(57)【要約】【課題】テクスチャ構造を有する結晶シリコン基板を効率よく提供し、かつ、凸凹の大きさにムラがないテクスチャ構造を形成すること。【解決手段】インゴット処理装置は、インゴットＩを保持するインゴット保持部３と、インゴットＩからシリコンを溶出させることで所定の方向にインゴットＩを切断するスライス電極２１と、スライス電極２１によってシリコンが溶出されて露出した表面からシリコンを溶出させることで当該表面の一部に微小な凸凹を形成するテクスチャ形成電極３１と、を備えている。インゴット処理装置は、さらに、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１のインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道の各々が互いに平行になるように、インゴット保持部３、又は、スライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１を移動させる移動機構１０も備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極酸化によりインゴットを処理するインゴットの処理装置であって、
電解液を貯留する処理槽と、
前記インゴットの少なくとも一部を前記電解液中に浸漬するように保持するインゴット保持部と、
前記インゴットから局所的にシリコンを溶出させることで、互いに向かい合うスライス断面を形成しつつ所定の方向に該インゴットを切断するスライス電極と、
前記スライス断面からシリコンを溶出させることで、該スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹を形成するテクスチャ形成電極と、
前記スライス電極及び前記テクスチャ形成電極に対して前記インゴットを高電位にすることで、該スライス電極及び該テクスチャ形成電極と該インゴットとの間に電流を流す電源装置と、
前記処理槽内において、前記スライス電極及び前記テクスチャ形成電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置が変化するように、前記インゴット保持部、又は、前記スライス電極及び前記テクスチャ形成電極を移動させる移動機構と、
を備えるインゴットの処理装置。
【請求項２】
前記スライス電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道と、前記テクスチャ形成電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になることを特徴とする、請求項１に記載のインゴット処理装置。
【請求項３】
前記スライス電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道と、前記テクスチャ形成電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道とが、互い一致することを特徴とする、請求項２に記載のインゴットの処理装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記スライス電極と前記テクスチャ形成電極との間の距離を一定に保ったまま移動させることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のインゴットの処理装置。
【請求項５】
前記スライス電極と前記テクスチャ形成電極とを互いに電気的に絶縁された状態で一体に保持する電極保持部材をさらに備えたことを特徴とする、請求項４に記載のインゴットの処理装置。
【請求項６】
前記テクスチャ形成電極に、該テクスチャ形成電極の側面を非対称に被複する絶縁部が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインゴットの処理装置。
【請求項７】
陽極酸化によりインゴットを処理するインゴットの処理装置であって、
電解液を貯留する処理槽と、
前記インゴットの少なくとも一部を電解液中に浸漬するように保持するインゴット保持部と、
前記インゴットからシリコンを溶出させる加工電極と、
前記加工電極に対して前記インゴットを高電位にすることで、前記加工電極と前記インゴットとの間に電流を流す電源装置と、
前記処理槽内において、前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置が往復して変化するように、該インゴット保持部及び該加工電極のうち少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記電源装置と前記移動機構のうち少なくとも一方を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、復路において前記加工電極と前記インゴットとの間に流れる単位時間あたりの電流が、往路において該加工電極と該インゴットとの間に流れる単位時間あたりの電流よりも小さくなるように、前記電源装置及び前記移動機構のうち少なくとも一方を制御することを特徴とするインゴットの処理装置。
【請求項８】
往路における前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道と、復路における該加工電極の該インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になることを特徴とする、請求項７に記載のインゴットの処理装置。
【請求項９】
往路における前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道と、復路における該加工電極の該インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道とが、互い一致することを特徴とする、請求項８に記載のインゴットの処理装置。
【請求項１０】
陽極酸化によりインゴットを処理するインゴットの処理方法であって、
前記インゴットの少なくとも一部を電解液に浸漬させる浸漬工程と、
前記インゴットから局所的にシリコンを溶出させることで、互いに向かい合うスライス断面を形成しつつ所定の方向に該インゴットを切断するスライス工程と、
前記スライス断面からシリコンを溶出させることで、該スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹を形成するテクスチャ構造の形成工程と、を備え、
前記スライス工程と前記テクスチャ構造の形成工程は、同一処理槽内において、前記インゴットと前記加工電極との相対的な位置を変化させながら、該インゴットを該加工電極よりも高電位にすることで、該インゴットと該加工電極との間に電流を流すことによって行われることを特徴とする、インゴットの処理方法。
【請求項１１】
前記スライス工程における前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道と、前記テクスチャ構造の形成工程における該加工電極の該インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になることを特徴とする、請求項１０に記載のインゴットの処理方法。
【請求項１２】
前記スライス工程で前記加工電極内を流れる単位時間あたりの電流は、前記テクスチャ構造の形成工程で該加工電極内を流れる単位時間あたりの電流よりも大きいことを特徴とする、請求項１１に記載のインゴットの処理方法。
【請求項１３】
前記スライス工程における前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道と、前記テクスチャ構造の形成工程における該加工電極の該インゴット保持部に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに一致することを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれかに記載のインゴットの処理方法。
【請求項１４】
前記加工電極は、スライス電極と、該スライス電極と別体からなるテクスチャ形成電極とを有し、
前記スライス工程は前記スライス電極を用いて行われ、
