必要はなく、また、二分割後の基板もその自重に
より基板支持台204から飛び出す危険性は小さい。こ
のような危険性をさらに小さくするために、貼り合わせ
基板201を基板支持台204に移載した後に貼り合わ
せ基板201上部に飛び出し防止ピンを基板支持台20
4から突き出してもよいし、貼り合わせ基板201上部
を軽く押さえてもよい。
【0059】さらに、複数の貼り合わせ基板201をそ
の面に垂直方向に並べてセットし、そのうち1組の貼り
合わせ基板201を水平移動し分離させた後、基板支持
台204を基板間隔分に垂直方向に移動させ、2組目の
貼り合わせ基板201を1組目と同様に水平移動して順
次分離させることも可能である。
【0060】(実施形態4)図6に本発明の別の分離装
置の模式的な側面図を示す。図6は使用するウォーター
ジェット装置のノズルとその動きを概念的に示したもの
である。図6のように、貼り合わせ基板301を保持体
310によって保持して垂直に立てる。その半導体基板
のベベリングで構成された凹部に、その上方に配置され
たジェット装置のノズル302から高圧の流体を、貼り
合わせ基板301の貼り合わせ界面(表面)に平行な方
向から噴射する。その際、貼り合わせ基板301の貼り
合わせ面と同一面内にノズル302とそのノズルを平面
内で扇状に首振りさせる支点303をおく。ノズルを貼
り合わせ基板301の貼り合わせ面内で首振りさせなが
らジェットの流れもこの面内で振る。これにより高圧の
ジェットを貼り合わせ基板301のエッジ部の貼り合わ
せ部の凹部又は隙間に沿って噴射させながら移動させる
ことが可能になる。こうすればノズルを貼り合わせ面内
で精確に移動させるためのロボットを使用したり、貼り
合わせ基板301の方を移動させたりあるいは回転させ
たりする様な機械的により複雑な機構を用いることなく
広い範囲の分離層に流体を噴射する事が出来る。
【0061】(実施形態5)図7は本発明の別の分離装
置の模式的な正面図であり、貼り合わせ基板501の周
辺部にジェット503を噴射させる別の方式を概念的に
示したものである。貼り合わせ基板501を保持体51
0によって固定しその周囲にノズル502を回転させる
ことにより、貼り合わせ基板501エッジ部分の全周の
貼り合わせ部にジェット503を噴射することが出来
る。貼り合わせ基板501中心部分を保持し、貼り合わ
せ基板501の外周の同心円を描くようなレール(不図
示)を貼り合わせ基板501の周囲に設置してこのレー
ル上にノズル502を固定した治具512を滑らせる事
により貼り合わせ基板501の周囲から貼り合わせ部に
ジェット503を噴射させることが出来る。
【0062】(実施形態6)図8は本発明の分離装置の
別の例を示す模式的な断面図である。尚、図8におい
て、601は半導体基板、602は支持基板、603は
貼り合わせ面、604は流体ジェット、605は貼り合
わせ基板が流体ジェットから受ける力の方向、606は
流体ジェットが貼り合わせ面に対してなす角度を示す。
本例では、ノズル611からのジェットの噴射方向を貼
り合わせ基板の分離面と平行な方向に対し傾斜角αをな
すように、ノズル611と保持体610の位置を定めて
いる。
【0063】貼り合わせ基板を図4の様な装置で保持し
そのノズルは図8に示す様に配設して貼り合わせ基板側
面に噴射することもできる。ジェット604は貼り合わ
せ面603に対しαという角度606をもっているため
半導体基板601と支持基板602に与える圧力が等し
くならない。図8の例では半導体基板601と支持基板
602のうちジェットが傾いた側の支持基板602の方
が相対的に小さな力を受け、その反対側の半導体基板6
01はこれよりも大きな力を受ける。よって、半導体基
板601と反対側にジェットを傾けると分離層が破壊さ
れ易くなり望ましい。
【0064】(実施形態7)図9は本発明の別の分離装
置を示す模式的な側面図である。図9において、70
5、706は流体ジェット装置ノズル702、703の
上下駆動機構、707は流体ジェット装置ノズル704
の水平駆動機構、708は基板保持体を示す。
【0065】図9のように、貼り合わせ基板701を基
板保持体708によって貼り合わせ基板701の両面か
ら抑えて垂直に立てる。ここでは、オリエンテーション
フラットのある側面を上にしている。その半導体基板の
ベベリングで構成された凹部又は隙間に、その上方ある
いは側方に配置された複数(本例では3個)の流体ジェ
ット装置ノズル702、703、704から高圧の流体
を、貼り合わせ基板701の貼り合わせ界面(表面)に
平行な方向から噴射した。ノズルの単体としての構成は
図3と同様である。その際、複数のノズル702、70
3、704を高圧の流体がベベリングで構成された隙間
に沿って移動する方向にガイド711、712、713
に従って移動する。こうして貼り合わせ基板701を二
分割する。
【0066】ノズルが1本の場合には、貼り合わせ基板
の直径に相当する距離を分離するだけの高圧が必要であ
る。あるいは貼り合わせ基板の半径の距離しか分離でき
ない圧力の場合には貼り合わせ基板をひっくり返してさ
らに反対側から半径の距離分を分離する必要がある。ノ
ズルを複数にすることによりそれぞれのノズルでは貼り
合わせ基板の半径分を分離すれば充分であり、また貼り
合わせ基板をひっくり返して再度高圧水を噴射する必要
もなく一度で貼り合わせ基板全面が分離可能となる。
【0067】(実施形態8)図10は、本発明の別の分
離装置を示す模式的な側面図である。図10において、
801は貼り合わせ基板、802は流体ジェットのノズ
ル、803は流体を示す。図10に示すように、貼り合
わせ基板801を保持体811に垂直に立てて保持し、
その半導体基板のベベリングで構成された隙間に、その
上方あるいは側方に配置されたジェット装置のスリット
状の開口をもつノズルから高圧の純水を、貼り合わせ基
板801の貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から噴
射する。スリットは貼り合わせ基板801の貼り合わせ
界面(表面)に平行に配置され、線状の水流がきちんと
半導体基板のベベリングで構成された隙間に噴射される
ように位置決めされている。複数のノズルは高圧の流体
がベベリングで構成された隙間に沿って移動する方向に
移動させられる。
【0068】なお、スリットの長さを貼り合わせ基板直
径以上にしておけばノズルの移動は不要になる。
【0069】このスリット状ノズルの長所は、1本の微
小径のノズルに比べて低圧で貼り合わせ基板を分割する
ことが出来ることである。低圧でも、流体の出る面積を
大きくすることで、貼り合わせ基板に与える分割に使わ
れるエネルギーを大きくすることができ、より容易に剥
がすことが可能になる。
【0070】本発明に用いることのできるノズルはスリ
ット状開口をもつものだけでなくて、図11のように複
数のノズル1202を密接に直線状に並べて貼り合わせ
基板1201に噴射しても同様の結果が得られる。ここ
で、1211は貼り合わせ基板1201の保持体であ
る。
【0071】(実施形態9)図12は、本発明の別の分
離装置を示す模式的な側面図である。この装置は複数の
ジェットを用いて複数の貼り合わせ基板を同時に分離す
ることができるものである。
【0072】図12の装置の基本構成は、図3と同様の
ものが複数それぞれ独立に設置されたものである。貼り
合わせ基板1001aは保持体1005aにセットされ
る。ノズル1002aから噴射した高圧流体は貼り合わ
せ基板1001aのベベリング部にあてられる。ノズル
1002aは水平移動機構1004aにより高圧流体を
ベベリング部に当てながら紙面に垂直な方向に移動する
ことができる。同様動作はノズル1002b、水平移動
機構1004b、保持体1005bを有する図中右側の
部分においても可能であり、これによってスループット
は倍増する。この図には2セット図示してあるが、それ
以上設置していてもよい。なお、1003a、1003
bはノズルの垂直移動機構である。
【0073】また、高圧ポンプの容量が大きくない場合
には、左側の高圧水を噴射している間に、右側の貼り合
わせ基板1001bを入れ替えて、これを交互に行えば
よい。これによって、ローダー、アンローダーのロボッ
トも1セットで済むことになる。
【0074】(実施形態10)図13は本発明の別の分
