JPS6147629A - テープに半導体材料層を付着させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は．テープに半導体材料層を付着させる方法及び
装１ｌに係る・ 本発明は，緊張したテープな鉛１了｛方向で下から上に
徐々に引上げるステップを含んでおり，該テープが半導
体材料層浴の水平平衡面な長手方向で垂直に通過し．結
晶化の等温曲線に？Ｆ１って浴と連続した半導体材料層
をテープの両１丁｛１に付着させろ方法に係る。

この踵の方法を使用する場合一般的に，テープの両面の
付ｉ１Ｑの膜厚がテープの両＠縁の近傍で急激に低減す
ることが知られている。その結果。

テープの各面の付着層に於いて，層の両側縁に沿った２
つのリボン状領域の物性が層の中央部の物性より劣って
いる。これらリボン状領域は特に太陽光電池製造の場合
，実質的に役に立たない。

上記欠点？是正するために、浴を収容したルツボの壁に
支承されたサポートによって固定された半円形断面をも
つ２つの樋馨備えた装置が提案されている。これらの樋
はテープの両側縁の両側に夫々鉛直状態に配置され，樋
の陥凹面がテープの各側縁に対向している。これらの樋
は浴内に一部浸漬しており．テープの側縁近傍での浴の
液位な毛管現象によって上昇させている。

本発明の目的は，上記欠点を是正するための別の装置を
提供することである。本発明装置の利点は，結晶化の等
温曲線の形状を容易に修正し得る手段を含むことである
。

本発明の目的たる方法は，前述のタイプのテープに半導
体材料層を付着せしめる方法であって。

方法が更に。

一溶融半導体材料がその面に付着するように選択された
材料から成る第１及び第２の小プレートを用い引上げ以
前に第１小プレートの１つの面と第２小プレートの１つ
の面とを前記水平平衡面に配置する第１ステップと。

一部１ステップ以後で引上げステップ以前に各小プレー
トケ移動せしめて浴上方の所定の晶さでテープの各側縁
から所定間隔だけ離間した位置に４・プレートを配置し
，これによりテープの４！ｒ側縁の近傍で水平平衡面の
高さ？毛管具象によって局部的に上昇させ且つ引上げス
テップ中に結晶化の等謡曲ねの上昇と付着層の膜厚：ｌ
’ｉ’：加とな達成する第２スデツプと。

を含むことを特徴とする● 本発明方法のＩ：ｉましい実施態様に於いては，第２ス
テップ中に第１及び第２の小プレートヲ移動せしめて、
これら小プレートの中心をテープな通る鉛直平面内に配
置する。

本発明の目的は更に、本発明の方法実施装置馨提供する
ことである。本発明装置の特徴は。

−半導体材料の収容ルツボと。

、−ルツボ内で半導体材料層浴を形成するルツボ加熱手
段と。

一テープが長手方向で浴の水平平衡面を垂直に通過しテ
；プの両面に半導体材料層が付着するようにテープを鉛
直上方に徐々に引上げる手段と。

−第１及び第２の小プレートを浴上方で平行移動させ、
小プレートの下面を水平平衡面と接触させ次に浴上方の
所定の高さでテープの各側縁から所定間隔を隔てた位置
に各小プレートを水平に配置するための手段と を含むことである。

本発明装置の好ましい実施態様によれば、浴上方で第１
及び第２小プレートを移動せしめる手段は、２つの小プ
レートに夫々固定された２つのサポートと２つのサポー
トを別々に移動せしむべ（制御される機械的手段とを含
む。

本発明装置の別の実施態様によれば小プレートは石英か
ら成る。

本発明装置の別の実施態様によれば小プレートが貫通孔
を有する。

本発明装置の別の実施態様によれば半心体材犯がシリコ
ンである。

本発明装置の別の実施態様によればテープがカーボンか
ら成る。

添付図面に示すいくつかの具体例に基いて本発明を非限
定的に以下に説明する。

２ｊ）１図は、シリコン融浴２を収容した平行六面体形
シリカルツボ、ｆを示す。ルツボ１の底部は線形の細い
スリット３？ｉ１′備えており、カーボンテープ４は該
スリットを鉛直方向に通過し更に浴の水平平イー盾面を
通過して浴２から出る。線形スリット３０幅は、液体シ
リコンの連続メニスカスが該スリットで安定するような
大きさに決定されている。

装置は勿論、シリコンを液状に維持するための図示しな
い加熱手段を備えており、この加熱手段はルツボ１を包
囲して配置されている〇 作動中、テープ４がロール５により矢印６の方向に移動
すると、浴の出口でテープ４の両面に多結晶シリコン層
７が付着する。

