JP4212555B2 - Sheet manufacturing method, the thin plate manufacturing apparatus and the base plate - Google Patents

Sheet manufacturing method, the thin plate manufacturing apparatus and the base plate Download PDF

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Description

本発明は、薄板製造方法、薄板製造装置および下地板に関し、より具体的にはシリコン薄板製造方法、シリコン薄板製造装置および下地板に関するものである。 The present invention is a thin plate manufacturing method, a thin plate manufacturing apparatus and the base plate, is intended more particularly silicon thin manufacturing method, a silicon thin plate manufacturing apparatus and the base plate.

民生用の太陽電池には、シリコンが用いられる。 The solar cells for consumer use, silicon is used. シリコンは、単結晶、多結晶、非晶質の順に変換効率や寿命などの特性が低下するが、他方、上記の順にコストが安く大面積化しやすくなる。 Silicon, single crystal, polycrystalline, but characteristics such as conversion efficiency and life in the order of the amorphous decreases, while the cost in the order of the is likely cheaper large area. このうち、非晶質シリコンは、SiH を原料としてCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、ガラス、プラスチック、金属基板などの上に堆積することができるので安価で大面積化しやすい。 Among these, amorphous silicon, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method and SiH 4 as a raw material, glass, plastic, easily large area at low cost because it can be deposited on such a metal substrate. 変換効率は最高約12%程度である。 Conversion efficiency is the highest order of about 12%.
また、単結晶シリコンはCZ(Czochralski)法により直径150mm(6インチ)や200mm(8インチ)のインゴットが製造され、大型化も可能であり、変換効率は15%を超えることができる。 The single crystal silicon ingot CZ (Czochralski) method by the diameter 150 mm (6 inches) and 200 mm (8 inches) is produced, size is also possible, the conversion efficiency can exceed 15%.
さらに、多結晶シリコンは、板ガラスの製造技術等を用いて、各種の製造方法が検討されている。 Furthermore, polycrystalline silicon, using the flat glass manufacturing techniques such as, various manufacturing methods have been studied. 多結晶シリコンは非晶質シリコンと同様に大面積化しやすいが、変換効率は、単結晶シリコンと非晶質シリコンとの中間に位置する。 Polycrystalline silicon is easily large area like the amorphous silicon, but the conversion efficiency is positioned in the middle between the single crystal silicon and amorphous silicon.
上記のシリコンの製造方法は、大面積化、変換効率および製造能率の向上をもたらしてきた。 Method for manufacturing the silicon has led to improvement in the large area, the conversion efficiency and production efficiency. しかし、現状の原子力発電や火力発電などの大規模な発電方式に比べてその発電単価はかなり割高であり、製造コストを低減する必要がある。 However, the unit cost of power generation compared to the large-scale power generation methods, such as nuclear power and thermal power of the status quo is quite expensive, it is necessary to reduce the manufacturing cost.

