WO2004003263A1

WO2004003263A1 - 薄板製造方法、薄板製造装置および下地板

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Publication number: WO2004003263A1
Application number: PCT/JP2003/008055
Authority: WO
Inventors: Shuji Goma; Hirozumi Gokaku; Kozaburo Yano
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-01-08
Also published as: TWI279460B; TW200407468A; AU2003244060A1; JP4212555B2; JPWO2004003263A1

Description

薄板製造方法、薄板製造装置および下地板技術分野

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ょぴ下地板に関するものである。背景技術

民生用の太陽電池には、シリコンが用いられる。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。このうち、非晶質シリコンは、 S i H₄を原料として C V D (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ゃすい。変換効率は最高約 1 2 %程度である。

また、単結晶シリコンは C Z (Czochralski)法により直径 1 5 O mm ( 6インチ）や 2 0 0 mm ( 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 1 5 %を超えることができる。

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。多結晶シリコンは非晶質シリユンと同様に大面積ィヒしゃすい力変換効率は、単結晶シリコンと非晶質シリコンとの中間に位置する。

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。し力し、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。発明の開示

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、薄板製造装資ぉよぴ下地板を提供することを目的とする。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。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ぴ浸漬処理に用いる。

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。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。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。

また、下地板の外観観察および Zまたは下地板の使用履歴調査に基づく判別ェ程において、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ぴ用いることができる。

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、（a l) 浸漬処理に用いることができる、（a 2) 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がなされる。

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。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力使用回数が増えると、凹凸の高さが減ってしまう。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。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。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。

したがって、加工処理回数が增大すると下地板の厚みが減少し、最終的には加ェ処理することができない厚みとなる。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（a ³) 廃棄処分とされ、再使用することはない。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つたものが、この廃棄処分判定の対象になる。それ以外の（a l) そのまま使用できるものおよび（a 2) 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。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。

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。

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。

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。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。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。

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。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。

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。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。

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。

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。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。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。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。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。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。

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。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。

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。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。また、表面に孔状凹部ができて成長してゆく。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。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。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。

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。ここで使用履歷とは、下地板の使用回数および加工回数のことである。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。

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。

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。

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。

上貢己の検査により、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力、判断することができる。

また、下地板検査装置において、表面性状おょぴ形状が検査され、下地板管理手段に検査結果が送られ、その下地扳管理手段により、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。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。

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。 '

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。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。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。

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。図面の簡単な説明

図 1 Aおよび図 1 B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 1 Aは配置図であり、図 1 Bは浸漬機構の斜視図である。

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。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。

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。

図 5は、下地板の判別方法の別の形態を示す図である。

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。

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。

図 8は、シリコン薄板の端部を切断した状態の図である。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。

図 1 0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。

図 1 1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。

図 1 2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。

図 1 3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。

図 1 4 Aおよび 1 4 Bは下地板の表面性状を示す図であり、図 1 4 Aは加工直後の下地板の表面を、また図 1 4 Bは繰り返し使用した後の下地板の表面を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

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。図 1 Aおよび図 1 B 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。図 1 Aに示す薄板製造装置は、るつぼ 9が配置された主室 6 1と、その主室に連続して設けられた 2つの副室 6 3， 6 4とを有する。主室 6 1のるつぼ 9にはシリコン融液 1 0が貯留され、そのシリコン融液 1 0に下地板 2の表層部を浸漬させる浸漬機構 7 0が配置されている。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。図 1 Aおよび図 1 Bの薄板製造装置では、 A rガスが導入され、圧力 7 0 O Torrとされている。

副室 6 3は下地板を搬入するための装入用副室である。また、副室 6 4は、シリコンを付着された下地板 2を主室 6 1から取り出すための取出用副室である。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。し力し、必ずしもるつぼをはさんで対面する必要はない。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。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。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。

