TW546848B - Method of manufacturing thin sheet and solar battery - Google Patents

Description

^46848 ⑴ &、發明說明 又明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說曰 技術領域 $明) 本發明主要係有關一種可使用於太陽電池等之薄板的製 造方法，以及使用由該製造方法所製得之薄板的太陽電池。 背景技術 按’有關將自熔融矽直接將矽薄板拉出之裝置，已有— 種日本特許第257583號公報中所揭示之矽枝狀結晶晶圓結 晶生長裝置。作為此枝狀結晶晶圓結晶生長裝置之主要部 份’係由收容内有矽熔液的坩堝之承受器、具有槽孔之承 艾器盍、以及線圈電感加熱器等之加熱要部所構成。使用 此一裝置，自承受器蓋之槽孔，可連續地將在（m)結晶方 向生長之薄型薄板狀枝狀結晶晶圓拉出。 使用此一方法，因枝狀結晶晶圓為薄型薄枝狀，故在裝 置製造時幾無切片等之二次加工的必要，因此，較之將晶 叙以線鋸等切片而獲得晶圓之習用矽晶圓製造方法相較， 可降低製程成本及原料費二者。又，一般而言，為了獲得 150/zm之矽薄板，可以約13〜丨04 Cln/分鐘之拉出速度令其生 長。 另一方面，作為將迴轉冷卻體浸潰於嫁融石夕中，在該冷 卻體表面令石夕固化生長之企圖獲得低成本石夕薄板之方法， 已有日本特開平丨0-29895號公報等中所揭示之砍薄板製造 裝置。 作為此矽薄板之製造裝置的主要部份，係由石夕之加熱熔 解部與令迴轉冷卻體之冷卻部所構成。如圖22所示，係將 -6- 546848 發明說钥續買 部份，浸潰 (2) 由耐散材所姐^丄、 … T構成之迴轉冷卻體8 1的圓筒面之一 ;上下可動之坩堝8 4内的熔融矽中，一面令該迴轉冷卻體 8 1迴韓，一 面將碳網8 8拉出，藉而將在碳網上固化生長之 石夕薄板82連續取出。 根據此 方法，較之將晶錠以線錄等切片而獲得晶圓之 白用碎晶圓製造法，可節約製程成本及原料費二者。又， 由於係以迴轉冷卻體將矽強制冷卻且拉出，並進行支持， 故可使拉出速度大幅提高。又，由於依迴轉冷卻體之大小、 轉數’拉出速度可作控制，一般而言，可以1〇 cm/分鐘以上 作拉出。 在石夕枝狀結晶晶圓，結晶生長裝置中，生長速度係低至 約1.3 cm/分鐘。故而，難以提高生產性。再者，於上述特 開平10_29895號公報所開示之矽薄板的製造方法中，通常可 作10 cm/分鐘以上之高速拉出。然而，為將迴轉冷卻體支 持、迴轉’及為防止將冷卻媒體導排出之轉軸浸潰於矽熔 液’必須增大迴轉冷卻體之浸漬深度，因此裝置之大型化 乃為必然。根據此一方法，自熔液固化生長之石夕薄板自溶 液離開時之生長面與溶液面所形成的角度小，因此，難以 將薄板平面平滑化。 於此，兹就習用矽薄板之製造方法說明之，於圖22中， 姑禍84内充滿溶液83。迴轉冷卻體81上追隨有碳網88，碎 熔液會沿著該碳網8 8攀上，攀上之矽熔液82a在冷卻後會成 為液體積留部82b。根據此一方法，自熔液面2〇 mm左右之 高度為止，矽熔液會因表面張力攀上，若迴轉再進行，攀 546848 (3) 發明說萌續買 上表面之石夕溶液82a會殘留於在溶液内固化生長之平滑薄 板上，此一殘留之矽熔液，因表面張力大之故，液體不會 均一地分布而有局部化之情形，而致殘留水滴形狀之液體 積留部8 2b。導因於其徐徐固化，石夕薄板之表面起伏也會變 大。又，該起伏之表面也會產生小的突起。 又，確認取出之矽薄板的斷面之結果發現，在矽熔液8 3 内生長之均一厚度的柱狀結晶上，有厚度為50〜500 ，粒 徑5 0〜100/zm左右之無規配向區域。據信這是因為，攀上均 一柱狀結晶上之液體積存部係固化物，且與柱狀結晶相較 粒徑小，且在石夕薄板之厚度方向的結晶粒界也多之故，例 如作為太陽電池使用時，此部份之粒界會成為缺陷，此缺 陷係使載子再結合之要因。 同樣如圖8所示’在使用迴轉冷卻體21之表面具有平面或 加工成平面（以下稱為大致平面）之生長面的多角柱型迴轉 冷部體 < 場合也是，生長面自熔液離開時之生長面與熔液 面所形成的角度難以増大，攀上表面之矽熔液會殘留於在 、上^^、、、 咬内固化生長之平滑薄板上，因矽熔液之表面張力大之 故 ,- ’液體不會均一地分布而局部化，而殘留如水滴般之形 的液體積留部。當其固化時，會使得矽薄板之表面起伏 嶒大。 〇此’將迴轉冷卻體浸潰於矽熔液中，在其表面上固化 砂薄板之方法，雖可作高速拉出，但矽熔液會攀上矽 喪， 、 ’而成為表面之平滑性、結晶性降低之原因。為了在 ^ ll ,. 此—秦上、液體積留下，高速連續地將平滑的薄板拉 (4)546848 出 長 直 ’為了使攀上薄板表 面自溶液離開時之纟 發明說明續賓 面之熔液的量降低，而有必 長面與熔液面形成的角度 式 在 若使用上述石夕薄板製 研磨等之平滑化，而 此一狀況下，當然難 作太陽電池，必須重新作利 成為阻礙低成本化之要因。 以作安定之連續生長。 發明之概要 本發明係為解決上述問題開發而成者，其目的{ 一種薄板製造万法，可抑制矽薄板表面所生之多 生，可獲侍具平坦表面之薄板，且可將該薄板以十 定連續地生長。 本發明薄板製造方法，係令具有薄板生長面之基 含有金屬材料或半導體材料之至少任一種材料的 觸，而令上述材料之薄板在基板上生長，藉而獲得 材料形成之薄板；其特徵在於： 自基板之基板生長面侧觀之，基板及/或熔液，係 朝向基板之薄板生長面侧的方式移動。 本發明之其他薄板製造方法，其係令配置有具薄 面之基板的移動體作移動，而令上述基板之薄板生 含金屬材料或半導體材料之至少任—者的材料之 觸，而後，再將上述基板之薄板生長面自上述熔液 藉由此等一連串之移動動作，令上述材料之薄板在 板上生長，而獲得由上述材料所形成之薄板·其特徵 自基板之薄板生長面侧觀之，基板及/或熔液，係 要使生 接近垂 用機械 亦即， 在提供 起的發 成本安 板，與 熔液接 以上述 以熔液 板生長 長面與 熔液接 移離； 上述基 在於· 以熔液 (5) 546848 朝向基板之薄板生長面側的方式移動。 本發明之又一薄板製造方法，其係令配置有具薄板生長 面之基板的移動體作動作，而令上述基板之薄板生長面 含金屬材科或半導體材料之至少任一者的材科之k液接 觸，而後，再將上述基板之薄板生長面自上述漆液移離★ 藉由此等/連串之移動動作，令上述材料之上生長，而獲 得由上述材枓所形成之薄板；其特徵在於： 上述基板自熔液離開時之軌道為圓軌道，上述生長面之 移動方向前端部與上述圓軌道之轉軸中心的踮離Rl ’係較 上述生長面之移動方向末端部與上述圓執道之轉轴中 勺 距離R2為小。

