生產具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層的方法

2024-02-21 04:42:15 1

專利名稱：生產具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層的方法
技術領域：
本發明涉及固態材料層的生產，特別是涉及用於生產相對薄的、獨立式 (free-standing)固態材料層例如微電子材料的技術。本發明還涉及用於在這樣的層的表面上產生幾何結構的技術。
背景技術：
微電子裝置的製作典型地包括兩組明顯不同的加工步驟第一，從大塊固態材料 (例如半導體材料例如矽)上切割相對薄的獨立層，和第二，使用多種另外的加工步驟和技術來在這種獨立層上，特別是在它的表面上形成結構。通常，這些表面結構不包括任何另外的材料，而僅通過使獨立層表面上的所述材料成形(例如通過蝕刻)來產生。作為一個例子，在第一組加工步驟中，可以從單晶矽晶塊上切割(例如使用線鋸) 薄的晶片。然後進一步加工(例如通過拋光)該晶片表面來獲得光滑表面。在第二組加工步驟中，然後在晶片表面上形成幾何結構例如溝槽，角錐，平臺，針等等。這是通過(通常複雜和昂貴的)次序步驟來實現的，例如掩模沉積，掩模成圖(例如通過影印)，下面的晶片表面的成圖，例如通過幹(例如RIE)或者溼各向異性(例如Κ0Η)或者各向同性(例如基於HF)蝕刻，和最終除去掩模。可以使用在晶片表面上形成的結構來例如提高太陽能電池的光電轉化效率，例如，通過在晶片表面上產生無規的反轉角錐結構，其提高了太陽能電池工作區域中的光分散。在這種簡單的情況中，可以不需要掩模，並且單個蝕刻步驟(例如通過NaOH溼蝕刻)會是足夠的。在更複雜的例子中，可以在晶片表面上產生結構例如「光子晶體」，其促進了晶片材料的電-光特性的改變(特別是帶隙)。因為在這樣的應用中必需精確控制結構的局部排列，因此該技術典型地包括多得多的加工要求(例如高質量的掩模和RIE蝕刻)，因此是非常昂貴的。其他應用包括微-電機械系統，這裡在晶片表面上產生結構(例如溝槽，平臺)經常代表生產複雜的三維裝置例如傳感器和傳動器的一個或多個早期步驟。目前用於生產具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層的方法的一種通常缺點是它們典型地需要許多的加工步驟，以用於生產該獨立層本身和隨後用於其表面的結構化這二者。這使得這樣的技術是昂貴和緩慢的，特別是必須控制表面結構的局部排列而要求使用掩模和平版印刷加工時。另外一個問題是固態材料的消耗例如，當使用線鋸從晶塊上切割薄的晶片時，損失了大約50%的晶塊材料，這就是所謂的「鋸口損失」(鋸末等等)。在拋光該晶片以及隨後的結構形成步驟例如蝕刻中進一步損失了材料。因為該固態材料通常是昂貴的，因此這明顯增加了生產成本。此外，雖然對大部分應用來說，非常薄的固態材料層足以(並且確實通常在例如電子或者光學性能方面更有利)來生產期望的裝置，但是大部分目前的方案不能經濟地製造這樣的薄的獨立式固態材料層。最近，已經描述了用於生產薄的獨立式固態材料層的方法，其具有最小的鋸口損失。但是，仍然需要以比目前方法更簡單和更經濟的可控方式在這樣的薄的獨立層表面上產生局部可定義的結構。

發明內容
根據本發明的實施方案，具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層的生產是這樣提高的將層的生產與之前分開進行的表面結構的生產相組合。本發明的實施方案提供了單個、簡單和不昂貴的方法，其避免了上述的大部分缺點。本發明的實施方案可以生產薄的、獨立式固態材料層，其具有局部可控的厚度和局部可定義的表面結構圖案。在多種實施方案中，具有局部可控的表面結構圖案的薄的、獨立式固態材料層是通過在固態材料中誘導局部可控的三維應力圖案來生產的。例如，局部受控的應力可以在粘合到該固態材料上的輔助層中建立。該輔助層可以通過足夠強的附著來結合到固態材料的工件上。該輔助層是以這樣的方式製備的，即，允許在這個層的期望位置上誘導不同大小的局部所定義的應力。這還在粘接工件中誘導了局部所定義的應力。例如，該輔助層的可以組成由圖案區域組成，一些具有相對高的熱膨脹係數 (CTE)，一些(或者其餘的)具有相對低的CTE。如果該輔助層所粘合的工件的CTE更接近於所述輔助層的「低CTE」而非「高CTE」，並且如果複合結構(輔助層-工件)經歷了溫度變化，則在這些具有高CTE的輔助層區域中將誘導產生比這些具有低CTE的區域更大的應力。同樣，這將在固態材料的粘接工件中誘導直接相關的局部所定義的應力圖案。例如，該輔助層可以包含這樣的聚合物，其特徵為CTE( 「高CTE」)在室溫大於約 50*10_6 K—1。優選地，該聚合物的特徵為CTE在室溫大於約100*10_6 K—1，更優選地，該聚合物的特徵為CTE在室溫大於約200*10_6 Γ1。該聚合物的圖案化可以具有「空白」區域(即， 在這裡將聚合物材料局部除去的區域)。如果該材料是穿透輔助層的整個厚度而除去的 (「孔」)，則在輔助層的這些區域中沒有局部誘導產生應力，並且所形成的效果類似於這些區域的輔助層具有局部不同的CTE( 「低CTE」)，其等於粘接工件的CTE(例如，對於矽工件來說，該CTE在室溫是大約3*10_6 Γ1)。如果這些「空白」區域僅僅是凹痕(即，該輔助層中局部除去的材料僅僅高達該輔助層內的某個深度)，則局部誘導的應力的大小處於前述情況和沒有材料從該輔助層中除去的另一極端情況之間。所形成的效果因此類似於這些區域中的輔助層具有局部不同的CTE( 「低CTE」)，其處於下層工件的CTE和未處理的輔助層材料的CTE ( 「高CTE」)之間。在另一個例子中，代替局部除去聚合物，還可以局部物理或者化學處理該聚合物， 來例如局部提高該聚合物的交聯度，其可以例如導致CTE的局部降低(從「高CTE」到「低 CTE」)。「高CTE」和「低CTE」之間的差異(需要其來獲得期望效果，用於由粘接工件來生產具有結構化表面的薄的、獨立式層)取決於這些表面結構期望的尺寸，粘接工件的CTE，* 輔助層和工件材料的其他機械性能(特別是它們的厚度和彈性模量)。例如，如果該輔助層包含聚二甲基矽氧烷或者PDMS(在未圖案化的狀態時在室溫的CTE是大約300*10_6 K—1)， 並且該工件包含CTE是大約3*10_6 IT1的矽，則圖案化該輔助層(其帶有這樣的區域，與其餘的輔助層相比，CTE差異是至少1%)足以在工件上生產結構化表面(例如，可以使用包含 PDMS的輔助層(具有CTE在室溫是四7*10_6 K—1的區域和在室溫CTE是300*10_6 K—1的其他區域)來在包含矽的工件上生產結構化表面)。在又一個例子中，該輔助層可以包含這樣的材料(例如金屬)，其特徵為CTE與工件的CTE相差的絕對值在室溫至少為10*10_6 K—1)。例如，對於室溫CTE是大約3*10_6 Γ1的矽工件來說，可以使用室溫CTE是大約IT1的含鋁輔助層，並且該輔助層可以通過局部除去鋁來圖案化(完全或者部分地除去到該輔助層中任何期望的深度)。在又一個例子中，非局部CTE的局部材料性能可以用於在該輔助層中產生局部可控的應力圖案，例如局部溶脹(參見下面)。另外，該輔助層中的其他局部材料性能(其可以不必在該輔助層中主動產生應力圖案，但是其會影響這樣的應力圖案的動力學進展)可以局部改變，來在工件上產生局部所定義的表面結構，例如，可以局部改變該輔助層中的彈性模量(例如楊氏模量)，例如通過局部改變輔助層中聚合物的交聯度來改變。可以使用其他方案來在輔助層中產生局部可控的應力圖案，如下所述。不管使用何種機理來在該輔助層中產生局部所定義的應力圖案，這在固態材料的粘接工件中誘導了直接相關的局部所定義的應力圖案。在適當的條件下，機械應力圖案導致了薄層從工件上剝離，其基本上與工件和輔助層之間的界面平行(「散裂」)。並且，在適當的條件下，在所產生的薄層的面上(其事先處於工件內)形成了表面結構圖案，並且這種圖案按照輔助層中的局部應力圖案形成。此外，同時，在通過薄層剝離而新曝露的工件的面上形成了表面結構圖案，並且這種圖案是與脫離的層表面上所形成的圖案是基本鏡像的(更準確的，三維互補的)。剝離的薄層的區域與輔助層的區域大致匹配。當該薄層從工件上剝離而形成的兩個圖案化表面中的每個可以再次使用，即，另外一個輔助層可以施加到工件新曝露的面上或者剝離的層新曝露的面上。 因此，本發明的一些實施方案便於重複的剝離操作，產生了具有表面結構的另外的層，其來自於工件的剩餘部分和剝離的層兩者。本發明的一些實施方案還涉及由單晶或者多晶半導體材料來生產具有結構化表面的薄的獨立固態材料層。本發明可以用於此，薄的單-或者多晶矽碟片是需要的或者期望的(例如歸因於成本考慮)，並且這些薄的碟片的一個或者兩個面待被圖案化為具有由與碟片本身相同的材料組成的表面結構。有利的應用包括成本有效和有效率地生產單晶矽太陽能電池，其具有基本上充當抗反射層或者光子晶體的表面結構，或者用於在薄的機械柔性基底上的微機電裝置的結構。例如，本發明的一些實施方案便於從平的單晶矽片上剝離厚度為大約50 μ m的具有結構化表面的層。在這些薄的矽層上，例如，本發明促進了產生表面-結構部件，其具有從明顯低於1毫米到高達幾釐米的側向尺寸。這些部件的高度 (即，在該部件處薄層的局部厚度)可以控制到從0( S卩，在薄層中相應成形的孔)到高於幾百微米，這還取決於所述部件的側向尺寸。此外，每個這些「宏觀」部件可以進一步被賦予所選擇的特定「微觀」表面粗糙圖案，這裡這些微觀圖案的組成是或者包括基本上周期性的結構例如線，谷，邊緣等，其具有從低於100納米到高於幾微米的垂直和側向尺寸，和從低於100納米到幾十微米的空間周期。所產生的「宏觀」和「微觀」部件二者的尺寸可以通過輔助層中的局部所定義的應力圖案以及輔助層的機械性能來控制。通常，在複合材料(輔助層和粘接工件)中局部所定義的應力圖案(需要其來根據本發明的實施方案來生產具有局部可控圖案的表面結構的薄的、獨立固態材料層)可以通過使得該複合材料經歷一種或多種外活化因子(例如溫度變化)來產生。外活化能夠通過兩種不同方案來產生局部所定義的應力圖案在一種方案中，可以使用均勻的外活化 (例如，整個複合材料經歷了相同的溫度變化)，但是輔助層是非均勻的，即，它的至少一種材料性能是在該輔助層中根據預定的圖案而變化的(例如，該輔助層的CTE是根據所述圖案來局部變化的)。在第二方案中，可以使用均勻的輔助層，但在這裡外活化根據某個圖案非均勻(例如，將在每個地方具有相同CTE的輔助層在某些預定位置冷卻得更厲害)。兩種方案可以單獨使用或者組合使用。應力可以例如通過該輔助層材料的局部體積變化而局部產生。這可以使用特定的活動元件來進行(例如，通過將小的傳動器例如壓電元件植入到該輔助層材料中，然後選擇性啟動它們的子組)，或者，更被動的，使用該輔助層的材料性能來進行(例如，在該輔助層的不同位置誘導不同的熱膨脹)。還有其他材料性能(其影響複合材料(輔助層-工件)中的應力圖案)可以進行局部改變，特別是輔助層的厚度和/或輔助層的彈性模量。最後，影響該應力圖案的動力學進展的材料性能(例如，該應力圖案在薄層的剝離過程中如何局部改變，例如，裂紋延伸的動力學例如裂紋尖端的振動)也可以局部改變，特別是彈性模量。例如，已知的是對於牽引規定的邊界值問題來說，雙材料體系的非二維彈性模量相關性可以表示為兩個雙材料參數ο (兩種材料的剛度比)和ε (擺動指數)。還已知的是對雙材料體系來說(該體系由一種材料的工件和第二材料的輔助層 (每個材料採用各向同性和線性彈性的，並且預先存在於該工件中的半無窮裂紋平行於界面，和該工件和該輔助層假定為無窮長的)組成)，用於散裂問題的穩態方案(例如，所產生薄層的厚度)基本上取決於輔助層的厚度以及剛度比ο，但是僅僅很低程度地取決於擺動指數β。所以，在本發明一個實施方案的一個實施例中，所產生的薄層厚度中局部所定義的和相對大的變化是通過局部改變該輔助層的厚度和/或它的剛度來實現的。並且，局部改變擺動指數允許改變相對更小(在厚度變化方面，即，振幅)、基本周期性的結構的局部性能(例如周期或者振幅)，所述結構通過在裂紋尖端處的擺動行為在薄層表面上產生。本發明的主要優點在於明顯減少了生產具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層所需的加工步驟的數目。與傳統的方法相反，將從更厚的固態材料塊上切割薄層的過程， 和隨後在這些層上形成可控的表面結構的過程(例如拋光，清潔，掩模沉積，掩模成圖，圖案轉移和表面蝕刻，掩模除去)全部合併到單個的、簡單得多的和明顯更便宜的加工次序中。此外，本發明的方案明顯降低了在具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層的生產過程中發生的材料損失。與使用例如鋸切，研磨，拋光或者蝕刻的現有的方法相反，本發明的方案幾乎不產生有價值的供料材料的損失。當從工件上剝離圖案化的薄層時，該供料幾乎完全存留並在剝離層和工件的剩餘部分之間分配，並且在該薄層和工件上的表面結構圖案基本上是彼此互補。本發明另一優點是能夠使用明顯更便宜的裝置來進行它。本發明的一些實施方案能夠容易地整合到現有的生產方法中，例如，用於生產具有結構化表面的薄的矽太陽能電池。最後，本發明的一個優點是它能夠用於許多不同類型的固態材料。


藉助於作為舉例給出並且通過附圖來說明的實施方案的說明將更好地理解本發明，其中
圖1以透視圖示意性說明了本發明方法的四步方法次序(從頂到底)； 圖2以透視圖示意性說明了本發明方法的四步方法次序(從頂到底)； 圖3以透視圖示意性說明了本發明方法的四步方法次序(從頂到底)。