次に、薄板製造方法について説明十る。主室 6 1が稼動中のとき、副室 6 3と主室 6 1との間の気密性扉 8 3を閉めた状態で、気密性扉 8 1を開け、下地板² を副室 6 3に搬入する。次いで、気密性扉 8 1を閉め、副室 6 3の雰囲気を主室 6 1と同様にする。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 8 3を開け、下地板 2を主室 6 1に装入する。

主室 6 1では、浸漬機構 7 0が下地板 2を把握して、るつぼ 9の上に移送する。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 1 0に浸漬し、下地板の表面にシリコン層を付着させる。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。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。

シリコン薄板 1が形成された下地板 2は、副室 6 4の気密性扉 8 1が閉められていることを確認して開けられた気密性扉 8 3を通り取出用副室 6 4に移送される。取出用副室 6 4の雰囲気は、主室 6 1の雰囲気と同じになるように制御されている。この後、シリコン薄板が形成された下地板は、気密性扉 8 3が閉められた状態で気密性扉 8 1を開けて外に搬出される。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 6 1、副室 6 4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。

主室において下地板を移送し、シリコン融液 1 0に浸漬する浸漬機構 7 0には、どのような搬送機構を用いてもよい。

図 1 Bに示す薄板作製装置では、支持板 5 6をレール 5 2に沿って走行させ、水平方向の移送を行う。また、上下方向の移送は、レール 5 2を支持し、ポールに沿つて上下する昇降装置 5 3を昇降させることによって行う。

下地板 2は、ロッド 5 8により支持板 5 6に連結された台座 5 1に取り付けられ、支持板 5 6のレール 5 2上の走行にしたがって移動する。るつぼ 9のシリコン融液 1 0の上で水平方向の移動を止め、昇降装置 5 3が下降することにより、レール 5 2とともに支持板 5 6、ロッド 5 8、台座 5 1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潰される。この結果、下地板の表面にシリコンが付着される。この後、昇降装置 5 3は上昇し、下地板はシリコン融液から離脱する。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。シリコン融液は 1 4 0 0〜 1 5 0 0 °C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 5 7をるつぼ上に配置する。

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。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。各下地板は下地板管理 P Cによってその厚みが 1枚ごとに管理されている。

図 2を参照して、レール 5 2から台座 5 1の下面までの距離を h 1とする。 h 1はレール 5 2、ロッド 5 8、台座 5 1のサイズで決まる値であり、下地板 2の厚み h 4や昇降機構 5 3の上下位置とは無関係の固定値である。また、シリコン融液の液面からレール 5 2までの距離を h 2とする。浸廣深さを h 3とする。 h 3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。下地板の厚みを h 4 とする。 h 4は下地板管理 P C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。下地板の厚み h 4が変わっても同じシリコン薄板を作製するためには、 h 4の値に関わらず浸漬深さ h 3が一定になるようにする必要がある。具体的には、浸漬機構の制御コンピュータが下地板管理 P Cから下地板ごとに厚み h 4の情報を受けて、以下の関係式を満たすように h 2の値を制』御すればよい。

h 2 = h l + h 4 - h 3

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。図 3において、薄板作製装置で作製されたシリコン薄板 fま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。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。

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。 3種類の判定とは、（a l) そのまま浸漬処理に再び用いることができる、（a 2) 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つの判定である。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。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。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。この孔状凹部も、シリコン薄板の表面性状を劣化させる。

( a 2) 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、下地板の表面に再ぴ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。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。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。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、プロダラム通りの任意軌道を実現する。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。上記のプログラムは、（s i) 融液の液面の変動および（s 2) 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。

( a 3) 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。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。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。

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。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。順送りされてきた下地板は、まず表面状態測定ュニット 1 1および側面状態測定ュニット 1 2による測定が行われる。表面状態測定ュニット 1 1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。'側面状態測定ュュット 1 2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。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 1 6を経て、下地板管理 P C 1 4に送られる。この下地板管理 P C 1 4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（a l) , ( a 2) ， ( a 3) のいずれかに該当する力判定がなされる。この判定の内容が、判定伝達経路 1 7を経て振り分け装置 1 5に送られる。振り分け装置 1 5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。

