JP2001151505A - 多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法 - Google Patents
多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な結晶の成長形態を得ることができ、
かつ冷却体表面から多結晶シリコンシートを容易に剥離
可能な多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法を
提供する。 【解決手段】 多結晶シリコンシート製造装置は、ルツ
ボと、ルツボに供給されるシリコン原料を加熱する加熱
部と、加熱により溶融した原料の溶融液を冷却体の表面
に接触させてシリコンの結晶を成長させる多結晶シリコ
ンシートを得る冷却部とからなり、冷却体の表面が、シ
リコンの結晶開始点となって結晶成長したシートを付着
させるシート付着部と、前記シートを容易に剥離できる
表面を有するシート剥離部とからなる。
かつ冷却体表面から多結晶シリコンシートを容易に剥離
可能な多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法を
提供する。 【解決手段】 多結晶シリコンシート製造装置は、ルツ
ボと、ルツボに供給されるシリコン原料を加熱する加熱
部と、加熱により溶融した原料の溶融液を冷却体の表面
に接触させてシリコンの結晶を成長させる多結晶シリコ
ンシートを得る冷却部とからなり、冷却体の表面が、シ
リコンの結晶開始点となって結晶成長したシートを付着
させるシート付着部と、前記シートを容易に剥離できる
表面を有するシート剥離部とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池等に用い
られるシリコンウエハの材料となる多結晶シリコンシー
トの製造装置および製造方法に関するものである。
られるシリコンウエハの材料となる多結晶シリコンシー
トの製造装置および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池等に用いられる多結晶シリコン
ウエハの製造方法は、例えば、不活性雰囲気中でリンあ
るいはボロン等のドーパントを添加した高純度シリコン
材料をルツボ中で加熱溶融し、このシリコン溶融液（以
下、「溶融液」と略称する）を鋳型に流し込み、それを
徐冷することで多結晶インゴットを得る。次いで、この
インゴットをワイヤーソーや内周刃法などによりスライ
スして所望のウエハを得る（特開平６−６４９１３号公
報）。この方法では、スライス工程が必要となるため、
ワイヤーや内周刃の厚み分だけスライス損失が生じる。
そのため、ウエハの歩留まりが低下し、結果としてウエ
ハを低価格で提供することが困難となる。
ウエハの製造方法は、例えば、不活性雰囲気中でリンあ
るいはボロン等のドーパントを添加した高純度シリコン
材料をルツボ中で加熱溶融し、このシリコン溶融液（以
下、「溶融液」と略称する）を鋳型に流し込み、それを
徐冷することで多結晶インゴットを得る。次いで、この
インゴットをワイヤーソーや内周刃法などによりスライ
スして所望のウエハを得る（特開平６−６４９１３号公
報）。この方法では、スライス工程が必要となるため、
ワイヤーや内周刃の厚み分だけスライス損失が生じる。
そのため、ウエハの歩留まりが低下し、結果としてウエ
ハを低価格で提供することが困難となる。
【０００３】一方、インゴットのスライス工程を不要と
するシリコンシートの製造方法が開示されている（特開
平７−２５６６２４号公報）。この方法では、水平加熱
鋳型に溶融シリコンを供給し、カーボン製のプレートを
水平方向に移動させ、次いで、このプレートを溶融液に
直接接触させ、プレートが溶融液に固着したところで、
ローラーを用いて横に引き出し、冷却装置のガス吹き出
し部からの冷却により、シリコン板を連続的に得る。こ
の方法では、厚み制御板によってシリコンシートの厚み
を制御するので、太陽電池等に使用される４００μｍ以
下のシリコンシートの厚みの制御は困難である。
するシリコンシートの製造方法が開示されている（特開
平７−２５６６２４号公報）。この方法では、水平加熱
鋳型に溶融シリコンを供給し、カーボン製のプレートを
水平方向に移動させ、次いで、このプレートを溶融液に
直接接触させ、プレートが溶融液に固着したところで、
ローラーを用いて横に引き出し、冷却装置のガス吹き出
し部からの冷却により、シリコン板を連続的に得る。こ
の方法では、厚み制御板によってシリコンシートの厚み
を制御するので、太陽電池等に使用される４００μｍ以
下のシリコンシートの厚みの制御は困難である。
【０００４】他方、特開平１０−２９８９５号公報で
は、ルツボ内でシリコン塊をヒーターにて溶融させたシ
リコンの加熱溶融部と、溶融液面に対して平行な回転軸
を持ち、耐熱材で構成された回転冷却体を有し、回転冷
却体を液化窒素ガス等にて冷却しながら、溶融液に接触
させることで、その表面に結晶を成長させ、その後、冷
却部から剥離することにより多結晶シリコンシートを得
る多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法が開示
されている。
は、ルツボ内でシリコン塊をヒーターにて溶融させたシ
リコンの加熱溶融部と、溶融液面に対して平行な回転軸
を持ち、耐熱材で構成された回転冷却体を有し、回転冷
却体を液化窒素ガス等にて冷却しながら、溶融液に接触
させることで、その表面に結晶を成長させ、その後、冷
却部から剥離することにより多結晶シリコンシートを得
る多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法が開示
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平１０−２
９８９５号公報に開示された多結晶シリコンシートの製
造装置及び製造方法によれば、製造される多結晶シリコ
ンシートの結晶の成長形態は、結晶粒が柱状であるが、
結晶粒の大きさが、精密に制御されたものではないた
め、太陽電池用多結晶シリコンシートの高品質を維持す
るには、溶融液の温度分布や回転冷却体の回転速度等の
制御に細心の注意を払う必要があった。これらの微妙な
制御条件が変動すると、冷却体表面での結晶の成長形態
は、樹枝状の細い結晶からなるデンドライト構造とな
り、太陽電池に用いるには適さなくなる。
９８９５号公報に開示された多結晶シリコンシートの製
造装置及び製造方法によれば、製造される多結晶シリコ
ンシートの結晶の成長形態は、結晶粒が柱状であるが、
結晶粒の大きさが、精密に制御されたものではないた
め、太陽電池用多結晶シリコンシートの高品質を維持す
るには、溶融液の温度分布や回転冷却体の回転速度等の
制御に細心の注意を払う必要があった。これらの微妙な
制御条件が変動すると、冷却体表面での結晶の成長形態
は、樹枝状の細い結晶からなるデンドライト構造とな
り、太陽電池に用いるには適さなくなる。
【０００６】また、前記の特開平１０−２９８９５号公
報の請求項３には、回転冷却体を窒化硼素等のセラミッ
クス膜で被膜し、この回転冷却体を溶融液に接触させる
ことにより、その表面に多結晶シリコンシートを形成さ
せる多結晶シリコンシートの製造装置が開示されてい
る。しかし、この装置では、回転冷却体表面の全体がセ
ラミックス膜で被覆されているため、回転冷却体表面全
体が結晶成長核となり、回転冷却体表面から多結晶シリ
コンシートを連続して引き出す際に必要となる、回転冷
却体表面からの多結晶シリコンシートの剥離性が十分に
得られないという問題があった。
報の請求項３には、回転冷却体を窒化硼素等のセラミッ
クス膜で被膜し、この回転冷却体を溶融液に接触させる
ことにより、その表面に多結晶シリコンシートを形成さ
せる多結晶シリコンシートの製造装置が開示されてい
る。しかし、この装置では、回転冷却体表面の全体がセ
ラミックス膜で被覆されているため、回転冷却体表面全
体が結晶成長核となり、回転冷却体表面から多結晶シリ
コンシートを連続して引き出す際に必要となる、回転冷
却体表面からの多結晶シリコンシートの剥離性が十分に
得られないという問題があった。
【０００７】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、良好な結晶の成長形態を得ることがで
き、かつ冷却体表面から多結晶シリコンシートを容易に
剥離できる多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方
法を提供することを目的とする。
たものであり、良好な結晶の成長形態を得ることがで
き、かつ冷却体表面から多結晶シリコンシートを容易に