具體實施例方式本發明是涉及一種生產具有結構化表面的薄的、獨立式固態材料層的方法。下面參照圖1來描述本發明說明性的實施方案。在第一實施方案中，工件2是一種市售單晶矽晶片。圖1以透視圖示意性說明了根據本發明的一種代表性的四步方法次序(從頂到底)。下面的附圖標記參見圖1。步驟1 這裡的基礎原料是單晶矽晶片2，按照它用於例如微電子或者光電工業時的Czochralski方法來生產。晶片2的直徑是大約76mm，厚度是大約0. 4mm。該晶片是輕微η-或者ρ-摻雜的，具有大約10 Ohm cm的比電阻率，並且它的兩個面Ia和Ib是平行於 晶體平面定向的。該晶片的一個或者兩個面Ia和/或Ib可以是鏡面拋光的或者簡單蝕刻和重疊的。晶片2可以從晶片生產後直接使用，或者它可以使用常規方法進行大致的預清潔(例如用有機溶劑和水，或者用等離子體氧化清潔)。步驟2 在晶片2的每個面Ia和Ib上施加聚二有機矽氧烷的薄層3a，3b (例如聚二甲基矽氧烷或者PDMS ；為了方便隨後的討論提及PDMS，但是應當理解可以使用任何合適的矽酮聚合物或者共聚物)，並且固化(或者使其固化)。這些輔助層3a，3b優選的厚度是 0. Olmm-lOmm，更優選的厚度是大約0. 3mm-大約3mm。兩個層3a，3b的厚度在這個說明性實施方案中是相同的，但是在另一些實施方案中這兩個層的厚度可以不同。對於PDMS來說可以使用例如Dow Corning的SYLGARD184，並且固化劑與基礎材料的混合比是1 :10。該液體PDMS-混合物首先真空脫氣大約1小時，然後將它以期望的厚度施用到晶片2的每個面la，Ib上，並且在加熱板上固化(例如在100°C固化30分鐘)。在該說明性實施方案中， PDMS層3a，北在大部分晶片區域上具有均勻厚度。這可以通過將該晶片放置在水平表面上，並且在固化PDMS之前通過重力使其均勻化來實現的。在該PDMS固化後，將三層複合材料(PDMS3a-晶片2-PDMS3b)冷卻到室溫。此後，用快刀除去沿著晶片2的邊沿突出的任何 PDMS,以使得晶片2的邊緣基本上沒有PDMS，並且PDMS僅覆蓋晶片2的兩個面la，lb。可以通過將PDMS仔細施加到晶片面上，並且讓它在水平表面上均勻化，來避免在晶片邊沿上具有任何的PDMS突出(並因此接觸該晶片的邊緣)；在這種方式中，PDMS的表面張力將防止它溢流到晶片邊緣。步驟3 然後進行成圖步驟使用工具例如快刀或者剃刀刃來將線型和/或其他幾何圖形(例如圓形等等)的任意圖案6切割到PDMS層之一 3a的表面中。在這種實施方案中，在PDMS層3a中全部的切割具有相同的深度，其小於PDMS層3a的厚度(即，PDMS層3a 沒有地方完全切透到晶片表面la)。例如，對於優選的厚度為Imm的PDMS層3a來說，這種切割優選的深度是0. Olmm-O. 99mm,更優選0. lmm-0. 9_。步驟4 在成圖步驟之後，將該複合材料(PDMS3a_晶片2-PDMS (3b))完全浸入到液氮浴中(溫度大約_200°C )。由於矽(大約3*10_6 K』』1)和PDMS (大約300*10_6 K—1)的熱膨脹係數的明顯差異，通過這種冷卻在該複合材料中誘導了大的機械應力。但是，在圖案 6的一部分區域中(這裡PDMS層3a已經被切割)，機械應力是局部不同的，其取決於切割的排列和深度。在冷卻幾秒後，晶片2平行於它的表面Ia自然分裂成兩個薄的單晶矽碟片 5，每個碟片5的一個面仍然具有相應的PDMS輔助層3a或者北粘接。在足夠小心的操作下，兩個矽碟片5中的每個的基本組成是一個單片，並且在發生分裂的面在其表面4上顯示圖案6的圖像7a或者7b。在兩個矽碟片5上的圖像圖案7a 和7b是基本互補的。圖像圖案7a和7b每個中的特徵可以包含不同的表面粗糙度，不同的表面高度(即，相應的矽碟片5的不同局部厚度)的區域，或者與周圍區域相比的表面性能的其他差異。圖案6的側向特性是以相同的尺寸，基本上複製互補圖像7a和7b的。圖案6 中的特徵(其側向尺寸大於大約0.1mm)可以複製在圖像圖案7a和7b中。為了避免垂直於表面4的另外的斷裂，碟片5在分裂之後可以直接從液氮浴中轉移出來，轉移到100°C加熱板上(並且粘接有PDMS輔助層3a或者北的面朝下)，直到整個PDMS輔助層重新升溫到至少室溫。無論使用何種升溫方法，優選的是在碟片5升溫時將它們仔細的壓到平載體上， 以使得所述層的任何捲曲被反轉，來隨著升溫的進行使所述層變平。根據這種方法所生產的具有表面圖案7a和7b的薄的矽碟片5的基本組成為具有與初始晶片2相同性能的單晶矽，並且可以直接使用。可選擇的，還可以將PDMS輔助層 3a或者北從矽碟片5上除去，例如通過浸入到適當的液體蝕刻劑(例如，3 :1體積比的 NMP (N-甲基吡咯烷酮)和TBAF/THF (四丁基氟化銨的1. OM四氫呋喃溶液)混合物，或者還通過浸入到氫氟酸)中來除去。PDMS輔助層3a或者北優選的除去方式是用熱硫酸(H2SO4) 蝕刻劑浴，優選在高於150°C的溫度(和更優選高於200°C )衝洗或者浸入其中，然後機械除去所產生的白色二氧化矽泡沫(例如使用刷子，和可能的幾個刷拭-蝕刻循環)，最後通過浸入到氫氟酸中來清潔該矽碟片5。在第二說明性實施方案中，成圖步驟(步驟3)是使用雷射束照射來代替快刀切割而進行的。該雷射優選具有被PDMS強吸收的頻率(CO2雷射器滿足這個標準)，優選通過自動或者手動方式控制雷射束在PDMS層3a上的強度和移動來切割期望的圖案。市售雷射切割器(例如VERSA雷射VLS6. 60，具有60瓦(X)2雷射器)是可接受的。切割深度可以通過任意的幾種可以單獨或者組合使用的方式來改變雷射束可以聚焦到不同的深度，雷射強度可以改變，雷射束在PDMS表面3a上的掃射速度可以改變，雷射的脈衝速率可以改變，雷射束可以重複地通過PDMS表面3a上的相同點(在這些通過之間可能具有表面清潔步驟)。在第三實施方案中，成圖步驟是使用化學蝕刻代替快刀切割來進行的，可能在 PDMS表面上使用掩模層，並且可能與刀子或者雷射切割組合使用。在第四實施方案中，成圖步驟是通過在所選擇的位置局部燃燒PDMS表面3a來進行的，但是代替使用雷射束，將具有浮雕形狀的期望圖案的火印壓到PDMS表面3a上。該火印優選的溫度高於PDMS分解溫度，更優選高於550°C。在第五實施方案中，成圖步驟是使用任何不同可能的切割機制來進行的，例如前述的那些。但是，在這種情況中，不僅在PDMS表面3a中切割出線，而且還切割出側向延伸的二維特徵例如碟片，其也施加於PDMS表面3a中。這可以例如使用光柵形式的雷射來進行，以基於圖像數據來產生這些特徵，所述數據被用於以掃描器的方式控制雷射的激發。在第六實施方案中，本發明方法中的成圖步驟是使用任何不同的切割機制來進行的，例如前述的那些。但是，這裡切割深度在整個圖案6中並不保持一致，而是以預定方式局部變化。換句話說，圖案6的特徵可以被賦予不同的深度。例如，在這種方式中，可以在圖像圖案7a和7b中產生具有局部不同高度的特徵。在一種極端的例子中，切割可以穿透 PDMS層3a到達晶片2的表面Ia上來進行。如果這樣，例如形成由實心圓(即，碟片)組成的圖案6，則兩個所產生的碟片5中的一個將具有通孔的圖像圖案7a，另一個將具有相應的互補的成型平臺圖案7b，其具有與初始晶片2相同的厚度。在第七實施方案中，成圖步驟不是通過將圖案切割到PDMS輔助層3a中來進行的，而是在某些對應於期望圖案特徵的位置，通過局部改變PDMS層3a的性能來進行的。 例如，PDMS的機械性能，特別是它的CTE，可以使用下面的技術來局部改變[Huck等人， Langmuir (2000), 16 =3497-3501]將PDMS層3a在0. 25 M的苯甲酮的二氯甲烷溶液中浸泡5 h。然後將該PDMS層3a在空氣中黑暗中乾燥M小時。這種處理提高了 PDMS對於紫外(UV)光輻射的敏感性，因為苯甲酮(光敏劑)在被照射時產生了自由基；這些自由基交聯了 PDMS。該PDMS層3a然後通過一個表現出期望圖案6的振幅光掩模來曝露於UV輻射 (例如2Mnm，10-30min)。PDMS層3a的曝露區域變得更硬並且彈性降低，並且其的CTE和彈性模量不同於周圍區域的。代替通過用掩模圖案化的UV光照射敏化的PDMS，該敏化的 PDMS可以改為例如使用UV雷射器曝光。此外，在對應於期望圖案特徵的位置上選擇性提高PDMS的交聯(這局部的改變了它的CTE和其他能夠影響局部應力產生的機械性能)可以例如通過用紅外雷射器輻射來實現，其選擇性地加熱PDMS層3a表面上的某些圖案，而非燒掉它。在第八實施方案中，成圖步驟不是通過將圖案切割到PDMS輔助層3a中來進行的， 而是在對應於期望圖案特徵的位置，通過局部改變PDMS層3a的性能來進行的。例如，PDMS 的機械性能，特別是它的CTE和/或它的彈性模量，可以通過局部植入具有不同性能(例如不同的CTE和/或不同的彈性模量)的其他材料(玻璃珠，空氣氣泡，金屬粒子，纖維等) 到PDMS層中來局部改變。在第九實施方案，成圖步驟是通過使用非均勻的輔助層3a來進行的，該輔助層包含至少一個圖案化的層和至少另一個非圖案化的層，它們可能是由不同材料製成的並且可能具有不同的性能(例如不同的CTE)。在一種方案中，在施加PDMS之前，將具有圖案6的金屬結構沉積到晶片2的表面上，例如，使用絲網印刷技術或者平版印刷和物理氣相沉積來進行。然後將PDMS施加到這個金屬結構和晶片二者上(由此部分植入該金屬結構)，然後固化。因為對於該金屬結構來說，性能例如CTE不同於PDMS的這些，因此所產生的薄碟片5的表面結構圖案7a和7b基本上是該金屬結構的圖案6的圖像。在第十實施方案中，使用本發明的方法來將晶片2分裂成兩個薄的碟片5，並且所用的圖案6是鏡面對稱圖案。這產生了兩個薄的碟片5，其具有基本相同的圖像圖案7a和 7b，S卩，可以「在一步內」(即，僅僅使用了一次本發明的方法)產生兩個相同的產物(「裝置」)。PDMS輔助層3a和北的性能(例如它們的厚度)可以這樣選擇，即，使得兩個所產生的薄的碟片5的厚度相同，或者它們是彼此不同的。在第十一實施方案中，本發明的方法這樣使用，S卩，在晶片的一個面上的PDMS層 3a中具有某些圖案6，在該晶片的另一個面上的PDMS層北中具有另外一種圖案6』。圖案 6』可以與圖案6相同，或者它可以是不同的圖案。通過這種實施方案的方法所生產的薄的碟片5上的圖像圖案7a和7b因此基本上是圖案6和6』的組合(例如疊加)。在第十二實施方案中，本發明的方法首先使用PDMS層3a中的某圖案6和/或PDMS 層北中的圖案6』來生產兩個薄的碟片5，一個具有相應的圖像圖案7a，另一個在一個面上是相應的鏡面圖像圖案7b。兩個碟片5中的每個通常仍在另一個面上粘接有PDMS層3a 或者北。這些層然後可以用新的PDMS層代替，但是優選的是留下這些層3a和北粘接到它們各自的碟片5上。不管它們是否被替代或者重新使用，如果期望可以圖案化這些層3a 和/或3b，或者如果它們已經在所述方法的第一次重複操作過程中(即，用於生產兩個薄的碟片5)進行了圖案化(用圖案6或者6』)，則它們的圖案可以改變。該方法然後如下來再次使用將用於接下來的反覆操作的新的PDMS輔助層沉積到兩個薄的碟片5還沒有粘接 PDMS層的這些面上(即，具有表面結構圖案7a或者7b的面)。如果期望，這些新的PDMS 輔助層的一個或者兩個可以進行圖案化(用任何期望的圖案)或者不圖案化。該方法的第二反覆操作因此產生了總共四個更薄的碟片，其中這四個更薄的碟片中的兩個(通常)在兩個面上具有局部可控圖案的表面結構，即，相當於雙面印刷在一個面上，它們具有圖像圖案7a (或者它分別的鏡面圖像7b)，其對應於在第一反覆操作過程中在舊的PDMS輔助層 3a和北上的圖案6和6』疊加，在另一個面上，它們具有圖像圖案，其對應於在舊PDMS輔助層3a (或者3b)上的任何(可能改變的)圖案和在相應的新的PDMS輔助層上任何圖案的疊加。以此方式，能夠生產在兩個面上具有類似的或者不同的結構化表面的薄的獨立固態材料層。(根據這種實施方案的方法同時還產生了兩個其他更薄的碟片，其僅僅在一個面上具有表面結構，對應於來自第二反覆操作的圖像圖案)。要注意的是在第一反覆操作過程中所產生的薄的碟片5上的表面結構可以對應力圖案稍有影響，並且因此影響在第二反覆操作過程中所產生的表面結構，但是，這種影響通常是小的(因為所產生的表面結構的厚度通常遠小於碟片的厚度)，它還可以用第二反覆操作的輔助層的適當成圖來補償。在第十三實施方案中，代替在PDMS層3a中局部不同的CTE的圖案6的區域和使得所述複合結構經歷溫度變化，還可以使用其他機制來在PDMS層3a中誘導局部不同的應力(即，應力圖案)。例如，代替使用對於整個PDMS輔助層的相同的溫度變化，不同的溫度變化可以施加到PDMS輔助層中的不同位置，例如通過比其他區域更強的選擇性冷卻該輔助層中的某些區域來進行，例如通過與浮雕有期望圖案6的冷卻印接觸，或者通過冷卻整個層和例如用雷射選擇性的重新加熱某些區域。以此方式，甚至使用均勻的PDMS輔助層時 (對於這種實施方案來說，優選的是使用具有相對低的熱導率的輔助層材料例如PDMS)，也可以產生局部不同應力的圖案。更通常的，局部可定義的應力圖案可以如下來產生使該輔助層經曆局部變化，外部施加的物理或者化學條件(其還可以進一步隨時間變化)的圖案 6，例如光圖案，熱圖案(具有不同溫度的不同區域)，溶劑圖案(具有不同溶劑濃度的不同區域)，電或者磁場圖案，作用於輔助層上的外機械力的圖案等等。該輔助層優選包含至少一種材料，其通過(局部)改變它的體積而與外部施加的物理或者化學條件的這些圖案6 相互作用(例如，在UV光下，或者在電/磁場中等膨脹的材料)。在第十四實施方案中，用於誘導局部不同應力圖案的另外一種替換性方法是在 PDMS層3a某些位置處包含活動裝置例如壓電傳動器並且啟動它們(例如電啟動，光啟動) 來在PDMS層3a中產生應力圖案。更通常的，局部可定義的應力圖案可以通過向PDMS層 3a中植入不同材料的圖案6來生產，所述材料當通過化學或者物理機理來活化時，經歷了不同的體積變化。除了溫度變化之外，能夠實現這樣的體積變化的機理包括溼度變化(例如溶脹，脫水)，溶劑組成和/或離子強度的變化(例如滲透壓傳動器，聚電解質凝膠，離子聚合物-金屬複合材料，導電聚合物，碳納米管傳動器)，PH變化，相變(例如植入溶劑的冷凍)，化學反應(例如聚合物凝膠)，電活化(例如壓電或者電致伸縮材料，靜電傳動器，電活化聚合物)，磁性活化(例如「磁性」凝膠)，光活化(例如液晶彈性體，光反應性材料)等等，以及任何或者全部的它們的組合。而且，代替局部植入不同材料的圖案到PDMS層3a 中，可以局部改變該PDMS本身(化學的)來實現期望的局部不同體積變化行為，例如通過局部加入不同的功能側鏈到聚合物中，或者局部改變交聯度例如通過UV輻射改變。在第十五實施方案中，通過提供在晶片表面的某些特定位置具有一種或多種結構上較弱的區域的晶片2促進了步驟4中的分裂的啟動並且提高了對於分裂過程的控制。例如，可以在晶片2的邊緣產生一個或多個小缺損區域。這樣的缺損區域可以如下來產生 機械產生(例如通過用鋒利尖頭錘撞擊晶片邊緣的某些點來產生，由此使得晶體結構局部碎散和產生凹痕或者刻痕，或者通過鋸切，銼或者研磨等來產生凹槽或者缺口)，化學產生 (例如局部蝕刻一個凹槽)，光學產生(例如使用雷射局部熔融所述材料，或者熔化它來產生凹槽結構)，或者通過其他合適的機理來產生。分裂然後優選在這些缺損區域開始，並且從這裡延伸到其他晶片區域。特別地，這是有利的，因為通過改變這些缺損區域的位置，可以更好的控制分裂的初始深度，即，所產生的薄的碟片5在它們的邊緣處的厚度，並且通常提高了碟片5邊緣的品質。例如，在兩個面Ia和Ib之間一半處的晶片2的邊緣中的凹槽 (即，在邊沿周圍)可以便於相同厚度並且具有光滑切割的邊緣的兩個薄的碟片5的分裂。 根據這種實施方案，較弱的區域可以在工件中誘導應力之前產生(例如在冷卻之前)，或者它們可以在晶片已經處於應力下的同時產生。該第二方法還允許在分裂開始時更好的及時控制時間如果晶片中的應力積累到剛剛稍低於該分裂過程將自然發生的臨界值的大小時，則一產生缺損就將開始分裂，優選從缺損所處位置開始。