本発明は、生産規模の拡大により製造効率を大きく高めることができ、単位面積当りの製造コストを画期的に低下させることができる、薄板製造方法、薄板製造装置および下地板を提供することを目的とする。 The present invention, production efficiency by expanding production scale can be increased greatly, the manufacturing cost of per unit area can be reduced remarkably, sheet manufacturing process, to provide a thin plate manufacturing apparatus and the base plate for the purpose.
本発明の薄板製造方法は、金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する方法である。 Sheet production method of the present invention, immersing the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, the thin plate by an immersion process of attaching the thin plate surface of the base plate it is a method of manufacture. この製造方法は、下地板の表面に形成された薄板と下地板とを分離した後、薄板が分離された下地板を再び浸漬処理に用いる。 The manufacturing method, after separating the thin and the underlying plate formed on the surface of the base plate, again used in the dipping process the base plate sheet is separated.
上記のように下地板を再利用することにより、薄板の製造コストを低減することができる。 By reusing the base plate as described above, it is possible to reduce the manufacturing cost of the thin plate. この下地板は、たとえばシリコン薄板を製造する場合には、カーボン製であることが望ましいが、カーボン製でなくてもよい。 The base plate, the case of producing a silicon thin plate, for example, but is preferably a made of carbon, may not be made of carbon. 下地板の再利用をすることにより、大きなコスト低減を得ることができる。 By the reuse of the base plate, it is possible to obtain a significant cost reduction.
また、下地板の外観観察および/または下地板の使用履歴調査に基づく判別工程において、再度の浸漬処理に用いることが可能と判定した下地板を浸漬処理に再び用いることができる。 It can also be used in the determination process based on external observation and / or use history study of the underlying plate of the base plate, again underlying plate is determined to be possible to use the immersion process again immersion treatment.
上記の判別工程において、シリコン薄板が分離された下地板は、(a1)浸漬処理に用いることができる、(a2)浸漬処理に用いる前に加工処理が必要である、および(a3)廃棄処分とする、の3つの判定のいずれかがなされる。 In the above determination step, the base plate having a silicon thin has been separated, (a1) can be used for immersion treatment, (a2) processing prior to use in the dipping process is necessary, and (a3) ​​and disposal to any of the three determination is made.
下地板の使用回数が増えると、表面形状が変化してその表面に成長するシリコン薄板の品質が劣化するが、この場合は所定の加工処理を施すことにより再使用可能とすることができる。 When the number of times of use of the base plate increases, but deterioration of the quality of the silicon thin plate grown on the surface the surface shape changes, this case may be a reusable by performing predetermined processing. すなわち、下地板の表面には畝状の凹凸が形成されているが、使用回数が増えると、凹凸の高さが減ってしまう。 That is, ridge-like unevenness on the surface of the base plate are formed, the number of uses increases, the height of the unevenness resulting in reduced. 凹凸の凸部を結晶成長の起点として結晶を成長させることにより、結晶性に優れた薄板を製造することができる。 By growing crystals the convex portion of the concavo-convex as a starting point for crystal growth, it is possible to produce excellent thin crystallinity. 上記のように、凹凸の高さが減少すると、良好な薄板を得ることができない。 As described above, the height of the unevenness is reduced, it is impossible to obtain a good sheet. このため、加工処理では、上記の凹凸形状を再び表面に形成する加工を行う。 Therefore, in processing performs processing for forming again the surface of the above concave-convex shape.
したがって、加工処理回数が増大すると下地板の厚みが減少し、最終的には加工処理することができない厚みとなる。 Therefore, when the processing number is increased the thickness of the base plate is decreased, and finally becomes a thick that can not be processed. この厚みになると、所定の加工処理を施しても使用できる状態にならないと判定され(a3)廃棄処分とされ、再使用することはない。 When this thickness, be subjected to a predetermined processing is determined to be (a3) ​​disposal and not ready for use, it is not to be reused. 上記のように、通常、加工処理の回数が多くなり厚みが薄くなったものが、この廃棄処分判定の対象になる。 As described above, usually, what is the number of processing many becomes thick was thinner, subject to the disposal decision. それ以外の(a1)そのまま使用できるものおよび(a2)加工処理を施せば使用できるものは、それぞれの条件にしたがって再使用する。 Other (a1) as it is and as it can be used (a2) usable if Hodokose the processing is re-used in accordance with each condition. このような判別工程を設けることにより、下地板の再使用を行った上で、例えばシリコン薄板の品質および歩留りを維持することができる。 By providing such a determination process, it can be maintained after performing re-use of the underlying plate, for example of silicon thin quality and yield.
上記の下地板の通過しうる経路の所定箇所に、下地板を識別することができるセンサーを配置し、下地板管理コンピュータがセンサーからの信号を受けて下地板の使用履歴を管理するのがよい。 A predetermined portion of the path can pass the underlying plate, a sensor capable of identifying the underlying plate is placed, good to manage the usage history of the underlying plate base plate management computer receives a signal from the sensor .
下地板の使用履歴を集中管理することにより、廃棄処分の時期や加工の必要性などを的確に判断することができる。 By providing centralized control over a history of use of the base plate, it is possible to accurately determine such as the need of the time and processing of waste disposal.
また、下地板は、それ自身を識別するための識別マークを有することが望ましい。 The base plate preferably has an identification mark for identifying itself. 識別マークは、下地板ごとに異なる、下地板固有の識別マークを使用してもよいし、複数枚の下地板を1ロットとし、ロット識別マークを使用してもよい。 Identification mark is different for each base plate, use may be made of a base plate unique identification mark, a plurality of base plates and one lot may be used lot identification mark. 下地板に識別マークを有することで、上記下地板の使用履歴集中管理をより精度よく行い、なおかつ、予想外の事態が発生して下地板の素性が混乱した際にも使用履歴を把握しなおすことが可能となる。 By having an identification mark on the base plate, the base plate use history centralized management of the carried out more accurately, and yet, re-grasp also use history when the identity of the base plate unexpected situation occurs and confused it becomes possible.
また、下地板の経路のいずれかの位置において、下地板の使用回数、加工回数および下地板の厚みの少なくとも1つを管理してもよい。 Further, in any position of the path of the base plate, the number of times of use of the base plate, may be managed at least one of the thickness of the machining pass and the base plate. その管理データを読み出すことにより、下地板の履歴を把握して、廃棄処分や加工処理などを的確に行うことができる。 By reading the management data, to understand the history of the base plate, it can be carried out accurately, such as waste disposal and processing.
また、上記浸漬処理に用いられる下地板の厚みを測定する厚みセンサーを配置して、その厚みに応じて下地板を融液に浸す際の下地板の軌道を修正することができる。 Further, by arranging the thickness sensor for measuring the thickness of the base plate used in the dipping process, the base plate can correct the trajectory of the base plate when immersed in the melt in accordance with the thickness. 厚みを実測することにより、浸漬機構による下地板の融液へ浸漬する際の軌道を修正することができる。 By measuring the thickness, it is possible to correct the trajectory when the immersion into the melt of the base plate by immersion mechanism.
また、下地板管理コンピュータにおける下地板の厚みの推定値または実測値に応じて、下地板管理コンピュータにより融液に浸す当該下地板の軌道を修正することが望ましい。 Further, in accordance with the estimated or actual value of the base plate having a thickness in the base plate management computer, it is desirable to modify the trajectory of the base plate immersed in the melt by the base plate management computer.
例えばシリコン薄板の場合、下地板は使用の結果、シリコン薄板分離の際のダメージや、シリコンとの化学反応などにより表面形状が変化するため、使用回数を重ねた下地板を用いて作製したシリコン薄板の品質は劣化する。 For example, if the silicon thin, base plate's use results or damage during the silicon thin separation, because a change in surface shape by chemical reaction with silicon, silicon thin plate prepared by using a base plate of repeated number of uses quality is degraded of. しかし、表面を切削加工することで未使用品と同等の表面性状に再加工することができる。 However, it can be re-processed into intact article equivalent surface quality by cutting a surface. その場合、下地板の厚みも減少するので、この厚み減少を計算に入れて下地板の軌道を修正しないと、目標とする品質のシリコン薄板を製造することができない。 Since this case also reduces the thickness of the base plate and does not modify the trajectory of the base plate put this thickness reduction in the calculation, it is impossible to produce a silicon thin plate quality target. 上記のように、下地板の厚みに応じて軌道を修正することにより、切削加工を行うことも含めて下地板の再利用を行うことができる。 As described above, by modifying the trajectory according to the thickness of the base plate, including performing the cutting can be performed to reuse the base plate. 下地板管理コンピュータには下地板を加工した際に実測した厚みデータや初期厚みデータが格納されている。 The base plate management computer thickness data and the initial thickness data measured when processing the base plate is stored. これらの実測厚みデータなどを基に、浸漬処理における下地板の軌道を修正するのに必要な精度の厚みを得ることができる。 Etc. Based on these measured thickness data, it is possible to obtain the accuracy of the thickness needed to correct the trajectory of the base plate in the immersion process.
本発明の薄板製造装置は、金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置である。 Sheet production apparatus of the present invention, immersing the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, the thin plate by an immersion process of attaching the thin plate surface of the base plate it is a thin plate manufacturing apparatus for manufacturing. 薄板と下地板とを分離する装置と、薄板が分離された下地板を、浸漬処理に用いる経路、加工処理を行う経路、および廃棄処分にする経路、のいずれかに振り分ける振り分け手段とを備える。 Comprising a device for separating the sheet and the base plate, the thin plate base plate which is separated, the path used for the immersion treatment, the route performs processing, and the path to disposal, and a distributing means for distributing any of.
下地板は使用により、加工によって形成した畝状の凹凸の高さが減少する。 The use base plate, the height of the ridge-like irregularities formed by machining is reduced. このように高さが減少すると、高品質の薄板を形成することができない。 Thus the height is reduced, it is impossible to form a high-quality thin plate. また、表面に孔状凹部ができて成長してゆく。 In addition, it slides into growth can Anajo recess on the surface. このため、下地板を無制限に再使用しつづけると、例えばシリコン薄板の品質が劣化してしまう。 Therefore, when the base plate continues indefinitely reused, for example, the quality of the silicon thin plate is deteriorated. 上記の構成により、使用の度にそのまま使用に耐えられる下地板、加工が必要な下地板および廃棄する下地板に分類して、それぞれの経路に下地板を送り出すことができる。 With the above configuration, as it can withstand use base plate each use, processing classifies the base plate and base plate to be disposed required, it is possible to feed the underlying plate to each path. その結果、例えばシリコン薄板を所定以上の品質に保つことが可能になる。 As a result, it is possible to maintain for example, a silicon thin to a predetermined higher quality.
また、下地板の使用履歴および形状を管理する下地板管理手段を備えることができる。 Also be provided with a base plate managing means for managing the use history and the shape of the base plate. ここで使用履歴とは、下地板の使用回数および加工回数のことである。 Here we use history and refers to a number of uses and processing times of the base plate.
この構成により、使用履歴および形状を考慮して下地板の再使用を判断することができるようになる。 This configuration makes it possible to consider the use history and the shape determines reuse of the base plate.
また、下地板の移動経路のいずれかの位置に、下地板の厚みを検出する厚みセンサーを備えてもよい。 Also, at any position of the moving path of the base plate may comprise a thickness sensor for detecting the thickness of the base plate.
このため、下地板の実際の厚みに基づいて、下地板の再使用を判断することが可能になる。 Therefore, based on the actual thickness of the base plate, it is possible to determine the re-use of the underlying plate.
さらに、薄板が分離された下地板が、使用可能かどうか判定するために検査する下地板検査装置を備えることが望ましい。 Further, the base sheet is separated plate, it is desirable to provide a base plate inspection device checks to determine whether the available.
上記の検査により、たとえば表面性状を実際に知ることができ、加工なしにそのまま下地板を使用できるかどうか、判断することができる。 The above test, for example, in practice it can know the surface condition, whether it can be used a base plate without processing, it can be determined.
また、下地板検査装置において、表面性状および形状が検査され、下地板管理手段に検査結果が送られ、その下地板管理手段により、浸漬処理に用いる、加工処理を行う、および廃棄処分とする、のいずれかの判定をすることができる。 Further, the base plate inspection device, surface texture and shape are inspected, the inspection results to the base plate management means is sent by the base plate management unit, used for immersion treatment, performs processing, and disposed of, it can be any of the determination.
下地板の再使用に当り、総合的に下地板を検査することができ、例えばシリコン薄板の品質と下地板のコストとから最適な解を得ることができる。 Per reuse of the base plate, overall can inspect the base plate, it is possible to obtain an optimal solution from the example cost of quality and base plate of silicon thin.
さらに、下地板に使用回数および加工回数をマーキングするマーキング装置を備えてもよい。 It may further comprise a marking device for marking the number of uses and processing times in the base plate.
また、下地板には、それ自身を識別するための識別マークを備えてもよい。 Further, the base plate may comprise an identification mark for identifying itself. 識別マークは、下地板ごとに異なる、下地板固有のマークを使用してもよいし、複数枚の下地板を1ロットとし、ロット固有のマークを使用してもよい。 Identification mark is different for each base plate, use may be made of a base plate specific mark, a plurality of base plates and one lot may be used batch-specific mark. 下地板に識別マークを有することで、上記下地板の使用履歴集中管理をより精度よく行い、なおかつ、予想外の事態が発生して下地板の素性が混乱した際にも使用履歴を把握しなおすことが可能になる。 By having an identification mark on the base plate, the base plate use history centralized management of the carried out more accurately, and yet, re-grasp also use history when the identity of the base plate unexpected situation occurs and confused it becomes possible.
この構成により、不測の事態が生じても下地板を特定することができ、より安定度の高い下地板の管理をすることができる。 This configuration even if an unexpected situation can be identified base plate, it is possible to manage the more highly stable base plate.

図1Aおよび図1Bは、本発明の実施の形態における浸漬機構の装置を例示する図であり、図1Aは配置図であり、図1Bは浸漬機構の斜視図である。 1A and 1B are views illustrating the device of the immersion mechanism in the embodiment of the present invention, FIG. 1A is a layout view, FIG. 1B is a perspective view of a dipping mechanism.
図2は、下地板の厚みに合わせて浸漬軌道を調整する方法を説明する図である。 Figure 2 is a diagram illustrating a method of adjusting the soaking track according to the thickness of the base plate.
図3は、本発明の実施の形態における薄板製造工程を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing a thin plate manufacturing step in an embodiment of the present invention.
図4は、図3の薄板製造工程における下地板判別工程を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing a base plate determination process in sheet manufacturing process of FIG.
図5は、下地板の判別方法の別の形態を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing another mode of the method for determining the base plate.
図6は、下地板の表面に形成されるシリコン薄板を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing a silicon thin plate is formed on the surface of the base plate.
図7は、シリコン薄板を下地板から分離する工程の図である。 Figure 7 is a diagram of a step of separating the silicon thin from the base plate.
図8は、シリコン薄板の端部を切断した状態の図である。 Figure 8 is a diagram of a state in which cut the end portion of the silicon thin plate.
図9は、シリコン薄板の端部を切断する工程を説明する図である。 Figure 9 is a diagram illustrating a step of cutting the end portion of the silicon thin plate.
図10は、端部が除かれたシリコン薄板を移送する工程の図である。 Figure 10 is a diagram of a process for transferring the silicon thin plate end portion is removed.
図11は、端部が除かれたシリコン薄板を検査する工程の図である。 Figure 11 is a diagram of a process for inspecting a silicon thin plate end portion is removed.
図12は、本発明の実施の形態において、浸漬機構の他の装置を例示する図である。 12, in the embodiment of the present invention, is a diagram illustrating another apparatus for immersion mechanism.
図13は、本発明の実施の形態において、浸漬機構のさらに他の装置を例示する図である。 13, in the embodiment of the present invention, is a diagram further illustrating another apparatus immersion mechanism.
図14Aおよび14Bは下地板の表面性状を示す図であり、図14Aは加工直後の下地板の表面を、また図14Bは繰り返し使用した後の下地板の表面を示す図である。 14A and 14B are views showing the surface texture of the underlying plate, FIG. 14A is a surface of the base plate immediately after machining, and FIG. 14B is a diagram showing the surface of the underlying plate after repeated use.