剥離できる多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方
法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、ルツ
ボと、ルツボに供給されたシリコン原料を加熱する加熱
部と、加熱により溶融した原料の溶融液を冷却体の表面
に接触させてシリコンの結晶を成長させた多結晶シリコ
ンシートを得る冷却部とからなり、冷却体の表面が、シ
リコンの結晶開始点となって結晶成長したシートを付着
させるシート付着部と、前記シートを容易に剥離できる
表面を有するシート剥離部とからなる多結晶シリコンシ
ート製造装置が提供される。
ボと、ルツボに供給されたシリコン原料を加熱する加熱
部と、加熱により溶融した原料の溶融液を冷却体の表面
に接触させてシリコンの結晶を成長させた多結晶シリコ
ンシートを得る冷却部とからなり、冷却体の表面が、シ
リコンの結晶開始点となって結晶成長したシートを付着
させるシート付着部と、前記シートを容易に剥離できる
表面を有するシート剥離部とからなる多結晶シリコンシ
ート製造装置が提供される。
【０００９】すなわち、冷却体表面に形成されたシート
付着部が結晶開始点となって結晶を成長させ、多結晶シ
リコンシートを付着させるとともに、冷却体表面の残余
部分に前記シートの付着が弱いか、または前記シートが
実質的に付着しないシート剥離部を設けることにより、
結晶の成長によって生じる前記シートの付着性と剥離容
易性とを両立させることができる。換言すれば、前記シ
ートへの付着力が弱く、それ自体では実質的なシート付
着部材と成り得ないシート剥離部と、前記シートへの付
着力が強く、シート剥離部のシートへの付着力を補い得
る、あるいはシートの付着力を一手に担うシート付着部
とを適切な関係で配設することにより、シート付着部を
結晶開始点とする所望の結晶形態を有する前記シートを
得ることができるとともに、従来のような剥離剤を用い
なくても前記シートの剥離が容易になる。シート付着部
とシート剥離部の多結晶シリコンシートに対する付着力
の差は、両者の形状および／または材質に基づくもので
あり、原料の溶融液を冷却体表面に接触させてシリコン
の結晶を成長させる際の溶融液温度、冷却体表面温度あ
るいは接触時間等の条件を制御することにより、前記シ
ートの付着と剥離容易性とを両立させるのに最適な付着
力の差を生じさせることができる。本発明の多結晶シリ
コンシートの製造装置により製造される多結晶シリコン
シートの結晶の成長形態は、シート付着部を結晶開始点
として、ここを頂点とする柱状の結晶となり、太陽電池
等に用いるのに適した多結晶シリコンシートを得ること
ができる。さらに、多結晶シリコンシートを、剥離剤を
用いることなく、容易に冷却体表面から剥離できるの
で、連続的に多結晶シリコンシートを製造することが可
能となる。
付着部が結晶開始点となって結晶を成長させ、多結晶シ
リコンシートを付着させるとともに、冷却体表面の残余
部分に前記シートの付着が弱いか、または前記シートが
実質的に付着しないシート剥離部を設けることにより、
結晶の成長によって生じる前記シートの付着性と剥離容
易性とを両立させることができる。換言すれば、前記シ
ートへの付着力が弱く、それ自体では実質的なシート付
着部材と成り得ないシート剥離部と、前記シートへの付
着力が強く、シート剥離部のシートへの付着力を補い得
る、あるいはシートの付着力を一手に担うシート付着部
とを適切な関係で配設することにより、シート付着部を
結晶開始点とする所望の結晶形態を有する前記シートを
得ることができるとともに、従来のような剥離剤を用い
なくても前記シートの剥離が容易になる。シート付着部
とシート剥離部の多結晶シリコンシートに対する付着力
の差は、両者の形状および／または材質に基づくもので
あり、原料の溶融液を冷却体表面に接触させてシリコン
の結晶を成長させる際の溶融液温度、冷却体表面温度あ
るいは接触時間等の条件を制御することにより、前記シ
ートの付着と剥離容易性とを両立させるのに最適な付着
力の差を生じさせることができる。本発明の多結晶シリ
コンシートの製造装置により製造される多結晶シリコン
シートの結晶の成長形態は、シート付着部を結晶開始点
として、ここを頂点とする柱状の結晶となり、太陽電池
等に用いるのに適した多結晶シリコンシートを得ること
ができる。さらに、多結晶シリコンシートを、剥離剤を
用いることなく、容易に冷却体表面から剥離できるの
で、連続的に多結晶シリコンシートを製造することが可
能となる。
【００１０】この発明におけるシート剥離部は、単独で
は多結晶シリコンシートに対する付着力が比較的弱いも
ので構成され、材料としては耐熱性およびシリコンの結
晶化を妨げない点からカーボンが好ましい。この発明に
おけるシート付着部は、上記したように、形状および／
または材質がシート剥離部と異なる。形状においては、
シート付着部が、冷却体表面に規則的にあるいはランダ
ムに配列されたドットを有する形態が挙げられる。この
ようなドットとしては、結晶開始点となってドットの表
面に結晶を成長させるよう小面積を有する平面または曲
面からなる頭部あるいは側部を備えた円柱または角柱か
らなる複数のスタッドが例示される。ドット状に配設さ
れたスタッドの頭部あるいは側部が結晶開始点となっ
て、形成された多結晶シリコンシートを付着させる。シ
ート付着部は、冷却体の表面の０．１〜２５％を占める
表面積を有するのが好ましく、より好ましくは１〜１０
％である。なお、上記のスタッドの側部の表面積は、ス
タッドの頭部の表面積に比べて無視できる程度に小さい
ので、上記表面積は、冷却体表面に平行する面から投影
された場合の投影面積と言い得る。シート付着部の表面
が０．１％未満であれば、多結晶シリコンシートの付着
力が不充分となり、２５％を超えると、多結晶シリコン
シートをシート付着部から剥離させる際に多結晶シリコ
ンシートの損傷を招くおそれがある。
は多結晶シリコンシートに対する付着力が比較的弱いも
ので構成され、材料としては耐熱性およびシリコンの結
晶化を妨げない点からカーボンが好ましい。この発明に
おけるシート付着部は、上記したように、形状および／
または材質がシート剥離部と異なる。形状においては、
シート付着部が、冷却体表面に規則的にあるいはランダ
ムに配列されたドットを有する形態が挙げられる。この
ようなドットとしては、結晶開始点となってドットの表
面に結晶を成長させるよう小面積を有する平面または曲
面からなる頭部あるいは側部を備えた円柱または角柱か
らなる複数のスタッドが例示される。ドット状に配設さ
れたスタッドの頭部あるいは側部が結晶開始点となっ
て、形成された多結晶シリコンシートを付着させる。シ
ート付着部は、冷却体の表面の０．１〜２５％を占める
表面積を有するのが好ましく、より好ましくは１〜１０
％である。なお、上記のスタッドの側部の表面積は、ス
タッドの頭部の表面積に比べて無視できる程度に小さい
ので、上記表面積は、冷却体表面に平行する面から投影
された場合の投影面積と言い得る。シート付着部の表面
が０．１％未満であれば、多結晶シリコンシートの付着
力が不充分となり、２５％を超えると、多結晶シリコン
シートをシート付着部から剥離させる際に多結晶シリコ
ンシートの損傷を招くおそれがある。
【００１１】シート付着部を構成する前記ドットは、こ
れを円柱とした場合には、直径１〜５００μｍ、高さ４
〜１００μｍのものが例示される。このドットの材質
は、シリコンの溶融温度を上まわる耐熱性を有し、かつ
冷却体表面においてドットの形成が容易なものであれば
特に限定されないが、冷却体表面として一般に使用され
ているカーボンに対する形成が容易である点から、セラ
ミックスが好ましい。セラミックスの材質としては炭化
珪素、窒化珪素、窒化ホウ素のいずれかを含むものが挙
げられる。本発明においては、シート付着部が、冷却体
表面にセラミックスをドット状に配設してなるものが好
ましい。これは、セラミックスがシリコンの結晶を成長
させるのに適した結晶開始点となるものと考えられる。
冷却部は、その一部の平面に冷却体表面を有するか、回
転円筒の周面に冷却体表面を有しており、後者の回転円
筒であれば、多結晶シリコンシートを連続的に製造する
ことができる。さらに、冷却体が、平坦な表面を有する
複数の冷却体片をキャタピラ状に連結し、かつ前記冷却
体片の１個乃至５０個が前記溶融液に順次接触するよう
前記キャタピラをルツボの上下方向に回転させてなる構
成が挙げられる。このような構成では、多結晶シリコン
シートを連続的に製造することができ、大量生産にさら
に適した装置となる。このような冷却部を有する多結晶
シリコンシート製造装置では、回転するキャタピラの冷
却体表面に対向して配設された多孔面を先端側に有する
少なくとも１つの吸引用ケースと、シートが付着した冷