在第十六實施方案中，代替簡單的讓晶片自然分裂，步驟4中分裂的開始是通過使得晶片2經歷受控的振動例如短振動波來促進的。例如，晶片中的振動波可以通過用機械裝置例如錘子的一個或多個受控的擊打(錘擊)，通過傳遞超聲脈衝或者通過強的雷射脈衝等來誘導。這樣的振動波的空間分布、強度和時間特性促進了對於分裂過程的調節和更好的控制。在第十七實施方案中，將本發明的方法用於晶片2上，其已經在它的兩個面Ia或者Ib的至少一個上具有現有的表面結構。這樣的現有表面結構(例如溝槽，平臺，隔膜，懸臂，角錐等等)可以由晶片材料本身形成，或者它們可以包含另外的材料(例如金屬觸點， 防反射層，介電層，外延層等等)，或者其的任意組合。該PDMS然後施加到這些現有的結構， 覆蓋並共形地包圍在它們周圍，以使得在PDMS固化之後，這些現有的結構變成部分的植入到PDMS層3a和/或北中。當晶片2分裂成兩個薄的碟片5時，這些現有的表面結構存留在每個碟片5的面上，該面仍然具有粘接在其上的相應的PDMS輔助層3a或者3b，而每個碟片5的另一面表現出通過本發明的方法產生的新的表面結構7a或者7b，作為圖案6的圖象。以此方式，可以生產這樣的薄的、獨立層，其在一個面上具有複雜的表面結構(還可能包含另外的材料，甚至提供完全功能性裝置例如電子，光學，化學或者微機械裝置)，在另一個面上具有其他表面結構，這些其他表面結構是由該晶片材料形成的，並且通過PDMS層中的圖案6決定。要注意的是面Ia和/或Ib上預先存在的表面結構會對應力圖案稍有影響，並因此影響所產生的表面結構7a和7b，但是，這種影響經常是小的(因為該預先存在的表面結構的厚度經常遠小於碟片的厚度)，它還可以使用輔助層3a和/或北的適當成圖來補償。在第十八實施方案中，將本發明的方法用於晶片2上，其已經具有現有的內部(本體)結構，例如一種或多種摻雜劑梯度。當晶片2分裂成兩個薄的碟片5時，這些現有的內部結構存留在相應的薄的碟片5中。以此方式，可以生產具有內部(本體)結構例如摻雜劑梯度的具有結構化表面的薄的獨立層。在第十九實施方案中，結合前述兩種實施方案的方面，將本發明的方法用於晶片2 上，其已經具有現有的表面結構和現有的內部(本體)結構二者。特別地，該晶片在它的面 Ia和/或Ib之一或者兩個上具有部分的或者完全的功能性裝置(電子，光學，微機械，化學等)。這樣的裝置可以包括LED，雷射二極體，太陽能電池，串聯太陽能電池，功率放大器，通常的集成電路，微機電裝置例如傳感器或者傳動器等等。該PDMS然後施加到晶片面上的這些現有的裝置上，覆蓋該裝置，並共形地包圍在它們的外面，這樣在PDMS固化後，這些現有的裝置變成部分的植入到PDMS層3a和/或北中。當晶片2分裂成兩個薄的碟片5時，這些現有的裝置存留在每個碟片5的面上，該面仍然具有分別粘接的相應的PDMS輔助層3a 或者北，而每個碟片5的另一面表現出新的表面結構7a或者7b，其是作為圖案6的圖像而產生的。以此方式，可以生產薄的獨立固態材料層，其在一個面上具有複雜的、部分的或者已經完全的功能性裝置，在另一面上具有其他表面結構，這些其他表面結構是由晶片材料形成的，並且取決於PDMS層中的圖案6。作為前述實施方案應用的一個說明性的例子，考慮了構成常規的矽太陽能電池的正面部分(即，在常規操作過程中被照亮的面)的表面結構和內部結構(例如正面摻雜的層，包括pn-結，正面金屬接觸柵格，防反射塗層)，並且在下面稱作「正面結構」。現在，代替僅僅在晶片一個面上生產這些「正面結構」(如常規所作的那樣)，這樣的「正面結構」是在厚的單晶矽晶片2的兩個面Ia和Ib上製造的。然後如上所述將這個晶片2分裂成兩個更薄的碟片5，由此存留了裝置層，這樣這些兩個碟片5的每個現在具有「正面結構」，但是僅僅在一個面上(即，所述的面仍然具有粘接的相應的PDMS層3a或者北)。在兩個碟片5每個的另一面上是由本體晶片材料組成的「新」表面，具有取決於PDMS中的圖案6的表面結構 7a或者7b。兩個碟片的「新」表面現在可以使用常規的製造矽太陽能電池背面(例如背面區域摻雜，背面接觸金屬化等等)的方法來進一步加工，以完成兩個矽太陽能電池的製造。 這個例子顯示出諸多的優點大部分的太陽能電池製造步驟可以在相對厚的(因此不太易碎的)晶片2上進行，其便於使用不昂貴的方法例如觸點的絲網印刷，和通常簡化了晶片的處理。而且，相同的(正面)摻雜劑可以散布到晶片的整個表面中，即，它的面Ia和Ib 二者中，並且這裡不需要例如隨後從晶片背面除去摻雜劑(因為其是通過分裂過程自動實現的)。這對於例如防反射塗層也是同樣有效的，其也可以在整個晶片上生產(例如，SiO2W 氧化生長和/或Si3N4氮化物的PECVD沉積)，然後通過分裂過程自動限制到一個面上。以此方式，通過使用本發明的方法，可以取消或者簡化許多用於太陽能電池製造的加工步驟。 這些好處在另外一個說明性例子中是特別明顯的，其中代替具有前面和後面觸點的常規太陽能電池，製造了背接觸太陽能電池其中幾乎全部的功能性結構處於該電池的一個面上 (背面)。如果這樣的背面結構是在厚的單晶矽晶片2的兩個面Ia和Ib上製造的，則在使用本發明的方法分裂之後，兩個所生產的薄的碟片5就已經是幾乎完成的背接觸電池(可能僅僅需要將防反射塗層沉積到另一個面上)。所以，本發明方法可以用於生產薄的單晶矽背接觸太陽能電池，而不需在大部分處理中操作薄的晶片。在另一方面，本發明涉及一種裝置，其包含通過間隙分開成兩片的固態材料板(塊，晶塊，碟片等等)，一個片與另一個片是幾何互補的，這樣通過將間隙降低到零，可以重新得到初始板的形狀、尺寸和質量，並且基本上沒有任何材料損失(例如沒有內部空隙等等)。這兩個片中的至少一個是薄層，即，它基本是平的或者曲面的片，具有至少Icm2的面積，並且在這個面積的整個內它的厚度小於2mm，優選小於0. 5mm。至少一個該薄層片本身具有至少一個另外的固態材料層(輔助層)，其粘合到間隙的對面上。對於兩個片的每個來說，這些面朝間隙的表面不包含所述板本體材料之外的材料(除了如果該表面與空氣是反應性的，並且曝露於空氣，則可能有例如天然的氧化物層)。在另外一種實施方案中，本發明涉及一種上述的裝置，但是這裡對於兩個片的每個來說，面朝間隙的表面表現出根據一些圖案的結構，並且一個片上的表面結構7a與另一個片上的表面結構7b是基本上互補的，在粘合到兩個片的至少一個上的至少一個另外的固態材料(輔助層)的至少一個層中，所述圖案是基本上對應於圖案6的全尺寸的圖像。 輔助層中的圖案6是如下來實現的通過該輔助層的部分表現出不同於包圍區域的這些的局部材料性能(例如局部不同的CTE或者局部不同的彈性模量)，其例如可以包括這樣的部分，在這裡該輔助層的材料被部分或者完全除去(即，空白結構)。在另外一種實施方案中，圖案6可以是應力圖案，其是通過在輔助層上施加外部物理或者化學影響圖案(例如光圖案，熱圖案，作用於該輔助層上的外機械力的圖案等等)來在該輔助層中隨時間誘導的。本發明的方案還可以用於由這樣的工件來生產具有結構化表面的薄的、獨立式層，所述工件的組成為非單晶矽的固態材料(例如多晶矽，剛玉，鍺，石英或者無定形材料例如玻璃)。並且，這種方案可以使用這樣的工件，其包含幾種不同的材料(均勻的或者非均勻的複合材料等等)或者其具有內部結構(層合體等等)。例如，該方案可以用於由單晶矽晶片組成的工件，所述晶片在它的表面上具有外延生長的層例如氮化鎵(GaN)。此外，對於施加到工件上的輔助層來說，可以使用非PDMS的材料例如通常其他聚矽氧烷(其可以包括有機金屬基團，用於例如電活性)，其他彈性體，其他聚合物或者塑料，或者金屬例如鋁或者銀等。還可以利用這樣的輔助層，其包含幾種不同的材料(均勻的或者非均勻的複合材料等等)或者其具有內部結構(層合體等等)。通常，該工件是相對易碎的固態材料。在整個處理中應當實現和保持工件和輔助層之間良好的粘合，並且該輔助層應當便於處理以賦予足夠強的應力圖案，而不破壞該輔助層本身。並且，該輔助層的PDMS (或者其他聚合物)可以通過除加熱板加熱外的方式來固化(即，它的聚合物鏈交聯)。例如，它可以如下來加熱通過向它上面吹熱氣，或者用例如紅外光照射它。作為替代或者另外，固化可以使用化學添加劑，紫外輻射或者電子束來進行。PDMS(或者其他聚合物，或者該輔助層中的任何通常材料)還可以被化學修飾來促進了具體形式的固化(或者通常固體化，可能在固體化過程中已經在所述層中產生了內部應力)，例如，通過UV輻射來固化PDMS可以例如如下來促進通過將PDMS浸入到苯甲酮(一種光敏劑，其在輻射下產生自由基)中，或者通過例如用光反應性取代基來取代PDMS中的甲基。類似的，在所述方法結束時，可以使用許多可選擇的方法來從碟片5上除去輔助層。代替的，或者在用上述的化學蝕刻除去輔助層同時，所述的層還可以通過機械，輻射，電子束和/或熱來除去。例如如果PDMS層對面的碟片的面是臨時固定(例如膠合)到載體上，則PDMS輔助層可以從單晶矽的薄的碟片5上機械剝離，例如從角部開始，通過將該PDMS在基本上垂直於碟片表面的方向上拉起來緩慢和小心地剝離，可能通過在PDMS層和碟片5 之間插入楔子或者類似物來促進。或者，PDMS(或者其他聚合物)可以例如用雷射或者爐子簡單加熱到高於它的分解溫度(即，通過灰化來除去)。它還可以通過在等離子體中例如氧等離子體中灰化來除去。該PDMS還可以被化學修飾，以使得它例如在UV輻射下更容易分解。最後，任何或者全部的這些方案可以合併(並且如果將非PDMS的材料用於該輔助層，則直接使用)。本發明的方案可以用於幾乎任意形狀的工件，並且不限於平面晶片。特別地，本發明可以用於例如直接從單晶矽晶塊(其一個面是平坦的)上剝離具有結構化表面的薄片。 為了剝離平坦的片，所用工件具有至少一個平坦表面是足夠的。然後將輔助層施加在這個表面上。可以僅僅剝離一個片，或者幾個片可以同時從工件的不同表面上剝離。最後，該本發明的方案還可以用於生產具有結構化表面的薄的、獨立式曲面片或者殼。為此目的，將該輔助層施加到工件相應的曲線表面上。然後溫度變化(或者其他應力誘導方法)導致薄的相應曲面片或者殼沿著工件中的圖案化斷裂區域與工件的其餘部分分離開。這個圖案化的斷裂區域的任一處與工件和輔助層之間的界面有大約相同的距離，這樣所產生的具有表面結構圖案的片具有大致均勻的厚度(除了圖案7a和7b之外，在這裡可以有意產生厚度變化)。輔助層施加到其上的表面的表面性能不是關鍵的。該界面可以拋光的，或者它可以具有大的粗糙度。唯一重要的是保持到該輔助層的足夠附著。特別地，在從該工件上剝離薄片時在工件的剩餘部分上形成的斷裂表面可以隨後用作施加輔助層的表面。因此本發明的方案可以重新應用到工件的剩餘部分上。以此方式，可以從單個工件上逐片連續剝離。並且，另外的(更薄的)層可以通過重複相同的步驟來從所剝離的具有結構化表面的薄的、獨立式層上剝離。例如，使用本發明的方法，單晶矽晶片可以通過施加PDMS輔助層到兩個面上而分裂成兩個具有結構化表面的碟片；這些輔助層都不、之一或者兩者具有圖案6，並且如果都具有圖案，則這些圖案可以是相同的或者彼此不同的。每個這些所產生的兩個更薄的碟片然後可以在兩個面上都提供有PDMS輔助層，同樣它們都不、之一或者兩者具有圖案(6)，其可以是相同的或者不同的，並且重複該方法步驟，因此可以進一步分裂成具有結構化表面的兩個甚至更薄的碟片(如果期望，則具有不同的表面結構圖案)，以此類推。以此方式，能夠由單個的單晶矽晶片來獲得大量的具有結構化表面的薄的單晶碟片。 例如，在三個步驟中，可以由常規的0. 4mm厚的晶片來獲得8個大約50 μ m厚的碟片(具有常規結構化表面)。通常，因此生產的薄的獨立層的尺寸(特別是它們的厚度)可以通過適當的選擇應力誘導機理(例如溫度變化)和/或輔助層的性能來設定。這尤其是通過適當地選擇該應力誘導的時間流，所誘導的應力大小，輔助層的尺寸，輔助層的幾何形狀和/或輔助層的機械和/或熱/光學/化學/靜水力/壓電/等性能來實現的。該輔助層可以例如以液態或者氣態施加到工件的相應表面，然後在這裡凝固。或者，該輔助層還可以以固態直接附著到表面上。輔助層和工件表面之間的附著可以通過化學鍵合，範德華力或者其他強的附著力來實現。並且對於進行本發明的方法來說，通過將輔助層和工件材料在界面處合金化，或者依靠第三材料(例如粘接劑)將輔助層粘接到工件表面上的附著是可以的。
最後，代替液氮，可以使用其他冷卻劑(例如液氦，冰水，或者冷卻性固體或者冷卻性氣體等)來通過冷卻在該輔助層-工件複合材料中建立所必需的機械應力。在某些情況中，簡單的將該複合材料冷卻到室溫是足夠的，這樣將不需要專門的冷卻劑。此外，在某些情況中可以通過代替降溫的升溫來在該複合材料中實現所必需的機械應力。在某些溫度 T建立必需的機械應力所必須的是在工件和至少部分的輔助層之間的熱膨脹差異足夠大， 以及溫度T和輔助層附著到工件上時的溫度之間差異足夠大。第二獨立的實施方案(圖2)