離装置を示す模式的な側面図である。この装置では、貼
り合わせ基板1101a,b,c,d,eを基板保持手
段1105に一度にセットする。一式のノズル移動機構
1103,1104に複数のノズル1102a〜110
2eが設置されている。ノズル間隔は、貼り合わせ基板
固定間隔と同じである。保持機構、ノズル移動方式は図
3のものと同様である。
【0075】5枚の貼り合わせ基板は、ガイド1114
上を水平移動可能な保持体1115a,1115b,1
115c,1115d,1115e,1115fの間に
その中心軸を一致させて固定される。
【0076】5つのノズル1102a〜1102eに
は、流体の共通供給管とノズルの上下移動機構を兼ねる
可動供給管1112が分離器1113を介して接続され
ている。
【0077】待機位置で各ノズルからの流体の噴射量や
圧力を安定させた後、ガイド1111に沿って、全ノズ
ル1102a〜1102eは、貼り合わせ基板の分離位
置まで移動し、貼り合わせ基板を分離しながらガイド1
111に沿って進む。分離が終了した後に流体の噴射量
を少なくするか、或いは停止してノズルを待機位置まで
戻す。
【0078】図10〜図13の装置においては、貼り合
わせ基板の保持体を回転させることで、貼り合わせ基板
を自転させながら流体を噴射して分離を行うこともでき
る。
【0079】図14、図15は本発明に用いられる貼り
合わせ基板の分離装置の別の例を示す模式的な上面図及
び模式的な側面図である。
【0080】この分離装置は回転同期機構を有してお
り、貼り合わせ基板の第1の表面を保持する第1の保持
体と、該貼り合わせ基板の第2の表面を保持する第2の
保持体とを同じ方向に同じ角速度で回転させることが出
来る。
【0081】貼り合わせ基板の一方の表面のみに回転駆
動力を与える場合、或いは上述したような同期がとられ
ていない場合、以下に述べるような現象が生じ易い。
【0082】貼り合わせ基板が全面に亘り完全に分離す
る直前には、必ず、分離面のどこかに最後に分離する微
小領域が分離せず残存する瞬間がある。この状況を概念
的に示したがの図16である。この最終残存微小領域の
位置により次の2つの分離モードが考えられる。
【0083】1つは、分離面のほぼ中央(RM2)に最
終残存領域が残る場合、2つ目は、中央以外の領域(R
M1)に最終残存領域が残る場合である。
【0084】前者が発生する時は、周囲から均等に中心
に向かって分離していく様な分離状態の時や、分離面の
中心付近の強度が高い場合である。この場合には、貼り
合わせ基板の片側の保持体21だけに回転駆動力を与え
ると、最終残存微小領域がこの回転によりねじ切られて
分離することになる。
【0085】後者の分離モードが発生する時は、流体の
吹き付けの初期段階で、ある周囲部分から貼り合わせ基
板の半径以上に亘ってきれつが入り一度に分離する様な
分離状態の時や、分離面の中心付近以外の強度が高い場
合である。この場合には、貼り合わせ基板の片側の保持
体21だけに回転駆動力を与えると、最終残存微小領域
はこの回転によるせん断応力により分離されることにな
る。
【0086】反対側の保持体22には、独立した駆動力
が与えられず、保持体22は貼り合わせ基板を通じて回
転を与えられているだけなので、ベアリング等によりど
んなに軽く反対側の保持体22を保持していても、わず
かながら保持体22の回転をとめる方向に力がかかるた
め上述のようなメカニズムで分離が生じるのである。
【0087】このねじれやせん断により分離面に垂直方
向以外の複雑な力が働き、分離面以外の面で不本意な分
離が生じる場合が有る。
【0088】即ち、貼り合わせ基板を回転させながら分
離する場合には、貼り合わせ基板の両側を同期をとらず
に回転駆動させると、分離時に所望の分離面以外の面か
ら剥がれることや、第1の半導体層や第2の半導体層が
ダメージを受けることがある。これらの現象は著しい歩
留まりの低下を招く。
【0089】図14の支持台40上には、スピードコン
トロール可能なモータ32を支持する為のモータ支持体
36と、モータシャフト31を回転可能に支持する為の
一対のシャフト支持体37、38が固定されている。
【0090】更に支持台40上には、保持体21を回転
可能に支持する為の第1のホルダー支持体33と、保持
体22を回転可能に支持する為の第2のホルダー支持体
34と、が固定されている。
【0091】モータシャフト31に取り付けられたタイ
ミングプーリ29と、保持体21の回転軸23の後尾に
取り付けられたタイミングプーリ25とは、タイミング
ベルト27によって同方向に回転するように連結されて
いる。
【0092】同様にモータシャフト31に取り付けられ
たタイミングプーリ30と、保持体22の回転軸24の
後尾に取り付けられたタイミングプーリ26とは、タイ
ミングベルト28によって同方向に回転するように連結
されている。
【0093】プーリ25とプーリ26には同一駆動半径
のプーリを用い、プーリ29とプーリ30とにも同一駆
動半径のプーリを用いる。
【0094】タイミングベルト27、28も同じものを
用いる。
【0095】こうしてモータ32の駆動力はシャフト3
1から各プーリ及びベルトを介して保持体21、22に
伝達され、保持体21、22を同方向、同角速度で同一
タイミングで回転させる。
【0096】図15の60は流体を噴射させるジェット
ノズル、61はシャッターである。説明をわかりやすく
する為、ノズルやシャッターは簡略化して描いている。
【0097】ノズル60は、不図示の固定治具により支
持台40上に固定され、ノズル60の位置に合わせて貼
り合わせ基板の位置決め部材35が支持台40上の設け
られている。
【0098】図17は、貼り合わせ基板20を保持する
前の状態における、分離装置の保持体の部分断面図であ
る。保持体21、22は、貼り合わせ基板20を吸着
し、保持する実動作を行う保持部45a、46aと、保
持部45a、46aを回転軸23、24と共に回転させ
る為の固定部45b、46bと、回り止め41、42、
43、44等の集合体である。
【0099】保持部45a、46aは、加圧チューブ5
2、54及び加圧路56に圧送された加圧気体により、
圧縮バネ(コイルスプリング)47、48に逆らってそ
れぞれ回転軸23、24と離れる方向(保持部45aは
図中右方、46aは図中左方)に動き得る。
【0100】保持部45a、45bの中心付近には開口
OPが設けられ、回転軸内の減圧路55、57に連通し
ている。開口OPは、減圧チューブ51、53を介して
接続されている不図示の真空ポンプにより大気圧より低
圧に真空引きされる。
【0101】保持体21、22は図17に示すように貼
り合わせ基板20を直接吸着する保持部45aが回転軸
23にガイドされて、加圧チューブ52から導入される
空気圧により右方に前進する。そして、圧縮バネ47に
より図中左方に後退する。さらに保持部45aは、回り
止め41、42により回転軸23と一緒に回転する。保
持体22は基本的に保持体21と鏡面対称で同機構であ
るが、貼り合わせ基板20を保持体22に位置決め、保
持した際、貼り合わせ基板20とノズル60との位置が
いつも定位置となるように必ず、前進動作において保持
体21の方が保持体22より強い力がかかる様、また後
退において保持体22の方が保持体21より強い力がか
かる様加圧力が制御ないし調整されている。
【0102】この装置の使用法即ち本発明の分離法は以
下のとおりである。まず、図17に示すように貼り合わ
せ基板20を位置決め台(位置決め部材)35のノッチ
にならう様セットする。次に図18の様に保持部45a
を加圧空気の導入により前進させ保持体21に貼り合わ
せ基板20を吸着/保持させる。保持体21は、貼り合
わせ基板20を位置決め台35のノッチにならわすこと
で貼り合わせ基板20の中央部を保持することができ
る。貼り合わせ基板20が、正確な位置に保持される
と、貼り合わせ基板20の最上部の垂直方向にノズル6
0が位置し、貼り合わせ基板20とノズル60の距離が
10〜30mmになる構成になっている。次に、保持体
22の保持部46aを図中左方に前進させ貼り合わせ基
板20に吸着/保持させ、その後保持部46aの加圧用
空気の導入を止める。貼り合わせ基板20は圧縮バネ4
7,48より発生する力と真空吸着力により図中右方向
に力がかかる状態で停止する。この時圧縮バネ47,4