前記テクスチャ構造の形成工程は前記テクスチャ形成電極を用いて行われることを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のインゴットの処理方法。
【請求項１５】
前記スライス工程及び前記テクスチャ構造の形成工程において、前記スライス電極と前記テクスチャ形成電極は、該スライス電極と該テクスチャ形成電極の間の距離が一定に保たれたまま移動されることを特徴とする、請求項１４に記載のインゴットの処理方法。
【請求項１６】
前記スライス電極と前記テクスチャ形成電極は、電極保持部材によって、互いに電気的に絶縁されて一体に保持されていることを特徴とする、請求項１５に記載のインゴットの処理方法。
【請求項１７】
前記テクスチャ形成電極に、該テクスチャ形成電極の側面を非対称に被複する絶縁部が設けられ、
前記テクスチャ構造の形成工程では、互いに向かい合う前記スライス断面のうち一方の面のみにテクスチャ構造が形成されることを特徴とする、請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のインゴットの処理方法。
【請求項１８】
前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置変化は、往復して行われ、
前記スライス工程は往路で行われ、
前記テクスチャ構造の形成工程は復路で行われることを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれかに記載のインゴットの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テクスチャ構造の形成されたシリコン基板を提供するためのインゴットの処理装置及びインゴットの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のクリーンエネルギーの要望の高まりから、太陽電池が注目されている。結晶シリコン太陽電池は現時点で太陽光発電に供される太陽電池では最も多く製造され、使用されている太陽電池である。しかし、普及をさらに促進させるためには、より一層の低コスト化と変換効率の向上が不可欠である。
【０００３】
結晶シリコン太陽電池は、単結晶もしくは多結晶の結晶シリコン基板に複数のプロセスを施すことで製造される。現状一般的となっている結晶シリコン基板の製造工程は、精製して高純度化されたシリコンを、キャスト法もしくはチョクラルスキー法などの結晶化方法によって、不純物及び結晶欠陥の少ないインゴット状に整形し、これから板状に切り出すという各工程により構成される。このときに選択される結晶化方法が、キャスト法であれば多結晶シリコンインゴットになり、チョクラルスキー法であれば単結晶シリコンインゴットとなる。シリコンインゴットの切り出しは、従来、ワイヤーソーなどにより機械的に切削されてきたが、切削の際に発生するカーフロス（加工時損失）を減らして低コスト化するために、陽極酸化を利用した化学的手法も提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、変換効率の向上手法の一つとして、切り出された結晶シリコン基板の表面に凸凹構造なテクスチャ構造を形成する技術が知られている。テクスチャ構造が光を散乱、多重反射させるので、結晶シリコン太陽電池における光の利用効率を向上させることができる。
【０００５】
テクスチャ構造の形成について、単結晶シリコン基板の場合と多結晶シリコン基板の場合とに分けて説明する。単結晶シリコン基板の場合、ＫＯＨ等のアルカリ性溶液を利用したウェットエッチングにより、単結晶シリコン基板の表面にピラミッド構造を形成する技術が知られている。これは単結晶シリコンの結晶方向のエッチングレート差を利用したものである。しかし、多結晶シリコン基板の場合は、多結晶シリコン基板の結晶の面方位が不規則であるため、テクスチャ構造を均一に形成することができず、全体の反射率を効果的に低減できない。このような問題を解決するために、反応性イオンエッチングにより、多結晶シリコン基板にテクスチャ構造を形成する方法も提案されている（特許文献２および特許文献３参照）。
【０００６】
また、陽極酸化により結晶シリコン基板の表面にテクスチャ構造を形成する方法も提案されている。陽極酸化であれば、シリコン基板が単結晶、多結晶に関わらずテクスチャ構造を形成することができる。特許文献４には、電解液中で結晶シリコン基板の一方の面を陰極であるＰｔ電極に対向させて、陽極酸化処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際特許公開公報WO２００８／１４００５８）
【特許文献２】特開平５−７５１５２号、
【特許文献３】特開平９−１０２６２５号
【特許文献４】特開平６−３１０７４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、テクスチャ構造を有する結晶シリコン基板の準備には、シリコンインゴットからの結晶シリコン基板の切り出し、結晶シリコン基板へのテクスチャ構造の形成といった、複数の工程が必要である。しかし、従来技術においてはそれぞれの工程が別の装置で行われているため、製造プロセスが煩雑になるという課題がある。また、シリコンインゴットから結晶シリコン基板を切り出した後で、当該結晶シリコン基板をテクスチャ構造形成のためにエッチング装置や陽極酸化装置等に移送するには、当該結晶シリコン基板の破損を防ぐための慎重な搬送が必要になり、コストや処理時間の増加につながる。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、装置間での生成された基板の搬送の手間を省略することで作業効率を向上させることができインゴットの処理装置及びインゴットの処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の態様によるインゴットの処理装置は、
陽極酸化によりインゴットを処理するインゴットの処理装置であって、
電解液を貯留する処理槽と、
前記インゴットの少なくとも一部を前記電解液中に浸漬するように保持するインゴット保持部と、
前記インゴットから局所的にシリコンを溶出させることで、互いに向かい合うスライス断面を形成しつつ所定の方向に該インゴットを切断するスライス電極と、
前記スライス断面からシリコンを溶出させることで、該スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹を形成するテクスチャ形成電極と、
前記スライス電極及び前記テクスチャ形成電極に対して前記インゴットを高電位にすることで、該スライス電極及び該テクスチャ形成電極と該インゴットとの間に電流を流す電源装置と、
前記処理槽内において、前記スライス電極及び前記テクスチャ形成電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置が変化するように、前記インゴット保持部、又は、前記スライス電極及び前記テクスチャ形成電極を移動させる移動機構と、
を備えている。
【００１１】
本発明の第二の態様によるインゴットの処理装置は、
陽極酸化によりインゴットを処理するインゴットの処理装置であって、
電解液を貯留する処理槽と、
前記インゴットの少なくとも一部を電解液中に浸漬するように保持するインゴット保持部と、
前記インゴットからシリコンを溶出させる加工電極と、
前記加工電極に対して前記インゴットを高電位にすることで、前記加工電極と前記インゴットとの間に電流を流す電源装置と、
前記処理槽内において、前記加工電極の前記インゴット保持部に対する相対的な位置が往復して変化するように、該インゴット保持部及び該加工電極のうち少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記電源装置と前記移動機構のうち少なくとも一方を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、復路において前記加工電極と前記インゴットとの間に流れる単位時間あたりの電流が、往路において該加工電極と該インゴットとの間に流れる単位時間あたりの電流よりも小さくなるように、前記電源装置及び前記移動機構のうち少なくとも一方を制御するように構成されている。