又，較隹的疋，基板生長面之移動方向前端部自熔液離 開之時點，上述基板生長面與熔液面所形成之角度為20度 〜6 0度，上述基板生長面之移動方向末端部自熔浓離開（時 點，上述基板生長面與熔液面所形成之角度為60度〜100 度。又，上述半導體材料宜為矽材料。 又，本發明之太陽電池，係使用本發明薄板製造方法 製成之薄板所製造的太陽電池。根據本發明之製造方法 藉由將在基板生長面薄板之熔液的移動方向與移動遠度 基板的移動方向與移動速度之關係明確化，使薄板表面· 小突起更為減少’提高薄板之平坦性。 在基板上生長薄板之場合，有基板側移動之場合及熔a 侧移動之場合。根據本發明，其特徵在#，自基板之薄名 生長面側觀之’基板及/或熔液’係以溶液朝向基板之薄相 -10 - 發明铖明續筲· 546848 (6) 炎長面的方式移動。亦即，藉由相對速度之定義而可實現。

圖1 A〜圖1D及圖2A〜圖2D中詳細說明的是，基板之移動方 _與移動速度、以及熔液之移動方向與移動速度變化之場 合。圖中，基板200、210係浸潰於熔液形成熔液面201、211 ° 於此圖中，例如·溶液面201與基板200所形成之角為銳角的 面，為薄板之生長面。圖中僅示出簡略化之基板與熔液面’ 圖中之箭頭係表示基板及溶液之移動方向及其大小。圖中 之箭頭僅示出基板及溶液之移動方向的水平方向成分。亦 即，垂直方向成分可為任意。 本發明中，係將基板移動速度之大小及熔液移動速度之 大小分開說明。首先，於圖1 A〜圖1 D中，茲於基板移動速

度較熔液移動速度為快之場合（基板之移動速度 >熔液之移 動逯度）進行說明。圖1A係基板之移動方向A1與熔液之移 動方向al相反之場合，圖1B係基板之移動方向B1與溶液之 移動方向b 1相同之場合，圖1 C係基板之移動方向C 1與熔液 之移動方向c 1相同，但與圖1 B相反方向之場合，圖1 D係基 板之移動方向D 1與溶液之移動方向相反但與圖1 a相反方 向之場合。於此圖1A〜圖1 D中，具有抑制所獲得薄板中存 在的小突起之效果的場合，係成為圖1 A及圖1 B之狀態時。 其次，茲就圖2A〜圖2D之基板移動速度較溶液移動速度 為慢之場合（基板之移動速度 < 熔液之移動速度）進行說 明。圖2 A係基板之移動方向A 2與像液之移動方向a 2相反之 場合’圖2 B係基板之移動方向B 2與熔液之移動方向b 2相同 之場合，圖2 C係基板之移動方向C 2與熔液之移動方向c 2相 -11 - 546848 (7) Γ—-* 發朋說明續賓 同，但與圖2 Β相反方向之場合，圖2 D係基板 傲<移動万向D2 與熔液之移動方向相反但與圖2A相反方向之 J %合。於此等 圖中，具有抑制所獲得之薄板中存在的小突起之效果的場 合，係圖2A及圖2B之狀態時。 於圖1A〜圖1D及圖2A〜圖21)中，當分別成為圖ia、圖α 及圖2Α、圖2Β之狀態時，對於小突起之抑制有其效果。這 可說是，自基板之薄膜生長面侧觀之，熔液係朝基板之薄 板生長面侧而來之狀態。反之，對於小突起之抑制效果較 小的疋，自基板之薄板生長面侧觀之，熔液自基板之薄板 生長面侧離去。 換言 <，根據本發明，當熔液狀態之材料在基板表面生 長時’當燦液經常持續供給至基板侧之狀態時，可抑制小 的突起。此一狀態係起因於基板與熔液面之界面處所形成 的新月形形狀。 圖3Α圖3Β中所示的是’基板與熔液之界面處所形成的 新月形形狀之模式圖。圖3 Α係基板221與熔液面222之界面 形成凸狀新月形體220之狀態，圖3B係基板221與熔液面222 I界面形成凹狀新月形體之狀態。於此圖中，可形成新月 形把之面’只以薄板之生長面（基板22 1之右侧）圖示，薄板 之未生長兩（基板221之左侧）中並未圖示。於圖3A、3B中， 备炼液在薄板之未生長面上固化形成薄板時，在圖3A中， 因 读田 、 狀里疋份持續供給，故新月形體可經常保持凸形，相 、；’圖3 Β中熔液量為不充份，故新月形體為凹形。 可抑制七突起之場合，亦即，圖1Α及圖1Β、圖2Α及圖2Β -12 - 546848 之場合，新月形體形狀可唯持 形〈狀態能持續較長。另 圖 1C及 1D、圖 π 及 r ,^ _ 〇《％合，由於新月形髀形邶 成為凹形之機率增高， 这形狀 -性n… 王抑制困難’有損薄板均 。疋因為，备新月形體形狀由凸 形體暫時切斷現象。板移叙、击、 a有新月 ^ 〃基板移動速度或熔液移動速户劣^ 面張力維屬有關’位新月形體切斷 面起波浪狀等之情事，會造成 各夜表 潯板表面生成小突 起或溥板之起伏。本發財，特別是藉由將基板與橡^ 動中水平方向相對速度成分定義 心我，而谋求小哭起之抑制及 平坦性提南之兩立。 其次，茲就基板移動方向與熔液移動方向說明。基板移 動方向，可舉的有直線軌道、圓軌道、橢圓軌道等等，只 要是可維持與上述熔液移動方向之關係的軌道即無特別問 題。亦即，只要是包含直線軌道或圓軌道等之複合軌遒即 可。特別好的是，基板脫出時具有圓軌道者。藉由設成圓 执道，薄板回收機構變得容易，而且基板移動方向與移動 逮度、熔液移動方向與移動逯度之關係更可容易實現。換 · 言之，藉由使基板自熔液移離時之軌道為圓軌道，使基板 主長面之移動方向前端部與圓执道之迴轉軸中心的距離 尺1，較基板生長面之移動方向末端部與圓軌道迴轉軸中心 ' 的距離R2為小，可實現上述關係。此Rl、：^雨個距離相同， ： 係意味著沿著圓軌道。 根據圖4之薄板製造裝置之概略斷面圖，說明基板、熔液 面、及基板移動軌跡。薄板製造裝置具有：有傾斜度之基 -13 - 546848 發明說胡續買 與迴轉軸中 (9) 板230、可安裝基板之固定台23卜安裝於固定台 心之迴轉軸232，圖中示出坩堝234之熔液233中基板230浸潰 睛’基板移動方向前端部移動之軌跡235，及基板移動方向 末端部移動之轨跡236。 又’組合有基板23〇、固定台231、軸232之移動體（組體）， 係被表示進入熔液、浸潰熔液中及自熔液將要脫出前，作 反時計旋轉方向之迴轉。藉由設成此製造裝置，只藉著將 基板230之移動速度，換言將迴轉速度控制，即可容易實現 本發明規定之條件。又，基板之移動速度或移動方向，可 藉由迴轉速度與迴轉軸之方向控制。 另一方面，熔液之移動速度或移動方向’係依因熱所生 之熔液的對流方式決定。一般而言，因熱所生之熔液的對 流，係自溫度高的部分流向低的部分，但依坩堝形狀、加 熱方法或除熱方法，溶液之對流方式相異。若為圖4所示構 造時，雖依熔液控制溫度有所不同，但熔液最表面會成未 加熱之狀態，因此自熔液面之除熱增大，熔液之移動方向 也有複雜化的傾向。是以，以將自溶液表面之除熱量亦考 慮，將熔液溫度保持於熔點以上之鬲位準為宜。 為獲得均一性高、小突起少的薄板’以可將基板溫度控 制精密進行之構成為宜。亦即，藉由在固定台231或迴轉軸 232内部通過冷卻氣體或冷卻水等之冷卻媒體，可將具生面 面之基板230作低溫化控制。然而，為控制所獲得之薄板的 品質，也可為可將基板加熱之構造。此一場合，以在浸潰 前利用加溫器作溫度控制為宜。若為獲得更安定之薄板， -14- (10) 546848 以兼具冷卻機構及加熱機構此二構構為宜。 本發明中，基板移動速度宜為1 cm/sec以上。這疋因為’ 若為1 cm/sec以上，當基板傾斜時，可幾乎不用對溶液移動 速度作考慮即可進行。另一方面，這也是因為，若為1 Cm/sec 以下時，溶液之移動速度與方向性嚴密考慮之必要性油然 而生。從裝置之簡單化考慮，以只就基板之移動速度作控 制的構成為宜。 本發明薄板之製造方法，可藉由基板之移

