(57)【要約】【課題】再生利用効率の高い太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法を提供する。【解決手段】単結晶シリコン以外の膜が除去されたシリコン単結晶ウェーハＷ１の周囲を、主面に対して略直角に削落して矩形のシリコン単結晶基板Ｗ２にしたのち、当該矩形のシリコン単結晶基板Ｗ２を太陽電池用基板Ｗ４に相当する大きさに切断して複数のシリコン単結晶基板Ｗ３にし、このシリコン単結晶基板Ｗ３を、主面に対して平行にスライスする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶ウェーハの製造工程または半導体デバイスの製造工程で規格外となったシリコン単結晶ウェーハを用いて太陽電池用シリコン単結晶基板を製造する方法において、
前記規格外となったシリコン単結晶ウェーハの表面に形成されたシリコン単結晶以外の膜を除去する膜除去工程と、
前記膜が除去されたシリコン単結晶ウェーハの周囲を、主面に対して略直角に削落し、矩形のシリコン単結晶基板にする削落工程と、
前記矩形のシリコン単結晶基板を前記太陽電池用基板に相当する大きさに切断して複数のシリコン単結晶基板にする切断工程と、
前記複数のシリコン単結晶基板を、主面に対して平行に切断するスライス工程と、を備えたことを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記スライス工程は、前記複数のシリコン単結晶基板の主面を互いに重ね合わせ、この状態で前記主面に対して平行に切断することを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記削落工程は、前記シリコン単結晶ウェーハの４方向の周囲を削落して略正方形のシリコン単結晶基板にすることを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記スライス工程は、前記シリコン単結晶基板を、主面に対してθ＜ｔａｎ−１０．００１の切断精度で切断することを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記膜除去工程の後に、前記膜が除去されたシリコン単結晶ウェーハの主面を研削して太陽電池基板に応じた厚さにする研削工程をさらに備えたことを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記削落工程の後に、前記矩形のシリコン単結晶基板の主面を研削して太陽電池基板に応じた厚さにする研削工程をさらに備えたことを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記研削工程で発生したシリコン粉を回収するとともに、当該シリコン粉を太陽電池用多結晶シリコン基板の製造工程へ供給する回収工程をさらに備えたことを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法において、
前記規格外となったシリコン単結晶ウェーハの直径が２００ｍｍ以上であることを特徴とする太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶ウェーハの製造工程で不良品となったシリコン単結晶ウェーハを加工して太陽電池用シリコン単結晶基板に再生利用すること（特許文献１）や、半導体デバイスの製造工程で製造条件設定のために用いられたシリコン単結晶ウェーハを加工して太陽電池用シリコン単結晶基板に再生利用すること（特許文献２）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７６３８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の再生利用方法では、使用済みシリコン単結晶ウェーハを太陽電池用シリコン単結晶基板に加工する際に多量のシリコン粉が発生するので、再生利用効率の点で改良の余地があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、再生利用効率の高い太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法は、単結晶シリコン以外の膜が除去されたシリコン単結晶ウェーハの周囲を、主面に対して略直角に削落して矩形のシリコン単結晶基板にしたのち、当該矩形のシリコン単結晶基板を前記太陽電池用基板に相当する大きさに切断して複数のシリコン単結晶基板にし、このシリコン単結晶基板を、主面に対して平行にスライスすることにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シリコン単結晶ウェーハの周囲を削落するので、スライスする際に切断刃がエッジ面に直角に当たり、これにより切断刃がずれることなくスライスすることができる。