【００１２】
陽極酸化によりインゴットを処理するインゴットの処理方法であって、
前記インゴットの少なくとも一部を電解液に浸漬させる浸漬工程と、
前記インゴットから局所的にシリコンを溶出させることで、互いに向かい合うスライス断面を形成しつつ所定の方向に該インゴットを切断するスライス工程と、
前記スライス断面からシリコンを溶出させることで、該スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹を形成するテクスチャ構造の形成工程と、を備え、
前記スライス工程と前記テクスチャ構造の形成工程が、同一処理槽内において、前記インゴットと前記加工電極との相対的な位置を変化させながら、該インゴットを該加工電極よりも高電位にすることで、該インゴットと該加工電極との間に電流を流すことによって行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のインゴット処理装置及びインゴット処理方法によれば、同一の処理槽内で、インゴットが切断されるとともに、当該インゴットに形成されたスライス断面にテクスチャ構造を形成することができる。このため、装置間での生成された基板の搬送の手間を省くことができ、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態によるインゴット処理装置によって、インゴットを処理している態様を示す概念図。
【図２Ａ】本発明の第一実施形態によるスライス電極及びテクスチャ形成電極の底面図。
【図２Ｂ】本発明の第一実施形態によるスライス電極及びテクスチャ形成電極の側面図。
【図３】本発明の第一実施形態によるインゴット処理装置により、インゴットを処理している態様の側方断面図。
【図４】本発明の第一実施形態において、スライス電極の一部が絶縁膜コートされている構造の断面図。
【図５Ａ】本発明の第一実施形態の変形例によるスライス電極及びテクスチャ形成電極の底面図。
【図５Ｂ】本発明の第一実施形態の変形例によるスライス電極及びテクスチャ形成電極の側面図。
【図６】本発明の第一実施形態の変形例によるインゴット処理装置により、インゴットを処理している態様の側方断面図。
【図７Ａ】本発明の第一実施形態の変形例において、テクスチャ形成電極の一部に絶縁膜コートが付着している構造の断面図。
【図７Ｂ】本発明の第一実施形態の変形例において、テクスチャ形成電極の一部に絶縁構造物が付着している構造の断面図。
【図８】本発明の第二実施形態によるスライス電極、テクスチャ形成電極、絶縁部材支持体の斜視図。
【図９】本発明の第二実施形態によるインゴット処理装置により、インゴットを処理している態様の側方断面図。
【図１０】本発明の第二実施形態の変形例によるスライス電極及びテクスチャ形成電極の側面図。
【図１１Ａ】本発明の第三実施形態による加工電極の底面図及び電源の模式図。
【図１１Ｂ】本発明の第三実施形態による加工電極の側面図。
【図１２Ａ】本発明の第三実施形態によるインゴット処理装置により、インゴットを切断している態様の側方断面図。
【図１２Ｂ】本発明の第三実施形態によるインゴット処理装置により、インゴットの断面にテクスチャ構造を形成している態様の側方断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第一実施形態
以下、本発明に係るインゴットの処理装置及びインゴットの処理方法の第一実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図７Ｂは本発明の第一実施形態を示す図である。
【００１６】
図１に示すインゴットの処理装置は、陽極酸化によりシリコンインゴットＩを処理するものであり、電解液Ｅを貯留する処理槽１と、シリコンインゴットＩの少なくとも一部を電解液Ｅ中に浸漬するように保持するシリコンインゴット保持部３と、シリコンインゴットＩから局所的にシリコンを溶出させることで、互いに向かい合うスライス断面を形成しつつ下方向（所定の方向）にシリコンインゴットＩを切断するスライス電極２１と、スライス断面からシリコンをさらに溶出させることで、当該スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹を形成するテクスチャ形成電極３１と、を備えている。
【００１７】
なお、本実施形態では、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１によって加工電極が構成されている。また、本願において、スライス断面とは、シリコンインゴットＩのうちスライス電極２１によってシリコンが溶出されて露出した表面のことを意味している。
【００１８】
ところで、電解液Ｅとしては、例えばフッ酸（ＨＦ）をＩＰＡなどのアルコール溶媒で希釈したものを用いることができる。また、本実施形態では、被処理体であるインゴットＩとしてシリコンインゴットを用いて説明するが、これに限られることはない。
【００１９】
図１に示すシリコンインゴットの処理装置は、スライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１に対してシリコンインゴットＩを高電位にすることで、スライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１とシリコンインゴットＩとの間に電流を流す電源装置４０と、スライス電極２１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と、テクスチャ形成電極３１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になるだけでなく一致するように、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１を移動させる移動機構１０も備えている。
【００２０】
このうち、移動機構１０は、図１に示すように、上下方向に延在する垂直軸１１と、スライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１に後述するスライス電極支持体２２及びテクスチャ形成電極支持体３２を介して連結されるとともに、垂直軸１１を自在に昇降することができる昇降部材１２とを有している、なお、昇降部材１２は、所定の高さ位置に留まることもできる。
【００２１】
次に図２Ａ及び図２Ｂを用いて、スライス電極２１、スライス電極支持体２２、テクスチャ形成電極３１、テクスチャ形成電極支持体３２及び昇降部材１２の詳細を説明する。図２Ａはこれらを下から見上げた底面図であり、図２Ｂは側面図である。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、複数のスライス電極２１には、スライス電極２１を支持するスライス電極支持体２２が設けられている。ここで、スライス電極２１とスライス電極支持体２２は一体となり、スライス電極２１だけでなくスライス電極支持体２２も導電体で形成されている。このため、これらスライス電極２１とスライス電極支持体２２を一体で通電することができる。
【００２３】
また、複数のテクスチャ形成電極３１は、テクスチャ形成電極３１を支持するテクスチャ形成電極支持体３２が設けられている。ここで、テクスチャ形成電極３１とテクスチャ形成電極支持体３２は一体となり、テクスチャ形成電極３１だけでなくテクスチャ形成電極支持体３２も導電体で形成されている。このため、これらテクスチャ形成電極３１とテクスチャ形成電極支持体３２を一体で通電することができる。なお、導電体としては、白金、タングステンなどを用いることができる。
【００２４】
図２Ａに示すように、スライス電極支持体２２を底面側から見ると枠体形状をしており、当該スライス電極支持体２２は、複数のスライス電極２１の両端をそれぞれ所定の間隔をおいて保持している。
【００２５】
また、スライス電極支持体２２と同様に、テクスチャ形成電極支持体３２も枠体形状をしており、当該テクスチャ形成電極支持体３２は、複数のテクスチャ形成電極３１の両端をそれぞれ所定の間隔をおいて保持している。なお、図２Ａにおいては、テクスチャ形成電極３１及びテクスチャ形成電極支持体３２は、それぞれスライス電極２１及びスライス電極支持体２２の裏に隠れるようになっているので、図示されていない。