次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。 It will now be described embodiments of the present invention with reference to the drawings. 図1Aおよび図1Bは、本発明の実施の形態における薄板製造装置を説明する図である。 1A and 1B are views for explaining a sheet production apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1Aに示す薄板製造装置は、るつぼ9が配置された主室61と、その主室に連続して設けられた2つの副室63,64とを有する。 Sheet manufacturing apparatus shown in FIG. 1A has a main chamber 61 in which the crucible 9 is disposed, and two auxiliary chamber 63, 64 provided continuously to the main chamber. 主室61のるつぼ9にはシリコン融液10が貯留され、そのシリコン融液10に下地板2の表層部を浸漬させる浸漬機構70が配置されている。 The crucible 9 of the main chamber 61 silicon melt 10 is stored, immersed mechanism 70 is disposed immersing the surface portion of the base plate 2 to the silicon melt 10. 主室には不活性ガスが導入され、大気圧よりもやや低い圧力、すなわち負圧に保たれる。 The main chamber inert gas is introduced, it kept at a slightly lower pressure, i.e. negative pressure than the atmospheric pressure. 図1Aおよび図1Bの薄板製造装置では、Arガスが導入され、圧力700Torrとされている。 A thin plate manufacturing apparatus of FIG. 1A and 1B, Ar gas is introduced, there is a pressure 700 Torr.
副室63は下地板を搬入するための装入用副室である。 Antechamber 63 is so needful subchamber for carrying the base plate. また、副室64は、シリコンを付着された下地板2を主室61から取り出すための取出用副室である。 Furthermore, the auxiliary chamber 64 is a secondary chamber for removal for taking out the base plate 2 which is attached to the silicon from the main chamber 61. 装入用副室と取出用副室とは、るつぼ9をはさんで対面するように位置することにより、下地板の流れが簡単になる。 The instrumentation needful subchamber and the retrieval subchamber, by position so as to face across the crucible 9, the flow of the base plate is simplified. しかし、必ずしもるつぼをはさんで対面する必要はない。 However, it is not always necessary to face-to-face across the crucible. この後、説明する浸漬機構の構成や形状により、2つの副室が主室の同じ壁側に配置される場合もある。 Thereafter, the configuration and shape of the immersion mechanisms described, in some cases two sub-chambers are arranged in the same wall side of the main chamber. その場合、副室を2つ設ける必要はなく、1つの副室に搬入用ラインと搬出用ラインとを設けてもよい。 In that case, it is not necessary to the subchamber providing two, it may be provided with carrying-line in one sub-chamber and unloading line. 副室の雰囲気は、主室と同じ雰囲気、すなわち不活性ガス雰囲気で負圧とされている。 Atmosphere of the sub chamber, the same atmosphere as the main chamber, i.e. there is a negative pressure in an inert gas atmosphere.
次に、薄板製造方法について説明する。 Next, a description will be given sheet manufacturing process. 主室61が稼動中のとき、副室63と主室61との間の気密性扉83を閉めた状態で、気密性扉81を開け、下地板2を副室63に搬入する。 When the main chamber 61 is running, while closing the airtight door 83 between the antechamber 63 and the main chamber 61, open the airtight door 81 and carries a base plate 2 in the sub-chamber 63. 次いで、気密性扉81を閉め、副室63の雰囲気を主室61と同様にする。 Then, close the airtight door 81, to the atmosphere of the auxiliary chamber 63 in the same manner as the main chamber 61. この後、主室における浸漬機構の稼動にしたがって、主室との間の気密性扉83を開け、下地板2を主室61に装入する。 Thereafter, in accordance with operation of the immersion mechanism in the main chamber, open the airtight door 83 between the main chamber is charged a base plate 2 to the main chamber 61.
主室61では、浸漬機構70が下地板2を把握して、るつぼ9の上に移送する。 In the main chamber 61, the immersion mechanism 70 to grasp the underlying plate 2 is transferred onto the crucible 9. 次いで、下地板を下降させ、下地板の表層部をシリコン融液10に浸漬し、下地板の表面にシリコン層を付着させる。 Then, lowering the base plate, the surface portion of the base plate was immersed in the silicon melt 10, to deposit a silicon layer on the surface of the base plate. この後、シリコンを付着させた下地板2は上昇し、るつぼ9の上を離れる。 Thereafter, the base plate 2 with attached silicon rises, leaving the top of the crucible 9. この間、付着されたシリコンは自然冷却され、固相が成長し、所定のシリコン薄板1が形成される。 During this time, the deposited silicon is naturally cooled, the solid phase grows, certain silicon thin 1 is formed.
シリコン薄板1が形成された下地板2は、副室64の気密性扉81が閉められていることを確認して開けられた気密性扉83を通り取出用副室64に移送される。 Silicon thin 1 base plate 2 formed is transferred to airtight door 83 sub chamber 64 for removal through the drilled sure the air-tightness door 81 is closed subchamber 64. 取出用副室64の雰囲気は、主室61の雰囲気と同じになるように制御されている。 Atmosphere of the retrieval sub chamber 64 is controlled to be the same as the atmosphere of the main chamber 61. この後、シリコン薄板が形成された下地板は、気密性扉83が閉められた状態で気密性扉81を開けて外に搬出される。 Thereafter, the base plate having a silicon thin plate is formed is carried to the outside by opening the airtight door 81 in a state in which airtight door 83 is closed. 下地板の表面に形成されたシリコン薄板を冷却するために、主室61、副室64または外部において、少なくとも1箇所に冷却を加速する冷却装置を設け、その冷却装置によって、シリコンを付着した下地板を冷却してもよい。 Below to cool the silicon thin plate is formed on the surface of the base plate, the main chamber 61, the auxiliary chamber 64 or outside, a cooling device for accelerated cooling in at least one location, which by the cooling device, depositing a silicon the base plate may be cooling.
主室において下地板を移送し、シリコン融液10に浸漬する浸漬機構70には、どのような搬送機構を用いてもよい。 The base plate was transferred in the main chamber, the immersion mechanism 70 is immersed in the silicon melt 10 may use any transport mechanism.
図1Bに示す薄板作製装置では、支持板56をレール52に沿って走行させ、水平方向の移送を行う。 A thin plate manufacturing apparatus shown in FIG. 1B, is run the support plate 56 along the rail 52, it carries out the transfer of horizontal. また、上下方向の移送は、レール52を支持し、ポールに沿って上下する昇降装置53を昇降させることによって行う。 Also, transfer of the vertical direction, the rail 52 is supported, carried out by raising and lowering the lifting device 53 for up and down along the pole.
下地板2は、ロッド58により支持板56に連結された台座51に取り付けられ、支持板56のレール52上の走行にしたがって移動する。 Base plate 2 is mounted on a pedestal 51 connected to the support plate 56 by the rod 58, moves in accordance with the running on the rail 52 of the support plate 56. るつぼ9のシリコン融液10の上で水平方向の移動を止め、昇降装置53が下降することにより、レール52とともに支持板56、ロッド58、台座51および下地板2が下降し、下地板の表層部がシリコン融液に浸漬される。 Stopping the movement in the horizontal direction on the silicon melt 10 in the crucible 9 by the elevating device 53 is lowered, the supporting plate 56, rod 58, pedestal 51 and the base plate 2 is lowered together with the rail 52, the surface of the base plate part is immersed in the silicon melt. この結果、下地板の表面にシリコンが付着される。 As a result, silicon is deposited on the surface of the underlying plate. この後、昇降装置53は上昇し、下地板はシリコン融液から離脱する。 Thereafter, the lifting device 53 is raised, the base plate is detached from the silicon melt. さらに、上記上昇後に水平運動になり、るつぼから離れた位置でシリコンを付着した下地板を台座から外す。 Furthermore, it becomes a horizontal movement after the rise, remove the base plate attached to the silicon at a distance from the crucible from the pedestal. シリコン融液は1400〜1500℃の高温であり、またシリコンの蒸着もあるので、レールなどの浸漬機構を保護するため、断熱性の遮蔽板57をるつぼ上に配置する。 Silicon melt is hot 1400 to 1500 ° C., also because some deposition of silicon, for protecting the immersion mechanism such as rail, placing the shielding plate 57 of the thermal insulation on the crucible.
次に下地板の厚みに合わせて浸漬軌道を調整する方法を説明する。 Next will be described a method of adjusting the soaking track according to the thickness of the base plate. 後述するように、下地板はその結晶成長面を再加工すると下地板の厚みも加工した分だけ小さくなる。 As described below, the base plate is smaller by also amount obtained by processing the thickness of the base plate when reworking the crystal growth surface. 各下地板は下地板管理PCによってその厚みが1枚ごとに管理されている。 Each base plate has a thickness by base plate management PC are managed one by one.
図2を参照して、レール52から台座51の下面までの距離をh1とする。 Referring to FIG. 2, the distance from the rail 52 to the lower surface of the pedestal 51 and h1. h1はレール52、ロッド58、台座51のサイズで決まる値であり、下地板2の厚みh4や昇降機構53の上下位置とは無関係の固定値である。 h1 rail 52, rod 58, is a value determined by the size of the pedestal 51, is independent of the fixed value and the vertical position of the base plate 2 having a thickness h4 and lifting mechanism 53. また、シリコン融液の液面からレール52までの距離をh2とする。 Further, the distance from the liquid level of the silicon melt until the rail 52 and h2. 浸漬深さをh3とする。 The immersion depth and h3. h3はあらかじめ予備実験などでシリコン薄板の厚みなどとの関係を求めた上で、シリコン薄板の要求仕様を満たすように設定した値である。 h3 is on the obtained relation, such as the thickness of the silicon thin plate or the like in advance preliminary experiment, a set value to meet the required specifications of the silicon thin plate. 下地板の厚みをh4とする。 The thickness of the base plate and h4. h4は下地板管理PCから浸漬機構の制御コンピュータに情報として送られる。 h4 is sent as the information to the control computer of the immersion mechanism from the base plate management PC. 下地板の厚みh4が変わっても同じシリコン薄板を作製するためには、h4の値に関わらず浸漬深さh3が一定になるようにする必要がある。 To be the thickness of the base plate h4 is changed to produce the same silicon thin plate, it is necessary to immersion depth h3 is constant regardless of the value of h4. 具体的には、浸漬機構の制御コンピュータが下地板管理PCから下地板ごとに厚みh4の情報を受けて、以下の関係式を満たすようにh2の値を制御すればよい。 Specifically, the control computer of the immersion mechanism receives information thickness h4 for each base plate from the base plate management PC, it may be controlled value of h2 to satisfy the following relation.
h2=h1+h4−h3 h2 = h1 + h4-h3
次に本発明の特徴となる、下地板とシリコン薄板の処理工程について説明する。 Then the features of the present invention, describes the processing steps of the base plate and the silicon thin. 図3において、薄板作製装置で作製されたシリコン薄板はカーボン製の下地板に付着した状態で冷却工程に移送される。 3, a silicon thin plate made of a thin sheet manufacturing apparatus is transferred to the cooling step in a state of adhering to the underlying plate made of carbon. 冷却工程で冷却されたシリコン薄板と下地板とは、薄板分離装置において分離される。 Silicon thin plate is cooled in the cooling step and the A base plate is separated in the thin plate separator.
シリコン薄板と分離された下地板は、下地板判別工程に移送され、3種類の判定のいずれかを含む判別がなされる。 Silicon thin and isolated base plate is transferred to the base plate determination step is made discrimination including one of three determination. 3種類の判定とは、(a1)そのまま浸漬処理に再び用いることができる、(a2)浸漬処理に用いる前に加工処理が必要である、および(a3)廃棄処分とする、の3つの判定である。 Three determined is, (a1) can be used again as it is immersed, (a2) processing prior to use in the dipping process is necessary, and (a3) ​​is disposed of in three determination is there. シリコン融液に浸漬されるカーボン製の下地板は、浸漬処理の回数の増大につれ、その表面の畝状凹凸の高さが減少する。 Carbon underlying plate which is immersed in the silicon melt, as increase in the number of dipping, the height of the ridge-like unevenness of the surface is reduced. 畝状凹凸の高さが減少すると、均一な厚みの高品質のシリコン薄板が形成されない。 If the height of the ridge-like irregularities is reduced, high-quality silicon thin plate of uniform thickness can not be formed. また、使用回数の増大につれ、下地板の表面には孔状凹部が形成される。 Further, as the increase in the number of times of use, on the surface of the base plate hole-shaped recesses are formed. この孔状凹部も、シリコン薄板の表面性状を劣化させる。 The concave hole is also degrade the surface properties of the silicon thin plate.
(a2)の浸漬処理に用いる前に加工処理が必要であるとする判定は、下地板の表面に再び所定高さの畝状凹凸を形成し、かつ孔状凹部を除去するために切削加工を行う必要があることを意味する。 Determination processing is assumed to be required prior to use in immersion treatment of (a2) again to form a predetermined height of the ridged uneven surface of the base plate, and the cutting to remove Anajo recess It means that there is a need to do. 切削加工により下地板の表面は新たな畝状凹凸が形成され、切削により厚みが減少する。 The surface of the base plate by cutting the new ridge-shaped irregularities are formed, the thickness by cutting is reduced. 所定範囲の厚み減少の場合には、下地板をシリコン融液に浸漬する軌道を修正することによりシリコン薄板を支障なく製造することができる。 If the reduction the thickness of the predetermined range can be produced without any trouble silicon thin by modifying the trajectory of immersing the base plate to the silicon melt. このとき、通常は、パソコンにより、水平方向移動指令と、昇降動作移動指令と、傾斜動作指令とを、それぞれプログラミングし、それをコントローラに送信しておくことにより、プログラム通りの任意軌道を実現する。 At this time, usually, by the personal computer, a horizontal direction movement instruction, a lifting operation move command, and a tilt operation command, programmed respectively, by previously transmitting it to the controller, to implement any trajectory as programmed . 上記の水平方向移動と、昇降動作移動と、傾斜動作とは、それぞれの動作に1つのモータを割り当てられ、合計3つのモータによって個別に駆動される。 Above the horizontal movement, a lifting operation move, the tilt operation, assigned the single motor to each of the operation, they are driven separately by a total of three motors. 上記のプログラムは、(s1)融液の液面の変動および(s2)下地板の板厚の変動、に対応して所定の厚さのシリコン薄板が得られるよう、上記の3つの独立した移動(動作)を制御する。 Moving above program, (s1) so that variations in the thickness of the fluctuation of the liquid surface of the melt and (s2) base plate, a predetermined thickness of the silicon thin plate corresponding to the obtained, independent of the above three to control the (operation).
(a3)の廃棄処分は、上記の切削加工を繰り返した結果、下地板の厚みが減少し、加工限界を超えた下地板をさす。 Disposal of (a3), as a result of repeated cutting of the thickness of the base plate is reduced, refers to a base plate that exceeds the processing limit. このような下地板は切削加工の余地がないので、廃棄処分とする。 Since such a base plate there is no room for cutting, and waste disposal. 廃棄処理された下地板は、下地板の新品を投入することにより補給される。 Discarding the treated base plate is replenished by introducing new underlying plate.