【０００８】
また、スライスする前に矩形のシリコン単結晶基板を前記太陽電池用基板に相当する大きさに切断するので、スライス長さが短くなり、これによりスライス誤差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る製造方法を示す工程図、図２Ａ〜図２Ｆは各工程を示す図であり、図２Ａは、ステップＳ１〜Ｓ３の各工程における規格外となったシリコン単結晶ウェーハを示す平面図、図２Ｂは、図１のステップＳ４の膜除去工程及びステップＳ５の研削工程における研削装置を示す側面図、図２Ｃは、図１のステップＳ６の削落工程における削落位置を示すウェーハの平面図および断面図、図２Ｄは、図１のステップＳ７の切断工程における切断位置を示すウェーハの平面図、図２Ｅは、図１のステップＳ８のスライス工程における切断位置を示すウェーハの側面図および拡大側面図、図２Ｆは、図１のステップＳ８のスライス工程を終了して得られる太陽電池用シリコン単結晶基板を示す平面図である。
【００１１】
まず、図１のステップＳ１〜Ｓ３に示すように、本実施形態の太陽電池用シリコン単結晶基板の製造方法の出発原料は、主として半導体デバイスの製造工程において規格外となって工程外へ排出されたシリコン単結晶ウェーハ、半導体デバイスの製造工程において製造条件の設定に用いられたシリコン単結晶ウェーハ、またはシリコン単結晶ウェーハの製造工程において規格外となって工程外へ排出されたシリコン単結晶ウェーハである。ウェーハの大きさは、直径１００ｍｍ，１２５ｍｍ，１５０ｍｍ，２００ｍｍ，３００ｍｍのいずれのサイズをも用いることができる。
【００１２】
これらは、目的とする半導体デバイスの基板としては規格外となったものであり、従来は廃棄処分されていたが、太陽電池用基板としては充分に使用することができるものが少なくない。すなわち、半導体デバイスの基板としては不適当なものであっても、高純度のシリコン単結晶ウェーハであるから再精錬の必要がなく、また単結晶シリコンであるから多結晶シリコンに比べて太陽電池にしたときの発電効率が高い。したがって、高性能太陽電池の基板として再生利用することができる。
【００１３】
ただし、半導体デバイスの製造工程において規格外となったウェーハ（規格外ウェーハを総称してＷ１で示す。）Ｗ１の主面には金属膜、酸化膜または窒化膜が形成されていることがある。また、シリコン単結晶ウェーハの製造工程において規格外となったウェーハＷ１でも主面に酸化膜が形成されていることがある。
【００１４】
このため、図１に示すステップＳ４の膜除去工程においてシリコン単結晶ウェーハの両主面に形成された金属膜、酸化膜、窒化膜などの各種膜を除去する。これらシリコン単結晶以外の膜を除去するには、図２Ｂに示すように規格外となったウェーハＷ１を研削装置の研削定盤１Ａ，１Ｂに挟んでセットし、ウェーハＷ１を片面ずつ研削するか或いはウェーハＷ１の両面を同時に研削する。
【００１５】
ステップＳ４の膜除去工程は、ウェーハＷ１の主面に形成された上記膜を除去してシリコン単結晶のみのウェーハを得る工程であるため、シリコン単結晶以外の膜が形成されていないウェーハは当該膜除去工程を省略することができる。また、片面にのみ膜が形成されているウェーハＷ１については当該片面のみ研削することもできる。
【００１６】
続くステップＳ５の研削工程は、図２Ｂに示す研削装置を用いてステップＳ４の膜除去工程と同様に、膜が除去された規格外ウェーハＷ１の片面または両面を研削して、所定の厚さにする。金属膜等の膜が形成されたウェーハＷ１についての研削工程は膜除去工程に連続して行えばよいが、金属膜等が形成されていない規格外となったウェーハＷ１については膜除去工程を省略して研削工程を行うことになる。その意味で、本実施形態では膜除去工程と研削工程を別工程として示す。ただし、膜除去を研削により行う場合には膜除去工程と研削工程は同じ工程で行うことができる。
【００１７】
半導体デバイスの基板用として製造されるシリコン単結晶ウェーハの厚さは、一般的に７００μｍ±７０μｍであるのに対し、太陽電池用シリコン単結晶基板の厚さは２５０μｍ±５０μｍである。このため、研削工程にて太陽電池用基板に相当する厚さになるまで研削する。すなわち、規格外となったウェーハＷ１は、最終的には後述するステップＳ８のスライス工程で２枚に分割されるから、スライス工程の切断刃の厚さが例えば１１０μｍであるとすると、７００−（２５０×２＋１１０）＝９０μｍだけ研削する。ただし、膜除去工程にて研削された厚さの合計が９０μｍとなるから、研削工程においてウェーハＷ１の厚さを測定しながら研削を行う。
