JP2009545178A - 連続大面積走査注入プロセスのための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】連続大面積走査注入プロセスを用いてドープ基板を製造するための方法を開示する。
【解決手段】１つの実施形態において、本発明の方法は、入り口および出口を有するチャンバ内に可動トラック部材を提供する工程を包含する。この方法はまた、第１の複数のタイルを含む第１の基板を提供する工程を包含し得る。この方法は、可動トラック部材の上に入り口から第１の複数のタイルを含む第１の基板を転写する工程を包含する。第１の複数のタイルは、走査注入プロセスに供される。この方法はまた、真空中に第２の複数のタイルを含む第２の基板を維持する工程を包含し得る。この方法は、可動トラック部材に入り口から第２の複数のタイルを含む第２の基板を転写する工程を包含する。この方法は、走査注入プロセスを用いて第２の複数のタイルを注入プロセスに供する工程を包含する。
【選択図】図１０
【解決手段】１つの実施形態において、本発明の方法は、入り口および出口を有するチャンバ内に可動トラック部材を提供する工程を包含する。この方法はまた、第１の複数のタイルを含む第１の基板を提供する工程を包含し得る。この方法は、可動トラック部材の上に入り口から第１の複数のタイルを含む第１の基板を転写する工程を包含する。第１の複数のタイルは、走査注入プロセスに供される。この方法はまた、真空中に第２の複数のタイルを含む第２の基板を維持する工程を包含し得る。この方法は、可動トラック部材に入り口から第２の複数のタイルを含む第２の基板を転写する工程を包含する。この方法は、走査注入プロセスを用いて第２の複数のタイルを注入プロセスに供する工程を包含する。
【選択図】図１０
Description
（関連出願への相互参照）
この暫定非仮特許出願は、２００６年７月２５日に出願された米国仮特許出願第６０／８３３，２８９号明細書；２００６年１０月１１日に出願された米国仮特許出願第６０／８２９，１４７号明細書；２００６年９月８日に出願された米国仮特許出願第６０／８２５，１０４号明細書；および２００６年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／８２６，７３１号明細書の仮特許出願の優先権を主張し、それらの各々は全ての目的のために本明細書中にその全体が参照として援用される。
この暫定非仮特許出願は、２００６年７月２５日に出願された米国仮特許出願第６０／８３３，２８９号明細書；２００６年１０月１１日に出願された米国仮特許出願第６０／８２９，１４７号明細書；２００６年９月８日に出願された米国仮特許出願第６０／８２５，１０４号明細書；および２００６年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／８２６，７３１号明細書の仮特許出願の優先権を主張し、それらの各々は全ての目的のために本明細書中にその全体が参照として援用される。
本発明に従う実施形態は、概して、大面積注入プロセスを用いて、例えば、ドープ基板を含む基板を形成するための方法および構造を含む技術に関する。さらに具体的には、本発明の方法およびシステムの実施形態は、光電池を製造するための走査注入プロセスを用いる方法およびシステムを提供する。しかし、本発明はより広い範囲の適用性があることが認識されるだろう。集積半導体素子、光素子、圧電素子、フラットパネルディスプレイ、微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジー構造、センサ、アクチュエータ、集積回路、生物学および生物医学装置などの３次元パッケージングなど、他の種類の応用にも適用することができる。
太古から、人間はほとんど全ての有益なエネルギーを得ることを「太陽」に頼っている。このようなエネルギーは石油、光、木材および様々な形態の熱エネルギーによってもたらされる。単なる例であるが、人間は需要の大半を石炭やガスなどの石油資源に大幅に頼っている。残念なことに、このような石油資源は激減しており、他の問題を引き起こしている。代替として、部分的に、太陽エネルギーが石油資源への依存を減らすために提案されている。単なる例であるが、太陽エネルギーは一般にシリコンから作られる「太陽電池」によって得ることができる。
シリコン太陽電池は太陽からの太陽光にさらされると電力を発生する。日射はシリコンの原子と相互作用し、シリコン体のｐとｎにドーピングされた領域に移動してドーピングされた領域間に電位差および電流を発生させる電子とホールを形成する。用途によるが、太陽電池は効率を向上させるために集光素子を集積している。例としては、このような日射を活性光起電材料の一つまたは複数の部分に導く集光要素を用いて太陽光が集められ焦点が合わせられる。効率的ではあるが、これらの太陽電池は未だに多くの制限がある。
単なる一例として、太陽電池はシリコンのような出発原料に依存する。そのようなシリコンは、しばしば、ポリシリコンおよび／または単結晶シリコン材料のいずれかを用いて作製される。これらのポリシリコンまたは単結晶シリコン材料は、不純物をドープされて光吸収領域を形成する。
これらの材料は、しばしば、注入プロセスがこのような適用のために効果的で最適になり得ないため、製造することが難しい。ポリシリコン電池は、しばしば、ポリシリコンプレートを製造することによって形成される。これらのプレートは効果的に形成され得るが、それらは、非常に効果的な太陽電池についての最適な特性を有さない。
単結晶シリコンは、高性能の太陽電池についての適切な特性を有する。しかしながら、そのような単結晶シリコンは高価であり、効果的かつ費用効率が高い方法において太陽電池への適用のために使用することもまた難しい。一般に、薄膜太陽電池は、より少ないシリコン材料を用いることによって費用が低くなるが、それらの非晶構造または多結晶構造は、単結晶シリコン基板から作製されたより高価なバルクシリコン電池より効果的でなくなる。
これらおよび他の制限は、本明細書全体およびより具体的には以下に見出され得る。
本発明の実施形態に従って、大規模注入プロセスを用いて基板（例えばドープ基板を含む）を製造するための方法、システムおよび構造を含む技術が提供される。より具体的には、本発明の方法およびシステムは、光電池を製造するための走査注入プロセスを用いる方法およびシステムを提供する。好ましい実施形態において、そのような注入された不純物は、ドナー基板における切断面によって規定された転写可能材料の厚さを与える。例えば、光起電用途において転写可能材料の厚さは、ｐ−ｎ接合を形成する注入された不純物を含み得、例えば材料の厚さが十分な厚みを有する場合、光吸収体層として使用され得る。特定の実施形態において、それらの実施形態における材料の厚さは効果的な薄膜太陽電池にとって十分であり得、厚さが十分である場合、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）およびウェハリング（ｗａｆｅｒｉｎｇ）プロセスのような従来の方法を用いて作製された厚さの基板についてのより費用効率が高い代替物として使用することさえもできる。より薄い厚さの材料もまた、後のエピタキシャル成長プロセスについての単結晶テンプレートとして使用することができる。しかし、本発明は、集積回路装置、光素子、ピエゾエレクトロニックデバイス、フラットパネルディスプレイ、マイクロマシン技術（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジー構造、センサ、アクチュエータ、集積回路、生物学的装置および生物医学的装置などの３次元パッケージングのような他の種類の用途にも適用することができ、広範囲の適用性を有すると理解されるだろう。
例えば、３次元パッケージの分野において、解放可能な機械的シリコンハンドル基板上の十分な厚さのシリコンの膜の転写は、所望の基板上の、または３次元積層もしくは層状のＣＭＯＳ面および相互接続したＣＭＳＯ面を構成する多層構造の部分として完全に処理されたＣＭＯＳ（例えば集積回路またはＩＣ）層を解放する商業的な実用的方法を可能にする。ＣＭＯＳ回路を含む解放された薄膜は、高エネルギー注入によって作製されたより厚い膜が特に所望される本発明に従う層−転写プロセスによって規定されている。注入／ＩＣプロセス／解放方法を用いて行われるこのような３次元処理は、同一出願人による米国特許第６，２９１，３１４号明細書により詳細に説明され、本明細書中に参照として援用される。
特定の実施例において、本発明は、様々なイオン質量選択または非質量選択を用いる連続プラズマ侵入注入プロセスまたはイオンシャワー注入プロセスを使用して基板を製造するための方法を提供する。この方法は、可動トラック部材を提供する工程を包含する。可動トラック部材はチャンバ内に備えられる。チャンバは入り口および出口を含む。特定の実施形態において、可動トラック部材は、走査処理のために１つ以上の基板を備えるように１つ以上のローラー、空気軸受、ベルト部材および／または可動ビーム部材を含む。この方法はまた、第１の基板を提供する工程を包含する。第１の基板は第１の複数のタイルを含む。この方法は、真空中で第１の複数のタイルを含む第１の基板を維持する。この方法は、可動トラック部材の上に入り口から第１の複数のタイルを含む第１の基板を転写する工程を包含する。第１の複数のタイルは、走査注入プロセスに供される。この方法はまた、第１の複数のタイルが注入されている間に入り口に第２の複数のタイルを含む第２の基板を維持する工程を包含する。この方法は、第１の複数のタイルの注入完了の際に可動トラック部材の上に入り口から第２の複数のタイルを含む第２の基板を転写する工程を包含する。この方法は、走査注入プロセスを用いて第２の複数のタイルを注入プロセスに供する工程を包含する。
特定の実施形態において、本発明は、高エネルギー線形加速器プロセスを用いて１つ以上の層転写プロセスのための基板を製造するための方法を提供する。この方法は、表面領域を有する半導体基板を提供する工程を包含する。この方法は、高エネルギー線形加速器プロセスを用いて表面領域の第１の部分を介して第１の複数の粒子を導入して、表面領域より下の半導体材料の第１の厚さ内で第１の選択された劈開領域の形成を引き起こす工程を包含する。この方法は、高エネルギー線形加速器プロセスを表面領域の第２の部分に走査して表面領域の第２の部分を介して第２の複数の粒子を導入して、表面領域より下の半導体材料の第２の厚さ内で第２の選択された劈開領域の形成を引き起こす工程を包含する。この方法は、表面領域の他の部分を介して複数の粒子の導入を続け、第１の選択された劈開領域および第２の選択された劈開領域を含む劈開領域の形成を引き起こす。特定の実施形態において、この方法は完全な劈開領域付近内の半導体材料の厚さを劈開して、半導体基板から材料の厚さを取り除く工程を包含する。
代替の特定の実施形態において、本発明は走査プロセスを用いて基板を製造するための方法を提供する。この方法は可動トラック部材を提供する工程を包含する。この方法は可動トラック部材の上に複数のタイルを含む基板を提供する工程を包含する。この方法は、チャンバによって規定された入り口において基板を保持する工程を包含する。この方法はまた、可動トラックを使用して複数のタイルを含む基板を第１の注入プロセス付近に転送する工程を包含する。好ましい実施形態において、第１の注入プロセスは、第１のガス、第１の電圧、および複数の第１のイオン種によって特徴付けられた第１の走査プロセスを含む。この方法はまた、複数のタイルを第２の注入プロセスに供する工程を包含する。好ましい実施形態において、第２の注入プロセスは、第２のガス、第２の電圧、および複数の第２のイオン種によって特徴付けられた第２の走査プロセスを含む。特定の実施形態において、第１の注入プロセスおよび第２の注入プロセスは、複数のタイルの各々において（劈開面によって規定され得る）材料の厚さ内に不純物領域を与える。
本発明の特定の実施形態において、１つ以上の注入プロセスを実施するためのトレイ装置が提供される。トレイ装置はフレーム部材を備える。フレーム部材は、該フレーム部材の空間領域内に複数のサイトを備える。複数のサイトは、アレイ構造内に配置され得る。例えば、アレイは特に６×６のサイト構造、または８×８のサイト構造を有し得る。複数のサイトはまた、用途に依存して、３×３の３００ｍｍウェハ、５×５の２００ｍｍウェハまたは６×６の１５０ｍｍウェハを収容するように配置されてもよい。トレイ装置はフレーム部材内に収容されたトレイ部材を備え、複数の再利用可能な基板部材についての支持部を与える。あるいは、配置はＮ×Ｍまたは他のものであってもよい。好ましい実施形態において、再利用可能な基板部材の各々は、基板材料（例えばシリコン軸受材料、ゲルマニウム材料、ＩＩ／ＶＩ族材料、ＩＩＩ／Ｖ族材料など）を備えてもよい。特定の実施形態において、トレイ部材は、再利用可能な基板部材を製造するための不備を防止するような位置で与えられる。
単なる例として、再利用可能な基板の中に注入された種のチャネリング効果を制御するための特定の実施形態において、トレイ部材は垂直位置または逆さ位置、あるいは注入の方向に対して角度をつけた位置（例えば再利用可能な基板の中に注入されたイオンの方向）に与えられ得る。例えば、シリコン注入において、（１００）の表面法線に対して約７度の注入角度が、主な結晶学的方向に沿った注入の間に存在する注入イオンのチャネリング効果を減少させるために通常利用される。あるいは、再利用可能な基板は、垂直な注入形状において注入された場合、同様の結果を達成するために、主な結晶学的方向のある角度で切断され得る。特定の実施形態において、改変はあり得るが、トレイは重力方向から離れた方向を向くことができる。好ましい実施形態において、複数の再利用可能な基板は走査注入プロセスに供され得る。複数の再利用可能な基板はさらに、接着剤および／または制御された劈開プロセスに一緒または別々に供され得る。特定の実施形態において、複数の基板は、複数の基板の各々においてｐ−ｎ接合を形成するために処理され得る。
