(57)【要約】本発明は、生産規模の拡大により製造効率を大きく高め、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、薄板製造方法およびその薄板製造装置を提供することを目的とする。  本発明では、シリコン融液（１０）に下地板（２）の表層部を浸し、その下地板の表面にシリコンを付着させる浸漬処理によりシリコン薄板（１）を製造する方法であって、下地板（２）の表面（２ａ）に形成されたシリコン薄板（１）を、下地板と分離した後、そのシリコン薄板（１）の少なくとも周縁部（４）を切断する。  本発明により、たとえば高品質のシリコン薄板を高い効率で製造することができるので、製造コストを低減することができる。
2004003264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方を含む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を、前記下地板と分離した後、その薄板の少なくとも周縁部を切断する、薄板製造方法。
【請求項２】
前記切断された周縁部を回収し、前記融液の原料に用いる、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項３】
前記切断された薄板について、全数または抜き取りで形状検査を行なう、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項４】
前記形状検査では、前記薄板における、表面うねり、表面粗さ、厚み、および厚み分布、のうちの少なくとも１つが検査される、請求項３に記載の薄板製造方法。
【請求項５】
前記切断された薄板について、全数または抜き取りで機械的強度の試験を行なう、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項６】
前記浸漬処理の後、前記下地板の結晶成長面に生成した薄板は前記下地板の上に載る姿勢で移送される、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項７】
前記薄板の少なくとも周縁部を切断するとき、前記薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断する、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項８】
金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方を含む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を、前記下地板と分離した後、その薄板を所定の寸法となるように、成形の切断を行なう、薄板製造方法。
【請求項９】
前記切断された周縁部を回収し、前記融液の原料に用いる、請求項８に記載の薄板製造方法。
【請求項１０】
前記切断された薄板について、全数または抜き取りで形状検査を行なう、請求項８に記載の薄板製造方法。
【請求項１１】
前記形状検査では、前記薄板における、表面うねり、表面粗さ、厚み、および厚み分布、のうちの少なくとも１つが検査される、請求項１０に記載の薄板製造方法。
【請求項１２】
前記切断された薄板について、全数または抜き取りで機械的強度の試験を行なう、請求項８に記載の薄板製造方法。
【請求項１３】
前記浸漬処理の後、前記下地板の結晶成長面に生成した薄板は前記下地板の上に載る姿勢で移送される、請求項８に記載の薄板製造方法。
【請求項１４】
前記薄板の少なくとも周縁部を切断するとき、前記薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断する、請求項８に記載の薄板製造方法。
【請求項１５】
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、
前記下地板に付着している前記薄板をその下地板から分離する分離装置と、
前記下地板から分離された薄板の少なくとも周縁部を切断する切断装置とを備える、薄板製造装置。
【請求項１６】
さらに前記薄板の形状を検査する検査装置と備える、請求項１５に記載の薄板製造装置。
【請求項１７】
さらに前記薄板の機械的強度を試験する強度試験装置を備える、請求項１５に記載の薄板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、薄板製造方法および薄板製造装置に関し、より具体的にはシリコン薄板製造方法およびシリコン薄板製造装置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、ＳｉＨ４を原料としてＣＶＤ（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あり、かつ大面積化しやすい。変換効率は最高約１２％程度である。
また、単結晶シリコンはＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法により直径１５０ｍｍ（６インチ）や２００ｍｍ（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１５％を超えることができる。
また、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コンと同様に大面積化しやすいが、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。
上記の各種のシリコン製造方法は、大面積化、変換効率の向上および製造コストの低減をもたらしてきた。しかし、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、薄板製造方法およびその薄板製造装置を提供することを目的とする。
本発明の薄板製造方法は、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。この製造方法では、下地板の表面に形成された薄板を、下地板と分離した後、その薄板の少なくとも周縁部を切断する。
この方法により、下地板の側面にかかって生成する薄板の周縁部のバリ部分を除去し、平坦な薄板を得ることができる。少なくともとは、バリ部分の除去とは別にさらに、製品寸法にする成形の切断を行なってもよいことを意味している。また、下地板と分離した後、その薄板を所定の寸法となるように、成形の切断を行なってもよい。すなわち、上記周縁部の除去を上記成形の切断と同時に行なってもよいし、周縁部の除去と無関係に成形の切断を行なってもよい。上記周縁部の除去を上記成形の切断と同時に行なう場合には、１工程で成形された薄板を得ることができる。
上記において、バリを除いた薄板を、たとえば２枚取りや３枚取りなど複数枚取りするように、成形の切断を行なう。成形の切断を行なうことにより、たとえば太陽電池用のシリコン薄板を能率よく得ることができる。
上記の切断された周縁部を回収し、シリコン融液の原料に用いることが望ましく、製造コストを低減することができる。
上記の周縁部が切断された薄板について、全数または抜き取りで形状検査を行なうことが好ましい。たとえばシリコン薄板について検査を行ない合格品を次工程に回すことにより、たとえば、後の太陽電池製造工程における処理工数を無駄にすることがなくなる。
上記の形状検査では、薄板における、表面うねり、表面粗さ、厚み、および厚み分布、のうちの少なくとも１つが検査されることができる。
上記検査により、たとえば太陽電池の性能を支配するシリコン薄板の形状をチェックすることが可能となる。
上記の周縁部が切断された薄板について、全数または抜き取りで機械的強度の試験を行なうことが好ましい。たとえばシリコン薄板について試験を行ない合格品を次工程に回すことにより、たとえば、後の太陽電池製造工程における処理工数を無駄にすることがなくなる。