【００２６】
また、図１に示すように、スライス電極２１を支持するスライス電極支持体２２と、テクスチャ形成電極３１を支持するテクスチャ形成電極支持体３２は、所定の間隔をおいて昇降部材１２に固定されている。従って、移動機構１０は、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１との間の距離を一定に保ったまま移動させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、昇降部材１２は、図２Ａ及び図２Ｂの左側から、スライス電極支持体２２及びテクスチャ形成電極支持体３２を支持している。ここで、昇降部材１２は絶縁体で形成されているので、スライス電極支持体２２とテクスチャ形成電極支持体３２を互いに電気的に絶縁させることができる。スライス電極支持体２２と、テクスチャ形成電極支持体３２とが導通した状態に構成することもできるが、互いに絶縁させることによって、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１に流れる電流を細かく制御することが可能になる。
【００２８】
また、図１に示すように、シリコンインゴットＩは、シリコンインゴット保持部３に保持されて、処理槽１に貯留された電解液Ｅの中に浸漬される。この際、反応部分だけが浸漬していれば十分なので、シリコンインゴットＩの全てが浸漬している必要はない。シリコンインゴット保持部３は電源装置４０の陽極（＋）に接続され、他方、スライス電極支持体２２及びテクスチャ形成電極支持体３２は電源装置４０の陰極に（−）に接続されている。
【００２９】
なお、スライス電極２１に大きな電流が必要な場合は、図４のように、スライス電極２１を垂直方向に延伸した直方体にすることもできる。この際、スライス電極２１の側面部による過度の陽極酸化反応を防ぐために、先端部のみをむきだしにして、側面部および上端部を絶縁体２６で被覆すればよい。このような態様によれば、スライス電極２１に供給される電流を効率よく利用することができるだけでなく、側面部での不必要な陽極酸化反応が抑制することでカーフロスを低減することができる。
【００３０】
本実施形態においては、テクスチャ形成電極３１の数、幅及び配置間隔がスライス電極２１と同一になっており、図２Ｂに示すように側面から見ると、個々のテクスチャ形成電極３１は個々のスライス電極２１の直上に配置される。すなわち、処理工程の間、昇降部材１２が垂直軸１１に沿って垂直下方に移動するので、テクスチャ形成電極３１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道が、スライス電極２１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と一致することになる。
【００３１】
次に、第1実施形態における処理工程を説明する。なお、本実施形態の基礎となっているのは陽極酸化という現象である。ところで、図３においては、処理工程における反応を分かりやすく説明するために、スライス電極支持体２２とテクスチャ形成電極支持体３２を省略して示している。
【００３２】
まず、シリコンインゴットＩが、処理槽１に貯留された電解液Ｅの中に浸漬される（浸漬工程）（図３参照）。
【００３３】
次に、昇降部材１２によって、スライス電極支持体２２及びテクスチャ形成電極支持体３２が下方に移動される。このとき、シリコンインゴットＩがスライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１よりも高電位になるよう電圧がかけられている（図１参照）。このため、後述するスライス工程とテクスチャ構造の形成工程において、シリコンインゴットＩが、スライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１よりも高電位となった状態で電流が流れることとなる。
【００３４】
次に、シリコンインゴットＩにスライス電極２１がある程度近づくと、シリコンインゴットＩ及び電解液Ｅを介して陰極側に電流が流れ、正孔電流がシリコンインゴットＩの上部表面に向かって流れることとなる。そして、正孔電流が電解液ＥとシリコンインゴットＩとの接触面Ｉｆ（図３参照）に達すると、接触面Ｉｆのシリコン原子（シリコン）が電解液Ｅの中に溶出する陽極酸化反応が起こり、下方向（所定の方向）にシリコンインゴットＩが切断される。このとき、シリコンインゴットＩから局所的にシリコン原子（シリコン）が溶出され、その結果、互いに向かい合うスライス断面が形成されつつ、下方向（所定の方向）にシリコンインゴットＩが切断されることとなる（スライス工程）。
【００３５】
ここで、移動機構１０は、シリコン原子の溶出によりシリコンインゴットＩが下方向に陥没した分だけ、シリコンインゴットＩに対してスライス電極２１を鉛直下方に移動させる。そして、このことを繰り返すことによって、スライス電極２１によって、シリコンインゴットＩを鉛直下方に切断していくことができる。このとき、ある程度シリコンインゴットＩが陥没するのを待ってから、スライス電極２１をシリコンインゴットＩに対して鉛直下方に移動させるのを繰り返してもよいし、スライス電極２１を絶え間なく移動させ続けてもよい。
【００３６】
ところで、スライス電極２１でシリコンインゴットＩを切断している際には、スライス電極２１とスライス断面の間にも、若干の隙間ができる。これは、スライス電極２１の下方のみならず、斜め下方向や、横方向に位置するシリコンインゴットＩにおいても、陽極酸化反応が起こるためである。このため、スライス電極２１とスライス断面との距離ｄが一定になるように、スライス電極２１の鉛直下方向への移動速度を制御することで、均一な厚みを有する結晶シリコン基板（基板）を得ることができる。
【００３７】
また、スライス電極２１に流れる電流を任意に変化させることで、陽極酸化反応を制御することができ、切断の速度及びスライス電極２１とスライス断面との間に形成される隙間を最適化することができる。電流は電源装置４０から加わる電圧の大きさによって変えることもできるし、スライス電極２１の材料や太さなどの形状によっても制御することができる。陽極酸化反応を制御するには、所望のカーフロスや、スループットを鑑みて適宜設計すればよい。
【００３８】
なお、電解液Ｅの濃度や、シリコンインゴットＩの抵抗などの影響を受けるが、電流を電極の単位長さ（１ｃｍ）あたり１００ｍＡから２００ｍＡの範囲にすると、安定したスライスを行うことができる。
【００３９】
上述のようにシリコンインゴットＩからシリコン原子（シリコン）が溶出されて互いに向かい合うスライス断面が形成されると、当該スライス断面からシリコン原子（シリコン）を溶出させることで、スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹が形成される（テクスチャ構造の形成工程）。より具体的には、互いに向かい合うスライス断面の間を、スライス電極２１に追随するようにテクスチャ形成電極３１が通過され、この際に、スライス断面からシリコン原子を溶出させることができる。この結果、スライス断面に微小な凸凹からなるテクスチャ構造領域Ｉｔが形成されることとなる。
【００４０】
テクスチャ構造の形成工程で行われる反応も陽極酸化反応である。なおこのときには、テクスチャ形成電極３１に、スライス電極２１に流した電流と比較して小さな電流が流されている（言い換えれば、スライス工程でスライス電極２１内を流れる単位時間あたりの電流は、テクスチャ構造の形成工程でテクスチャ形成電極３１内を流れる単位時間あたりの電流よりも大きくなっている）。
【００４１】
上述のように陽極酸化反応によってスライス断面に形成された微小な凸凹は、局所的に見れば個々の大きさが多少違うかもしれないが、マクロ的に見れば、太陽電池のテクスチャ構造として十分機能するほどの均一性を有している。
【００４２】