特定の実施形態において、複数の再利用可能な部材の各々は、再利用可能な基板部材の各々の周辺領域の周囲に注入シールドを有し得る。注入シールドはアモルファスシリコンであってもよいか、または他の適切な材料であってもよい。従って、劈開後、残っている再利用可能な基板部材の劈開表面は、特定の実施形態において研磨プロセスに供され得る。他の実施形態において、研磨プロセスは、さらなる使用のために残っている基板部材に平面を与える。
代替の特定の実施形態において、本発明は、処理される複数のタイルなどを用いて走査注入装置を提供する。この装置は可動トラック部材（例えば鎖、機械的作動装置、ベルト駆動およびベルト）を有する。この装置は、可動トラック部材に接続された少なくとも１つのチャンバを有する。好ましい実施形態において、このチャンバは基板を収容して真空または他の決定された環境中で複数のタイルを含む基板を維持するために適用される。特定の実施形態において、この装置は、可動トラック部材に接続された少なくとも１つのチャンバによって規定された注入装置を有する。この注入装置は、少なくとも１つのチャンバによって規定された注入装置を通して可動トラック部材を介して基板の動きによって行われる第１の走査プロセスを用いて複数のタイルを複数の粒子に供することによって与えられる。この装置のさらなる詳細は、本明細書全体およびより具体的には以下に見出され得る。
本発明の実施形態を用いて、多くの利点が既存の技術を超えて達成される。具体的には、本発明の実施形態は、走査プロセスのための効果的な方法を提供するために可動トラック部材およびトレイ装置を含む連続的機構を使用する。そのような走査プロセスとしては、注入プロセスが挙げられるが、それに限定されない。好ましい実施形態において、注入プロセスは、半導体基板（例えばドナー基板における劈開面によって規定された転写可能な材料の厚さ）において不純物領域を与える。注入された半導体基板（例えば転写可能な材料の厚さ）はさらに処理されて、光起電装置、３Ｄ ＭＥＭＳ、ＩＣパッケージング、半導体装置、光電子デバイスなどのような用途のために高品質の半導体材料を与えることができる。好ましい実施形態において、本発明の方法は、とりわけ、非常に効果的な光電池のための単結晶シリコンを提供する。代替の好ましい実施形態において、本発明に従う実施形態は、ヘテロ構造エピタキシャルプロセスを層化するために、さらに備えることができるシード層を提供することができる。ヘテロ構造エピタキシャルプロセスは、とりわけ、薄い多接合太陽電池を製造するために使用され得る。単なる例として、ＧａＡｓおよびＧａＩｎＰ層は、本発明の実施形態に従う注入プロセスを用いて形成された転写された層であるゲルマニウムシード層の上にヘテロエピタキシャルに堆積することができる。
実施形態に依存して、これらの利点の１つ以上が達成され得る。これらおよび他の利点は、本明細書全体およびより具体的には以下に記載される。
本発明の実施形態に従って、大規模注入プロセスを用いて基板を製造するための方法およびシステムを含む技術が提供される。より具体的には、本発明の方法およびシステムは、基板（例えば光電池として使用され得るドープ基板）を製造するための走査注入プロセスを用いる方法およびシステムを提供する。好ましい実施形態において、そのような注入プロセスは、光起電装置を製造するための半導体基板において不純物領域を提供する。不純物領域は、ドナー基板内の劈開によって規定された転写可能な材料の厚さ内に存在し得る。しかし、本発明は、一体化された半導体装置、光素子、ピエゾエレクトロニック装置、フラットパネルディスプレイ、マイクロマシン技術（「ＭＥＭＳ」）、ナノテクノロジー構造、センサ、アクチュエータ、集積回路、生物学的装置および生物医学的装置などの３次元パッケージングにおいて不純物領域（活性領域、源（ｓｏｕｒｃｅ）／排出（ｄｒａｉｎ）工学）を提供することなどのような他の種類の用途にも適用することができ、広範囲の適用性を有すると理解されるだろう。
特定の実施形態において、連続工程において基板を製造する方法を以下に簡潔にまとめる。
１．基板部材を準備し、その基板部材の各々は複数のタイル（例えば再利用可能な基板、バルクシリコン、バルクゲルマニウム、他の材料または部材）を備える；
２．真空環境中で可動トラック部材の上に第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する；
３．真空環境中で第１の基板部材を維持する；
４．第１の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
５．第１の複数のタイルについての走査注入プロセスを完了する；
６．真空環境中で可動トラック部材の中に第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を転写する；
７．第２の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
８．走査注入プロセスの完了時に可動トラック部材から第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を取り外す；
９．走査注入プロセスの完了時に可動トラック部材から第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を取り外す；
１０．規定された他の基板を処理する；そして
１１．所望の場合、他の工程を実施する。
１．基板部材を準備し、その基板部材の各々は複数のタイル（例えば再利用可能な基板、バルクシリコン、バルクゲルマニウム、他の材料または部材）を備える；
２．真空環境中で可動トラック部材の上に第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する；
３．真空環境中で第１の基板部材を維持する；
４．第１の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
５．第１の複数のタイルについての走査注入プロセスを完了する；
６．真空環境中で可動トラック部材の中に第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を転写する；
７．第２の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
８．走査注入プロセスの完了時に可動トラック部材から第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を取り外す；
９．走査注入プロセスの完了時に可動トラック部材から第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を取り外す；
１０．規定された他の基板を処理する；そして
１１．所望の場合、他の工程を実施する。
上記の連続工程は、本発明の実施形態に従った連続プロセスを用いて基板を製造する方法を提供する。示されるように、この方法は、走査プロセスにおいて注入されるべき複数のタイルを含む少なくとも１つの基板部材を転写するために可動トラック部材を用いることを含む。走査プロセスは、基板が、注入装置の処理ヘッドにわたって空間的に移動している間に起こる。可動トラック部材は、１つ以上の基板部材で規定された複数のタイルを注入するための連続プロセスを与える。他の代替物もまた、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに工程が付け足され、１つ以上の工程が取り除かれるか、または１つ以上の工程が異なる順序で与えられ得る。本発明の方法のさらなる詳細は、本明細書全体にわたって、およびより具体的には以下に見出され得る。
図１に示されるように、本発明の方法は出発工程１０１を含む。この略図は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲を過度に制限すべきではない。当業者は他の変更、改変および代替を理解するだろう。この方法は１つ以上の基板部材を備える（工程１０３）。基板部材の各々は複数のタイルを備える。特定の実施形態において、基板部材はトレイ装置であってもよく、これは以下により詳細に記載される。あるいは、基板部材は、注入される材料として使用される２つより多いタイルを収容することができる任意の適切な部材および／または装置であってもよい。特定の実施形態において、トレイ装置は、所定の位置にタイルを収容するために機械的、電気的または他の付属部材を備えてもよい。特定の実施形態において、タイルは、大部分が、層転写技術を用いて多層基板を製造するために繰り返し使用することができるバルク基板部材である。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
特定の実施形態において、この方法はまた、チャンバ内に可動トラックを提供する（工程１０５）。例として、可動トラックは、第１の空間的位置から第２の空間的位置および第１の位置と第２の位置との間の他の位置へと基板の移動を可能にするベルト装置または他の適切な装置であってもよい。可動トラック装置は、チャンバベースまたは他の適切な装置である注入プロセスに連結するように適切に設計される。特定の実施形態において、可動トラック部材は、ローラー、空気軸受、ベルトおよび／または可動ビームを備えてもよい。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
図１を再び参照して、この方法は、可動トラック部材を収容するチャンバ内に真空環境を提供する工程（工程１０７）を含む。この方法は、真空中に第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を維持する（工程１０９）。特定の実施形態において、第１の複数のタイルは、半導体基板（シリコンウェハなど）を備えてもよい。第１の真空はロードロックシステムを用いて提供されてもよいが、他のものでもよい。この方法は、チャンバの入り口から可動トラック部材へと第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する（工程１１１）。この方法は第１の複数のタイルを注入プロセスに供する工程を含む（工程１１３）。
特定の実施形態において、注入プロセスは、プラズマ侵入注入（ＰＩＩＩ）システムによって提供されてもよい。他の注入プロセスとしては、イオンシャワー、イオンビームまたは他の質量分離および／もしくは質量非分離技術を使用するものが挙げられ得る。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
この方法は、第１の複数のタイルが注入されている間に真空環境中で第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を維持して直線上にしてもよい（工程１１５）。この方法は、第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を可動トラック部材に転写する（工程１１７）。この方法は、第１の複数のタイルの注入（工程１１９）が完了した後、第２の複数のタイルを注入プロセスに供する工程（工程１２１）を含む。この方法は、第２の複数のタイルの注入を完了して（工程１２３）、与えられる他の基板を処理し続ける工程を含む。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
上記の工程の順序は、本発明の実施形態に従った連続プロセスを用いて基板を製造する方法を提供する。示されるように、この方法は、基板が、注入装置の処理ヘッドを空間的に移動する間に起こる走査プロセスにおいて注入される複数のタイルを含む少なくとも１つの基板部材を転写するために可動トラック部材を使用することを含む。可動トラック部材は、１つ以上の基板部材で規定された複数のタイルを注入するための連続プロセスを提供する。他の代替はまた、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに工程を付け足してもよく、１つ以上の工程を取り除いてもよいか、または１つ以上の工程を異なる順序で与えてもよい。本発明の方法およびシステムの他の詳細は、本明細書全体にわたって、および以下により具体的に見出すことができる。
図２は、本発明の実施形態に従う連続プロセスを用いて基板を製造するためのシステム２００を示す略図である。この図は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者は、他の変更、改変および代替を理解するだろう。図２に示されるように、システムは、少なくとも１つの基板部材２０１を提供することを含む。基板部材の各々は、その上に配置された複数のタイル２０３を備える。特定の実施形態において、複数のタイルの各々は、半導体基板（例えばシリコンウェハ）を備える。このシステムはまた、入り口２０７および出口２１７を備える。特定の実施形態において、入り口および出口は、ロードロックシステムを用いて与えられることができる。入り口は、注入装置２１３において複数のタイルを注入プロセスに供する前に複数のタイルを含む基板部材を準備および一時的に格納するために与えられる。示されるように、注入装置は、プロセスチャンバ２１５内に収容される。第１のドア２０９は、複数のタイルを含む基板部材を入り口に負荷させるために与えられる。入り口２１１は、入り口とプロセスチャンバ２１５との間に与えられる。出口ドア２２１もまた、プロセスチャンバ２１５と出口２１７との間に与えられる。第２のドア２２３は、注入プロセスを完了する際に出口から基板部材の取り外しを可能にする。特定の実施形態において、注入装置は走査注入プロセスを与える。そのような注入装置は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．などの会社製のビームラインイオン注入装置であってもよい。あるいは、注入は、特定の実施形態に従うより大きな表面領域について特に効果的であり得るプラズマ侵入イオン注入（ＰＩＩＩ）技術、イオンシャワーならびに他の質量分離および／または質量非分離技術を用いて与えられることもできる。示されるように、注入装置は、複数のタイル内に注入される不純物を与えるためにイオン注入ヘッド２１５を備える。このシステムはまた、可動トラック部材２１９を備える。特定の実施形態において、この可動トラック部材は、ローラー、空気軸受または可動トラックを備えてもよい。可動トラック部材２１９は、走査注入プロセスのために基板部材の空間移動を与える。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
