JP2001247396A - 結晶シートの製造方法およびその製造装置ならびに太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質な結晶シートを提供する。 【解決手段】 結晶シートの製造装置５０ａは、結晶シ
ートが形成されるべき主表面を有する基板３と、融液８
を保持するるつぼ９と、基板３の主表面が融液８に接触
した後、融液８から離れるように基板３を移動させるた
めに基板３を保持する可動部材２と、可動部材２を冷却
するための冷却手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体または金
属の融液から結晶シートを製造する結晶シートの製造方
法および製造装置に関し、特に、太陽電池の基板として
使用されるシリコンのシートを製造する方法および装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、結晶シリコン基板は、チョコラル
スキー法またはキャスティング法により作製したインゴ
ットをワイヤソーなどでスライスして製造されていた。
しかし、スライス工程にはコストがかかり、また、切り
代はシリコン原料の損失になる。そのため、低コスト化
が重要な課題である太陽電池の分野では、シリコン融液
からシート状のシリコンを直接引出すことにより、スラ
イス工程を不要としたシリコンリボン法の開発が注目さ
れている。

【０００３】シリコンリボン法のうち、広い凝固界面を
持つ結晶成長法が、たとえば特開昭６１−２７５１１９
号公報に開示されている。図４９は、上記公報に開示さ
れたシリコンリボン法によるシリコン製造方法の概略図
である。図４９を参照して、円筒形状をした回転冷却体
９０２の側面の一部を溶融シリコン９０３に浸漬し、回
転冷却体９０２を回転させながら円筒面に凝固するシリ
コンリボン９０１を連続的に引出す。なお、溶融シリコ
ン９０３は容器９０４により保持されている。

【０００４】また、特開平１０−２９８９５号公報に
も、シリコンリボンの製造装置が開示されている。図５
０は、上記公報に開示されたシリコンリボンの製造装置
の概略図である。図５０を参照して、この装置は、円筒
形状の回転冷却体９３１と、溶融シリコン９３２を保持
する容器９３４と、シリコンリボン９３３を案内するロ
ーラ９３５とにより構成される。

【０００５】円筒形状の回転冷却体９３１の円筒側面の
一部を溶融シリコン９３２に浸漬する。回転冷却体９３
１を回転させながら円筒側面に凝固成長するシリコンリ
ボン９３３が連続的に引出される。

【０００６】また、融液から直接結晶シートを製造する
方法として、スリット状の開口部を有するダイを用いて
毛管現象で融液を上昇させ、その上端部で種結晶を用い
てシリコンリボンを引き出すＥＦＧ(Edge-defined Film
-fed Growth)法や、融液表面を過冷却状態に保って結晶
シートを製造するデントライトＷｅｂ法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円筒形
状の回転冷却体を利用する方法では、円筒の外側を覆う
ようにシリコンが凝固成長するため、成長したシリコン
は円筒に沿った曲率を持ち、曲がった形状となる。この
ため、シリコンを太陽電池基板として使用する際には、
電極のスクリーン印刷、ラミネート、真空チャックなど
の、基板が平らであることが要求される工程で不都合が
生じる。また、従来の基板トレイなども平坦な形状の基
板を想定しているために従来の基板トレイを使用できな
いという問題があった。また、成長したシリコンを回転
冷却体から剥離しながら連続して一定方向に引出すため
には、引出し方向へかける張力に微妙なコントロールが
要求される。また、成長したシリコン結晶シートの形状
自体が反っているために、連続して一定方向に引出すこ
とが困難であるという問題があった。

【０００８】さらに、ＥＦＧ法、デントライトＷｅｂ法
では、結晶シートの成長速度は、発生する凝固熱と、結
晶シートと融液の間の固液界面近傍の温度分布によって
定まる熱の移動量に大きく影響される。したがって、結
晶シートを連続的に安定して製造するためには、固液界
面の温度およびその近傍の温度分布を精密に制御するこ
とが必要となる。しかしながら、現状の温度制御系で
は、一般に結晶成長の速度に比例してその応答性は十分
とは言えない。また、上述の方法における結晶シートの
成長時の冷却は徐冷または自然放熱によるため、結果と
して結晶シートの成長速度は低く抑えなければならない
という問題があった。

【０００９】さらに、回転冷却体からシリコンリボンを
剥離する場合には、シリコンリボン自体が後続のシリコ
ンリボンを回転冷却体から引張って剥離することにな
り、多大な負担がシリコンリボンにかかるため、シリコ
ンリボンが破損しやすい。また、シリコンリボンの破損
時には、即時にシリコンリボンを引出すことが再開でき
ず、安定した連続引出しが困難である。

【００１０】また、従来の方法では、結晶シートの面内
の温度分布を制御することが難しく、熱伝導率などを考
慮して基板および周辺部材の材質を選択し、かつヒータ
などの加熱部または冷却部の配置および形状を最適化す
る必要があった。しかし、熱伝導率だけでなく結晶シー
トとの濡れ性および剥離性、熱膨張率のマッチング、耐
熱性および耐久性さらにはコストなどを考慮して部材を
選ぶ必要があるため、温度分布を最適化することは難し
い。また、加熱部および冷却部を、結晶シートの結晶品
質および剥離性の両者について最適化することは技術的
だけでなく装置機構的にも非常に難しいケースが多い。
特に、剥離性は基板材料に大きく依存するパラメータで
あり、微妙な制御を行なうのは極めて困難である。その
ため、連続して、かつ安定して高品質な結晶シートを製
造することは困難であった。

【００１１】そこで、この発明は上述のような問題点を
解決するためになされたものである。この発明の目的
は、安定して、連続的に結晶シートを取出すことができ
る結晶シートの製造方法およびその製造装置ならびにそ
の結晶シートを用いた太陽電池を提供することである。

【００１２】さらに、この発明の別の目的は、高品質な
結晶シートを製造することができる結晶シートの製造方
法およびその製造装置ならびにその結晶シートを用いた
太陽電池を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に従った結晶シ
ートの製造装置は、結晶シートが形成されるべき主表面
を有する板状体と、融液を保持する容器と、板状体の主
表面が融液に接触した後、融液から離れるように板状体
を移動させるために板状体を保持する可動部材と、可動
部材を冷却するための冷却手段とを備える。

【００１４】このように構成された結晶シートの製造装
置では、結晶シートは板状体の主表面に形成され、その
板状体を保持する可動部材は冷却手段により冷却され
る。このため、板状体の主表面に形成された結晶シート
を可動部材を介して最適な速度で冷却することが可能と
なり、品質の高い結晶シートを提供することができる。
さらに、板状体の主表面に結晶シートを形成するため、
反りがなく、品質の高い結晶シートを製造することがで
きる。

【００１５】また好ましくは、結晶シートの製造装置
は、可動部材から搬送された板状体の主表面に形成され
た結晶シートを主表面から剥離する剥離手段をさらに備
える。板状体には貫通孔が形成されており、剥離手段は
貫通孔に嵌まり合う第１の突起を有する。

【００１６】この場合、剥離手段の第１の突起を板状体
の貫通孔に嵌め合わせることにより、板状体から結晶シ
ートを剥離することができる。

【００１７】また好ましくは、可動部材は、板状体の貫
通孔に嵌まり合う第２の突起を有する。この場合、貫通
孔に第２の突起を嵌め合わせた状態で主表面に結晶シー
トを成長させれば、板状体の貫通孔には結晶が形成され
ない。その結果、板状体の貫通孔を用いて板状体の主表
面から結晶シートを剥離させることが容易となる。

【００１８】また好ましくは、第２の突起が貫通孔に嵌
まり合ったとき第２の突起の頂面と主表面の高さとがほ
ぼ等しくなる。この場合、第２の突起の頂面と主表面の
高さとがほぼ等しいため、平坦な面を有する結晶シート
を製造することができる。

【００１９】さらに好ましくは、第１の突起の長さは、
第２の突起の長さよりも長い。この場合、板状体上に成
長した結晶シートを第１の突起で確実に剥離させること
ができる。

【００２０】また好ましくは、板状体の材質と第２の突
起の材質とは異なる。これにより、たとえば板状体の材
質として結晶シートが剥離しやすい材質を選び、第２の
突起の材質として、結晶シートが成長しやすい材質を選
ぶことにより、容易に板状体から結晶シートを剥離させ
ることができる。

【００２１】また好ましくは、剥離手段には、板状体の
移動方向に沿って第１の突起が設けられており、可動部
材には、板状体の移動方向に沿って第２の突起が設けら
れている。この場合、可動部材および剥離手段を回転さ
せて第１の突起および第２の突起のそれぞれを貫通孔に
嵌め合わせることにより、効率よく結晶シートを製造す
ることができる。

【００２２】また好ましくは、結晶シートの製造装置
は、板状体を可動部材から剥離手段に案内するベルト状
の案内部材をさらに備える。案内部材により複数の板状
体が連結されてキャタピラ状に形成されている。この場
合、案内部材が、順次、板状体を案内するため効率よく
結晶シートを製造することができる。さらに案内部材が
連結されてキャタピラ状に形成されているため結晶シー
トの成長および剥離を繰返して行なうことができる。

【００２３】また好ましくは、板状体の両端部に立設部
が設けられており、隣り合う板状体を案内部材に締結す
るための締結部が立設部に設けられている。

【００２４】また好ましくは、結晶シートの製造装置
は、板状体を可動部材から剥離手段に案内するレール状
の案内部材をさらに備える。この場合、レール状の案内
部材が設けられているため、可動部材から剥離手段へ板
状体を搬送することができ、効率よく結晶シートを製造
することができる。さらに案内部材がレール状であり、
このレール上を移動させることにより滑らかに板状体を
移動させることができる。

【００２５】また好ましくは、可動部材は多角柱形状で
ある。この場合、多角柱の各々の面が各々の基板に接触
することができ、効率よく結晶シートを製造することが
できる。

【００２６】また好ましくは、可動部材と板状体とは、
互いに嵌合し合う凹凸形状を有する。この場合、可動部
材と板状体との接触面積が大きくなるため可動部材が効
率よく板状体を冷却することができる。

【００２７】また好ましくは、板状体の主表面は平坦で
ある。この場合、平坦な面を有する結晶シートを製造す
ることができる。

【００２８】また好ましくは、板状体の主表面に凹凸が
形成されている。この場合、凹凸面を有する結晶シート
を製造することができる。

【００２９】さらに好ましくは、可動部材内に冷却手段
が設けられている。この場合、装置を小型化できるとと
もに、冷却手段が効率よく可動部材を冷却することがで
きる。

【００３０】この発明に従った結晶シートの製造方法
は、冷却された状態の板状体を融液に接触させる工程
と、融液に接触した板状体の主表面を融液から離すこと
によって主表面に結晶シートを凝固成長させる工程と、
板状体から結晶シートを剥離する工程とを備える。

【００３１】このように構成された結晶シートの製造方
法に従えば、板状体の主表面に結晶シートを凝固成長さ
せる。そのため、板状体の主表面での温度制御が容易と
なり、品質の高い結晶シートを製造することができる。
また、板状体に結晶シートを成長させるため、結晶シー
トが曲率を有することなく、板状の結晶シートを製造す
ることが容易となる。

【００３２】また好ましくは、結晶シートを剥離する工
程は、板状体上に成長した結晶シートを加熱室外に案内
して剥離回収することを含む。

【００３３】また好ましくは、結晶シートを凝固成長さ
せる工程は、可動部材を用いて板状体の主表面を融液に
接触させた後、融液から離れるように板状体を移動させ
ることを含む。