なお、本実施形態では、スライス電極支持体２２とテクスチャ形成電極支持体３２が、所定の間隔をおいて昇降部材１２に固定されているので、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１との間の距離が一定に保たれたままシリコンインゴットＩとの相対的な位置が変化されることとなる。
【００４３】
上述のように本実施形態においては、各テクスチャ形成電極３１が、各スライス電極２１を追随しながらテクスチャ構造を形成していく。すなわち、スライス工程におけるスライス電極２１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と、テクスチャ構造の形成工程におけるテクスチャ形成電極３１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になるだけでなく、互いに一致している。
【００４４】
そして、スライス電極２１が、スライス断面との隙間を距離ｄに一定に保ちながらシリコンインゴットＩを切断するので、テクスチャ形成電極３１とスライス断面の間も距離ｄが一定に保たれることになる。この点、テクスチャ構造の形成も陽極酸化反応であるため、テクスチャ形成電極３１とスライス断面の距離が常に一定であれば、スライス断面全面にわたって陽極酸化反応を均一に行うことができ、その結果、スライス断面全面にムラがなく均一な大きさからなる微小な凸凹のテクスチャ構造を形成することができる。
【００４５】
ところで、スライス断面に形成される凸凹の大きさは、テクスチャ形成電極３１に流れる電流の大きさに比例することが分かっている。電解液Ｅの濃度や、テクスチャ形成電極３１の移動速度にも影響を受けるが、テクスチャ形成電極３１に流れる電流を電極の単位長さ（１ｃｍ）あたり、１０mＡから５０ｍＡに制御すれば、太陽光を散乱、多重反射させるのに十分機能する微小なサイズにすることができる。本実施形態では、テクスチャ形成電極支持体３２とスライス電極支持体２２が昇降部材１２によって一体に支持されている。このため、スライス電極２１によるシリコンインゴットＩの切断速度を考慮に入れてテクスチャ形成電極３１に流れる電流を制御すればよい。テクスチャ構造の窪みの直径は２ミクロン以下が望ましいと言われているが、もちろん、完成した太陽電池の目標とするスペックに合わせて調整すればよい。
【００４６】
電流を調整する方法として、例えば、テクスチャ形成電極３１の断面積を変化させたり、テクスチャ形成電極３１の材料としてスライス電極２１の材料と抵抗率の異なる材料を用いたりすることが考えられる。
【００４７】
なお、本実施形態では同一の電源装置４０に接続されている態様を用いているが、これに限られることはなく、テクスチャ形成電極３１とスライス電極２１に接続される電源装置をそれぞれ別の電源装置にして、テクスチャ形成電極３１に流れる電流を調整することもできる。
【００４８】
また、本実施形態では、個々のテクスチャ形成電極３１と個々のスライス電極２１の横幅を同じにしているが、陽極酸化反応を抑制するために、テクスチャ形成電極３１の横幅を、スライス電極２１よりも左右均等に小さくしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、図２Ｂに示すように、上下方向に、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１を一つずつ対にして配置しているが、複数のテクスチャ形成電極３１を上下方向に並べてもよい。例えば、スライス電極２１に対して、追随するように二つのテクスチャ形成電極を上下方向に並べてもよい。この場合には、一番目（下方）のテクスチャ形成電極が比較的大きい凸凹を形成し、追随する二番目（上方）のテクスチャ形成電極がより小さい凸凹を形成するように、電流を制御することもできる。このようにすれば、テクスチャ構造の凸凹の大きさをより正確に制御することが可能になり好ましい。また、テクスチャ形成電極３１に流れる電流をパルス状にしたり、テクスチャ形成電極３１の形状に凹凸を付けたり、テクスチャ形成電極３１を微小に上下駆動させたりすることなどで、形成されるテクスチャ構造の凸凹の大きさを制御してもよい。
【００５０】
本実施形態では、シリコンインゴットＩをシリコンインゴット保持部３上に固定して、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１を動かすことで処理を行っているが、これに限られない。スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１を固定し、シリコンインゴット保持部３を電解液Ｅの中で上方へ移動させてもよいし、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１を下方へ移動させつつシリコンインゴット保持部３を電解液Ｅの中で上方へ移動させてもよい。
【００５１】
本実施形態においては、シリコンインゴット保持部３がシリコンインゴットＩを電源装置４０の陽極に接続する電極の役割も担っているが、これに限られない。シリコンインゴット保持部３とは別に、シリコンインゴットＩを電源装置４０の陽極側に接続された電極を設けてもよい。この場合、シリコンインゴット保持部３の役割は、シリコンインゴットＩの一部を電解液Ｅの中で保持することだけになる。
【００５２】
また、本実施形態では、シリコンインゴット保持部３が処理槽１と別に設けられているが、これに限られない。処理中も安定して保持できるのであれば、処理槽１の底部がシリコンインゴット保持部３を兼ねて、処理槽１の底部によってシリコンインゴットＩが保持されてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、スライス電極支持体２２とテクスチャ形成電極支持体３２を昇降部材１２に一体に固定することで、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１を同時に動かしているが、これに限られない。スライス電極支持体２２とテクスチャ形成電極支持体３２を、それぞれ別の昇降部材に取り付けることで、個別に制御することも可能である。このようにすれば、シリコンインゴットＩを切断する速度と、スライス断面にテクスチャ構造を形成する速度を揃える必要がないので設計の自由度が向上する。この際には、スライス電極２１によるシリコンインゴットＩの切断が完了する予定時間に合致するように、テクスチャ形成電極３１の下降開始時間と下降速度を調整すれば、切断完了後にテクスチャ構造を形成するだけの処理時間をなくすことができる。この場合においても、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１の軌道が同一になるように設計すれば、スライス断面全面にわたって均一なテクスチャ構造を形成することができるので、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１が昇降軸１１を共有するようにするのが望ましい。
【００５４】
なお、スライス電極２１がシリコンインゴットＩを最後まで切断したとしても、テクスチャ形成電極３１はスライス断面の途中で止まることになる。このため、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１との間の間隔を、結晶シリコン基板の周縁部における太陽電池素子の形成されない領域の長さ程度にするのが望ましい。このようにすることによって、残された領域を太陽電池素子の形成されない領域とすることができ、テクスチャ構造が形成されてなくても問題にならないためである。
【００５５】
上述した実施形態においては、全てのスライス電極２１に対応してテクスチャ形成電極３１を配置しているので、できあがる結晶シリコン基板には、表裏の両面にテクスチャ構造が形成される。これに対して、結晶シリコン基板の片面だけにテクスチャ構造を形成したいときには、図５Ａ及び図５Ｂのように、スライス電極２１に対してテクスチャ形成電極３１を一つおきに配置すればよい。この場合には、図６に示すように、テクスチャ構造領域Ｉｔを含む一対のスライス断面と、テクスチャ構造が形成されない一対のスライス断面が交互に並ぶことになる。なお、図５Ａはスライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１の底面図であり、図５Ｂはスライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１の側面図である。