図３から１０は、本発明の実施形態に従う連続プロセスを用いて基板を形成する簡略した方法を例示する。これらの図は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲を過度に制限するものではない。当業者は、他の変更、改変および代替を理解するであろう。図３に示されるように、少なくとも１つ（Ｎ，Ｎ≧２）の基板部材が与えられる。第１の複数のタイル３０５を含む第１の基板部材３０３は、注入プロセス装置に対する入り口２１１が閉まっている間に、（示されるように開いた位置での）第１のドア２０９を通して入り口２０７の中に転写される。第１の複数のタイルを含む第１の基板部材は、図４に示されるようなポンプダウンプロセスを可能にさせるために第１のフロントドアが閉じた状態で入り口によって規定された真空中に維持される。その後、第１の複数のタイルを含む第１の基板部材は、図５に示されるように可動トラック部材を用いて入り口を通して注入装置を収容されたプロセスチャンバ２１５に転写する。
また図５に示されるように、第１の複数のタイルは、注入プロセス５０１に供される。好ましい実施形態において、注入プロセスは走査プロセスを用いる。示されるように、走査プロセスは、可動トラック部材によって与えられる。すなわち、注入装置が、第１の複数のタイルの表面領域に注入される不純物を与えている間に、可動トラック部材が空間的移動を与えることを可能にする。同時に、入り口２１１は閉じて、入り口は通気して大気圧がもたらされる。そして図７に示されるように、第２の複数のタイル７０３を含む第２の基板部材７０１は入り口に配置される。第２の複数のタイルを含む第２の基板部材は、第１の複数のタイル上の注入プロセスが完了するのを待つ間に、入り口に規定された真空環境中に保持される。図８〜９に示されるように、第２の複数のタイルを含む第２の基板部材は、注入装置に転写される。図９〜１０に示されるように、注入プロセスの完了の際に、第１の複数のタイルを含む第１の基板部材は、開いている出口ドア２２１によってポンプダウン出口２１７に転写される。第２の複数のタイルが注入されて出口ドア２２１が閉じている間、出口は大気圧をもたらすことができ、第１の複数のタイルを含む第１の基板部材は、出口から取り外されてさらなる処理に供されることができる。この方法は、与えられた複数のタイルを含む他の基板部材で続く。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
図１１を参照して、本発明の実施形態に従う連続プロセスを用いて１つ以上の注入プロセスを行うためのトレイ装置１１００が示される。特定の実施形態において、トレイ装置は、約１メートル×１メートルの長さを有することができる。示されるように、トレイ装置は、フレーム部材１１０１内に収容されたトレイ部材１１０３を備える。フレーム部材は、複数のサイト１１０５を備える。複数のサイトの各々は、注入される再利用可能な基板部材１１０７を備える。特定の実施形態において、再利用可能な基板部材は、ドナー基板であり得るシリコン軸受材料を備えてもよい。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
図１１Ａは、本発明の実施形態に従う注入プロセスに供されているタイルを示す概略図である。この図は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲は過度に制限されるべきではない。当業者は、他の変更、改変および代替を理解するであろう。示されるように、シャドーマスク１１２１は、基板の端付近の周辺領域１１２５をマスキングすることによってタイルのセンター領域１１２３に注入を制限するために使用される。示されるように、曲線的な端部１１２７もまた、タイルに備えられる。タイルに備えられた曲線的な端部１１２７とシャドーマスクとの組み合わせは、端部領域を含む全ての領域において後のＣＭＰ／研磨注入損傷除去プロセスにより注入損傷を取り除くことができる。端部領域に注入ドーズを蓄積することは、品質問題を引き起こす気泡形成、造粒（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）および他の問題を引き起こす。本発明の特定の実施形態に従って、シャドーマスクは、定期的に上塗りまたは交換されることができるフレームを被覆されたアモルファスシリコンであり得る。十分な熱劈開アプローチが利用されない場合、曲線的な端部はまた、劈開ストレスを与えるために、ブレード、ピンまたは他の機械的手段の挿入を可能にすることによって制御された劈開プロセスの開始および伝播においても役立つ。
特定の実施形態において、複数のサイトはアレイ構造において備えられる。図１１に示されるように、複数のサイトは、８×８サイト構造として配置されてもよい。複数のサイトは、６×６サイト構造で配置されてもよい。特定の実施形態において、複数のサイトは３×３の３００ｍｍウェハを備えるように配置される。代替の実施形態において、複数のサイトは５×５の２００ｍｍウェハを備えるように配置される。さらに代替の実施形態において、複数のサイトは６×６の１５０ｍｍウェハを備えるように配置される。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
トレイ装置は、タイル表面上の不備（例えば、粒子または混入物質）の形成を最小化するために注入プロセスについての適切な方向で配置されてもよい。図１２に示されるように、そのような方向は注入シャワーヘッド１２０１に対する垂直方向を含む。図１３に示されるように、そのような方向はまた、逆さまの方向を含んでもよいか、または図１４に示されるように角度をつけた方向を含んでもよい。もちろん、用途に依存した基板の数およびトレイ装置の方向、ならびにその可能性は、基板内の注入種のチャネリングのような効果を制御することを必要とする。当業者は、多くの変更、改変および代替を理解するであろう。
図１５に示されるように、効果的に、注入プロセスは、ドナー基板１５００の上面１５０５を通して特定の深さ１５０１まで特定のエネルギー粒子を導入し、この特定の深さは、表面からの半導体材料１５０３の厚さを規定する。用途に依存して、質量が小さい粒子が、概して、好ましい実施形態に従う材料領域に対する損傷の可能性を低減させるために選択される。すなわち、質量が小さい粒子は、粒子が横断する材料領域を実質的に損傷せずに容易に基板部材を移動する。例えば、より質量が小さい粒子（またはエネルギー粒子）は、ほとんどいずれかを荷電（例えば正または負）した、および／または中性の原子もしくは分子、あるいは電子などであり得る。特定の実施形態において、その実施形態に依存して、粒子は中性および／または荷電粒子（例えば、水素イオンおよびその同位体、希ガスイオン（例えばヘリウムおよびその同位体、ならびにネオン）または他のもの）であってもよい。粒子はまた、化合物（例えば、水素ガス、水蒸気、メタンおよび水素化合物）および他の軽い原子質量粒子から誘導され得る。あるいは、粒子は、上記粒子および／またはイオンおよび／または分子種および／または原子種の任意の組み合わせであってもよい。粒子は、通常、表面下部の選択された深さまで表面を突き抜けるように十分な運動エネルギーを有する。
一例として、シリコンウェハに注入される種として水素を用いると、注入プロセスは、走査プロセスを用いて約４５０ｍｍのイオンシャワーヘッド幅を有するイオンシャワーシステムを用いて提供することができる。注入プロセスは、特定の条件セットを用いて行われる。エピタキシャル厚化テンプレート（例えば、Ｈ3+によってもたらされるようなイオン電流密度）としての転写膜の使用に関する浅い注入適用は、２０マイクロアンプ／ｃｍ2または１．２５×１０14Ｈ3+イオン／ｃｍ2／秒または３．７５×１０14Ｈ+イオン／ｃｍ2／秒であり得る。シリコンウェハ中の１ｃｍ2当たり約２×１０16水素原子の注入ドーズに関して、４５０ｍｍ幅にわたる任意の表面領域についての走査時間は約５３秒であり得る。注入温度は、摂氏約−２０℃〜約６００℃の範囲に及び、好ましくは、十分な量の水素イオンが、注入されたシリコンウェハから拡散するのを防ぐために摂氏約４００℃未満である。水素イオンは、約±０．０３〜±０．０５ミクロンの正確さでシリコンウェハ内に選択された深さまで選択的に導入されることができる。シリコンウェハを注入プロセスと同時に加熱することは、特定の利点を与えることができる。１つのそのような利点は、後の層転写プロセスを最適化することを含む。シリコンウェハは、フレームアセンブリ内に構築されたホットプレートを用いて伝導加熱によって加熱されてもよい。特定の実施形態において、タイルは、２つの対向する接点を用いてタイルに適切な電流を流すことにより、タイルの電気抵抗の性質を利用する抵抗加熱プロセスを用いて加熱されてもよい。もちろん、使用されるイオンの種類およびプロセスは、用途に依存した条件とする。
より高い注入エネルギーに関して、再利用可能な基板内で劈開面の最大範囲を考慮するために実質的に純粋な（例えば、正または負に荷電された）プロトンの注入を行うことは特に有利である。例としてシリコンを使用すると、注入のエネルギー幅を非常に大きくすることができ、光吸収効率を最大化するために後に続くエピタキシャル成長が必要である光起電性の吸収体のテンプレート形成のための数ｋｅＶから、太陽電池ウェハの出発原料として使用される厚さ数百ミクロンの基板を生み出す数ＭｅＶに及ぶ。注入エネルギーの関数としての注入深さの大体の幅は、例えばＳＲＩＭ ２００３（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｉｎ Ｍａｔｔｅｒ）またはモンテカルロシミュレーションプログラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｒｉｍ／ｏｒｇ／）を使用して計算することができる。プロトン注入によって成し遂げられ得るシリコン膜の厚さの範囲を与えるさらなる詳細は、以下に記載される。
特定の実施形態において、約１３ｎｍ〜約３μｍの範囲のシリコン膜の厚さは、約１０ｋｅＶ〜約３００ｋｅＶの範囲のプロトン注入エネルギーを用いることによって成し遂げられ得る。上記の範囲は、太陽電池製造のためにホモエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャル成長テンプレートとして使用されることができる結晶性エピタキシャル材料の効果的な転写を可能にする。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
特定の実施形態において、約１μｍ〜約５０μｍの範囲のシリコン膜の厚さは、約１２０ｋｅＶ〜約２．１ＭｅＶの範囲のプロトン注入エネルギーを用いることによって達成され得る。この厚さの範囲のシリコン膜は取り外されて、十分な性能を有する薄膜太陽電池を直接形成するために十分な厚さの単結晶シリコン膜の厚さを与えることができる。すなわち、形成された単結晶シリコンの厚さの範囲は、太陽電池への適用において効果的な光吸収体層として使用するためにさらに厚化されることを必要としない。前面接触／後面接触形成のような薄膜シリコン太陽電池の効果を最大化するための技術である、薄膜光吸収体層内の十分な光をトラップするための両面アクセス製造、および光散乱層の使用は、十分に開発されており、この取り外された層と組み合わせて使用することができる。このような技術は、例えば、Ｒｏｌｆ Ｂｒｅｎｄｅｌによる「Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ − Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（２００３ Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．，ＫＧａＡ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ）によって十分に取り扱われており、本明細書中に参照として援用される。もちろん、他の変更、改変および変更であってもよい。
具体的な実施形態では、約５０μｍ〜約２００μｍの範囲のシリコン膜の厚さは、約２．１ＭｅＶ〜約５ＭｅＶのエネルギー範囲を有するプロトン注入を用いて形成され得る。この範囲のシリコン膜の厚さは、自立（ｆｒｅｅ ｓｔａｎｄｉｎｇ）シリコン基板として使用され得る単結晶シリコン基板等価物の厚さの分離を可能にする。５０μｍ〜２００μｍの範囲の厚さの単結晶シリコン基板は、ウェハ切断、エッチングおよび研磨処理を用いる本方法の代わりに使用され得る。従来の技術における約５０％のカーフロス（カーフロスは切断およびウェハリング操作中の材料損失として定義される）とは対照的に、注入劈開技術は事実上カーフロスがなく、結果的に実質的なコスト削減および材料利用の効率の向上になる。半導体処理の代替の基板材料を作製するために、５ＭｅＶより高いエネルギーを使用することができるが、太陽電池製造において、２００μｍはバルクシリコン太陽電池形成についてのシリコン太陽電池材料の厚さとして所望される。結果として、具体的な実施形態に従って、太陽電池製造に関してより厚いシリコン基板には特別の商業的関心が示されない。もちろん、使用されるイオンの種類およびプロセス条件は用途に依存する。