【００３４】また好ましくは、板状体を融液に接触させ
る工程は、貫通孔が形成された板状体に融液を接触させ
ることを含む。結晶シートを剥離する工程は、第１の突
起が設けられた剥離手段を用いて、結晶シートが形成さ
れた板状体の主表面の反対側から剥離手段の第１の突起
を板状体の貫通孔に嵌め合わせることにより結晶シート
を板状体から剥離することを含む。この場合、貫通孔に
第１の突起を嵌め合わせて容易に板状体から結晶シート
を剥離することができる。

【００３５】また好ましくは、剥離手段は回転可能であ
り、剥離手段の回転方向に沿って複数の第１の突起が設
けられ、結晶シートを剥離する工程は、剥離手段を回転
させることにより複数の板状体の貫通孔の１つ以上に複
数の第１の突起を嵌め合わせて、結晶シートを板状体か
ら剥離することを含む。

【００３６】この場合、剥離手段を回転させることによ
り連続的に第１の突起を貫通孔に嵌め合わせることがで
き、効率よく板状体から結晶シートを剥離することがで
きる。

【００３７】また好ましくは、板状体を融液に接触させ
る工程は、第２の突起が形成された可動部材を用いて、
可動部材の第２の突起が貫通孔に嵌め合わされた状態で
板状体を融液に接触させることを含む。この場合、第２
の突起を貫通孔に嵌め合わせた状態で板状体を融液に接
触させるため、融液は貫通孔内には入り込まず貫通孔に
は結晶シートは形成されない。その結果、結晶シートを
剥離しやすくなる。

【００３８】また好ましくは、可動部材は回転可能であ
り、可動部材の回転方向に沿って複数の第２の突起が設
けられ、板状体を融液に接触させる工程は、可動部材を
回転させることにより複数の板状体の貫通孔の各々に複
数の第２の突起の各々を嵌め合わせて、板状体に融液を
接触させることを含む。

【００３９】この場合、可動部材を回転させて第２の突
起の各々を貫通孔の各々に嵌め合わせることにより、効
率よく板状体を融液に接触させることができる。

【００４０】また好ましくは、結晶シートを凝固成長さ
せる工程は、シリコンの結晶シートを凝固成長させるこ
とを含む。

【００４１】さらに好ましくは、この発明に従った太陽
電池は、上述のいずれかの方法で製造した結晶シートを
用いて製造される。

【００４２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、この発
明の実施の形態１に従った結晶シート製造装置の模式的
な断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形
態１に従った結晶シートの製造装置５０ａは、本体チャ
ンバ１と、本体チャンバ１内の断熱材７と、断熱材７内
の可動部材２と、板状体としての基板３と、ヒータ４
と、るつぼ台５と、原料投入ポート６と、融液８と、融
液８を保持する容器としてのるつぼ９とを有する。

【００４３】この実施の形態では、基板３の材質には黒
鉛を使用し、融液８にはシリコン融液を使用して、それ
らからシリコンシートを製造する結晶シート製造装置に
ついて説明を行なう。

【００４４】結晶シートの製造装置５０ａでは、板状体
としての基板３は、結晶シートが形成されるべき主表面
を有する。容器としてのるつぼ９は、融液８を保持す
る。可動部材２は、基板３の主表面が融液８に接触した
後、融液８から離れるように基板３を移動させるために
基板３を保持する。冷却手段（図１では図示せず）は、
可動部材２を冷却する。

【００４５】本体チャンバ１の内部には断熱材で構成し
た加熱室が設けられる。抵抗加熱を用いたヒータ４によ
り、るつぼ９内の原料を融点以上に加熱できる。るつぼ
９は、昇降機構を備えたるつぼ台５上に設けられる。シ
リコン原料は溶融すると体積が減るため、原料投入ポー
ト６を設け、原料の追加投入を行ない湯面高さの調整が
できる構造となっている。可動部材２は矢印Ｒで示す方
向に回転することが可能である。

【００４６】図２は、可動部材を拡大して示す斜視図で
ある。図２を参照して、可動部材２は、十二角柱型であ
る。厚さが５ｍｍの「コ」の字形をした基板３が可動部
材２に接触するように設けられる。基板３の側面と可動
部材２とがボルト１０で固定されている。可動部材２は
軸１００に固定され、軸１００は矢印Ｒで示す方向に回
転することが可能である。

【００４７】図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿っ
て見た断面を示す図である。図３を参照して、可動部材
２の内部には、可動部材２を冷却するための冷却手段と
してのノズル１１０が設けられている。可動部材２の内
側は図３で示すように中空構造となっており、ノズル１
１０が設けられている。ノズル１１０の孔１１１から矢
印１１２で示す方向に吹き出した冷却ガスが可動部材２
の内側に吹き付けられることで可動部材２が冷却され
る。基板３には孔３１が設けられ、この孔３１にボルト
１０が差し込まれて、主表面を有する基板３が可動部材
２に固定される。

【００４８】融液８を構成する元素は、この実施の形態
ではシリコンであるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウ
ム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）、インジウム（Ｉｎ）、リン
（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚ
ｎ）、錫（Ｓｎ）の半導体または金属の融液を使用する
ことができる。すなわち、いずれの場合でも、各元素の
融点よりも融液が十分に過冷却となって基板３表面に初
晶が生成されるよう基板３の温度を制御することで、上
述の元素についても結晶シートを成長させることが可能
である。

【００４９】また、可動部材２および基板３の素材とし
ては、熱伝導性、耐熱性に優れた黒鉛を用いたが、融液
に対して耐性があればよい。融液と反応などを起こしに
くい炭化ケイ素、石英、窒化ケイ素、窒化ホウ素、アル
ミナ、酸化ジルコニウムといった素材を、使用する融液
に応じて最適なものを選択すればよい。特に、シリコン
融液は高温であり、反応性に富むため、部材の選定は極
めて難しく、熱伝導率、膨張率およびコストなどの多く
の観点から、いずれの部材にも黒鉛が極めて優れてい
る。すなわち、基板の材質については、工業的に低コス
トかどうか、成長シートの品質、特性などを考慮して選
択される。成長元素と基板の幅広い材質の組合せが可能
である。また、可動部材２はこの実施の形態のように内
部を不活性ガスによって冷却するものの他に水冷された
金属の表面を黒鉛や石英などでコートしたものを用いて
もよい。

【００５０】次に、結晶シート製造装置を用いたシリコ
ンシートの製造方法の例について説明する。

【００５１】まず、本体チャンバ１内をアルゴンで置換
する。原料投入ポート６からるつぼ９にシリコンを充填
しながら、約３時間でシリコンの融点よりも７０℃高い
温度１５００℃までるつぼ９を昇温する。シリコン原料
を完全に溶融させてシリコンの湯面は、るつぼ９上端か
ら１０ｍｍ低い位置になるように保持した。この状態で
設定温度を下げ、融点よりも３０℃高い温度に融液８を
保持した。一方、可動部材２には、ノズル１１０から窒
素ガスを導入して冷却状態とした。窒素ガスの代わりに
ヘリウムガス、アルゴンガスなどの他のガスで冷却する
ことも可能である。また、構造の工夫次第で水冷も可能
である。

【００５２】温度が安定したところで、冷却ガスを流し
た可動部材２を１ｒｐｍで回転させ湯面と基板３との距
離が１０ｍｍの位置となるまでるつぼ台５を上昇させ
た。さらに温度が平衡状態に達するまで待った。るつぼ
台５をさらに上昇させ、５ｍｍの厚さの基板３を、その
表面から３ｍｍ程度の深さでシリコンの融液８に浸漬し
て凝固成長を行なった。可動部材２が１回転する直前に
るつぼ台５を下降させて浸漬を中止し、ヒータ４への電
力の供給を停止した。本体チャンバ１が放冷して室温と
同程度まで温度が下がったところで、得られたシリコン
シートの回収を行なった。基板３は可動部材２によって
冷却されているため、シリコン融液の浸透や反応がほと
んど起こっておらず、手で軽く触れる程度の軽いショッ
クで基板３からシリコンシートを剥離し、回収すること
ができた。

【００５３】得られたシリコンシートは基板寸法に沿っ
たサイズであり縦×横が７０ｍｍ×２５ｍｍで厚みが
０．４ｍｍのサイズであった。最後に浸漬したために融
液の液垂れができてしまった１枚を除く１１枚を太陽電
池セル基板として用いることができた。得られたシリコ
ンシートを、プラズマＣＶＤ（化学気相蒸着法）による
ＳｉＮ膜反射防止膜形成を含む多結晶太陽電池セルプロ
セスで太陽電池を作製したところ、その太陽電池の縦×
横が２ｃｍ×２ｃｍのセルサイズであり、変換効率が１
３％であった。

【００５４】この実施の形態では、可動部材２が１回転
した後に回転を止めてから剥離および回収を行なってい
るが、真空チャンバなどの装置を利用することにより回
転中に剥離および回収作業を行なうことも可能である。

【００５５】（実施の形態２）図４はこの発明の実施の
形態２に従った可動部材の断面図である。実施の形態２
と実施の形態１との異なる点は、図４で示すように、可
動部材２と基板３との接触面に凹凸形状２１および３２
を設け、互いに嵌合し合うような構造を採用した点であ
る。すなわち、可動部材２と基板３とは互いに嵌合し合
う凹凸形状２１および３２を有している。

【００５６】図４で示すような装置を用いて、実施の形
態１と同様のプロセスでシリコン結晶シートの製造を行
なった。接触面に凹凸形状２１および３２を施すこと
で、可動部材２と基板３の熱伝導が向上し、基板３の冷
却効率が向上した。その結果、冷却ガスの流量を実施の
形態１の８〜９割にしても、実施の形態１と同様の効果
を得ることができた。

【００５７】（実施の形態３）図５は、この発明の実施
の形態３に従った基板の断面図である。実施の形態３と
実施の形態１との異なる点は、図５で示すように、基板
３の平坦な成長面に凹凸部３３が形成されている点であ
る。

【００５８】図５で示すような基板を用いて、実施の形
態１と同様のプロセスでシリコンの結晶シートの製造を
行なった。基板３の表面に凹凸部３３を設けない場合に
は、基板３に沿って数センチ程度の長さを持つ樹枝状晶
が見られたが、凹凸部３３を形成した場合には、基板３
の凸部の先端が結晶成長の起点となった。凸の部分は厚
く、凹の部分は逆に薄くなり、溝加工に沿った周期的な
凹凸形状（コルゲート型）のシリコンシートを得ること
ができた。このシリコンシートは実施の形態１で製造さ
れたシリコンシートに比べ、薄い部分では膜厚は２００
μｍ以下と薄くなっているが、周期的な凹凸形状を有す
るため、ピンセットなどでハンドリングしても割れない
程度の機械的強度を得ることができた。

【００５９】図６〜図８は、この発明の実施の形態３の
別の局面に従った基板の斜視図である。図６で示すよう
に、凹凸部３３ａを、ピッチが１ｍｍで深さが１ｍｍの
線状のＶ字形の溝で構成してもよい。また、図７で示す
ように、凹凸部３３ｂを線状のＵ字形の凹凸部３３ｂで
構成しても同様の効果が得られる。また、線状の溝は可
動部材２の回転方向に対し平行に形成されるが、回転方
向に対し直角に形成しても同様の効果が得られる。ま
た、図８で示すように、凹凸部３３ｃを山状に形成して
もよい。図８で示すように、Ｖ字形の点状の溝を形成し
た場合には、結晶成長の起点となる凸の部分が均一に分
散するため、結晶粒径の揃った均一な柱状結晶が成長
し、シリコンシートの成長を乱す樹枝状晶の発生をさら
に抑制することができる。