第２図は、テープ４に於ける結晶化等温曲線の形状を示
す。即ち、液体シリコンのメニスカスと何着シリコン層
との接続線な示す７層の中央部での接続線は浴の液位２
４の上方に存在する実質的に水平な直線区分８を形成し
ている。これに反して層の両側縁１１，１２での接崎祿
は浴の液位方向に急激に下降しており下向きに凹状の２
つの曲線部分９　、１０ａｒ形成している。

その結果、付着シリコンの膜厚はテープの側縁１１．１
２の近傍で急激に減少する。第３図によればこのｉｓ減
少が、テープ４の両面に夫々付着した２つのシリコン層
の２つのリボン状領域１３゜１４で示される。冷却中に
テープのカーボンとシリコンとの間の膨張率の差によっ
てシリコン層内に熱弾性応力が発生する。該応力はシリ
コンの膜厚減少に伴なって増加する。該応力によってリ
ボン状領域１３．１４に微小亀裂が形成される。層形成
処理後に裁断処理が行なわれるのが普通であり、前記の
如き微小亀裂は裁断処理中に広がる恐れがある。

また、リボン状領域に於いて接続線が湾曲しているので
シリコン粒子の整列が妨害される。このため付着層の電
気的特性が劣化する。

第４図から第７図に於いて、第１図から第３図に示した
部材と類似又は等価の部材は同じ参照符号で示される。

本発明の１つの特徴によれば、第４図及び第５図に示す
装置は、浴２の液位２４の上方に水平に配置された２つ
の小プレート１５゜１６を含む。これら小プレートは例
えば、直径８間及び厚さ１Ｍの円板である。これら／ｈ
ブＰ−）１５．１６は液体シリコンによって湿潤される
材材１例えば石英、炭素、炭化ケイ素又は窒化ケイ素か
ら成る。各円板１５．１６はサポートに固定されている
。例えばこれら円板の中心はブラケット形に屈曲した石
英ロンド１７．１８の１端に固定されている。該ａラド
の他端は、　／Ｊ＼プレートの移動な制御し得る機械的
システム２１．２２の出力１９．２０に固定されている
。該システムはルツボ１の外部に配置されている。

第６図は円形小プレート２３の拡大図である。

該円板の表面は中心固定点２５の周囲に分布した貫通孔
３５を備える。

第４図、第５図及び第６図に示す装置は以下の如く動作
する。

各機械的システム例えばシステム２２は３つの調整ボタ
ン２６，２７．２８ｇ有する。ボタン２６．２７はシス
テムの出力手段２０を互いに平行な２つの水平方向に沿
って移動させ、ボタンｚ８は手段２０を鉛直面に沿って
移動させ得る。

従って１機械的システム２１　ｔ　２２は水平に配置さ
れた円ＩＤｘ５，１６を空間内の３方向に沿って移動さ
せ得る。

オペレータはシステム２１．２２の調整ボタンな操作し
てテープ４の側縁１１，１２の両側で円板１５，１６の
下面を浴２の水平平衡面に位置合せする。円板１５．１
６の材料に対してｒ、υ潤性の液体シリコンが円板の下
面に付着する。

オペレータは次にシステム２１．２２の鉛直調整ボタン
ヲ操作し１円板１５．１６Ｆ＜浴の液位２４より夫だけ
上方に上昇させる。液体シリコンは毛管現象によって円
板に付着して維持される。

従って各円板は平衡面の位＠を局部的に高さんだけ上昇
させる。

高さんだけ上昇した位置に維持して２つの円板１５．１
６をテープ４の側縁１１，１２に夫々接近させると、ｆ
ｌ１１縁１１，１２で結晶化等温曲線が局部的に上昇す
る。好ましくは円板１５．１６は。

中心固定点が実質的にテープ４によって限定される鉛直
面内に位置するように配置される。

例えば、小プレートが石英から成る場合、高さルは０〜
６間でよく、各小プレートの縁端とテープの側縁との間
の間隔ｄは２〜３謂でよい。

結晶化等温曲線の末端部分の上昇度は小プレートの外形
に依存する。間隔ｄが一定の値でありしかもこの値が小
さいときには、高さんの値が大きい程、上昇度が大きい
。

第７図は結晶化等温曲線の種々の形状な示す。

曲線３４は小プレートを使用しない従来技術で得られる
等温曲線の形状な示す。小プレートを浴より少しだけ上
方に配置したときに得られる等温曲線３３の末端は曲線
３４よりやや上昇しているがこの等温曲線３３は依然と
して下向きに凹状である。小プレートの上げ幅＆ｔＸ増
加させると等温曲線の末端が符号３２の如く水平状態に
なる。最終的には等温曲線の直線部より上方まで小プレ
ートを上昇させると１等温曲線の末端は曲ａ３１の如（
上向ぎ凹状になる。結晶化等温曲線が梧度に」二向き凹
状になるように小プレートを配置するのが好ましい。

