JP5430144B2 - 基板の製造方法および太陽電池素子 - Google Patents

Description

本発明は基板の製造方法および太陽電池素子に関する。

従来、太陽電池素子などをはじめとする半導体基板を作製する場合、インゴットを所定の寸法に切断してブロック状にし、ブロックを接着剤にてスライスベースに接着した後、ワイヤーソー装置などを用いて複数枚に切断して基板を製造していた。

厚さ精度のよい基板を得るために、例えば、特許文献１には初期の切断時の被加工物の送り出し速度（フィード速度）を定常状態での切断時の被加工物の送り出し速度の１．５倍〜４倍とする方法が記載されている。

なお、基板厚みの管理として、基板端部から１０ｍｍ以上内側の部分を数点測定して基板厚みを管理することが一般的であった。
特開平６−１５５２７８号公報

近年、太陽電池に用いられる基板は厚みが薄型化されており、カーフロス（切断代）を少なくするために線径の小さいワイヤーが用いられる。このとき、ブロックは、中央部分に比べて切断が終了する側の端部において、厚みがばらついて切断されやすいという問題があった。特に、基板の端部の厚みが、基板全体の平均厚みと異なる場合、太陽電池素子の素子工程において、割れやクラック等が発生し歩留まりを低下させる問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、厚み精度が向上した基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の基板の製造方法は、第一の面と、ベースに接着された前記第一の面の裏側の第二の面とを有するブロックを準備する工程と、前記第一の面にワイヤーを進め、前記ブロックの切断を開始する工程と、前記ブロックの中心部分を、第一の速度で走行するワイヤーにより切断する工程と、前記第一の速度で前記ブロックを切断した後、前記中心部分より前記第二の面側の前記ブロックを、前記第一の速度より遅い第二の速度で走行するワイヤーにより切断する工程と、を有し、前記ブロックを前記ワイヤーに向けて移動させるフ
ィード速度を、前記ブロックの前記中心部分の切断時よりも、前記中心部分より前記第二の面側の切断時に遅くすることを特徴とする。

本発明の太陽電池素子は、上述の製造方法により製造されたシリコンからなる基板と、前記基板に形成された半導体接合領域と電極と、を有する。

本発明は、上述した工程により、厚みばらつきが低減された基板を製造することができる。特に、基板の端部（切断終了部分）の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みとなり、基板を太陽電池素子として用いる場合、太陽電池素子の素子工程における割れやクラック等の発生による歩留まり低下が生じにくい。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（第1の実施形態）
本実施形態の基板の製造方法は、第一の面１ｓと、ベース２に接着された第一の面１ｓの裏側の第二の面１ｔとを有するブロック１を準備する工程と、第一の面１ｓにワイヤーを進め、ブロック１の切断を開始する工程と、ブロック１の中心部分を、第一の速度で走行するワイヤー３により切断する工程と、第一の速度でブロック１を切断した後、中心部分より第二の面１ｔ側のブロックを、第一の速度より遅い第二の速度で走行するワイヤー３により切断する工程と、を有する。ここで、本実施形態において、ブロック１の中心部分を切断するワイヤーの走行速度（第一の速度）、切削液の供給流量、フィード速度とは、定常状態で切断している際の速度、流量であり、第一の面１ｓから第二の面１ｔまでの長さをａとしたとき、第一の面１ｓから１／３ａ以上２／３ａ未満の範囲を切断するときにおける平均速度、平均流量を意味することとする。また、第一の速度で切断されたブロックの第二の面１ｔ側を切断するワイヤーの走行速度（第二の速度）、切削液の供給流量、フィード速度とは、２／３ａ以上１７／２０ａ未満の範囲における最低速度、最低流量を意味することとする。

ブロック１はインゴットの端部を切断することで形成される。このようなインゴットは、例えば、単結晶シリコンや、多結晶シリコンからなる。例えば、単結晶シリコンのインゴットが用いられた場合、単結晶シリコンインゴットは円柱形状であるため、高さ方向に四箇所の端部を切断することにより、断面形状が略矩形（正方形を含む）のシリコンブロックを得ることができる。なお、上記断面形状において角部が円弧状を有するものも矩形とみなすこととする。また、多結晶シリコンインゴットは一般的に略直方体で、複数本のシリコンブロックを取り出すことができる大きさを有しており、シリコンブロックは断面形状が矩形（正方形を含む）で、例えば１５６×１５６×３００ｍｍの直方体に形成される。なお、上記断面形状において角部が面取りされたものも矩形とみなすこととする。