【００５６】
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態の変形例によるテクスチャ形成電極３１の断面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、テクスチャ形成電極３１には、テクスチャ形成電極３１の側面を非対称に被複する絶縁部３６ａ，３６ｂが設けられている。
【００５７】
より具体的には、図７Ａにおいては、テクスチャ形成電極３１の一部に、スパッタリング、蒸着重合などにより絶縁膜コート（絶縁部）３６ａがコーティングされている。このような構造であれば、テクスチャ形成電極３１をスライス電極２１に対して一つおきに配置しなくても、テクスチャ構造の形成工程において、スライス断面のうち一方の側面（面）のみにテクスチャ構造を形成することができる。さらに、切り出された後の結晶シリコン基板のテクスチャ構造面が全て同一方向を向くので、その後に行われる結晶シリコン基板の搬送や結晶シリコン基板の処理工程などにおいて、当該結晶シリコン基板の向きを揃える手間を省くことができる。
【００５８】
なお、絶縁膜コート３６ａだけでは他方の面の陽極酸化反応を十分に抑制できない場合は、図７Ｂのように回り込みを防ぐようなさらに大きな絶縁構造物（絶縁部）３６ｂを装着してやればよい。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、同一の処理槽１内で、シリコンインゴットＩの切断と同時に、テクスチャ構造の形成を行うこともできる。このため、これまで別々に処理されていた場合と比べて、個々の処理において再度位置調整を行う必要がなく、装置間での生成された結晶シリコン基板（基板）の搬送の手間を省くことができ、作業効率を大幅に向上させることができる。さらに、処理対象が、単結晶シリコンインゴットであるか、又は、多結晶シリコンインゴットであるかに関わらず、シリコンインゴットＩの切断とテクスチャ構造の形成を一括して行うことができる。
【００６０】
ところで、結晶シリコン基板（基板）は、結晶シリコン基板メーカにより基板の状態で太陽電池製造メーカに供給されることが一般的である。そして、結晶シリコン基板の提供を受けた太陽電池製造メーカが、必要に応じて表面にテクスチャ構造の形成を行う。従って、本来はシリコンインゴットの切断およびテクスチャ構造の形成は、別々の業者によって行われるものである。この点、本発明者らが鋭意研究した結果、これらの処理を同一処理槽１内で一括して行うことに想到した。従って、本実施形態にかかる発明は、太陽電池全体の製造コストを引き下げることに貢献し、その意義は非常に大きい。
【００６１】
また、従来技術でテクスチャ構造を形成するには、電解液中で、結晶シリコン基板の一方の面を平板状の陰極に対向配置することにより陽極酸化処理している。しかし、本発明者らは、従来技術には、結晶シリコン基板面内でテクスチャ構造の凸凹の大きさにムラが発生しやすいという課題があることを見出した。これは、結晶シリコン基板が歪みを有していると、平板状の陰極と結晶シリコン基板の間を十分に平行にすることができないからである。すなわち、結晶シリコン基板の面内において陰極との距離が異なる場所があると、その距離が短いところばかり陽極酸化反応が進んでしまうのである。太陽電池製造工程で使用される結晶シリコン基板が完全に平坦であることは稀であり、基板が大型化すれば、平坦性の精度を向上させることはますます困難になる。また、結晶シリコン基板が十分に平坦であったとしても、結晶シリコン基板を平板状の陰極に対して精度よく平行に配置することは、非常に手間のかかる作業である。
【００６２】
この点、本実施形態によれば、テクスチャ形成電極３１はスライス電極２１の軌道と同一、もしくは平行な軌道上を移動するので、テクスチャ形成電極３１とスライス断面の距離が一定に保たれたままテクスチャ構造の形成が行われる。従って、スライス断面全面にわたって陽極酸化反応を均一に行うことができ、凸凹の大きさにムラがないテクスチャ構造を有する基板を得ることができる。
【００６３】
すなわち、本実施形態においては、テクスチャ構造の凸凹の大きさの面内均一性が、処理装置が有するスライス電極２１とテクスチャ形成電極３１との平行性に依存し、従来技術のように個々の結晶シリコン基板の平坦性に依存しない。このため、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１の平行性さえ高精度にできていれば、面内均一性の高いテクスチャ構造を有する結晶シリコン基板を再現性よく量産することが可能になるのである。
【００６４】
第二実施形態
次に、図８乃至図１０を用いて、本発明の第二実施形態を説明する。第二実施形態は、陽極酸化という現象を用いる点は同じであるが、第二実施形態はスライス電極２１及びテクスチャ形成電極３１の形状が第一実施形態と異なる。図８において、２１’はスライス電極、３１’はテクスチャ形成電極、５１は絶縁部材、５２は絶縁部材支持体、２９はスライス電極電流供給ライン、３９はテクスチャ形成電極電流供給ラインを示している。
【００６５】
図８乃至図１０に示す第二実施形態において、第一実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’は、一対毎に、絶縁部材５１によって縦方向に所定の間隔をあけて固定されている。個々のスライス電極２１’は直方体であるが、先端部２１’ｔを除いて絶縁部材５１で覆われている。一方、テクスチャ形成電極３１’は、下側の一部が絶縁部材５１に固定されているが、側面部は剥き出しになっている。
【００６７】
ここで用いられる絶縁部材５１は、樹脂材料に機械加工で溝を形成することで作り、スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’を接着剤で絶縁部材５１に固定することによって得られる。スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’の配置は、シリコンインゴットＩの切断方向に対して高精度に行う。このようにすることで、処理工程において、テクスチャ形成電極３１’のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道が、スライス電極２１’のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と一致させることができる。
【００６８】
図８に示す絶縁部材支持体（電極保持部材）５２は枠体形状を有しており、複数の絶縁部材５１を所定の間隔を空けて整列保持する。このような絶縁部材支持体５２と絶縁部材５１によって、各スライス電極２１’と各テクスチャ形成電極３１’を互いに電気的に絶縁させた状態で一体に保持することができる。第一実施形態と同様に、スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’の間隔を、結晶シリコン基板の周縁部における太陽電池素子の形成されない領域の長さ以下にするとよい。
【００６９】
絶縁部材支持体５２上に、電源装置４０の陰極（−）に接続された、スライス電極電流供給ライン２９とテクスチャ形成電極電流供給ライン３９が配置される。スライス電極電流供給ライン２９及びテクスチャ形成電極電流供給ライン３９には、それぞれスライス電極２１’及びテクスチャ形成電極３１’からの電流が流される。絶縁部材支持体５２は昇降部材１２によって保持される。昇降部材１２が垂直軸１１に沿って上下に移動するのは、第一実施形態と同じである。
【００７０】
次に、第二実施形態による処理工程を説明する。なお、図９においては、処理工程における反応を分かりやすく説明する為、絶縁部材支持体５２を省略している。
【００７１】
まず、シリコンインゴットＩが、処理槽１に貯留された電解液Ｅの中に電解液Ｅに浸漬される（浸漬工程）（図９参照）。
【００７２】
次に、昇降部材１２によって、スライス電極支持体２２及びテクスチャ形成電極支持体３２が下方に移動される。
【００７３】