却体表面が吸引用ケースに対向したとき、吸引用ケース
内を基端側から負圧吸引して前記多孔面に多結晶シリコ
ンシートを吸着させる真空ポンプとからなるシート剥離
機構部を設けることにより、さらに効率の高い大量生産
を実現することができる。
れを円柱とした場合には、直径１〜５００μｍ、高さ４
〜１００μｍのものが例示される。このドットの材質
は、シリコンの溶融温度を上まわる耐熱性を有し、かつ
冷却体表面においてドットの形成が容易なものであれば
特に限定されないが、冷却体表面として一般に使用され
ているカーボンに対する形成が容易である点から、セラ
ミックスが好ましい。セラミックスの材質としては炭化
珪素、窒化珪素、窒化ホウ素のいずれかを含むものが挙
げられる。本発明においては、シート付着部が、冷却体
表面にセラミックスをドット状に配設してなるものが好
ましい。これは、セラミックスがシリコンの結晶を成長
させるのに適した結晶開始点となるものと考えられる。
冷却部は、その一部の平面に冷却体表面を有するか、回
転円筒の周面に冷却体表面を有しており、後者の回転円
筒であれば、多結晶シリコンシートを連続的に製造する
ことができる。さらに、冷却体が、平坦な表面を有する
複数の冷却体片をキャタピラ状に連結し、かつ前記冷却
体片の１個乃至５０個が前記溶融液に順次接触するよう
前記キャタピラをルツボの上下方向に回転させてなる構
成が挙げられる。このような構成では、多結晶シリコン
シートを連続的に製造することができ、大量生産にさら
に適した装置となる。このような冷却部を有する多結晶
シリコンシート製造装置では、回転するキャタピラの冷
却体表面に対向して配設された多孔面を先端側に有する
少なくとも１つの吸引用ケースと、シートが付着した冷
却体表面が吸引用ケースに対向したとき、吸引用ケース
内を基端側から負圧吸引して前記多孔面に多結晶シリコ
ンシートを吸着させる真空ポンプとからなるシート剥離
機構部を設けることにより、さらに効率の高い大量生産
を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１から図７を参照して、
本発明の多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法
の実施の形態を説明するが、この実施の形態によって本
発明は限定されない。
本発明の多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法
の実施の形態を説明するが、この実施の形態によって本
発明は限定されない。
【００１３】実施の形態１図１に、本発明の多結晶シリ
コンシートの製造装置の基本的な構造を示す。図１にお
いて、多結晶シリコンシート製造装置１０は、チャンバ
７と、チャンバ７内の略中央に設置され、原料となるシ
リコン塊を収容するルツボ１と、冷媒２を導入するステ
ンレス製の配管路３と、配管路３が内設され、ルツボ１
の上方に設置された冷却部４と、加熱部としてのヒータ
５とからなる。
コンシートの製造装置の基本的な構造を示す。図１にお
いて、多結晶シリコンシート製造装置１０は、チャンバ
７と、チャンバ７内の略中央に設置され、原料となるシ
リコン塊を収容するルツボ１と、冷媒２を導入するステ
ンレス製の配管路３と、配管路３が内設され、ルツボ１
の上方に設置された冷却部４と、加熱部としてのヒータ
５とからなる。
【００１４】チャンバ７は、ヘリウム、窒素、アルゴン
などの不活性ガス供給源及び真空ポンプ（ともに図示せ
ず）に接続されている。ルツボ１は、カーボン製のルツ
ボであり、ヒータ５がルツボ１の外周囲に沿って配設さ
れている。ヒータ５は、ルツボ１に収納されたシリコン
塊を加熱溶融して所定温度の溶融液Ｓ1 とするカーボン
抵抗発熱体を有するヒータであり、温度調節機構を有す
る。
などの不活性ガス供給源及び真空ポンプ（ともに図示せ
ず）に接続されている。ルツボ１は、カーボン製のルツ
ボであり、ヒータ５がルツボ１の外周囲に沿って配設さ
れている。ヒータ５は、ルツボ１に収納されたシリコン
塊を加熱溶融して所定温度の溶融液Ｓ1 とするカーボン
抵抗発熱体を有するヒータであり、温度調節機構を有す
る。
【００１５】溶融液Ｓ1 の温度を厳密に制御して高い再
現性で多結晶シリコンシートＳ2 を得るためには、複数
のヒータ５を設置することが好ましい。溶融液Ｓ1 の温
度は、シリコンの融点温度である約１４２０℃以上とな
るが、溶融液Ｓ1 の温度がシリコンの融点の近傍である
と、冷却部４が溶融液Ｓ1 に接した際、溶融液Ｓ1 の湯
面で凝固を起こすおそれがあるため、溶融液Ｓ1 の温度
は１４３０℃以上にするのが好ましい。
現性で多結晶シリコンシートＳ2 を得るためには、複数
のヒータ５を設置することが好ましい。溶融液Ｓ1 の温
度は、シリコンの融点温度である約１４２０℃以上とな
るが、溶融液Ｓ1 の温度がシリコンの融点の近傍である
と、冷却部４が溶融液Ｓ1 に接した際、溶融液Ｓ1 の湯
面で凝固を起こすおそれがあるため、溶融液Ｓ1 の温度
は１４３０℃以上にするのが好ましい。
【００１６】冷却部４は底部に冷却体表面４ａを有する
カーボン製の有底筒として形成され、冷却体表面４ａは
１つの矩形平面を有するカーボン板８の下面に形成され
ている。冷却部４は、図中の矢印Ａ方向に沿った昇降動
作を可能にする図示しない昇降手段に接続されている。
カーボン製の有底筒として形成され、冷却体表面４ａは
１つの矩形平面を有するカーボン板８の下面に形成され
ている。冷却部４は、図中の矢印Ａ方向に沿った昇降動
作を可能にする図示しない昇降手段に接続されている。
【００１７】配管路３は、図示しない冷凍サイクルから
送られた冷媒２を先端３ａの多孔ノズルから冷却体表面
４ａを有するカーボン板８に向かって吐出させ、吐出さ
れた冷媒２は、配管路３の外側と冷却部４の筒の内側と
の間を通って前記冷凍サイクルに導出される。
送られた冷媒２を先端３ａの多孔ノズルから冷却体表面
４ａを有するカーボン板８に向かって吐出させ、吐出さ
れた冷媒２は、配管路３の外側と冷却部４の筒の内側と
の間を通って前記冷凍サイクルに導出される。
【００１８】冷却体表面４ａは、図２の底面図および図
２のＣ−Ｃ断面拡大図である図３に示すように、その表
面４ａが、シリコンの結晶開始点となって結晶成長した
シートを付着させるシート付着部４１と、このシートの
剥離を容易ならしめる表面を有するシート剥離部４２と
からなる。シート付着部４１は、カーボン板８の下面に
対してカーボン製のマスク等を施し、熱ＣＶＤ等を用い
て炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等のセラミックスを均
一なドット密度でドット状に形成される。シート剥離部
４２は、シート付着部４１が形成されない冷却体表面４
ａの残余部分で、カーボン板８が剥き出しとなり、形成
された多結晶シリコンシートを容易に付着させない。
２のＣ−Ｃ断面拡大図である図３に示すように、その表
面４ａが、シリコンの結晶開始点となって結晶成長した
シートを付着させるシート付着部４１と、このシートの
剥離を容易ならしめる表面を有するシート剥離部４２と
からなる。シート付着部４１は、カーボン板８の下面に
対してカーボン製のマスク等を施し、熱ＣＶＤ等を用い
て炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等のセラミックスを均
一なドット密度でドット状に形成される。シート剥離部
４２は、シート付着部４１が形成されない冷却体表面４
ａの残余部分で、カーボン板８が剥き出しとなり、形成
された多結晶シリコンシートを容易に付着させない。
【００１９】多結晶シリコンシート製造装置１０では、
冷却体表面４ａを溶融液Ｓ1 の液面に対して略平行に保
持した状態で、冷却体表面４ａを溶融液Ｓ1 に一定時間
浸漬した後、引き上げることにより、冷却体表面４ａに
多結晶シリコンシートＳ2 が得られる。冷却体表面４ａ
と多結晶シリコンシートＳ2 との付着は、シート付着部
４１の各ドットを付着点とする、いわば点接触が主体と
なり、その他の部分、すなわち、シート剥離部４２での
多結晶シリコンシートＳ2 の付着は弱いものとなり、冷
却体表面４ａからの多結晶シリコンシートＳ2 の剥離は
容易となる。このとき、シート付着部４１としてカーボ
ン板８に形成された形成されたセラミックスのドット
は、成長した多結晶シリコンシートＳ2 への接着力に比
べて、ＣＶＤでカーボン板８に形成されたときのカーボ
ン板８の表面への接着力の方が大きいので、多結晶シリ
コンシートＳ2 を冷却体表面４ａから剥離する際に、シ
ート付着部４１がカーボン板８の表面から離脱すること
はなく、連続使用が可能である。なお、多結晶シリコン
シートＳ2 を冷却体表面４ａから剥離する際は、後記す
る実施の形態で示されたような、真空ポンプを使った吸