図１は、本実施形態に係る基板の製造方法で使用するワイヤーソー装置を示す斜視図である。図１に示す構成において、走行するワイヤー３とスライスベース２に固定された角型のブロック１とを押し当てて、ワイヤー３によってブロック１を切断し、基板を製造する。

ブロック１は、カーボン材もしくはガラス、樹脂等の材質からなるスライスベース２上に接着剤などによって接着される。接着剤としては熱硬化型二液性のエポキシ系や、アクリル系・リアクレート系またはワックスなどの接着剤からなり、スライス後、基板１ａをスライスベース２から剥離しやすくするために、温度を上げることで接着力が低下する接着剤が用いられる。

そして、スライスベース２に接着されたブロック１はワークホルダーにより装置内に１本又は複数本配置される。図１においては２本配置されている。

本実施形態においては砥粒を含む切削液を供給することによってワイヤー３のラッピング作用でブロック１を切断する遊離砥粒タイプのワイヤーソー装置が用いられる。

ワイヤーソー装置のワイヤー３は、メインローラー５に巻かれており、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線を用いればよく、線径は１００μｍ〜１８０μｍ、より好ましくは１４０μｍ以下である。

切削液は、例えば炭化珪素、アルミナ、ダイヤモンド等の砥粒、鉱物油、界面活性剤及び分散剤からなるラッピングオイルを混合して構成され、複数の開口部を有する供給ノズル４より複数本に張られたワイヤー３に切削液が供給される。砥粒の平均粒径としては、例えば５μｍ〜２０μmで粒度分布が狭いものが用いられる。供給ノズル４に供給する切削液の供給流量はブロックの大きさや本数によって適宜設定される。また、切削液を循環して使用してもよく、その際に新しい砥粒を追加供給するようにしても構わない。

メインローラー５は、例えば、エステル系やエーテル系・尿素系のウレタンゴムやニューライト等の樹脂からなり、直径１５０〜５００ｍｍ、長さ２００〜１０００ｍｍ程度のである。メインローラー５の表面には、ワイヤー供給リール７から供給されたワイヤー３を所定間隔に配列させるための多数の溝部が設けられている。この溝部の間隔とワイヤー３の直径との関係によって、基板の厚みが定まる。

ディップ槽６は、切断時に発生するブロックの屑や切削液の回収を目的としてワイヤー３の下方に設けられる。

以下に、ワイヤーソー装置を用いた本実施形態のスライス方法について説明する。
（ア）まず、複数列に設けられたワイヤー３と、ブロック１とを準備する。
（イ）次に、ブロック１の第一の面１ｓに対し走行するワイヤー３を進め、ブロック１の切断を開始する。
（ウ）その後、第一の速度で走行するワイヤー３により、ブロック１の中心部分を切断する。
（エ）そして、第一の速度より遅い第二の速度で走行するワイヤー３により、第一の速度で切断されたブロック１を続けて切断する。

上記工程（ア）について説明する。
ワイヤー３はワイヤー供給リール７から供給され、メインローラー５に巻きつけて所定間隔に配列している。メインローラー５が所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤー３の長手方向にワイヤー３を走行させることができる。ワイヤー３を往復走行させずに一方向走行させる場合、ワイヤー３を回転させる主軸を駆動させるモーターの負荷を減らし装置寿命を延ばすことができる。

上記工程（イ）〜（エ）について説明する。
ブロック１の切断は、切断部近傍に設けられた供給ノズル４より、走行しているワイヤー３に向かって切削液を供給しながら、ブロック１を下降させて、ワイヤー３にブロック１の第一の面１ｓを相対的に押圧することによりなされる。ブロック１は、例えば厚さ２００μｍ以下の複数枚の基板１aに分割される。このとき、ワイヤー３の張力、ワイヤー３
が走行する速度（走行速度）、ブロックを下降させる速度（フィード速度）は適宜制御されている。

本実施形態においては遊離砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いてワイヤー３を一方向に走行させることにより、ワイヤー３に供給する切削液が一方向でブロックに供給されることから、切削液が基板間に安定して入り込み、スライス後の基板１ａの厚みバラツキを低減させるとともに、ワイヤー３の断線が低減されたスライスが可能となる。

そして、ブロック１をスライスすると同時に、スライスベース２も２〜５ｍｍ程度切断され、基板１ａはスライスベース２に接着された状態で次工程の洗浄工程に投入される。

洗浄工程では、まず灯油などからなる洗油で、スライス加工時に付着したスラッジなどを落とす。その後アルカリ系の洗剤で油をおとし、その後洗剤を水で洗い流す。そして熱風やエアーなどにより、基板１a表面を完全に乾燥させて、スライスベース２から剥離す
ることで基板１ａが完成する。