動此二者均移動之場合，或只有熔液移動之場合實施。 圖5 ’係熔液移動時薄膜製造裝置之部分概略斜視。此| 置備有：具生長面之基板24〇、可將該基板24〇安裝脫卸之@ 足基板241、可上下動之軸242、將溶液供給至基板之傾斜^ 243、將熔液預保持之坩堝244。圖$中，為求簡略化，使多 上下動之馬達或將熔液保持之加熱器等未示出。坩堝244卢 保持 < 熔液，係對於傾斜台243以熔液狀態供給。

其次，在此一狀態下之基板240與熔液接觸，而後，藉佳 將基板240朝上移動，τ自熔液切離。如此，可在基板24 上令薄板生長。此時，因溶液自傾斜台流落，故只藉基农 、下動#可只現本發明自基板之薄板生長面側觀之， 熔液朝基板之薄板生長面側而來之特點。 此時，熔液之移動速度，可葵 Γ藉傾斜台之傾斜度作調節， 因此，此藉令基板上下動，即可 只見自基板生長面侧觀察 熔液朝向而來之態。又，此時， 、 基板240、固足基板241、可 動軸242之組體不只是上下動，！ 遂可為沿傾斜台243之倾斜作 -15 - 546848 (u) 發明說明續貰 務動 声由設成上述構造’相對溶液落下方向’移動體（組體） ，務動速度亦可控制，故可將薄板之小突起或表面之起伏 抑制之。於此圖中’固定基板241與基板240宜為脫卸自如之 構造。這是因為，若可將基板240及所獲得之薄板，原狀朝 系外取出之構造的話，可將生產速度大幅提昇。又，傾斜 台243，為使傾斜台上熔液不固化，以使用加熱器等加熱為 宜。另，藉將移動體（組體）作複數個連接，可將生產速度 作進-步提昇，如此將可提供更廉價之薄板。 其次，茲以表示薄板製造裝置之斷面的圖6，就薄板製作 方法說明之。此製造裝置，具備：具傾斜之基板250、基板 上形成之薄板25卜基板可裝脫自如之固定台252、收納於掛 瑪台255上之甜堝254内之溶液253，將熔液加熱之加熱器 256、昇降台257、昇降軸258、追加投入管259、可密閉之 室2 60及取出機構261。於此圖中，包含基板250與固定台252 之移動體（組體），係成可由設於室外之馬達等作迴轉控制 之構造。 又’昇降軸25 8也是成可藉設於室外之馬達等作上下方向 移動控制之構造。又，基板250及獲得之薄板25卜係成可就 表基板搬出室外之構造。考慮連績性之場合，藉由將基板 2 5 0之搬入路徑及搬出路徑分別化，更可提高生產性。 其次，圖6中係就矽薄板之製造方法說明。製造裝置，係 甴密閉性良好之室所構成。所獲得之薄板的原材料係準備 於掛瑪内，鐘入之原料，可採用高純度矽或較其純度為低 -16- 546848 (12) I發明說明續w 之金屬級矽。宜使用將金屬級矽純化而金屬雜質量降低之 原料。坩堝，可使用石墨製或二氧化矽製者。然而，使用 二氧化矽製者之場合，高溫保持下，坩堝中之二氧化矽中 所含之氧成分，會移動至製造之矽薄板，故宜為石墨製。

之後，將裝置内抽真空，令室内減壓。減壓後在室内導 入惰性氣體之Ar氣體。Ar氣體以外，可考慮採用He氣體、 N2氣體，但以Ar氣體為宜。再者，導入室内之Ar氣體，宜 自室之上部導入，自下部排出。這是因為，可將室内之自 爐材發生的微量氧成分與碎溶液反應所生之氧化秒迅速排 出室外。 其次，一面調節室内壓力，一面昇溫。特別是在昇溫初 期與矽溶解初期，氧化矽發生較多，因此，此時宜提高真 空度。矽之、容點為1410°C左右，完全溶解為止需將溫度先上 昇至熔點以上之1500°C左右，確認完全溶解後，再降溫至將 基板浸潰之溫度。此時，浸潰時之熔液溫度，宜為熔點附 近，若靠近溶點，在基板浸潰後，有熔液面開始凝固之虞， 因此，考慮生產性下，宜採較熔點高出若干之溫度。 又，有關石夕，較之液體以固體體積為大，因此，若完全 溶解，則熔液體積減小。是以，熔液面之高度會降低，故 有追加矽塊，或熔液狀態矽之必要。考慮連續生產性之場 合，熔液面調整之追加投入，宜以溶液狀態進行。這是因 為，若以固體之原樣投入，熔液面會搖擺，有等待基板移 動停止元全溶解之必要。在將熔液面調整至所期望位置 後，將坩渦上昇至特定位置。其次，將最初之基板搬入室 -17- 546848 ⑼ 内。

而後，將轴作120°迴轉，搬入後續基板。此一狀態下， 最初置入之基板係在熔液正上之裝置，亦即在將要浸潰前 之位置。在此位置，宜有基板溫度調整機構存在。具體而 言，這是因為基板溫度，為所獲得之矽薄板的特性左右因 子。將要浸潰於熔液前之基板溫度，宜為200°C以上1300°C以 下。這是因為，200°C以下調整困難。亦即，若考慮連續生 產，為將依次搬入之基板保持於200t：，有必要將固定台進 一步冷卻。

為此，必須將冷卻氣體或冷卻水大量流過，不只將室内 溫度經常保持一定困難，熱效率也低，結果是低成本之基 板提供變得困難。另一方面，將基板溫度保持於13〇〇°C以上 則有所困難。這是因為，在將要浸潰前之位置，為將基板 作1300°C以上之保持，需要相當的時間，生產性不佳。為調 節基板溫度，宜併用冷卻機構及加熱機構作溫度控制。這 是因為，有在基板溫度經常為一定之溫度下浸潰之必要。 本裝置中，控制於特定溫度之基板，係以圓軌道浸潰。然 而，由於基板傾斜，可獲得本發明之效果，以致可獲得表 面平滑性優異之薄板。浸潰之基板及基板上附著之矽薄 板，係自室上部具有迴轉機構之迴轉軸卸除，搬出至系外。 藉此-連之操作，可獲得矽薄板。 本發明之其他薄板製造方法，如圖4所示，基板自熔液移 離時之軌道俏圓軌道，以使該生長面之移動方向前端部與 圓軌道中心之距離Ri，較生長面之移動方向末端部與圓軌 -18- (14) (14)546848 、爸rtr 、、> 口!-、， , 驟5 錢遲纏 道中心惑距離r2為小的方式，人 - 7生長面傾斜設置，藉由使 生長面及在生長面生長之矽 自燦液移離時之與溶液面 的角度近乎垂直，而除去熔液。 又，本發明中，將完全平滑 又十面，及為控制微細生長 狀態而表面加工成特定形狀 十面’共同稱為略平面。此

處，將其一併以該平面單純A 电為千滑之狀態說明。 又，本發明中，因自熔液之 , Μ化生長，其結晶狀態，依 溫度等之條件，也有成為單社 …日日或多晶、非晶質、結晶質 與非晶質相混之物質的薄板之愔 <滑形。熔液中，包含矽、鍺、 鎵、砷、錮、磷、硼、銻、隹、4 鋅锡寺之半導體材料。或是， 也可使用含鎳、鐵等金屬材料凌 、 旬珂竹又熔硬。例如，茲就從矽溶 液製造多晶硬薄板之場合說明。 構成生長面之基板，作為耐執地 卜Α町熟性優異且不污染矽薄板2 者，最好為碳或SiC、高溶點金麗笔 ^ ^ 备^至屬寺，及將此等材質以其他 物質被覆成者。