根據本發明的一個不同方面，公開了一種獨立的方法，其用於通過應力誘導的分裂 (散裂)由工件來生產薄的、獨立式固態材料層，特別是這樣一種方法，其能夠在應力誘導輔助層中使用不昂貴的和較少汙染性的材料例如聚合物。在第一實施方案中，工件2是一種市售單晶矽晶片。圖2以透視圖示意性說明了根據本發明的一種代表性的四步方法次序(從頂到底)。以下參照圖2。步驟1 這裡基礎的原料是單晶矽晶片2，它用例如微電子或者光電工業所用的 Czochralski-方法來生產。晶片2的直徑是大約76mm，厚度是大約0. 4mm。該晶片是輕微 η-或者ρ-摻雜的，具有大約10 Ohm cm的比電阻率，並且它的兩個面Ia和Ib是平行於 晶體平面定向的。該晶片的一個或者兩個面Ia和/或Ib可以是鏡面拋光的或者簡單蝕刻和重疊的。晶片2可以在晶片生產後直接使用，或者它可以使用常規方法進行大致的預清潔(例如用有機溶劑和水，或者用等離子體氧化清潔)。步驟2 在晶片2的每個面Ia和Ib上施加聚二有機矽氧烷的薄層3a和北(例如聚二甲基矽氧烷或者PDMS ；為了方便以下討論中提及PDMS，但是應當理解可以使用任何合適的矽酮聚合物或者共聚物)，並且固化(或者使其固化)。這些輔助層3a和北優選的厚度是0. Olmm-IOmm,更優選的厚度是大約0. Imm-大約1mm。兩個層3a，3b的厚度在這個說明性實施方案中是相同的，但是在另一些實施方案中這兩個層的厚度可以不同。對於PDMS 來說可以使用例如Dow Corning的SYLGARD184，並且固化劑與基礎材料的混合比是1 :10。 該液體PDMS-混合物首先真空脫氣大約1小時，然後將它以期望的厚度施用到晶片2的每個面la，Ib上，並且在加熱板上固化(例如在100°C固化30分鐘)。在這種說明性實施方案中，PDMS層3a，;3b在大部分晶片區域上具有均勻厚度。這可以通過將該晶片放置在水平表面上，並且在固化PDMS之前通過重力使其均勻化來實現的。在該PDMS固化後，將三層複合材料(PDMS3a-晶片2-PDMS3b)冷卻到室溫。此後，用快刀除去沿著晶片2的邊沿突出的任何PDMS，以使得晶片2的邊緣基本上沒有PDMS，並且PDMS僅僅覆蓋了晶片2的兩個面Ia 和lb。可以通過將PDMS仔細施加到晶片面上，並且讓它在水平表面上均勻化，來避免在晶片邊沿上具有任何的PDMS突出(並因此接觸該晶片的邊緣)；在這種方式中，PDMS的表面張力將防止它溢流到晶片邊緣。步驟3 將該複合材料(PDMS3a_晶片2-PDMS (3b))完全浸入到液氮浴中(溫度大約-200°C)。由於矽(大約3*10_6 K-1)和PDMS (大約300*10_6 K-1)的熱膨脹係數的明顯差異，通過這種冷卻在該複合材料中誘導了大的機械應力。在PDMS層3a，3b已經與周圍的液氮浴基本上達到熱平衡之後(例如，當PDMS層3a，北周圍的液氮停止劇烈「起泡」時)，將該複合材料重新從浴液中取出，曝露於室溫，並且允許在非常短的時間內升溫。優選將這個升溫時間選擇的足夠短以使得至少某些部分的PDMS層3a和北仍然處於低於PDMS玻璃化轉變溫度(_125°C)的溫度，並且足夠長以使得至少某些部分的PDMS層3a，北達到超過PDMS 的玻璃化轉變溫度的溫度。例如，對於0. 4mm厚的PDMS層來說優選的升溫時間是Hs。這導致了該輔助層中非均勻的物理條件，即，PDMS層3a和北中的溫度分布是非均勻的，並且溫度範圍是從大約室溫低到大約-200°C。因為PDMS的玻璃化轉變溫度是大約_125°C，和因為在低於玻璃化轉變溫度的溫度時PDMS變得相對更硬(即，更大的彈性模量)，因此這導致PDMS層3a和北在朝著它們與晶片2的界面方向上更硬(即，更大的彈性模量)和在它們的外面更軟(更小的彈性模量)。步驟4 在該短的升溫時間之後，將晶片2例如用鋒利尖頭錘在晶片2面中的特定位置(即，在沿著它的邊緣的點上，其沒有覆蓋著PDMS層3a和3b)敲擊(錘擊)。這導致了晶片2中的局部脆弱區域或者缺損，其隨之觸發了斷裂過程晶片2在基本上單個的、連續的裂紋延伸運動中，平行於它的表面Ia自然分裂成兩個薄的單晶矽碟片5，並且每個碟片5的一個面仍然粘接有相應的PDMS輔助層3a或者北。在足夠小心的操作下，兩個矽碟片5中的每個的基本組成是一個單片。為了避免垂直於表面4的另外的斷裂，碟片5在分裂之後可以直接轉移到100°C加熱板上(並且粘接有PDMS輔助層3a或者北的面朝下)，直到整個PDMS輔助層重新升溫到至少室溫。無論使用何種升溫方法，優選的是在碟片5升溫時將它們仔細的壓到平載體上，以使得所述層的任何捲曲被反轉，來隨著升溫的進行而使所述層平坦。根據這種方法所生產的薄的矽碟片5的基本組成為具有與初始晶片2相同性能的單晶矽，並且可以直接使用。可選擇的，還可以將PDMS輔助層3a或者北從矽碟片5上除去，例如通過浸入到適當的液體蝕刻劑(例如，3 :1體積比的NMP (N-甲基吡咯烷酮)和 TBAF/THF(四丁基氟化銨的1. OM四氫呋喃溶液)混合物，或者還通過浸入到氫氟酸)中來除去。PDMS輔助層3a或者北的一種優選的除去方式是用熱硫酸(H2SO4)蝕刻劑，優選在高於150°C的溫度(更優選高於200°C )衝洗或者浸入其中，然後機械除去所產生的白色二氧化矽泡沫(例如使用刷子，和可能的幾個刷拭-蝕刻循環)，最後通過浸入到氫氟酸中來清潔該矽碟片5。在第二說明性實施方案中，在複合材料(PDMS3a_晶片2_PDMS3b)仍然浸入到液氮浴中的同時，即，在降溫過程中或者在已經達到與周圍的液氮浴的熱平衡之後，進行斷裂啟始步驟(步驟4)。在這種實施方案中，省略了短的中間升溫時間。在第三說明性實施方案中，可以延長步驟3的升溫時間，以使得當在步驟4過程中用鋒利尖頭錘撞擊晶片2時，熱誘導的應力對斷裂不夠大。在這種情況中，在步驟4進行後 (沒有發生斷裂)，將複合材料(PDMS3a-晶片2-PDMS3b)通過浸入到液氮浴中重新冷卻，其因此導致了自然斷裂過程的開始。在第四說明性實施方案中，代替在步驟4過程中在晶片2中產生局部脆弱區域或者缺損或者另外地，將外部應力施加到複合材料(PDMS3a-晶片2-PDMS3b)外面上的某些位置，其然後通過局部將應力強度提高到超過晶片材料的斷裂韌性閾值，而觸發斷裂(散裂) 過程。在第五說明性實施方案中，在冷卻步驟(步驟幻之前，在晶片2中產生局部脆弱區域或者缺損。在這種實施方案中，這種脆弱區域的產生沒有觸發斷裂過程，但是允許限定這樣的位置，一旦通過將它在步驟3中冷卻而在晶片2中建立起足夠的應力，則斷裂將優選在所述位置開始(然後斷裂在這種情況中將自然開始，但是還可以使用任一上述方法來另外觸發)。在第六實施方案中，代替使得PDMS層3a的CTE基本上不同於晶片2的CTE和使得所述複合結構經歷溫度變化，還可以使用其他機理來在PDMS層3a中產生可預定的應力圖案，其能夠在晶片2中誘導所需的應力圖案。一種這樣的替代性方法為在PDMS層3a中的某些位置處包含壓電傳動器，並且電啟動它們來在PDMS層3a中產生應力圖案。更通常的，局部可定義的應力圖案可以如下來產生向PDMS層3a中植入不同材料的圖案，所述材料當通過化學或者物理機理活化時經歷了不同的體積變化。除了溫度變化之外，能夠實現這樣的體積變化的機理包括溼度變化(例如溶脹，脫水)，溶劑組成和/或離子強度的變化 (例如滲透壓傳動器，聚電解質凝膠，離子聚合物-金屬複合材料，導電聚合物，碳納米管傳動器)，PH變化，相變(例如植入溶劑的冷凍，結晶，蒸發)，化學反應(例如聚合物凝膠)， 電活化(例如壓電或者電致伸縮材料，靜電傳動器，電活化聚合物)，磁性活化(例如「磁性」 凝膠)，光活化(例如液晶彈性體，光反應性材料)等等，以及任何或者全部的它們的組合。 而且，代替局部植入不同的材料到PDMS層3a中，還可以局部改變該PDMS本身(化學的) 來實現期望的局部不同體積變化行為，例如通過局部加入不同的功能側鏈到聚合物中，或者局部改變交聯度例如通過UV輻射改變。在第七實施方案中，將本發明的方法用於晶片2上，其已經在它的兩個面Ia或者 1 b的至少一個上具有現有的表面結構。這樣的現有表面結構(例如溝槽，平臺，隔膜，懸臂，角錐等等)可以由晶片材料本身形成，或者它們可以包括另外的材料(例如金屬觸點， 防反射層，介電層，外延層等等)，或者其的任意組合。然後施加該PDMS到這些現有的結構， 覆蓋並共形地包圍在它們周圍，以使得在PDMS固化之後，這些現有的結構變成部分的植入到PDMS層3a和/或北中。當晶片2分裂成兩個薄的碟片5時，這些現有的表面結構保存在每個碟片5的面上，該面仍然具有粘接在其上的相應的PDMS輔助層3a或者北。以此方式，可以生產這樣的薄的、獨立式層，其在一個面上具有複雜的表面結構(還可能包括另外的材料，和甚至提供完全功能性裝置例如電子，光學，化學或者微機械裝置)。在第八實施方案中，將本發明的方法用於晶片2上，其已經具有現有的內部(本體)結構，例如一種或多種摻雜劑梯度。當晶片2分裂成兩個薄的碟片5時，這些現有的內部結構保存在相應的薄的碟片5中。以此方式，可以生產具有內部(本體)結構例如摻雜劑梯度的薄的獨立層。在第九實施方案中，結合前述兩種實施方案的方面，將本發明的方法用於晶片2 上，其已經具有現有的表面結構和現有的內部(本體)結構二者。特別地，該晶片在它的面 1 a和/或1 b之一或者兩者上具有部分的或者完全的功能性裝置(電子，光學，微機械，化學等)。這樣的裝置可以包括LED，雷射二極體，太陽能電池，串聯太陽能電池，功率放大器， 通常的集成電路，微機電裝置例如傳感器或者傳動器等等。然後施加該PDMS到晶片面上的這些現有的裝置上，覆蓋該裝置，並共形地包圍在它們的外面，這樣在PDMS固化後，這些現有的裝置變成部分的植入到PDMS層3a和/或北中。當晶片2分裂成兩個薄的碟片5時， 這些現有的裝置保存在每個碟片5的面上，該面仍然具有粘接的相應的PDMS輔助層(分別是3a或者3b)。以此方式，可以生產薄的獨立層，其在一個面上具有複雜的、部分的或者已經完全功能性裝置。
作為前述實施方案應用的一個說明性的例子，考慮了構成常規的矽太陽能電池的正面部分的表面結構和內部結構(例如正面摻雜的層包括Pn-結，正面金屬接觸柵格，防反射塗層)，並且在下面稱作「正面結構」。現在，代替僅僅在晶片一個面上生產這些「正面結構」(如常規所作的那樣)，這樣的「正面結構」是在厚的單晶矽晶片2的兩個面Ia和Ib上製造的。然後如上所述將這個晶片2分裂成兩個更薄的碟片5，由此保留了裝置層，這樣這些兩個碟片5的每個現在具有「正面結構」，但是僅僅在一個面上(即，所述的面仍然具有粘接的相應的PDMS層3a或者3b)。在兩個碟片5每個的另一面上是由本體晶片材料組成的 「新」表面。兩個碟片的「新」表面現在可以使用常規的製造矽太陽能電池背面(例如背面區域摻雜，背面接觸金屬化等等)的方法來進一步加工，以完成兩個矽太陽能電池的製造。 這個例子顯示出諸多的優點大部分的太陽能電池製造步驟可以在相對厚的(因此不太易碎的)晶片2上進行，其便於使用不昂貴的方法例如觸點的絲網印刷，和通常簡化了晶片的處理。而且，相同的(正面)摻雜劑可以散布到晶片的整個表面中，即，它的面Ia和Ib 二者中，並且這裡不需要例如隨後從晶片背面除去摻雜劑(因為其是通過分裂過程自動實現的)。這對於例如防反射塗層也是同樣有效的，其也可以在整個晶片上生產(例如，SiO2W 氧化生長和/或Si3N4氮化物的PECVD沉積)，然後通過分裂過程自動限制到一個面上。以此方式，通過使用本發明的方法，可以取消或者簡化許多用於太陽能電池製造的加工步驟。 這些好處在另外一個說明性例子中是特別明顯的，其中代替具有前面和後面觸點的常規太陽能電池，製造了背接觸太陽能電池其中幾乎全部的功能性結構處於該電池的一個面上 (背面)。如果這樣的背面結構是在厚的單晶矽晶片2的兩個面Ia和1 b上製造的，則在使用本發明的方法分裂之後，兩個所生產的薄的碟片5就已經是幾乎完成的背接觸電池(可能僅僅需要將防反射塗層沉積到另一個面上)。所以，本發明方法可以用於生產薄的單晶矽背接觸太陽能電池，而不需在大部分處理中操作薄的晶片。在另一方面，本發明涉及一種裝置，其包含通過間隙分開成兩片的固態材料板 (塊，晶塊，碟片等等)，一個片與另一個片是幾何互補的，這樣通過將間隙降低到零，可以重新得到初始板的形狀、尺寸和質量，並且基本上沒有任何材料損失(例如沒有內部空隙等等)。這兩個片中的至少一個是薄層，即，它基本是平的或者曲面的片，具有至少1 cm2的面積，並且在這個面積的整個內它的厚度小於2mm，優選小於0. 5mm。至少一個該薄層片本身具有至少一個另外的固態材料層(輔助層)，其粘合到間隙的對面上，具有局部變化的材料性能(例如，局部變化的彈性模量)。對於兩個片的每個來說，這些面朝間隙的表面不包含所述板本體材料之外的材料(除了如果該表面與空氣是反應性的，並且曝露於空氣，則可能有例如天然的氧化物層)。本發明的方案還可以用於由這樣的工件來生產薄的、獨立式層，所述工件的組成為非單晶矽的固態材料(例如多晶矽，剛玉，鍺，石英，氧化鋅或者無定形材料例如玻璃)。 並且，這種方案可以使用這樣的工件，其包含幾種不同的材料(均勻的或者非均勻的複合材料等等)或者其具有內部結構(層合體等等)。此外，對於施加到工件上的輔助層來說， 可以使用非PDMS的材料例如通常其他聚矽氧烷(其可以包括有機金屬基團，用於例如電活性)，其他彈性體，其他聚合物或者塑料，或者金屬例如鋁或者銀等。還可以利用這樣的輔助層，其包含幾種不同的材料(均勻的或者非均勻的複合材料等等)或者其具有內部結構 (層合體等等)。通常，該工件是相對易碎的固態材料。在整個處理中應當實現和保持工件和輔助層之間良好的粘合，並且該輔助層應當便於處理以賦予足夠強的應力圖案，而不破壞該輔助層本身。並且，該輔助層的PDMS (或者其他聚合物)通過除加熱板上加熱外的方式來固化 (艮P，它的聚合物鏈交聯)。例如，它可以如下來加熱通過向它上面吹熱氣，或者用例如紅外光照射它。作為替代或者另外，固化可以使用化學添加劑，紫外輻射或者電子束來進行。 PDMS(或者其他聚合物，或者該輔助層中的任何通常材料)還可以被化學修飾來促進了具體形式的固化(或者通常固體化，可能在固體化過程中已經在所述層中產生了內部應力)， 例如，通過UV輻射來固化PDMS可以例如如下來促進通過將PDMS浸入到苯甲酮(一種光敏劑，其在輻射下產生自由基)中，或者通過例如用光反應性取代基來取代PDMS中的甲基。類似的，在所述方法結束時，可以使用許多可選擇的方法來從碟片5上除去輔助層。代替的，或者在用上述的化學蝕刻除去輔助層同時，所述的層還可以通過機械，輻射，電子束和/或熱來除去。例如如果PDMS層對面的碟片的面是臨時固定(例如膠合)到載體上，則PDMS輔助層可以從薄的碟片5上機械剝離，例如從角部開始，通過將該PDMS在基本上垂直於碟片表面的方向上拉起來緩慢和小心地剝離。或者，PDMS(或者其他聚合物)可以例如用雷射或者爐子簡單加熱到高於它的分解溫度(即，通過灰化來除去)。它還可以通過在等離子體中例如氧等離子體中灰化來除去。該PDMS還可以被化學修飾，以使得它例如在UV輻射下或者在曝露於熱時更容易分解。最後，任何或者全部的這些方案可以合併(並且如果將非PDMS的材料用於該輔助層，則直接使用)。本發明的方案可以用於幾乎任意形狀的工件，並且不限於平面晶片。(特別地，本發明可以用於例如直接從單晶矽晶塊(其一個面是平坦的)上剝離薄片)。為了剝離平坦的片，所用工件具有至少一個平坦表面是足夠的。然後將輔助層施加在這個界面上。可以僅僅剝離一個片，或者幾個片可以同時從工件的不同表面上剝離。最後，該本發明的方案還可以用於生產薄的、獨立式曲面片或者殼。為此目的，將該輔助層施加到工件相應的曲線表面上。然後溫度變化(或者其他應力誘導方法)導致薄的相應曲面片或者殼沿著工件中的圖案化斷裂區域與工件的其餘部分分離開。這個圖案化的斷裂區域的任一處在與工件和輔助層之間的界面有大約相同的距離，這樣所產生的具有表面結構圖案的片具有大致均勻的厚度。輔助層施加到其上的界面的表面性能不是關鍵的。該界面可以拋光的，或者它可以具有大的粗糙度。唯一重要的是保持到該輔助層的足夠附著。特別地，在從該工件上剝離薄片時在工件的剩餘部分上形成的斷裂表面可以隨後用作施加輔助的界面。因此本發明的方案可以重新應用到工件的剩餘部分上。以此方式，可以從單個工件上逐片連續剝離。並且，另外的(更薄的)層可以通過重複相同的步驟來從所剝離的薄的、獨立式層上剝離。例如，使用本發明的方法，單晶矽晶片可以通過施加PDMS輔助層到兩個面上而分裂成兩個碟片。每個這些所產生的兩個更薄的碟片然後可以在兩個面上都提供有PDMS輔助層，並且重複該方法步驟，因此可以進一步分裂成兩個甚至更薄的碟片，以此類推。以此方式，能夠由單個的單晶矽晶片來獲得大量的薄的單晶碟片。例如，在三個步驟中，可以由常規的0. 4mm厚的晶片來獲得8個大約50微米厚的碟片。通常，因此生產的薄的獨立層的尺寸(特別是它們的厚度)可以通過適當的選擇應力誘導機理(例如溫度變化)和/或輔助層的性能來設定。這尤其是通過適當地選擇該應力誘導的時間流，所誘導的應力大小，輔助層的尺寸，輔助層的幾何形狀，和/或局部機械和/或局部熱/化學/靜水力/壓電/等性能來實現的。