インゴット１がシリコンからなる場合、上記方法によって得られた基板１ａは、半導体接合領域と電極を形成することで太陽電池素子として利用できる。

本実施形態における基板１aの製造方法においては、ワイヤー３の走行速度は、ブロック1の中心部分の切断時の速度（第一の速度）よりも、ブロック１の第二の面１ｔ側を切断する時の速度（すなわち、中心部分切断後となる後半の切断時の速度、第二の速度）の方が遅い。ここで、ブロックを切断する場合、ブロックの中心部分の切断終了後は、一般的に、図２に示すように、基板間が表面張力の力を受け易い。特に、基板が薄型化されている場合、基板間において表面張力の影響を受け易く、ブロックの切り初め側の端部間は、互いに引き合う力が生じ接触し易い。このような接触部分では、切削液が排出されにくくなることから、基板間に存在する切削液の量が多くなり、切削性が高くなり易い。また、ワイヤー３のねじれ等の影響からワイヤー３は一方の基板１ａに寄り易く、このためワイヤー３を挟む２つの基板１ａに対するワイヤー３の切削量は、一方の基板１ａに対して大きくなりやすい。これらの要因から、基板１ａの厚みは、切断が終了する側の端部においてばらつきやすい。しかしながら、本実施形態においてワイヤー３の走行速度を遅くすることによって、単位時間当たりに通過するワイヤー長さが短くなり切削性を低減させるとともに、ねじれ等の影響を低減することができ、切り終わりの部分において、基板の厚みにばらつきが生じにくく、切断が終了する側の基板端部の厚みと基板全体の平均厚みとをほぼ同じに管理することができる。このようなワイヤー３の第一の速度は、例えば、６００ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下であり、第二の速度は、４００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満である。このような速度範囲とすることにより、ワイヤーが断線することなくスライスしやすい。

基板１aの厚みは、接触型または非接触型の厚み測定装置を用いて測定することができる。なお、本実施形態において基板１aの全体の平均厚みは図３に示される中央Ａ点と隣接する端部から各々３０ｍｍ離れた８つのB点からなる計９点の厚みを測定し、その平均値とした。切り終わり端部の厚みは、基板上端部から３０ｍｍ、側端部から５ｍｍ離れたＣ点の厚みを測定した。また、バリ（基板の端部にできる出っ張り）の確認においては基板上端部（ブロック切断の終端部分）から２ｍｍ離れたD点の厚みを測定した。

また、ワイヤー３の走行速度を変化させるとともに、切削液の供給流量も中心部分の切断時よりも後半の切断時の方を小さくすることによって、切り終わり端部（切断終了部分）の厚みが基板全体の平均厚みとほぼ同じ厚みに、さらに精度よく管理できるとともに、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。このような切断工程における切削液の供給流量の関係は、例えば、後半の切断時の供給流量は中心部分の切断時の供給流量の７０％以上９０％以下である。このような範囲とすることにより、ワイヤーが断線することなく均一な厚みでスライスしやすい。

なお、ブロックの大きさや本数によって切削液の供給流量は異なるが、例えば、長さ３００ｍｍのブロック１を２本スライスする場合には、ブロック１の中心部分の切断時において８０L／ｍｉｎ以上１５０L／ｍｉｎ以下で用いられる。

さらに、ワイヤー３の走行速度を変化させるとともに、ブロック１をワイヤー３に向けて移動させるフィード速度も、中心部分の切断時よりも後半の切断時の方を遅くすることによって、ワイヤー３の断線等の問題を低減し、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。このような切断工程におけるブロック１のフィード速度の関係は、例えば、後半の切断時のフィード速度は中心部分の切断時のフィード速度の７０％以上９０％以下である。なお、ブロックの大きさや本数によってブロックのフィード速度は異なるが、例えば、長さ３００ｍｍのブロックを２本スライスする場合には、中心部分の切断時において２２０μｍ／ｍｉｎ以上５００μｍ／ｍｉｎ以下で用いられる。このような範囲とすることにより、ワイヤーが断線することなく均一な厚みでスライスしやすい。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、ワイヤーの走行速度を、ブロック１の中心部分から第二の面側へ進むに従い、段階的または連続的に遅くしていくことにより、ワイヤー３にかかる負担を軽減することができ、ワイヤー３が断線するといった問題を低減することができる。