本發明將具有略平面之基板，、、專、主、人人人P /文潰於含金屬材料或半導 體材料中至少一者的物質之熔、冷士 尽履中，而後將其自熔液移 離’藉而在略平面之生長面上將熔液固化生長而製造薄板 之方法中’包含該基板自熔液移離時之軌道為圓軌道之場 合。以下，兹以圖7，就使用多备h 角柱型迴轉冷卻體，將安裝 於迴轉冷卻體之基板，由迴轉軸作圓運動之場合說明如下。 薄板製造裝置中’迴轉冷卻體上之基板的生長面自溶液 移離時，生長面與熔液面之角慶，你丄、^ ^ ^ T 反係由迴轉冷卻體及基板 之形狀及大小、生長面之大小、浸、、杳w，Λ . L , 义/貝深度此3要素決足。如 -19. (15) 546848 同表示習用製造方法之圖2 2筒型迴轉冷卻體8 1表面般之沿 迴轉孤的生長面之場合，曲面自溶液面移離時，生長面與 溶液面之角度α為一定。然而，如圖7所示，本發明製造裝 置中，多角柱型迴轉冷卻體1上設置之基板上的生長面迴轉 之场合，因生長面之各部分以致自迴轉軸中心之距離（迴轉 桠）不同，因此生長面自矽熔液移離時，生長面與熔液面形 成之角度/31，在生長面之各部份相異。 表示薄板製造裝置之侧視圖的圖8中，係就在多角柱型迴 轉冷卻體21上，以多角柱之各面並行之方式設置均一厚度 之基板50,在基板表面（生長面）25 a上令矽薄板生長之場合。 多角柱型迴轉冷卻體21上之形成之基板50的生長面25a 若為200 mm—邊之正方形，包含迴轉冷卻體21與基板50之 迴轉冷卻體的rlj度（對向之面與面的距離與各生長面之中 心部的迴轉直徑相同）將為約740 mm。以基板50之各生長面 25a中心部位於最下方之場合為基準，將基板浸潰於熔液23 中20 mm，在生長面上令矽薄板22生長之場合，各面之移動 方向前端部25 d(生長面内，最初自炫液移離之部分）自溶液 移離時，生長面與熔液面所成之角度冷2約9度，將乎為水 平。隨著迴轉進行，生長面與熔液面所成之角度召2增加。 移動方向末端部25e(生長面内，最後自熔液移離之部分）自 溶液移離時，生長面與熔液面所成之角度/32約為40度。 另-方面，圖7之製造裝置中，為使此多面體型迴轉冷卻 禮1之各面上，生長面5a之移動方向前端部5d與迴轉軸中心 之距離（移動方向前端部5d之迴轉半徑）較該生長面之移動 546848 末端部5e之 (16) 方向末端部5e與迴轉軸中心之距離（移動方向 迴轉半徑）為小，係設置隨著朝向末端部使基板厚度增厚而 令生長面傾斜之基板（傾斜生長面基板5)。以下，茲就在傾 斜生長面基叔5之生長面5a上令石夕薄板2生長之場合說明 之。 首先，就傾斜生長面基板之設計方法，以圖1 2說明之。 本發明中，為了系統性評估結果，係以令生長面面積為一 定之方式傾斜生長面。亦即，於圖12中，移動方向前端部 5 d與假想移動方向末端部5 f (亦即，多角柱型迴轉冷卻體表 面與生長面形成之角度=：傾斜角度0度時之移動方向末端部） 之距離為200 mm，將此面相對直線5d-5d傾斜以任意傾斜角 度5α左右。具體而言，移動方向前端部5d與移動方向末端， 端5f之距離也成為2〇〇 mm。易言之，傾斜角度0度之基板 上，成為設置以5 d、5 e、5 f之3點為頂點的等腰三角形之形 狀。藉此，生長面5a之大小不變。 以上述方法設計之場合，設定成各種傾斜角度之傾斜生 長面基板，係設計成如圖1 3所示之形狀。圖1 3中，例如係 就傾斜角度5 α為0度、30度、45度、60度之情形表示。傾 斜角度5α為Ο度之場合，基板表面全面係以生長面5a覆蓋。 隨著增大傾餅角度5 α，非生長面（未令其生長之面）5g增 大。當傾斜生長角度為60度之場合，上述等腰三角形成為 正三角形之故，生長面5a與非生長面5g成為相等之大小。 當傾斜角度5 α超過60度時，非生長面將較生長面為大。 在非生長面5g上有薄板生長之場合，非生長面自溶液移 546848 (17) 發明說瞒續, 離時之#生長面與熔液面之角度極端小之故，將成為平滑 性非常不妤的薄板。因此，此部分生長之薄板材料將成為 材料損失，a使非生長面上薄板不生長’宜藉由將非生長 面以與熔液么濡溼性不佳之氮化矽或硼化矽覆蓋，或添設 間距超過溶液張力之'冓等等，設置生長防止構造。 . 將傾斜角度5 α作0度〜75度之範圍傾斜設置的場合，移動 方向前端部5 d及移動方向末端部5e自熔液移離時之生長面 與熔液面所成的角度&之出液角度’如圖16所示，可知會 同時增加。此處，生長面與熔液面所成之角度召丨，角度9〇 { 度係完全查直，當超㈣度時，生長面5£1係於朝向溶^ 之相反方向（自炫液觀察為上方）的狀態下自炫液移離。 藉由將生長面5a傾斜，生長面與溶液面所成之角度财 控制，但因生長面之移動方向前端部5d與移動方向末端部 5e之迴轉徑的差會增大，如圖17所示，浸潰深度會有差異 產生。移動方向末端部5e之生長面與熔液面所成之角度達 於約90度之傾斜角度40度下的浸漬深度差約為丨^ 浸 潰深度差大之場合，不只保持♦橡液之掛禍的大小可減< 少’同時熔液溫度分布之影響’或浸潰時間之不同等所造 成的珍薄板之板厚不均一現象會產生。傾斜角度5α，在考 慮浸潰深度之影響下有最適化之必要。 ^ 藉由以上所示之方法，藉由減少攀上均一柱狀結晶上之 ： 熔液量，矽蓴板會變得平滑之故，無須研磨等之二次加工， 故可提供低成本之晶圓。又，與柱狀結晶相較粒徑小且薄 板厚度方向疋結晶粒界也多之液體積留區域也會減少，因 -22- 546848 (19) [jp說明續買 圖6係本發明薄板製造方法中使用之製造裝置的斷面圖。 圖7係本發明薄板製造方法中使用之裝置的概略圖。 圖8係以與多角柱各面並行之方式設置基板之薄板製造 裝置的侧視圖。 圖9係多角柱型之迴轉冷卻體的概略圖。 圖10A、圖10B係傾斜生長面基板及固定台的正視圖、侧 視圖。

圖11A、圖1 1B係傾斜生長面基板安裝於固定台之狀態的 正視圖、側視圖。 圖12係傾件生長面基板的概略圖。 圖13係將傾斜生長面基板之傾斜角度改變配置之狀態的 概略圖。 圖14係本發明薄板製造方法中使用之製造裝置的概略 圖。

圖15係本發明薄板製造方法中使用之製造裝置的概略 圖。 圖16係傾斜角度與出液角度的關係圖。 圖17係傾斜角度與傾斜生長面之浸潰深度之最大差的關 係圖。 圖1 8係傾斜角度與矽薄板之最大起伏的關係示圖。 圖19係傾斜角度與矽薄板之最大起伏的關係示圖。 圖20係傾斜角度與矽薄板之最大起伏的關係示圖。 圖2 1係本發明薄板製造方法中使用之製造裝置的概略侧 視圖。 -24- (20) 546848 圖22係習用薄板製造方法中使用 實施發明之最佳形態

之製造裝置的概略圖。 以下’茲將本發明根據其實施形態說明之。 本實施形態中，係藉將矽熔液固化而製造多晶矽薄板。 基板或迴轉軸、迴轉冷卻體之材質為石墨。基板表面（生長 面）係採平滑之平面。使用將基板與基板連接之基板連結構 構的場合’其材質為石墨，表面以碳化矽被覆。 (實施形態1)