【００１８】
膜除去工程における削り粉には金属膜、酸化膜、窒化膜などの異物が含まれているが、研削工程における削り粉にはこうした異物は含まれず、シリコン粉が生成される。このため、ステップＳ９に示すように研削工程で削ったシリコン粉を回収し、これを太陽電池用多結晶シリコンの製造工程へ供給することもできる。
【００１９】
ステップＳ６の削落工程では、図２Ｃの上図に示すように、円形のウェーハＷ１の４方向の周囲（切断線をＣＬ１で示す。）を、ダイサーを用いて切り落とし、正方形の基板Ｗ２にする。
【００２０】
この削落工程は、太陽電池用基板の形状が一般的に矩形であることに加え、同図の下図に示すように切断線ＣＬ１にて切断することにより基板Ｗ２のエッジが平坦になり、面取りされて曲面状となっているウェーハＷ１のエッジに比べ、ステップＳ８のスライス工程における切断刃２（図２Ｅ参照）の滑りが防止できるという意義がある。したがって、ステップＳ８のスライス工程における切断刃２を入れるエッジを少なくとも削落すればよいので、ウェーハＷ１の４方向の周囲を切り落として正方形の基板Ｗ２を得ることに代えて、目的とする太陽電池用基板の形状に応じた適宜の形状にすることもできる。
【００２１】
なお、直径２００ｍｍのウェーハを正方形に削落すると一辺が最大約１４１ｍｍの基板Ｗ２を得ることができる。
【００２２】
ステップＳ７の切断工程では、図２Ｄに示すように太陽電池用基板の形状に応じて、正方形とされた基板Ｗ２をさらに分割して切断する（切断線をＣＬ２、分割された基板をＷ３で示す）。ただし、ウェーハＷ１の直径が１００ｍｍや１２５ｍｍで、太陽電池用基板の大きさが同程度である場合は、この切断工程は行う必要はなく、上述した削落工程において太陽電池用基板の形状に応じた基板Ｗ２とすればよい。
【００２３】
このステップＳ７の切断工程は、太陽電池用基板の形状に応じた大きさに切断する目的以外に、ステップＳ８のスライス工程の前に基板Ｗ２の長さを短くしておくことでスライス工程における切断刃２の切断角のバラツキを小さくできるという意義もある。したがって、少なくともスライス工程の切断方向に対して短くなるように基板Ｗ２を切断すればよい。
【００２４】
ステップＳ８のスライス工程では、ステップＳ７の切断工程で細分された基板Ｗ３を図２Ｅの左図に示すように重ね合わせ、同図に示す切断線ＣＬ３に沿って各基板Ｗ３を２枚にスライスする。このとき、図２Ｅの右図に示すように、切断刃２を入れるエッジから対向するエッジに対する切断角θは、切断装置の精度に依存するが、上述したようにこの基板Ｗ３は予め短く切断されているので、切断角の精度がたとえばｔａｎθ＜０．００１であってもズレ量は小さくなる。
【００２５】
こうして図２Ｆに示す、厚さが２５０μｍの太陽電池用基板Ｗ４を８枚得ることができる。
【００２６】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】発明の実施形態に係る製造方法を示す工程図である。
【図２Ａ】図１のステップＳ１〜Ｓ３の各工程におけるシリコン単結晶ウェーハを示す平面図である。
【図２Ｂ】図１のステップＳ４の膜除去工程及びステップＳ５の研削工程における研削装置を示す側面図である。
【図２Ｃ】図１のステップＳ６の削落工程における削落位置を示すウェーハの平面図および断面図である。
【図２Ｄ】図１のステップＳ７の切断工程における切断位置を示すウェーハの平面図である。
【図２Ｅ】図１のステップＳ８のスライス工程における切断位置を示すウェーハの側面図および拡大側面図である。
【図２Ｆ】図１のステップＳ８のスライス工程を終了して得られる太陽電池用シリコン単結晶基板を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｗ１…規格外ウェーハ
Ｗ２…第１矩形基板
Ｗ３…第２矩形基板
Ｗ４…太陽電池用基板
１Ａ，１Ｂ…研削定盤
２…切断刃
ＣＬ１，ＣＬ２…切断位置
【図１】
2010056317.tif 000003
【図２Ａ】
2010056317.tif 000004
【図２Ｂ】
2010056317.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2010056317.tif 000007
【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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