さらに、ワイヤー３の走行速度の変化に合わせて、切削液の供給流量または／およびブロック１のフィード速度を、ブロック１の中心部分の切断時から第二の面１ｔ側へ進むに従い、段階的または連続的に小さくしていくことによって、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。ここで段階的とは、速度または流量をある値で一定時間維持した後、変化させる場合のことをいい、連続的とは速度または流量をある値で一定時間維持することなく時間と共に変化させる場合のことをいう。

また、ブロック１の切り終わりの部分となる第二の面１ｔの切断時に切削液の供給流量を後半の切断時に比べて大きくすることにより、バリを低減することができる。

さらに、ブロック１の切り終わりの部分となる第二の面１ｔの切断時にワイヤー３の走行速度を第二の速度に比べて小さくすることにより、バリの形成をより低減することができる。ブロック１の切り終わり部分はスライスベース２と接着されていることから、その界面において切削性が異なるため、一般的にバリが形成され易いが、切削液の供給量を大きくして切削性を高めつつ、ワイヤー３の走行速度を小さくして丁寧にスライスすることによって、バリの形成が低減できるものと考えられる。このような第二の面１ｔを切断するときの走行速度は、例えば、第二の速度の６６％以上８５％以下とすることでバリの形成を低減しやすい。

また、切削液の供給流量を大きくするタイミングとしては、ブロック１の１７／２０ａ以上１９／２０ａ以下の範囲の切断時がよく、ブロック１の第二の面１ｔを切断するときの供給流量は、例えば、中心部分の切断時と同等とすればよい。また、ワイヤー３の走行速度を小さくするタイミングとしては、ブロック１の１７／２０ａ以上１９／２０ａ以下の範囲の切断時がよい。

また、図５（ａ）に示されるようにワイヤー３の走行速度と、切削液の供給流量とは、切断工程において定常状態となる。図５（ａ）において、ワイヤー３の走行速度が遅くなるタイミングは、切削液の供給流量が小さくなるタイミングより早いか、または同じである。つまり、ワイヤー３の第一の速度から速度を落とすまでにブロック１が切断された深さ（切断位置）Ｘは、切削液の供給流量が小さくなるまでにブロック１が切断された深さ（切断位置）Ｙよりも浅いか、または同じとなる。第一の速度を６００ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下、第二の速度を４００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満、後半の切断時の供給流量は中心部分の切断時の供給流量の７０％以上９０％以下とすることで、切削性を落とさずに、またワイヤー３に負担をかけることなくブロック１をスライスすることができる。

さらに、図５（ｂ）に示されるようにワイヤー３の走行速度と、ブロック１のフィード速度とは、切断工程において定常状態となる。図５（ｂ）において、ワイヤー３の走行速度が遅くなるタイミングは、ブロック１のフィード速度が遅くなるタイミングより早いまたは同じである。つまり、ワイヤー３の第一の速度から速度を落とすまでにブロック１が切断された深さ（切断位置）Ｘは、ブロック１のフィード速度が遅くなるまでにブロック１が切断された深さ（切断位置）Ｚよりも浅くするか、または同じとなる。第一の速度を６００ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下、第二の速度を４００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満、後半の切断時のフィード速度は中心部分の切断時のフィード速度の７０％以上９０％以下とすることで、切削性を落とさずに、またワイヤー３に負担をかけることなくブロック１をスライスすることができる。なお、図５（ｂ）の縦軸において走行速度の値とフィード速度の値との整合性はなく、実際はフィード速度に比べて走行速度の方がはるかに大きい。

さらに、切削液の供給流量が小さくなるまでにブロック１が切断された深さ（切断位置）Ｙはブロック１のフィード速度が遅くなるまでにブロック１が切断された深さ（切断位置）Ｚよりも浅くするか、または同じにする。スライス条件を上記範囲に制御することにより、切削性を落とさずに、またワイヤー３に負担をかけることなくブロック１をスライスすることができる。

このように上記製造方法で形成された基板１ａは基板端部の厚みの管理ができていることから、太陽電池素子の素子工程において、割れやクラック等の発生を防ぎ、高い歩留まりにて太陽電池素子を作製することができる。

（第2の実施形態）
次に、第２の実施形態について、第１の実施形態と異なる点を主に説明する。第２の実施形態においては、初めから砥粒をワイヤーに固着させた砥粒固着ワイヤーで切断する固着砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いる。