實施形態1中’係基板沿圓軌道作圓運動，並一面浸潰於 熔液中，而後自熔液移離，藉而在基板生長面上生長矽薄 板之場合下，將基板之生長面傾斜之方法。

圖7係依實施形態1之矽薄板製造裝置。矽薄板製造裝 置，係由角型之坩堝4，將供給至坩堝4之矽3熔融加熱之加 為器，支持迴轉冷卻體1之迴轉軸，12面體角柱型之迴轉冷 卻體1，及在該12面體角柱型迴轉冷卻體1之各面可安裝之 基板5所構成。此等部份係收納於長方體之裝置外壁及絕熱 材中。裝置内部係由絕熱材所包圍，内部係被密封成可保 持於氬氣氛圍下。 又’不令基板5生長面傾斜之場合（傾斜角度=〇度），如圖 8所示，基板之生長面25a係採形成12角柱之構造。此等12 個基板50，係採可由螺釘26安裝之構造。12面體角柱型之 迴轉冷卻體21上的基板生長面25a若為200 mm—邊之正方形 時’包含迴轉冷卻體21與基板之複合迴轉冷卻體的高度（對 向之面與面的距離=各生長面之中心部的迴轉直徑）約為 -25- 546848 (21) 740 mm 〇 1 2個傾斜生長面基板5，在作傾斜角度變更之場合，i 2 個傾斜生長面基板均作替換。係將傾斜生長面基板5，如圖 1 1A、圖11B所示，壓抵於迴轉冷卻體1之各面，藉由在傾斜 生長面基板5之兩端耳部的螺孔5b、與該螺孔5b對應之迴轉 冷卻體1的螺孔内鎖入螺釘6，而將傾斜生長面基板5固定於 迴轉冷卻體1。 本實施形態中，係準備傾斜角度5 α為0度〜75度之傾斜生 長面基板5，使用其製造矽薄板2。相對各傾斜生長面基板 5，首先’藉命迴轉冷卻體丨，令傾斜生長面基板5作圓運動， 其次令堆瑪4上昇，使生長面5 a浸潰於熔液3，而後，藉由 自熔液3移離，在生長面表面上矽薄板2生長。本實施形態 中，係以傾斜角度〇度之基板安裝時之生長面的中心部位於 取下之％所為基準’將生長面在溶液3中作20 mm浸潰，在 生長面上令薄板2生長。而後，將該矽薄板2自裝置取出， 評估其表面起伏，板厚。又，有關表面起伏，係使用JIS B〇6〇l-1994所定義之最大起伏評估。 取出之石夕薄板2的表面起伏測定下，可知最大起伏 (WCM) ’如圖18所示，在傾斜角度5 0為〇度下約為400 /zm， 傾斜角度5 α為15度〜50度下則為200 //m以下，此範圍下可使 平滑性大幅提昇。 這疋因為’追隨著生長面自熔液移離時之生長面與溶液 面所成的角度々1增加，攀上矽薄板表面上之矽熔液的量減 少。當傾斜角度4 0度以上時，最大起伏再次開始增加。 -26- 546848

前端部及末端部自熔液移離時之生長面與溶液面所成的 角度之平均值為90度下之攀上矽熔量雖可考慮會成為最 少，但實際上可知傾斜角度超過4 0度時，移動方向末端5 e 側之生長面會抗著重力朝上方自熔液移離，故較之朝下方 自溶液移離’溶液易於殘留在石夕薄板上，因此較之傾、斜角 度60度（生長面與溶液面所成之角度約90度），在低傾斜角 度侧攀上之溶液量會成為最低，矽薄板之最大起伏也在傾 斜角度成15度〜50度下變得最小。

本實施形態下，為獲得平面狀之矽薄板，係在多角柱型 迴轉冷卻體1之各面上設有傾斜生長面基板5之迴轉冷卻體 的生長面上令矽薄板生長’若採此一方法，與使用筒型迴 轉冷卻體之場合相比，依生長面之各部位，浸潰於熔液之 深度不同。浸潰深度之差，可能為熔液厚度分布之影響， 或浸潰時間之不同所造成的矽薄板板厚變動產生的原因。 是以，乃將取出之矽薄板的各部位的板厚測定。

板厚在傾斜角度5 α近於0度之場合，有中心部最薄，移 動方向前端部5d及移動方向末端部5e最厚之傾甸。又’隨 著傾斜角度5 α之增加’與移動方向末端部5e接近之部位其 板厚增加。易言之，其係因傾斜角度〇度之場合，生長面中 央部與迴轉軸中心之距離（生長面中央部之浸潰深度）最 小，當傾斜角度增加’移動方向末端部侧與迴轉軸中心之 距離（移動方向末端部侧之浸潰深度）變大，浸漬深度愈大 的部位，因浸潰時間之增加板厚增大。 石夕薄板各部位之板厚的最大值與最小之差（板厚差）’對 -27- (23)546848 於使用矽薄板製 發明說胡續賓I -_ 造太陽電池等裝置之製程會有影響，故以 較小（板厚分布少）為宜。 如圖18所承’可知傾斜角度5 α在5〇度以内時，板厚差為 15〇/Zm以下，但超過50度時板厚差增加，達150//m以上。在 太陽電池製作製程中，板厚差若為15〇//ιη以上，矽薄板之 堯極P刷或反射防止膜形成等會有不均一產生，因此宜使 傾斜角度5α設定為50度以下，以使板厚差未達15〇//ιη。

特別是在期待實現薄板平滑化，且不受板厚差大幅影響 下，本裝置構成中宜將傾斜角度設成15度〜5 0度。 本實施形態中，傾斜角度5α為15度〜50度，如由圖16之 曲線圖可換算’係與生長面之移動方向前端部自炫液移離 時之生長面與熔液面所成的角度為20度〜60度，且末端部自 熔液移離時之生長面與熔液面所成的角度為60度〜100度相 當。

本實施形態中，只藉單純之令生長面傾斜即可將生長面 與熔液面所成之角度控制，例如可以包含變更冷卻體大 小、變更生長面之面積，變更浸潰深度及令生長面傾斜中 之至少一種方法，將生長面之移動方向前端部自熔液移離 時之生長面與溶液所成的角度控制於20度〜60度’將末端部 自熔液移離時之生長面與熔液面所成的角度控制於6 0度 〜1 00度之範圍，可獲得具有平坦表面之低成本結晶薄板。 又，此處挣別係就使用迴轉冷卻體之場合說明’但在具 略平面之生長面的基板可動之場合，依非迴轉運動之動作 生長面運動之場合下，也可採取藉由生長面浸潰於熔液， -28- (24) 546848