シリコンの厚さの範囲およびシリコン太陽電池吸収体適用のクラスは、プロトン注入として図２３に示される。ＭｅＶの注入条件の範囲は、Ｒｅｕｔｏｖら（Ｖ．Ｆ．ＲｅｕｔｏｖおよびＳｈ．Ｓｈ．Ｉｂｒａｇｉｍｏｖ，「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｔｈｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒｓ」，ＵＳＳＲ’ｓ Ｉｎｖｅｎｔｏｒｓ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ第１２８２７５７号、１９８３年、１２月３０日）によって開示されており、これは本明細書中に参照として援用される。Ｖ．Ｇ．ＲｅｕｔｏｖおよびＳｈ．Ｓｈ．Ｉｂｒａｇｉｍｏｖにおいて、注入中の任意の加熱および注入後の再利用可能な基板の加熱を伴う７ＭｅＶ以下のプロトン注入の使用は、３５０μｍ以下の厚さの分離シリコンウェハを生じると開示されていた。この文脈において、用語、分離されたまたは転写されたシリコンの厚さとは、注入されたイオン範囲により形成されたシリコン膜の厚さが、自立状態に解放されるか、最終的に使用するためまたは永久的な基板に最終的に取り付けるための永久的な基板もしくは仮の基板に解放されることができることを意味する。もちろん、膜と取り扱い、処理するための特定のプロセスは、特定の電池プロセスおよび適用に依存する。
特定の実施形態において、質量分離または非質量分離システム内のプロトン注入の使用は、高密度プロトンイオン源からの利点がある。１つのそのような源は、カスプ磁場による閉じ込めの状態でプラズマを励起する誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いてＳｉｌｉｃｏｎ Ｇｅｎｅｓｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎで開発された。この技術は、米国特許第６，３００，２２７号明細書において開示され、全ての目的のために本明細書中に参照として援用され、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｅｎｅｓｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（サンノゼ、カリフォルニア）の同一出願である。プロトンモードと呼ばれるプラズマモードは、高次水素プラズマ種（Ｈ2+、Ｈ3+）を効果的にクラックして、通常ｌｅ１０Ｈ+イオン／ｃｍ3を超えるプラズマ密度を有する高度に純粋なＨ+プラズマ化学を生成する。図２４〜２４Ａは、米国特許第６，３００，２２７号明細書のプラズマ侵入イオン注入実施形態における高Ｈ+含量およびプラズマ源の断面を示すプラズマ化学の質量分析計からの代表的な図を示す。この源は、標的基板または複数の基板に加速および注入するためのＨ+イオンを注入するためのイオンシャワーシステム内の遠隔プラズマ源として有利に使用することができる。遠隔プラズマ源は、石川島重工業（ＩＨＩ）（日本、東京）によるＩＳＤＲイオンドーピングシステム構造のような存在するイオンシャワー注入ヘッド内で使用することができる。例えば、ＩＨＩシステムにおいて、熱フィラメントプラズマ励起は、主にＨ3+プラズマ化学に対して水素のみをクラックすることができる。これは、より低いエネルギー適用（すなわち、エピタキシャル成長テンプレート薄膜型）についてのイオンドーズ率の利点を提供することができるが、Ｈ3+イオンによって与えられる注入電流あたり３倍の効果のプロトンドーズ率に起因する。効果的なプロトンエネルギーがＨ3+注入エネルギーの１／３であるため、侵入率は、より浅い。より深い適用に関して、これは注入エネルギーにおいて３倍の増加を必要とする。このことは可能であるが、高電圧装備費は、加速電位とともに超直線的（ｓｕｐｅｒ−ｌｉｎｅａｒｌｙ）に上昇する。高エネルギーＨ+イオン源の使用は、最大必要エネルギーを５ｍｅＶ未満に制限するために利点がある。図２５は、本発明の好ましい実施形態に従って、Ｈ+イオンをＨ+注入のためにイオンシャワーヘッドに注入するプロトンモードのような遠隔プラズマ源を示す。あるいは、適切なプラズマ化学を生じることができるマイクロ波源または他の源もまた、使用することができる。別の実施形態において、主にＨ2+またはＨ3+プラズマ化学を生じる異なるプラズマ源もまた、イオン範囲がまだ、特定のイオンシャワーシステムの注入エネルギー範囲内にある場合、イオンドーズ率を向上させるために使用することができる。もちろん、特定のプラズマ化学および使用される加速電位は、特定の用途に依存する。
Ｒｅｕｔｏｖらはまた、分離のためのプロトンドーズ必要性の減少は、注入されたプロトンをより効果的に使用することができる適切な温度に再利用可能な基板（特定の開示におけるインゴット）を加熱することにより可能であると開示している。記載された実施形態において、３５０μｍシリコンウェハを完全に分離するために必要な室温ドーズは、インゴットを７５０Ｋの注入温度および８５０Ｋの注入後アニールに約４０分間、供することによって５ｅ１７プロトン／ｃｍ2から５ｅ１５プロトン／ｃｍ2に低下した。報告された１００倍の効果的なドーズの減少は、生産性において、およびより厚い膜についてのこのプロセスの十分な影響を有し得る。従って、注入および注入後の熱処理の組み合わせは、費用効率が高い市販のプロセスを開発する際に注入されたドーズおよびエネルギーと併せて使用することができる。
プラズマ侵入イオン注入またはイオンシャワー技術を利用する大面積注入機（特に質量選択されていない注入機）の使用は、シリコン表面全体の同時混入物質を有し得る。例えば、鉄の注入は、シリコン吸収体層を生じる効果的な少数キャリアの存続期間を実質的に低下させ、それによって電池交換効率の望まれない低下を引き起こし得る。水素のより大きな注入範囲に起因して、スクリーニング層を、鉄が結晶シリコン膜に侵入することを防ぐために利用することができる。スクリーニング層の必要な厚さは、注入エネルギー、スクリーニングされる混入物質、およびスクリーニング材料に依存する。スクリーニング層として二酸化ケイ素および混入物質として鉄を用いて、５ＭｅＶ基板の適用は、３．５μｍ〜４μｍの厚さの二酸化ケイ素層を必要とするが、３００ｋｅＶの注入は、鉄を完全に止めるために約０．３μｍの二酸化ケイ素の厚さを必要とする。この層は、化学的ストリップ（例えば、ＨＦストリップまたは研磨ストリップ）によって取り除かれ得るか、または電池製造プロセスを通して維持され得る。
より高いエネルギー注入システムの生産性および技術的可能性は、以下の実施例で推定することができる。この実施例は、注入される再利用可能な基板領域上に送達されたシステムの１００ｋＷ全出力で制限された全ビーム電流密度を有するイオンシャワーに関する。この方法において、より高い電力束密度はシリコンに損傷を与えて、太陽電池材料としての意図される目的として使用できないため、ビーム電流密度は、再利用可能な基板表面上に、一定電力束で送達された電力を制限するために注入エネルギーまで高められる。１メートル×０．４５メートルの注入領域が、Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ４フラットパネルディスプレイイオンドーピングシステムのイオンシャワーヘッド面積の近くに想定される。再利用可能な基板サイズが１５０ｍｍ平方である場合、２２５ｃｍ2領域を有するそれぞれの約１８の基板が同時に注入され得る。従って、電力密度は、注入される全ての基板領域または１８×２２５ｃｍ2または２４．６ワット／ｃｍ2によって分けられる１００ｋＷである。これは、シリコンについての十分安全な電力密度範囲内であり、注入されたシリコン基板にほとんど損傷を与えない。低エネルギーテンプレート型におけるドーズとして６ｅ１６ｃｍ-2および高エネルギー型におけるドーズとして５ｅ１５ｃｍ-2を用いると、１時間当たり３０００以上の基板の再利用可能な注入プロセス速度は、３０００オングストロームの厚さで、８５０の基板では１時間当たり５０μｍの厚さで、６００以上の基板では１００μｍの厚さで製造される。注入および注入後のアニールと組み合わせて薄い膜を分離するための利用可能なドーズ減少の重要性は、この実施例において容易に理解される。
別の特定の実施形態において、質量選択された注入アプローチもまた、十分に使用できる。特定の実施形態において、適切なビーム強度で行われ得る場合、質量選択された高エネルギー注入が提供される。費用効率を高くするために、注入ビーム電流は、（システムがより高いエネルギー効率で注入することができる場合、より高いドーズ率を達成するためにＨ2+イオンは有意に利用されることができる）数１０ミリアンペアのオーダーのＨ+またはＨ-イオンビーム電流であり得る。そのような質量選択注入装置は、特定の実施形態に従う高周波四重極加速器または（ＲＦＱ−Ｌｉｎａｃ）またはドリフト管線形加速器（ＤＴＬ）技術の使用によって利用可能である。これらの装置は、一般に、Ａｃｃｓｙｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．（プレザントン、カリフォルニア）のような会社から利用可能であるが、他のものでもよい。これらの装置は、約２０〜１００ｋｅＶ〜０．５〜７Ｍｅｖの範囲からまたは特定の実施形態にさらに従うプロトンビームの全エネルギーを増加させるために抽出プロトンビームのＲＦ加速を使用する。つまり。出力ビームは、通常、直径数ミリメートルのオーダーであり、この適用における使用に関して、しばしば１メートルまでの片側上で数１００ミリメートルのオーダーまでまたはターゲット表面上の電力束衝突をより多くし、標的表面の加熱もしくは損傷から防ぐためにビーム拡大の使用を必要とする。これらの技術とともに利用可能なプロトン電流は、１００ｍＡ以下またはそれ以上である。図２６は、ＲＦＱ−Ｌｉｎａｃ質量選択イオンシャワー源を示す。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
特定の実施例として、１００ｋＷのプロトンビーム電力を仮定すると、３．２５ＭｅＶ ＲＦＱ−Ｌｉｎａｃは、約３１ｍＡのプロトンビーム電流を生じる。約１ｅ１６Ｈ／ｃｍ2のドーズおよび約５００ｍｍ×５００ｍｍの拡大ビームを用いると、１時間当たりの処理領域は約７平方ｍであるが、特定の実施形態に従って電力束は約１３ワット／ｃｍ2に維持される。この組み合わせのパラメータは、このアプローチを費用効率が高い太陽電池製造に特に有用にさせる。再び、他の変更、改変および代替であってもよい。線形加速器技術を利用する高エネルギーにおける基板の注入は、２００７年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／８８６，９１２号明細書、および２００６年１１月８日に出願された米国仮特許出願第６０／８６４，９６６号に開示され、その各々は本発明と同一出願であり、全ての目的のためにその全体が本明細書中に参照として援用される。
注入された粒子は圧力を加えられ、選択された深さにおける基板の上面まで平行平面に沿って破壊エネルギーを低下させることができる。部分的にエネルギーは注入種および条件に依存する。これらの粒子は、選択された深さにおける基板の破壊エネルギーレベルを低下させる。このことは、選択された深さにおける注入面に沿って制御された劈開を可能にする。注入は、全ての内部位置での基板のエネルギー状態が、基板材料において非可逆性破壊（すなわち、分離または劈開）を開始するのに不十分であるような条件下で起こり得る。しかしながら、一般に、後の熱処理（例えば熱アニーリングまたは高速熱アニーリング）によって典型的に少なくとも部分的に修理され得る基板内に注入が特定の量の不備（例えば微量検出）を引き起こすことは、注意すべきである。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
従って、注入後、ドナー基板の各々は、図１６に示されるように劈開面１６０３の選択された部分に与えられるエネルギー１６０１を用いて劈開プロセスに供される。特定の実施形態に依存して、他の変更であってもよい。例えば、劈開プロセスは、材料の厚さを選択的に含まない伝播劈開全部を用いて劈開プロセスを制御され得る。代替の劈開技術もまた使用できる。これらの技術としては、カリフォルニア、サンノゼのＳｉｌｉｃｏｎ Ｇｅｎｅｓｉｓ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）プロセス、フランスのＳｏｉｔｅｃ ＳＡのＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、および日本、東京のＣａｎｏｎ Ｉｎｃ．のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセスと呼ばれるものなどがあるが、それらに限定されない。次いで、この方法は、好ましい実施形態に従う別のドナー部材として使用されることができるドナー部材の残っている部分を移動させる。
膜を分離する方法は膜の厚さおよび機械的基板に分離されずに操作または処理される能力に応じる。例えば、エピタキシャルテンプレート成長に使用される非常に薄い膜について、仮の永久的な基板上の膜の転写は、膜の損傷を回避するために必要である。約５０μｍを超える材料膜の厚さに関して、この膜は、太陽電池の製造において使用される自立方法で操作されることができる。結晶性太陽電池用途のための３〜５０μｍの膜についての仮の基板の使用は、生じる光起電装置を最適化するために取り外された薄膜のアクセスおよびプロセスの両面に有用である。永久的な基板の上の薄膜の永久的な結合および転写はまた、膜操作プロセスを簡単にする際に利点を有し得る。もちろん、転写基板の正確な選択および電池製造プロセスの流れは用途に依存する。
特定の実施形態において、材料の厚さを含むドナー基板の各々は、ハンドル基板１７０１に取り付けられるか、または結合され得、結合基板構造を形成する。特定の実施形態において、ハンドル基板はシリコンウェハであってもよい。代替の実施形態において、ハンドル基板は、石英またはガラスのような透明な基板であってもよい。もちろん、使用されるハンドル基板は用途に依存する。図１７に示されるように、ハンドル基板は、ドナー基板の表面領域に結合される。この基板は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｖｉｓｉｏｎ ｇｒｏｕｐ社製または同様のより小さい基板サイズ（例えば２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径ウェハ）のような他のプロセスによって製造されたＥＶＧ結合ツールを用いて結合されてもよい。Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓ社によって製造されたもののような他の種類のツールもまた、使用することができる。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