引による剥離機構が用いられる。
冷却体表面４ａを溶融液Ｓ1 の液面に対して略平行に保
持した状態で、冷却体表面４ａを溶融液Ｓ1 に一定時間
浸漬した後、引き上げることにより、冷却体表面４ａに
多結晶シリコンシートＳ2 が得られる。冷却体表面４ａ
と多結晶シリコンシートＳ2 との付着は、シート付着部
４１の各ドットを付着点とする、いわば点接触が主体と
なり、その他の部分、すなわち、シート剥離部４２での
多結晶シリコンシートＳ2 の付着は弱いものとなり、冷
却体表面４ａからの多結晶シリコンシートＳ2 の剥離は
容易となる。このとき、シート付着部４１としてカーボ
ン板８に形成された形成されたセラミックスのドット
は、成長した多結晶シリコンシートＳ2 への接着力に比
べて、ＣＶＤでカーボン板８に形成されたときのカーボ
ン板８の表面への接着力の方が大きいので、多結晶シリ
コンシートＳ2 を冷却体表面４ａから剥離する際に、シ
ート付着部４１がカーボン板８の表面から離脱すること
はなく、連続使用が可能である。なお、多結晶シリコン
シートＳ2 を冷却体表面４ａから剥離する際は、後記す
る実施の形態で示されたような、真空ポンプを使った吸
引による剥離機構が用いられる。
【００２０】また、得られる多結晶シリコンシートＳ2
は、シート付着部４１の各ドットを結晶開始点とし、こ
こを頂点とする柱状の結晶を形成するので、形成される
多結晶シリコンシートＳ2 は、太陽電池等に用いるのに
適した多結晶シリコンシートとなる。なお、冷却体表面
４ａに形成される多結晶シリコンシートＳ2 の厚みは、
ヒーター５の温度、配管路３を流れる冷媒２の種類及び
流量、カーボン板８の浸漬深さ等に依存しており、これ
らの条件の組み合わせにより所望の厚みの多結晶シリコ
ンシートＳ2 を得ることができる。
は、シート付着部４１の各ドットを結晶開始点とし、こ
こを頂点とする柱状の結晶を形成するので、形成される
多結晶シリコンシートＳ2 は、太陽電池等に用いるのに
適した多結晶シリコンシートとなる。なお、冷却体表面
４ａに形成される多結晶シリコンシートＳ2 の厚みは、
ヒーター５の温度、配管路３を流れる冷媒２の種類及び
流量、カーボン板８の浸漬深さ等に依存しており、これ
らの条件の組み合わせにより所望の厚みの多結晶シリコ
ンシートＳ2 を得ることができる。
【００２１】実施の形態２ 図４〜図７は、本発明の多結晶シリコンシート製造装置
の他の実施の形態を示す。前述した実施の形態１では、
冷却部が１つの平面からなる冷却体表面を有する構成を
示したが、この実施の形態では、冷却部が周面に冷却体
表面を有する回転円筒からなる形態の一例を示す。この
ような形態は、多結晶シリコンシートの大量生産にとっ
てより適している。
の他の実施の形態を示す。前述した実施の形態１では、
冷却部が１つの平面からなる冷却体表面を有する構成を
示したが、この実施の形態では、冷却部が周面に冷却体
表面を有する回転円筒からなる形態の一例を示す。この
ような形態は、多結晶シリコンシートの大量生産にとっ
てより適している。
【００２２】図４において、多結晶シリコンシートの製
造装置２０は、前述したチャンバ７内の略中央に設置さ
れ（チャンバ７は図示せず）、溶融液Ｓ1 を収容するル
ツボ２５と、ルツボ２５の上方に設置された回転円筒３
１を有する冷却部２４と、加熱部としてのヒータ２１
と、冷却部２４に対してルツボ２５を昇降させるルツボ
昇降部２６と、形成された多結晶シリコンシートＳ2 を
ルツボ２５から取り出すための取り出し部２７とからな
る。ここでは、実施の形態１と構成が異なる冷却部２
４、ルツボ昇降部２６及び多結晶シリコンシートＳ2 の
取り出し部２７を主に説明する。
造装置２０は、前述したチャンバ７内の略中央に設置さ
れ（チャンバ７は図示せず）、溶融液Ｓ1 を収容するル
ツボ２５と、ルツボ２５の上方に設置された回転円筒３
１を有する冷却部２４と、加熱部としてのヒータ２１
と、冷却部２４に対してルツボ２５を昇降させるルツボ
昇降部２６と、形成された多結晶シリコンシートＳ2 を
ルツボ２５から取り出すための取り出し部２７とからな
る。ここでは、実施の形態１と構成が異なる冷却部２
４、ルツボ昇降部２６及び多結晶シリコンシートＳ2 の
取り出し部２７を主に説明する。
【００２３】図５は冷却部２４の断面図である。冷却部
２４は、冷却体支持軸３３と、冷却体支持軸３３に取り
付けられた回転円筒３１とからなる。冷却体支持軸３３
は、図示しないチャンバ７内に支持され、かつ支持軸回
転用のモータ（図示せず）に接続されて図４の矢印方向
に回転可能である。回転円筒３１は、コストおよび加工
性に優れた高純度カーボンの成形体からなり、冷却体支
持軸３３の大径部分に回動不能に取り付けられている。
回転円筒３１の他の材質としては、カーボンの他に、耐
火性のセラミックス、窒化珪素、窒化硼素等の耐熱性材
料が挙げられる。回転円筒３１の内部には、複数の冷媒
吹き出し口３４を有する冷媒吐出用のノズル３２が設け
られている。ノズル３２の基端は、冷却体支持軸３３の
内部を貫通する冷媒管路部３５を介して図示しない冷凍
サイクルに接続されている。
２４は、冷却体支持軸３３と、冷却体支持軸３３に取り
付けられた回転円筒３１とからなる。冷却体支持軸３３
は、図示しないチャンバ７内に支持され、かつ支持軸回
転用のモータ（図示せず）に接続されて図４の矢印方向
に回転可能である。回転円筒３１は、コストおよび加工
性に優れた高純度カーボンの成形体からなり、冷却体支
持軸３３の大径部分に回動不能に取り付けられている。
回転円筒３１の他の材質としては、カーボンの他に、耐
火性のセラミックス、窒化珪素、窒化硼素等の耐熱性材
料が挙げられる。回転円筒３１の内部には、複数の冷媒
吹き出し口３４を有する冷媒吐出用のノズル３２が設け
られている。ノズル３２の基端は、冷却体支持軸３３の
内部を貫通する冷媒管路部３５を介して図示しない冷凍
サイクルに接続されている。
【００２４】ノズル３２は、冷却体表面２４ａの裏面全
体にわたって一様に冷媒が接触するよう回転円筒３１に
対して回動不能に固定されている。冷媒吹き出し口３４
は、回転円筒３１の裏面全体にわたって一様に冷媒が接
触するようノズル３２の軸線に沿って放射状に配設され
ることが好ましいが、溶融液Ｓ1 に浸漬される冷却体表
面２４ａの内側とその直前部分の対向位置のみに設置す
れば、冷凍サイクルの冷却能力を増大させなくてよい。
体にわたって一様に冷媒が接触するよう回転円筒３１に
対して回動不能に固定されている。冷媒吹き出し口３４
は、回転円筒３１の裏面全体にわたって一様に冷媒が接
触するようノズル３２の軸線に沿って放射状に配設され
ることが好ましいが、溶融液Ｓ1 に浸漬される冷却体表
面２４ａの内側とその直前部分の対向位置のみに設置す
れば、冷凍サイクルの冷却能力を増大させなくてよい。
【００２５】回転円筒３１上の冷却体表面２４ａは、図
６の正面図に示すように、冷却体表面２４ａが、シリコ
ンの結晶開始点となって結晶成長したシートを付着させ
るシート付着部４１と、前記シートの剥離を容易ならし
める表面を有するシート剥離部４２とからなる。図７
は、図５のＢ部の拡大断面図である。シート付着部４１
は、カーボン製の回転円筒３１の周面に対してカーボン
製のマスク等を施したうえで、熱ＣＶＤ等を用いて炭化
珪素、窒化珪素、窒化硼素等のセラミックスを均一なド
ット密度で形成してなる。
６の正面図に示すように、冷却体表面２４ａが、シリコ
ンの結晶開始点となって結晶成長したシートを付着させ
るシート付着部４１と、前記シートの剥離を容易ならし
める表面を有するシート剥離部４２とからなる。図７
は、図５のＢ部の拡大断面図である。シート付着部４１
は、カーボン製の回転円筒３１の周面に対してカーボン
製のマスク等を施したうえで、熱ＣＶＤ等を用いて炭化
珪素、窒化珪素、窒化硼素等のセラミックスを均一なド
ット密度で形成してなる。
【００２６】シート剥離部４２は、シート付着部４１が
形成されない冷却体表面２４ａの残余部分で、カーボン
製の回転円筒３１の周面が剥き出しとなり、形成された
多結晶シリコンシートを容易に付着させない。なお、冷
却体表面２４ａに形成される多結晶シリコンシートＳ2
の厚みは、ヒーター２１の温度、回転円筒３１内を流れ
る冷媒の種類及び流量、回転円筒３１の回転速度等に依
存しており、これらの条件の組み合わせにより所望の厚
みの多結晶シリコンシートＳ2 を得ることができる。
形成されない冷却体表面２４ａの残余部分で、カーボン
製の回転円筒３１の周面が剥き出しとなり、形成された
多結晶シリコンシートを容易に付着させない。なお、冷
却体表面２４ａに形成される多結晶シリコンシートＳ2
の厚みは、ヒーター２１の温度、回転円筒３１内を流れ
る冷媒の種類及び流量、回転円筒３１の回転速度等に依
存しており、これらの条件の組み合わせにより所望の厚