之方法。此 2 2自溶液移離而在生長面上令結晶薄板生長 時每"也疋，藉由將生長面之移動方向前端部自熔液移離 =又生長面與熔液面所成的角度控制於2〇度〜6〇度，將末端 部自熔液移離時之生長面與熔液面所成的角度控制於6 〇度 〇度 < 範圍，可獲得具有平坦表面之低成本結晶薄板。 (實施形態2) g她形怨2，係基板雖不作圓軌道運動，但相對至少浸入 、、、 令Ρ以至自熔液移離之期間作沿圓軌道作圓運動之場合， 7矽薄板表面平滑化，χ令碎薄板之結晶性改善的方法。 圖14係依實施形態2之矽薄板製造裝置。矽薄板製造裝 、係由角型之坩堝3 4、將供給至坩堝W之矽熔融加熱之 二、备、支持迴轉冷卻體31之迴轉軸，12面體角柱型之迴 、令卻把3 1，分別以一定間隔連結之傾斜生長面基板3 $所 成。此等部份係收納於長方體之裝置外壁及絕熱材中。 >置内部，係由絕熱材包圍，内部係被密封成可保持於氬 氣氛圍下。 未令基板生長面傾斜之場合（傾斜角度〇度），係使用圖8 斤不之基板50。令基板之生長面傾斜之場合，如圖14所示， 相對未傾斜之場合係使用以任意角度令生長面傾斜之傾斜 型基板。 各基板係由連結器9連續地連結，可將基板自系外連績導 入’就各生長之矽薄板32將基板排出系外。連結體自裝置 系外導入之裝置外壁及排出之裝置外壁上，設有基板導入 口及排出口’藉由將裝置系内之氛圍壓力設於大氣壓以上 -29- 546848 發明說钥續買 ’係直接藉 (25) 可防止大氣混入。自裝置系内排出之氛圍氣體 由在基板導入口及排出口附近配置之排氣導管，送至排氣 處理設施。 藉由此一方式，可連續的製造及取出矽薄板。於系外， 可進行將矽薄板自基板剥離、收集之過程、基板（特別是生 · 長面）之清掃烕調整、基板之替換等之連續運轉。又，連鲈 之基板，藉由在系外控制張力’可以任意壓力將基板壓抵 於冷卻體31。自基板與迴轉冷卻體31接觸，以至由迴轉冷 卻體3 1移離之期間，與實施形態1相同，係與迴轉冷卻體一 _ 體化。易言之，浸潰於熔液以至自熔液移離之期間，係作 圓運動，故與實施形怨1可作相同之碎薄板生長。 若設12面體角柱型之迴轉冷卻體上的未傾斜基板之生長 面為200 mm—邊的正方形，包含迴轉冷卻體與基板之迴轉 冷卻體的高度（對向之面與面的距離==各生長面之中心部的 迴轉直徑）約為740 mm。 本實施形態中’係準備傾斜角度5 α為〇度〜7 5度之傾斜生 長面基板3 5，使用其進行矽薄板3 2之製造。相對各傾斜生 ® 長面基板35，首先，藉由將迴轉冷卻體31迴轉，將傾斜生 長面基板35連續的導入、排出，其次令坩堝34上昇，令生 長面35a浸潰於矽熔液33，之後再自矽熔液33移離，藉此， _ 生長面表面上矽薄板32生長。生長之矽薄板32係以與基板 · 一體化之狀態排出系外。 ， 本實施形態中，以傾斜角度0度之基板安裝時之生長面的 . 中心部位於最下之場所為基準，將生長面浸潰於熔液3 3中 -30- 546848 (26) 丨發初響[_ 20mm，在生長面上令石夕薄板32生長。而後，將該矽薄板32 自裝置取出，評估其表面起伏、板厚。 取出之矽薄板3 2的表面起伏測定時發現，最大起伏（Wcm) 如圖1 9所示，在傾斜角度〇度下約為400 //m，在傾斜角度1 5 度〜55度下為200/zm以下，此範圍下平滑性大幅提昇。此與 實施形態1有相同之結果。生長面35a(及基板）不作圓運動之 場合’至少從浸入熔液時開始，自熔液移離為止之期間， 生長面作圓運動之場合，可獲得與實施形態1相同之效果。

其次，將取出之矽薄板的各部位之板厚測定。板厚差也 是與實施形態1相同，如圖19所示，傾斜角度5α在50度以 内’其板厚差為150/zm以下，但若超過50度則板厚差增加 成為150 以上。宜將傾斜角度5 α設定為55度以下以使板 尽差未達150 //m。

由以上可知，基於實現薄板之平滑化，且不受板厚差大 幅影響，本裝置構成中，傾斜角度以15度〜50度為宜。本實 施形態中，傾斜角度為15度〜50度，如由圖16之曲線圖可自 換算’係與生長面之移動方向前端部自熔液移離時之生長 面與熔液面所成的角度為20度〜60度，且末端部自熔液移離 時之生長面與熔液面所成的角度為60度〜100度相當。換言 之’藉由使生長面之移動方向前端部自溶液移離時之生長 面與熔液面所成的角度控制於20度〜60度，使末端部自熔液 移離時之生長面與溶液面所成的角度控制於60度〜1〇〇度之 範圍，可獲得具有平坦表面之低成本結晶薄板。 (實施形態3) •31- (27) 546848 發明續要· 只施形^ 係基板浸潰於熔液之期間雖不作圓軌道運 動，但相對至）自您液移離之時點沿圓軌道作圓運動之場 合，令碎薄故表面平滑，又令碎薄板之結晶性改善的方法。 圖15係依實施形態3之秒薄板製造裝置。發薄板製造裝 置，係由角型之掛瑪44，將供給至掛竭44之石夕溶融加熱之 加敎器，相對石夕緣洁β …、 /夜43並行配置之同尺寸之2個12面體角柱 型迴轉冷卻體12、13及將其支持之迴轉軸，以及分別以一

足間隔連〜之基板所構成。此等部份係收納於長方體之裝 置外土及、、、巴元、材中。裝置内部，係由絕熱材包圍，内部係 被密封成可保持於氬氣氛圍下。 未令基板生長面傾斜之場合（傾斜角度〇度），係使用圖8 所示之基板50。令基板之生長面傾斜之場合，如圖15所示， 相對未傾斜之場合係使用以任意角度令生長面傾斜之傾斜 型基板。 各基板4 5係由連結器丨9連績地連結，可將基板自系外連 績導入，壓抵於第i迴轉冷卻體i 2並浸潰於熔液43中。繼 之’在矽熔液内令迴轉冷卻體1 2移離，而以浸潰於熔液之 狀態下’朝第2迴轉冷卻體1 3移動。壓抵於迴轉冷卻體1 3 之基板4 5，係以固定於迴轉冷卻體1 3之狀態自矽熔液移 離，因此，生長面自熔液移離時之基板的運動，與迴轉冷 卻體13相同，成為圓軌道。基板自矽熔液43移離後，迴轉 冷卻體1 3亦移離，可就各生長之矽薄板42將基板排出系外。 與實施形態2相同，装置外壁上，設有基板導入口及排出 口 ，藉由將裝置系内之氛圍氣體圍壓力設為大氣壓以上， -32- (28) 546848

係由排氣 可防止大氣温入。從裝置系内排出之氛圍氣體 導管，送至排氣理設施。 藉由此方式，可連續的製造、取出矽薄板。又，浸潰於 熔液 < 時間（生長面在熔液内移動之距離）長之故，當令迴 轉冷卻體轉數（基板之移動速度）增大時，可消除因浸潰時 間不足所造成之生長面上的生長不足，如此可縮短矽薄板 製造時間，減低成本。 與實施形態2相同，可於系外，進行將矽薄板自基板剥 離、收集之過程、基板（特別是生長面）之清掃或調整、基 板之替換等之連續運轉。又，連結之基板，藉由在系外控 制張力，可以任意壓力將基板壓抵於迴轉冷卻體12，13。 若設1 2面體角柱型迴轉冷卻體丨2、丨3上的未傾斜基板之 生長面為200 mm—邊的正方形，包含迴轉冷卻體12或13與 基板之複合迴轉冷卻體的高度（對向之面與面的距離=各生 長面之中心部的迴轉直徑）約為740 mm。 本實施形態中，係使用與實施形態2相同之未傾斜基板或 傾斜型基板。準備傾斜角度5 α為0度〜75度之傾斜生長面基 板45，使用其進行矽薄板42之製造。相對各傾斜生長面基 板45，首先，藉由將迴轉冷卻體12、13迴轉，將傾斜生長 面基板45連續的導入、排出，其次令坩堝44上异，令生長 面45a浸潰於熔液43，之後再自矽熔液43移離，藉此，生長 面表面上石夕薄板42生長。生長之矽薄板42係以與基板一體 化之狀態排出系外。 本實施形態中，以傾斜角度0度之基板安裝時之生長面的 -33 - (29) 546848 發帽續買' 於炫液4 3中 中心部位於最下之場所為基準，將生長面浸潰 2 0 mm ’在生長面上令矽薄板42生長。而後，將該矽薄板42 自裝置取出，評估其表面起伏、板厚。 取出之矽薄板42的表面起伏測定時發現，最大起伏（WCM) 如圖20所示，在傾斜角度〇度下約為4〇〇#m，在傾斜角度15 度〜5 0度下為150//m以下，此範圍下平滑性大幅提昇。此與 實施形態1〜2為相同之結果。 即使為生長面45a(及基板）不作圓運動之場合，至少從熔 液移離時生長面作圓運動場合，可獲得與實施形態1〜2相同 之效果。 其次’將取出之矽薄板的各部位之板厚測定。板厚差也 疋與實施形態1〜2相同，如圖20所示，傾斜角度5α在50度 以内’基板厚差為150//m以下，但若超過50度則板厚差增 加成為150 以上，宜將傾斜角度5 α設定為50度以下以使 板厚差未達150/zm。 由以上可知，基於實現薄板平滑化，且不受板厚差大幅 影響’本裝置構成中，傾斜角度以15度〜50度為宜。本實施 形態中，傾斜角度為15度〜50度，如由圖16之曲線圖可換 算’係與生長面之移動方向前端部自溶液移離時之生長面 與炫液面所成的角度為20度〜60度，且末端部自嫁液移離時 之生長面與熔液面所成的角度為60度〜100度相當。換言 之’藉由使生長面之移動方向前端部自熔液移離時之生長 面與熔液面所成的角度控制於20度〜60度，使末端部自熔液 移離時之生長面與熔液面所成的角度控制於60度〜100度之 546848 (30) 範圍，可獲得平坦表面之低成本結晶薄板。 (比較例1) 比較例1係不令生長面傾斜，使用圓筒型迴轉冷卻體之習 用方法的模擬例子。 圖22係比較例1之矽薄板製造裝置。裝置構成中，代替實 · 施形態1之12面體多角柱型之迴轉冷卻體1及傾斜生長面基 ’· 板5 ’使用直740 mm之圓筒型迴轉冷卻體81。 首先’令財瑪84上昇，將捲有碳網88之迴轉冷卻體81浸 潰於溶液8 3令20 mm ’在令迴轉冷卻體81迴轉下將碳網88拉 鲁 出，藉而將連續在迴轉冷卻體表面生長之矽薄板82拉出。 由於使用圓筒型迴轉冷卻體，在生長面之各部位上，浸潰 深度、自溶液移離時之生長面與熔液面所成之角度一定。 本比較例中’自溶液移離時之生長面與熔液面所成之角度 約為20度。攀上表面之矽熔液82a係以局部存在的方式殘留 於薄板表面，表面上發生局部存在之液體積留部82b。在迴 轉之進一步位置，液體積留部82b徐徐固化，因而在矽薄板 表面大形成大的起伏。 將取出之矽薄板的表面起伏測定，最大起伏（Wcm)約為45〇 〆m。與實施形態1〜3相較，獲得具平坦表面之矽薄板的條 件之生長面前端部自熔液移離時生長面與熔液面所成之角 ' 度α為2 0度〜6 0度之範圍雖可滿足，但生長面自溶液移離時 ： 之生長面與熔液面所成的角度為60度〜100度之範圍則無法 滿足’而如乎面生長面之場合般，生長面自熔液面移離時 之生長面與溶液面所成角度增加所導致之攀上石夕薄板上之 -35 - 546848