【００６０】（実施の形態４）図９は、この発明の実施
の形態４に従った結晶シートの製造装置の模式的な断面
図である。実施の形態４に従った装置と実施の形態１に
従った装置の主な相違点は、図９で示すように、実施の
形態４に従った製造装置５０ｂでは、キャタピラ状に連
結した基板３を可動部材２に案内するような構造を採用
し、シリコンシートを連続的に成長および回収できるよ
うにしている点である。

【００６１】実施の形態４に従った結晶シートの製造装
置５０ｂは、本体チャンバ１と、本体チャンバ内の断熱
材７と、可動部材２と、基板３と、断熱材７内のヒータ
４と、原料投入ポート６と、融液８と、融液８を保持す
るるつぼ９と、るつぼを支持するるつぼ台５と、上部扉
１４と、ローラ１５と、取出しチャンバ１６とで構成さ
れる。実施の形態４では、実施の形態１と同様に基板３
は黒鉛で構成し、融液８としてシリコン融液を用いた。
それらからシリコンシートを製造する結晶シートの製造
装置について説明を行なう。

【００６２】すなわち、結晶シートの製造装置５０ｂ
は、結晶シートが形成されるべき主表面を有する板状体
としての基板３と、融液８を保持する容器としてのるつ
ぼ９と、基板３の主表面３０が融液８に接触した後、融
液８から離れるように基板３を移動させるために基板３
を保持する可動部材２と、可動部材２を冷却するための
冷却手段（図９では示さず）とを備える。なお、冷却手
段は図４で示すノズル１１０と同様のものであり、軸１
００内に設けられる。結晶シートの製造装置５０ｂは、
基板３の主表面３０に形成された結晶シートを主表面３
０から剥離する剥離手段としてのローラ１５をさらに備
える。ローラ１５は軸１０２に固定されている。

【００６３】キャタピラ状に連結された基板３が、可動
部材２と、上方の取出しチャンバ１６に設置したローラ
１５とに掛けられる。可動部材２とローラ１５を同期し
て回転させることで融液８と取出しチャンバ１６の間を
連続して基板３が移動できるように構成されている。取
出しチャンバ１６は、上部扉１４を閉じた状態で気密性
を保つことができる。本体チャンバ１をアルゴンガスで
置換した後は上部扉１４を開放し、真空チャッキング１
７により、シリコンシートを回収することができる構造
となっている。なお、本体チャンバ１のスリットをアル
ゴンガスでシールしている。これにより、取出しチャン
バ１６を開放系にした場合にも外気に対して取出しチャ
ンバ１６を不活性ガス雰囲気に保つことができる。可動
部材２は矢印Ｒで示す方向に回転するため、基板３は矢
印Ｌで示す方向に移動する。

【００６４】図１０は、図９で示す可動部材を拡大して
示す斜視図である。図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線
に沿って見た断面を示す図である。図１２は、キャタピ
ラ状に連結された基板の構成を示す斜視図である。

【００６５】図１０を参照して、軸１００に多角柱形状
の可動部材２が設けられている。可動部材２には爪１０
１が設けられており、爪１０１が隣り合う基板３の間に
嵌まり合う。爪１０１は、軸１００および可動部材２と
ともに矢印Ｒで示す方向に回転するため、爪１０１に引
っ掛かった基板３も矢印Ｒで示す方向に回転する。

【００６６】図１１を参照して、可動部材２内には冷却
手段としてのノズル１１０が設けられている。ノズル１
１０の孔１１１からは矢印１１２で示す方向に冷却ガス
が吹き出す。ノズル１１０はパイプ１２０と接続されて
いる。基板３は可動部材２と接触するように設けられ
る。基板３は結晶シートを成長させるための主表面３０
を有する。基板３には立設部３４が設けられている。立
設部３４にはボルト１０とナット１８とプレート１１９
が設けられている。

【００６７】図１２を参照して、耐熱性および潤滑性に
優れた黒鉛製のナット１８、プレート１１９およびボル
ト１０で基板３同士が連結されている。ボルト１０は、
基板３およびプレート１１９の孔に挿入される。基板３
はプレート１１９に対して回動可能な構造となってい
る。また、立設部３４には締結部としての孔３４ａが設
けられている。ボルト１０は、基板３およびプレート１
１９の孔に挿入されて、基板３がプレート１１９に対し
て回動可能な構造となっている。複数のプレート１１９
がボルト１０およびナット１８により連結されて案内部
材１９を構成している。

【００６８】連結された基板３は、図１０で示すよう
に、可動部材２に対しキャタピラのように巻き付けるこ
とができる。ボルト１０、ナット１８およびプレート１
１９は、可動部材２を融液に浸漬したときに融液面より
も高い位置となるように位置決めされ、結晶成長後も可
動部が固着しないようにする。基板同士の連結はこのよ
うな方法の他に、カーボンワイヤなどの耐熱性の高いワ
イヤで連結した構成とすることも可能である。すなわ
ち、結晶シートの製造装置５０ｂは、基板３を可動部材
２およびローラ１５に案内するベルト状の案内部材１９
をさらに備える。案内部材１９はボルト１０、ナット１
８およびプレート１１９からなる。案内部材１９により
複数の基板３が連結されてキャタピラ状に形成されてい
る。基板３の両端に立設部３４が設けられており、隣り
合う基板を案内部材１９に締結するための締結部として
の孔３４ａが立設部３４に設けられている。

【００６９】実施の形態１と同様のプロセスでシリコン
を溶融した後、可動部材２とローラ１５を同期回転さ
せ、基板３を順次融液８に含浸させて結晶成長を行なっ
た。また、基板３を、ガスシールされたスリットを通過
させて取出しチャンバ１６まで搬送した。このときに真
空チャッキング１７により基板３からシリコンシートを
順次剥離および回収した。上記プロセスを経て、実施の
形態１と同様のシリコンシートを１分間に１２枚ずつ連
続的に作製することができた。

【００７０】この実施の形態では、回転機構を有する可
動部材２を使用したが、連結した基板が順次冷却体に案
内される構造であれば、可動部材が回転する必要はな
く、固定型のものでもよい。また、可動部材２を十二角
柱型のものとし、基板３に平坦な形状をそれぞれ用いた
が、基板３と可動部材２が接触する構成であれば、他の
形状でもよい。また、可動部材２に基板３を案内する手
段として、基板３がキャタピラ状に連結した構成を示し
たが、基板３を連結して構成したものを冷却された可動
部材２に接触させながら移動させて巻き取るような構成
を採用することができる。

【００７１】また、実施の形態４において、基板３と可
動部材２の接触面に凹凸加工を施したところ、実施の形
態２で示した基板冷却効果の向上が見られた。さらに、
凹凸が噛み合うために、基板３と可動部材２とが横滑り
することを防止する効果が見られた。また、基板３の表
面に凹凸部１３を形成することにより、実施の形態３と
同様の効果が得られた。

【００７２】本発明によれば、可動部材を回転させて可
動部材の外周面に設けられた基板が融液に浸漬している
ときに結晶を成長させる。融液から引き上げられたとき
結晶を基板から剥離することにより、平らで反りのない
結晶シートを連続的に製造することができる。

【００７３】基板に耐熱性の黒鉛材料を用いて、シリコ
ン融液からシリコンシートを製造する場合には次のよう
になる。すなわち、シリコン融液が焼結体である黒鉛の
気孔にシリコン融液が浸透または基板表面が化学変化を
起こして強固なＳｉＣ層を形成する。基板シリコン層が
浸漬したＳｉやＳｉＣによって強固に結合するため基板
に成長層であるＳｉ層が固着する。

【００７４】これに対し、基板をシリコンの融点よりも
さらに２００℃程度低い温度まで冷却している場合に
は、最初にシリコン融液が黒鉛に浸透する前に凝固して
基板表面がシリコンの固体層で覆われる。その後、さら
にシリコンの厚みを増加するようにシリコンが成長す
る。次に、基板が融液より引き上げられたときには、急
速にシリコン層の温度低下が進行する。シリコンの場
合、温度５００℃程度までシリコンが冷却されると黒鉛
との熱膨張係数差により、機械的な力をほとんど加える
ことなしにシリコン層は基板から剥離して板状のシリコ
ンが容易に得られるようになる。

【００７５】また、この発明によれば、案内部材によ
り、順次基板を可動部材に供給することができるため生
産性が向上する。また、本発明では、基板はキャタピラ
状に連結した構成である。本発明によれば、案内部材が
たとえばキャタピラ状に連結した基板を順次送り出す構
成を採用しているため、効率よく結晶シートを製造する
ことができる。

【００７６】また本発明では、基板は両端に立設部を有
し、基板を連結するための連結部を立設部に設ける。本
発明によれば、基板連結のための連結部を融液に浸漬さ
せないようにすることができるため、連結部の破損を防
止することができる。

【００７７】また本発明では、可動部材は多角柱の形状
である。本発明によれば、多角柱形状の冷却体に平坦な
基板を組合せることで、基板は可動部材に対し面接触
し、冷却体である可動部材と基板との接触面積が広くな
る。その結果、基板の冷却効率を高めることができる。

【００７８】また、本発明では、可動部材と基板とは凹
凸形状で嵌合し合う構造である。本発明によれば、基板
と冷却体としての可動部材の接触面に凹凸構造を設ける
ことで、平面接触の場合よりも接触面積が増え、冷却効
率をさらに高めることができる。また、連続して基板を
可動部材に案内する場合には、動作中に基板が可動部材
から外れることを防止する効果が得られる。

【００７９】また、本発明では、平坦な基板の結晶成長
面に凹凸部が形成され、凸部が点状または線状に設けら
れる。本発明によれば、基板の成長面を凹凸形状にする
ことで、凸部の先端に結晶核を発生させることができ
る。その結果、容易に結晶粒の大きさやシリコンシート
の厚みを制御でき、所望の厚みおよび形状のシートを得
ることができる。

【００８０】また、本発明によれば、冷却体としての可
動部材を回転させて可動部材の外周面に設けられた基板
が融液に浸漬しているときに結晶を成長させる。融液か
ら引き上げられたときに結晶を基板から剥離することに
より、平らで反りのない結晶シートを連続的に製造する
ことができる。また、基板を可動部材に連続的に案内す
ることにより、基板を可動部材に連続的に供給すること
ができるため、生産性が向上する。

【００８１】また、本発明によれば、案内部材を用いて
多数の基板を順次可動部材へ搬送させて融液に含浸して
結晶成長を行ない、基板が可動部材から離れた後結晶シ
ートの剥離を加熱室外で行なうことができるため剥離し
やすくなる。また、剥離のために使用される機構が高温
にさらされることがなくなる。

【００８２】（実施の形態５）図１３は、この発明の実
施の形態５に従った結晶シートの製造装置の模式的な断
面図である。図１３を参照して、この発明の実施の形態
５に従った結晶シートの製造装置５０ｃは、結晶シート
が形成されるべき主表面を有する板状体としての基板３
と、融液８を保持する容器としてのるつぼ９と、基板３
の主表面３０が融液８に接触した後融液８から離れるよ
うに基板３を移動させるために基板３を保持する可動部
材２と、可動部材２を冷却するための冷却手段（図１３
では示さず）とを備える。また、結晶シートの製造装置
５０ｃは、基板３の主表面に形成された結晶シートを主
表面から剥離する剥離手段としてのローラ１５をさらに
備える。