本実施形態の基板の製造方法は、第一の面１ｓと、ベース２に接着された第一の面１ｓの裏側の第二の面１ｔとを有するブロック１を準備する工程と、第一の面１ｓに砥粒が固着したワイヤーを進め、ブロック１の切断を開始する工程と、ブロック１の中心部分を、第一の速度で走行するワイヤー３により切断する工程と、第一の速度でブロック１を切断した後、ブロックの第二の面１ｔを、第一の速度より遅い第二の速度で走行するワイヤー３により切断する工程と、を有する。

ワイヤーソー装置のワイヤー３は、メインローラー５に巻かれており、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線からなり、線径は８０μｍ〜１８０μｍ、より好ましくは１２０μｍ以下である。ワイヤー３は、ワイヤーの周囲にダイヤモンドもしくは炭化珪素からなる砥粒がニッケルや銅・クロムによるメッキにて固着されている。砥粒の平均粒径は、５μｍ以上３０μｍ以下とした方がよい。

供給ノズル４は、クーラント液を排出する複数の開口部を有する。クーラント液は、例えばグリコール等の水溶性溶剤からなり、複数の開口部を有する供給ノズル４の開口部より、複数本のワイヤー３に対して供給される。供給ノズル４に供給するクーラント液の供給流量はブロックの大きさや本数によって適宜設定される。また、クーラント液を循環して使用してもよく、その際にクーラント液中に含まれる切屑等を除去して使用される。

以下に、ワイヤーソー装置を用いた本実施形態のスライス方法について説明する。
（ア）まず、複数列に設けられたワイヤー３と、ブロック１とを準備する。
（イ）次に、ブロック１の第一の面１ｓに対し走行するワイヤー３を進め、ブロック１の切断を開始する。
（ウ）その後、第一の速度で走行するワイヤー３により、ブロック１の中心部分を切断する。
（エ）そして、第一の速度より遅い第二の速度で走行するワイヤー３により、ブロック１の第二の面１ｔを続けて切断する。

本実施形態においては固着砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いてワイヤー３を双方向に走行させることにより、ワイヤー３に固着した砥粒を有効に利用し、生産性を向上させたスライスが可能となる。

本実施形態における基板１aの製造方法においては、ワイヤー３の走行速度は、ブロッ
ク1の中心部分の切断時の速度（第一の速度）よりも、ブロック１の第二の面１ｔを切
断する時の第二の速度の方が遅い。前述したように、ブロックを切断する場合、ブロックの中心部分の切断終了後は、一般的に、図６に示すように、基板間が表面張力の力を受け易く、基板の表面が砥粒によって傷つけられる可能性が高い。しかしながら、本実施形態においてワイヤー３の走行速度を遅くすることによって、切断が終了する側の基板端部に発生するクラックを低減することができる。これは、ワイヤー３の走行速度を遅くすることによって、ワイヤー３に生じるブレ等が低減するためと考えられる。なお、本実施形態のワイヤー３は一方向に定常速度で走行した後、減速して一旦停止し、逆方向に加速走行して定常速度となり、その後減速走行して停止し、再度逆方向に走行する（往復走行）。そのため、ここでいう走行速度とは定常速度のことを意味する。このようなワイヤー３の第一の速度は、例えば、６００ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下であり、第二の速度は、３００ｍ／ｍｉｎ以上５００ｍ／ｍｉｎ未満である。このような速度範囲とすることにより、ワイヤーが断線することなくクラックの発生を低減させてスライスを行うことができる。また、ワイヤー３の走行速度を小さくするタイミングとしては、ブロック１の１７／２０ａ以上３９／４０ａ以下の範囲の切断時がよい。

また、ワイヤー３の走行速度を変化させるとともに、ブロック１のフィード速度も、中心部分の切断時よりも、第二の面１ｔの切断時の方を遅くすることによって、ワイヤー３の断線等の問題を低減し、クラックの発生を低減することができる。なお、フィード速度についても、ワイヤー３の走行速度が遅くなるときにフィード速度を遅くし、走行速度が速くなるときにフィード速度が速くなるよう速度調節を行ってもよい。そのため、速度調節が行われる場合におけるフィード速度とは定常速度のことを意味する。このような切断工程におけるブロック１のフィード速度の関係は、例えば、第二の面の切断時のフィード速度は中心部分の切断時のフィード速度の５０％以上９０％以下である。なお、ブロックの大きさや本数によってブロックのフィード速度は異なるが、例えば、長さ３００ｍｍのブロックを２本スライスする場合には、中心部分の切断時において３５０μｍ／ｍｉｎ以上１１００μｍ／ｍｉｎ以下で用いられる。このような範囲とすることにより、ワイヤーの断線を低減しクラックの発生を低減させてスライスを行うことができる。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ワイヤーの走行速度を、ブロック１の中心部分から第二の面１ｔ側へ進むに従い、段階的または連続的に遅くしていくことにより、ワイヤー３にかかる負担を軽減することができ、ワイヤー３が断線するといった問題を低減することができる。