8が発生する力は保持部46a、46bが貼り合わせ基
板20を吸着する力を超えないので、減圧路55、57
内が真空破壊し吸着力がなくなり貼り合わせ基板20が
落下することはない。
【0103】次に、図19のようにポンプ62からノズ
ル60に研磨粒子を含まない流体を送り込み、噴出する
水が安定するまで一定時間出し続ける。水が安定した
ら、シャッタ61を開いて貼り合わせ基板20の厚さ方
向の中心にノズル60から噴出した高圧水をあてる。こ
の時、スピードコントロールモータ32を回転させるこ
とにより、保持体21、22を同期をとって回転させ貼
り合わせ基板20を回転させる。高圧流体は、貼り合わ
せ基板20の厚さ方向の中心にあたることで、分離層に
も高圧流体が進入し、貼り合わせ基板20を2体に押し
広げ、最終的には2体に分離させる。
【0104】この時、上述した様に、貼り合わせ基板2
0に高圧水は均等にかかり、また保持体21、22は貼
り合わせ基板20を引き寄せる方向にそれぞれ力をかけ
ているので、貼り合わせ基板20が分離後お互いに更に
離れていき、分離した部分同士が摺動しない機構になっ
ている(図20)。
【0105】また、図17〜20に示した基板支持手段
は、保持体21、22により貼り合わせ基板20から後
退する方向に力がかかるようにして支持するが、保持体
21、22を前進方向に力がかかるようにしてその押し
付け圧により貼り合わせ基板20を保持することもでき
る。こうした場合も、高圧水は貼り合わせ基板20を押
し広げわずかな隙間を作りながら浸入していき、最終的
には貼り合わせ基板20を2体に分離する。この方式で
は、保持体21、22の同期をとっていなかった場合、
分れた貼り合わせ基板20の分離面同士が摺動により傷
ついたのに対し、同期をとって回転させた場合は傷がな
かった。さらに保持体21、22を後退する方向に力が
かかっているときは、貼り合わせ基板20分離中、保持
体21、22により後退方向に引っ張られることにより
分離してない部分と分離している部分とで変位量がちが
うことから、貼り合わせ基板20のバランスがくずれそ
こに高圧水がかかり、割れの原因になることがあるが、
保持体21、22を前進する方向に力がかかっている場
合、貼り合わせ基板20がバランスを崩すことはなく安
定して分離できる。
【0106】尚、完全に分離した貼り合わせ基板は、高
圧又は常圧の流体をかけながら後退方向に力をかけるこ
とで間に介在している水の表面張力を断ち切り完全に2
体に分離することができる。
【0107】以上のとおり、本発明による分離装置は、
1つ或いは複数の貼り合わせ基板を順次又は同時に流体
により分離するものである。貼り合わせ基板の配置の仕
方は、表面の法線方向に貼り合わせ基板を並べてもよい
し、表面と平行な方向に並置してもよい。
【0108】又、貼り合わせ基板を回転ないし、基板表
面と平行に平行移動させて、流体に当ててもよいし、流
体の流れを基板表面と平行に移動させて貼り合わせ基板
の側面に当ててもよい。又、両者を共に動かしてもよ
い。
【0109】(実施形態11)図37〜40を使って実
施形態11を説明する。図37は本発明の分離装置の他
の例の模式的な側面図である。3101は貼り合わせ基
板、3101d、3101eは分離工程で生じることが
ある欠陥、3120,3150は基板保持部、3102
はノズル、3110はモーターである。
【0110】この実施の形態では、まず、第1工程にお
いて、ノズル3102を貼り合わせ基板3101の中心
上に位置させ、モータ3110により貼り合わせ基板3
101を回転させながら(例えば、8rpm)、貼り合
わせ基板3101の周辺部を分離し、中央部を未分離領
域として残す。ここで、貼り合わせ基板3101を回転
させながら分離処理を実行するのは、第1工程の後に残
る未分離領域の形状及び位置を多数枚の貼り合わせ基板
について均一化するためである。これにより、第2工程
において各貼り合わせ基板3101をほぼ同一の条件で
処理することができる。
【0111】図38は、この実施の形態の第1工程によ
り貼り合わせ基板3101が部分的に分離される様子を
模式的に示す断面図である。同図において、3201
は、第1工程の進行中における分離領域と未分離領域と
の境界の軌跡を示し、境界の軌跡3201の外側が既に
分離された領域であり、境界の軌跡3201の内側が未
だ分離されていない領域である。この実施の形態の第1
工程では、貼り合わせ基板3101を回転させながら分
離処理を進行するため、境界の軌跡3201は渦巻状に
なる。斜線を付していない領域3202は、第1工程の
実行後に残った未分離領域であり、その形状は略円形で
あり、その位置は貼り合わせ基板3101の略中央部で
ある。また、斜線を付した領域3203は、第1工程の
実行により分離された領域(分離領域)である。未分離
領域3202は、分離領域3203より小さいことが好
ましい。
【0112】このように、貼り合わせ基板3101を回
転させながら第1工程を実行することにより、目標とす
る領域、例えば、貼り合わせ基板3101の中央部分を
未分離領域3202として残すことができるため、各貼
り合わせ基板3101について第2工程を略同一の条件
で実行することができる。
【0113】次いで、第2工程において、貼り合わせ基
板3101の回転速度を低くして実質的に回転を停止さ
せた状態(例えば、2rpm以下)、或いは、貼り合わ
せ基板3101の回転を完全に停止させた状態で未分離
領域3202を分離する。これにより、未分離領域32
02に対して所定方向から力を作用させることができ
る。ここで貼り合わせ基板3101の回転を完全に停止
させることが最も好ましい。
【0114】図39は、この実施の形態の第2工程によ
り貼り合わせ基板3101が完全に分離される様子を模
式的に示す断面図である。同図において、3204は、
第2工程の実行中における分離領域と未分離領域との境
界である。この境界3204は矢印に示すように移動す
る。
【0115】このように、貼り合わせ基板3101の回
転を実質的に停止させた状態で貼り合わせ基板3101
の隙間にジェットを挟入することにより、未分離領域3
202に対して所定方向から力を作用させることができ
る。これにより、未分離領域3202の周辺の一部に対
しては強い分離力を作用させ、他の部分に対しては弱い
分離力を作用させながら徐々に分離領域を拡大させるこ
とができるため、分離された各基板に欠陥が生じること
が防止される。
【0116】図40は、この実施の形態における分離装
置の制御手順を概略的に示すフローチャートである。な
お、このフローチャートに示す処理は、コントローラに
より制御される。また、このフローチャートに示す処理
は、貼り合わせ基板3101が分離装置にセットされた
後、即ち基板保持部3120及び3150により貼り合
わせ基板3101が保持された後に実行される。
【0117】ステップS101〜S104は、第1工程
に相当する。まず、コントローラは、モータ3110を
制御して貼り合わせ基板3101を所定の回転速度で回
転させる(S101)。この時の回転速度は、例えば4
〜12rpm程度であることが好ましく、6〜10rp
m程度であることが更に好ましい。なお、この実施の形
態では8rpmとした。
【0118】次いで、コントローラは、ポンプを制御し
て、所定の圧力(例えば、49MPa)のジェットをノ
ズル3102より噴射させる(S102)。次いで、コ
ントローラは、ノズル駆動部を制御して、ノズル310
2を待機位置(ジェットが貼り合わせ基板3101に衝
突しない位置)から貼り合わせ基板3101の中心軸上
の分離層上に移動させる(S103)。これにより、貼
り合わせ基板3101の部分的な分離が開始される。そ
の後、コントローラは、未分離領域3202として残す
領域以外が分離されるのを待った後(例えば、所定時間
が経過した後)、ノズル駆動部を制御して、ノズル31
02を待機位置に移動させる(S104)。これにより
第1工程が完了する。
【0119】ステップS105〜S107は、第2工程
に相当する。まず、コントローラは、モータ3110を
制御して貼り合わせ基板3101の回転を実質的に停止
させる(S105)。次いで、コントローラは、ノズル
駆動部を制御して、ノズル3102を待機位置から貼り
合わせ基板3101の中心軸上の分離層上に移動させる
(S106)。これにより、貼り合わせ基板3101の