【００８３】基板３には貫通孔が形成されており、ロー
ラ１５は貫通孔に嵌り合う第１の突起１５ａを有する。
第１の突起１５ａが貫通孔に嵌り合ったとき第１の突起
１５ａは貫通孔から突出する。

【００８４】図１３で示すこの発明の実施の形態５に従
った結晶シートの製造装置５０ｃは、融液８および表面
に第２の突起２ａを有する可動部材２を備える。可動部
材２の周囲には貫通孔を有する基板３が配置される。基
板３が可動部材２の周囲を通過する際に、その一部また
は全体が融液８内に浸漬されて基板３表面に結晶シート
が成長する。可動部材２から基板３を移動させた際に基
板３の貫通孔から第１の突起１５ａを挿入することによ
り結晶シートを基板から容易かつ連続的に剥離すること
が可能となる。

【００８５】可動部材２、第２の突起２ａ、基板３の材
質として、高温下で十分な耐久性のある材質が要求され
る。たとえば、高純度の黒鉛、酸化アルミニウム、酸化
ジルコニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素または窒化
ホウ素などが考えられるが、価格および加工性の観点か
ら黒鉛材料がより望ましい。また、中空状の可動部材２
の内部には、ガスなどの冷媒を流し可動部材２を冷却す
る冷却手段が設けられる。そのため、より低融点の材料
により可動部材２等を構成することも可能である。

【００８６】結晶シートの製造装置５０ｃは、密閉可能
なチャンバ（図示せず）内に設置されており、排気して
チャンバ内を真空にした後に不活性ガスがチャンバ内に
充填されてガスの置換が行なわれる。その場合の不活性
ガスには、融液８と反応しないという条件が必要であ
り、アルゴンやヘリウムなどを用いることができる。値
段の点において、アルゴンがより望ましい。チャンバ内
では、精度よく温度分布を制御するために、複数の加熱
装置を設置することが望ましい。これにより、るつぼ９
内の融液８の温度分布を精度よく制御することができ、
より再現性よく結晶シートを製造することが可能とな
る。なお、可動部材２が融液８に接した際には、急激に
融液８の温度が下がるため、融液８の温度が凝固点近傍
であると可動部材２の浸漬時に融液８が凝固してしまう
ことがある。そのため、融液８の温度はその融点より数
十度高いことが望ましい。

【００８７】るつぼ９は、可動部材２などと同様に高温
下での耐久性が要求されるため通常可動部材２と同様の
材質とすることが好ましい。さらに、るつぼ９には昇降
機構（図示せず）が備えられていることが望ましい。こ
れは、可動部材２の表面で結晶シートを成長させるため
には、常に可動部材２が融液８に対して同じ深さで浸漬
していることが必要だからである。上述のような昇降機
構によって、るつぼ１０を昇降させて浸漬時の深さを一
定に保つことができる。これは、原料融液または原料粉
末などを融液８に順次追加していくことでも実現でき
る。このような装置構成とすることで、連続的に結晶シ
ートを形成することが可能となる。

【００８８】次に、結晶シートの製造装置５０ｃのそれ
ぞれの構成部分について詳細に説明する。

【００８９】図１４は、図１３で示す可動部材を拡大し
て示す斜視図である。また、図１５は、図１４で示す可
動部材に対応した基板の斜視図である。なお、図１５で
示す基板には実施の形態４と同様の立設部が設けられる
が、この立設部は図１５では省略している。図１４およ
び図１５を参照して、可動部材２の表面には第１の突起
２ａが複数設けられる。第１の突起２ａは、可動部材２
の回転方向に沿って設けられる。基板３は結晶シートが
成長すべき主表面３０を有する。基板３に貫通孔３ａが
設けられている。第１の突起２ａに対応した位置に貫通
孔３ａが設けられる。基板３が可動部材２の周囲に配置
されたときには、すべての貫通孔３ａに第１の突起２ａ
が挿入されることになる。本発明の基板３は貫通孔３ａ
を有する構造であり、その貫通孔３ａに冷却体としての
可動部材２の第１の突起２ａが挿入されることになる。
このような構造とすることにより、基板３に貫通孔があ
っても、可動部材２側に貫通孔３ａと一致した第１の突
起２ａが存在することで、可動部材２に金属材料や半導
体材料のうち少なくとも一部の融液材料が可動部材２側
に浸透することはない。第１の突起２ａと貫通孔３ａの
形状は、必ずしも図１４および図１５で示すような円柱
である必要はない。

【００９０】図１６から図１９は、別の局面に従った可
動部材の斜視図である。図１６で示すように、第１の突
起２ｂを角柱形状としてもよい。図１７で示すように、
第１の突起２ｃを円錐台形状とし、上面と下面で面積ま
たは形状が異なるものとしてもよい。図１８で示すよう
に、第２の突起２ｄを一方向に延びる柱状としてもよ
い。また、図１９で示すように、第２の突起２ｅが非常
に大きな面積を占めるものとしてもよく、第２の突起は
さまざまな形状とすることが可能である。これらの第２
の突起を用いる場合には、それぞれの突起形状に対応し
て、基板側の貫通孔も対応した同様の形状とすることが
できる。すなわち、基板側の貫通孔の形状は、円錐台の
貫通孔や、角柱形の貫通孔や、非常に大きな面積を占め
る貫通孔とすればよい。しかしながら、基板の高温化で
の強度や基板上に成長する結晶シートの剥離性などを考
慮して設計する必要がある。

【００９１】また、基板３の貫通孔の形状、径、数など
によって、基板の温度制御を容易に行なうことができ
る。基板３において貫通孔３ａの配置された付近は、貫
通孔３ａのない部位と比べて可動部材２との接触面積が
増加または減少しており、可動部材２による基板３の冷
却能力を各部位ごとに制御することが可能である。特
に、可動部材２の表面の突起が直接融液８に接触する部
位においては、冷却効果が著しく高い。そのため、この
貫通孔３ａの配置によって基板３の成長面内の温度を均
一化するだけでなく、任意の温度分布を形成することも
可能である。

【００９２】図２０〜図２３は、別の局面に従った基板
の斜視図である。なお、以下に示す基板には実施の形態
４と同様の立設部が設けられるが、この立設部は省略し
ている。図１５で示した基板の表面は平坦であるが、図
２０〜図２３のように、基板表面に微細な凹凸を形成す
ることも可能である。図２０で示す基板３では、線状の
凸部３ｂが形成されている。図２１で示す基板３では、
点状の凸部３ｃが形成されている。ここでの線状の凸部
および点状の凸部は、貫通孔３ａを有する基板の表面に
溝を形成することで得ることができる。線状の凸部およ
び点状の凸部とは、そのときの基板表面に存在する凸部
のことを示す。

【００９３】このように、基板表面に凹凸構造を設ける
ことで、結晶シートの成長面で結晶核の発生する起点を
容易に制御することが可能になる。基板表面が平坦であ
ると、結晶核の起点を制御するのが困難なために、他の
成長条件（たとえば設定温度、冷却速度など）で結晶核
の起点を制御する必要がある。再現性という観点から
は、凸部を設けることで、結晶成長の制御が非常に容易
となる。これは、成長基板が平面であると、結晶核が発
生する位置が不規則であるためデンドライト成長が支配
的となり、成長する結晶シートの凹凸が大きくなる傾向
があるためである。線状の凸部や点状の凸部を形成する
ことで、デンドライト成長を抑制できるようになり、平
滑性が良好になる。さらには、得られる結晶シートと基
板３とが線接触あるいは点接触することにより剥離性が
向上する。

【００９４】また、図２２で示すように、基板３の表面
に線状の凸部３ｂと面状の凸部３ｄを形成してもよい。
また、図２３で示すように、基板３の表面に点状の凸部
３ｃと面状の凸部３ｄが形成されてもよい。面状の凸部
３ｄを設けることで、平坦性が向上する。平坦部だけの
基板とは異なり、線状の凸部３ｂや点状の凸部３ｃが設
けられ、さらに面状の凸部３ｄが部分的に設けられてい
るため、デンドライト成長も抑制できるようになる。部
分的に面状の凸部３ｄを有する基板３を用いることで、
電極形成が必要なデバイスを作成する場合には、そのデ
バイスに適した結晶シートを形成することができる。こ
れは、平坦部に電極を設けることで、断線せずに細い電
極を形成することができるからである。さらに、面状の
凸部３ｄを設けることで、微妙なシートの剥離性も容易
に制御できるようになる。

【００９５】図２２および図２３では、面状の凸部３ｄ
が形成されている部分に基板の貫通孔３ａを設けている
が、貫通孔３ａの位置は特に限定されない。すなわち、
貫通孔３ａは基板３内に存在していればよく、平坦部に
設ける必要はない。平坦部に設けることで、基板３から
成長した平坦なシート部分に剥離用突起部を挿入するこ
とができるため、基板が破損することがなくなるため好
ましい。

【００９６】いずれの場合であっても、基板３の表面に
凹凸構造を設けることで、融液８に接触する部分である
凹凸構造の凸部に優先的に結晶核が発生する。基板３が
冷却されているために、発生した結晶核から結晶成長が
始まる。凸部から成長した曲面状の結晶は隣り合った凸
部から結晶が成長するにつれてつながり、曲面形状部を
有する結晶シートが形成されることになる。

【００９７】図２４は基板の一部分を示す斜視図であ
り、図２５は、図２４で示す基板を用いて得られた結晶
シートの斜視図である。図２４および図２５で示すよう
に、基板３の線状の凸部３ｂおよび面状の凸部３ｄから
結晶核が発生し、それから結晶成長が始まる。そのた
め、得られるシートにおいて、成長が開始する部分は曲
面形状を有することになる。このように凸部が存在する
シートでは曲面形状を有する。一方、基板の平面形状の
部分から成長した結晶シートは、平面状に形成する。こ
のように、結晶シートの平面部は、電極を必要とする電
子デバイスでは電極を形成するのに非常に最適な場所と
なる。

【００９８】図２６および図２７はさらに別の局面に従
った基板の断面図である。図２６および図２７を参照し
て、貫通孔を有する基板の凹凸構造の断面構造を説明す
る。図２６および図２７の違いは、基板の貫通孔３ｅお
よび３ｆの深さである。すなわち、図２６では、線状の
凸部３ｄおよび点状の凸部よりも低い位置に貫通孔３ｅ
がある。図２７では、線状の凸部３ｂ（点状の凸部でも
よい）よりも高い位置に貫通孔３ｆがある。貫通孔３ｅ
および３ｆはそれぞれテーパ形状である。図２６で示す
基板では、線状の凸部が形成されている場合もある。図
２７では、線状の凸部３ｂと平坦な凸部３ｄとを設けた
基板３を示す。円錐台形状の第２の突起を有する可動部
材を用いた場合には、図２６および図２７で示すよう
に、円錐台形状の貫通孔３ｅおよび３ｆを用いれば、貫
通孔３ｅおよび３ｆと第２の突起とが一致し、融液材料
が浸透することはなくなる。

【００９９】なお、上述のような、基板表面の凹凸構造
は、平坦な基板に溝を形成することで容易に作製するこ
とができる。この溝の凹部は、図２６および図２７で
は、Ｖ字溝の形状となっているが、Ｕ字溝、台形溝など
の形状であってもよい。また、溝のピッチや深さは、シ
ートの成長速度、剥離性などを考慮して調整することが
可能である。これは、使用する金属材料または半導体材
料の融液の表面張力、基板３の温度、基板３の移動速度
によって成長形態がかわったり、基板３表面への接着性
または剥離性に影響を及ぼすためである。