該輔助層可以例如以液態或者氣態施加到工件的相應表面，然後在這裡凝固。或者，該輔助層還可以以固態直接附著到界面上。輔助層和界面之間的附著可以通過化學鍵合，範德華力或者其他強的附著力來實現。並且對於進行本發明的方法來說，通過將輔助層和工件材料在界面處合金化，或者依靠第三材料(例如粘接劑)將輔助層粘接到工件界面上的附著是可以的。最後，代替液氮，可以使用其他冷卻劑(例如液氦，冰水，或者冷卻性固體或者冷卻性氣體等)來通過冷卻在該輔助層-工件複合材料中建立所必需的機械應力。在某些情況中，簡單的將該複合材料從高溫冷卻到室溫是足夠的，這樣將不需要專門的冷卻劑。此外，在某些情況中可以通過代替降溫的升溫來在該複合材料中實現所必需的機械應力。在某些溫度T建立必需的機械應力所必須的是在工件和至少部分的輔助層之間的熱膨脹差異足夠大，以及溫度T和輔助層附著到工件上時的溫度之間差異足夠大。根據本發明的這種獨立的實施方案，通過應力誘導的分裂(散裂)由工件來生產薄的、獨立式固態材料層是通過提供這樣的方法來改進，其能夠使用包含不昂貴的和較少汙染性的材料例如聚合物的應力誘導輔助層。本發明的一些實施方案提供了一種簡單的和不昂貴的方法，其降低了使用這樣的材料的上述困難。在不同的實施方案中，薄的、獨立式固態材料層是通過使用機械應力來生產的，該應力是通過在具有不同的材料性能(例如，不同的熱膨脹係數(CTE))的互粘的固體中通過物理或者化學變化(例如溫度變化)而誘導的。為此目的，除了由固態材料組成的工件(其優選的彈性模量大於100 MPa，更優選大於IGPa)之外，還使用了另外一種固體材料，當它經歷了某些次序的物理變化例如溫度變化和/或外部壓力變化時，它的物理尺寸(例如它的體積)是以這樣的方式變化的，即，其基本上不同於當該工件經歷相同次序的物理變化時該工件中相應的變化(例如，固體材料的熱膨脹基本上不同於該工件的熱膨脹)，並且其能夠通過強的附著來結合到該工件上。這種另外的材料的一個層(在下面稱作「輔助層」) 附著到工件的表面上。該由工件和輔助層組成的複合結構然後經歷一定次序的物理變化例如溫度變化和/或外部壓力變化。在適當的條件下，在該複合結構中這樣誘導的機械應力導致了薄層以基本上平行於工件和輔助層之間界面的方向從工件上剝離(「散裂」)。剝離的薄固態材料層的面積與輔助層的面積大致匹配。當該薄層從工件上剝離時所形成的兩個表面中的每個可以重新使用，即，另一個輔助層可以施加到該工件新曝露的面上或者剝離層新曝露的面上。因此，本發明的一些實施方案促進了從工件的其餘部分和從剝離層二者上重複的剝離操作，這產生另外的(和更薄的)層。並且，對於工件的一些例子來說(例如基本上由薄片例如晶片組成的工件)，有利的是可以固態材料工件的兩個或者多個(可能相對的)面上形成輔助層，例如來提高工件其餘部分的穩定性和避免碎散。例如，如果使用溫度的一種或多種變化來誘導所需的機械應力，則工件和輔助層的CTE的絕對差值在室溫大於5*10_6 Γ1，優選在室溫大於50*10_6 Γ1，更優選在室溫大於 100*10_6 K—1，和最優選在室溫大於200*10_6 K—1。如果工件和輔助層二者能夠維持大的溫度絕對變化(例如，加或者減400°C或者更大)，而不熔融或者分解或者停止彼此附著時，則可以使用相對小的CTE絕對差值，但是，較大的CTE絕對差值是優選的(例如，因為使用較高的溫度會增加通過擴散導致的交叉汙染的風險)。例如，該工件可以由在室溫的CTE是大約3*10_6 K—1的矽組成，該輔助層可以包含特徵為CTE在室溫大於大約10*10_6 K—1的聚合物。優選地，該聚合物的特徵為CTE在室溫大於大約50*10_6 Γ1，和更優選該聚合物的特徵為CTE在室溫大於大約200*10_6 K—1。例如，該輔助層可以由交聯的聚二甲基矽氧烷(PDMS) 組成，其的CTE在室溫是大約300*10_6 ΚΛ在本發明的不同實施方案中，提供了一種方法，其能夠使用應力誘導輔助層，該層包含不昂貴的和較少汙染的材料例如聚合物，特別是使用這樣的材料，其在常規條件下具有相對小的彈性模量(例如小於100 MPa，可能小於10 MPa，或者甚至小於IMPa)和/或小的斷裂韌性(例如小於5 MPam1氣可能小於2 MPamV2，或者甚至小於lMPam"2)。在一個例子中，可以使用非均勻的輔助層，其包含不同的材料，其中一種材料具有相對大的彈性模量，但是不必具有大的斷裂韌性，另一種材料具有相對大的斷裂韌性，但是不必具有大的彈性模量。更具體的，該非均勻層包含不同的材料，其中至少一種材料具有相對大的彈性模量，即，大於10 MPa，優選大於lOOMpa，和更優選大於IGpa的彈性模量，並且其中至少一種材料具有相對大的斷裂韌性，即，大於工件材料斷裂韌性的1/10，優選大於工件材料的斷裂韌性，和更優選大於工件材料斷裂韌性的10倍的斷裂韌性，並且其中至少一種材料具有這樣的性能，即，當它經歷某些次序的物理變化例如溫度變化和/或外部壓力變化時，它的物理尺寸(例如它的體積)變化基本上不同於經歷了相同次序的物理變化的工件材料的相應變化(例如，一種材料，它的CTE與工件的CTE在室溫相差至少5*10_6 Γ1， 優選在室溫相差大於50*10_6 Γ1，更優選在室溫相差大於100*10_6 Γ1，和最優選在室溫相差大於200*10_6 K—1)，並且其中沒有單一材料具有全部這三種性能(S卩，基本上不同於工件的大的彈性模量，大的斷裂韌性和物理尺寸變化)。不同的材料在該非均勻的輔助層中的相對濃度還可以例如取決於在輔助層中的位置，例如，越接近於固態材料工件的界面，具有大的彈性模量的材料的濃度會越高。例如，非均勻的輔助層可以如下來產生將小的(可能納米多孔性)二氧化矽粒子混入液體PDMS中，將這種混合物鋪展到工件表面上，然後例如通過加熱來固化(交聯)它。在這個例子中，在室溫時，PDMS的剪切模量是大約100 kPa-3 MI^a和斷裂韌性是0.03-4 MPam172 0該二氧化矽粒子的直徑優選是0. 5_10微米，剪切模量是大約20-40 GPa和斷裂韌性是0. I-IMPam1氣全部為室溫值。二氧化矽粒子在PDMS中的濃度是1-80重量％，優選10-30重量％。在另外一個例子中，二氧化矽粒子可以優選處於接近於輔助層和工件界面之處，即，它們在PDMS基質中的濃度接近於界面時最高，並且在輔助層的其他部分中較低(或者是0)。在另外一個例子中，相同材料的不同配方可以用於輔助層的不同部分中，例如，不同的聚合物鏈長是根據在該輔助層中的位置來使用的。在又一個例子中，根據在輔助層中的位置來使用不同交聯度的聚合物鏈(局部較高的交聯度可以用於局部提高玻璃化轉變溫度，即，使得材料在輔助層可預定位置上更硬)。具有局部不同交聯度的可預定圖案區域可以例如通過用UV光源選擇性輻射來產生，例如通過掩模或者通過將UV雷射束引導到期望的區域，特別當使用可光固化的聚合物時更是如此。在另外一個例子中，輔助層中的材料可以局部轉化成具有不同的彈性模量和/或斷裂韌性的另外一種材料，例如通過輻射，熱，壓力或者化學反應來轉化。例如，將基本上包含PDMS的輔助層的部分或者全部的表面曝露於例如UV輻射，臭氧處理或者等離子體氧化。在適當的條件下，這導致了在輔助層中，基本上在這些曝露位置上形成了玻璃化表面層 (例如歸因於-CH3基團向-OH端基官能度的轉化)，並且這種局部定義的玻璃化表面層具有更大的玻璃狀性能，即，它比輔助層的其他部分更硬(更大的彈性模量)。在另外一個例子中，可以使用基本上包含單個材料的均勻的輔助層。在這個例子中，物理條件是這樣提供的，即，使得這種材料的相關性能例如斷裂韌性和/或彈性模量是根據在輔助層中的位置而變化的。例如，這樣的聚合物經常是相對易碎的(即，小的斷裂韌性，例如小於IMPam"2)，其在低於它們的玻璃化轉變溫度的溫度具有相對大的彈性模量 (即，「更硬」，例如剪切模量大於100 MPa，或者甚至大於IGPa)，以及是更易於延展的(即， 具有大的斷裂韌性，例如大於IMPam"2)，但是在高於它們的玻璃化轉變溫度的溫度具有相對小的彈性模量(即，「更軟」，例如剪切模量小於100 MPa，或者甚至小於10 MPa)。通過在包含這樣的聚合物的輔助層中建立預定的溫度分布譜(例如溫度梯度)，並且該聚合物的玻璃化轉變溫度處於這個溫度分布的最小和最大溫度之間時，則在該輔助層的某些可預定位置，該輔助層的材料變得更易於延展和/或「更軟」，而當處於其他可預定位置時，它變得相對更易碎和/或「更硬」。例如，將工件和粘接輔助層之間的界面保持在低於輔助層包含的聚合物的玻璃化轉變溫度的溫度，而將輔助層的對(「自由」)面保持在高於該玻璃化轉變溫度，這沿著該輔助層產生了溫度梯度。在這個例子中，這導致了接近於界面的輔助層部分是更易碎和/或「更硬」的，接近於它的「自由」面的輔助層部分是更易於延展和/或「更軟」的。在類似的一個例子中，輔助層中的非均勻物理條件可以用於為該輔助層材料誘導局部變化的材料性能，例如通過在該輔助層中產生預定圖案的溫度分布。在這個例子中，使用了更複雜的溫度分布而非簡單的溫度梯度，其可以例如通過使用具有相對低的熱導率的輔助層材料，並且使得它經歷時間圖案的溫度變化來產生。例如，通過將該輔助層一個面保持在低於該輔助層材料的玻璃化轉變溫度(Tg)的溫度，並且將在該輔助層對面上施加的溫度從低於Tg的溫度改變到高於Tg的溫度，並且重新返回到低於Tg的溫度(使用適當的溫度變化速率，其取決於例如材料的熱導率和熱容)，則可以實現這樣的溫度分布，即，在該輔助層內部具有高於Tg的最大溫度，在外部低於Tg。以此方式，可以例如產生這樣的輔助層，其在它的內部是相對易於延展和「柔軟」的，在它的外面部分中是「更硬的」(和可能更易碎的)。在這個例子中，輔助層內的溫度分布隨著時間變化不是穩定的，因此它會優選剛好在某些預定的時刻開始薄層的剝離，例如使用下面進一步描述的動態剝離啟動。例如，在基本上包含PDMS的輔助層中(熱導率大約0. 15 Wm^r1和玻璃化轉變溫度Tg是大約-125°c )，可以例如如下來在該輔助層實現內部溫度分布最大高於Tg和在外部溫度低Tg 讓該輔助層達到熱平衡(例如在室溫)，然後冷卻該輔助層的外部到大約-200°C的溫度(例如，將該輔助層的外表面放入與液氮浴的熱接觸中)持續幾秒(例如， 對於大約0. 5mm厚的層來說是2秒)。歸因於PDMS相對低的熱導率，以此方式，實現了輔助層在內部最大高於Tg和在外部溫度低Tg這樣的溫度分布，所形成的輔助層內部是相對易於延展和「柔軟」的和在它的外部是「更硬」的。在一些例子中，輔助層表面與液氮(或者任何其他蓄冷物)之間的熱接觸可以例如如下來提高將該輔助層浸入到冷卻的異戊烷浴 (溫度是大約_160°C到0°C )中，代替將它放入與液氮的直接熱接觸。在另外一個例子中，不同的溫度(還可以隨時間變化)可以施加到輔助層的不同位置上。在另外一個例子中，非溫度的物理參數可以用於在輔助層內產生和控制非均勻的物理條件，其誘導了該輔助層材料局部變化的材料性能。例如，局部施加機械壓力局部提高了某些材料的玻璃化轉變溫度Tg(和對於一些材料來說，局部提高了剪切模量和/或降低了斷裂韌性)。或者在另外一個例子中，使得某些輔助層材料例如PDMS經歷空間和/或時間變化的高頻(例如100MHz)機械振動(即，聲波)圖案會局部誘導從橡膠狀向玻璃狀堅韌性的轉變，即，局部提高了該輔助層材料的玻璃化轉變溫度和剪切模量二者。並且，向輔助層材料上施加局部化的急劇擊打對於某些材料實現了類似的效果(例如，比較公知的例子 "Silly Putty」，當用錘子急劇擊打它時，其會因受到衝擊而粉碎，但是如果緩慢的施加相同的壓力，則它會變形，即，在急劇的擊打下，它表現的如同它的Tg升高一樣)。更通常的， 可以使用公知的事實，即，通常聚合物的粘彈性(包括玻璃化轉變溫度)具有速率依賴性， 並且因此可以使得所述材料經歷物理參數預定的空間和/或時間圖案變化，來在輔助層材料中誘導不同粘彈性的預定的空間和/或時間圖案，例如聲波圖案，電磁場變化圖案，溫度變化圖案等。並且，在這些例子的一些中，輔助層內所誘導的局部不同材料性能圖案隨著時間變化會是不穩定的，因此它會優選剛好在某些預定的時刻開始薄層的剝離，例如使用下面進一步描述的動態剝離啟動。在另外一個例子中，輔助層內的非均勻的物理條件(其是使用任何上述方法產生的)可以包括在該輔助層的預定部分產生各向異性材料性能。例如，在基本上包含聚合物的輔助層的某些預定的輔助層部分中優先排列和/或定向聚合物鏈產生了預定的輔助層部分，其具有基本上各向異性彈性模量。例如，這促進了沿著工件的某些方向比沿著其他方向更優選的斷裂(散裂)的開始和/或進行。在另外一個例子中，將包含一種或多種具有各向異性材料性能的材料的輔助層用於由同樣具有各向異性材料性能的工件來生產薄層。 例如，晶體工件沿著某些晶體方向比其他方向更易碎，這導致了所生產的薄層中不期望的垂直裂紋和可能甚至斷裂(碎散)。通過選擇具有各向異性材料性能(例如各向異性彈性模量或者各向異性CTE)的輔助層和適當的定向這個輔助層(相對於工件)，在這個例子中降低了工件或者所生產的薄層不期望的碎散的風險。例如，如果斷裂更容易發生在沿著特定方向上定位的平面上(例如單晶矽中的晶體平面)(即，斷裂韌性更小)，則在薄層生產過程中發生這樣的斷裂的風險是如下來降低的使用它的CTE是各向異性的輔助層， 和定向這樣的方向，在其中輔助層CTE和工件CTE之間的絕對差異在基本上不垂直於這些容易斷裂的平面的方向上是最大的。在另外一個例子中，如果該輔助層材料的CTE基本上取決於某些物理條件例如溫度或者所施加的機械壓力等，則該CTE還可以通過在輔助層中建立非均勻的物理條件來局部控制。在另外一個例子中，可以將在輔助層材料中誘導局部不同材料性能(例如依賴於位置的粘彈性)預定圖案的步驟與在該輔助層中建立期望的應力分布來從工件上剝離薄層的步驟相結合。例如，對於它的CTE基本上不同於工件CTE的輔助層材料來說，在該輔助層中建立非均勻的溫度分布被用於某些輔助層材料例如PDMS，來產生期望的材料性能非均勻分布(例如剪切模量的非均勻分布)，同時將它用於在該輔助層和粘接工件中誘導期望的應力分布。並且，如果應力是通過溫度變化來誘導的，則優選的是在整個方法過程中所用的最大溫度是儘可能低的，優選不高於100°C，更優選不高於室溫，目的是降低汙染物擴散到薄層中的風險。所以，在該應力誘導溫度變化過程中所達到的最低溫度優選明顯低於0°C，更優選低於80°C和最優選低於150°C，因為相對較大的溫度變化能夠誘導更大的應力。所以，因為在這個例子中使用溫度變化來誘導應力和同時在該輔助層中產生期望的材料性能的非均勻分布，因此優選的是使用這樣的輔助層，它的材料性能(例如剪切模量)在相應的溫度變化過程中(其優選包含低於室溫的溫度)明顯變化。例如，對於基本上包含聚合物的輔助層來說，該聚合物的玻璃化轉變溫度優選低於室溫，更優選低於0°C和最優選低於100°C。例如，PDMS優選在這個例子中作為輔助層材料，因為它的玻璃化轉變溫度是大約-125°C，並且它的剪切模量對於高於和低於它的玻璃化轉變溫度的溫度是明顯變化的。