上記の浸漬処理の後、下地板の結晶成長面に生成した薄板は下地板の上に載る姿勢で移送されるのがよい。この方法により、薄板が下地板から脱落するのを防止することができる。
上記の薄板の少なくとも周縁部を切断するとき、薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断するのがよい。上記のように、薄板成長時の自由表面を上向きにすることにより、切断歩留りを向上させることができる。
本発明の薄板製造装置は、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。この薄板製造装置では、下地板に付着している薄板をその下地板から分離する分離装置と、下地板から分離された薄板の少なくとも周縁部を切断する切断装置とを備える。この構成により、太陽電池等に組み込まれて十分な性能を発揮することができる薄板を供給することができる。
さらに、薄板の形状を検査する検査装置とを備えてもよい。
このため、たとえばシリコン薄板の品質を確認しながら薄板を次工程に送ることができる。このため太陽電池に組みあがってから、シリコン薄板の性能が劣るというような事態を避けることができる。
また、さらに薄板の機械的強度を試験する強度試験装置を備えることが望ましい。
この構成により、外観に現れずに、たとえばシリコン薄板に内在する脆弱部などを検出して、次工程への投入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】  図１Ａおよび図１Ｂ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１Ａは配置図であり、図１Ｂは浸漬機構の斜視図である。
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施の形態における別の浸漬機構の装置を示す図であり、図２Ａは浸漬のための昇降動作を示す図であり、図２Ｂは回転機構により付着したシリコン薄板を台座に載せた姿勢を示す図である。
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装置を示す図である。
図５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６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７は、シリコン薄板の端部を切断した状態の図である。
図８Ａおよび図８Ｂはシリコン薄板の端縁を切断する方法を示す図であり、図８Ａは斜視図であり、図８Ｂは断面図である。
図９は、シリコン薄板が載っていない状態のＸＹステージを示す図である。
図１０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１１は、１枚のシリコン薄板から４枚のシリコン薄板を切り出す方法を示す図である。
図１２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１３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１４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。
【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１Ａおよび図１Ｂ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１Ａに示す薄板製造装置は、るつぼ９が配置された主室６１と、その主室に連続して設けられた２つの副室６３，６４とを有する。主室６１のるつぼ９にはシリコン融液１０が貯留され、そのシリコン融液１０に下地板２の表層部を浸漬させる浸漬機構７０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１Ａおよび図１Ｂの薄板製造装置では、Ａｒガスが導入され、圧力７００Ｔｏｒｒとされている。
副室６３は下地板を搬入するための装入用副室である。また、副室６４は、シリコンを付着された下地板２を主室６１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。しかし、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する。主室６１が稼動中のとき、副室６３と主室６１との間の気密性扉８３を閉めた状態で、気密性扉８１を開け、下地板２を副室６３に搬入する。次いで、気密性扉８１を閉め、副室６３の雰囲気を主室６１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８３を開け、下地板２を主室６１に装入する。
主室６１では、浸漬機構７０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１０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。
下地板に付着して形成されたシリコン薄板は、下地板の上に載せられた状態で移送されるように、シリコン薄板を付けたまま下地板は何らかの回転機構により回転されることが望ましい。
シリコン薄板１が形成された下地板２は、副室６４の気密性扉８１が閉められていることを確認して開けられた気密性扉８３を通り取出用副室６４に移送される。取出用副室６４の雰囲気は、主室６１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８３が閉められた状態で気密性扉８１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６１、副室６４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１０に浸漬する浸漬機構７０には、どのような搬送機構を用いてもよい。
図１Ｂに示す薄板作製装置では、支持板５６をレール５２に沿って走行させ、水平方向の移送を行なう。また、上下方向の移送は、レール５２を支持し、ポールに沿って上下する昇降装置５３を昇降させることによって行なう。
下地板２は、ロッド５８により支持板５６に連結された台座５１に取り付けられ、支持板５６のレール５２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１０の上で水平方向の移動を止め、昇降装置５３が下降することにより、レール５２とともに支持板５６、ロッド５８、台座５１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漬される。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５３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１４００〜１５００℃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５７をるつぼ上に配置する。
図２Ａおよび図２Ｂは、上記の浸漬機構と異なる別の浸漬機構を示す図である。下地板２は台座５１に保持され、駆動機構７６に連結されている。駆動機構７６は軸７２に沿って移動するだけでなく、それ自身回転する回転運動機構を有している。るつぼ内のシリコン融液に下地板を浸漬する際には、昇降駆動機構７３が軸７２を含めて駆動機構７６や下地板２などの部材をまとめて下降させて下地板にシリコン融液を付着させてシリコン薄板１を作製することができる。
シリコン融液を付着させシリコン薄板１が形成された後、移送の際には駆動機構７６は図２Ｂに示すように回転し、シリコン薄板１が下地板２の上に載るような姿勢をとる。この姿勢により、万一シリコン薄板の付着力が低下してもシリコン薄板が下地板２から離脱して落下することを避けることができる。繰り返しになるが、台座を回転させる機構は、移送にあたって下地板がシリコン薄板を載せて移動することができればどのような機構を用いてもよい。