【０１００】特に、溝のピッチ、すなわち、凸部の頂点
から隣りの凸部の頂点までの距離は０．０５ｍｍ以上で
あることが望ましい。溝の溝のピッチが０．０５ｍｍよ
りも小さくなると、得られるシートの結晶粒が細かくな
り、電子デバイスを作製した際には、電気特性が悪化す
る傾向にある。

【０１０１】図２８〜図３０は、基板表面に形成される
結晶シートの断面図である。これらの図を用いて、基板
の厚みと、可動部材の第２の突起の高さの関係を説明す
る。図２８では、可動部材の第２の突起と、基板の貫通
孔３ａが一致して設けられており、さらに、平坦な基板
３上に結晶シート３００が形成されている。

【０１０２】図２８で示したように、可動部材２の第２
の突起２ａの高さと基板３の厚みを等しくすることによ
って、得られる結晶シート３００の成長面を平面にする
ことができる。しかしながら、必ずしも結晶シート３０
０の成長面が平板になる必要はなく、図２９および図３
０で示す可動部材２の第２の突起２ａのように、第２の
突起２ａの高さを基板３の厚さより小さくしたり（図２
９）または第２の突起２ａの高さを基板３の厚さより大
きくする（図３０）ことにより結晶シート３００の成長
面に、任意の凹凸を形成することができる。これによ
り、任意形状の結晶シート３００を製造することが可能
である。

【０１０３】図３１〜３３は、それぞれ図２８〜図３０
で示した基板と可動部材との組合せで作製した結晶シー
トの斜視図である。図３１で示すように、第２の突起２
ａの高さと基板３の厚みが同じ場合（図２８）には、図
３１で示すようにほぼ平坦な結晶シート３００を作成す
ることが可能となる。第２の突起２ａの長さが基板３の
厚みよりも小さい場合（図２９）には、図３２で示すよ
うに、結晶シート３００の表面に凸部３０１を形成する
ことができる。逆に、第２の突起２ａの長さが基板３の
厚みよりも大きい（図３０）場合には、図３３で示すよ
うに、結晶シート３００の表面に凹部３０２を形成する
ことができる。

【０１０４】これにより、上述の基板表面に凹凸を設け
ることで得られる結晶シートの凹凸（図２５参照）より
も大きい凹凸を持った結晶シートを得ることができる。
また、可動部材２の第２の突起２ａの高さを変化させた
り、基板３表面に凹凸構造を形成することにより、所望
の形状のシートを得ることが可能となる。

【０１０５】図３４および３５は、結晶シートを基板か
ら剥離する工程を示す断面図である。基板上に成長した
シートの剥離方法を図３４および図３５を用いて説明す
る。図３４で示すように、まず可動部材２の第２の突起
２ａが基板３の貫通孔３ａに嵌め合された状態で基板３
が融液に浸される。これにより基板３表面に結晶シート
３００が成長する。なお、基板３の主表面３０には凹凸
溝は形成されていない。さらに、第２の突起２ａの高さ
と基板３の厚みはほぼ等しい。つまり、第２の突起２ａ
が貫通孔３ａに嵌まり合ったとき、第２の突起２ａの頂
面２ｔと基板３の主表面３０の高さとはほぼ等しい。可
動部材２が基板３を融液から引き上げて結晶シート３０
０が成長する。その後、可動部材２の第２の突起２ａを
貫通孔３ａから引き抜く。なお、基板３と結晶シート３
００とは一体となっており、第２の突起２ａが貫通孔３
ａから引き抜かれてもそのまま搬送することが可能とな
る。

【０１０６】次に、図３５を参照して、貫通孔３ａにロ
ーラ１５の第１の突起１５ａを挿入する。これにより基
板３から結晶シート３００を剥離することができる。す
なわち、基板３の厚みよりも高い第１の突起１５ａを挿
入することにより直接結晶シート３００を押すことがで
き、基板３から結晶シート３００を剥がすことができ
る。第１の突起１５ａが貫通孔３ａに嵌まり合ったと
き、第１の突起１５ａの頂面１５ｔは貫通孔３ａから突
出する。第１の突起１５ａの高さを基板３の厚みの１０
５〜１２０％とすることで、第１の突起１５ａの高さを
最低限に抑えることができる。第１の突起１５ａは高温
条件下で非常に弱い部分であり、その高さが大きいほど
高温条件下で強度が低くなる。そのために第１の突起１
５ａの高さを最低限に抑えることで装置の耐久性を向上
させ、本発明における結晶シートの製造装置の歩留りを
向上させることができる。

【０１０７】また、主に融液付近は非常に高温にさらさ
れるため、装置のそれぞれの機構には耐高温性が必要と
されるが、本発明における剥離機構には機械的可動部が
ほとんど必要ないため、高温下でも問題なく動作を続け
ることができる。この際、第１の突起１５ａは最低１つ
あればよく、可動部材２の第２の突起２ａのように基板
の貫通孔３ａと同じ数である必要はない。しかしなが
ら、第１の突起１５ａの位置は貫通孔３ａのいずれかの
位置に対応している必要がある。

【０１０８】図３６および図３７は、別の局面に従った
結晶シートを基板から剥離する工程を示す断面図であ
る。図３６および図３７で示すように、基板３の表面に
線状の凸部３ｄのような溝が形成されていてもよい。こ
の場合でも、図３６で示すように基板３の表面に結晶シ
ート３００を成長させる。その後第２の突起２ａを貫通
孔３ａから引き抜き、図３７で示すように、第１の突起
１５ａを貫通孔３ａに差し込むことにより基板３から結
晶シート３００を剥離することができる。この場合に
は、基板３の主表面が平坦である場合よりもより少ない
力で剥離することができる。これは、上述のように、得
られた結晶シート３００と基板３との接着力によるもの
である。すなわち、基板３表面に線状の凸部３ｂまたは
点状の凸部が形成されることにより、基板３と結晶シー
ト３００との接触が点接触または線接触になる。その結
果、平坦な基板を用いた場合よりも接触面積が少なくな
るためである。

【０１０９】このように、基板３の表面に貫通孔３ａを
形成し、成長面に凹凸構造を設けることで、基板３表面
に容易に結晶シート３００を成長させるだけでなく、さ
らに容易に剥離することもできる。

【０１１０】以上のことから明らかなように、基板３の
表面と結晶シート３００との接着力は、結晶シート３０
０を成長させ剥離するのに重要な因子である。

【０１１１】次に、その密着力の制御方法について説明
する。図３８は、ある材質で構成した基板の斜視図であ
り、図３９は、別の材質で構成された突起を有する可動
部材の斜視図である。すなわち、図３８では、窒化ホウ
素板３ｘにより基板３が構成されている。なお、基板３
は主表面３０と貫通孔３ａとを有する。図３９を参照し
て、可動部材２の第２の突起２ａは炭化ケイ素柱２ｘに
より構成される。すなわち、第２の突起２ａの先端と基
板３の表面とを異なる材質で構成することによって、同
一の結晶シートの成長面内において複数の異なる剥離性
および接着性を持つ材質を用いることが可能となる。こ
れにより、接着性を制御することが可能となる。たとえ
ば、図３８および図３９における主表面３０で結晶シー
トとの接着性の低い材質を選定し、一方で、第２の突起
２ａ先端部で結晶シートとの接着性の高い物質を選定す
ることにより、これらの２種類の物質の中間的な接着性
を実現することが可能となる。これは、基板３の開孔率
すなわち、貫通孔３ａの径および数によってさらに制御
することが可能となる。

【０１１２】また、上述のような組合せの際には、基板
３が可動部材２から移動し第２の突起２ａの先端部が結
晶シート３００から離れることによって基板３と結晶シ
ート３００との接着性が極端に下がることになる。その
ため、条件によっては、搬送中に結晶シート３００が基
板３から不意に剥離し落下することがある。しかしなが
ら、基板３における開孔率および貫通孔３ａの配置を最
適化することで基板３と結晶シート３００との接着性を
制御することが可能となる。

【０１１３】逆に、基板３の主表面３ａを結晶シート３
００との接着性の高い物質で構成し、第２の突起２ａの
先端部に結晶シート３００との接着性の低い物質を選ぶ
ことにより落下を防止することができる。

【０１１４】基板３の主表面３ａおよび第２の突起２ａ
の先端には、結晶シート３００との適度な接着性も要求
される。結晶シート３００との接着性が高い基板３を用
いた際には、結晶シート３００が基板３に固着し剥離が
難しくなる。一方で、結晶シート３００との接着性が低
い基板３を用いた場合には、結晶シート３００が成長し
にくくまた搬送中に結晶シート３００が落下してしまい
回収できなくなるおそれがある。そのため、基板３には
微妙な接着性が要求されるが、第２の突起２ａの先端と
基板３の主表面３０とを異なる材質で構成することで、
非常に容易に剥離性と接着性の両立が実現可能となる。

【０１１５】基板３を構成する材質および第２の突起２
ａを構成する材質として、炭化ケイ素、窒化ケイ素およ
び窒化ホウ素が挙げられる。これらの材質は、融液の材
料および使用温度によって適宜選択することが可能であ
る。融液としてシリコンを用いる場合には、基板３およ
び第２の突起２ａを炭化ケイ素、窒化ケイ素または窒化
ホウ素で形成することがよい。

【０１１６】さらに、基板３の主表面３０および可動部
材２の第２の突起２ａの先端部だけ、上述の材料を被覆
するだけでも十分剥離性および接着性を制御することが
可能となる。このときには、可動部材２の第２の突起２
ａの材料および基板３の主表面３０の材料と被覆材料と
の熱膨張係数の差をできるだけ近い値にしておく必要が
ある。すなわち、あまりにも熱膨張係数が違いすぎると
被覆材料が剥離するおそれがあるためである。また、被
覆材料は単層である必要はなく、多層構造にすることも
可能である。また、このような被覆をすることにより、
第２の突起２ａからの汚染を防ぐことが可能となる。し
かも、熱伝導性の制御も容易となる。

【０１１７】次に、図４０を用いて搬送機構を説明す
る。図４０は、剥離工程を説明するための図である。剥
離手段としてのローラ１５は、基板３の貫通孔３ａに嵌
り合う第１の突起１５ａを有する。第１の突起１５ａが
貫通孔に嵌り合ったとき第１の突起１５ａは貫通孔３ａ
から突出する。ローラ１５は回転可能でありローラ１５
の回転方向に沿って第１の突起１５ａが設けられてい
る。ローラ１５は矢印Ｒで示す方向に回転することが可
能である。

【０１１８】第１の突起１５ａが基板３の貫通孔３ａに
嵌め合されると基板３からは結晶シート３００が剥離す
る。剥離された結晶シート３００は何らかの搬送機構を
用いて装置外部へ取出す必要があるが、この実施の形態
では、ある角度を持たせた滑り台状のガイド２００によ
り取出される。これにより、剥離された結晶シート３０
０は、自重または後から送り出される結晶シート３００
によって押出され、滑り台状のガイド２００上をすべ
り、径外へ持ち出すことが可能となる。また、剥離部分
の温度にもよるが、ベルトコンベアを用いて剥離された
結晶シート３００を取出すことも可能である。また、剥
離された結晶シート３００は、ある程度チャンバ内にス
トックされて、複数枚取出される方法でもよい。いずれ
の方法においても、結晶シートの製造装置の密閉性を保
持するため、エアカーテンや２段階式取出し室などを設
ける必要がある。