未分離領域3202の分離が開始される。その後、コン
トローラは、貼り合わせ基板3101が完全に分離され
るのを待った後(例えば、所定時間が経過した後)、ノ
ズル駆動部を制御して、ノズル3102を待機位置に移
動させ、ポンプを制御して、ジェットの噴射を停止させ
る(S107)。これにより第2工程が完了する。
【0120】実施形態11によれば、欠陥なく、確実に
貼り合わせ基板を分離することができる。また、実施形
態11の第2工程で、回転を完全に止めて分離したり、
US(超音波)を当てて分離するのも、欠陥をなくす上
で効果がある。
【0121】
【実施例】本発明の光電変換装置の製造方法を実施例を
使って説明する。
【0122】(実施例1)実施例1は、本発明を使って
光電変換装置として太陽電池を製造する例である。図2
1〜図23は、実施例1の太陽電池の製造工程を表す模
式図であり、図23(d)は平面図、その他は断面図で
ある。
【0123】まず、図21(a)のように、半導体基板
としてSiウェハ2001を用意する。Siウェハ20
01には、通常、ウェハの端部になるほどウェハ厚が薄
くなるベベリングがついており、これが後にウォータ・
ジェットで分離を行うとき、うまく作用する。
【0124】次に、図2l(b)のように、Siウェハ
2001の表面を分離層としての多孔質層2002にす
る。従って、Siウェハ2001の多孔質層2002以
外の部分が第1の半導体層となる。
【0125】多孔質層2002は、Siウェハ2001
を陽極化成することによって形成できる。図24(a)
と図24(b)は、Siウェハ2001をフッ酸系のエ
ッチング液で陽極化成をする装置の模式的な断面図であ
る。図中、2031はフッ酸系のエッチング液、203
2,2033は金属電極、2034はOリングを表す。
陽極化成するSiウェハ2001はp型の方が望ましい
が、低抵抗ならn型でもいい。また、通常のn型のウェ
ハでも光を照射し、ホールを生成した状態にすれば多孔
質化することができる。
【0126】図24(a)のように下側の金属電極20
32を正に、上側の金属電極2033を負にして両電極
間に電圧をかけ、この電圧が引き起こす電界がSiウェ
ハ2001の面に垂直な方向にかかるように設置する
と、Siウェハ2001の上面側が多孔質化される。図
24(b)の場合、Siウェハ2001の右側の面が多
孔質化される。フッ酸系のエッチング液2031として
は、濃フッ酸(49%HF)を用いる。陽極化成中は、
Siウェハ2001から気泡が発生するので、この気泡
を効率よく取り除く目的から、界面活性剤としてアルコ
ールを加えてもよい。アルコールとしてメタノール、エ
タノール、プロパノール、イソプロパノールなどが望ま
しい。また、界面活性剤の代わりに撹拌器を用いて、撹
拌しながら陽極化成をしてもよい。多孔質層の厚さは、
1〜30(μm)とすることが好ましい。
【0127】金属電極2032,2033には、フッ酸
溶液に侵食されないような材料、例えば金(Au)、白
金(Pt)などを用いるのが望ましい。陽極化成をおこ
なう電流密度は最大数100mA/cm2であり、最小
値は0でなければよい。陽極化成の工程では、電流密度
の時間的な調整をおこなう。陽極化成時に電流密度が大
きい場合、多孔質Si層の密度が小さくなる。即ち、電
流密度が大きいほど孔の体積が大きくなり、多孔度(p
orosity;多孔度は単位体積中の孔の占める体積
の割合で定義する)が大きくなる。多孔質Si層はSi
層の内部に多くに孔があるが、その単結晶性は維持され
ている。このため、多孔質Si層の上部に単結晶Si層
をエピタキシャル成長させることが可能である。
【0128】しかし、異常成長や積層欠陥のないエピタ
キシャルSi層を形成するためには、エピタキシャルS
i層に接する多孔質層2002の多孔度は小さい方がい
い。一方、後でウォーター・ジェット等で、貼り合わせ
基板の分離をおこなうためには、多孔質層2002の多
孔度が大きい方がいい。つまり、多孔質層2002の表
面側は多孔度が小さく、多孔質層2002の内部側は多
孔度が大きいのが理想的な形である。このため、本例で
は、多孔質層2002の表面側に多孔度の小さい多孔質
Si層を形成し、多孔質層2002のSiウェハ200
1内部側に多孔度の大きい多孔質Si層を形成する。こ
の構造を形成するためには、始めは小さい電流密度で陽
極化成をして、後で大きい電流密度で陽極化成をおこな
う2段階化成をおこなうとよい。この結果、多孔質層2
002の下部(Siウェハ2001内部側)で容易に分
離することができ、しかも、エピタキシャルSi層に異
常成長や積層欠陥のないエピタキシャルSi層を形成す
ることができる。
【0129】図2l(c)は、多孔質層2002上にp
-型Si層2003を形成する工程を表す。図21
(d)は、p-型Si層2003上にn+型Si層200
4を形成する工程を表す。p-型Si層2003、n+
Si層2004は、下地基板の単結晶性を維持したエピ
タキシャル層であり、これらが第2の半導体層となる。
【0130】p-型Si層2003、n+型Si層200
4は、液相成長法、分子線エピタキシャル成長法、プラ
ズマCVD法、減圧CVD法、光CVD法、バイアス・
スパッター法などで形成するのが望ましい。
【0131】図25、図26を用いてp-型Si層20
03とn+型Si層2004の成長を液相成長でおこな
う場合の装置について説明する。図25は、液相成長法
でエピタキシャルSi層2003,2004を成長させ
る量産型のディッピングタイプの液相成長装置の模式的
な断面図である。図中、2501は複数の成長基板を支
える基板カセット、2502は水素アニール室、250
3,2504はp-型Si層成長室、2505はn+型S
i層成長室、2506,2507,2508はメルト、
2509,2510,2511,2512は電気炉、2
513は基板カセットの搬送室である。多孔質層200
2上にエピタキシャル成長させるためには、多孔質層2
002の表面を水素雰囲気中で、アニールすることによ
って表面を平坦化しておくことが望ましい。このため、
まず、水素アニール室2502内で、液相成長装置に導
入した基板カセット2501を水素雰囲気中で、例えば
約1040℃でアニールする。
【0132】その後、基板カセット2501を搬送室2
513を通して、p-型Si層成長室2503に導入し
て、液相でp-型Si層2003を多孔質層2002上
にエピタキシャル成長させる。p-型Si層成長室が2
503,2504と複数あるのは、p-型Si層をn+
Si層より厚く成長させるからであり、本例では、p-
型Si層成長室が6つ(図では一部省略)、n+層成長
室が1つ、水素アニール室が1つであることを想定して
いる。p-型Si層2003の望ましい厚みは、発電光
の有効利用、原料の有効利用の観点から、10〜50
(μm)であり、さらに望ましくは、20〜40(μ
m)である。
【0133】p-型Si層2003を成長させるために
は、まず、InやSnからなるメルト2506を電気炉
2510を使って約960℃まで熱し、溶かし込み用の
-型Si基板をメルト2506に浸入させ、ほぼ飽和
するまでp-型Siをメルト2506の中に溶かし込
み、溶かし込み用のp-型Si基板を引き上げる。その
後、メルト2506の温度を約950℃にして、メルト
2506をp-型Siの過飽和状態とする。そして、基
板カセット2501をメルト2506に浸入させ、電気
炉2510の温度を調整することにより、メルト250
6の温度を徐々に下げ、多孔質層2002上にエピタキ
シャルp-型Si層2003を成長させていく。成長時
間は、例えば約30分と長いので、複数あるp-型Si
層成長室を使いながら、複数の基板カセットに同時にp
-型Si層を成長させながら生産の効率化を図る。
【0134】その後、基板カセット2501を搬送室2
513を通してn+型Si層成長室2505に導入し
て、液相でn+型Si層2004をp-型Si層2003
上にエピタキシャル成長させる。n+型Si層2004
を成長させるためには、まず、InやSnからなるメル
ト2508を電気炉2512を使って約960℃まで熱
し、溶かし込み用のn+型Si基板をメルト2508に
浸入させ、ほぼ飽和するまでn+型Siをメルト250
8の中に溶かし込み、溶かし込み用のn+型Si基板を
引き上げる。または、低濃度の基板と一緒に、P(リ