従って、結合後、結合基板の構造は、特定の実施形態に従う熱処理に供されてもよい。特定の実施形態において、熱処理は、ハンドル基板に連結された加熱素子（例えば熱プレート）を用いる焼付け処理であってもよい。代替の実施形態において、熱処理は、ドナー基板に連結された加熱素子（例えば熱プレート）を用いる焼付け処理であってもよい。熱処理は、ドナー基板の厚さの一部およびハンドル基板の一部にわたって温度勾配を与える。あるいは、熱処理は、所定の時間、所定の温度で結合構造を維持する。好ましい実施形態に従って、互いに永久的に取り付けるためのシリコンドナー基板およびハンドル基板に関して、好ましくは、温度は、約１時間、摂氏約２００℃または２５０℃〜摂氏約４００℃であり、好ましくは、摂氏約３５０℃である。特定の用途に依存して、他の変更、改変および代替であってもよい。
特定の実施形態において、基板は、低温熱処理を用いて一緒に結合または融合される。低温熱処理は、一般に、注入された粒子が、制御されない劈開作用を生み出すことができる材料領域上で過度な応力で配置されないことを確実にする。特定の実施形態において、低温結合プロセスは、自己結合プロセスによって起こる。
あるいは、種々の他の低温技術は、ドナー基板表面領域をハンドル基板に連結するために使用され得る。例えば、静電気または陽極接合技術は、２つの基板を一緒に連結するために使用され得る。特に、１つまたは両方の基板表面は、他の基板表面に引き付けるために荷電される。あるいは、ドナー基板表面は、種々の他の通常の公知の技術を用いてハンドル基板に融合され得る。もちろん、使用される技術は用途に依存する。
図１８を参照して、この方法は、ドナー基板からの半導体材料の厚さを除去するために劈開面の選択された部分に与えられたエネルギー１８０１を用いて劈開プロセスを開始することを含むが、材料の厚さは、ハンドル基板に連結されたままである。特定の実施形態に依存して、特定の他の変更であってもよい。例えば、劈開プロセスは、ドナーから選択的に材料の厚さを含まない伝播劈開前部を用いる制御された劈開プロセスであってもよいが、材料の厚さはハンドル基板に連結されたままである。代替の劈開技術もまた、使用することができる。そのような技術は、カリフォルニア、サンノゼのＳｉｌｉｃｏｎ Ｇｅｎｅｓｉｓ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＮａｎｏｃｌｅａｖｅ（商標）プロセス、フランスのＳｏｉｔｅｃ ＳＡのＳｍａｒｔＣｕｔ（商標）プロセス、および日本、東京のＣａｎｏｎ Ｉｎｃ．のＥｌｔｒａｎ（商標）プロセスと呼ばれるものなどがあるが、それらに限定されない。次いで、この方法は、特定の実施形態に従って、ハンドル基板に提供された厚さの材料を有するドナー基板の残っている部分を取り除く。ドナー基板の残っている部分は、好ましい実施形態に従う別のドナー基板として再利用され得る。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
特定の実施形態において、光起電装置のような装置は材料の厚さ内に形成されてもよい。そのような適用は、２００６年３月１７日に出願された米国仮特許番号第６０／７８３５８６号に記載されるＨｅｎｌｅｙ，Ｆｒａｎｃｏｉｓ Ｊ．という名前の同一出願人の別の出願の「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｌａｙｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ」においてより十分に記載され、その全体は本明細書中に参照として援用される。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
再び、一例として、単結晶シリコンの中の不純物としての注入Ｈ3+イオンを用いる。注入エネルギーは１００ｋｅｖで与えられる。シリコン材料の厚さは、約２５０ｎｍの厚さを有し得る。厚化プロセスは、材料の上に製造された太陽電池を効果的に増強するためにシリコン材料を厚化するために必要とされ得る。厚化プロセスは、高温または低温成長プロセスを用いる直接的なエピタキシャルプロセスであってもよい。厚化プロセスはまた、液相または固相エピタキシャル再成長プロセスの後に続き、シリコン材料の厚さに堆積されたアモルファスシリコンまたはポリシリコンを含んでもよい。あるいは、より高いエネルギー注入プロセスもまた、十分な厚さの吸収体層を転写させるために使用され得る。水素および／またはヘリウム注入を用いて劈開面を形成するために、約５００ｋｅＶまたはそれより高い注入エネルギーを使用してもよい。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
効果的に、注入プロセスは、表面からの半導体材料の厚さにおける不純物領域を規定する特定の深さまで半導体基板の上面を通して特定のエネルギー粒子を導入する。一例としてシリコン基板が挙げられる。シリコン基板は、しばしば、特定の不純物（例えばＰ型）を有することを条件とする。Ｐ型不純物は、０．００５〜５０ｏｈｍ−ｃｍの低効率を与えるために、約１Ｅ１６−１Ｅ２０原子ｃｍ-3のホウ素濃度で与えられ得る。そのようなウェハに関して、特定の実施形態において、Ｐ型不純物は、基板の表面に近接する領域において濃密なドープＰ+領域を形成させるために注入され得る。特定の実施形態において、ホウ素粒子は、とりわけＢＦ３またはＢＣｌ３のような前駆物質から誘導され得る。用途に依存して、ホウ素種は、通常、シリコン基板の選択された深さに貫通するまで所定の運動エネルギーで与えられる。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
例としてシリコンウェハ内の注入種としてＢＦ３を用いると、注入プロセスは、走査プロセスを用いて約４５０ｍｍのイオンシャワーヘッド幅を有するイオンシャワーシステムを使用して与えられ得る。ホウ素は、シリコンにおいて約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの深さまで１ｃｍ3あたり約１０２０原子のホウ素濃度を与えるために、１ｃｍ2あたり約５×１０14イオンドーズで約１００ｋｅＶのエネルギーで与えられ得る。シリコンウェハにおいて１ｃｍ2あたり約５×１０14ホウ素原子の注入ドーズに関して、４５０ｍｍ幅にわたる任意の表面領域についての走査時間は、約５５秒であり得る。注入温度は、摂氏約−２０℃〜約６００℃の範囲であり、好ましくは、ドーパントイオンの十分な質が注入されたシリコンウェハから拡散することを防ぐために摂氏約４００℃未満である。ホウ素イオンは、約±０．０５〜±０．１５ミクロンの正確さで選択された深さまでシリコンウェハ内に選択的に導入され得る。注入後、シリコンウェハは、通常、基板内のドーパント粒子を分配および電気的に活性化するためにアニールプロセスに供される。もちろん、使用されるイオンの種類およびプロセス条件は用途に依存する。
用途に依存して、例えば、Ｎ型不純物は、Ｐ型半導体基板の表面付近内の厚さ内に注入されてもよいという変更があってもよい。特定の実施形態において、不純物粒子は所定の深さに与えられる。そのようなＮ型不純物は、リン、ヒ素、アンチモンまたは他の適切な原子を含んでもよい。一例として注入種としてリンを挙げる。リン種は、前駆物質として少なくともＰＨ３を用いて与えられ得る。注入エネルギーは、数１０ｋｅｖ〜数ＭｅＶで与えられ得る。例えば、注入は、約１５０ｎｍおよび約１０１９原子／ｃｍ3の平均注入幅を与えるために約１×１０14原子／ｃｍ2のドーズで約１００ｋｅｖでＰ+によって与えられ得る。通常、注入は、基板内の一定量の結晶転位および他の微小欠陥を引き起こす。そのような欠陥は、後の熱処理（例えば、熱アニール、高速熱アニール）を用いて少なくとも部分的に修復され得る。特定の実施形態において、Ｎ型不純物は、Ｐ型半導体基板の厚さにおいて少なくとも１つのｐｎ接合を与える。特定の実施形態において、少なくとも１つのｐｎ接合を、装置（例えば太陽電池）を製造するために使用することができる。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
図２０〜２２は、本発明の実施形態に従う太陽電池を製造する方法を示す簡略図である。図２０に示されるように、半導体基板に注入された不純物は、半導体基板の表面付近の厚さにｐｎ接合２００１または複数のｐｎ接合を与える。好ましい実施形態において、光電池構造のような装置は、ｐｎ接合または複数のｐｎ接合を用いて半導体基板の厚さに形成され得る。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
図２１に示されるように、この方法は、厚さ内に少なくとも１つの光電池構造を有する材料の厚さにおいてｐｎ接合を含む半導体基板の表面領域を覆う層２１０１を形成する。接触層は、適切な任意の透明な導電体材料（ＩＴＯなど）から作製され得る。他の材料もまた、使用することができる。好ましい実施形態において、接触層は、光電池の各々と接続する複数の電極を製造するためにパターン化される。光電池が反対側から光を照らされた場合、接触層は、電池を通って帰り道を可能にするために最大光収集に効果的に役立つために伝達および好ましくは高い屈折率に対して不透明であってもよい。さらに効果的に最適化するために表面テクスチャリングもまた、全光吸収および変換を用いて複数の内部反射を引き起こすために電池内の反射鏡から光を均等核酸に変換することによって周知である。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
特定の実施形態において、この方法はまた、図２２に示されるように少なくとも１つの光電池を含む平板化された接触層を覆う表面領域２２０３を有する平板化された誘電体層２２０１を形成する。誘電体層は、ＣＶＤプロセスなどを用いて堆積された二酸化ケイ素のような材料を含んでもよい。特定の実施形態において、誘電体層は実質的に光学的に透明であり、電磁放射が誘電体層を通って横断することを可能にする。簡略化された光電池構造２２００を図２２に示す。その後、特定の実施形態において、光電池構造は、さらに処理されて、太陽電池モジュールおよび太陽電池アセンブリ内に取り付けられ得る。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
本発明の別の実施形態は以下の実施例に記載されている。ＲＦＱ−Ｌｉｎａｃの使用が有用であり、ビーム拡大後、この源は、５００ｍｍ×５００ｍｍ固定イオンビームを発現する（これもまた、質量選択イオンシャワーヘッドと呼ばれ得るか、または当業者により適切かつ理解される他の用語である）。およそ１メートル×１メートルのトレイ内に配置された複数のタイルの大量生産についての特定の実施形態において、ビームは、タイルのあるトレイの幅を走査するのに十分ではなく、従って、縦方向および横方向走査プロセスがプロセスチャンバ内で行われる。図２６は、本発明の１つの実施形態に従うＲＦＱ−Ｌｉｎａｃ質量選択イオンシャワー源を示す。イオンビームは拡大されるが、領域が拡大されたイオンビーム範囲を超える場合、注入領域のＸ−Ｙ走査を含む。例として、ビーム走査の平均は、標的表面の各点がイオンシャワービームを均一に走査される全ドーズを一体化することによってイオン流出平均を通してビーム光束および空間エネルギー不均一性を取り除く。図２７は、トレイ内に配置されたシリコンタイルの６×６アレイ上の注入プロセスチャンバ内のイオンシャワービームのＸＹ走査による注入ドーズ正規化の概念を示す。ビーム光束平均化は、全てのタイルおよび各々のタイル内にわたる劈開プロセスを開始および伝播するために同様のプロセス条件を使用する能力において劈開プロセスがより予測可能で均一になることを可能にする。空間エネルギー平均化は、任意の平均化をせず、着実に悪くなるタイル表面平面性を生じる、ビーム入射角またはエネルギーにおいてわずかな差異を有し得るビームの全ての部分を走査することによって全てのタイルおよび各々のタイル内にわたって高度に均一な平均分離厚さを達成するのに役立つという利点がある。これにより、平面を修復するためにタイルの頻繁な研磨またはラップ仕上げを必要とする。もちろん、本発明の別の特定の実施形態に従って、所定の注入制御劈開プロセスを達成するための予測可能なドーズ不均一性は、特定のビーム束および走査プロファイルを用いて導入され得る。このパターン化された注入劈開技術は、同一出願人による米国特許第６，２９０，８０４号明細書および同第６，２４８，６４９号明細書により十分に記載されており、本明細書中に参照として援用されるが、他のものであってもよい。
実施例は、ただ、拡大された固定ビームおよび注入領域のＸ−Ｙ走査の使用を記載しているが、本発明はこの特定の実施例に限定されない。本発明に従う代替の実施形態は、ビーム自体の走査動作、およびトレイの物的移動の１つまたは両方と併せてより狭いビームを利用することができる。再び、ビームおよび／またはトレイの移動速度は、全標的領域の注入、および注入領域にわたるビーム束の平均化を可能にする。
いったん、処理されるトレイ内の複数のタイルにわたってドーズが統合されると、トレイは、プロセスチャンバから出て行き、本発明の連続注入プロセスに従うプロセスのための新しいトレイに取り替えられ得る。タイルの加熱が注入プロセスの間に使用される場合、繰り返される加熱および冷却がそのような技術を用いるのを回避するため、膜の分離は側面チャンバ内で直接成され得る。可能性のある方法が図２８に示され、複数（例えば２）のトレイ内の厚いタイルの注入および後の劈開の代替の使用を示す。特定の実施形態において、連続注入プロセスは、トレイチャンバ１および２の代替の注入によって成される。この図において、トレイチャンバ＃２内に以前に注入されたトレイが、劈開および次の注入プロセスの準備をしている間にトレイチャンバ＃１は注入される。プロセスの産物は、トレイチャンバ＃２から劈開して得られた薄いシリコン層である。劈開後のタイルの表面は、任意の表面を準備せずに生じるように新しい注入および劈開プロセスを可能にする十分に滑らかで一般的な質である。いくらかの表面準備は必要であり（各々の注入／劈開サイクル時のいずれか、またはいくらかの所定の数の注入／劈開サイクルの後）、プロセスは、もとの位置またはシステムの外側で得て、表面処理されたトレイと交換されたトレイのいずれかで成され得る。もちろん、他の変更、改変および代替があってもよい。