次に、シリコンインゴットＩにスライス電極２１がある程度近づくと、シリコンインゴットＩ及び電解液Ｅを介して陰極側に電流が流れ、正孔電流がシリコンインゴットＩの上部表面に向かって流れることとなる。そして、正孔電流が電解液ＥとシリコンインゴットＩとの接触面Ｉｆに達すると、接触面Ｉｆのシリコン原子が電解液Ｅの中に溶出する陽極酸化反応が起こり、下方向（所定の方向）にシリコンインゴットＩが切断される。このとき、シリコンインゴットＩから局所的にシリコン原子（シリコン）が溶出され、その結果、互いに向かい合うスライス断面が形成されつつ、下方向（所定の方向）にシリコンインゴットＩが切断されることとなる（スライス工程）。
【００７４】
ここで、スライス電極２１’の先端部２１’ｔは、スライスラインの底部にある電解液ＥとシリコンインゴットＩの接触面Ｉｆに向き合う。個々のスライス電極２１’は直方体であるが、先端部２１’ｔを除いて絶縁部材５１で皮膜されているので、陽極酸化反応は接触面Ｉｆの近傍のみで行われる。このため、スライス電極２１’に供給される電流を効率よく利用することができるだけでなく、側面部での不必要な陽極酸化反応が抑制することでカーフロスを低減することができる。第一実施形態と同様に、スライス電極２１’とスライス断面との間に形成される隙間の距離が一定になるように調整することによって、均一な厚みを有する結晶シリコン基板を得ることができる。
【００７５】
上述のようにシリコンインゴットＩからシリコン原子（シリコン）が溶出されて互いに向かい合うスライス断面が形成されると、当該スライス断面からシリコン原子（シリコン）を溶出させることで、スライス断面の少なくとも一部に微小な凸凹が形成される（テクスチャ構造の形成工程）。より具体的には、互いに向かい合うスライス断面の間を、スライス電極２１’に追随するようにテクスチャ形成電極３１’が通過され、この際に、スライス断面からシリコン原子を溶出させることができる。この結果、スライス断面に微小な凸凹からなるテクスチャ構造領域Ｉｔが形成されることとなる。
【００７６】
ここで、テクスチャ形成電極３１’はスライス電極２１’と同じ軌道を垂直下方に移動する。従って、スライス電極２１’とスライス断面との間の隙間の距離が一定であれば、テクスチャ形成工程におけるテクスチャ形成電極３１’とスライス断面の距離は常に一定になり、スライス断面全面にわたって陽極酸化反応を均一に行うことができ、その結果、スライス断面全面にムラがなく均一な大きさからなる微小な凸凹のテクスチャ構造を形成することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、個々のテクスチャ形成電極３１’と個々のスライス電極２１’の横幅を同じにしている。しかしながら、第一実施形態でも説明したように、テクスチャ形成電極３１’に流れる電流は、スライス電極２１’に流れる電流よりも小さくてよいので、テクスチャ形成電極３１’による陽極酸化反応を抑制するために、テクスチャ形成電極３１’の横幅を、スライス電極２１’よりも左右均等に小さくしてもよい。
【００７８】
本実施形態では、上下方向に、スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’を一つずつ対にして配置しているが、複数のテクスチャ形成電極３１’を上下方向に並べてもよい。例えば、スライス電極２１’に対して、追随するように二つのテクスチャ形成電極を上下方向に並べて、絶縁部材で固定する。一番目（下方側）のテクスチャ形成電極が比較的大きい凸凹を形成し、さらに追随する二番目（上方側）のテクスチャ形成電極がより小さい凸凹を形成するように、電流を制御する。このようにすれば、テクスチャ構造の凸凹の大きさをより正確に制御することが可能になる。或いは、テクスチャ形成電極３１’に流れる電流をパルス状にしたり、テクスチャ形成電極３１’の形状に凹凸を付けたりするなどで、形成されるテクスチャ構造の凸凹の大きさを制御してもよい。
【００７９】
本実施形態では、シリコンインゴットＩをシリコンインゴット保持部３上に固定して、スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’を動かすことで処理を行っているが、これに限られない。スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’を固定し、シリコンインゴット保持部３を電解液Ｅの中で上方へ移動させてもよいし、スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’を下方へ移動させつつシリコンインゴット保持部３を電解液Ｅの中で上方へ移動させてもよい。
【００８０】
本実施形態においては、シリコンインゴット保持部３がシリコンインゴットＩを電源装置４０の陽極に接続する電極の役割も担っているが、これに限られない。シリコンインゴット保持部３とは別に、シリコンインゴットＩを電源装置４０の陽極側に接続された電極を設けてもよい。この場合、シリコンインゴット保持部３の役割は、シリコンインゴットＩの一部を電解液Ｅの中で保持することだけになる。
【００８１】
また、本実施形態では、シリコンインゴット保持部３が処理槽１と別に設けられているが、これに限られることはなく、処理中も安定して保持できるのであれば、処理槽１の底部がシリコンインゴット保持部３を兼ねて、処理槽１の底部によってシリコンインゴットＩが保持されてもよい。
【００８２】
本実施形態では、各スライス電極２１’に対応してテクスチャ形成電極３１’を配置したので、全てのスライス断面にテクスチャ構造が形成される。これに対して、結晶シリコン基板の一方の面のみにテクスチャ構造が必要な場合には、テクスチャ形成電極３１’の配置を一つおきにすることで、片面にのみテクスチャ構造が形成された結晶シリコン基板を得ることができる。さらには、図１０のように、テクスチャ形成電極３１’の一方の面を絶縁膜５６で被覆すれば、第一実施形態の図７Ａおよび図７Ｂに示した態様と同様に、一方の面のみにテクスチャ構造が形成された結晶シリコン基板を、全て同一方向に向いた状態で得ることができる。
【００８３】
以上のように、第二実施形態では、絶縁部材支持体（電極保持部材）５２によって、スライス電極２１’とテクスチャ形成電極３１’とが互いに電気的に絶縁された状態で一体に保持されるので、第一実施形態で得られる効果に加えて、装置構成を簡易にすることができるという効果を得ることができる。
【００８４】
第三実施形態
次に、図１１Ａ乃至図１２Ｂを用いて、本発明の第三実施形態を説明する。第三実施形態は、陽極酸化という現象を用いる点は第一実施形態や第二実施形態と同じであるが、シリコンインゴットＩと加工電極６１との相対的な位置変化が往復して行われるものであり、より具体的には、スライス工程が往路で行われ、テクスチャ構造の形成工程が復路で行われるものである。本実施形態では、スライス電極２１とテクスチャ形成電極３１をそれぞれ別個にもたない点で、第一実施形態や第二実施形態と相違している。
【００８５】
なお、本実施形態の移動機構１０は、往路における加工電極６１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と、復路における加工電極６１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になり、かつ、互いに一致するように、加工電極６１を移動させるように構成されている。
【００８６】
また、本実施形態では、復路において加工電極６１とシリコンインゴットＩとの間に流れる単位時間あたりの電流が、往路において加工電極６１とシリコンインゴットＩとの間に流れる単位時間あたりの電流よりも小さくなるように、電源装置４１を制御する制御装置４５が設けられている。
【００８７】
図１１Ａ乃至図１２Ｂに示す第三実施形態において、第一実施形態及び第二実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図１１Ａは、加工電極６１、加工電極支持体６２及び昇降部材１２を下から見上げた底面図であり、図１１Ｂは側面図である。
【００８８】