図4は下地板の判別工程において用いられる下地板判別装置を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing a base plate discrimination apparatus used in the determination process of the base plate. 図4において、シリコン薄板を分離された下地板2が、奥から手前側に順送りされてくる。 4, the base plate 2 separated silicon thin plate, come be forward to the front side from the back. 順送りされてきた下地板は、まず表面状態測定ユニット11および側面状態測定ユニット12による測定が行われる。 Base has been forward plate, first measurement by the surface condition measuring unit 11 and the side surface state measurement unit 12 is performed. 表面状態測定ユニット11は、下地板の結晶成長面の畝状凹凸の高さや、孔状凹部などを観察し所定の指標に表し、また、結晶成長面の形状が測定される。 Surface condition measuring unit 11, height and ridged irregularities of the crystal growth surface of the base plate, such as hole-shaped recesses were observed represents a predetermined index, also the shape of the crystal growth surface is measured. 側面状態測定ユニット12は、下地板の厚みを測定し、側面に形成された識別マークや使用履歴マーキングを読み取る。 Side condition measuring unit 12 measures the thickness of the base plate, reading the identification marks and use history marking formed in the side surface. 上記の結晶成長面の表面性状、形状、厚み、マーキング等は下地板情報伝達経路16を経て、下地板管理PC14に送られる。 Surface texture of the crystal growth surface, shape, thickness, marking, etc. through the base plate signaling pathway 16, is sent to the base plate management PC 14. この下地板管理PC14により、対象となる下地板の状態と使用履歴が把握され、その情報を基に、上記の判定(a1),(a2),(a3)のいずれかに該当するか判定がなされる。 The base plate management PC 14, is grasped state and use history of the underlying plate of interest, based on the information, the determination (a1), (a2), it is determined whether any of the (a3) It is made.
この判定の内容が、判定伝達経路17を経て振り分け装置15に送られる。 The contents of the decision is sent to the sorter 15 through the determination pathway 17. 振り分け装置15は、対象となる下地板をその判定に対応した移送経路に振り分ける。 Distributor 15 distributes a base plate to be a transfer path corresponding to the determination.
下地板の判別方法の別の形態として、図5に示す形態がある。 Another aspect of method for determining the base plate, there is a form shown in FIG. 図5を参照して、(b1)下地板をそのまま再浸漬可能(このまま使用可能)かどうかを判別し、振り分けし、(b2)先の工程(b1)で浸漬不可能(このままでは使用不可能)と判別し、振り分けられた下地板をさらに再加工可能(加工して減厚して使用可能)かどうかを判別し、振り分けする、という2段階の判別・振り分け工程を用いてもよい。 Referring to FIG. 5, (b1) base plate directly re immersible to determine whether (anyway available), and distribution, (b2) the previous step (b1) with not dipped (as it is in unavailable ) and determined to determine whether the sorted base plate further reworkable (processed thickness decreasing to be used in), for sorting, may be used a two-step identification and sorting process called.
また、下地板管理PC14からマーキング装置13に、マーキング情報伝達経路18を経てマーキング情報が送られる。 Furthermore, the marking device 13 from the base plate management PC 14, the marking information is sent through the marking information transmission path 18. マーキング装置13は、そのマーキング情報に基づいて、下地板の側面にマーキングをする。 The marking device 13, based on the marking information, the marking on the side surface of the base plate. マーキングの形状は、どのような形状でも構わない。 Marking of shape, but may be in any shape. 例えば、文字や記号を使用するごとに刻印するなどの方法がある。 For example, there are methods such as stamped on each use of characters and symbols.
また、下地板は、それ自身を識別するための識別マークを備えてもよい。 The base plate may be provided with an identification mark for identifying itself. 識別マークは、下地板ごとに異なる、下地板固有の識別マークを使用してもよいし、複数枚の下地板を1ロットとし、ロット識別マークを使用してもよい。 Identification mark is different for each base plate, use may be made of a base plate unique identification mark, a plurality of base plates and one lot may be used lot identification mark. 下地板に識別マークを有することで、上記下地板の使用履歴集中管理をより精度よく行い、なおかつ、マーキングは使用前に一度行うだけでよい。 By having the identifying mark on the base plate, it is performed more accurately use history centralized the underlying plate, yet, markings need only performed once before use. 識別マークの形状は、どのような形状でも構わない。 The shape of the identification mark is, may be in any shape. 例えば、文字や記号、連番、バーコードなどを刻印する方法がある。 For example, a method of marking characters, symbols, serial number, and a bar code.
上記マーキングは、薄板を成長させる面以外、具体的には側面または裏面に行うことが望ましい。 The marking is other than the surface of growing thin, specifically it is desirable to carry out the side or back. ただし、マーク形状によっては、成長面にマーキングを行うことも可能である。 However, depending on the mark shape, it is also possible to carry out the marking on the growth surface. この場合、薄板にマークが転写されることになり、薄板を見ただけで使用した下地板またはその履歴を把握することが可能となる。 In this case, the mark sheet is transferred, it is possible to grasp the underlying plate, or a history of use in just by looking at the thin plate.
上記マーキングによって、予想外の事態が発生して下地板の素性が混乱した際にも使用履歴を把握しなおすことが可能となる。 By the marking, the identity of the unexpected situation occurs the base plate so that it is possible to re-grasp also use history when confused.
上記の下地板再使用システムにより、下地板の再使用をはかりながら一定レベル以上の品質のシリコン薄板を高い歩留りを維持して製造することができる。 The above base plate reuse system, can be produced while maintaining high yields above a certain level of quality silicon thin while weighing the reuse of the base plate.
次に、シリコン薄板について説明する。 Next, a description will be given of silicon thin.
図3において、薄板分離装置によって下地板から分離されたシリコン薄板は、端部切断装置に移送され、端部のばりを切断される。 3, a silicon thin plate which is separated from the base plate by sheet separation device is transferred to the end cutting device and cut the burr end. 端部のばりは、破材としてシリコン融液の原料に用いられる。 Burrs end is used as a raw material of the silicon melt as Yabuzai. また、端部を除去された製品部分のシリコン薄板は、薄板検査工程に移送され、検査を受け、合格品は太陽電池作製工程に投入される。 The silicon thin plate product portion removed end portion is transferred to the sheet inspection process, inspected, accepted products are introduced into the solar cell manufacturing process. また、不合格品は破材とされ、シリコン融液の原料に用いられる。 Further, reject is a Yabuzai, used as a raw material of the silicon melt.
次に、シリコン薄板の端部の切断工程について説明する。 It will now be described cutting step of the end portion of the silicon thin plate. 図6は、下地板2の結晶成長面にシリコン薄板1が形成された状態を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing a state where the silicon thin 1 is formed on the crystal growth surface of the base plate 2. シリコン薄板の最も上の表面はシリコンが付着する際にシリコン融液と最後まで接していた面であり、自由表面1aである。 Uppermost surface of the silicon thin plate is a surface that was in contact to the silicon melt and the last when the silicon is deposited, a free surface 1a. シリコンは下地板の1つの表面だけでなく、その周囲の側面にも形成されている。 Silicon is not only one surface of the base plate, it is formed in the side surface of the surrounding. 側面の部分は、端部ばりである。 The portion of the side face is the end beams. 次に、図7に示すように、このシリコン薄板1を真空吸引装置3により持ち上げることにより、下地板2から分離する。 Next, as shown in FIG. 7, by lifting the silicon thin 1 by a vacuum suction device 3 is separated from the base plate 2. 下地板の結晶成長面2aとシリコン薄板とは離れた状態となる。 A state apart from the crystal growth surface 2a and the silicon thin underlying plate. 次いで、図8に示すように、角皿状のシリコン薄板の端部4を、切断部29により切り離すことにより製品となるシリコン薄板5を得る。 Then, as shown in FIG. 8, the end portion 4 of the angular dish-shaped silicon thin to obtain a silicon thin plate 5 made of a product by separating the cutting unit 29.
図9および図10を用いて、端部を切断する工程を詳しく説明する。 With reference to FIGS. 9 and 10, it will be described in detail a step of cutting the ends. 図9において、シリコン薄板1の端部のばりは示していないが、図7に示す下地板から分離された状態のシリコン薄板を示す。 9, although not shown in burr at the end of the silicon thin plate 1, showing a silicon thin plate in a state of being separated from the base plate shown in FIG. すなわち、図9に示すシリコン薄板は端部のばりを含んでおり、シリコン薄板は自由表面1aを天側にして、端部切断装置の吸着ステージ上に載せられている。 In other words, the silicon thin plate shown in FIG. 9 includes a burr end, the silicon thin plate is a free surface 1a on the top side, are placed on the suction stage of the edge cutting device. 吸着ステージはXYステージ23と一体となっている。 Adsorption stage is integrated with XY stage 23. 吸着ステージの外形は、端部ばりの高さより高く、端部ばりの内周よりは小さく、かつシリコン薄板の切断四周よりは大きい。 The outer shape of the suction stage is higher than the height of the end beams, smaller than the inner circumference of the end beams, and larger than the cutting four sides of the silicon thin plate. したがって、シリコン薄板が吸着ステージに固定されたとき、端部ばりがXYステージ23および吸着ステージと干渉することはない。 Therefore, when the silicon thin plate is fixed to the suction stage, it never ends beams from interfering with the XY stage 23 and suction stage.
図9において、端部にばりが付いたシリコン薄板1はXYステージ23に搭載されている。 9, the silicon thin 1 marked with burr on the end is mounted on the XY stage 23. このシリコン薄板1は、XYテーブルを操作しながら、その端部を切断ユニット22から出射されるレーザービーム21により切断される。 The silicon thin plate 1, while operating the XY table, is cut by the laser beam 21 emitted the end of the cutting unit 22. 図10は、端部が切断された後のシリコシ薄板を示す図である。 Figure 10 is a diagram showing a Shirikoshi sheet after the end has been cut. 製品となるシリコン薄板5は真空吸引装置24により引き上げられ、所定の処理工程へと移送される。 Silicon thin 5 as the product is pulled by the vacuum suction device 24, are transferred to predetermined processing steps. また、端部のばり4はシリコン融液の原料として用いられる。 Further, burrs 4 at the end portion is used as a raw material of the silicon melt. なお、シリコン薄板の切断手段はレーザーに限定されず、ダイサー、プラズマ切断、電子ビーム切断、その他の任意の切断手段を用いることができる。 Incidentally, the cutting means of the silicon thin plate is not limited to a laser, dicer, plasma cutting, electron beam cutting, it is possible to use any other cutting means.
図11は、端部をカットされたシリコン薄板の検査工程を示す図である。 Figure 11 is a diagram showing an inspection process of the silicon thin plate was cut ends. シリコン薄板5は、図の左端から右へと順送りされるものとする。 Silicon thin 5 shall be forward from the left end to the right in the figure. XYステージ32に搭載されたシリコン薄板5は、形状検査ユニット31によりその形状が検査される。 Silicon thin 5 mounted on an XY stage 32, the shape is inspected by the shape inspection unit 31. 次いで、シリコン薄板5は、強度試験ユニット33に移送され、そこで所定の曲げ応力を負荷され破壊に至るかどうか試験される。 Then, the silicon thin 5 is transferred to a strength test unit 33, where it is tested whether leading to destruction loaded with predetermined bending stress. この強度試験は破壊試験なので、1ロットの中から所定数のシリコン薄板のみ抜き取り試験することが好ましい。 This strength test is a destructive test, it is preferable to sampling test only a predetermined number of the silicon thin plate from the one lot. また、正常なシリコン薄板の場合には、破壊にいたらない曲げ応力を負荷する試験であれば、全数試験であってもよい。 In the case of normal silicon thin, if the test for loading the bending stresses do not lead to destruction, it may be a total number tested. これら形状検査および強度試験の結果は、ともに情報伝達経路36を経て、薄板管理PC35に送られる。 The results of these shape inspection and strength test, both via the information transmission path 36 is sent to the sheet management PC 35. 薄板管理PC35は、上記の検査結果を基に合否を判定し、合否判定伝達経路37を経て合否振り分け装置34に伝達する。 Sheet management PC35 determines acceptability based on the above test results, and transmits the acceptance sorting device 34 through the acceptance judgment pathway 37. 合否振り分け装置34は、上記の合否判定に基づいて対象となるシリコン薄板をその判定に対応した移送経路に振り分ける。 Compliance distributor 34 distributes the transfer path corresponding to the determined silicon thin plate of interest based on the acceptance judgment described above.
図12および13に薄板作製装置を例示する。 Illustrate the sheet manufacturing apparatus 12 and 13. 図12に示す浸漬機構では、ガイド孔を有する支持板56をレール52に沿って走行させる。 The immersion mechanism shown in FIG. 12, is caused to travel along a support plate 56 having a guide hole in the rail 52. 昇降レール54,55は、シリコン融液10の上で台座がシリコン融液に近づくように、るつぼ上で浅いU字状の軌道を形成している。 Lifting rail 54 and 55, on such a pedestal approaches a silicon melt in a silicon melt 10, forming a shallow U-shaped trajectory on the crucible. ロッド58の上端部は走行自由にレール54,55に取り付けられている。 The upper end of the rod 58 is attached to the travel freely rails 54 and 55.
下地板2を台座51に取り付け、レール52,54,55に沿って走行させる。 Mounting a base plate 2 on the base 51, it is caused to travel along the rails 52, 54, 55. るつぼに近づくとレール54,55は滑らかな弧を描いてシリコン融液10に近づく軌道をとる。 Approaches the crucible rails 54 and 55 take the track approaching the silicon melt 10 draws a smooth arc. このとき、支持板56に開けられたガイド孔を通ってロッドがシリコン融液側に近づき、その結果、下地板2の表層部がシリコン融液に浸漬される。 At this time, the rod through the drilled guide hole in the support plate 56 close to the silicon melt side, as a result, the surface portion of the base plate 2 is dipped into the silicon melt. この後は、レール54,55は上昇する軌道をとる。 Thereafter, the rails 54 and 55 take the trajectory to be increased. この後の動きは、図1Bの場合と同様である。 Movement after this are the same as in the case of FIG. 1B.
図13の薄板作製装置は、回転軸41の回りに配置された下地板連結器42に下地板2が取り付けられる。 Sheet manufacturing apparatus 13, the base plate 2 is attached to the base plate connector 42 arranged around the rotary shaft 41. 回転軸41の回転に応じて下地板連結器が移動する。 Underlying plate coupling is moved according to the rotation of the rotary shaft 41. 回転軸を断続的に回転させながら回転軸41をシリコン融液に近づけることにより、下地板2の表面にシリコン薄板を形成する。 By bringing the rotary shaft 41 while intermittently rotating the rotary shaft to the silicon melt, to form a silicon thin plate on the surface of the base plate 2.