みの多結晶シリコンシートＳ2 を得ることができる。
【００２７】溶融液Ｓ1 に対する回転円筒３１の浸漬深
さは、ルツボ２５を昇降させるルツボ昇降部２６によっ
て調節される（図４）。この浸漬深さの調節によって
も、冷却体表面２４ａに形成される多結晶シリコンシー
トＳ2 の厚みが制御される。ルツボ昇降部２６の昇降手
段としては、ボールねじと、ボールねじに螺合し、支持
軸２９を回転可能に支持する移動子と、ボールねじを回
転駆動するモータとからなる機構が例示される。なお、
溶融液Ｓ1 の湯面位置を一定に保つための手段として
は、多結晶シリコンインゴットあるいはシリコンパウダ
ーを順次追加投入することなどが挙げられる。
さは、ルツボ２５を昇降させるルツボ昇降部２６によっ
て調節される（図４）。この浸漬深さの調節によって
も、冷却体表面２４ａに形成される多結晶シリコンシー
トＳ2 の厚みが制御される。ルツボ昇降部２６の昇降手
段としては、ボールねじと、ボールねじに螺合し、支持
軸２９を回転可能に支持する移動子と、ボールねじを回
転駆動するモータとからなる機構が例示される。なお、
溶融液Ｓ1 の湯面位置を一定に保つための手段として
は、多結晶シリコンインゴットあるいはシリコンパウダ
ーを順次追加投入することなどが挙げられる。
【００２８】冷却部２４の冷却体表面２４ａで結晶が成
長した多結晶シリコンシートＳ2 は、複数のローラ対が
多結晶シリコンシートＳ2 の取り出し方向に直列に配設
された取り出し部２７のガイドローラによりルツボ２５
から取り出され、さらに図示しないチャンバーの外に搬
出される。製造された多結晶シリコンシートＳ2 は、マ
イクロカッターやＹＡＧレーザー等を用いて所望の大き
さ（長さ）に切断され、シリコンウエハが完成する。
長した多結晶シリコンシートＳ2 は、複数のローラ対が
多結晶シリコンシートＳ2 の取り出し方向に直列に配設
された取り出し部２７のガイドローラによりルツボ２５
から取り出され、さらに図示しないチャンバーの外に搬
出される。製造された多結晶シリコンシートＳ2 は、マ
イクロカッターやＹＡＧレーザー等を用いて所望の大き
さ（長さ）に切断され、シリコンウエハが完成する。
【００２９】実施の形態３図８および図９は、本発明の
多結晶シリコンシート製造装置の他の実施の形態を示
す。前述した実施の形態２では、冷却部が周面に冷却体
表面を有する回転円筒からなる構成を示したが、この実
施の形態３では、冷却部が、平坦な表面を有する冷却体
片をキャタピラ状に連結してなる形態の一例を示す。こ
のような形態は、多結晶シリコンシートの大量生産にと
ってより適している。
多結晶シリコンシート製造装置の他の実施の形態を示
す。前述した実施の形態２では、冷却部が周面に冷却体
表面を有する回転円筒からなる構成を示したが、この実
施の形態３では、冷却部が、平坦な表面を有する冷却体
片をキャタピラ状に連結してなる形態の一例を示す。こ
のような形態は、多結晶シリコンシートの大量生産にと
ってより適している。
【００３０】図８において、多結晶シリコンシートの製
造装置８０は、チャンバ８２と、チャンバ８２内の略中
央に設置され、溶融液Ｓ1 を収容するルツボ８５と、ル
ツボ８５の上方に設置された冷却部８４と、加熱部とし
てのヒータ８１と、ルツボ８５を昇降させるルツボ昇降
部８６と、ルツボ８５にシリコン結晶質原料を供給する
原料供給部８７と、形成された多結晶シリコンシートＳ
2 を冷却部８４から剥離するための剥離機構部８８とか
らなる。ここでは、実施の形態１および２と構成が異な
る冷却部８４及び剥離機構部８８を主に説明する。
造装置８０は、チャンバ８２と、チャンバ８２内の略中
央に設置され、溶融液Ｓ1 を収容するルツボ８５と、ル
ツボ８５の上方に設置された冷却部８４と、加熱部とし
てのヒータ８１と、ルツボ８５を昇降させるルツボ昇降
部８６と、ルツボ８５にシリコン結晶質原料を供給する
原料供給部８７と、形成された多結晶シリコンシートＳ
2 を冷却部８４から剥離するための剥離機構部８８とか
らなる。ここでは、実施の形態１および２と構成が異な
る冷却部８４及び剥離機構部８８を主に説明する。
【００３１】冷却部８４は、図８に示すように、複数の
冷却板９１（冷却体片）をキャタピラ状に連結してなる
冷却体ベルト９２（キャタピラ）と、冷却体ベルト９２
を上下方向に回動可能に懸け渡す一対のスプロケット９
３ａ，９３ｂとからなる。図９は、冷却体ベルト９２を
構成する冷却板９１と、その連結機構を示す。
冷却板９１（冷却体片）をキャタピラ状に連結してなる
冷却体ベルト９２（キャタピラ）と、冷却体ベルト９２
を上下方向に回動可能に懸け渡す一対のスプロケット９
３ａ，９３ｂとからなる。図９は、冷却体ベルト９２を
構成する冷却板９１と、その連結機構を示す。
【００３２】実質的に平坦な表面を有する冷却板９１上
の冷却体表面９１ａは、シリコンの結晶開始点となって
結晶成長したシートを付着させるシート付着部９５と、
前記シートの剥離を容易ならしめる表面を有するシート
剥離部９６とからなる。シート付着部９５は、カーボン
製の冷却板９１表面に対してカーボン製のマスク等を施
したうえで、熱ＣＶＤ等を用いて炭化珪素、窒化珪素、
窒化硼素等のセラミックスを均一なドット密度で形成し
てなる。シート剥離部９６は、シート付着部９５が形成
されない冷却板９１表面の残余部分で、カーボン製の冷
却板９１表面が剥き出しとなり、形成された多結晶シリ
コンシートを容易に付着させない。冷却板９１は、連結
部材９７により互いに接続され、キャタピラ状の冷却体
ベルト９２を構成する。それぞれの冷却板９１は、ボル
ト９８、ナット９９で連結部材９７に回動可能に取り付
けられている。
の冷却体表面９１ａは、シリコンの結晶開始点となって
結晶成長したシートを付着させるシート付着部９５と、
前記シートの剥離を容易ならしめる表面を有するシート
剥離部９６とからなる。シート付着部９５は、カーボン
製の冷却板９１表面に対してカーボン製のマスク等を施
したうえで、熱ＣＶＤ等を用いて炭化珪素、窒化珪素、
窒化硼素等のセラミックスを均一なドット密度で形成し
てなる。シート剥離部９６は、シート付着部９５が形成
されない冷却板９１表面の残余部分で、カーボン製の冷
却板９１表面が剥き出しとなり、形成された多結晶シリ
コンシートを容易に付着させない。冷却板９１は、連結
部材９７により互いに接続され、キャタピラ状の冷却体
ベルト９２を構成する。それぞれの冷却板９１は、ボル
ト９８、ナット９９で連結部材９７に回動可能に取り付
けられている。
【００３３】図８に示したスプロケット９３ａ，９３ｂ
は、冷却体ベルト９２に係合可能に構成され、コストと
加工性に優れた高純度カーボンの成形体からなる。スプ
ロケット９３ａ，９３ｂの材質としては、カーボンの他
に、耐火性のセラミックス、窒化珪素、窒化硼素等の耐
熱性材料が挙げられる。図中、上方のスプロケット９３
ａは、支持軸回転用のモータ（図示せず）に接続され、
下方のスプロケット９３ｂは、実施の形態２で示したよ
うに、内部に複数の冷媒吹き出し口を有する冷媒吐出用
ノズルが設けられる。スプロケット９３ａが回転される
と、冷却体ベルト９２は図中の矢印方向に回転し、スプ
ロケット９３ｂが冷却体ベルト９２の回転に従動する。
は、冷却体ベルト９２に係合可能に構成され、コストと
加工性に優れた高純度カーボンの成形体からなる。スプ
ロケット９３ａ，９３ｂの材質としては、カーボンの他
に、耐火性のセラミックス、窒化珪素、窒化硼素等の耐
熱性材料が挙げられる。図中、上方のスプロケット９３
ａは、支持軸回転用のモータ（図示せず）に接続され、
下方のスプロケット９３ｂは、実施の形態２で示したよ
うに、内部に複数の冷媒吹き出し口を有する冷媒吐出用
ノズルが設けられる。スプロケット９３ａが回転される
と、冷却体ベルト９２は図中の矢印方向に回転し、スプ
ロケット９３ｂが冷却体ベルト９２の回転に従動する。
【００３４】冷却部８４の上方には、剥離機構部８８が
配設される。剥離機構部８８は、先端部に複数の微細な
吸引口からなる多孔面を有し、冷却板９１の表面に所定
の間隙を有して対向する吸引ケース８９と、吸引ケース
８９の基端部に接続された図示されない真空ポンプとか
らなり、真空ポンプの駆動により、吸引ケース８９の先
端部で、冷却板９１の冷却体表面９１ａに形成された多
結晶シリコンシートＳ2 を吸着する。
配設される。剥離機構部８８は、先端部に複数の微細な
吸引口からなる多孔面を有し、冷却板９１の表面に所定
の間隙を有して対向する吸引ケース８９と、吸引ケース
８９の基端部に接続された図示されない真空ポンプとか
らなり、真空ポンプの駆動により、吸引ケース８９の先
端部で、冷却板９１の冷却体表面９１ａに形成された多
結晶シリコンシートＳ2 を吸着する。
【００３５】多結晶シリコンシート製造装置８０では、