ン),As(ヒ素)などのn型不純物を溶かし込んでも
いい。その後、メルト2508の温度を約950℃にし
て、メルト2508をp-型Siの過飽和状態とする。
そして、基板カセット2501をメルト2508に浸入
させ、電気炉2512の温度を調整することにより、メ
ルト2508の温度を徐々に下げ、p-型Si層200
3上にn+型Si層2004をエピタキシャル成長させ
ていく。成長時間は、例えば約30秒である。
【0135】図26は、基板カセット2501の部分的
な斜視図である。支柱2061が4つあり、複数のSi
ウェハ2001を4個所で支える。支柱2061は、S
iウェハ2001の端の部分だけで支える構造になって
いる。太陽電池を製造する後の工程で、発電層となるエ
ピタキシャルSi層2003,2004をそのへき開性
を使って点線のように四角に切り落とすので、支柱20
61はオリエンテーションフラット2062を含めてS
iウェハ2001を切り落とす部分だけで支えながら、
支えた部分にはエピタキシャル成長させないようにする
のが望ましい。すると、図21(c)や図21(d)に
示すように、エピタキシャル成長するところとしないと
ころができる。図25のようなディッピングタイプの液
相成長装置では、支柱2061を1000℃近いメルト
の中に浸すことになるので、石英などの耐熱材料で製造
するのが望ましい。この構造の基板カセット2501
は、液相成長装置だけでなく、CVDなどの気相成長装
置にも使える。
【0136】その後、図21(e)に示すように、n+
型Si層2004の表面にグリッド電極2005を形成
する。グリッド電極2005は、Alなど材料を使って
印刷やスパッタなどの方法で形成するのが望ましい。
【0137】つぎに、図22(a)に示すように、スパ
ッタ法や塗布・焼成などによりTiO2やITO(In
dium Tin Oxide)などからなる反射防止
膜2006を設ける。
【0138】その後、図22(b)のように、支持基板
として、p-型Si層2003、n+型Si層2004な
ど上手く収まるように、その大きさに合わせたさくり
(凹部)2009のあるガラス基板2007を用意す
る。このガラス基板2007は、その端部に向かって厚
さが薄くなっている方が望ましい。
【0139】そして、図22(c)のように、ガラス基
板2007のさくり2009以外の部分に、多孔質層2
002を直接接触させて、400℃程度の熱処理により
ガラス基板2007と多孔質層2002を接合する。こ
のとき、多孔質層2002とガラス基板2007にN2
プラズマ処理を施しておくと、接合が強固になる。また
このとき、さくり2009部分に透明な耐熱接着材20
08を充填しておいて、ガラス基板と反射防止膜200
6との間の接着を強固にしておいてもよい。
【0140】つぎに、前述した方法を使って、図22
(d)に示すように側面からウォーター・ジェット20
20を当てると、多孔質層2002とSiウェハ200
1の界面及び/又は多孔質層2002内で、分離がおこ
り、図22(e)に示すように第2の半導体層であるエ
ピタキシャル層2004,2003と第1の半導体層で
あるSiウェハ2001を分離することができる。この
とき、Siウェハ2001には、ウェハの端部が中央部
より薄いベベリングがついている。このため、ウォータ
ー・ジェット2020は、ベベリング部分に最初に当た
り、貼り合わせた基板を引き剥がす方向に力が作用す
る。このため、弱い多孔質層2002の部分で分離がお
こる。図22(d)に示す工程で分離したSiウェハ2
001は、その表面の多孔質層の残さを取り除き、再び
図21(a)のSiウェハ2001として使用する。
【0141】つぎに、図23(a)に示すように絶縁性
基板2011上にAlシートなどの導電膜2010を貼
った基板を用意し、図23(b)に示すように導電膜2
010と多孔質層2002を導電ペーストなどを用いて
接着する。そして、エピタキシャル層2003,200
4のない部分を図23(b)の断面図や図23(d)の
平面図に示す点線に沿って切り取り、図23(c)に示
すようなおおよそ四角形の太陽電池ユニットセルとす
る。
【0142】(実施例2)図27と図28として示す断
面図を使って、実施例2を説明する。まず、図27
(a)に示すように半導体基板としてのSiウェハ20
01を用意する。つぎに、実施例1と同様に陽極化成を
おこなって、図27(b)に示すようにSiウェハ20
01の表面を分離層としての多孔質層2002にする。
従って、Siウェハ2001の多孔質層2002以外の
部分が第1の半導体層となる。そして、実施例1で説明
したような液相成長法を使って、図27(c)に示すよ
うに多孔質層2002上にp+型Si層2014を例え
ば2μmエピタキシャル成長させ、図27(d)に示す
ようにp-型Si層2003を例えば30μmエピタキ
シャル成長させ、図27(e)に示すようにn+型Si
層2004を例えば1μmエピタキシャル成長させ、第
2の半導体層を形成する。
【0143】つぎに、図27(f)に示すようにAlな
どからなるグリッド電極2005を印刷、スパッタなど
で形成して、図28(a)に示すように反射防止膜20
06を形成する。そして、図28(b)に示すように、
支持基板としてのガラス基板2007を反射防止膜20
06上に透明な接着剤を使って貼り合わせる。このと
き、ガラス基板2007は端部に向かって厚みが薄くな
っている方が望ましい。
【0144】つぎに、図28(c)に示すように貼り合
わせ基板の側方に、前述のような方法でウォーター・ジ
ェット2020を噴出して、図28(d)に示すように
第2の半導体層であるエピタキシャル層2014,20
03,2004と第1の半導体層であるSiウェハ20
01を分離する。
【0145】そして、図28(e)に示すように多孔質
層2002を、ウェットエッチングや研磨などを使って
除去し、p+型Si層2014を露出させる。多孔質層
2002をウェットエッチングによって取り除くとき
は、ガラス基板2007がエッチング液に触れないよう
に、アピエゾンワックスなどで保護する。ウェットエッ
チング液は、フッ酸(49%)と過酸化水素水の1:1
の混合液が望ましい。
【0146】最後に、図28(f)に示すように絶縁性
基板2011上にAlなどの導電膜2010を貼った基
板をp+型Si層2014に貼り合わせ、太陽電池ユニ
ットセルができる。
【0147】(実施例3)実施例3は、実施例2とほぼ
同様であるが、支持基板としてのガラス基板2007の
太陽電池層との貼り合わせ面にさくりがなく、平坦にな
っている。
【0148】実施例2で説明した図27と同じ製造工程
で、図29(a)に示すように半導体基板としてのSi
ウェハ2001上に分離層としての多孔質層2002が
あり、多孔質層2002上に第2の半導体層としてのエ
ピタキシャル成長させたSi層2014,2003,2
004があり、その上にグリッド2005と反射防止膜
2006がある基板を形成する。
【0149】つぎに、図29(b)に示すように、さく
りがなく平坦なガラス基板2007を反射防止膜200
6に貼り付ける。そして、図29(c)に示すようにウ
ォーター・ジェット2020を貼り合わせ基板の側面か
ら当て、多孔質層2002で分離し、図29(d)に示
すように第2の半導体層であるエピタキシャル層200
4,2003,2014と第1の半導体層であるSiウ
ェハ2001を分離する。その後、多孔質層2002を
研磨などによって除去し、図29(e)に示すように仕
上げ、導電膜2010を付けた絶縁性基板2011を貼
り合わせて、図29(f)に示すような太陽電池ユニッ
トセルが完成する。
【0150】(実施例4)図30と図31として示す断
面図を使って、実施例4を説明する。
【0151】まず、図30(a)に示すように半導体基
板としてのSiウェハ2001を用意する。つぎに、実
施例1と同様に陽極化成をおこなって、図30(b)に
示すようにSiウェハ2001の表面を分離層としての
多孔質層2002にする。従って、Siウェハ2001
の多孔質層2002以外の部分が第1の半導体層とな
る。
【0152】そして、実施例1で説明したような液相成
長法を使って、図30(c)に示すように多孔質層20
02上にn+型Si層2004を例えば1μmエピタキ
シャル成長させる。その後、図30(d)に示すように