次に、実施例について説明する。 Next, a description will be given of an embodiment.

実施例1では、下地板の使用回数について調査を行った。 In Example 1, it was carried out a survey on the number of times of use of the base plate. すなわち、所定回数、シリコン融液に浸漬したカーボン製の下地板を使用して作製された薄板を、図11に示す方法で検査し、合否を判定した。 That is, a predetermined number of times, the sheet made using the carbon steel base plate was immersed in the silicon melt, and examined by the method shown in FIG. 11, to determine the acceptance. また、下地板の結晶成長面に形成した畝状凹凸の高さについても合わせて計測した。 It was also measured in combination with this the height of the ridge-like irregularities formed on the crystal growth surface of the base plate.
ここで用いた下地板はその結晶成長面に畝状凹凸を形成したものである。 Here the base plate used are made by forming a Sejo irregularities on the crystal growth surface. すなわち、高さ0.3mmの四角錐を2mm間隔で縦横に並べた形状に加工したものを使用した。 That was used which was processed into a shape arranged vertically and horizontally at 2mm intervals pyramid height 0.3 mm. この凹凸の高さは、下地板の結晶成長面の中央15cm角の対角線上の範囲をレーザー式変位センサを用いて計測した。 The height of the unevenness has a range of diagonal central 15cm angle of the crystal growth surface of the base plate is measured using a laser displacement sensor.
本実施例では、薄板を下地板から取り外し、切断された後に、表面うねり、厚み、および厚み分布を調べるための形状検査を実施した。 In this embodiment, remove the thin from the base plate, after being cut, the surface waviness, a thickness, and a shape inspection for checking the thickness distribution was carried out. 表面うねりは、JIS B0601−1994によって定義されるろ波最大うねりが300μm以下であることを合格の基準とした。 Surface waviness is filtered maximum waviness being defined as a reference pass that is 300μm or less by JIS B0601-1994. 厚みおよび厚み分布は、板全体の厚みが350μm±50μmであることを合格の基準とした。 Thickness and thickness distribution was based pass the thickness of the entire sheet is 350 .mu.m ± 50 [mu] m. また、薄板成長不良や落下、割れ、欠けなどのために、検査工程まで到達しなかった薄板は、不合格としてカウントした。 Also, the thin plate poor growth and falling, cracking, such as for chipping, the sheet did not reach the inspection process, were counted as unacceptable. 結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
下地板の凹凸高さの計測値から、平均粗さ、ゼロクロシング数および最大高さを算出し、下地板の再加工の判別値として用いた。 From the measured value of irregularity height of the foundation plate, average roughness, and calculates a zero-crossing and maximum height, it was used as the discrimination value of the re-processing of the base plate.
平均粗さとは、中心線を基準とした表面凹凸の高さの絶対偏差の平均値である。 The average roughness is an average value of the absolute deviation of the height of the surface irregularities with respect to the center line. また、中心線とは、表面凹凸の高さの偏差の自乗和が最小になるように設定した線である(図14Aおよび図14Bの水平方向の点線)。 Further, the center line, the sum of the squares of the deviations of the height of the surface irregularities is set lines so as to minimize (horizontal dotted line in FIG. 14A and FIG. 14B). 加工直後は上記四角錘の先端は尖鋭であるが(図14A)、繰り返し下地板を使用するうちにシリコン薄板と接する上記四角錘の頂点が少しずつ消耗する(図14B)。 Tip of the quadrangular pyramid immediately after processing is a sharp (Fig. 14A), the apex of the quadrangular pyramid in contact with the silicon thin plate of the use of repeated base plate consumed little by little (Fig. 14B). 凹凸の尖端が消耗するほど中心線平均粗さの値は小さくなる。 Value of higher center line average roughness tip of irregularities is exhausted becomes smaller.
ゼロクロシング数とは、表面凹凸の断面形状を表す線と中心線との交点の数である(図14Aおよび図14Bの黒丸)。 The zero crossing number is the number of intersections between the line and the center line showing the cross-sectional shape of the surface unevenness (black circle in FIG. 14A and FIG. 14B). 凹凸の尖端が消耗するだけであれば使用回数が増えてもゼロクロシング数は一定である。 Zero crossing number even if the number of times of use increases if only the tip of the irregularities is consumed is constant. しかし、イレギュラーな事態により表面凹凸の一部が欠け、下地板の結晶成長面に孔状凹部が形成されることがあるが、この孔状凹部が深すぎると、ゼロクロシング数が小さくなる(図14B)。 However, missing part of the surface irregularities by irregular situation, although the crystal growth surface of the base plate may Anajo recesses are formed, when the concave hole is too deep, zero crossing number is smaller ( Figure 14B).
最大高さとは、表面凹凸の最も高いところと最も低いところとの高さ方向の差である。 Maximum The height is the height direction of the difference between the lowest place and the highest at the surface irregularities. 凹凸の尖端が消耗するだけであればその磨耗量に応じて最大高さが小さくなる。 If only the tip of the irregularities is exhausted the maximum height is reduced in accordance with the amount of wear. 深い孔状凹部が形成された場合、その深さ次第では最大高さは加工直後の値より大きくなる。 If deep hole-shaped recesses are formed, the maximum height is greater than the value immediately after processing depending its depth. このとき、孔状凹部の深さ次第では平均粗さの値が大きくなる。 At this time, the value of the average roughness becomes large depending on the depth of the hole-shaped recess.
表1によれば、下地板は500回使用しても97%の合格率を有する。 According to Table 1, the base plate has a 97% pass rate be used 500 times. このため、大部分の下地板を500回程度使用できることが確認された。 Therefore, it was confirmed that most of the underlying plate may be used about 500 times.
また、500回の使用までは、平均粗さおよび最大高さは漸減し、ゼロクロシング数は一定であった。 Moreover, until the use of 500 times, the average roughness and the maximum height is gradually reduced, zero-crossing number was constant. すなわち、500回までは表面凹凸の尖端は磨耗していくが、孔状凹部は形成されなかったという目視観察の結果と整合した。 That is, up to 500 times, but the tip of the surface unevenness is gradually worn, consistent with the results of visual observation that concave hole was not formed. これに対して、下地板1000回の使用では、最大高さが加工直後の値よりも大きくなり、ゼロクロシング数は小さくなった。 In contrast, in the use of the base plate 1000, the maximum height is greater than the value immediately after processing, zero-crossing number was smaller. この結果は、表面凹凸の測定線に沿って3つの四角錘が欠けて孔状凹部が形成されていたという目視観察の結果と整合した。 This result was consistent with the results of visual observation that concave hole missing three quadrangular pyramid along the measurement line of the surface irregularities have been formed.
この結果から、下地板の再加工の目安として、結晶成長面の表面粗さの計測値から算出した上記の粗さパラメータを、下地板の再加工の判定に用いることができることが確かめられた。 This result as a guide for reworking of the underlying plate, the roughness parameter calculated from the measured value of the surface roughness of the crystal growth surface, it was confirmed that can be used for the determination of the reworking of the underlying plate.
たとえば、平均粗さがある判定値以下になったときに凹凸の尖端の消耗が大きいので下地板を再加工すべきであると判定するアルゴリズムや、ゼロクロシング数がある判定値以下になったとき、あるいは、最大高さが加工直後の値より大きなある判定値以上になったとき、孔状凹部ができたと判定するアルゴリズムを採り、下地板管理PCでの判定情報を振り分け装置に送ることで、下地板の再加工の判別を自動化できる。 For example, since a large consumption of unevenness of the tip when it is less than the determination value average roughness is and the determining algorithm should rework base plate, when it becomes less than the determination value that is zero-crossing number or, when the maximum height is equal to or greater than the determination value that is greater than the value immediately after processing, takes the algorithm determines that it is concave hole, by sending to the device distributes the decision information in the base plate management PC, It can be automated determination of rework of the underlying plate.