側！’Ｊｌｌ、１２の近傍で小プレートの位置を調整し
た後に、矢印６に沿ったテープの鉛直方向引上げを開始
する。この際必要があれば、所望の結晶化曲線の形状を
得るように小プレートの位置を最終的に調整する。

上記装置によれば、テープの中央部に形成された層と等
しいｎり厚のシリコン層がテープの側縁で得られるのみ
でなく、必要があれば側Ｈ：１１ｊ１２での層の厚みを
補強して層の脆性を低減することも可能である。このよ
うな厚み補強は、小プレートの近傍で浴温度を局部的に
低下させて行なわれる。このような温度低下を得るには
、一方では、小プレートの熱放射を液体シリコンの熱放
射より顕著に太き（すればよ（、他方ではサポート即ち
ロッド１７，１８を介して熱伝導によって熱を逃すとよ
い。

熱放射を調整するには小プレート面の貫通孔３５の数を
増減するとよい。熱伝導による熱損失を調整するには例
えば固定ロンド１７．１８の直径を変化させるとよい。

注目すべきは１貫通孔３５が結晶化等温曲線の末端部の
上昇に実質的ブＬ影響を与えないことである。

本発明の方法及び装置はシリコン太陽電池の製造に使用
され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はテープに垂直な鉛直断面を示す公知装置の斜視
図、第２図は第１図のタイプの装置に於ける半導体材料
の結晶化等温曲線の形状を示す概略欽明図、第３図は第
１図のタイプの装置で得られたシリコン被膜をもつカー
ボンテープの横断面図、第４図はルツボがテープに平行
な鉛直断面で示された本発明装置の１つの具体例の説明
図、第５図は第４図の装面の平面図、第６図は１１通孔
を備えた小プレートの拡大平面図、第７図は本発明装置
で得ることが１「能な種りの結晶化等温曲線の形状のお
１ｚ略図である。 １・・・ルツボ、　　　　　　２・・・シリコン融イト
。 ３・・・ＸＩ、ｌット、　　　　４・・・カーボンテー
プ。 ７・・・シリコン層ｓ　　　　　］　５　＋　１６・・
・小フレー１−　。 １７．１８・・・ロンド。 ２１　＋　２２・・・磯オφ的システム。 ２ｆｉ、２７．２８・・・へ周整ボタン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）緊張テープを鉛直方向で下から上に徐々に引上げ
   るステップを含んでおり、前記テープが長手方向で半導
   体材料融浴の水平平衡面を鉛直方向に通過し、結晶化の
   等温曲線に沿つて浴と連続した半導体材料層がテープの
   両面に付着する方法に於いて、方法が更に、 −溶融半導体材料がその面に付着するように選択された
   材料から成る第１及び第２の小プレートの各々の１つの
   面を引上げステップ以前に前記水平平衡面上に配置する
   第１ステップと、 −テープの各側縁の近傍で水平平衡面の位置が毛管現象
   によつて局部的に上昇し且つ引上げステップ中に前記側
   縁で結晶化の等温曲線の上昇と付着層の膜厚の増加とが
   得られるように、浴の上方の所定の高さでテープの各側
   縁から所定の間隔を隔てた位置に小プレートを水平に配
   置すべく前１ステップと引上げステップとの間に各小プ
   レートを移動させる第２ステップを含むことを特徴とす
   るテープに半導体材料層を付着させる方法。 （２）第２ステップに於いてテープを通る鉛直面内に小
   プレートの中心を配置するために第１及び第２の小プレ
   ートを移動させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。（３）−半導体材料の収容ルツボと、 −ルツボ内に半導体材料融浴を形成するためのルツボ加
   熱手段と、 −テープが長手方向で浴の水平平衡面を垂直に通過しテ
   ープの両面に前記材料層が付着するようにテープを鉛直
   方向で下から上に徐々に引上げる手段と、 −第１及び第２の小プレートを浴上方で移動させ、これ
   ら小プレートの下面を水平平衡面と接触させ次に浴上方
   の所定の高さでテープの各側縁から所定間隔を隔てた位
   置に各小プレートを水平に配置する手段とを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法の実施装
   置。 （４）第１及び第２の小プレートを浴の上方で移動せし
   める手段が、２つの小プレートに夫々固定された２つの
   サポートと、２つのサポートを互いに別々に移動せしむ
   べく制御される機械的手段とを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の装置。 （５）小プレートが石英から成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。 （６）小プレートが貫通孔を備えることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の装置。 （７）半導体材料がシリコンであることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の装置。 （８）テープがカーボンから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。