-型Si層2003を例えば30μmエピタキシャル
成長させる。これらが第2の半導体層となる。
【0153】つぎに、図30(e)に示すように、Al
などの導電膜2010のついた下地基板(絶縁性基板)
2011を用意する。
【0154】そして、図31(a)に示すように、熱溶
着などの方法で導電膜2010のついた下地基板201
1をp-型Si層2003上に接合させる。導電膜20
10にAlを用いた場合は、接合面近傍のSiとAlが
融合してp-型Si層2003のAl側の接合面がp+
になり、接合面がオーミックになる。
【0155】つぎに、前述した方法で図31(b)に示
すようにウォーター・ジェット2020を貼り合わせ基
板の側面に噴出し、多孔質層2002で貼り合わせ基板
を分離し、図3l(c)に示すように第2の半導体層で
あるエピタキシャル層2004,2003と第1の半導
体層であるSiウェハ2001を分離する。
【0156】その後、エッチングや研磨の方法で、多孔
質層2002を除去し、図31(d)に示すようにn+
型Si層2004を露出させる。多孔質化の過程でウェ
ハとしてn+型ウェハを用いれば、n+型多孔質の除去の
工程は必ずしも必要ない。そして、図31(e)に示す
ように、180°回転させて、グリッド電極2005を
印刷、スパッタなどの方法で形成する。最後に、図31
(f)に示すように表面に反射防止膜2006をつけ
て、太陽電池ユニットセルの完成となる。
【0157】(実施例5)実施例5は光センサーを製造
する例である。実施例2の説明で用いた図27と図28
の断面図を使って説明する。図27(a)から(e)ま
での工程は、実施例2と同じである。図27(e)の工
程が終わった後、グリッド電極2005と平行にn+
Si層2004に溝を掘り、n+型Si層2004をス
トライプ状に分離する。この分離に、フォトリソグラフ
ィーや電子ビームリソグラフィー、レーザスクライブの
技術が使用できる。
【0158】その後、図27(f)から図28(e)ま
での工程は、実施例2と同じである。そして、図28
(f)に示すように導電膜2010を貼るときは、グリ
ッド電極2005と垂直に交差するストライプ状電極を
貼り合わせる。この結果、マトリックス型の光センサー
ができる。
【0159】(実施例6)本発明の分離層を形成するた
めに、特開平9−331077号公報のように、半導体
基板にイオン注入し、空孔を有する層を形成してもよ
い。そして、前述した実施形態や実施例と同様に貼り合
わせ基板の側面にウォーター・ジェットを噴射すること
によって貼り合わせ基板を分離する。
【0160】(実施例7)実施例7は、ウォーター・ジ
ェット噴射する前に、分離が確実に行えるように分離層
の周辺除去を行う例である。図34と図35は、実施例
7の製造工程を表す断面図である。まず、図34(a)
に示すように半導体基板としてのSiウェハ2001を
用意する。つぎに、実施例1と同様に陽極化成をおこな
って、図34(b)に示すようにSiウェハ2001の
表面を分離層としての多孔質層2002にする。この場
合、Siウェハ2001の多孔質層2002以外の部分
が第1の半導体層となる。そして、実施例1で説明した
液相成長法を使って、図34(c)に示すように多孔質
層2002上にp+型Si層2014を例えば2μmエ
ピタキシャル成長させる。次に、図34(d)に示すよ
うにp-型Si層2003を例えば30μmエピタキシ
ャル成長させ、図34(e)に示すようにn+型Si層
2004を例えば1μmエピタキシャル成長させる。こ
の場合、p+型Si層2014、p-型Si層2003、
+型Si層2004が第2の半導体層となる。
【0161】次に、図34(e)の基板の周辺部の多孔
質層2002とp+型Si層2014、p-型Si層20
03、n+型Si層2004を除去する。この除去はR
IE(Reactive Ion Etching)な
どのドライエッチングやフッ酸+硝酸系などのエッチャ
ントを使ったウェットエッチングにより行うのが望まし
い。この時、基板の側面だけがエッチングされるよう
に、マスクとしてテフロンテープを貼ったり、アピエゾ
ンワックスで保護する。周辺部を除去する理由は、基板
の周辺部は多孔質層2002の膜厚が不安定で、そのま
ま残しておくと後の第1の半導体層と第2の半導体層の
分離工程を困難にすることがあるからである。又、エピ
タキシャルSi層2014,2003,2004の形
は、基板周囲ではSiウェハのベベリング(ウェハ周辺
の面取り)のため反った層になることがあり、後に太陽
電池として利用しにくくなることがあるからである。
【0162】また、エッチャントとして、フッ酸(49
%)+過酸化水素水(30%)の1:1の混合液を使う
こともできる。このエッチャントは、多孔質Siに対す
る強い選択エッチングができる。このため、図34
(d)の基板をマスクをせずにこのエッチング液に浸け
ても、多孔質層2002の周辺部のみを除去することが
できる。この多孔質層2002の周辺部のみを除去する
だけでも、後の分離工程の歩留まりがある程度向上す
る。
【0163】更に、図34(f)に示すようにSiウェ
ハ2001の周辺部2050を外側が薄くなるように除
去しておくのも望ましい。基板の表面と裏面にマスクを
被せ、ウエットエッチングにより側面だけをエッチャン
トに触れるようにすれば、自然に外側が薄くなる構成に
なることが多い。このような除去により、後の分離工程
でウォーター・ジェットを流体のくさびとして使用する
とき、そのくさびの効果を発揮しやすくなる。この多孔
質層2002、p+型Si層2014、p-型Si層20
03、n+型Si層2004の除去と、Siウェハ20
01の周辺部2050の除去は、同時に行うことができ
る。つまり、この一工程で、エピタキシャルSi層20
14,2003,2004の反り部分の除去による完成
品としての太陽電池の安定化と、後の分離工程の安定化
をすることができる。
【0164】つぎに、図34(f)に示すようにAlな
どからなるグリッド電極2005を印刷・スパッタなど
で形成して、図35(a)に示すように反射防止膜20
06を形成する。そして、図35(b)に示すように、
支持基板としてのガラス基板2007を反射防止膜20
06上に透明な接着剤を使って貼り合わせる。このと
き、ガラス基板2007は、周辺部の厚みが中央部より
薄くなっている方が望ましい。
【0165】つぎに、図35(c)に示すように、貼り
合わせ基板の側方に前述のような方法でウォーター・ジ
ェット2020を噴出して、図35(d)に示すように
第2の半導体層であるエピタキシャルSi層2014,
2003,2004と、第1の半導体層であるSiウェ
ハ2001を分離する。Siウェハ2001は、多孔質
層2002の残さをウエットエッチングなどによって取
り除き、再び図34(a)からの工程で使用する。Si
ウェハ2001は100回程度使用することができるの
で、1枚のSiウェハから100枚程度の太陽電池ユニ
ットセルを製造することができる。
【0166】そして、図35(e)に示すように多孔質
層2002をウェットエッチングや研磨などを使って除
去し、p+型Si層2014を露出させる。多孔質層2
002をウェットエッチングによって取り除くときは、
ガラス基板2007がエッチャントに触れないように、
アピエゾンワックスなどで保護する。エッチャントは、
フッ酸(49%)と過酸化水素水(30%)の1:1の
混合液が望ましい。
【0167】最後に、ガラス基板2007の周辺部を切
り落とし、絶縁性基板2011上にAlなどの導電膜2
010を貼った基板を導電接着剤などを使ってp+型S
i層2014の裏面に貼り合わせ、太陽電池のユニット
セルが完成する。
【0168】実施例7によれば、多孔質層の厚みが不安
定な周辺部、またはエピタキシャルSi層の形成の不安
定な周辺部分を取り除くと同時に、ウォーター・ジェッ
トの流体くさびで分離しやすい構造にすることができ
る。このため、安定した製造工程で歩留まりが良いた
め、低製造コストで太陽電池を製造することができる。
【0169】(実施例8)実施例8は、太陽電池用の角
型ウェハを使用して分離する例である。単結晶太陽電池
ではモジュールにしたときのデットスペースをなくすた
めに、ユニットセルは角型の方が望ましい。そこで、角
型の貼り合わせ基板を分離する装置を表したのが図36
である。図中、2701は角型の貼り合わせ基板、27