【０１１９】（実施の形態６）図４１は、この発明の実
施の形態６に従った結晶シートの製造装置の模式的な断
面図である。図４１を参照して、この発明の実施の形態
６に従った結晶シートの製造装置５０ｄでは、基板１３
０のそれぞれが連結されていない点で実施の形態５で示
す装置と異なる。複数の基板１３０はそれぞれ連結され
ておらず案内部材としてのレール１４０上を滑る。

【０１２０】この実施の形態においては、基板１３０が
装置内で循環するのではなく、外部から順次送り込みお
よび送り出しをされている点で実施の形態５と異なる。
実施の形態５と比較した場合に、本体チャンバ１の開孔
部が増えるため、空気を含む不純物が本体チャンバ１内
へ入りやすくなる。これを防ぐために、より精度の高い
密閉性を保持するための機構が必要となる。

【０１２１】また、基板１３０を本体チャンバ１の外に
取出すために、基板１３０に与える温度差が大きくな
り、基板１３０の連続耐用回数が下がる。しかしなが
ら、結晶シート３００の剥離および剥離後の搬送を低温
下で行なえるため歩留まりが高いという利点がある。ま
た、実施の形態５では基板３のすべてが数珠つなぎにな
っていたために１つの基板３が破損すると運転が完全に
停止してしまうが、実施の形態６の結晶シートの製造装
置５０ｄでは基板１３０はレール１４０上に配置されて
いるだけでありそれぞれの基板１３０は連結していない
ため基板１３０が１つまたは複数破損してもそれによっ
て運転を停止する必要は必ずしもない。そのため、連続
生産性および量産性に優れている。なお、この実施の形
態６で示す結晶シートの製造装置５０ｄの主要な構成に
ついては、上述の実施の形態５と同様である。すなわ
ち、軸１００内には冷却手段としてのノズル１１０が設
けられており、可動部材２および基板３を冷却する。

【０１２２】製造装置に導入された基板１３０は、レー
ル１４０上を滑り、可動部材２に達する。可動部材の第
２の突起２ａが基板１３０の貫通孔（図４１では示さ
ず）に嵌め合わされて基板１３０が送り出される。ま
た、基板１３０の主表面が冷却されて融液に接触するこ
とで、融液成分が主表面に凝固成長する。

【０１２３】送り出された基板１３０と基板の主表面１
３３に成長した結晶シートは、加熱室から外部に出され
た後に、ローラ１５を通過する際に、貫通孔に第１の突
起１５ａが差し込まれて主表面から結晶シート３００が
剥離する。その後、結晶シート３００は滑り台またはベ
ルトコンベアなどの搬送機構によって取出され結晶シー
ト３００を得ることができる。なお、ベルトコンベア
は、ベルト３３０とローラ３２０とにより構成される。

【０１２４】また、基板１３０は必要であれば、洗浄お
よび／または研磨等の処理をした後、再びレール１４０
に載せられて結晶シートの製造装置５０ｄ内に順次送り
込まれる。

【０１２５】図４２および図４３は、実施の形態６に従
った基板の斜視図である。図４２を参照して、１つの局
面に従った基板１３０は、コの字状のベース部分１３２
と、ベース部分１３２の両側に形成されたフック型のガ
イド１３１とを有する。ガイド１３１により溝部１３１
ａが形成されており、この溝部１３１ａに２本のレール
１４０が嵌め合される。レール１４０に嵌め合された基
板１３０は、重力、可動部材２の駆動力およびローラ１
５の駆動力によって順次送り出される。また、ベース部
分１３２には貫通孔１３０ａが形成されており、主表面
１３３は融液に浸漬される。

【０１２６】さらに、図４３で示すように、基板１３０
の表面には線状の凸部１３０ｂおよび点状の凸部（図４
３では図示せず）および面状の凸部１３０ｄを形成する
ことも可能となる。この基板１３０の表面の凹凸機構
は、上述の図２０〜２３で示したような形状とすること
が可能である。また、貫通孔も円錐台形状や角柱形状に
することができる。貫通孔１３０ａの形状、径、数、平
坦部の有無、突起の被覆材料などは適宜に選択して使用
することができる。

【０１２７】このような本発明によれば、搬送機構によ
り基板を移動させた後に、連続的に結晶シートを基板か
ら剥離することができる。本発明においては極めて簡易
な機構による剥離が可能であり、高度の設備および制御
が必要なく、剥離プロセスの低コスト化が可能である。

【０１２８】また、主に融液付近は非常に高温にさらさ
れるためそれらの装置のそれぞれの機構には耐高温性が
必要とされるが、本発明における連続剥離機構には、機
械的可動部がほとんど必要ない。その結果、高温下でも
問題なく動作を続けることができる。

【０１２９】なお、剥離用の第１の突起の数は、基板の
貫通孔の数以下であればよく、必ずしも基板の貫通孔の
数と同じ数の突起は必要ない。これにより、高温下で機
械的強度の低い部分である突起の数を減らすことができ
る。また、突起が何らかの原因により結晶シート作製中
に破損した場合も最低１つの突起が残っていれば結晶シ
ートを剥離させることが可能であり、本発明により歩留
りの高い剥離機構を提供することができる。

【０１３０】また本発明によれば、結晶シートの成長面
である基板の平面を平坦に構成することが可能であり平
坦な結晶シートを基板表面上に成長させることが可能で
ある。これにより、電極接地部分などの良好な接触が要
求される部分の平坦化が可能である。また、凹凸を約８
０μｍ程度として基板を平坦化することによって搬送に
真空チャックなどのプロセスを使用することも可能であ
る。これにより、プロセスコストの低減および歩留りの
向上などに大きく貢献することができる。

【０１３１】さらに、可動部材の第２の突起の高さを基
板の厚みより大きくすることまたは小さくすることで、
基板表面の結晶シート成長面に凹部または凸部を形成
し、任意形状の結晶シートが得られる。さらに、基板か
ら結晶シートを剥離するためには、剥離用の第１の突起
の高さは第２の突起の高さよりも大きい必要がある。ま
た同時に、剥離用の第１の突起の高さを第２の突起の高
さの１０５〜１２０％程度とすることにより、剥離用の
第１の突起の高さを最低限に抑えることができる。第１
の突起は高温条件下で機械的強度が低い。その高さが大
きいほど機械的強度が低くなる。第１の突起の高さを最
低限に抑えることで装置の耐久性を向上させ、本発明に
おける結晶シート製造装置の歩留りを向上させることが
できる。

【０１３２】また、本発明によれば、第２の突起の先端
部と基板の主表面とを異なる材質で構成することによっ
て、同一の結晶シートの成長面内において複数の異なる
接着性を持つ材質を用いることが可能となる。また、本
発明によれば、基板の表面に凹凸を設けることで、結晶
シートの基板表面側に任意形状の凹凸を作製することが
可能である。これにより、たとえば結晶シートの任意の
箇所にのみピラミッド状の凹凸形状やＶ溝のような任意
形状の表面を作製することが可能となる。結晶シートを
太陽電池として用いる場合には、光閉込め構造のために
結晶シートの表面の一部に凹凸を形成する一方で電極接
地部には、電極と結晶シートとの良好な接触のために接
触面を平坦化するということも可能である。

【０１３３】本発明によれば、太陽電池の重要な課題で
ある低コスト化が可能となる。つまり、原料損失の低
減、スライスコスト低減および剥離性の制御による歩留
りの向上を図ることができる。さらに、研磨やグルーブ
加工などのプロセスによらずに結晶シート表面に任意形
状の凹凸を作製することができる。また、温度分布制御
を用いた結晶核発生の制御による結晶品質の向上を図る
こともできる。

【０１３４】

【実施例】以下、この発明の実施例について具体的に説
明するなお、以下の実施例においては、融液の温度は１
４３０〜１４５０℃の範囲とし、可動部材の回転数は毎
分０．１〜２０回転の範囲とした。冷却ガスの流量は毎
分０〜８００ｄｍ³とした。

【０１３５】可動部材２および基板３の形状について
は、それぞれ図１４および図２８から図３０で示すもの
を用いた。また、基板３表面の開孔率（主表面３０の面
積に対する貫通孔３ａの面積の割合）は５〜７５％とし
た。またそれぞれについて、第２の突起２ａの高さが基
板３の厚みよりも大きいもの、小さいものおよび等しい
ものを用いた。第２の突起２ａの先端および基板３の表
面について被覆層が有るものおよび無いものでの実験を
行なった。また、被覆層を構成する場合には、炭化ケイ
素、窒化ケイ素または窒化ホウ素のいずれかで被覆を行
なった。さらに、各実施例において得られた結晶シート
から簡単なプロセスで太陽電池を作製した。

【０１３６】（実施例１）まず、実施の形態５で説明し
た結晶シートの製造装置５０ｃを用いて結晶シートを作
製した。基板３を５０枚連結し、循環系を構成した。循
環系をほぼ１周させて実験を行なった。実験条件は上述
の範囲とした。詳細な条件および手順を以下に示す。

【０１３７】まず、図１７で示すような第２の突起２ｃ
を有する可動部材２を用意した。また、この第２の突起
２ｃに対応した形状の貫通孔を有する基板３を準備し
た。基板３表面での開孔率を５０％とした。基板３の主
表面３０を窒化ケイ素で被覆した。第２の突起２ｃの先
端は特に被覆を行なわなかった。また、基板３の結晶シ
ートの成長面は平面のものとした。つまり、表面に溝を
形成しなかった。質量１０ｋｇのシリコン原料（純度９
９．９９９９９９９９９％）を高純度の黒鉛製のるつぼ
内に入れた。チャンバ内を圧力６．７×１０^-3Ｐａまで
減圧した。チャンバ内にアルゴンガスを導入して常圧に
した。以後は毎分１０ｄｍ³でチャンバ上部よりアルゴ
ンガスを流し続けた。

【０１３８】続いて、チャンバ内を温度１５００℃まで
昇温して完全にシリコンを融解した。さらに新たにシリ
コン原料を投入して湯面位置を所定の位置に設定した。
その後、チャンバ内を温度１４３０℃まで温度を下げ
た。３０分間その状態のまま保持してチャンバ内部およ
びシリコンの融液８の温度を安定化させた。続いて、図
１３で示す可動部材２を毎分０．５回転の速度で回転さ
せながら可動部材２の内部に冷却ガスとして窒素ガスを
毎分７００ｄｍ³で導入し、内部から可動部材２を冷却
した。その後、るつぼ９を徐々に上昇させて可動部材２
をシリコンの融液８に浸漬しほぼ循環系を１周させた。
それと同時に、基板３の主表面にシリコンの結晶シート
が成長した。この基板３を順次可動部材２から送り出
し、ローラ１５で基板３からシリコンの結晶シートを剥
離させた。

【０１３９】図４４は、太陽電池の製造プロセスを示す
工程図である。まず、上述の工程で製造したシリコンの
結晶シート（基板）を洗浄した（ステップＳ５０１）。
次に、シリコンの結晶シートをアルカリエッチングした
（ステップＳ５０２）。結晶シートにｎ⁺層を拡散して
形成した（ステップＳ５０３）。結晶シートの表面に反
射防止膜を形成した（ステップＳ５０４）。結晶シート
の裏面をエッチングした（ステップＳ５０５）。結晶シ
ートの裏面にアルミニウムをペースト印刷し、焼成した
（ステップＳ５０６）。受光面に銀ペーストを印刷し焼
成した（ステップＳ５０７）。これにより、太陽電池を
作製した。この太陽電池の寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃ
ｍとした。この太陽電池の変換効率を測定したところ１
２％であった。