冷却体ベルト９２が図中の矢印方向に回転すると、ルツ
ボ昇降部８６が上昇し、冷却体表面９１ａを溶融液Ｓ1
の液面に対して略平行に保持した状態で図中最下位の冷
却板９１のみが溶融液Ｓ1 に浸漬される。前記冷却板９
１の冷却体表面９１ａを溶融液Ｓ1 に一定時間浸漬した
後、前記冷却板９１は冷却体ベルト９２の間欠回転によ
って引き上げられる。前記冷却板９１の冷却体表面９１
ａが剥離機構部８８の吸引ケース８９の先端部に対向す
る位置に達すると、真空ポンプが駆動され、冷却板９１
の冷却体表面９１ａに形成された多結晶シリコンシート
Ｓ2 が吸引ケース８９の先端部に吸着される。なお、多
結晶シリコンシート製造装置８０では、チャンバ８２内
に複数の冷却体ベルト９２を有する冷却部８４を配設す
ることができる。例えば、スプロケット９３ａ、９３ｂ
の軸線方向に冷却体ベルト９２を並列に懸け渡し、ルツ
ボ８５および剥離機構部８８を共用できるような構成が
挙げられる。
冷却体ベルト９２が図中の矢印方向に回転すると、ルツ
ボ昇降部８６が上昇し、冷却体表面９１ａを溶融液Ｓ1
の液面に対して略平行に保持した状態で図中最下位の冷
却板９１のみが溶融液Ｓ1 に浸漬される。前記冷却板９
１の冷却体表面９１ａを溶融液Ｓ1 に一定時間浸漬した
後、前記冷却板９１は冷却体ベルト９２の間欠回転によ
って引き上げられる。前記冷却板９１の冷却体表面９１
ａが剥離機構部８８の吸引ケース８９の先端部に対向す
る位置に達すると、真空ポンプが駆動され、冷却板９１
の冷却体表面９１ａに形成された多結晶シリコンシート
Ｓ2 が吸引ケース８９の先端部に吸着される。なお、多
結晶シリコンシート製造装置８０では、チャンバ８２内
に複数の冷却体ベルト９２を有する冷却部８４を配設す
ることができる。例えば、スプロケット９３ａ、９３ｂ
の軸線方向に冷却体ベルト９２を並列に懸け渡し、ルツ
ボ８５および剥離機構部８８を共用できるような構成が
挙げられる。
【００３６】上記した実施の形態１〜３における共通し
た条件等を以下に示す。ドットの形成面積、すなわち、
冷却体表面４ａ、２４ａまたは９１ａの全面積に対する
ドットの表面積（前記の投影面積）は、結晶の成長核と
して作用し、かつ冷却体表面４ａ、２４ａまたは９１ａ
からの多結晶シリコンシートの剥離性を考慮すると、お
よそ０．１％〜２５％の範囲が好ましい。シート付着部
４１としてのドットは、直径１〜５００μｍ、高さ４〜
１００μｍのものが例示される。冷却部４、２４または
８４に供給する冷媒２は、特に限定されないが、不活性
ガスである窒素、ヘリウム、アルゴン等が好ましい。冷
却能力の点からは、ヘリウムあるいはヘリウムと窒素の
混合ガスが好ましいが、コストの点からは、窒素が好ま
しい。 チャンバ７内に導入する不活性ガス及び冷却部
４、２４または８４に供給する冷媒２として同種のガス
を用いると、チャンバ７内の雰囲気を汚染することがな
いので、より好ましい。なお、結晶成長時の冷却体表面
４ａ、２４ａまたは９１ａの温度は、溶融液Ｓ1 の温度
に基づいて決定されるが、シリコン結晶質原料の融点よ
り少なくとも１００℃程低い温度が好ましい。
た条件等を以下に示す。ドットの形成面積、すなわち、
冷却体表面４ａ、２４ａまたは９１ａの全面積に対する
ドットの表面積（前記の投影面積）は、結晶の成長核と
して作用し、かつ冷却体表面４ａ、２４ａまたは９１ａ
からの多結晶シリコンシートの剥離性を考慮すると、お
よそ０．１％〜２５％の範囲が好ましい。シート付着部
４１としてのドットは、直径１〜５００μｍ、高さ４〜
１００μｍのものが例示される。冷却部４、２４または
８４に供給する冷媒２は、特に限定されないが、不活性
ガスである窒素、ヘリウム、アルゴン等が好ましい。冷
却能力の点からは、ヘリウムあるいはヘリウムと窒素の
混合ガスが好ましいが、コストの点からは、窒素が好ま
しい。 チャンバ７内に導入する不活性ガス及び冷却部
４、２４または８４に供給する冷媒２として同種のガス
を用いると、チャンバ７内の雰囲気を汚染することがな
いので、より好ましい。なお、結晶成長時の冷却体表面
４ａ、２４ａまたは９１ａの温度は、溶融液Ｓ1 の温度
に基づいて決定されるが、シリコン結晶質原料の融点よ
り少なくとも１００℃程低い温度が好ましい。
【００３７】以下に、この発明の多結晶シリコンシート
製造装置を用いた多結晶シリコンシートの製造法の一例
を説明する。 実施例１ 図１から図３を参照しながら多結晶シリコンシート製造
装置１０を用いた多結晶シリコンシートＳ2 の製造法の
一例を示す。
製造装置を用いた多結晶シリコンシートの製造法の一例
を説明する。 実施例１ 図１から図３を参照しながら多結晶シリコンシート製造
装置１０を用いた多結晶シリコンシートＳ2 の製造法の
一例を示す。
【００３８】多結晶シリコンシートＳ2 の製造に先立
ち、冷却体表面４ａにシート付着部４１を形成した。シ
ート付着部４１の形成は、まず冷却体表面４ａを形成す
るカーボン板８の主面に対して５％の開口率を有するカ
ーボンクロスでマスキングを行い、熱ＣＶＤを用いて炭
化珪素を均一なドット密度で形成した。シート付着部４
１として形成されたドットは、直径２００μｍ、高さ３
０μｍであった。シート剥離部４２は、シート付着部４
１が形成されない冷却体表面４ａの残余部分であり、カ
ーボン板８が剥き出しのままであった。
ち、冷却体表面４ａにシート付着部４１を形成した。シ
ート付着部４１の形成は、まず冷却体表面４ａを形成す
るカーボン板８の主面に対して５％の開口率を有するカ
ーボンクロスでマスキングを行い、熱ＣＶＤを用いて炭
化珪素を均一なドット密度で形成した。シート付着部４
１として形成されたドットは、直径２００μｍ、高さ３
０μｍであった。シート剥離部４２は、シート付着部４
１が形成されない冷却体表面４ａの残余部分であり、カ
ーボン板８が剥き出しのままであった。
【００３９】多結晶シリコンシートＳ2 の製造は、ま
ず、チャンバ７内をアルゴンからなる不活性雰囲気と
し、太陽電池の製造に適した純度６−ｎｉｎｅの原料シ
リコン６．０Ｋｇに、Ｐ型固有抵抗を付与するため硼素
濃度が２×１０16／ｃｍ3 になるよう、硼素が添加され
たシリコン結晶質原料をカーボン製のルツボ１に収納し
たうえ、ルツボ１の温度を１５５０℃に保持するようヒ
ータ５で加熱することにより溶融液Ｓ1 を得た。
ず、チャンバ７内をアルゴンからなる不活性雰囲気と
し、太陽電池の製造に適した純度６−ｎｉｎｅの原料シ
リコン６．０Ｋｇに、Ｐ型固有抵抗を付与するため硼素
濃度が２×１０16／ｃｍ3 になるよう、硼素が添加され
たシリコン結晶質原料をカーボン製のルツボ１に収納し
たうえ、ルツボ１の温度を１５５０℃に保持するようヒ
ータ５で加熱することにより溶融液Ｓ1 を得た。
【００４０】次いで、冷媒２としての窒素ガスを配管路
３を介して循環（５４０Ｌ／ｍｉｎ）させながら、カー
ボン製の冷却部４を降下させ、溶融液Ｓ1 の液面から４
ｍｍの浸漬深さで停止させた状態で、冷却体表面４ａを
溶融液Ｓ1 に３秒間浸漬させた。
３を介して循環（５４０Ｌ／ｍｉｎ）させながら、カー
ボン製の冷却部４を降下させ、溶融液Ｓ1 の液面から４
ｍｍの浸漬深さで停止させた状態で、冷却体表面４ａを
溶融液Ｓ1 に３秒間浸漬させた。
【００４１】浸漬後、冷却部４を上昇させ溶融液Ｓ1 か
ら引き出したところ、冷却体表面４ａには多結晶シリコ
ンシートＳ2 が厚さ６００μｍで形成されており、引き
出してから５秒後にはその剥離が容易であった。得られ
た多結晶シリコンシートＳ2 を、通常の多結晶太陽電池
の製造工程を用いて太陽電池を作製したところ、開放電
圧は５６０ｍＶを超える値が測定され、さらにフィルフ
ァクターは０．７３を超える値が測定された。
ら引き出したところ、冷却体表面４ａには多結晶シリコ
ンシートＳ2 が厚さ６００μｍで形成されており、引き
出してから５秒後にはその剥離が容易であった。得られ
た多結晶シリコンシートＳ2 を、通常の多結晶太陽電池
の製造工程を用いて太陽電池を作製したところ、開放電
圧は５６０ｍＶを超える値が測定され、さらにフィルフ
ァクターは０．７３を超える値が測定された。
【００４２】実施例２ 図４から図７を参照しながら多結晶シリコンシート製造
装置２０を用いた多結晶シリコンシートの製造法の一例
を示す。
装置２０を用いた多結晶シリコンシートの製造法の一例
を示す。
【００４３】多結晶シリコンシートＳ2 の製造に先立
ち、冷却体表面２４ａにシート付着部４１を形成した。
シート付着部４１の形成は、まず冷却体表面２４ａを形
成するカーボン製の回転円筒３１の周面に対して３％の
開口率を有するカーボンクロスでマスキングを行い、熱
ＣＶＤを用いて炭化珪素を均一なドット密度で形成し
た。シート付着部４１として形成されたドットは、直径
２００μｍ、高さ３０μｍであった。シート剥離部４２