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。図 5を参照して、 ( b l) 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、（b 2) 先の工程 ( b l) 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。

また、下地板管理 P C 1 4からマーキング装置 1 3に、マーキング情報伝達経路 1 8を経てマーキング情報が送られる。マーキング装置 1 3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。マーキングの形状は、どのような形状でも構わない。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。

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。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。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。識別マークの形状は、どのような形状でも構わない。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。

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。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。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。

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。

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べ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。次に、シリコン薄板について説明する。

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。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。また、端部を除去された製品部分のシリコン薄板は、薄板検查工程に移送され、検査を受け、合格品は太陽電池作製工程に投入される。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。次に、シリコン薄板の端部の切断工程について説明する。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。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 1 aである。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。側面の部分は、端部ばりである。次に、図 7に示すように、このシリコン薄扳 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。下地板の結晶成長面 2 aとシリコン薄板とは離れた状態となる。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 2 9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。

図 9および図 1 0を用いて、端部を切断する工程を詳しく説明する。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。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 1 a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。吸着ステージは X Yステージ 2 3と一体となっている。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。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 X Yステージ² 3および吸着ステージと干渉することはない。

図 9において、端部にばりが付いたシリコン薄板 1は X Yステージ 2 3に搭載されている。このシリコン薄板 1は、 X Yテーブルを操作しながら、その端部を切断ュニット 2 2から出射されるレーザービーム 2 1により切断される。図 1 0 は、端部が切断された後のシリコン薄板を示す図である。製品となるシリコン薄板 5は真空吸引装置 2 4により引き上げられ、所定の処理工程へと移送される。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。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。

図 1 1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。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。 X Yステージ 3 2 に搭載されたシリコン薄板 5は、形状検査ユニット 3 1によりその形状が検査される。次いで、シリコン薄板 5は、強度試験ユニット 3 3に移送され、そこで所定の曲げ応カを負荷され破壌に至るかどうカゝ試験される。この強度試験は破壌試験なので、 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。また、正常なシリコン薄板の場合には、破壌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。これら形状検査おょぴ強度試験の結果は、ともに情報伝達経路 3 6を経て、薄板管理 P C 3 5に送られる。薄板管理 P C 3 5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 3 7 を経て合否振り分け装置 3 4に伝達する。合否振り分け装置 3 4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。

図 1 2および 1 3に薄板作製装置を例示する。図 1 2に示す浸漬機構では、ガィド孔を有する支持板 5 6をレール 5 2に沿って走行させる。昇降レール 5 4， 5 5は、シリコン融液 1 0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。ロッド 5 8の上端部は走行自由にレール 5 4 , 5 5に取り付けられている。

下地板 2を台座 5 1に取り付け、レール 5 2 , 5 4， 5 5に沿って走行させる。るつぼに近づくとレール 5 4， 5 5は滑らかな弧を描いてシリコン融液 1 0に近づく軌道をとる。このとき、支持板 5 6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。この後は、レーノレ 5 4 , 5 5は上昇する軌道をとる。この後の動きは、図 1 Bの場合と同様である。

図 1 3の薄板作製装置は、回転軸 4 1の回りに配置された下地板連結器 4 2に下地板 2が取り付けられる。回転軸 4 1の回転に応じて下地板連結器が移動する。回転軸を断続的に回転させながら回転軸 4 1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。

(実施例）

次に、実施例について説明する。

実施例 1

実施例 1では、下地板の使用回数について調査を行った。すなわち、所定回数、シリコン融液に浸潰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 1 1に示す方法で検査し、合否を判定した。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。