図１１Ａに示すように、加工電極支持体６２は、底面側から見ると枠体形状をしており、複数の加工電極６１の両端をそれぞれ所定の間隔をおいて支持している。加工電極支持体６２も加工電極６１と同様に導電体で形成されているため、これら加工電極支持体６２と加工電極６１の両方を一体で通電することが可能である。導電体としては、上述のように、白金、タングステンなどを用いることができる。加工電極支持体６２が接続される電源装置４１は可変抵抗を有しており、電圧の昇降が可能になっている。加工電極支持体６２は、図１１Ａ及び図１１Ｂの左側から、昇降部材１２によって保持される。
【００８９】
次に、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて、第三実施形態による処理工程を説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂにおいては、処理工程における反応を分かりやすく説明する為、加工電極支持体６２を省略している。昇降部材１２が垂直軸１１に沿って上下に移動可能であることは、第一実施形態及び第二実施形態と同じである。
【００９０】
まず、シリコンインゴットＩが、処理槽１に貯留された電解液Ｅの中に電解液Ｅに浸漬される（浸漬工程）（図１２Ａ参照）。
【００９１】
次に、昇降部材１２によって、加工電極６１が、電源装置４１の陽極（＋）に接続されたシリコンインゴットＩ保持体３に対して、垂直下方向に移動される（図１２Ａの矢印、参照）。このとき、加工電極６１は第一実施形態及び第二実施形態のスライス電極２１と同じ役割を行うので、シリコンインゴットＩを切断することとなる。加工電極６１の移動速度や電源装置４１を調整することで、最適なスライス速度、カーフロスを達成することができる。この際、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、加工電極６１とスライス断面との間に形成される隙間の距離が一定になるように調整すれば、均一な厚みを有する結晶シリコン基板を得ることができる。
【００９２】
加工電極６１がシリコンインゴットＩの下端部にまで到達してスライス工程が終了すると、次にテクスチャ構造の形成工程に移る。すなわち、昇降部材１２によって、加工電極６１が、スライス工程とは逆方向、すなわち鉛直上方に移動されることで（図１２Ｂの矢印、参照）、スライス断面にテクスチャ構造が形成されることとなる。このとき、制御装置４５によって、スライス断面に微小な凸凹を形成できるほどに小さな電流が流れるように電源装置４１が調整される。
【００９３】
このように、加工電極６１を上下に往復させることで、スライス工程とテクスチャ構造の形成工程を行うことができる。昇降部材１２は垂直軸１１に沿って往復するので、スライス工程における加工電極６１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と、テクスチャ構造の形成工程における加工電極６１のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になるだけでなく、互いに一致することとなる。従って、加工電極６１とスライス断面との間に形成される隙間の距離が一定であれば、テクスチャ形成工程における加工電極６１とスライス断面の距離も常に一定になる。このため、本実施形態によっても、スライス断面全面にわたって陽極酸化反応を均一に行うことができ、その結果、スライス断面全面にムラがなく均一な大きさからなる微小な凸凹のテクスチャ構造を形成することができる。
【００９４】
なお、本実施形態では、制御装置４５が電源装置４１を制御することにより、スライス工程とテクスチャ構造の形成工程で加工電極６１に流れる電流の大きさを変えているが、これに限られない。制御装置４５が加工電極６１の移動速度を変更させたりしてもよいし、回路中に抵抗を追加することで加工電極６１に流れる電流を調整したりすることも可能である。
【００９５】
また、本実施形態では、シリコンインゴットＩをシリコンインゴット保持部３上に固定して、加工電極を動かすことで処理を行っているが、これに限られない。加工電極６１を固定し、シリコンインゴット保持部３を電解液Ｅの中で上方へ移動させてもよい。
【００９６】
また、本実施形態においては、シリコンインゴット保持部３がシリコンインゴットＩを電源装置４１の陽極に接続する電極の役割も担っているが、これに限られない。シリコンインゴット保持部３とは別に、シリコンインゴットＩを電源装置４１の陽極側に接続された電極を設けてもよい。この場合、シリコンインゴット保持部３の役割は、シリコンインゴットＩの一部を電解液Ｅの中で保持することだけになる。
【００９７】
また、本実施形態では、シリコンインゴット保持部３が処理槽１と別に設けられているが、これに限られることはなく、処理中も安定して保持できるのであれば、処理槽１の底部がシリコンインゴット保持部３を兼ねて、処理槽１の底部によってシリコンインゴットＩが保持されてもよい。
【００９８】
ところで、上述した各実施形態では、直方体形状のシリコンインゴットＩを用いて説明したが、これに限られることはない。円柱形上を有する単結晶シリコンインゴットの処理にも、本発明によるシリコンインゴット処理装置を用いることができる。
【００９９】
また、上述した各実施形態では、スライス工程における加工電極のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と、テクスチャ構造の形成工程における加工電極のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になり、かつ、互いに一致する態様を用いて説明したが、これに限られることはない。例えば、スライス工程における加工電極のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道と、テクスチャ構造の形成工程における加工電極のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道とが、互いに平行になるだけで、互いに一致しない態様であってもよい。このような態様は、互いに向かい合うスライス断面のうち一方の面のみにテクスチャ構造を形成する際に有益である。
【０１００】
また、上述した各実施形態では、シリコンインゴットIが処理槽１内で横方向には固定された状態で処理される態様を用いて説明したが、これに限られることはない。例えば、処理槽１内でベルトコンベアなどによりシリコンインゴットIを横方向に移動できるようにすれば、スライス工程とテクスチャ構造の形成工程とが、同一処理層１内の別々の場所にて行うことができる。もちろん、スライス工程とテクスチャ構造の形成工程において、それぞれの加工電極のシリコンインゴット保持部３に対する相対的な位置変化の軌道が平行であれば、スライス断面において均一な凸凹の大きさを有するテクスチャ構造を形成することができる。
【０１０１】
また、上記では、スライス電極２１やテクスチャ形成電極３１の一部を絶縁膜で被覆することで、陽極酸化反応を制御する方法を示した。しかしながら、絶縁膜によって被覆される電極の領域は、電極形状や処理工程の目標数字によって適宜変更されるものであるから、実施形態で例示された図面に限定されることなく、幅広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１０２】
１        処理槽
３        インゴット保持部
１０      移動機構
２１，２１’  スライス電極
２１’ｔ   先端部
２２      スライス電極支持体
２６      絶縁体
３１，３１’  テクスチャ形成電極
３２      テクスチャ形成電極支持体
３６ａ，３６ｂ  絶縁部
４０      電源装置
４１      電源装置
４５      制御装置
５１      絶縁部材
５２      絶縁部材支持体（電極保持部材）
６１      加工電極
Ｅ        電解液
Ｉ        インゴット
Ｉｆ       接触面
Ｉｔ       テクスチャ構造領域
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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