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は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種類の判定がなされる。３種類の判定とは、（ａｌ）そのまま浸漬処理に再び用いることができる、（ａ２）浸漬処理に用いる前に加工処理が必要である、および（ａ３）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。
（ａ２）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、下地板の表面に再び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な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、プログ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、（ｓ１）融液の液面の変動および（ｓ２）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。
（ａ３）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、まず表面状態測定ユニット１１および側面状態測定ユニット１２による測定が行なわれる。表面状態測定ユニット１１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。側面状態測定ユニット１２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１６を経て、下地板管理ＰＣ１４に送られる。この下地板管理ＰＣ１４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（ａ１），（ａ２），（ａ３）のいずれかに該当するか判定がなされる。
この判定の内容が、判定伝達経路１７を経て振り分け装置１５に送られる。振り分け装置１５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。また、下地板管理ＰＣ１４からマーキング装置１３に、マーキング情報伝達経路１８を経てマーキング情報が送られる。マーキング装置１３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。たとえば、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ない、なおかつ、マーキングは使用前に一度行なうだけでよい。識別マークの形状は、どのような形状でも構わない。たとえば、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なうことが望ましい。ただし、マーク形状によっては、成長面にマーキングを行な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ベ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、薄板検査工程に移送され、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５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１ａ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６に示すように、このシリコン薄板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２ａとシリコン薄板とは離れた状態となる。次いで、図７に示すように、角皿状のシリコン薄板の端部４を、切断部２９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８Ａおよび図８Ｂを用いて、端部を切断する工程を詳しく説明する。図８Ａは端部切断装置の吸着ステージ２５上に置かれたシリコン薄板の斜視図を、図８Ｂはその断面図を模式的に示したものである。図８Ａの点線に沿って端部ばりは切断される。図８Ａ、図８Ｂに示すシリコン薄板は端部のばり４を含んでおり、シリコン薄板は自由表面１ａを天側にして、端部切断装置の吸着ステージ２５上に載せられている。図９は、シリコン薄板が載っていない状態のＸＹステージを示す図である。この図９に示すように、吸着ステージは、ＸＹステージ２３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ＸＹステージ２３および吸着ステージと干渉することはない。
図８Ａおよび図８Ｂにおいて、端部にばりが付いたシリコン薄板１はＸＹステージ２３に搭載されている。このシリコン薄板１は、ＸＹテーブルを操作しながら、その端部を切断ユニット２２から出射されるレーザービーム２１により切断される。図１０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２４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。
図１１を用いて、１枚の下地板から分離された１枚のシリコン薄板から４枚のシリコン薄板に成型する切断工程を説明する。この場合、図８Ａ、８Ｂと同様の端部切断装置を用いて、ＸＹステージ２３を走査させながら切断ユニット２２から出射されるレーザービーム２１を用いることにより、端部ばり４の切断と同じ工程において４枚のシリコン薄板に成型される。成型後、図１０と同様にして、４枚のシリコン薄板はそれぞれ真空吸引装置によって引き上げられ、所定の処理工程へと移送される。
別の実施形態としては、切断ユニット２２から出射されるレーザービーム２１を走査させることで上記の切断を行なっても良い。
別の実施形態としては、端部の切断と成型の切断を別の切断装置を用いて行なっても良い。この場合、１つの切断装置を用いるよりも切断に要するタクトタイムが短縮することが可能となる。
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１２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。ＸＹステージ３２に搭載されたシリコン薄板５は、形状検査ユニット３１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３３に移送され、そこで所定の曲げ応力を負荷され破壊に至るかどうか試験される。この強度試験は破壊試験なので、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、破壊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。これら形状検査および強度試験の結果は、ともに情報伝達経路３６を経て、薄板管理ＰＣ３５に送られる。薄板管理ＰＣ３５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３７を経て合否振り分け装置３４に伝達する。合否振り分け装置３４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１３および１４に薄板作製装置を例示する。図１３に示す浸漬機構では、ガイド孔を有する支持板５６をレール５２に沿って走行させる。昇降レール５４，５５は、シリコン融液１０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５８の上端部は走行自由にレール５４，５５に取り付けられている。