は、シート付着部４１が形成されない冷却体表面２４ａ
の残余部分であり、回転円筒３１のカーボン表面が剥き
出しのままであった。
ち、冷却体表面２４ａにシート付着部４１を形成した。
シート付着部４１の形成は、まず冷却体表面２４ａを形
成するカーボン製の回転円筒３１の周面に対して３％の
開口率を有するカーボンクロスでマスキングを行い、熱
ＣＶＤを用いて炭化珪素を均一なドット密度で形成し
た。シート付着部４１として形成されたドットは、直径
２００μｍ、高さ３０μｍであった。シート剥離部４２
は、シート付着部４１が形成されない冷却体表面２４ａ
の残余部分であり、回転円筒３１のカーボン表面が剥き
出しのままであった。
【００４４】多結晶シリコンシートＳ2 の製造は、ま
ず、チャンバ７内をアルゴンからなる不活性雰囲気と
し、太陽電池の製造に適した純度６−ｎｉｎｅの原料シ
リコン１０Ｋｇに、Ｐ型固有抵抗を付与するため硼素濃
度が２×１０16／ｃｍ3 になるよう、硼素が添加された
シリコン結晶質原料を、高純度カーボン製ルツボにより
保護された石英製のルツボ２５に収納した。次いで、チ
ャンバ７内の真空引きを行い、５×１０-5ｔｏｒｒ以下
まで減圧した。その後、チャンバ７内にアルゴンガスを
導入して常圧まで戻し、その後、チャンバ７の上部より
アルゴンガスを１０Ｌ／ｍｉｎで流した。
ず、チャンバ７内をアルゴンからなる不活性雰囲気と
し、太陽電池の製造に適した純度６−ｎｉｎｅの原料シ
リコン１０Ｋｇに、Ｐ型固有抵抗を付与するため硼素濃
度が２×１０16／ｃｍ3 になるよう、硼素が添加された
シリコン結晶質原料を、高純度カーボン製ルツボにより
保護された石英製のルツボ２５に収納した。次いで、チ
ャンバ７内の真空引きを行い、５×１０-5ｔｏｒｒ以下
まで減圧した。その後、チャンバ７内にアルゴンガスを
導入して常圧まで戻し、その後、チャンバ７の上部より
アルゴンガスを１０Ｌ／ｍｉｎで流した。
【００４５】次に、ヒータ２１の温度を１５００℃に設
定し、固形物のない溶融液Ｓ1 を得た。さらに、新たに
シリコン原料を投入して溶融液Ｓ1 の湯面位置を調整し
た後、ヒータ２１の温度を１４３０℃に設定した後、３
０分間保持し、温度の安定化を待った。次に、冷媒２と
して窒素ガスを流量２００Ｌ／ｍｉｎで回転円筒３１の
内部に吹き付けて回転円筒３１を冷却し、ルツボ昇降部
２６により冷却体表面２４ａが溶融液Ｓ1 の液面から４
ｍｍの浸漬深さになるようにルツボ１を上昇させ、次い
で、回転円筒３１を回転速度５ｒｐｍで回転させ、冷却
体表面２４ａを溶融液Ｓ1 に３秒間浸漬させながら、取
り出し部２７から多結晶シリコンシートＳ2 を取り出し
た。
定し、固形物のない溶融液Ｓ1 を得た。さらに、新たに
シリコン原料を投入して溶融液Ｓ1 の湯面位置を調整し
た後、ヒータ２１の温度を１４３０℃に設定した後、３
０分間保持し、温度の安定化を待った。次に、冷媒２と
して窒素ガスを流量２００Ｌ／ｍｉｎで回転円筒３１の
内部に吹き付けて回転円筒３１を冷却し、ルツボ昇降部
２６により冷却体表面２４ａが溶融液Ｓ1 の液面から４
ｍｍの浸漬深さになるようにルツボ１を上昇させ、次い
で、回転円筒３１を回転速度５ｒｐｍで回転させ、冷却
体表面２４ａを溶融液Ｓ1 に３秒間浸漬させながら、取
り出し部２７から多結晶シリコンシートＳ2 を取り出し
た。
【００４６】取り出された多結晶シリコンシートＳ2 の
厚みは４００μｍであり、剥離も容易であった。また、
得られた多結晶シリコンシートＳ2 を、通常の多結晶太
陽電池の製造工程を用いて太陽電池を作製したところ、
開放電圧は５６２ｍＶを超える値が測定され、さらにフ
ィルファクターは０．７５を超える値が測定された。
厚みは４００μｍであり、剥離も容易であった。また、
得られた多結晶シリコンシートＳ2 を、通常の多結晶太
陽電池の製造工程を用いて太陽電池を作製したところ、
開放電圧は５６２ｍＶを超える値が測定され、さらにフ
ィルファクターは０．７５を超える値が測定された。
【００４７】実施例３ 図８および図９を参照しながら多結晶シリコンシート製
造装置８０を用いた多結晶シリコンシートの製造法の一
例を示す。
造装置８０を用いた多結晶シリコンシートの製造法の一
例を示す。
【００４８】多結晶シリコンシートＳ2 の製造に先立
ち、冷却体表面９１ａにシート付着部９５を形成した。
シート付着部９５の形成は、まず冷却体表面９１ａを形
成するカーボン板の主面に対して１０％の開口率を有す
るカーボンクロスでマスキングを行い、熱ＣＶＤを用い
て窒化珪素を均一なドット密度で形成した。シート付着
部９５として形成されたドットは、直径２００μｍ、高
さ３０μｍであった。シート剥離部９６は、シート付着
部９５が形成されない冷却体表面９１ａの残余部分であ
り、カーボン板が剥き出しのままであった。
ち、冷却体表面９１ａにシート付着部９５を形成した。
シート付着部９５の形成は、まず冷却体表面９１ａを形
成するカーボン板の主面に対して１０％の開口率を有す
るカーボンクロスでマスキングを行い、熱ＣＶＤを用い
て窒化珪素を均一なドット密度で形成した。シート付着
部９５として形成されたドットは、直径２００μｍ、高
さ３０μｍであった。シート剥離部９６は、シート付着
部９５が形成されない冷却体表面９１ａの残余部分であ
り、カーボン板が剥き出しのままであった。
【００４９】多結晶シリコンシートＳ2 の製造は、ま
ず、チャンバ８２内をアルゴンからなる不活性雰囲気と
し、太陽電池の製造に適した純度６−ｎｉｎｅの原料シ
リコン１３Ｋｇに、Ｐ型固有抵抗を付与するため硼素濃
度が２×１０16／ｃｍ3 になるよう、硼素が添加された
シリコン結晶質原料を、高純度カーボン製ルツボ８５に
収納した。次いで、チャンバ８２内の真空引きを行い、
３×１０-4ｔｏｒｒまで減圧した。その後、チャンバ８
２内にアルゴンガスを導入して常圧まで戻し、その後、
チャンバ８２の側部よりアルゴンガスを１０Ｌ／ｍｉｎ
で流した。
ず、チャンバ８２内をアルゴンからなる不活性雰囲気と
し、太陽電池の製造に適した純度６−ｎｉｎｅの原料シ
リコン１３Ｋｇに、Ｐ型固有抵抗を付与するため硼素濃
度が２×１０16／ｃｍ3 になるよう、硼素が添加された
シリコン結晶質原料を、高純度カーボン製ルツボ８５に
収納した。次いで、チャンバ８２内の真空引きを行い、
３×１０-4ｔｏｒｒまで減圧した。その後、チャンバ８
２内にアルゴンガスを導入して常圧まで戻し、その後、
チャンバ８２の側部よりアルゴンガスを１０Ｌ／ｍｉｎ
で流した。
【００５０】次に、ヒータ８１の温度を１５００℃に設
定し、固形物のない溶融液Ｓ1 を得た。さらに、新たに
シリコン原料を投入して溶融液Ｓ1 の湯面位置を調整し
た後、ヒータ８１の温度を１４３０℃に設定した後、３
０分間保持し、温度の安定化を待った。次に、冷却板９
１を冷却するために、冷媒として窒素ガスを流量５００
Ｌ／ｍｉｎでスプロケット９３ｂの内部に流し、ルツボ
昇降部８６によりルツボ８５を上昇させ、最下端の冷却
体表面９１ａを溶融液Ｓ1 の液面から５ｍｍの浸漬深さ
に降下させた状態で、外周速度が５０ｃｍ／ｍｉｎとな
るように図中の矢印方向に回転させた。冷却体表面９１
ａで成長した多結晶シリコンシートＳ2は、冷却体ベル
ト９２の回動にしたがって上昇し、前記冷却板９１の冷
却体表面９１ａが剥離機構部８８の吸引ケース８９の先
端部に対向する位置に達したとき、真空ポンプを駆動し
て吸引ケース８９の先端部に多結晶シリコンシートＳ2
を吸着させ、その後、真空ポンプの駆動を停止して多結
晶シリコンシートＳ2 を取り出した。
定し、固形物のない溶融液Ｓ1 を得た。さらに、新たに
シリコン原料を投入して溶融液Ｓ1 の湯面位置を調整し
た後、ヒータ８１の温度を１４３０℃に設定した後、３
０分間保持し、温度の安定化を待った。次に、冷却板９
１を冷却するために、冷媒として窒素ガスを流量５００
Ｌ／ｍｉｎでスプロケット９３ｂの内部に流し、ルツボ
昇降部８６によりルツボ８５を上昇させ、最下端の冷却
体表面９１ａを溶融液Ｓ1 の液面から５ｍｍの浸漬深さ
に降下させた状態で、外周速度が５０ｃｍ／ｍｉｎとな
るように図中の矢印方向に回転させた。冷却体表面９１
ａで成長した多結晶シリコンシートＳ2は、冷却体ベル
ト９２の回動にしたがって上昇し、前記冷却板９１の冷
却体表面９１ａが剥離機構部８８の吸引ケース８９の先
端部に対向する位置に達したとき、真空ポンプを駆動し
て吸引ケース８９の先端部に多結晶シリコンシートＳ2
を吸着させ、その後、真空ポンプの駆動を停止して多結
晶シリコンシートＳ2 を取り出した。
【００５１】取り出された多結晶シリコンシートＳ2 の
厚みは３５０μｍであった。また、得られた多結晶シリ
コンシートＳ2 を、通常の多結晶太陽電池の製造工程を
用いて太陽電池を作製したところ、開放電圧は５７０ｍ
Ｖを超える値が測定され、さらにフィルファクターは