特定の実施形態において、各々のタイルの厚さは、処理の間の所望の劈開された厚さおよびトレイの実際の重量に応じる。例えば、１００μｍの厚さの劈開は、新しいタイルと交換する前に、出発タイル材料厚さの１センチメートルあたり１００よりいくらか少ない伝送を可能にする。２０μｍ膜プロセスが数センチメートルのタイルを有する間にそのような厚い膜を数センチメートルの厚さの成形されたタイルに使用することは利点があり得る。不定期のタイルの交換は、中断せずに何時間もの連続操作を可能にし、それによって、生産性が向上し、プロセスのコストが減少する。不定期のトレイまたはタイルの外部プロセスはまた、そのような温度変化が、タイルの厚さの比較的大きな熱質量に起因して時間がかかる注入温度からタイルの冷却を必要とせずにより効果的な生産を可能にする。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
本発明の１つの実施形態に従って、注入材料のハイスループットが達成され得る。例えば、１つの実施形態に従って、１２５ｍｍ×１２５ｍｍの面積を有する基板の８×８アレイを適合する形状因子を有するトレイは、約１５分で１−２Ｅ１６の水素ドーズで注入され得る。この実施形態に従って、約４ｍ2の表面領域は、１時間で注入され得る。
この実施形態に従う劈開プロセスは、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｅｎｅｓｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（例えば、全ての目的のために参照として援用される同一出願人による米国特許第６，０１３，５６３号明細書）によって教示された層転写プロセスを用いて成され得る。教示された劈開プロセスに従って、タイルは、２００℃〜６００℃に加熱され得、選択された深さへの適切な水素ドーズの注入後に注入プロセスチャンバから取り除かれ得る。例えば、１ＭｅＶ Ｈ+注入は、約１６μｍのシリコンを除去することを可能にする。注入の間の温度に依存して、注入プロセス後に劈開を可能にする効果的なドーズは、５ｅ１５ｃｍ-2〜５ｅ１７ｃｍ-2の範囲に及び得る。いったん、トレイが、トレイ劈開チャンバ内に存在すると、１つ以上のタイルは、膜を解放するために別のアニールおよび劈開プロセスに供され得る。好ましい実施形態において、１つ以上または全てのタイルは、膜を解放するために同時に処理される。図２９は、本発明の１つの実施形態に従って、加熱されたタイルから離れた膜の劈開および転写を示す。劈開は、冷却ガスが、膜の劈開を引き起こすのに十分なエネルギーでタイルの上部の熱ストレスに注入されるタイルを加熱している間に起こる。図２９ａにおいて、多孔質の穴を有する適切な材料（例えば金属またはセラミック）で作製されたチャックは、注入されたタイル表面の近接にもたらされる。チャックの距離は小さいが、加熱されたガスの陽圧は、表面と接触することからチャックを維持する。この時間の間、ガスは、エッチャントまたはエッチング、不動態化、またはそうでなければ取り外された膜の１つの表面になるタイルの上面を準備するための他の表面準備ガスの使用によって注入後の表面を準備するために選択され得る。例えば、シリコンエッチングガス（例えば、ＳＦ６またはＮＦ３）は、タイル表面をエッチングするために利用され得るが、オゾン、酸素または窒素は、表面層を不動態化するために導入され得る。あるいは、表面は、窒素および／または酸素含有種を含むプラズマプロセスを用いて不動態化され得る。実施形態に依存して、プラズマプロセスは、注入成分および／またはプラズマ処理成分を含んでもよい。いったん、チャックが所定の距離に存在すると、図２９ｂに示されるように、温度で突然の変化を引き起こし、水素劈開面のタイル付近深さの残余から劈開するための膜を引き起こす熱ストレスを生成するために冷却ガスがギャップに注入される。必要に応じて、タイル温度は、この工程の前に上昇または低下し得る。いったん、フィルムが取り外されると、図２９ｃは獲得プロセスを示す。ここで、低温／冷却ガスは止められ、タイルから離れて取り外された膜を獲得して持ち上げるために真空が始まる。接触が所望されない場合、ベルヌーイチャック構造もまた、非接触操作を可能にするために真空の代わりに使用され得る。静電気チャックもまた、取り外されたフィルムを維持するために使用され得る。明らかに、劈開プロセスが、ガスおよび真空チャックを利用する場合、いくらかの制限された圧力は、トレイ劈開チャンバ内に存在する。静電気的チャックのような非ガスチャック維持方法に沿った純粋な熱的、機械的および非流動エネルギーパルスの使用は、トレイ劈開チャンバ内に残存させるために真空を可能にする。用途および劈開は、その用途に依存する。
全てのタイルは同時に劈開され得、フィルムはこの技術によって獲得され得、それによって、トレイが、特定の実施形態に従う別の注入プロセスのプロセスチャンバ内に再導入することを可能にする。取り外された膜は集められて、さらなる処理のために注入/劈開システムの外にもたらされ得る。トレイが注入プロセスの前にもたらされる前および劈開トレイが膜を別のトレイ（例えば転写トレイと呼ばれ、さらに以下に説明される）に転写した後に、遊離劈開チャック表面は、所望の場合、劈開後の表面を準備するために使用され得る。
他の劈開技術もまた、上記の実施形態の代わりに使用してよい。例えば、劈開は、膜を劈開するために熱シンク、熱源および機械力の組み合わせを用いてなされ得る。劈開はまた、劈開プロセスの前に解放可能または所定の方法で結合された適切なハンドル基板の上で劈開が成され得る。また、純粋な熱劈開は、例えば、所定の時間ウインドウ内に取り外しを可能にするのに十分にタイル温度を上昇することによって実施され得る。走査エネルギーをまた、劈開プロセスの制御された開始および伝播を可能にするために使用することもできる。例えば、第１のタイル側からの別のタイルまでの極低温ガスの指定時刻に作動する解放および伝播は、第１の側から他の側に達成するように劈開を伝播することを可能にする。レーザーまたは他の直接的エネルギー源のようなエネルギーのパルスもまた、劈開作用を開始するために使用され得る。劈開開始および伝播のこの例および他の例は、同一出願人による米国特許第６，０１３，５６３号明細書に見出され得、全ての目的のために参照として本明細書中に援用される。実施形態に依存して、他の技術もまた、使用することができる。
劈開チャンバ概念を用いる特定の実施形態において、連続プロセスにおいて基板を製造する方法は、以下のように簡潔に要約され得る。
１．基板部材を提供し、各々の基板部材は複数のタイルを含む（例えば、再利用可能な基板（例えば、バルクシリコン、バルクゲルマニウム、他の材料部材））；
２．真空環境においてプロセスチャンバ上に第１のトレイ劈開チャンバから第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する；
３．真空環境において第１の基板部材を維持する；
４．第１の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
５．第１の複数のタイルについての走査注入プロセスを完了する；
６．注入された第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を第１のトレイ劈開チャンバに転写する；
７．真空環境においてプロセスチャンバ上に第２のトレイ劈開チャンバから第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を転写する；
８．第２の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
９．注入された第１の複数のタイルを含む第１の基板を、光学表面準備および劈開プロセスに処理して、複数の転写された膜を取り外し、維持する；
１０．必要に応じて、第１の複数のタイルの劈開面を次の注入プロセスのための表面を準備するように処理する；
１１．走査注入プロセスの完了の際に注入された第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を、第２のトレイチャンバに取り外す；
１２．真空環境においてプロセスチャンバ上に第１のトレイ劈開チャンバから第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する；
１３．第１の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
１４．注入された第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を光学表面準備および劈開プロセスに供して、複数の転写された膜を取り外して、取り外された複数の転写された膜を維持する；
１５．必要に応じて、第２の複数のタイルの劈開面を次の注入プロセスのための表面の準備に供する；
１６．第１および第２の基板部材および所望の場合、他の基板を含む基板上で代わりの注入／劈開工程を繰り返す；
１７．所望の場合、他の工程を実施する。
１．基板部材を提供し、各々の基板部材は複数のタイルを含む（例えば、再利用可能な基板（例えば、バルクシリコン、バルクゲルマニウム、他の材料部材））；
２．真空環境においてプロセスチャンバ上に第１のトレイ劈開チャンバから第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する；
３．真空環境において第１の基板部材を維持する；
４．第１の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
５．第１の複数のタイルについての走査注入プロセスを完了する；
６．注入された第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を第１のトレイ劈開チャンバに転写する；
７．真空環境においてプロセスチャンバ上に第２のトレイ劈開チャンバから第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を転写する；
８．第２の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
９．注入された第１の複数のタイルを含む第１の基板を、光学表面準備および劈開プロセスに処理して、複数の転写された膜を取り外し、維持する；
１０．必要に応じて、第１の複数のタイルの劈開面を次の注入プロセスのための表面を準備するように処理する；
１１．走査注入プロセスの完了の際に注入された第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を、第２のトレイチャンバに取り外す；
１２．真空環境においてプロセスチャンバ上に第１のトレイ劈開チャンバから第１の複数のタイルを含む第１の基板部材を転写する；
１３．第１の複数のタイルを走査注入プロセスに供する；
１４．注入された第２の複数のタイルを含む第２の基板部材を光学表面準備および劈開プロセスに供して、複数の転写された膜を取り外して、取り外された複数の転写された膜を維持する；
１５．必要に応じて、第２の複数のタイルの劈開面を次の注入プロセスのための表面の準備に供する；
１６．第１および第２の基板部材および所望の場合、他の基板を含む基板上で代わりの注入／劈開工程を繰り返す；
１７．所望の場合、他の工程を実施する。
示されるように、本発明の方法は、注入技術を実施するための工程を含む。例として、トレイに保持された転写膜は、転写プロセスを用いて別のトレイ（転写トレイと呼ばれる）に順に与えられ、ここで、例えば、膜を維持する複数の劈開チャック要素は、露出された膜表面の近接に配置される。転写トレイチャックの真空は、閉じられる劈開チャックからの真空として開けられ、それによって転写トレイ上に劈開トレイから膜の転写を達成する。次いで、転写トレイは、ロードロックシステムを介して分離された膜を維持するシステムから排出され得る。それによって、注入プロセスチャンバ内の後方に転写される前に、劈開チャックは基板部材を自由に処理する。例えば、劈開チャックは、劈開タイル表面およびエッチャントに近接する後方に配置され得るか、または他の表面伝播ガスが、表面準備工程を実施するために注入され得る。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
特定の実施形態において、転写された膜はまた、縁、表面エッチングまたは研磨によって脆弱性および破損を制限するために処理され得る。これらの膜は、自立した微小クラックであるか、またはナノ欠陥であるが、材料の強度を顕著に低下させて、膜の破損を引き起こし得る。光起電処理または自立膜として解放する前に、エッチング研磨工程が必要とされ得る。実施形態に依存して、特定の工程が付け足され、組み合わされるか、または拡張されてもよい。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。
上述は、特定の実施形態の十分な説明であるが、種々の改変、代替の構成物および等価物を使用してもよい。上述は、選択された一連の工程を用いて記載されているが、記載された工程の任意の要素の任意の組み合わせおよび他のものを使用してもよい。さらに、実施形態に依存して、特定の工程は、組み合わされ、および／または取り除かれてもよい。さらに、代替の実施形態に従って、水素粒子は、改変されたドーズおよび／または劈開特性を用いて劈開面を形成させるためにヘリウムおよび水素イオンの同時注入を用いて置換されてもよい。あるいはまたはさらに、リンが他のＮ型不純物（例えば、ヒ素など）と置換され得る。例えば、プロセスは、（ｉ）２つの並行シャワーヘッドを有するようにイオンシャワーヘッドを伸張して、連続して２つの種のうちの１つをそれぞれ注入する工程、（ｉｉ）１つのシャワーヘッドを使用して、第１の種および第２の種を連続して注入する（改変された第２の走査速度を介して種、エネルギー、および全ドーズを用いて、第２の時間基板を走査するか、または第２の注入タイル／ウェハ温度を選択する）工程、および（ｉｉｉ）両方の種が、同じイオンシャワーヘッドを介して共に同時注入される実際の同時注入プロセスを用いる工程によって改変され得る。もちろん、他の変更、改変および代替であってもよい。従って、上述の説明および例示は、添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲を制限するものではない。