さらに、ワイヤー３の走行速度の変化に合わせて、ブロック１のフィード速度を、ブロック１の中心部分の切断時から第二の面１ｔ側へ進むに従い、段階的または連続的に小さくしていくことによって、基板全体の厚みバラツキを抑えることができる。ここで段階的とは、速度または流量をある値で一定時間維持した後、変化させる場合のことをいい、連続的とは速度をある値で一定時間維持することなく時間と共に変化させる場合のことをいう。

上記製造方法で形成された基板１ａを用い太陽電池素子を製造する場合、製造工程における割れ等の発生を防ぎ、高い歩留まりにて太陽電池素子を作製することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。

例えば、インゴット１を切断することなく、そのままスライス工程を行っても構わない。

（実施例１）
以下、実施例について説明する。
まず、ガラス板からなるスライスベースにエポキシ系接着剤を塗布し、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍの直方体の多結晶シリコンブロックをスライスベースに配置し、接着剤を硬化させた。図１に示されるように、２本のスライスベースに接着したシリコンブロックをワイヤーソー装置に設置し、炭化珪素の砥粒（＃１２００）、鉱物油、界面活性剤及び分散剤からなる切削液を一方向に走行しているワイヤー（線径１３０μｍ）に供給しながら、スライスベースに接着したブロックをスライスして、平均厚み２００μｍのシリコン基板を作製した。中心部分の切断時のスライス条件は、ワイヤーの第一の走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ、切削液の供給流量を１２０Ｌ／ｍｉｎ、シリコンブロックのフィード速度を２７０μｍ／ｍｉｎ後半の切断時のスライス条件は、ワイヤーの第二の走行速度を３００ｍ／ｍｉｎ、３５０ｍ／ｍｉｎ、４００ｍ／ｍｉｎ、４５０ｍ／ｍｉｎ、５００ｍ／ｍｉｎ、５５０ｍ／ｍｉｎ、６００ｍ／ｍｉｎ、６５０ｍ／ｍｉｎの８条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８）、切削液の供給流量を１２０Ｌ／ｍｉｎ、シリコンブロックのフィード速度を２２０μｍ／ｍｉｎ、とした。なお、切り始め端部から１２０ｍｍ切断した際に第二の面側の切断時の条件となるように、各値を中心部分の値から連続的に小さくした。

また、比較例のスライス条件はワイヤーの走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ、切削液の供給流量を１２０Ｌ／ｍｉｎ、シリコンブロックのフィード速度を２７０μｍ／ｍｉｎで一定とした。

各条件において得られたシリコン基板の平均厚みと、インゴットのうち切断が終了した側のシリコン基板の端部（第二の面側）の厚みを測定し、その差を絶対値で評価した。なお、厚みの差は５００枚測定した際の平均値である。また、各条件におけるワイヤーの断線率についても確認を行った。断線率は１０００回スライスを行った際の断線の回数を百分率で評価した。その結果を表1に表す。

表１に示されるように、ワイヤーの第二の走行速度を第一の速度よりも遅くすることにより、基板の平均厚みと切り終わり端部の厚みの差が小さくなることが確認された。特に、６００ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることによって、より効果的に厚みの差を抑えることができ、また、４００ｍｍ／ｍｉｎ以上、また、フィード速度を遅くすることによって、ワイヤーが断線することなくスライスすることができた。

（実施例２）
次に、実施例１のスライス条件の一部を下記の条件として、シリコンブロックのスライスを実施した。後半の切断時のスライス条件については、第二の速度を５００ｍ／ｍｉｎ、切削液の供給流量を７５Ｌ／ｍｉｎ、８４Ｌ／ｍｉｎ、９０Ｌ／ｍｉｎ、９５Ｌ／ｍｉｎ、１０８Ｌ／ｍｉｎ、１１５Ｌ／ｍｉｎの６条件（Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１４）、フィード速度を２２０μｍ／ｍｉｎとした。

各条件において得られたシリコン基板の平均厚みと切り終わり側面端部の厚みを測定し、その差を絶対値で評価した。また、各条件におけるワイヤーの断線率についても確認を行った。その結果を表２に表す。