在另外一個例子中，期望的是(例如由於輔助層中隨時間變化的材料性能，參見上面)可以在特定的時間點主動觸發薄層的剝離，即，一種「動態剝離啟動」。因為在某些應力下固態材料工件的斷裂通常優先從所述材料結構較弱的區域或者缺損處開始，並且因為一旦形成裂紋，則需要較小的應力來進一步延伸該裂紋，因此可以首先在基本上無缺損的工件中建立相對大量的應力，而不會發生任何的斷裂，然後在期望的時間點人工在工件中產生變弱區域或者缺損，其然後導致了立即開始斷裂過程(即，觸發了薄層的剝離)，而不需要進一步提高工件中的應力。這樣的變弱區域或者缺損可以如下來機械產生通過傳遞受控的擊打到工件上(例如，用鋒利尖頭錘撞擊工件上的某些點(錘擊)，由此局部粉碎了晶體結構和產生凹痕或者刻痕，或者通過傳遞超聲脈衝，或者通過強的雷射脈衝，或者通過鋸切，銼或者研磨等等)，化學的(例如局部蝕刻凹槽)，光學的(例如用雷射局部熔融所述材料，或者融化它來產生凹槽結構)，或者通過其他合適的機理。在另外一個例子中，除了或者代替產生缺損區域，這樣的機理還用於將工件中一個或多個明確定義的位置上的應力局部提高到超過斷裂閾值，其然後也導致了受控的斷裂開始。在又一個例子中，結構較弱的區域或者缺損是在工件中誘導應力之前人工在工件中產生的，或者在應力仍然建立的同時產生的。使用這個最後的例子實現了更好的控制在工件上的位置(在這裡將開始該斷裂方法)。在又一個例子中，優選是產生具有預定的特定幾何形狀的變弱區域或者缺損，因為例如已知的是尖銳的角(例如由單晶矽中各向異性KOH蝕刻所產生的)經常具有比本體材料的斷裂韌性明顯降低的斷裂韌性。在另外一個例子中，期望的是在薄層已經從工件上剝離之後(輔助層粘接到該薄層上)，在輔助層中提供非均勻的物理條件。這便於該薄層和粘接輔助層的處理和進一步加工，並且降低了在該薄層剝離後破裂的風險。例如，如果使用冷卻來在由工件和粘接輔助層組成的複合結構中誘導應力，則在薄層從工件上剝離之後，該由薄層和粘接輔助層組成的複合結構仍然處於內部應力下，並且在一些例子中，在進一步加工之前，優選升溫這種複合材料(薄層-輔助層)來降低這種應力。但是，在這個升溫步驟中，在一些例子中，優選的是在該輔助層內提供適當的非均勻物理條件例如，如果該輔助層包含其的CTE明顯大於薄層的CTE的聚合物和如果在升溫開始前聚合物處於低於或者基本接近於它的玻璃化轉變溫度的溫度，則在升溫過程中，該聚合物明顯膨脹(遠大於薄層)，和對於某些聚合物例如PDMS來說，該聚合物的剛度(即，彈性模量)明顯降低。所以，在這個例子中，如果升溫優先發生於接近輔助層和薄層之間的界面的輔助層部分中，同時遠離這個界面的輔助層部分保持冷卻，則接近於所述界面的輔助層部分膨脹的更大，並且變得相對更軟(即，更低的彈性模量)，而遠離界面(並且冷卻)的輔助層部分保持更收縮和更硬。這會導致該複合材料(薄層-輔助層)在升溫過程中過度彎曲，從而可能導致薄層的斷裂(形成垂直於界面的裂紋)。另一方面，如果在這個例子中，升溫優先發生在遠離輔助層和薄層之間的界面的輔助層部分中，而接近這個界面的輔助層部分保持冷卻，則遠離界面的輔助層部分膨脹的更大，並且變得相對更軟(即，更低的彈性模量)，而接近於界面的輔助層部分保持更收縮和更硬。這個第二種情況導致了複合材料(薄層-輔助層)明顯更少的彎曲，以及明顯降低了薄層斷裂的風險。該輔助層中溫度(和剛度)的非均勻分布例如第二種情況所述的這些是例如如下來實現的優先加熱該輔助層處於薄層界面對面的面，其是例如通過將該複合材料(薄層-輔助層)置於加熱板(對於包含PDMS的輔助層來說，其處於例如100°C的溫度)上，並且該輔助層面朝下-來實現的。在這個例子中，優選的是使用具有相對低的熱導率的輔助層，例如包含PDMS的輔助層。在另外一個例子中，該輔助層的內部保持的相對更冷，更硬和更收縮，而該輔助層的外面部分膨脹地更大和變得相對更軟(由此產生例如具有「更硬的核」的輔助層)。這例如是如下來實現的通過使用具有相對低的熱導率的輔助層，並且對該輔助層外部進行強加熱。取決於複合材料(薄層-輔助層)在它從工件上剝離後的殘留應力，和取決於所期望的薄層的進一步的加工，可以在該輔助層中使用這樣的非均勻的物理條件的不同例子。在另外一個例子中，可以在該輔助層內產生可預定的非均勻的物理條件，來控制在所生產的薄的固體材料層表面上的局部可定義的結構的產生。例如，已知的是對於牽引-規定的邊界值問題來說，雙材料體系的非二維彈性模量相關性可以表示為兩個雙材料參數σ (兩種材料的剛度比)和ε (擺動指數)。還已知的是對雙材料體系來說(該體系的組成為一種材料的工件和第二材料的輔助層(每個材料採用各向同性和線性彈性的， 並且預先存在於該工件中的半無窮裂紋平行於界面，和該工件和該輔助層假定為無窮長的))，用於散裂問題的穩態方案(例如，所產生薄層的厚度)基本上取決於輔助層的厚度以及剛度比σ，但是僅僅很低程度地取決於擺動指數β。所以，在本發明一個實施方案的一個實施例中，所產生的薄層厚度中局部所定義的和相對大的變化是通過局部改變該輔助層的厚度和/或它的剛度來實現的。並且，局部改變擺動指數允許改變相對更小(在厚度變化方面，即，振幅)、基本周期性的結構的局部性能(例如周期或者振幅)，所述結構通過在裂紋尖端處的擺動行為在薄層表面上產生。例如，基本上包含PDMS的輔助層(厚度優選是 10-5000微米)，其附著到由單晶矽晶片組成的工件上(厚度優選是10-5000微米)，其是局部圖案化的(例如，通過用快刀切割PDMS表面，深度優選是1微米到該輔助層的全厚度)。 以此方式，改變了輔助層的局部厚度和/或局部彈性性能。通過隨後根據本發明實施方案的剝離(散裂)，因此生產了具有局部可定義的結構化表面的薄的矽層(厚度是10-500微米)。在這些薄的矽層上，例如，所產生的表面-結構特徵的側向尺寸是從遠低於Imm到高達幾個釐米。這些特徵的高度(即，在該特徵處的薄層的局部厚度)可以控制為從0(8卩，薄層中相應的成形孔)到高於幾百微米，這還取決於該特徵的側向尺寸。此外，每個這些「宏觀」特徵可以進一步被賦予特定選擇的「微觀」表面粗糙度圖案，其中這些微觀圖案的組成是或者包括基本周期性結構例如線，凹谷，邊緣等，其具有從低於IOOnm到高於幾微米的垂直和側向尺寸，和從低於IOOnm到高於幾十微米的空間周期。在另外一個例子中，所生產的薄的固態材料層的厚度可以通過改變輔助層的厚度和/或輔助層的彈性模量來改變。例如，如果使用具有相對小的彈性模量的輔助層，則需要相對厚的輔助層來在工件中誘導足夠的應力，來剝離薄的固態材料層。因為對於相對厚的輔助層來說，輔助層厚度小的絕對變化(例如歸因於不正確的生產方法，例如通過例如噴塗沉積而沉積到工件上的輔助層材料量中的隨機誤差)累計為相當小的相對厚度變化，在所生產的薄的固態材料層中所形成的相對厚度變化也是相對小的(與使用具有較大的彈性模量的更薄的輔助層的情況相比)。此外，以類似的方式，使用相對厚的輔助層(具有相應的更小的彈性模量)也降低了該輔助層中材料性能小區域的不想要的局部變化對於所生產的薄層厚度的影響。所以，在這些例子中，使用具有相對小的彈性模量的輔助層在實現對於所生產的薄的固態材料層厚度更好的控制方面是優選的。例如，基本上包含PDMS的輔助層(厚度是大約0. I-Imm)可以用於由單晶矽晶片(厚度是0.2-lmm)來生產薄層(厚度是大約50-300微米)，但是，基本上包含鋁的輔助層需要5-100微米的厚度來生產同樣薄的單晶矽層。因為對於PDMS來說，使用了厚得多的輔助層，因此在這個例子中更容易控制 PDMS而非鋁。最後，在一些例子中，可以將任何或者全部上述例子的方面進行結合。尤其地，本發明還涉及一種由單-或者多晶半導體材料來生產薄片或者盤(晶片) 的方法。本發明尤其涉及需要或者期望的是薄的單-或者多晶矽碟片(例如歸因於成本原因)的全部的應用碟片。可能的應用包括成本有效和有效率地生產單-或者多晶矽太陽能電池，以及機械柔性電子元件和電路。例如，使用本發明的方法，可以從單晶矽晶片上或者從截短的矽晶塊上平行於它的表面剝離大約50微米厚的碟片。本發明的一個顯著優點在於本發明的方法明顯降低了在由具有低延展性的材料例如矽來生產薄片的過程中所發生的材料損失。與現有的方法例如鋸切，研磨，拋光或者蝕刻相比，我們的方法幾乎沒有導致有價值的供料材料的損失。當從工件上剝離碟片，片或者殼時，該供料幾乎完全分配到所剝離的碟片和工件的剩餘部分上。本發明的另一個優點是與現有的方法例如研磨和拋光相比生產非常薄的片(小於大約100微米厚度)更快並且所需的勞動更少。本發明的另一個優點是該本發明的方法與現有的方法相比，需要明顯更便宜的裝置和更便宜的耗料用於它的進行。本發明的方法可以非常容易的作為子步驟整合到現有的生產方法中，例如用於生產薄的矽晶片或者太陽能電池。本發明的方法提供了簡單的方式來比現有的方法更有效地利用供料。因此，由給定尺寸的工件來生產更大量的可用的薄碟片，片或者殼成為可能。最後，本發明的一個優點是所述方法能夠用於許多不同類型的工件材料(例如， 對於剛玉來說，其能夠例如用於製造LED，或者對於鍺來說，其能夠例如用於製造多結「串聯」太陽能電池)。第三獨立的實施方案(圖3)
根據本發明的一個不同方面，其涉及一種獨立的方法，用於生產具有表面結構的薄的獨立式固態材料層。本發明下面的說明性實施方案將參照圖3來描述。在第一實施方案中，工件2是一種市售單晶矽晶片。圖3以透視圖示意性說明了根據本發明的一種代表性的四步方法次序(從頂到底)。下面參照圖3。步驟1 這裡基礎的原料是單晶矽晶片2，它用例如微電子或者光電工業所用的Czochralski-方法來生產的。晶片2的直徑是大約76mm，厚度是大約0. 4mm。該晶片是輕微η-或者ρ-摻雜的，具有大約10 Ohm cm的比電阻率，並且它的兩個面Ia和Ib是平行於 晶體平面定向的。該晶片的一個或者兩個面Ia和/或Ib可以是鏡面拋光的或者簡單蝕刻和重疊的。晶片2可以在晶片生產後直接使用，或者它可以使用常規方法進行大致的預清潔(例如用有機溶劑和水，或者用等離子體氧化清潔)。步驟2 在晶片2的每個面Ia和Ib上施加聚二有機矽氧烷的薄層3a和北(例如聚二甲基矽氧烷或者PDMS ；為了方便一下討論中提及PDMS，但是應當理解可以使用任何合適的矽酮聚合物或者共聚物)，並且固化(或者使其固化)。這些輔助層3a和北優選的厚度是0. Olmm-IOmm,更優選的厚度是大約0. 3mm-大約3mm。兩個層3a，3b的厚度在這個說明性實施方案中是相同的，但是在另一些實施方案中這兩個層的厚度可以不同。對於PDMS 來說可以使用例如Dow Corning的SYLGARD184，並且固化劑與基礎材料的混合比是1 :10。 該液體PDMS-混合物首先真空脫氣大約1小時，然後將它以期望的厚度施用到晶片2的每個面la，Ib上，並且在加熱板上固化(例如在100°C固化30分鐘)。在這種說明性實施方案中，PDMS層3a和北在大部分晶片區域上具有均勻厚度。這可以通過將該晶片放置在水平表面上，並且在固化PDMS之前通過重力使其均勻化來實現的。在該PDMS固化後，將三層複合材料(PDMS3a-晶片2-PDMS3b)冷卻到室溫。此後，用快刀除去沿著晶片2的邊沿突出的任何PDMS，以使得晶片2的邊緣基本上沒有PDMS，並且PDMS僅僅覆蓋了晶片2的兩個面 la, Ib0可以通過將PDMS仔細施加到晶片面上，並且讓它在水平表面上均勻化，來避免在晶片邊沿上具有任何的PDMS突出(並因此接觸該晶片的邊緣)；在這種方式中，PDMS的表面張力將防止它溢流到晶片邊緣。步驟3 然後將該複合材料(PDMS3a_晶片2_PDMS3b)完全浸入到液氮浴中(溫度大約-200°C)。由於矽(大約3xl(T6 K—1)和PDMS(大約300Χ10—6 K—1)的熱膨脹係數的明顯差異，通過這種冷卻在該複合材料中誘導了大的機械應力。在冷卻幾秒後，晶片2沿平行於它的表面Ia自然分裂成兩個薄的單晶矽碟片5。在足夠小心的操作下，兩個矽碟片5中的每個的基本組成是一個單片，並且每個碟片5的一個面仍然具有所附著的相應的PDMS輔助層3a或者北。為了避免垂直於表面4的另外的斷裂，碟片5在分裂之後可以直接從液氮浴中轉移出來，轉移到100°C加熱板上(並且粘接有PDMS輔助層3a或者北的面朝下)，直到整個PDMS輔助層重新升溫到至少室溫。無論使用何種升溫方法，優選的是在碟片5升溫時將它們仔細的壓到平載體上，以使得所述層的任何捲曲被反轉，來隨著升溫的進行使所述層變平。步驟4 最後，在PDMS輔助層3a和/或北的一個或者兩個上進行成圖步驟使用雷射束來將線和/或其他幾何圖形(例如圓等等)的任意圖案6切割到PDMS層3a和/或 3b的一個或者兩個表面中。在這種實施方案中，全部的切割完全延伸穿過相應的PDMS層 3a和/或北的整個厚度，即，在「掩模開口」中，將PDMS局部完全除去(燒掉)，露出下面的薄的矽碟片5的表面。該雷射優選具有這樣的頻率，其被PDMS強吸收(CO2雷射滿足這種標準)，並且優選通過自動或者手動方式控制雷射束在PDMS層(3a和/或3b)上的強度和移動來切割期望的圖案。市售雷射切割器(例如VERSA雷射VLS6. 60，具有60瓦(X)2雷射器)是可接受的。圖案6中的特徵(側向尺寸大於大約0. Imm)可以在PDMS層3a和/或北中產生。優選的是通過使用液體清潔溶液例如蝕刻劑，例如通過用含有氫氟酸(HF)的溶液衝洗，來除去掩模開口 6中可能剩餘的燃燒過的PDMS材料。根據這種方法生產的具有粘接的圖案化的掩模(輔助層3a和/或北)的薄的矽碟片5的基本組成是單晶矽，其具有與初始的晶片2相同的性能。該粘接的圖案化的掩模 3a和/或北然後可以用於在薄的矽碟片5表面上產生局部所定義的結構。這樣的結構的形成可以使用適當的另外的處理來實現，其中另外的材料是通過掩模開口 6形成或者沉積到薄的矽碟片5表面上，例如，通過物理氣相沉積，離子注入，局部氧化，化學氣相沉積，外延生長，電鍍或者電泳沉積等。該結構形成步驟還可以包括減少性處理，其中表面結構例如溝槽，平臺或者角錐是穿過掩模開口 6，通過成形薄的矽碟片5本身表面上的材料，例如通過幹(例如RIE)或者溼各向異性(例如Κ0Η)或者各向同性(例如HF基)蝕刻來產生。在該結構形成處理之後，PDMS輔助層3a或者3b可以任選地從矽碟片5上除去， 例如通過浸入到適當的液體蝕刻劑(例如，3 :1體積比的NMP (N-甲基吡咯烷酮)和TBAF/ THF(四丁基氟化銨的1.0M四氫呋喃溶液)混合物，或者還通過浸入到氫氟酸)中來除去。 PDMS輔助層3a或者北的一種優選的除去方式是用熱硫酸(H2SO4)蝕刻劑浴，優選在高於 150°C的溫度(和更優選高於200°C)衝洗或者浸入其中，然後機械除去所產生的白色二氧化矽泡沫(例如使用刷子，和可能的幾個刷拭-蝕刻循環)，最後通過浸入到氫氟酸中來清潔該矽碟片5。