実施例2では、下地板の切削加工回数と下地板の厚みの変化について調査を行った。 In Example 2, it was investigated for changes in cutting frequency and base plate having a thickness of the base plate. 表2に切削加工回数にともなう下地板の厚みと、それによる薄板検査結果の経過を示す。 The thickness of the base plate due to cutting the number in Table 2, indicate the passage of the sheet inspection results by it. 薄板の検査方法は、実施例1と同様である。 Inspection method of the thin plate is the same as in Example 1.
表2によれば、切削加工の回数の増大につれ下地板の厚みは減少する。 According to Table 2, the thickness of the base plate as the increase in the number of cutting is reduced. その減少の割合は、1回の切削加工当り厚みが2mm減少すると見積もることができる。 Percentage of reduction, one cutting per thickness can be estimated Decreasing 2 mm. 逆に、1回当りの切削加工の切削代を2mmとしているといえる。 On the contrary, it can be said that as a 2mm cutting cost of cutting per once. 表2によれば、下地板の浸漬時に軌道修正しない場合には、切削加工回数が2回になるとシリコン薄板の合格率は75%となり、歩留りはかなり劣化する。 According to Table 2, if not course correction during immersion of the base plate, cutting the number becomes 75% pass rate of the silicon thin plate comes to two times, the yield is considerably deteriorated. また、軌道修正する場合には、6回の切削加工を行っても、97%の合格率を維持することが確認された。 Further, when the course correction is also performed six cutting, it was confirmed to maintain a 97% pass rate. 8回の切削加工の場合には、厚みが薄くなりすぎ、浸漬が不可能となる。 In the case of eight cutting process, the thickness becomes too thin, immersion becomes impossible.