【０１４０】（実施例２）ここでは、実施の形態６にし
たがった装置で結晶シートを作製した。基板１３０を順
次送り込み６０枚の基板１３０を融液８に浸漬させて実
施例１と同様の条件で結晶シートを作製し、その結晶シ
ートを元に太陽電池を作製したところ実施例１と同様の
結果を得た。

【０１４１】（実施例３〜実施例６）実施例３〜実施例
６では、基板３の表面に凹凸形状を形成したこと以外は
実施例１と同様の方法で行なった。すなわち、実施例３
では図２０で示す基板３を用いた。実施例４では図２１
で示す基板を用いた。実施例５では図２２で示す基板を
用いた。実施例６では図２３で示す基板を用いた。それ
ぞれの溝のピッチは１ｍｍとした。溝の深さは１ｍｍと
した。図２２および２３において、面状の凸部３ｄの幅
は５ｍｍとした。それぞれの基板３を用いて作製した太
陽電池の特性を表１に示す。

【０１４２】

【表１】

【０１４３】（実施例７）まず、比抵抗が２Ω・ｃｍと
なるようにボロンの濃度を調整したシリコン原料を用意
した。このシリコン原料を高純度のカーボン製のるつぼ
に保護された石英製のるつぼに入れた。そのるつぼを図
４１で示す本体チャンバ１内に固定した。本体チャンバ
１内を減圧し、圧力を６．７×１０^-1Ｐａ以下とした。
その後、本体チャンバ１内にアルゴンガスを導入し、常
圧とした。その後は、常に１ｄｍ³／分でチャンバ上部
よりアルゴンガスを流出させた。

【０１４４】次に、シリコンを溶解させるためにヒータ
４の温度を１５５０℃とした。これにより、完全にシリ
コンを溶融状態とした。このとき、シリコン原料は溶解
することで液面が低くなったため、追加投入管（図示せ
ず）により、新たにシリコン原料を投入して、湯面位置
を所定の位置とした。その後、シリコン融液の温度を１
４５０℃とし３０分間そのまま保持し、融液温度の安定
化を図った。

【０１４５】次に、可動部材２を回転させずに窒素ガス
の流量を７００ｄｍ³／分で可動部材２に吹き付け冷却
した。このとき用いた基板１３０の表面には、図４３で
示すような線状の凸部１３０ｂと面状の凸部１３０ｄを
形成した。基板１３０の貫通孔１３０ａが面状の凸部１
３０ｄに形成される。線状の凸部１３０ｂのピッチは
０．５ｍｍとし、面状の凸部１３０ｄの幅は２ｍｍとし
た。基板１３０の外寸法は３０ｍｍ×３０ｍｍとした。
その後、るつぼ９を徐々に上昇させ、基板１３０表面が
深さ５ｍｍまで浸漬する位置にまでるつぼ９を上昇させ
た。可動部材２を５ｒｐｍ（毎分の回転数）で回転さ
せ、シリコンの結晶シートを作製した。

【０１４６】次に、連続的に基板１３０を投入すること
により、シリコンの結晶シートが成長した基板１３０も
順次送り出された。その後、基板１３０ごと本体チャン
バ１の外へ搬送し、剥離用のローラ１５も回転させるこ
とにより、基板１３０からシリコンの結晶シート３００
を剥離した。このとき得られたシリコンの結晶シート３
００は基板１３０から容易に剥離することができた。

【０１４７】シリコンの結晶シート３００は、基板１３
０のサイズとほぼ一致しており、縦×横が３０ｍｍ×３
０ｍｍであった。得られたシリコンの結晶シート３００
の厚みは厚い部分で約０．４ｍｍ、薄い部分で約０．２
５ｍｍであった。

【０１４８】次に、得られたシリコンの結晶シート３０
０を用いて、太陽電池の作製を行なった。得られたシリ
コンの結晶シートを、硝酸とフッ酸との混合溶液でエッ
チングおよび洗浄を行ない、その後、水酸化ナトリウム
を用いてアルカリエッチングを行なった。その後、ＰＯ
Ｃｌ₃を拡散させてｐ型基板にｎ型層を形成した。結晶
シート表面に形成されるＰＳＧ（リンシリケイトガラス
膜）をフッ酸で除去した後、太陽電池の受光面となるｎ
型層上にプラズマＣＶＤを用いてシリコン窒化膜を形成
した。次に、太陽電池の裏面側となる面に形成されてい
るｎ型層を硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチング除去
した。これにより、ｐ型基板を露出させた。その上に裏
面電極およびｐ⁺層を同時に形成した。

【０１４９】次に受光面側の電極をスクリーン印刷法を
用いて形成した。このとき、図２５で示すようにシリコ
ンの結晶シートの平坦部に電極が形成されるようにスク
リーン印刷を行なった。その後、はんだディップを行な
い太陽電池を作製した。作製した太陽電池について、Ａ
Ｍが１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の照射条件でセル特性
を測定した。測定結果は、短絡電流が２９．８ｍＡ／ｃ
ｍ²、開放電圧が５９４ｍＶ、フィルファクタが０．７
３、効率が１２．９％であった。

【０１５０】（実施例８）実施例８では、ニッケルシー
トの作製を行なった。ニッケル原料を高純度アルミナ製
のるつぼ９内に入れ、そのるつぼ９を図１３で示す結晶
シートの製造装置５０ｃのチャンバ内に固定した。チャ
ンバ内の圧力を６．７×１０^-2Ｐａ以下とした。その
後、チャンバ内にアルゴンガスを導入し、常圧とした。
その後は常に１ｄｍ³／分でチャンバ上部よりアルゴン
ガスを流出させた。

【０１５１】次に、ニッケル溶解用のヒータの温度を１
５６０℃とし、完全にニッケルを溶融状態とした。この
とき、ニッケル原料は溶融することで液面が低くなるこ
とから、追加投入管により、新たにニッケル原料を導入
することで湯面位置を所定の位置とした。その後、ニッ
ケルの融液８の温度を１４７０℃とし、３０分間そのま
ま保持し、融液８の温度の安定化を図った。

【０１５２】次に、可動部材２を５ｒｐｍで回転させた
まま、窒素ガスの流量を１４００ｄｍ³／分として可動
部材２の内部に吹き付け可動部材２を冷却した。このと
き用いた基板３の表面には、図２１で示すように点状の
凸部３ｃを形成した。点状の凸部３ｃのピッチは０．０
７ｍｍであり、溝の深さは０．０７ｍｍであり、基板３
の外寸法は縦×横が２０ｍｍ×２０ｍｍとした。

【０１５３】その後、るつぼ９を徐々に上昇させ、基板
３が深さ５ｍｍまで浸漬する位置までるつぼ９を上昇さ
せた。これによりニッケルシートを作製した。得られた
ニッケルのシートの厚みは、厚い部分で６００μｍ、薄
い部分で４５０μｍであった。

【０１５４】（実施例９）実施例９では、アルミニウム
のシートの作製を行なった。アルミニウム原料を高純度
の黒鉛製のるつぼ９内に入れ、そのるつぼ９を図１３で
示すような結晶シートの製造装置５０ｃのチャンバ内に
固定した。チャンバ内の圧力を１．３Ｐａ以下とした。
その後、チャンバ内にアルゴンガスを導入し常圧とし
た。その後は、常に流量０．５ｄｍ³／分でチャンバ上
部からアルゴンガスを流出させた。

【０１５５】次に、ヒータの温度を８００℃とし、完全
にアルミニウムを溶融状態とした。このとき、アルミニ
ウム原料は溶解することで液面が低くなるため、追加投
入管により新たにアルミニウム原料を投入することで湯
面位置を所定の位置に合わせた。

【０１５６】その後、アルミニウム融液の温度を７００
℃とし、５分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図
った。

【０１５７】次に、可動部材２を１０ｒｐｍで回転させ
たまま、窒素ガスの流量を８００ｄｍ³／分として可動
部材２内部に吹き付け可動部材２を冷却した。このとき
用いた基板３には、図２０で示すような線状の凸部３ｂ
が形成されていた。凸部３ｂのピッチは０．０７ｍｍで
あり、溝の深さは０．０７ｍｍであり、基板３の外寸は
縦×横が１５ｍｍ×１５ｍｍであった。

【０１５８】その後、るつぼ９を徐々に上昇させ、基板
３が５ｍｍの深さまで浸漬する位置にまでるつぼ９を上
昇させアルミニウムのシートを作製した。

【０１５９】これにより得られたシートの厚みは厚い部
分で３００μｍ、薄い部分で１５０μｍであった。

【０１６０】（実施例１０）図４５は、実施例１０で用
いた結晶シートの製造装置の模式的な断面図である。実
施例１０では、図４５に示す装置を用い、結晶シートの
製造装置５０ｅ以外の条件はすべて実施例７とすべて同
じ条件としてシリコン結晶シートを作製した。図４５を
参照して、本実施例においては剥離手段４０２および可
動部材４０１が回転しない。剥離手段４０２および可動
部材４０１は、矢印４０２ａおよび４０１ａで示す方向
に上下動する。可動部材４０１内には冷却手段としての
ノズルが設けられており、ノズルから噴出する冷却ガス
が可動部材４０１および可動部材４０１に接する基板を
冷却する。

【０１６１】まず、可動部材４０１について説明する。
図４６を参照して、ベルト状の案内部材１９によりキャ
タピラ状に基板３が連結され順次送られてくる。テンシ
ョンロール４００によってキャタピラには一定のテンシ
ョンがかかっている。

【０１６２】図４７を参照して、回転しない可動部材４
０１が上部から基板３を押込み、基板３をシリコン融液
８に浸漬させる。その後、可動部材４０１が上昇し、図
４６で示す状態に戻る。基板３が１枚分だけ矢印４０３
で示す方向に送り出され、続いて可動部材４０１は下降
して次の基板３をシリコン融液８に浸漬させる。これを
繰返すことにより、順次シリコンシートを作製すること
ができた。

【０１６３】次に、剥離手段４０２について説明する。
図４８を参照して、キャタピラ上に連結されて基板３が
順次送られる。回転しない剥離手段４０２が上下動する
ことによって基板３から結晶シート３００を剥離させ、
ベルト３３０を有するベルトコンベアを用いて矢印３１
０で示す方向に結晶シート３００を運搬して取出すこと
ができた。剥離手段４０２は、図４８で示すように１つ
でも十分であるが、複数設置した場合も同様に効率よく
結晶シート３００を取出すことができた。

【０１６４】また、基板３を順次動かし続けるために
は、可動部材４０１および剥離手段４０２が、基板３に
同期して基板３の移動方向へも可動することが望まし
い。なお、剥離手段４０２は突起４０２ｂを有する。ま
た、図４８では案内部材１９は省略している。

【０１６５】以上、この発明の実施の形態および実施例
について説明したが、本発明の範囲はこれらに限定され
るものではない。

【０１６６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【０１６７】

【発明の効果】この発明に従えば、基板を冷却された可
動部材に接触させて冷却しながら結晶シートを成長させ
ることで、基板と融液が反応することを防ぎ、基板に沿
った平面形状を有する結晶シートを得ることができる。
また、基板をキャタピラ状に連結し、冷却体と接触して
いる部分で結晶成長させ、基板ごと加熱室外へ搬送する
ことで加熱室外への搬送が容易になる。また、剥離回収
を加熱室外で行なうため、結晶シートの基板からの剥離
が容易となる。さらに、真空チャッキングなどの回収治
具も温度が低い領域に設置されるため、耐熱性を考慮し
なくてもよく設計しやすい。さらに、基板を冷却体に連
続的に供給するため生産効率が向上する。