根據本發明這個獨立方面的一些實施方案，具有表面結構的薄的、獨立式固態材料層的生產是如下來提高的將層的生產與某些用於之前分別進行的生產表面結構的處理步驟相結合，特別是與這樣的處理步驟相結合，該處理步驟與在層表面上掩模沉積和成圖以隨後形成局部可定義的表面結構有關。本發明的一些實施方案提供了一種簡單的和不昂貴的方法，其避開了大部分上述的缺點。本發明的一些實施方案能夠生產具有局部可定義的表面結構的薄的獨立式固態材料層，其可以包含另外的固態材料。在不同的實施方案中，薄的、獨立式固態材料層是通過在該固態材料中誘導局部可控的應力來生產的。這樣的應力是通過在附著到該固態材料上的輔助層中建立局部受控的應力來誘導的。該輔助層可以通過足夠強的附著結合到固態材料工件上。在適當的條件下，該機械應力導致了在平行於工件和輔助層之間的界面的方向上，從工件上剝離薄層，並且輔助層仍然粘接到所剝離的薄層上。該輔助層然後圖案化，並且用作掩模，即，選擇性除去某些區域中的輔助層材料(例如通過光平版印刷)，來形成掩模開口圖案。穿過輔助層中的這些開口，可以通過許多公知的技術，例如通過物理氣相沉積來在下面的薄的固態材料層表面上形成局部可定義的結構。該輔助層本身是以這樣的方式製備的，其允許誘導局部受控的應力。例如，該輔助層可以包含具有相對高的熱膨脹係數(CTE)的材料。如果該輔助層附著到CTE明顯較低的工件上，和如果該複合結構(輔助層-工件)經歷了溫度變化，則能夠在該工件中誘導大的應力，這導致了薄層從工件上剝離。例如，該工件可以由在室溫的CTE是大約3*10_6 Γ1的矽組成，該輔助層可以包含特徵為CTE在室溫大於大約10*10_6 IT1的聚合物。優選低，該聚合物的特徵為CTE在室溫大於大約50*10_6 K—1，更優選該聚合物的特徵為CTE在室溫大於大約200*10_6 K—1。在一個例子中，該輔助層由交聯的聚二甲基矽氧烷(PDMS)組成，其的CTE在室溫是大約300*10_6K-1。在另外一個例子中，該輔助層可以包含這樣的材料(例如金屬或者塑料)，其的特徵為CTE與工件的CTE在室溫相差的絕對值至少為10*10_6 Γ1，優選在室溫相差的絕對值至少為50*10_6 K—1，更優選在室溫相差的絕對值至少為100*10_6 K—1，最優選在室溫相差的絕對值至少為200*10_6 K—1。例如，對於在室溫的CTE為大約3*10_6 K—1的矽工件來說，可以使用CTE在室溫是大約K—1的含鋁輔助層。在又一個例子中，可以使用非局部CTE的局部材料性能來在輔助層中產生局部可控的應力圖案，例如局部溶脹。並且，為了產生足夠大的應力，需要具有相對大的剪切模量的輔助層。此外，該輔助層材料的斷裂韌性必須足夠大(與該工件材料的斷裂韌性相比)，來避免斷裂該輔助層而非工件。但是，在一些例子中，期望的是可以使用應力誘導輔助層，該層包含不昂貴的和較少汙染的材料例如聚合物，特別是使用這樣的材料，其在常規條件下具有相對小的彈性模量(例如小於100 MPa，可能小於10 MPa，或者甚至小於IMPa)和/或小的斷裂韌性(例如小於5 MPamV2，可能小於2 MPam"2，或者甚至小於IMPam"2)。所以，在一些例子中，可以使用非均勻的輔助層，其包含不同的材料，其中一種材料具有相對大的彈性模量，但是不必具有大的斷裂韌性，另一種材料具有相對大的斷裂韌性，但是不必具有大的彈性模量。在其他例子中，使用基本上包含單個材料的均勻的輔助層，並且提供這樣的物理條件，即，使得這種材料的相關性能例如斷裂韌性和/或彈性模量是根據在輔助層中的位置而變化的(例如，在它的彈性模量取決於溫度的輔助層中建立非均勻的溫度分布)。在適當的條件下，所誘導的機械應力圖案導致了薄層以平行於工件和輔助層之間的界面的方向從工件上的剝離。剝離的薄的固態材料層的區域與輔助層的區域大致匹配。該薄層從工件上剝離而形成的兩個表面中的每個可以再次使用，即，另外一個輔助層可以施加到工件新曝露的面上或者剝離的層新曝露的面上。因此，本發明的一些實施方案促進了重複的剝離操作，產生了具有表面結構的另外的(和更薄的)層，來自於工件的剩餘部分和來自剝離的層兩者，在其上然後可以通過使用相應的粘接輔助層作為掩模來形成局部可定義的表面結構，如下段所述的那樣。最後，對於一些例子的工件來說(例如，基本組成為薄片例如晶片的工件)，有利的是可以在固態材料工件的兩個或者多個(可能相對的)面上形成輔助層，例如來提高工件剩餘部分的穩定性和避免碎散。該輔助層可以以許多不同的方式用作掩模。在一個例子中，將輔助層附著到固態材料工件上，然後誘導應力和將薄的固態材料層與輔助層一起剝離，最後將「掩模開口，，切割到輔助層中。在這個例子中，掩模開口是這樣的區域，在這裡輔助層材料被局部除去乃至整個輔助層厚度被除去，露出下面的薄的固態材料層。掩模開口可以使用任何適當的技術切割到輔助層中，這也取決於該輔助層的材料。在一個例子中，對於基本上包含聚合物的輔助層來說，掩模開口是通過用雷射束照射所述層，並且在預定位置燒掉該聚合物材料來切割的，可能包括另外的步驟，其中將燃燒過的材料通過使用液體清潔溶液例如蝕刻劑來從輔助層的其餘部分上除去。例如，在基本上包含PDMS的輔助層中，掩模開口可以通過用CO2雷射器照射，然後通過用含有氫氟酸(HF)的溶液衝洗燃燒過的材料來除去而切割。在另外一個例子中，使用光平版印刷方法，例如，將光活化輔助層用期望的圖案 「曝光「(例如通過用紫外光的期望圖案來選擇性照射它)，然後「顯影」(即，將曝光的或者未曝光的輔助層部分選擇性蝕刻掉)。不管用何種切割掩模開口的方法，這種方法在薄的固態材料層上產生了圖案化的掩模。這種圖案化的掩模然後用於在薄層表面上產生局部所定義的結構。這樣的結構的形成可以使用適當的其他處理來實現，其中另外的材料(其可以不同於薄層的材料)是通過掩模開口形成或者沉積到薄層表面上，例如，通過物理氣相沉積，離子注入，局部氧化，化學氣相沉積，外延生長，電鍍或者電泳沉積等。該結構形成步驟還可以包括減少性處理，其中表面結構例如溝槽，平臺或者角錐是穿過掩模開口，通過成形薄層本身的表面上材料，例如通過幹(例如RIE)或者溼各向異性(例如單晶矽中的Κ0Η)或者各向同性(例如HF基) 蝕刻來等產生。例如，包含四甲基氫氧化銨(TMAH)的水溶液，例如濃度為0. 1-10重量％的 TMAH(優選1-5重量％的TMAH)，溫度是40-100°C (優選70_90°C )可以用於各向異性的蝕刻單晶矽，使用基本上包含PDMS的輔助層作為掩模，這是因為PDMS在這樣的TMAH基蝕刻劑中的蝕刻速率非常小。最後，將添加和減去方法結合來用於在薄層上形成結構也是可能的。在另外一個例子中，輔助層可以以與上述類似的方式用作掩模，除了掩模開口沒有切割穿透輔助層的整個厚度，而是僅僅達到輔助層中的某些深度(從輔助層和薄的固體材料層之間的界面開始)之外。換句話說，通道圖案是在輔助層內產生的，這裡這些通道的底面是由薄的固態材料層的表面提供的，並且這些通道的其他壁是由輔助層的材料提供的。這些通道可以與其他通道互連，並且對於每個可能互連的通道系統來說，提供至少兩個開口，這裡通道可以接近於外面的輔助層-薄層複合結構。這些通道可以使用任何適當的技術切割到輔助層中，並且也取決於輔助層的材料。這些通道優選的尺寸(例如高度，直徑，長度)取決於該通道期望的用途和用於產生這些通道的技術。在一個例子中，對於包含在一部分的電磁光譜中強吸光的聚合物的輔助層來說 (這裡該固態材料的薄層是基本透明的)，這樣的通道是以下面的方式，通過用頻率基本上處於該部分光譜中的雷射輻射來切割的雷射束是從薄的固態材料層附著的面的輔助層照射的，即，該雷射束首先透射穿過薄的固態材料層，然後在該輔助層中吸收。以此方式，最接近於輔助層和薄的固態材料層之間的界面的輔助層部分首先被雷射燒掉。在這個例子中優選可以提供裝置來充分的排去燃燒產物，例如，通過將通道開口的至少一端一直保持到大氣中，這可以例如通過在輔助層-薄層界面處開始切割所述通道來實現。在用於切割這樣的通道的適當的技術的另外一個例子中，使用光平版印刷方法， 這裡使用了這樣的兩層的複合材料輔助層，其包含附著到薄的固態材料層上的光活化「內」 層，和附著到光活化層對面上的另外一種非光活化「外」層。這種兩層複合材料輔助層然後用期望的圖案「曝光」(例如通過用紫外光的期望圖案來照射它)，然後「顯影」，由此僅僅蝕刻掉所選擇的光活化層部分(曝光的或者未曝光的部分，取決於該光活化材料)，而基本上不蝕刻掉非光活化層部分，來產生期望的通道。不管採用何種切割這些通道的方法，一旦它們產生，則將它們用於在薄的固態材料層表面上產生局部所定義的結構(在通道的「底面」上)。這可以通過添加(例如通過使得電鍍或者無電鍍液體流過該通道)，減少方法(例如通過使得液體蝕刻劑流過該通道) 和/或添加和減少方法的組合來進行。使得液體流過所述通道是例如如下來實現的在通道的一端提供液體供料，並且在另一端施加真空(或者更通常的，在(可能互連的)通道網絡的某些外開口處提供液體供料，和在其餘開口處施加真空)。使用這樣的通道(代替如上所述穿過輔助層整個厚度的掩模開口)的一個優點是原則上，在每個通道中可以使用不同的結構形成方法，其允許同時使用不同的結構形成方法到該薄層上而使用僅僅單個掩模(例如，在不同通道中的不同金屬的同時電極沉積)。以此方式，例如，由不同材料組成的不同的局部可定義的表面結構可以同時在相同的薄的固態材料層上產生，使用僅僅單個掩模。在一個例子中，薄層上的一些通道填充有含有η-摻雜劑的溶液(用於薄層材料)， 並且在相同薄層上的其他通道填充有含有P-摻雜劑的溶液。全部的通道可以並行填充，然後將該摻雜劑同時擴散到薄層中，例如通過加熱該複合結構來擴散，所述複合結構包括具有填充通道的輔助層和附著的薄層。以此方式，能夠以簡單和有效的方式來在薄層上產生 η-摻雜的和ρ-摻雜的區域二者的局部可定義的圖案。所以，使用這樣的通道在許多情況中會比使用常規掩模的方法(這裡通常需要幾個掩模來產生由不同材料組成的表面結構)更快和更經濟。此外，該具有含有這樣的通道的附著的輔助層的薄的固態材料層還可以直接應用，例如作為微流體裝置，例如用於傳感器或者傳動器。在另外一個例子中，在薄的固態材料層從工件剩餘部分上剝離之前，將期望的掩模開口圖案(完全的或者部分的穿過該輔助層的厚度)切割到該輔助層中。在這個例子中， 這些掩模開口的局部尺寸和深度(處於輔助層內)影響了所生產的薄的固態材料層的局部厚度和表面性能。在適當的條件下，在剝離之前，在工件內的薄層的面上形成了表面結構圖案，並且這種圖案是由輔助層的掩模開口圖案來限定的。此外，同時在工件面上形成了表面結構圖案，其通過薄層的剝離而變成了新曝露的，並且這種圖案基本上是在分離的層表面上形成的圖案的鏡面圖像(更具體地，是三維互補的)。除了通過剝離方法本身所產生的這些表面結構之外，其他局部所定義的表面結構也可以在薄的固態材料層的對面上(這裡粘附有輔助層)，通過使用輔助層作為掩模(例如用於另外的材料的沉積或者用於蝕刻)，根據任何一個上述例子來形成。在另外一個例子中，一些或者全部的掩模開口初始時沒有切透輔助層的整個厚度，而是僅僅到達某深度。但是，在這些掩模開口剝離之後，則延伸穿過輔助層的整個厚度， 例如通過施加均勻的蝕刻方法到輔助層的整個表面上來降低它總體的厚度，直到該掩模開口達到薄的固態材料層的表面。在又一個例子中，在薄的固態材料層從工件的其餘部分上剝離之前，將掩模開口期望的圖案印到該輔助層上，但是沒有從輔助層上除去任何材料，直到剝離後。在一個例子中，在剝離薄的固態材料層之前，將光活化輔助層使用期望圖案的掩模開口進行曝光，但是僅僅在薄層剝離後顯影(這裡實際上除去了一些輔助層材料)。這種方法的一個優點是它允許進行掩模曝光(即，這裡需要相對高精確度和良好的光學定位的步驟)，同時薄層仍然附著到工件上(其更厚，因此可以更容易的處理)，和同時允許明顯降低上述的掩模開口圖案對於所生產的薄的固態材料層的局部厚度和表面性能可能的不期望的機械影響。在另外一個例子中，該輔助層還可以用作一種「存儲器」掩模除了或者代替上述所用的掩模，其中掩模開口限定了這樣的區域，其中另外的添加和/或減少處理隨後沉積材料到薄的固態材料層上和/或從其上蝕刻掉材料，該輔助層本身還可以提供至少部分的待沉積到薄層上或者待與薄層材料反應的材料。在一個例子中，該輔助層包含作為摻雜劑用於薄層的材料，並且這些摻雜劑例如是通過加熱該包含輔助層和附著的薄層的複合結構來擴散(「驅使」)進入薄層中的。摻雜劑的擴散可以局部限制到薄層的某些區域中，例如通過僅僅加熱所選擇的複合結構區域(例如用雷射束選擇性僅僅照射某些區域)，通過使輔助層的某些區域中主要包括摻雜劑材料，或者通過在摻雜劑擴散前切掉所選擇的輔助層部分(例如通過任何一種上述的用於產生掩模開口的方法)。代替或者除了摻雜劑之外，該輔助層可以包含其他材料(可能同樣基本上限制到輔助層的僅僅某些區域中)，其優選依靠某些「活化」、「火燒」或者退火步驟(例如通過加熱，或者通過用電磁波輻射等)，可以化學的和/或物理的作用於該輔助層、薄的固態材料層或者二者上。在一個例子中，含矽薄層中的缺損和雜質是通過將氫從該輔助層(其包含例如富氫PECVD氮化矽)擴散到薄層中而鈍化的。在另外一個例子中，在薄層表面上通過局部火燒包含金屬貼片的輔助層，例如通過用雷射照射所選擇的輔助層區域，來產生金屬電觸點。在另外一個例子中，如下來在薄層表面上產生金屬電觸點灰化包含金屬粒子的聚合物輔助層，並且將該金屬粒子在薄層表面上局部熔融成金屬結構，來為薄層提供電觸點。該金屬粒子可以根據所期望的觸點圖案非均勻的排列在輔助層中，或者它們可以均勻的分布到輔助層中，並且僅僅在期望的區域中例如通過雷射照射來選擇性熔融。在另外一個例子中，輔助層本身內的金屬電觸點和 /或輔助層和薄層之間的電接頭是例如如下來產生的使用包含非導電性材料例如聚合物的輔助層，並且具有作為高和低濃度金屬粒子圖案排列的植入的金屬屬粒子，這分別導致了局部高和低的導電率。在另外一個例子中，輔助層本身內的金屬電觸點和/或輔助層和薄層之間的電接頭是和薄層是如下來產生的使用包含非導電性材料例如聚合物的輔助層，並且具有植入的通道或者(微流體)通道，其填充有導電液體例如低熔點金屬或者合金 (例如共熔的鎵-銦合金。這樣的通道可以例如通過用如上所述，穿透薄層的雷射照射該輔助層來產生。在另外一個例子中，薄層上的表面結構是將輔助層的一種或多種材料與薄層的材料在輔助層和薄層之間的界面上的某些特定位置進行化學反應來產生的。例如，用例如UV 光照射光活化輔助層所選擇的區域會局部產生反應性物質例如自由基，酸，鹼等等，其在輔助層和薄層的界面處與薄層局部反應，來形成局部所定義的表面結構，例如通過局部蝕刻或者氧化該薄層。在一個例子中，這樣的反應在輔助層和薄層之間的整個界面上發生，來促進附著的輔助層的分層和除去。在其他例子中，將輔助層和薄層界面處這樣的局部可定義的化學反應用於生產例如在薄層上的抗反射或者保護塗層。本發明的實施方案還涉及由單-或者多晶單導體材料來生產具有結構化表面的薄的獨立式固態材料層。本發明可以用於薄的單-或者多晶矽碟片是需要的或者期望的 (例如歸因於成本考慮)，並且其中還包含非矽的材料的局部可定義的表面結構是在這些薄的碟片的至少一個面上形成的。有利的應用包括成本有效和有效率地生產單晶矽太陽能電池，其具有基本上充當電觸點的表面結構，或者用於在薄的機械柔性基底上的微機電裝置的結構。例如，本發明的實施方案便於從平的單晶矽片上剝離厚度為大約50 μ m的層，和在這些層表面上形成局部所定義的結構。在這些薄的矽層上，例如，本發明促進了產生表面-結構特徵，其具有從明顯低於1毫米到高達幾釐米的側向尺寸。本發明的主要優點在於明顯減少了生產具有表面結構的薄的、獨立式固態材料層所需的加工步驟的數目。與傳統的方法相反，將從更厚的固態材料片上切割薄層的過程， 和大部分隨後在這些層上形成可控的表面結構的過程(例如拋光，清潔，掩模沉積，掩模成圖，掩模轉移，掩模除去)全部合併到單個的、簡單得多的和明顯更便宜的加工次序中。此外，本發明的方案明顯降低了在具有表面結構的薄的、獨立式固態材料層的生產過程中發生的材料損失。與使用例如鋸切，研磨，拋光或者蝕刻的現有的方法相反，本發明的方案幾乎不產生有價值的供料材料的損失。當從工件上剝離圖案化的薄層時，該供料幾乎完全存留並在剝離層和工件的剩餘部分之間分配。本發明另一優點是能夠使用明顯更便宜的裝置來進行它。本發明的一些實施方案能夠容易地整合到現有的生產方法中，例如，用於生產具有表面結構的薄的矽太陽能電池。最後，本發明的一個優點是它能夠用於許多不同類型的固態材料。雖然已經參照具體的實施方案對本發明進行了具體表示和描述，但是本領域技術人員應當理解可以在其中進行形式和細節的不同變化，而不脫離本發明通過附加的權利要求所定義的主旨和範圍。本發明的範圍因此是通過附加的權利要求來表示的，並且旨在涵蓋處於與權利要求等價的含義和範圍內的全部變化。