Claims (119)
- 連続注入プロセスを用いて基板を形成するための方法であって、前記方法は、
可動トラック部材を提供する工程であって、前記可動トラック部材はチャンバ内に提供され、前記チャンバは入り口、出口およびプロセスチャンバを含む工程、
前記入り口において第１の複数のタイルを含む第１の基板を維持する工程であって、前記チャンバは、真空環境中に維持される工程、
前記可動トラック部材の上に前記入り口から前記第１の複数のタイルを含む前記第１の基板を転写する工程、
前記第１の複数のタイルを含む前記チャンバが真空環境中に維持されている間に、走査注入プロセスを用いて前記第１の複数のタイルを第１の注入プロセスに供する工程、
前記入り口において第２の複数のタイルを含む第２の基板を維持する工程であって、前記第１の複数のタイルが注入されている間に、前記入り口が真空環境中に維持される工程、
前記可動トラック部材の上に前記入り口から第２の複数のタイルを含む前記第２の基板を転写する工程、および
前記走査注入プロセスを用いて前記第２の複数のタイルを第２の注入プロセスに供する工程、を包含する方法。 - 前記入り口および前記出口が、前記チャンバに接続されたロードロックシステムによって提供される、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第１の基板上の前記タイルの各々の厚さ内の劈開面によって規定された材料の厚さを形成する、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第２の基板上の前記タイルの各々の厚さ内の劈開面によって規定された材料の厚さを形成する、請求項１に記載の方法。
- 前記注入プロセスの後に、前記第１の複数のタイルおよび前記第２の複数のタイルがそれぞれ、制御された劈開プロセスに供される、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、注入ビームの移動によって与えられる、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記可動トラック部材によって前記第１の基板の空間的移動によって与えられる、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の基板が、トレイ装置を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記可動トラック部材が、複数のローラー、空気軸受、または可動トラックを備える、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、水素およびヘリウム種の同時注入を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、水素注入プロセスおよびヘリウム注入プロセスを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、第１のヘリウム注入プロセスおよび水素注入プロセスを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記タイルの各々の厚さ内の劈開面によって規定された材料の厚さの形成を引き起こすために高エネルギー注入プロセスを含み、前記高エネルギー注入プロセスによって与えられる場合、前記材料の厚さが、少なくとも５００ナノメートルである、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、第１の注入プロセスおよび第２の注入プロセスを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記複数のタイルの各々の周辺領域を保護するためにマスクを維持する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
- 前記タイルの各々を熱処理に供して、前記走査注入プロセスの間に前記タイルの各々を加熱する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
- 前記タイルの各々を熱処理に供して、前記走査注入プロセスの間に前記タイルの各々を加熱する工程であって、前記熱処理は、伝導、赤外線放射、対流、またはそれらの組み合わせから選択される工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
- 前記チャンバが、前記タイルの各々の中の種を注入するための別のチャンバに接続される、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の複数のタイルおよび前記第２の複数のタイルのそれぞれが、前記走査注入プロセスの後に熱分離処理に供される、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の複数のタイルおよび前記第２の複数のタイルのそれぞれが、前記走査注入プロセスの後に多孔質シリコン分離処理に供される、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第１の基板上の前記タイルの各々の厚さ内の少なくとも１つの不純物領域において形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第２の基板上の前記タイルの各々の厚さ内の少なくとも１つの不純物領域において形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第１の複数のタイルの各々の厚さおよび前記第２の複数のタイルの各々の厚さにおいてＰ型不純物種を与え、前記Ｐ型不純物種は、ホウ素種または他のものを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第１の複数のタイルの各々の厚さおよび前記第２の複数のタイルの各々の厚さにおいてＮ型不純物種の注入を与え、前記Ｎ型不純物種は、リン種、アンチモン種、ヒ素種または他のものを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の複数のタイルを第１の注入プロセスに供する工程が、前記第１の複数のタイルを含む前記チャンバが真空環境中に維持されている間に、少なくとも１つの前記第１の複数のタイルから劈開された材料の自立厚さを形成するのに適切な第１の決定された量より大きい高エネルギー範囲で作用可能な走査注入プロセスを用いて少なくとも１つの水素負荷種を含む注入に前記第１の複数のタイルを供する工程を包含し、そして、
前記第２の複数のタイルを第２の注入プロセスに供する工程が、前記第１の決定された量より大きい前記高エネルギー範囲で作用可能な前記走査注入プロセスを用いて少なくとも１つの水素負荷種を含む注入に前記第２の複数のタイルを供する工程を包含する、請求項１に記載の方法。 - 前記第１の決定された量が、前記第１の注入プロセスについて約５５０ｋｅＶ〜約５ＭｅＶの範囲であり、前記第１の複数のタイルがシリコン材料から構成される、請求項２５に記載の方法。
- 前記第１の決定された量が、前記第１の注入プロセスについて約５５０ｋｅＶ〜約５ＭｅＶの範囲であり、前記第１の複数のタイルが単結晶シリコン材料から構成される、請求項２５に記載の方法。
- 前記水素負荷種が、実質的にＨ+またはＨ2+またはＨ3+である、請求項２５に記載の方法。
- 前記第１の複数のタイルの各々が、１つまたは複数の混入物質を遮蔽するためにスクリーン層を有する表面領域を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の走査注入プロセス後に、前記第１の複数のタイルを熱処理に供する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の走査注入プロセスが、実質的に一定の電力密度を維持する、請求項１に記載の方法。
- 走査プロセスを用いて基板を形成するための方法であって、前記方法は、
可動トラック部材を提供する工程、
前記可動トラックの上に複数のタイルを含む基板を提供する工程、
真空中に前記複数のタイルを含む前記基板を維持する工程であって、前記真空はチャンバによって与えられる工程、
第１の注入プロセスの近接内に前記可動トラックを用いて前記複数のタイルを含む前記基板を転写する工程、
第１の走査プロセスを用いて前記複数のタイルを前記第１の注入プロセスに供する工程、
第２の注入プロセスの近接内に前記可動トラックを用いて前記複数のタイルを含む前記基板を転写する工程、
第２の走査プロセスを用いて前記複数のタイルを前記第２の注入プロセスに供する工程、を包含する方法。 - 前記複数のタイルの各々が、再利用可能な基板部材である、請求項３２に記載の方法。
- 前記第１の注入プロセスおよび前記第２の注入プロセスが、前記再利用可能な基板部材の厚さにおいて劈開面によって規定された材料の厚さを与える、請求項３２に記載の方法。
- 前記第１の注入プロセスおよび前記第２の注入プロセスの後に、前記基板部材の各々が、制御された劈開プロセスにさらに供される、請求項３２に記載の方法。
- 前記第１の走査プロセスが、注入ビームの移動、前記トラックの移動、または前記注入ビームの移動および前記トラックの移動の両方によって与えられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記第１の走査プロセスが、ガス、電圧、およびイオン種によって特徴付けられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記第２の走査プロセスが、ガス、電圧、およびイオン種によって特徴付けられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記第２の走査プロセスが、前記可動トラック部材によって与えられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記第２の注入プロセスが、注入ビームの移動、前記トラックの移動、または前記注入ビームの移動および前記トラックの移動の両方によって与えられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記第２の注入プロセスが、第２の注入装置によって与えられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記可動トラック部材が、複数のローラー、複数の空気軸受、または可動トラックを備える、請求項３２に記載の方法。
- 前記可動トラックが、直線上に与えられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記可動トラックが、ロボット構造において与えられる、請求項３２に記載の方法。
- 前記複数のタイルの各々が、前記複数のタイルの各々の縁領域を保護するために周囲の注入シールドを有する請求項３２に記載の方法。
- 前記複数のタイルの各々が、前記タイルの各々の周辺領域において約１センチメートルの排除領域を有する、請求項３２に記載の方法。
- 制御された劈開プロセスを実施して、少なくとも１つの前記タイルから材料の厚さを除去し、前記タイル上に残っている劈開表面領域を形成して、前記劈開表面領域に研磨プロセスを実施して、平板化した表面領域を形成する工程をさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
- 前記周囲の注入シールドが、アモルファスシリコンまたはシリコンまたは単結晶シリコンまたはシリコンゲルマニウムから作製される、請求項４５に記載の方法。
- 前記注入装置がシャワーヘッドを備えるように構成され、前記シャワーヘッドは約４５０ｍｍの幅を有する、請求項３２に記載の方法。
- 前記イオン種が分子イオンＨ3+を含み、前記分子イオンが２０×１０-6ａｍｐｓ／ｃｍ2の電流密度または１．２５×１０14Ｈ3+イオン／ｃｍ2／秒または３．７５×１０14Ｈ+イオン／ｃｍ2／秒を与える、請求項３２に記載の方法。
- 前記注入プロセスが、２．０×１０16水素原子／ｃｍ2のドーズを与える、請求項３２に記載の方法。
- 前記第１の注入プロセスおよび前記第２の注入プロセスが、前記複数のタイルの各々の厚さにおいて少なくとも１つの不純物領域を与える、請求項３２に記載の方法。
- 前記第１の注入プロセスおよび前記第２の注入プロセスが、前記複数のタイルの各々の厚さ内に少なくとも１つの不純物領域を与える、請求項３２に記載の方法。
- 前記走査プロセスが、約１２０ｋｅＶ〜約２．１ＭｅＶの範囲のエネルギーで作用可能であり、前記第１の注入プロセスおよび前記第２の注入プロセスが水素種を含む、請求項３２に記載の方法。
- 前記複数のタイルの各々が、前記タイルの各々の周辺領域において約１センチメートルの排除領域を有する、請求項３２に記載の方法。
- 前記複数のタイルが、前記注入プロセスの方向に対して軸外方向に配置される、請求項３２に記載の方法。
- 前記複数のタイルが、前記注入プロセスの方向に対して軸上方向に配置され、前記注入プロセスの方向に対して軸外方向に配置された前記複数のタイルに対して注入プロセスの深さを増加させる、請求項３２に記載の方法。
- １つまたは複数の注入プロセスを実施するためのトレイ装置であって、前記トレイ装置は、
フレーム部材であって、前記フレーム部材は複数のサイトを含む、フレーム部材、
前記複数のサイトにそれぞれ与えられる複数の基板部材、および