您液的減少滋未進行，故與使用平面狀生長面之場合比 較，最大起伏增加。 石夕薄板各部位之板厚的最大值與最小值之差（板厚差）， 因各部位之浸潰深度不同較小之故，約為45 。 (實施形態4)

使用實施形態1〜3及比較例1所製造之石夕薄板，製作太陽 電池。製作手續之一例，為洗淨、組織蝕刻、擴散層形成、 氧化膜除去、反射防止膜形成、背蝕、背面電極形成、受 光面電極形成之順序，為一般之手法。各步騾間基本上係 利用自動搬送機構作授受。 有關實施形態1與實施形態2之矽薄板，使用傾斜角度15 度〜50度之傾斜生長面基板的矽薄板雖可自動搬送，但其他 之矽薄板，一部份因液體積留部所導致之凹凸以致自動搬 送機構無法使用。有關比較例1之矽薄板，因有彎曲殘留， 且有因液體積留部所造成之凹凸，ή l ........ .Ad

其次，兹就使用比較例！及實施形態丨〜3之傾斜角度為Ο 度及40度的傾斜生長面基板之矽薄板製作的太陽電池之特 性，利用太陽模擬器測定之結果以下述表^表示 -36- 546848 _ (32) I發明說_續¥ 表1 短路電流密度 (mA/cm2) 開放電壓 (mV) 最大電力 (mW/cm2) 曲線因子 變換效率 (%) 比較例1 25 570 10 0.702 10 實 形 態 1 傾斜角度0度 26 575 11 0.736 11 傾斜角度40度 28 575 12 0.739 12 實 施 形 態 2 傾斜角度0度 26 575 11 0.736 11 傾斜角度40度 28 575 12 0.739 12 實 施 形 態 3 傾斜角度0度 26 575 11 0.736 11 傾斜角度40度 27 575 12 0.773 12

實施形態1、實施形態2及實施形態3，均為傾斜角度40 度所造成之太陽電池的短路電流密度為27〜28 mA/cm2，較比 較例1之25 mA/cm2、傾斜角度0度之26 mA/cm2為大。可考慮 這是因為，液體積留部所造成之微小粒區域的缺陷由組織 触刻除去。曲線因子也因缺陷減少而提昇，變換效率，相 對比較例1之10%，實施形態1〜3之傾斜角度0度下為11%，傾 斜角度40度下為12%，大幅改善。 (實施形態5) 將使所獲得之板狀矽的電阻係數為2 Ω -cm之方式，調整 硼濃度所得之原料，置入高純度石墨製之坩堝，將該坩堝 設置於圖6所示之裝置内。其次，作室内之抽真空，暫時減 壓至5 Pa以下。而後，在室内導入Ar，保持700 hPa下，經常 以5L/min從室上部將Ar流入。 其次，將矽熔解用加熱器之溫度設定於1480°C，將矽完全 設為熔融狀態。此時，矽原料熔解會造成液面降低，故以 -37- 546848 發明巍明續W: ί毅毅:毅克報毅毅毅 之後，將矽 (33) 新加入矽原料，令熔液面位配合於特定位置。 溶液溫度設為1420°C，作3 0分鐘保持，謀求熔液溫度之安定 化。此時，確認熔液面未凝固。 其次，併用冷卻機構及加熱機構將溫度經控制之基體， 浸漬於溶液。此時，基板之控制溫度，係將300°C、600°C、 900。。之3個條件。

而後，令坩堝徐徐上昇，在上昇至傾斜基板完全可浸潰 之位置，將基體浸潰於矽熔液。此時之傾斜基板的傾斜角 度為10° 。此時之基體移動速度為300 cm/min。此時，可將 所得之板狀碎自基體容易地剥離，其尺寸為75 mm X 75 mm。 製作此種正方形薄板100片，由重量換算板厚。所獲得之板 厚的平均值示於表2中。

其次，使用所得之板狀矽，製作太陽電池。就所獲得之 板狀矽，以硝酸與氫氟酸之混合溶液作蝕刻及洗淨，而後， 以氫氧化鈉作鹼蝕刻。而後，以P0C13擴散在p型基板形成η 層。將形成於板狀矽表面之PSG膜以氫氟酸除去後，為太陽 電池受光面側之η層上係使用CVD形成矽氮化膜。其次，將 成為太陽電池背面侧之面上所形成的η層以硝酸與氫氟酸 之混合溶液蝕刻除去，令ρ基板露出，在其上同時形成背面 電極及ρ +層。繼之，將受光面侧之電極以篩網印刷法形成。 而後，進行焊覆，製作太陽電池。 就製作之太陽電池，在AM 1.5，100 mW/cm2照射下作單元 特性測定。所獲得之特性平均值係示於表2中。 即使為圓軌道，藉由改變基板角度，可形成朝向而來之 -38- 546848 (34) 發明說_續買 流動 表2 基板溫度 重量換算板厚 短路電流 開放電壓 曲線因子 變換效率 (°C) (/^m) (mA/cm2) (mV) (-) (%) 300 550 29.5 593 0.75 13.1 600 480 28.9 590 0.75 12.8 900 350 28.5 589 0.73 12.3 (實施形態6)