実施例3では、シリコン薄板の端部の切断の有無、および切断後の検査の有無と、製品における良品率との関係について調査を行った。 In Example 3, the presence or absence of cutting of the end portion of the silicon thin plate, and the presence or absence of the test after cutting the examined relationship between the non-defective ratio in the product was carried out.
切断後の検査方法は、実施例1と同様である。 Inspection method after cutting is the same as in Example 1.
次に、太陽電池作製プロセスの一例を説明する。 Next, an example of a solar cell manufacturing process. 薄板を洗浄し、テクスチャエッチング、拡散層形成、酸化膜除去、反射防止膜形成、バックエッチ、裏面電極形成、受光面電極形成の順序で行う一般的な手法を適用した。 Sheet was washed, texture etching, diffusion layers formed, oxide film removal, an antireflection film formed, etched back, the back electrode formation was applied general technique performed in the order of the light-receiving surface electrode formed. この際、プロセス中での割れ欠けや、作製後の性能(変換効率)が12%を下回った薄板を、不合格とした。 At this time, or cracking chipping in the process, a thin plate performance after manufacturing (conversion efficiency) is lower than 12% were rejected. 結果を表3に示す。 The results are shown in Table 3.
シリコン薄板の端部を切断することにより、太陽電池作製プロセス後の製品良品率は向上する。 By cutting the end portion of the silicon thin plate, product yield rate after the solar cell manufacturing process is improved. 端部が残存している場合、電極印刷時のスクリーンを下地板と接していた面に接触できないために、電極印刷不良が生じ、特性を悪化させている。 If the end is left, because it can not contact the screen at the time of printing electrodes on the surface was in contact with the base plate, the electrode printing failure occurs, thereby deteriorating the characteristics. また、検査の有無によっては、全体良品率は変わらない。 In addition, depending on the presence or absence of inspection, it does not change the overall yield rate. しかし、太陽電池作製工程における良品率は検査無しのほうが劣る結果となっている。 However, the yield rate in the solar cell manufacturing process has resulted in better without inspection is poor. シリコン薄板のうねりや厚み分布が合格基準外の場合、反射防止膜が均一に形成できないこと、電極を均一に形成できないことから、特性不良の原因となる。 If undulation or thickness distribution of the silicon thin plate is out of acceptance criteria, the anti-reflection film can not be uniformly formed, the inability electrodes uniformly formed, causing poor characteristics. そのため、太陽電池作製プロセスに投入する前に、あらかじめ検査を行い、不良品のシリコン薄板を除去することにより、後の工程における無駄を省くことができる。 Therefore, before turning to the solar cell manufacturing process, pre-inspects, by removing the silicon thin defective, it is possible to eliminate waste in the later step.

本実施例では、浸漬処理直後の搬送時のシリコン薄板と下地板との上下関係、およびシリコン簿板の端部切断時のシリコン薄板の姿勢について調査を行った。 In this embodiment, the upper and lower relationship between the silicon thin and the underlying plate during transportation immediately after the immersion treatment, and the posture of the silicon thin plate during edge cutting of the silicon carrying plate survey was conducted. 結果を表4に示す。 The results are shown in Table 4.
表4によれば、浸漬後の搬送時には薄板を下側にすると、シリコン薄板が下地板から脱落する。 According to Table 4, at the time of conveying after the immersion when the thin plate on the lower side, the silicon thin plate comes off from the underlying plate. このため、シリコン薄板を下地板の上がわに配置して搬送することにより、脱落を防止できることを確認することができた。 Thus, the silicon thin plate on the base plate by transporting arranged crocodile, it was possible to confirm that can prevent falling off. また、XYステージ上でシリコン薄板の端部を切断する場合には、シリコン薄板の融液面(フリー側)を上向きにすることにより、全体の良品率を大幅に上げることができる。 Also, when cutting the end portion of the silicon thin plate on the XY stage, by melt surface of the silicon thin plate (free side) facing up, thereby increasing the overall yield rate considerably.
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されることはない。 In the above has been described the embodiments of the present invention, the embodiment of the present invention disclosed above are merely an illustration, limited to the embodiments in the range of the present invention these invention it is not. 本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 The scope of the present invention is shown by the claims, is intended further to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the appended claims.
本発明の薄板製造方法および薄板製造装置を用いることにより、シリコン薄板の品質を維持した上で、下地板を繰り返し使用して製造コストを低減することが可能となる。 By using the thin plate manufacturing method and the thin plate manufacturing apparatus of the present invention, in terms of maintaining the quality of the silicon thin plate, it is possible to reduce the manufacturing cost by using repeatedly a base plate.

本発明の薄板製造方法および薄板製造装置を用いることにより、たとえばシリコン薄板の品質を維持しながら下地板を繰り返し使用して製造コストを低減することができる。 By using the thin plate manufacturing method and the thin plate manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost, for example, repeatedly using base plate while maintaining the quality of the silicon thin plate. このため、たとえば光発電のように他の発電方法と激しい価格競争をしなければならない分野において広範な利用が期待される。 Thus, extensive use is expected in the field must be intense price competition with other power generation methods as for example photovoltaic.