02は貼り合わせ基板の回転機構、2704はウォータ
ー・ジェット装置のノズル、2707は水平駆動機構、
2708は基板保持体、2712はガイドである。
【0170】前述の実施例1〜7同様の工程により得ら
れた貼り合わせ基板2701を基板保持体2708によ
って貼り合わせ基板2701の両面から抑えて垂直に立
てる。そして、貼り合わせ基板2701のベベリングに
よる凹部または隙間に、その上方に配置したウォーター
ジェット装置のノズル2704から高圧の流体を貼り合
わせ基板2701の貼り合わせ界面に平行な方向から噴
出する。このとき、ノズル2704は水平駆動機構27
07とガイド2712により、ベベリングで構成された
隙間に沿って移動する。
【0171】このあと、回転機構2702により、貼り
合わせ基板2701は45°または90°回転し、再び
ノズル2704は水平駆動機構2707とガイド271
2によりベベリングで構成された隙間に沿って移動す
る。この操作を繰り返すことにより、貼り合わせ基板2
701の側面とノズル2704の距離を大きく離すこと
なく、流体を貼り合わせ基板2701の側面に噴射でき
る。このため、角型の半導体基板でも流体を噴射する圧
力を一定に保つことができ、第1の半導体層と第2の半
導体層での分離を分離層で確実に行うことができる。実
施例8は、図36の2701のような円形のウェハから
4面を切り落とした基板で説明したが、貼り合わせ基板
の形状は4角形であっても、3角形であってもかまわな
い。
【0172】
【発明の効果】本発明の、貼り合わせた半導体基板と支
持基板の端部の少なくとも一部に前記半導体基板と前記
支持基板が離れている部分があり、貼り合わせた前記半
導体基板と前記支持基板の側面に流体を吹き付けること
により、前記半導体基板中の第1の半導体層と第2の半
導体層を剥離する光電変換装置の製造方法によれば、歩
留まりよく、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層
の間で剥離ができる。また、光電変換装置の活性層を傷
つけることがないので、高品質の光電変換装置が提供で
きる。このため、半導体基板や支持基板を割ることが少
なくなり、光電変換装置の製造歩留まりの向上につなが
る。このため、低製造コストで光電変換装置を製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の貼り合わせ基板の分離方法を説明する
為の模式的な斜視図。
【図2】本発明の流体による貼り合わせ基板の分離方法
の一例を説明する為の模式的な断面図。
【図3】本発明の分離装置の一例を示す模式的な斜視
図。
【図4】本発明の分離装置の別の例を示す概略断面図。
【図5】本発明の分離装置の他の例を示す模式的な斜視
図。
【図6】本発明の分離装置の更に別の例を示す模式的な
側面図。
【図7】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式的な
上面図。
【図8】本発明の流体による貼り合わせ基板の分離方法
の別の例を説明する為の模式的な断面図。
【図9】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式的な
側面図。
【図10】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式的
な側面図。
【図11】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式的
な側面図。
【図12】本発明の分離装置の更に他の例を示す模式的
な側面図。
【図13】本発明の分離装置の更に別の例を示す模式的
な側面図。
【図14】本発明の分離装置の別の例を示す模式的な上
面図。
【図15】図15に示す分離装置の別の例を示す模式的
な側面図。
【図16】貼り合わせ基板の分離の様子を説明する為の
模式的な斜視図。
【図17】待機状態にある図15に示す分離装置の模式
的な部分断面図。
【図18】基板保持状態にある図15に示す分離装置の
模式的な部分断面図。
【図19】分離動作開始状態にある図15に示す分離装
置の模式的な部分断面図。
【図20】分離動作終了時の状態にある図15に示す分
離装置の模式的な部分断面図。
【図21】実施例1の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図22】実施例1の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図23】実施例1の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図と模式的な平面図。
【図24】実施例1で用いる陽極化成の装置の模式的な
断面図。
【図25】実施例1で用いる液相成長装置の模式的な断
面図。
【図26】実施例1の液相成長装置の基板カセットの部
分的な斜視図。
【図27】実施例2の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図28】実施例2の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図29】実施例3の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図30】実施例4の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図31】実施例4の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図32】本発明の貼り合わせ基板を説明する模式的な
断面図。
【図33】従来の太陽電池の製造工程を示す模式的な断
面図。
【図34】実施例7の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図35】実施例7の太陽電池の製造工程の模式的な断
面図。
【図36】実施例8で用いる分離装置の模式的な側面
図。
【図37】本発明の分離装置の他の例の模式的な側面
図。
【図38】貼り合わせ基板が部分的に分離される様子の
例を示す模式的な断面図。
【図39】貼り合わせ基板が完全に分離される様子の例
を示す模式的な断面図。
【図40】分離装置の制御手順の例を概略的に示すフロ
ーチャート。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 支持基板 3 分離層 5 第2の半導体層 6 貼り合わせ基板 7 流体 8 ノズル 11 第1の半導体層 12 光電変換装置用基体 14 接合界面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近江 和明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 坂口 清文 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳田 一隆 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の半導体層と第2の半導体層の間に
    分離層を有する半導体基板を形成し、前記第2の半導体
    層の前記分離層面と反対側の面に支持基板を貼り合わせ
    て貼り合わせ基板を形成し、前記分離層で前記第1の半
    導体層と前記第2の半導体層を分離して、前記第2の半
    導体層を用いて光電変換装置を製造する方法において、
    前記半導体基板と前記支持基板を貼り合わせる際に、少
    なくとも一方の端部で互いを貼り合わせていない部分を
    少なくとも一部形成し、前記貼り合わせ基板の側面に流
    体を吹き付けることにより、前記第1の半導体層と前記
    第2の半導体層を分離することを特徴とする光電変換装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板と前記支持基板の互いを
    貼り合わせていない部分が分離層の近傍に存在し、流体
    の流れを受けて分離層を押し拡げる方向の力を生ずるよ
    うな、凹型を形成していることを特徴とする請求項1に