權利要求
1.一種印刷方法，其包括步驟提供具有至少一個曝露表面的固態材料；施加輔助層到所述曝露表面上，來形成複合結構；使得所述複合結構經歷這樣的條件，該條件在所述輔助層和所述固態材料中誘導了應力圖案，由此促進了所述固態材料基本上沿著其中某深度的平面斷裂；和除去所述輔助層，以及隨之一起除去在所述斷裂深度處終止的所述固態材料層，所除去的固態材料層的曝露表面具有對應於所述應力圖案的表面拓撲。
2.權利要求1的方法，其中所述輔助層的至少一種材料性能根據圖案而變化，所述變化取決於在該輔助層中的位置。
3.權利要求2的方法，其中所述輔助層是複合結構。
4.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能影響了所述輔助層在經歷所述應力誘導條件時，所誘導的局部應力的大小和/或方向。
5.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能影響了在所述固態材料斷裂過程中裂紋延伸的動力學。
6.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能影響了在經歷所述應力誘導條件時，該輔助層材料體積變化的程度。
7.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能是熱膨脹係數(CTE)。
8.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能影響了當吸收溶劑時，該輔助層材料溶脹的程度。
9.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能是彈性模量。
10.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能是該輔助層的局部厚度。
11.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能是通過至少一種活動裝置來局部改變的，該活動裝置局部植入到該輔助層中。
12.權利要求11的方法，其中所述局部植入到所述輔助層中的至少一種活動裝置是壓電傳動器。
13.權利要求2的方法，其中所述輔助層的至少一種根據圖案而變化的材料性能在該方法進行過程中還隨著時間而變化。
14.權利要求1或者2的方法，其中所述應力誘導條件根據圖案變化，所述變化取決於在該輔助層中的位置。
15.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件影響了該輔助層在經歷所述應力誘導條件時，所誘導的局部應力的大小和/或方向。
16.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件影響了在該固態材料斷裂過程中裂紋延伸的動力學。
17.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件影響了該輔助層材料體積的變化。
18.權利要求14的方法，其中所述根據圖案變化的應力誘導條件是在輔助層不同位置處所保持的不同的溫度。
19.權利要求14的方法，其中所述根據圖案變化的應力誘導條件是在輔助層不同位置處所保持的不同的化學品濃度。
20.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件是施加到該輔助層上的外機械力。
21.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件影響了該輔助層的彈性模量。
22.權利要求14的方法，其中所述根據圖案變化的應力誘導條件影響了局部植入到該輔助層中的至少一種活動裝置。
23.權利要求22的方法，其中所述局部植入到該輔助層中的至少一種活動裝置是壓電傳動器。
24.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件在所述方法進行過程中隨時間而變化。
25.權利要求對的方法，其中在所述方法進行過程中隨時間變化的所述應力誘導條件包含施加到該輔助層上的溫度的至少一種變化。
26.權利要求對的方法，其中在所述方法進行過程中隨時間變化的所述應力誘導條件包含冷卻該輔助層到低於室溫。
27.權利要求1、2或者14的方法，其中所述應力誘導條件包含通過至少部分該輔助層來吸收溶劑。
28.權利要求1的方法，其中所述固態材料的斷裂是在該固態材料的某深度處誘導的， 並且基本上沿著這樣的平面進行，該平面基本上平行於輔助層和固態材料之間的界面。
29.權利要求1的方法，其中所述除去步驟曝露出該固態材料新的曝露表面，其具有與所除去的固態材料層的表面拓撲互補的表面拓撲。
30.權利要求1的方法，其中所述固態材料的至少一個曝露表面具有預先存在的表面拓撲。
31.權利要求1的方法，其中所述固態材料的至少一個曝露表面包含預先存在的微電子和/或微機械裝置。
32.權利要求1的方法，其進一步包括步驟施加新的輔助層到所除去的固態材料層的曝露表面上，來形成新的複合結構，該複合結構由該新的輔助層、所除去的固態材料層和在先施加的輔助層組成；使得該新的複合結構經歷這樣的條件，該條件在該新的輔助層、固態材料和在先施加的輔助層中誘導了新的應力圖案，由此促進了所除去的固態材料層基本上沿著其中的新深度平面斷裂；和除去該新的輔助層和，以及隨之一起除去在所述新斷裂深度處終止的新的固態材料的層，該新的所除去的固態材料層的曝露表面具有對應於該新的應力圖案的表面拓撲。
33.權利要求四的方法，其進一步包括步驟施加新的輔助層到該固態材料新的曝露表面，來形成新的複合結構；使得該新的複合結構經歷這樣的條件，該條件在該新的輔助層和所述固態材料中誘導了新的應力圖案，由此促進了該固態材料基本上沿著其中的新深度平面斷裂；和除去該新的輔助層，以及隨之一起除去在新的斷裂深度處終止的新的固態材料的層，該新的所除去的固態材料層的曝露表面具有對應於該新的應力圖案的表面拓撲。
34.一種印刷方法，其包括步驟提供具有至少兩個曝露表面的固態材料；施加多個輔助層到多個所述至少兩個曝露表面上，來形成複合結構，並且每個這些曝露表面具有一個單獨的輔助層；使得該複合結構經歷這樣的條件，該條件在該多個輔助層和固態材料中誘導了應力圖案，由此對於每個輔助層來說，促進了該固態材料基本上沿著該固態材料的某深度平面斷裂；和除去該多個輔助層，以及與每個輔助層一起除去在斷裂深度處終止的固態材料層，對於每個輔助層來說，所除去的固態材料層的曝露表面具有對應於該輔助層的應力圖案的表面拓撲。
35.權利要求34的方法，其中至少兩個所述斷裂平面是基本上重合的，並且相應的所除去的固態材料層的表面拓撲基本上對應於所涉及的輔助層的應力圖案的疊加。
36.一種印刷方法，其包括步驟提供具有兩個相對並且基本上平行的曝露表面的固態材料；施加輔助層到每個所述曝露表面上來形成複合結構；使得該複合結構經歷這樣的條件，該條件在該兩個輔助層和所述固態材料中誘導了應力圖案，由此促進了該固態材料基本上沿著所述兩個相對曝露表面之間的某深度的平面的斷裂；和除去所述兩個輔助層，並且隨著第一輔助層除去在斷裂深度終止的第一固態材料層， 該第一除去的固態材料層的曝露表面具有對應於所述兩個輔助層的應力圖案疊加的表面拓撲，和隨著所述第二輔助層除去第二固態材料的層，對於初始提供的固態材料來說，該第二固態材料層與所述第一除去的固態材料層是互補的，並且所述第二所除去的固態材料層的曝露表面具有與所述第一所除去的固態材料層的表面拓撲互補的表面拓撲。
37.權利要求36的方法，其中提供固態材料包括提供選自下面的結構基底、晶片、晶片和碟片。
38.權利要求36的方法，其中提供固態材料包括提供包含預先存在的微電子和/或微機械裝置的結構。
39.權利要求32，34，35，36，37或者38的方法，其中至少一個所述輔助層的至少一種材料性能是根據任何或者全部的權利要求2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12和13的方法而變化的。
40.權利要求39的方法，其中至少一個所述輔助層的至少一種材料性能是根據這樣的圖案而變化的，該圖案不同於至少另一個輔助層的相同材料性能變化的圖案。
41.權利要求39的方法，其中至少一個所述輔助層的至少一種材料性能是根據這樣的圖案而變化的，該圖案與至少另一個輔助層的相同材料性能變化的圖案是基本互補的。
42.權利要求32，34，35，36，37或者38的方法，其中所述應力誘導條件是根據任何或者全部的權利要求14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26和27的方法而變化的。
43.權利要求42的方法，其中對於至少一個所述輔助層來說，該應力誘導條件是根據這樣的圖案變化的，該圖案不同於至少另一個輔助層的應力誘導條件變化的圖案。
44.權利要求42的方法，其中對於至少一個所述輔助層來說，該應力誘導條件是根據這樣的圖案變化的，該圖案與至少另一個輔助層的應力誘導條件變化的圖案是基本互補的。
45.權利要求1、34或者36的方法，其中提供固態材料包括提供包含半導體材料的結構。
46.權利要求1、34或者36的方法，其中提供固態材料包括提供包含矽、鍺、剛玉、碳化矽、砷化鎵、氮化鎵、氧化鋅和/或石英的結構。
47.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或者幾個輔助層包括施加至少一個包含聚合物的輔助層。
48.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個包含聚二有機矽氧烷的輔助層。
49.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個包含聚二甲基矽氧烷的輔助層。
50.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個包含金屬的輔助層。
51.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個包含鋁的輔助層。
52.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個包含複合結構的輔助層，該複合結構包含聚合物和非聚合物。
53.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個輔助層，其包括植入到包含聚二甲基矽氧烷的基質中的一種或多種無機材料的結構。
54.權利要求1、34或者36的方法，其中施加一個或幾個輔助層包括施加至少一個輔助層，其特徵為熱膨脹係數(CTE)與所提供的固態材料的CTE相差至少10*10_6 ΚΛ
55.權利要求1、34或者36的方法，其中所述固態材料的斷裂是進一步如下來促進的 在使得所述複合結構經歷誘導應力的條件之前，在該固態材料中提供一個或多個具有相對低的斷裂韌性的區域。
56.權利要求1、34或者36的方法，其中所述固態材料的斷裂是進一步如下來促進的 在使得所述複合結構經歷誘導應力的條件的同時，在該固態材料中提供一個或多個具有相對低的斷裂韌性的區域。
57.權利要求1、34或者36的方法，其中在除去所述輔助層和隨之的固態材料層之後， 將該輔助層從所除去的固態材料層上除去。
58.權利要求1、34或者36的方法，其中所產生的表面拓撲基本上對應於這樣的表面的拓撲，對該表面來說，在該複合結構中的垂直應力強度因子KII是0。
59.權利要求1或者34的方法，其中輔助層施加到其上的至少一個曝露表面具有曲率。
60.權利要求1、34或者36的方法，其中所產生的表面拓撲是基本上鏡面對稱的。
61.權利要求1、34或者36的方法，其中所產生的表面拓撲包含基本上周期性的圖案。
62.權利要求1、34或者36的方法，其中所產生的表面拓撲包含基本上周期性的圖案， 並且空間周期小於10微米。
63.權利要求30的方法，其中誘導所述應力圖案以使預先存在的表面拓撲對於所除去的層的曝露表面的表面拓撲的影響最小。
64.權利要求31或者38的方法，其中誘導所述應力圖案以使預先存在的微電子和/或微機械裝置對於所除去的層的曝露表面的表面拓撲的影響最小。
65.權利要求32的方法，其中誘導所述新的應力圖案以使所除去的層的曝露表面的表面拓撲對於該新除去的層的曝露表面的表面拓撲的影響最小。
全文摘要
公開了一種印刷方法，其包括步驟提供具有至少一個曝露表面的固態材料；施加輔助層到該曝露表面上來形成複合結構，該輔助層具有應力圖案；使得該複合結構經歷這樣的條件，該條件促進了該固態材料沿著其中某深度的平面斷裂；和除去該輔助層，以及隨之一起除去在斷裂深度處終止的固體材料層，所除去的固態材料層的曝露表面具有對應於所述應力圖案的表面拓撲。
文檔編號B81C1/00GK102325717SQ200980157357
公開日2012年1月18日 申請日期2009年12月18日 優先權日2008年12月23日
發明者利希滕斯泰格 L. 申請人:西爾特克特拉有限責任公司