Ｎｏ．５と結果とＮｏ．９〜１４の結果から、切削液の供給流量を中心部分の切断時の条件よりも小さくすることにより、基板の平均厚みと切り終わり端部の厚みの差が小さくなることが確認された。特に、後半の切断時における切削液の供給流量を１０８Ｌ／ｍｉｎ以下、つまり後半の切断時の供給流量を中心部分の切断時の供給流量の９０％以下とすることによって、より効果的に厚みの差を抑えることができ、また、８４Ｌ／ｍｉｎ以上、つまり後半の切断時の供給流量を中心部分の切断時の供給流量の７０％以上とすることによって、ワイヤーが断線することなくスライスすることができた。

（実施例３）
次に、実施例１のスライス条件の一部を下記記載の条件として、シリコンブロックのスライスを実施した。後半の切断時のスライス条件については、ワイヤーの第二の走行速度を６００ｍ／ｍｉｎ、切削液の供給流量を９０Ｌ／ｍｉｎとし、切り終わり時における切削液の供給流量を１１０L／ｍｉｎ、ワイヤーの走行速度を４００m／ｍｉｎ、４５０m／
ｍｉｎ、５１０m／ｍｉｎ、５５０m／ｍｉｎ、６００m／ｍｉｎの５条件（Ｎｏ．１５〜１９）、とした。なお、切り始め端部から１４５ｍｍ切断した際に終端部分の切断時の条件となるようにした。

各条件において得られたシリコン基板のバリの有無を確認し、２０μｍ以上のバリについては×、２０μｍ以上１０μｍ以下のバリには△、１０μｍ以下のバリについては○とした。その結果を表３に表す。

Ｎｏ．１５〜１９の結果から、終端部分の切断において後半の切断時の条件よりも切削液の供給流量を大きくし、ワイヤーの走行速度を小さくすることにより、バリが減少することが確認された。特に、終端部分の切断時におけるワイヤーの走行速度を５１０ｍ／ｍｉｎ以下、つまり終端部分の切断時のワイヤーの走行速度を後半の切断時のワイヤーの走行速度の８５％以下とすることによって、より効果的にバリの発生を低減させ、バリの厚みも抑えることができた。

（実施例４）
まず、カーボンからなるスライスベースにエポキシ系接着剤を塗布し、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍの直方体の多結晶シリコンブロックをスライスベースに配置し、接着剤を硬化させた。図１に示されるように、２本のスライスベースに接着したシリコンブロックをワイヤーソー装置に設置し、グリコールからなるクーラント液を双方向に走行しているダイヤモンドの砥粒（平均粒径１０μｍ）が固着したワイヤー（線径１２０μｍ）に供給しながら、スライスベースに接着したブロックをスライスして、平均厚み２００μｍのシリコン基板を作製した。中心部分の切断時のスライス条件は、ワイヤーの第一の走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ、シリコンブロックのフィード速度を５００μｍ／ｍｉｎ、第二の面の切断時のスライス条件は、ワイヤーの第二の走行速度を２５０ｍ／ｍｉｎ、３００ｍ／ｍｉｎ、３５０ｍ／ｍｉｎ、４００ｍ／ｍｉｎ、４５０ｍ／ｍｉｎ、５００ｍ／ｍｉｎ、５５０ｍ／ｍｉｎ、６００ｍ／ｍｉｎの８条件（Ｎｏ．２０〜Ｎｏ．２７）、シリコンブロックのフィード速度を４００μｍ／ｍｉｎ、とした。なお、切り始め端部から１５０ｍｍ切断した際に第二の面の切断時の条件となるようにした。

また、比較例のスライス条件はワイヤーの走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ、シリコンブロックのフィード速度を５００μｍ／ｍｉｎで一定とした。

各条件において得られたシリコン基板のクラックの発生率と基板にワイヤーの跡が残るソーマークの不良率についても確認を行った。その結果を表４に表す。

表４に示されるように、ワイヤーの第二の走行速度を第一の速度よりも遅くすることにより、クラックの発生率が小さくなることが確認された。特に、５００ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることによって、より効果的にクラックの発生率を低減することができ、また、３００ｍｍ／ｍｉｎ以上とすることによって、ソーマークの不良を低減してスライスすることができた。