    記載の光電変換装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記凹型が、半導体基板のべべリングに
    より形成されていることを特徴とする請求項2に記載の
    光電変換装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記分離層は、内部に微小空隙を有する
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光電
    変換装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記分離層が、前記支持基板と前記半導
    体基板との貼り合わせ箇所より機械的強度が脆弱である
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光電
    変換装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記半導体基板は、単結晶シリコン基板
    を部分的に多孔質化することによって多孔質単結晶シリ
    コン層である分離層を形成し、該分離層上に単結晶シリ
    コン層をエピタキシャル成長することによって形成され
    ることを特徴する請求項1〜5のいずれかに記載の光電
    変換装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記分離層は、陽極化成法によって形成
    されることを特徴とする請求項6に記載の光電変換装置
    の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記半導体基板は、単結晶シリコン基板
    の所定の深さに微小気泡層である分離層を設けることに
    よって形成されることを特徴とする請求項1〜5のいず
    れかに記載の光電変換装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記分離層は、イオン打ち込みにより形
    成されることを特徴とする請求項8に記載の光電変換装
    置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記流体を吹き付ける方法として、高
    圧の水流をノズルから吹き出すウォーター・ジェット法
    を用いたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記
    載の光電変換装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 支持基板は、光透過性の基板であるこ
    とを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の光電
    変換装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記第2の半導体層の内部に半導体接
    合を形成した後に前記分離を行うことを特徴とする請求
    項1〜11のいずれかに記載の光電変換装置の製造方
    法。
  13. 【請求項13】 前記分離層の周縁部を除去した後に前
    記分離を行うことを特徴とする請求項1〜11のいずれ
    かに記載の光電変換装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記流体を吹き付ける手段としてノズ
    ルを用い、該ノズルを前記貼り合わせ基板の外周に平行
    に移動しながら前記流体を吹き付けることを特徴とする
    請求項1〜13のいずれかに記載の光電変換装置の製造
    方法。
  15. 【請求項15】 前記貼り合わせ基板の外周が多角形で
    あり、該外周の一辺に平行に前記ノズルを移動しながら
    前記流体を吹き付けた後に、該貼り合わせ基板を回転さ
    せ、該外周の他の辺に平行に前記ノズルを移動しながら
    前記流体を吹き付けることを特徴とする請求項14に記
    載の光電変換装置の製造方法。
  16. 【請求項16】 第1の半導体層と第2の半導体層の間
    に分離層を有する半導体基板を形成し、前記第2の半導
    体層の前記分離層面と反対側の面に支持基板を貼り合わ
    せて貼り合わせ基板を形成し、前記分離層で前記第1の
    半導体層と前記第2の半導体層を分離して、前記第2の
    半導体層を用いて光電変換装置を製造する方法におい
    て、前記半導体基板と前記支持基板を貼り合わせる際
    に、互いの端部をそろえて貼り合わせ、前記貼り合わせ
    基板の側面に流体を吹き付けることにより、第1の半導
    体層と前記第2の半導体層を分離することを特徴とする
    光電変換装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 前記分離層は、内部に微小空隙を有す
    ることを特徴とする請求項16に記載の光電変換装置の
    製造方法。
  18. 【請求項18】 前記分離層が、前記支持基板と前記半
    導体基板との貼り合わせ箇所より機械的強度が脆弱であ
    ることを特徴とする請求項16又は17に記載の光電変
    換装置の製造方法。
  19. 【請求項19】 前記半導体基板は、単結晶シリコン基
    板を部分的に多孔質化することによって多孔質単結晶シ
    リコン層である分離層を形成し、該分離層上に単結晶シ
    リコン層をエピタキシャル成長することによって形成さ
    れることを特徴する請求項16〜18のいずれかに記載
    の光電変換装置の製造方法。
  20. 【請求項20】 前記分離層は、陽極化成法によって形
    成されることを特徴とする請求項19に記載の光電変換
    装置の製造方法。
  21. 【請求項21】 前記半導体基板は、単結晶シリコン基
    板の所定の深さに微小気泡層である分離層を設けること
    によって形成されることを特徴とする請求項16〜20
    のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
  22. 【請求項22】 前記分離層は、イオン打ち込みにより
    形成されることを特徴とする請求項21に記載の光電変
    換装置の製造方法。
  23. 【請求項23】 前記流体を吹き付ける方法として、高
    圧の水流をノズルから吹き出すウォーター・ジェット法
    を用いたことを特徴とする請求項16〜22のいずれか
    に記載の光電変換装置の製造方法。
  24. 【請求項24】 支持基板は、光透過性の基板であるこ
    とを特徴とする請求項16〜23のいずれかに記載の光
    電変換装置の製造方法。
  25. 【請求項25】 前記第2の半導体層の内部に半導体接
    合を形成した後に前記分離を行うことを特徴とする請求
    項16〜24のいずれかに記載の光電変換装置の製造方
    法。
  26. 【請求項26】 前記流体を吹き付ける手段としてノズ
    ルを用い、該ノズルを前記貼り合わせ基板の外周に平行
    に移動しながら前記流体を吹き付けることを特徴とする
    請求項16〜25のいずれかに記載の光電変換装置の製
    造方法。
  27. 【請求項27】 前記貼り合わせ基板の外周が多角形で
    あり、該外周の一辺に平行に前記ノズルを移動しながら
    前記流体を吹き付けた後に、該貼り合わせ基板を回転さ
    せ、該外周の他の辺に平行に前記ノズルを移動しながら
    前記流体を吹き付けることを特徴とする請求項26に記
    載の光電変換装置の製造方法。
  28. 【請求項28】 第1の半導体層と、光電変換装置が製
    造される第2の半導体層の間に分離層を有する半導体基
    板と、第2の半導体層の分離層と反対の面に貼り合わさ
    れた支持基板よりなる貼り合わせ基板を保持する保持材
    と、貼り合わせ基板の側面に流体を吹き付けて分離層で
    第1の半導体層と第2の半導体層を分離するノズルとを
    少なくとも有することを特徴とする光電変換装置の製造
    装置。
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