【０１６８】また、キャタピラ状に連結した基板の連結
部を融液に浸漬させないことにより、融液が可動部に浸
透することによる破損を防止することができる。

【０１６９】また、冷却体である可動部材と基板との接
触面を凹凸形状とすることで、その接触面積を広くする
ことができ、効率よく基板を冷却することができる。

【０１７０】また、可動部材の周囲に配置した基板に貫
通孔を設け、可動部材にはそれに対応した突起を設ける
ことで、連続的に基板から結晶シートを剥離することが
可能となった。機械的可動部分をほとんど必要としない
ため、シリコン融液を用いるような高温下でも問題なく
動作させることができる。

【０１７１】また、上述の突起によって任意の凹凸形状
を持った結晶シートの作製が可能である。これにより製
造される結晶シートの形状が大まかに定められること
で、結晶シートを加工する際の手間が省け、低コスト化
が望まれる。また、基板表面と突起先端部とを結晶シー
トとの接着性の異なる２種類以上の材質で被覆すること
で、基板と結晶シートとの接着性の制御を容易に行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に従った結晶シート
の製造装置の模式的な断面図である。

【図２】 可動部材を拡大して示す斜視図である。

【図３】 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って見た断面
を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２に従った可動部材の
断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態３に従った基板の断面
図である。

【図６】 この発明の実施の形態３の別の局面に従った
基板の斜視図である。

【図７】 この発明の実施の形態３のさらに別の局面に
従った基板の斜視図である。

【図８】 この発明の実施の形態３のさらに別の局面に
従った基板の斜視図である。

【図９】 この発明の実施の形態４に従った結晶シート
の製造装置の模式的な断面図である。

【図１０】 図９で示す可動部材を拡大して示す斜視図
である。

【図１１】 図１０中のＸＩ−ＸＩ線に沿って見た断面
を示す図である。

【図１２】 キャタピラ状に連結された基板の構成を示
す斜視図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５に従った結晶シー
トの製造装置の模式的な断面図である。

【図１４】 図１３で示す可動部材を拡大して示す斜視
図である。

【図１５】 図１４で示す可動部材に対応した基板の斜
視図である。

【図１６】 この発明の別の局面に従った可動部材の斜
視図である。

【図１７】 この発明のさらに別の局面に従った可動部
材の斜視図である。

【図１８】 この発明のさらに別の局面に従った可動部
材の斜視図である。

【図１９】 この発明のさらに別の局面に従った可動部
材の斜視図である。

【図２０】 この発明の別の局面に従った基板の斜視図
である。

【図２１】 この発明のさらに別の局面に従った基板の
斜視図である。

【図２２】 この発明のさらに別の局面に従った基板の
斜視図である。

【図２３】 この発明のさらに別の局面に従った基板の
斜視図である。

【図２４】 基板の一部分を示す斜視図である。

【図２５】 図２４で示す基板を用いて得られた結晶シ
ートの斜視図である。

【図２６】 この発明のさらに別の局面に従った基板の
断面図である。

【図２７】 この発明のさらに別の局面に従った基板の
断面図である。

【図２８】 基板表面に形成される結晶シートの断面図
である。

【図２９】 基板表面に形成される結晶シートの断面図
である。

【図３０】 基板表面に形成される結晶シートの断面図
である。

【図３１】 図２８で示す基板の斜視図である。

【図３２】 図２９で示す基板の斜視図である。

【図３３】 図３０で示す基板の斜視図である。

【図３４】 結晶シートを基板から剥離する工程を示す
断面図である。

【図３５】 結晶シートを基板から剥離する工程を示す
斜視図である。

【図３６】 別の局面に従った結晶シートを基板から剥
離する工程を示す断面図である。

【図３７】 別の局面に従った結晶シートを基板から剥
離する工程を示す断面図である。

【図３８】 ある材質で構成された基板の斜視図であ
る。

【図３９】 別の材質で形成された突起を有する可動部
材の斜視図である。

【図４０】 剥離工程を説明するための図である。

【図４１】 この発明の実施の形態６に従った結晶シー
トの製造装置の模式的な断面図である。

【図４２】 この発明の実施の形態６の１つの局面に従
った基板の斜視図である。

【図４３】 実施の形態６の別の局面に従った基板の斜
視図である。

【図４４】 太陽電池の製造プロセスを示す工程図であ
る。

【図４５】 実施例１０で用いた結晶シートの製造装置
の模式的な断面図である。

【図４６】 図４５で示す装置の動作を説明するための
図である。

【図４７】 図４５で示す装置の動作を説明するための
図である。

【図４８】 剥離手段の動作を説明するための図であ
る。

【図４９】 従来のシリコンリボン法によるシリコンの
製造方法の概略図である。

【図５０】 従来のシリコンリボン製造装置の概略図で
ある。

【符号の説明】

２ 可動部材、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 第２の突起、
３，１３０ 基板、３ａ 貫通孔、３ｂ，３ｃ，３ｄ
凸部、８ 融液、９ るつぼ、１５ ローラ、１５ａ
第１の突起、１９ 案内部材、３０ 主表面、１１０
ノズル、１４０レール、３００ 結晶シート。

フロントページの続き (72)発明者 布居 徹 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 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 (72)発明者 谷口 浩 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 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BA04 CF03 EG30 5F051 AA01 BA11 CB01

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶シートが形成されるべき主表面を有
   する板状体と、 融液を保持する容器と、 前記板状体の主表面が融液に接触した後、融液から離れ
   るように前記板状体を移動させるために前記板状体を保
   持する可動部材と、 前記可動部材を冷却するための冷却手段とを備えた、結
   晶シートの製造装置。
2. 【請求項２】 前記可動部材から搬送された前記板状体
   の主表面に形成された結晶シートを前記主表面から剥離
   する剥離手段をさらに備え、前記板状体には貫通孔が形
   成されており、前記剥離手段は前記貫通孔に嵌まり合う
   第１の突起を有する、請求項１に記載の結晶シートの製
   造装置。
3. 【請求項３】 前記可動部材は、前記貫通孔に嵌まり合
   う第２の突起を有する、請求項２に記載の結晶シートの
   製造装置。
4. 【請求項４】 前記第２の突起が前記貫通孔に嵌まり合
   ったとき前記第２の突起の頂面と前記主表面の高さとが
   ほぼ等しくなる、請求項３に記載の結晶シートの製造装
   置。
5. 【請求項５】 前記第１の突起の長さは前記第２の突起
   の長さよりも長い、請求項３に記載の結晶シートの製造
   装置。
6. 【請求項６】 前記板状体の材質と前記第２の突起の材
   質とが異なる、請求項４または５に記載の結晶シートの
   製造装置。
7. 【請求項７】 前記剥離手段には前記板状体の移動方向
   に沿って前記第１の突起が設けられており、前記可動部
   材には前記板状体の移動方向に沿って前記第２の突起が
   設けられている、請求項４から６のいずれか１項に記載
   の結晶シートの製造装置。
8. 【請求項８】 前記板状体を前記可動部材から前記剥離
   手段に案内するベルト状の案内部材をさらに備え、前記
   案内部材により複数の前記板状体が連結されてキャタピ
   ラ状に形成されている、請求項２から７のいずれか１項
   に記載の結晶シートの製造装置。
9. 【請求項９】 前記板状体の両端部に立設部が設けられ
   ており、隣り合う前記板状体を前記案内部材に締結する
   ための締結部が前記立設部に設けられている、請求項８
   に記載の結晶シートの製造装置。
10. 【請求項１０】 前記板状体を前記可動部材から前記剥
    離手段に案内するレール状の案内部材をさらに備えた、
    請求項２から７のいずれか１項に記載の結晶シートの製
    造装置。
11. 【請求項１１】 前記可動部材は多角柱形状である、請
    求項１から１０のいずれか１項に記載の結晶シートの製
    造装置。
12. 【請求項１２】 前記可動部材と前記板状体とは、互い
    に嵌合し合う凹凸形状を有する、請求項１から１１のい
    ずれか１項に記載の結晶シートの製造装置。
13. 【請求項１３】 前記板状体の主表面は平坦である、請
    求項１から１２のいずれか１項に記載の結晶シートの製
    造装置。
14. 【請求項１４】 前記板状体の主表面に凹凸が形成され
    ている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の結晶
    シートの製造装置。
15. 【請求項１５】 前記可動部材内に前記冷却手段が設け
    られている、請求項１から１４のいずれか１項に記載の
    結晶シートの製造装置。
16. 【請求項１６】 冷却された状態の板状体を融液に接触
    させる工程と、 融液に接触した前記板状体の主表面を融液から離すこと
    によって前記主表面に結晶シートを凝固成長させる工程
    と、 前記板状体から結晶シートを剥離する工程とを備えた、
    結晶シートの製造方法。
17. 【請求項１７】 前記結晶シートを剥離する工程は、前
    記板状体上に成長した結晶シートを加熱室外に案内して
    剥離回収することを含む、請求項１６に記載の結晶シー
    トの製造方法。
18. 【請求項１８】 前記結晶シートを凝固成長させる工程
    は、可動部材を用いて前記板状体の主表面を融液に接触
    させた後、融液から離れるように前記板状体を移動させ
    ることを含む、請求項１７に記載の結晶シートの製造方
    法。
19. 【請求項１９】 前記板状体を融液に接触させる工程
    は、貫通孔が形成された前記板状体に融液を接触させる
    ことを含み、前記結晶シートを剥離する工程は、第１の
    突起が設けられた剥離手段を用いて、結晶シートが形成
    された前記板状体の主表面の反対側から前記剥離手段の
    第１の突起を前記板状体の貫通孔に嵌め合わせることに
    より結晶シートを前記板状体から剥離することを含む、
    請求項１８に記載の結晶シートの製造方法。
20. 【請求項２０】 前記剥離手段は回転可能であり、前記
    剥離手段の回転方向に沿って複数の前記第１の突起が設
    けられ、前記結晶シートを剥離する工程は、前記剥離手
    段を回転させることにより複数の前記板状体の前記貫通
    孔の１つ以上に複数の前記第１の突起を嵌め合わせて、
    結晶シートを前記板状体から剥離することを含む、請求
    項１９に記載の結晶シートの製造方法。
21. 【請求項２１】 前記板状体を融液に接触させる工程
    は、第２の突起が形成された前記可動部材を用いて、前
    記可動部材の第２の突起が前記貫通孔に嵌め合わされた
    状態で前記板状体を融液に接触させることを含む、請求
    項１８から２０のいずれか１項に記載の結晶シートの製
    造方法。
22. 【請求項２２】 前記可動部材は回転可能であり、前記
    可動部材の回転方向に沿って複数の前記第２の突起が設
    けられ、前記板状体を融液に接触させる工程は、前記可
    動部材を回転させることにより複数の前記板状体の前記
    貫通孔の各々に複数の前記第２の突起の各々を嵌め合わ
    せて、前記板状体に融液を接触させることを含む、請求
    項２１に記載の結晶シートの製造方法。
23. 【請求項２３】 前記結晶シートを凝固成長させる工程
    は、シリコンの結晶シートを凝固成長させることを含
    む、請求項１６から２２のいずれか１項に記載の結晶シ
    ートの製造方法。
24. 【請求項２４】 請求項１６から２３のいずれかの方法
    で製造した結晶シートを用いて製造した太陽電池。