前記複数の基板部材についての支持を与えるように前記フレーム部材に収容されたトレイ部材、を備えるトレイ装置。 - 前記トレイ部材が、重力に対して垂直方向に与えられる、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記トレイ部材が、重力に対して逆方向に与えられる、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記トレイ部材が、一定の角度の方向に与えられる、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記トレイ部材が、前記複数の基板部材上の欠陥形成を防ぐための方向に与えられる、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、約１２５ｍｍ×約１２５ｍｍの面積を有する、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、シリコン負荷材料を含む、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記複数のサイトが、６×６のサイト構造を有するアレイとして配置される、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記複数のサイトが、８×８のサイト構造を有するアレイとして配置される、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記複数のサイトが、３×３の３００ｍｍウェハを保持するためのアレイとして配置される、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記複数のサイトが、５×Ｎの２００ｍｍウェハを保持するためのアレイとして配置され、Ｎは５の整数およびそれより大きい、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記複数のサイトが、６×Ｎの１５０ｍｍウェハを保持するためのアレイとして配置され、Ｎは６の整数およびそれより大きい、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記複数の再利用可能な基板が、結合プロセスおよび／または劈開プロセスに供され、前記結合プロセスおよび／または前記劈開プロセスは、前記複数の基板上で一緒にまたは別々に実施される、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記トレイ部材が、約１メートル×１メートルの面積を有する、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、周囲の注入シールドを有する、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、前記再利用可能な基板部材の各々の周辺領域において排除領域を有し、前記排除領域が約１ｃｍおよびそれより小さい寸法を有する、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が制御された劈開プロセスにさらに供されて、少なくとも１つの前記基板部材から材料の厚さを取り除き、前記基板部材上に残っている劈開表面領域を形成し、前記残っている劈開表面領域は研磨プロセスに供されて、平板化した表面領域を形成する、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記注入シールドが、アモルファスシリコンまたはシリコンまたはシリコンゲルマニウムから選択される、請求項７４に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、シリコンウェハを含む、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、走査注入プロセスに供される、請求項５８に記載のトレイ装置。
- 前記基板部材の各々が、前記走査注入プロセス後にアニールプロセスに供される、請求項７７に記載のトレイ装置。
- 処理される複数のタイルを用いる走査注入装置であって、前記装置は、
可動トラック部材、
前記可動トラック部材に接続されたチャンバであって、前記チャンバは、基板を収容して真空環境中に前記複数のタイルを含む前記基板を維持するように適用されるチャンバ、および
前記可動トラック部材に接続された少なくとも前記チャンバによって規定された注入装置であって、前記注入装置は、少なくとも前記チャンバによって規定された前記注入装置を通して前記可動トラック部材を介する前記基板の移動によって実施された第１の走査プロセスを用いて前記複数のタイルを複数の粒子に供することにより規定される注入装置、を備える走査注入装置。 - 連続注入プロセスを用いて基板をドーピングする方法であって、前記方法は、
可動トラック部材を提供する工程であって、前記可動トラック部材はチャンバ内に提供され、前記チャンバは入り口、出口およびプロセスチャンバを含む工程、
前記入り口に第１の複数のタイルを含む第１の基板を維持する工程であって、前記チャンバは真空環境中に維持される工程、
前記可動トラック部材上に前記入り口から第１の複数のタイルを含む前記第１の基板を転写する工程、
前記第１の基板を含む前記チャンバが真空環境中に維持されている間に、走査注入プロセスを用いて前記第１の複数のタイルを第１の注入プロセスに供する工程、
前記入り口において第２の複数のタイルを含む第２の基板を維持する工程であって、前記第１の複数のタイルが注入されている間に、前記入り口は真空環境中に維持される工程、
前記可動トラック部材上に前記入り口から前記第２の複数のタイルを含む前記第２の基板を転写する工程、および
前記走査注入プロセスを用いて前記第２の半導体基板を第２の注入プロセスに供する工程、を包含する方法であって、
前記第１の走査注入プロセスは、前記第１の基板の厚さにおいて不純物領域を与えて、光起電装置についての少なくとも１つのｐ−ｎ接合を形成し、前記第２の走査注入プロセスは、前記第２の複数のタイルの厚さにおいて不純物を与えて、光起電装置についての少なくとも１つのｐ−ｎ接合を形成する、方法。 - 前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板が、第１の伝導型のシリコンウェハであり、前記第１の伝導型がｐ型である、請求項８０に記載の方法。
- 前記入り口および前記出口が、前記チャンバに接続されたロードロックシステムによって規定される、請求項８０に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第１の基板上の前記タイルの各々の前記表面の近接における厚さ内の少なくとも１つの不純物領域で形成する、請求項８０に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第２の基板上の前記タイルの各々の前記表面の近接における厚さ内の少なくとも１つの不純物領域で形成する、請求項８０に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、注入ビームの移動によって与えられる、請求項８０に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記可動トラック部材による前記第１の基板の空間的移動によって与えられる、請求項８０に記載の方法。
- 前記第１の基板が、トレイ装置を含む、請求項８０に記載の方法。
- 前記可動トラック部材が、複数のローラー、空気軸受、または可動トラックを備える、請求項８０に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第１の複数のタイルの各々の表面の近接における厚さにおいて不純物粒子を与えて、光電池構造についての少なくとも１つのｐ−ｎ接合を形成する、請求項８０に記載の方法。
- 前記走査注入プロセスが、前記第２の複数のタイルの各々の表面の近接における厚さにおいて不純物粒子を与えて、光電池構造についての少なくとも１つのｐ−ｎ接合を形成する、請求項８０に記載の方法。
- 処理される複数のタイルを用いる走査注入装置であって、前記装置は、
可動トラック部材、
前記可動トラック部材に接続されたチャンバであって、前記チャンバは基板を収容して、真空環境中に前記複数のタイルを含む前記基板を維持するように適用されるチャンバ、および
前記可動トラック部材に接続された少なくとも１つの前記チャンバによって規定された注入装置であって、前記注入装置は、少なくとも１つの前記チャンバによって規定された前記注入装置を通して前記可動トラック部材を介する前記基板の移動によって実施された第１の走査プロセスを用いて前記複数のタイルを複数の水素粒子に供することによって規定され、前記水素粒子は、Ｈ+またはＨ2+またはＨ3+から選択される注入装置、を備える、走査注入装置。 - 高エネルギー線形加速器プロセスを用いて１つまたは複数の層転写プロセスについての基板を形成するための方法であって、前記方法は、
半導体基板を提供する工程であって、前記半導体基板は表面領域を有する工程、
高エネルギー線形加速器プロセスを用いて前記表面領域の第１の部分を通して第１の複数の粒子を導入して、前記表面領域より下の半導体材料の第１の厚さ内に第１の選択された劈開領域を形成させる工程、
前記高エネルギー線形加速器プロセスを前記表面領域の第２の部分に走査して、前記表面領域の第２の部分を通して第２の複数の粒子を導入して、前記表面領域より下の半導体材料の第２の厚さ内に第２の選択された劈開領域を形成させる工程、
前記表面領域の他の部分を通して前記複数の粒子の導入を継続して、前記第１の選択された劈開領域および前記第２の選択された劈開領域を含む劈開領域を形成させる工程、および
前記劈開領域の近接内の半導体基板の前記厚さを劈開して、前記半導体基板から前記材料の厚さを取り除く工程、を包含する方法。 - 前記線形加速器プロセスが、高周波四重極またはドリフト管線形加速器から選択される、請求項９２に記載の方法。
- 前記複数の粒子が、中性イオンビーム、Ｈ種、Ｈ2種またはＨ-またはＨ+またはＨ2+種から選択される、請求項９２に記載の方法。
- 前記走査が、前記注入粒子のビームの移動、前記基板の移動、または前記注入粒子のビームおよび前記基板の両方の移動によって与えられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記第１の複数の粒子が、前記高エネルギー線形加速器プロセスからの拡大ビームを用いて与えられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記半導体基板が熱エネルギーに供されて、第１の温度から第２の温度まで前記半導体基板の温度を増加させる、請求項９２に記載の方法。
- 前記半導体基板が、トレイ装置における複数の半導体基板のうちの１つである、請求項９２に記載の方法。
- 前記半導体基板が機械的に固定されて、静電的または機械的チャックで維持される、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開が劈開チャンバおいて与えられ、前記導入が注入チャンバにおいて与えられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開チャンバが前記注入チャンバに接続されて、前記劈開チャンバおよび前記注入チャンバに作動可能に配置されるロボット装置をさらに備える、請求項１００に記載の方法。
- 前記導入プロセスの前に、前記表面領域を表面準備プロセスに供する工程をさらに包含する、請求項９２に記載の方法。
- 前記半導体基板が静電的または機械的チャックに維持されている間に、前記供する工程が与えられる、請求項１０２に記載の方法。
- 前記導入プロセスの前に、前記表面領域を処理する工程をさらに包含する、請求項９２に記載の方法。
- 前記処理が、エッチャント種または不動態化ガスを含む、請求項１０４に記載の方法。
- 前記半導体材料の厚さを転写トレイに転写する工程をさらに包含する、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開が熱処理を用いて与えられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開がヒートシンクまたは熱源を用いて与えられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開が、前記半導体材料の厚さを分離するために機械的開始プロセスおよび伝播プロセスを含む、請求項９２に記載の方法。
- 一部を劈開している間に、前記半導体材料の厚さの温度を増加させる工程をさらに包含する、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開が、前記半導体材料の厚さの一部にエネルギーを選択的に付与する工程を包含する、請求項９２に記載の方法。
- 前記複数の第１の粒子を導入する工程が、１ｅ１７Ｈ／ｃｍ2未満または５ｅ１６Ｈ／ｃｍ2未満または１ｅ１６Ｈ／ｃｍ2未満の吸収量で与えられる、請求項９２に記載の方法。
- 誘導プロセス、電気プロセス、伝導プロセスまたは前記複数の第１の粒子を導入するプロセスを用いて熱エネルギーを前記半導体材料の厚さに付与する工程をさらに包含する、請求項９２に記載の方法。
- センサープロセスおよびフィードバックプロセスを用いて前記熱エネルギーが選択的に与えられる、請求項１１３に記載の方法。
- 前記半導体材料の厚さの縁領域を処理する工程をさらに包含する、請求項９２に記載の方法。
- 前記処理がエッチングおよび／または研磨を含む、請求項１１５に記載の方法。
- 前記劈開領域が、実質的に空間的に平均化された複数の粒子によって特徴付けられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開領域が、実質的に空間的に平均化されたエネルギーレベルによって特徴付けられる、請求項９２に記載の方法。
- 前記劈開領域が、実質的に空間的に平均化されたエネルギーレベルによって特徴付けられる、請求項１１７に記載の方法。
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