０．７５を超える値が測定された。
厚みは３５０μｍであった。また、得られた多結晶シリ
コンシートＳ2 を、通常の多結晶太陽電池の製造工程を
用いて太陽電池を作製したところ、開放電圧は５７０ｍ
Ｖを超える値が測定され、さらにフィルファクターは
０．７５を超える値が測定された。
【００５２】
【発明の効果】本発明では、冷却体表面に形成されたシ
ート付着部が結晶開始点となって結晶を成長させ、多結
晶シリコンシートを付着させるとともに、冷却体表面の
残余部分に前記シートの付着が弱いか、または前記シー
トが付着しないシート剥離部を設けることにより、結晶
の成長によって生じる前記シートの付着性と剥離容易性
とを両立させることができる。したがって、シート付着
部を結晶開始点とする所望の結晶形態を有する前記シー
トを得ることができるとともに、従来のような剥離剤を
用いなくても前記シートの剥離が容易になる。製造され
る多結晶シリコンシートの結晶の成長形態は、シート付
着部を結晶開始点とし、ここを頂点とする柱状の結晶と
なり、太陽電池等に用いるのに適した多結晶シリコンシ
ートを得ることができる。
ート付着部が結晶開始点となって結晶を成長させ、多結
晶シリコンシートを付着させるとともに、冷却体表面の
残余部分に前記シートの付着が弱いか、または前記シー
トが付着しないシート剥離部を設けることにより、結晶
の成長によって生じる前記シートの付着性と剥離容易性
とを両立させることができる。したがって、シート付着
部を結晶開始点とする所望の結晶形態を有する前記シー
トを得ることができるとともに、従来のような剥離剤を
用いなくても前記シートの剥離が容易になる。製造され
る多結晶シリコンシートの結晶の成長形態は、シート付
着部を結晶開始点とし、ここを頂点とする柱状の結晶と
なり、太陽電池等に用いるのに適した多結晶シリコンシ
ートを得ることができる。
【００５３】また、結晶の成長を安定させることがで
き、従来のキャスト法で用いるシリコン原料の量よりも
少ない量のシリコン原料で、太陽電池用の多結晶シリコ
ンシートを低価格で大量生産することが可能となる。さ
らに、多結晶シリコンシートを、剥離剤を用いることな
く、容易に冷却体から剥離できるので、高品質の多結晶
シリコンシートを製造することが可能となる。
き、従来のキャスト法で用いるシリコン原料の量よりも
少ない量のシリコン原料で、太陽電池用の多結晶シリコ
ンシートを低価格で大量生産することが可能となる。さ
らに、多結晶シリコンシートを、剥離剤を用いることな
く、容易に冷却体から剥離できるので、高品質の多結晶
シリコンシートを製造することが可能となる。
【図１】本発明の多結晶シリコンシート製造装置の実施
の一形態を示す概略正面断面図。
の一形態を示す概略正面断面図。
【図２】図１の冷却体の表面の底面図。
【図３】図２の冷却体表面のＣ−Ｃ断面部分拡大図。
【図４】本発明の多結晶シリコンシート製造装置の他の
実施の形態を示す概略正面断面図。
実施の形態を示す概略正面断面図。
【図５】図４の冷却体の側面拡大断面図。
【図６】図４の冷却体の拡大側面図。
【図７】冷却体表面のシート付着部および多結晶シリコ
ンシートが成長した状態を説明する、図５のＢ部拡大
図。
ンシートが成長した状態を説明する、図５のＢ部拡大
図。
【図８】本発明の多結晶シリコンシート製造装置のさら
に他の実施の形態を示す概略正面断面図。
に他の実施の形態を示す概略正面断面図。
【図９】図８の冷却体の部分斜視図。
１ ルツボ ２ 冷媒 ３ 配管路 ４ 冷却部 ４ａ 冷却体表面 ５ ヒータ（加熱部） ２１ ヒータ（加熱部） ２４ 冷却部 ２４ａ 冷却体表面 ２５ ルツボ ２６ ルツボ昇降部 ２７ シート取り出し部 ３１ 回転円筒 ４１ シート付着部 ４２ シート剥離部 ８４ 冷却部 ８４ａ 冷却体表面 ８５ ルツボ ８６ ルツボ昇降部 ８８ シート剥離機構部 ８９ 吸引用ケース ９１ 冷却板（冷却片） ９１ａ 冷却体表面 ９２ 冷却体ベルト（キャタピラ） ９３ａ スプロケット（ベルト回転手段） ９３ｂ スプロケット（ベルト回転手段） ９５ シート付着部 ９６ シート剥離部 Ｓ１ 溶融液 Ｓ２ 多結晶シリコンシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 万人 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 佃 至弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 光安 秀美 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 ルツボと、ルツボに供給されたシリコン
原料を加熱する加熱部と、加熱により溶融した原料の溶
融液を冷却体の表面に接触させてシリコンの結晶を成長
させた多結晶シリコンシートを得る冷却部とからなり、 冷却体の表面が、シリコンの結晶開始点となって結晶成
長したシートを付着させるシート付着部と、前記シート
を容易に剥離できる表面を有するシート剥離部とからな
る多結晶シリコンシート製造装置。 - 【請求項２】 シート付着部が、冷却体表面にセラミッ
クスをドット状に配設してなる請求項１に記載の多結晶
シリコンシート製造装置。 - 【請求項３】 セラミックスが、炭化珪素、窒化珪素、
窒化ホウ素のいずれかを含んでなる請求項２に記載の多
結晶シリコンシート製造装置。 - 【請求項４】 シート付着部が、冷却体の表面の０．１
〜２５％を占める請求項１から３のいずれか一つに記載
の多結晶シリコンシート製造装置。 - 【請求項５】 冷却部が、周面に冷却体表面を有する回
転円筒からなる請求項１から４のいずれか一つに記載の
多結晶シリコンシート製造装置。 - 【請求項６】 冷却体が、平坦な表面を有する複数の冷
却体片をキャタピラ状に連結し、かつ前記冷却体片の１
個乃至５０個が前記溶融液に順次接触するよう前記キャ
タピラをルツボの上下方向に回転させてなる請求項１か
ら４のいずれか一つに記載の多結晶シリコンシート製造
装置。 - 【請求項７】 回転する冷却体片の表面に対向して配設
された多孔面を先端側に有する少なくとも１つの吸引用
ケースと、シートが付着した冷却体片の表面が吸引用ケ
ースに対向したとき、吸引用ケース内を基端側から負圧
吸引して前記多孔面に多結晶シリコンシートを吸着させ
る真空ポンプとからなるシート剥離機構部をさらに具備
してなる請求項６に記載の多結晶シリコンシート製造装
置。 - 【請求項８】 シート剥離部がカーボンからなる請求項
１から７のいずれか一つに記載の多結晶シリコンシート
製造装置。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれか一つに記載の
多結晶シリコンシート製造装置を用いて多結晶シリコン
シートを得る多結晶シリコンシートの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000254017A JP3656821B2 (ja) | 1999-09-14 | 2000-08-24 | 多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法 |
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| EP00119919A EP1085559B1 (en) | 1999-09-14 | 2000-09-13 | Apparatus for producing polycrystalline silicon sheets and production method using the same |
| DE60003131T DE60003131T2 (de) | 1999-09-14 | 2000-09-13 | Vorrichtung für die Herstellung polykristalliner Siliziumfolien und Herstellungsverfahren das sie benutzt |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-260742 | 1999-09-14 | ||
| JP26074299 | 1999-09-14 | ||
| JP2000254017A JP3656821B2 (ja) | 1999-09-14 | 2000-08-24 | 多結晶シリコンシートの製造装置及び製造方法 |
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|---|---|
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