Claims (14)

  1. 金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する方法であって、 Dip the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, a method of manufacturing a thin plate by immersion treatment to deposit thin plate surface of the base plate,
    前記下地板の表面に形成された前記薄板と前記下地板とを分離した後、前記薄板が分離された下地板のうち、前記下地板の外観観察および/または下地板の使用履歴調査に基づく判別工程において、再度の浸漬処理に用いることが可能と判定した下地板を再び前記浸漬処理に用い、 Wherein after said thin plate formed on the surface of the base plate to separate the said base plate, said thin plate of separated base plate, based on external observation and / or use history study of the underlying plate of the underlying plate determination in step, we have use the determined base plate again the immersion treatment can be used for immersion treatment again,
    前記判別工程において、前記薄板が分離された前記下地板を、(a 1 )前記浸漬処理に用いる、(a 2 )前記浸漬処理に用いる前に加工処理が必要である、および(a 3 )廃棄処分とする、の3つの判定のいずれかを含む判別をする、薄板製造方法。 In the determination step, the base plate having the thin plate are separated, (a 1) used for the immersion treatment, it is necessary processing prior to use in (a 2) the immersion treatment, and (a 3) waste the disposal to the determination, including any of the three determination of thin plate manufacturing method.
  2. 金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する方法であって、 Dip the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, a method of manufacturing a thin plate by immersion treatment to deposit thin plate surface of the base plate,
    前記下地板の表面に形成された前記薄板と前記下地板とを分離した後、前記薄板が分離された下地板のうち、前記下地板の外観観察および/または下地板の使用履歴調査に基づく判別工程において、再度の浸漬処理に用いることが可能と判定した下地板を再び前記浸漬処理に用い、 Wherein after said thin plate formed on the surface of the base plate to separate the said base plate, said thin plate of separated base plate, based on external observation and / or use history study of the underlying plate of the underlying plate determination in step, again using the immersion process the underlying plate it is determined that can be used for the immersion treatment again,
    前記下地板の通過しうる経路の所定箇所に、前記下地板を識別することができるセンサーを配置し、下地板管理コンピュータが前記センサーからの信号を受けて前記下地板の使用履歴を管理する、薄板製造方法。 Wherein the predetermined portion of the passage then can route the underlying plate, said base plate a sensor is arranged which can be identified, the base plate management computer manages the use history of the underlying plate receives a signal from the sensor, thin plate manufacturing method.
  3. 前記下地板が、下地板固有の識別マーク、または複数枚の下地板を1ロットとした際のロット識別マークを有し、前記識別マークを読み取ることができるセンサーを配置し、下地板管理コンピュータが前記センサーからの信号を受けて前記下地板または前記ロットの使用履歴を管理する、請求項に記載の薄板製造方法。 The underlying plate, underlying plate unique identification mark or a plurality of base plates has a lot identification mark upon the one lot, the sensor capable of reading the identification marks are arranged, is the base plate management computer, managing the use history of the underlying plate or the lot in response to a signal from said sensor, a thin plate manufacturing method according to claim 2.
  4. 金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する方法であって、 Dip the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, a method of manufacturing a thin plate by immersion treatment to deposit thin plate surface of the base plate,
    前記下地板の表面に形成された前記薄板と前記下地板とを分離した後、前記薄板が分離された下地板のうち、前記下地板の外観観察および/または下地板の使用履歴調査に基づく判別工程において、再度の浸漬処理に用いることが可能と判定した下地板を再び前記浸漬処理に用い、 Wherein after said thin plate formed on the surface of the base plate to separate the said base plate, said thin plate of separated base plate, based on external observation and / or use history study of the underlying plate of the underlying plate determination in step, again using the immersion process the underlying plate it is determined that can be used for the immersion treatment again,
    前記下地板の経路のいずれかの位置において、前記下地板の使用回数、加工回数および前記下地板の厚みの少なくとも1つを管理する、薄板製造方法。 Wherein in any position of the path of the base plate, the number of uses of the underlying plate, machining pass and the managing at least one of the base plate having a thickness, the thin plate manufacturing method.
  5. 金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する方法であって、 Dip the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, a method of manufacturing a thin plate by immersion treatment to deposit thin plate surface of the base plate,
    前記下地板の表面に形成された前記薄板と前記下地板とを分離した後、前記薄板が分離された下地板のうち、前記下地板の外観観察および/または下地板の使用履歴調査に基づく判別工程において、再度の浸漬処理に用いることが可能と判定した下地板を再び前記浸漬処理に用い、 Wherein after said thin plate formed on the surface of the base plate to separate the said base plate, said thin plate of separated base plate, based on external observation and / or use history study of the underlying plate of the underlying plate determination in step, again using the immersion process the underlying plate it is determined that can be used for the immersion treatment again,
    前記浸漬処理に用いる下地板の厚みを測定する厚みセンサーを配置して、その厚みに応じて前記下地板を前記融液に浸す際の下地板の軌道を修正する、薄板製造方法。 The immersion treatment to place the thickness sensor for measuring the thickness of the base plate to be used, the base plate to fix the trajectory of the base plate when immersed in the melt in accordance with the thickness, the thin plate manufacturing method.
  6. 金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する方法であって、 Dip the surface portion of the base plate to melt the material containing at least one of a metal material or a semiconductor material, a method of manufacturing a thin plate by immersion treatment to deposit thin plate surface of the base plate,
    前記下地板の表面に形成された前記薄板と前記下地板とを分離した後、前記薄板が分離された下地板のうち、前記下地板の外観観察および/または下地板の使用履歴調査に基づく判別工程において、再度の浸漬処理に用いることが可能と判定した下地板を再び前記浸漬処理に用い、 Wherein after said thin plate formed on the surface of the base plate to separate the said base plate, said thin plate of separated base plate, based on external observation and / or use history study of the underlying plate of the underlying plate determination in step, again using the immersion process the underlying plate it is determined that can be used for the immersion treatment again,
    前記下地板管理コンピュータにおける前記下地板の厚みの推定値または実測値に応じて、前記下地板管理コンピュータにより前記融液に浸す当該下地板の軌道を修正する、薄板製造方法。 Wherein the base plate management computer in accordance with the estimated or actual value of the base plate having a thickness, modify the trajectory of the base plate immersed in the melt by the base plate management computer, thin production method.
  7. 前記請求項の薄板製造方法に用いられる下地板であって、その下地板に固有の識別マーク、または複数枚の下地板を1ロットとした際のロット識別マークを有する、下地板。 Wherein a first aspect of the sheet fabricating method underlying plate used in, has a lot identification mark upon its unique identification mark on the base plate or a plurality of base plates one lot, the underlying plate.
  8. 金属材料または半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する物質の融液に下地板の表層部を浸し、その下地板の表面に薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置であって、 A thin plate manufacturing apparatus for manufacturing a thin plate at least immersed surface portion of the base plate on either melt materials containing one, immersion treatment to deposit thin plate surface of the base plate of the metal or semiconductor material ,
    前記薄板と前記下地板とを分離する装置と、 A device for separating the base plate and the thin plate,
    前記薄板が分離された下地板を、前記浸漬処理に用いる経路、加工処理を行う経路、および廃棄処分にする経路、のいずれかに振り分ける振り分け手段とを備える、薄板製造装置。 A base plate having the thin plate are separated, comprising the path used for the immersion treatment, the route performs processing, and the path to disposal, and a distributing means for distributing any of the thin plate manufacturing apparatus.
  9. 前記下地板の使用履歴および/または形状を管理する下地板管理手段を備える、請求項に記載の薄板製造装置。 Comprising a base plate managing means for managing the usage history and / or shape of the underlying plate, the thin plate manufacturing apparatus according to claim 8.
  10. 前記下地板の移動経路のいずれかの位置に、前記下地板の厚みを検出する厚みセンサーを備える、請求項に記載の薄板製造装置。 Wherein at any position of the moving path of the base plate comprises a thickness sensor for detecting the thickness of the base plate, the thin plate manufacturing apparatus according to claim 8.
  11. 前記薄板が分離された下地板が、使用可能かどうか判定するために検査する下地板検査装置を備える、請求項に記載の薄板製造装置。 It said thin plate is base plate which is separated comprises a base plate inspection device checks to determine whether the available sheet manufacturing apparatus according to claim 8.
  12. 前記下地板検査装置において、表面性状および形状が検査され、前記下地板管理手段に検査結果が送られ、その下地板管理手段により、浸漬処理に用いる、加工処理を行う、または廃棄処分とする、のいずれかの判定を含む判別をする、請求項11に記載の薄板製造装置。 In the underlying plate inspection device, surface texture and shape are inspected, the inspection results to the base plate management means is sent by the base plate management unit, used for immersion treatment, performs processing, or disposed of, any one of the determination including determination, sheet manufacturing apparatus according to claim 11.
  13. 前記下地板に使用回数および/または加工回数をマーキングするマーキング装置を備える、請求項に記載の薄板製造装置。 Comprising a marking device for marking the number of times and / or number of manipulations used in the underlying plate, the thin plate manufacturing apparatus according to claim 8.
  14. 前記請求項の薄板製造装置に用いられる下地板であって、その下地板に固有の識別マーク、または複数枚の下地板を1ロットとした際のロット識別マークを有する、下地板。 Wherein a base plate used in thin plate manufacturing apparatus according to claim 8, having a lot identification mark upon its unique identification mark on the base plate or a plurality of base plates one lot, the underlying plate.
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