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。すなわち、高さ 0 . 3 mmの四角錐を 2 mm間隔で縦横に並べた形状に加工したものを使用した。この凹凸の高さは、下地板の結晶成長面の中央 1 5 c m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。

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查を実施した。表面うねりは、 J I S B 0 6 0 1 - 1 9 9 4によって定義されるろ波最大うねりが 3 0 0 μ m以下であることを合格の基準とした。厚みおょぴ厚み分布は、板全体の厚みが 3 δ θ μ ηχ ± 5 0 mであることを合格の基準とした。また、薄板成長不良や落下、割れ、次けなどのために、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。結果を表 1に示す。

下地板の凹 ώ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。

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。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 1 4 Αおよぴ図 1 4 Βの水平方向の点線）。加工直後は上記四角錘の先端は尖鋭であるが（図 1 4 A) 、操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 1 4 B ) 。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。

ゼロク口シング数とは、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 1 4 Aおよび図 1 4 Bの黒丸）。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。し力し、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 M部が形成されることがあるが、この孔状囬部が深すぎると、ゼロクロシング数が小さくなる（図 1 4 B) 。 .

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。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。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。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。

表 1

表 1によれば、下地板は 5 0 0回使用しても 9 7 %の合格率を有する。このため、大部分の下地板を 5 0 0回程度使用できることが確認された。

また、 5 0 0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。すなわち、 5 0 0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。これに対して、下地板 1 0 0 0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。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。この結果から、下地板の再力卩ェの目安として、結晶成長面の表面粗さの計測値力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。 '

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扳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ィ直以上になったとき、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 P C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。

実施例 2

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つた。表 2に切肖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。薄板の検査方法は、実施例 1と同様である。

表 2

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。その減少の割合は、 1回の切削加工当り厚みが 2 mm減少すると見積もることができる。逆に、 1回当りの切削加工の切削代を 2 mmとしているといえる。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 7 5 %となり、歩留りはかなり劣化する。また、軌道修正する場合には、 6回の切削加工を行っても、 9 7 %の合格率を維持することが確認された。 8回の切肖 IJ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。実施例 3

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。

切断後の検査方法は、実施例 1と同様である。

次に、太陽電池作製プロセスの一例を説明する。薄板を洗浄し、テクスチャェツチング、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。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 1 2 %を下回った薄板を、不合格どした。結果を表 3に示す。

表 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。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。また、検査の有無によっては、全体良品率は変わらない。し力し、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。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 1·生不良の原因となる。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。

実施例 4

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、およびシリコン薄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。結果を表 4に示す。表 4

搬送時の成長面：下地板の結晶成長面

融液面：シリコン薄板の自由表面表 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。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。また、 Χ Υ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。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。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。

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。産業上の利用可能性

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。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。

Claims

請求の範囲

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、

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を再び前記浸漬処理に用いる、薄板製造方法。

2 . 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前記浸漬処理に再ぴ用いる、請求項 1に記載の薄板製造方法。

3 . 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 l) 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、請求項 2に記載の薄板製造方法。

4 . 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、請求項 2に記載の薄板製造方法。

5 . 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 4に記載の薄板製造方法。

6 . 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、カロェ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、請求項 2に記載の薄板製造方法。

7 . 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、請求項 2に記載の薄板製造方法。 '

8 . 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、請求項 2に記載の薄板製造方法。

9 . 前記請求項 2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ロットとした際の口ット識別マー 5. ' クを有する、下地板。

1 0 . 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、

前記薄板と前記下地板とを分離する装置と、

0 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。

1 1 . 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 1 0に記載の薄板製造装置。

5 1 2 . 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 1 0に記載の薄板製造装置。

1 3 . 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 1 0に記載の薄板製造装置。

1 4 . 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0 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 1 0に記載の薄板製造装置。

1 5 . 前記下地板に使用回数および Z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 1 0に記載の薄板製造装置。

5 1 6 . 前記請求項 1 0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ロットとした際の口ット識別マークを有する、下地板。