本発明の基板の製造方法におけるワイヤーソー装置の一実施形態を示す概略図である。 本発明の基板の製造方法における切り初め端部の一実施形態を示す拡大図である。 基板の厚みを測定する場所の一例を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は基板の製造方法におけるワイヤー走行速度の経時変化の一実施形態を示す図である。 （ａ）は基板の製造方法におけるワイヤー走行速度と切削液の供給流量の経時変化を示す図であり、（ｂ）は基板の製造方法におけるワイヤー走行速度とブロックのフィード速度の経時変化の一実施形態を示す図である。 本発明の基板の製造方法における切り初め端部の一実施形態を示す拡大図である。

符号の説明

１ ：ブロック
１ａ ：基板
１ｓ：ブロックの切断が開始される側の第一の面
１ｔ：ブロックの切断が終了される側の第二の面
３ ：ワイヤー

Claims (16)

1. 第一の面と、ベースに接着された前記第一の面の裏側の第二の面とを有するブロックを準備する工程と、
   前記第一の面にワイヤーを進め、前記ブロックの切断を開始する工程と、
   前記ブロックの中心部分を、第一の速度で走行するワイヤーにより切断する工程と、
   前記第一の速度で前記ブロックを切断した後、前記中心部分より前記第二の面側の前記ブロックを、前記第一の速度より遅い第二の速度で走行するワイヤーにより切断する工程と、を有し、
   前記ブロックを前記ワイヤーに向けて移動させるフィード速度を、前記ブロックの前記中心部分の切断時よりも、前記中心部分より前記第二の面側の切断時に遅くすることを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記ブロックの前記第一の面から前記第二の面までの長さをａとしたとき、前記ワイヤーが、前記ブロックの前記第一の面から２／３ａ以上１７／２０ａ未満の範囲を通過する間に、前記ワイヤーの走行速度を前記第一の速度から前記第二の速度に移行させることを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
3. 前記ブロックの前記第一の面から前記第二の面までの長さをａとしたとき、前記ワイヤーが、前記ブロックの前記第一の面から１７／２０ａ以上１９／２０ａ以下の範囲を通過する間に、前記ワイヤーの走行速度を前記第一の速度から前記第二の速度に移行させることを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
4. 前記第二の速度は、前記ブロックの前記第一の面から１７／２０ａ以上１９／２０ａ以下の範囲を通過する速度の方が、前記ブロックの前記第一の面から２／３ａ以上１７／２０ａ未満の範囲を通過する間の速度より遅いことを特徴とする請求項２に記載の基板の製造方法。
5. 前記第二の速度を、前記ワイヤーが前記ブロックの前記中心部分から前記第二の面側へ進むに従い段階的または連続的に遅くすることを特徴とする請求項４に記載の基板の製造方法。
6. 前記ブロックが角型ブロックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板の製造方法。
7. 前記ブロックのフィード速度を、前記ワイヤーが前記ブロックの前記中心部分から前記第二の面側へ進むに従い段階的または連続的に遅くすることを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
8. 前記第一の速度は、６００ｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板の製造方法。
9. 前記第二の速度は、４００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の基板の製造方法。
10. 前記ブロックの前記第二の面側の切断時の前記ブロックのフィード速度は、前記中心部分の切断時のフィード速度の７０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の基板の製造方法。
11. 前記ブロックの切断は、砥粒を含む切削液が供給されて行われ、前記切削液の供給流量は、前記ブロックの前記中心部分の切断時よりも、前記中心部分より前記第二の面側の切断時の方が小さいことを特徴とする請求項２に記載の基板の製造方法。
12. 前記切削液の供給流量を、前記ワイヤーが前記ブロックの前記中心部分から前記第二の面側へ進むに従い段階的または連続的に小さくすることを特徴とする請求項１１に記載の基板の製造方法。
13. 前記切削液の供給流量を、前記ブロックの前記第二の面側の切断時よりも、前記ブロックの前記第二の面の切断時に大きくすることを特徴とする請求項１１または１２に記載の基板の製造方法。
14. 前記ブロックの前記第一の面から前記第二の面までの長さをａとしたとき、前記ブロックの前記第一の面から１７／２０ａ以上１９／２０ａ以下の範囲で、切削液の供給流量を、前記ブロックの前記第一の面から２／３ａ以上１７／２０ａの切断時よりも大きくすることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の基板の製造方法。
15. 前記ブロックの前記第二の面側の切断時の前記切削液の供給流量は、前記中心部分の切断時の前記切削液の供給流量の７０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の基板の製造方法。
16. 請求項１〜１５のいずれかの製造方法により製造されたシリコンからなる基板と、
    前記基板に形成された半導体接合領域と電極と、を有することを特徴とする太陽電池素子。

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