將使所獲得之板狀碎的電阻係數為0.5 Ω -cm之方式，調整 硼濃度所得之原料，置入高純度石墨製之坩堝，將該坩堝 設置於圖21所示之裝置内。圖中，製造裝置備有基板262、 固定台263、輿迴轉軸連接之長度可變軸264、熔液265、加 熱器266、坩禍台267、坩堝昇降軸268。長度可變軸264，係 基板自溶液脫出時，基板與迴轉軸之中心的距離可為較長 之構造。其次，將室内抽真空，暫時減壓至10 Pa以下。而 後，在室内導入Ar，在保持700 hPa下，經常以10 L/min從室 上部將Ar氣體流入。 其次，將矽溶解用加熱器溫度設定於1500°C，將矽完全設 成熔融狀態。此時，因矽原料熔解液面降低，故以新加入 矽原料，令溶液面位置配合特定位置。之後，將矽熔液溫 度設為1410°C，作30分鐘保持，謀求熔液溫度之安定化。此 時，確認熔液面未凝固。 其次，將併用冷卻機構及加熱機構而溫度經控制之基 體，浸潰於溶液。此時，基板之控制溫度，係採400°C。 -39- (35) 546848 而後，令#碼徐徐上昇，纟i昇至基板完全可浸潰之位 置，將基f畫浸潰於石夕熔液。此時之基體移動速度為4〇〇 Cm/min。此日争，可將所得之板狀石夕自基體容易地剝離，其 尺寸為1 00 min X100瓜m。.从，丨卞、 版作此種正万形薄板10片，由重量 換算板厚戶斤獲仵之板厚的平均值示於表3中。又，就矽薄 板1片，表面存在之小突起的數目係示於表3中。 (比較例2 ) 不使用長度可變軸’除基板與迴轉軸中心之距離為一定 以外’採均與實施形態6相时法，製作石夕薄板，自重量換 算板厚。所得之板厚的平均值係示於表3中。又，就矽薄板 1片，表面存在之小突起的數目係示於表3中。 表3 j量換算板厚（#m) 小突^

實施形態5 比較例2 (發明之效果） 本發明薄板製造方法，係令具有生長面之基板，與 金屬材料或半導體材料中至少一者的材料之熔液接觸γ人 上述材料在基板上生長，而獲得由上述材料所形成之薄板 的薄板製造方法，由基板之薄板生長面侧觀察時，熔液朝 基板之薄板生長面側而來（接近），藉此，可控制熔液2 ^ 月形體形狀，因&，可低成本且安定地連續生長小突^、 具平坦表面的薄板。 < 又’藉由令配置有具生長面基板之移動體移動， 從上述 -40- (36) 546848 自基板之薄板生長面側觀臾 P、、" 土甘α 、兮 辦祭時，熔液係朝基板之薄板生長 面侧而來（接近）的構成，可 — J低成本女疋地製造小突起少之 具平坦表面的薄板。 基板表面與含有金屬材料或 少各液接觸，而後，藉由令上 一連串移動動作，令上述材 獲得由上述材料所形成之薄 半導體材料中至少一者材料之 述基板表面自上述熔液移離之 料在上述基板表面上生長，而 板的薄板製造方法，藉由採用

本發明薄板製造万法，係以生長面之移動方向前端部與 圓執道迴轉軸中心之距離，較該生長面之移動方向末端部 與圓轨道迴轉軸中心的距離為小的方式，令生長面傾斜， 藉此，生長面自熔液移離時之生長面與熔液面所成的角度 增加，可減少攀上生長面之熔液量，如此，可以低成本安 定連續的生長具平坦表面之薄板

又’藉由令生長面傾斜變更迴轉冷卻體大小、變更生長 面面積、變更浸潰深度等等，使該生長面之移動方向前端 部自熔液移離時之生長面與熔液面所成的角度為20度〜60 度，使該生長面之移動方向末端部自溶液移離時之生長面 與熔液面所成的角度為60度〜100度之範圍，可使攀上生長 面之溶液量’及生長之結晶薄板的板厚不均一最適化，可 獲得平滑且板厚不均一少的結晶薄板。 又，作為上述材料’藉由使用石夕材料，可獲得半導體裝 置，特別是成為太陽電池材料之低成本矽晶圓。 再者，藉由使用本發明薄板製造方法所得之薄板，可達 成材料之低成本化，此外，攀上熔液所造成之微小粒區域 -41 - (37) 546848 ~τ減少，結晶性也提高之故，可使用一般之太陽電池製 &方法製造變換效率提高之太陽電池。 如上所述，藉由傾斜生長面、變更迴轉冷卻體之大小、 欠更生長面之面積、變更浸潰深度等等，增加生長面自熔 夂移離時之生長面與熔液面的角度，可減少矽熔液之攀上 /夜體積留部，使薄板滑化，可不經研磨、切削步 _即形士 a %成矽晶圓。 * L _ 果上可利用性]

根據本發明製造方法，有關迴轉冷卻體，代替圓筒型， 係、應用以夕工从 夕面粗為首之具平面狀生長面的基板或構造，因 J 平板平滑之矽晶圓。又，微小粒徑區域減少，且 、〜晶性提^古 阿’可使用一般的太陽電池製造方法提高變換效 平，其择黑曰 疋，可以低成本提供矽晶圓。

-42- 546848 發_說碉續w (38) 元件符號之說明 1 迴轉冷卻體（固定台） 1 c 螺孔 2 石夕薄板 3 矽 4 坩堝 5 傾斜生長面基板 5 a 生長面 5b 螺孔 5c 螺孔 5d 移動方向前端部 5 e 移動方向末端部 5f 假想移動方向末端部 5g 非生長面 6 螺釘 9 連結器 12 迴轉冷卻體 13 迴轉冷卻體 21 迴棧冷卻體 22 矽薄板 23 炫液 24 坩堝 25a 基板表面 25d 移動方向前端部

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(39) I發明說明續W 25e 移動方向末端部 26 虫累釘 3 1 卻體 32 石夕薄板 33 与7溶液 34 甜堝 35 <頃斜生長面基板 35a 生長面35a 42 石夕薄板 43 熔液 44 甜堝 45 羞板 45a 生長面 50 羞板 8 1 迴轉冷卻體 82 %薄板 82a /夕溶液 82b 淡體積留部 83 熔液 84 甜堝 88 破網 200 羞板 201 嫁液面 2 10 羞板

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(40) 發明說嗍續W 2 11 嫁液面 220 新月形體 22 1 羞板 222 炫液面 223 渐月形體 230 羞板 23 1 固定台 232 233 甜堝熔液 234 甜堝 235 教跡 236 軌跡 240 羞板 241 固定基板 242 可動軸 243 傾斜台 244 甜堝 250 羞板 25 1 薄板 252 固定台 253 熔液 254 蚶堝 255 蚶堝台 256 加熱器

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Claims (1)

1. 546848 : L ,篇多91114013载專利申請案 中文申範圍替換本(92年6月） ' **'·*-- — 拾、申請專利範圍 L 種薄板製造方法，係令具有薄板生長面之基板，與含 有金屬材料與半導體材料中至少一者的材料之熔液接 觸令上述材料之薄板在基板上生長，藉而獲得由上述 材料形成之薄板；其特徵在於：基板及/或熔液係移動成 自基板之薄板生長面側觀察時，熔液朝向基板之薄板生 長面侧。 2·如申請專利範圍第1項之薄板製造方法，其中該薄板生 I Φ之移動方向前端部自熔液移離時點之上述薄板生 長面與熔液面所成的角度為20度〜60度； 上述薄板生長面之移動方向末端部自熔液移離時點 之上述薄板生長面與熔液面所成的角度為60度〜1〇〇度。 3·如申請專利範圍第1項之薄板製造方法，其中該半導體 气料為碎材料。 4. 種太陽電池，其特徵在於係使用由如申請專利範圍 第1項之薄板製造方法所製造的薄板。 5· 一種薄板之製造方法，其係藉由令配置有具薄板生長 面之基板的移動體移動，使上述基板之薄板生長面與 含有金屬材料或半導體材料中至少一者之材料的熔液 接觸’而後，將上述基板之表面自上述熔液移離的一 連争移動動作，令上述材料之薄板在上述基板上生 長’而獲得由上述材料所形成之薄板；其特徵在於： 基板及/或熔液係移動成自基板之薄板生長面側觀察 時’熔液朝向基板之薄板生長面侧。 546848

   6. —種薄板之製造方法，其係藉由令配置有具薄板生長 面之基板的移動體移動，使上述基板之薄板表面與含 有金屬材料或半導體材料中至少一者之材料的熔液接 觸，而後，將上述基板之薄板生長面自上述熔液移離 的-連串移動動作，令上述材料之結晶在上述基板上 生長，而獲得由上述材料所形成之薄板；其特徵在於： 上述基板自熔液移離時之軌道為圓軌道； 上述生長面之移動方向前端部與上述圓軌道之迴轉 轴中心的基巨離Ri，係較上述生長面之移動方向末端部與 上述圓軌道之迴轉軸中心的距離R2為小。

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