下地板２を台座５１に取り付け、レール５２，５４，５５に沿って走行させる。るつぼに近づくとレール５４，５５は滑らかな弧を描いてシリコン融液１０に近づく軌道をとる。このとき、支持板５６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、レール５４，５５は上昇する軌道をとる。この後の動きは、図１Ｂの場合と同様である。
図１４の薄板作製装置は、回転軸４１の回りに配置された下地板連結器４２に下地板２が取り付けられる。回転軸４１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４１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なった。すなわち、所定回数、シリコン融液に浸漬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１２に示す方法で検査し、合否を判定した。
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査を実施した。表面うねりは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４によって定義されるろ波最大うねりが３００μｍ以下であることを合格の基準とした。厚みおよび厚み分布は、板全体の厚みが３５０μｍ±５０μｍ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、欠けなどのために、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。
2004003264.tif 000003
表１によれば、下地板は５００回使用しても９７％の合格率を有する。このため、大部分の下地板を５００回程度使用できることが確認された。
【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なった。表２に切削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。
2004003264.tif 000004
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２ｍｍ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２ｍｍ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７５％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回の切削加工を行なっても、９７％の合格率を維持することが確認された。８回の切削加工の場合には、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なった。
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、テクスチャエッチング、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な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１２％を下回った薄板を、不合格とした。結果を表３に示す。
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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。また、検査の有無によっては、全体良品率は変わらない。しかし、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、特性不良の原因となる。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ない、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なった。結果を表４に示す。
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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、ＸＹ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なったが、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、薄板の製造効率を高めることができ、製造コストを低減することができる。
【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、たとえば高品質のシリコン薄板を高い効率で製造することができるので製造コストを低減することができる。このため、たとえば太陽光発電など他の発電方式とのコスト競争が厳しい分野で広範に利用されることが期待される。
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月13日(2004.2.13)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方の原料が溶融された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、
前記薄板を製造する薄板製造工程と、
前記下地板と薄板とを分離する分離工程と、
成形のために、前記分離された薄板の周縁部を切断除去する切断工程と、
前記成形された薄板を検査する検査工程と、
前記原料を原料洗浄装置に投入して洗浄する工程とを備える、薄板製造方法。
【請求項２】前記検査工程において、表面うねり、表面粗さ、厚み、厚み分布、および機械的強度のうち少なくとも１つが検査される、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項３】前記薄板製造工程から搬出された製作物は、前記下地板の結晶成長面に生成した薄板が前記下地板の上に載る姿勢で移送される、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項４】前記切断工程において、前記薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断する、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項５】金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方の原料が溶融された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、
前記下地板と薄板とを分離する分離手段と、
成形のために、前記分離された薄板の周縁部を切断除去する切断手段と、
前記成形された薄板を検査する検査手段と、
前記原料を投入して洗浄する原料洗浄手段とを備える、薄板製造装置。
【請求項６】前記検査手段において、表面うねり、表面粗さ、厚み、厚み分布、および機械的強度のうちの少なくとも１つが検査される、請求項５に記載の薄板製造装置。
【請求項７】前記薄板製造工程から搬出された製作物は、前記下地板の結晶成長面に生成した薄板が前記下地板の上に載る姿勢で移送される、請求項５に記載の薄板製造装置。
【請求項８】前記切断手段において、前記薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断する、請求項５に記載の薄板製造装置。
【請求項９】金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方の原料が溶融された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、
前記薄板を製造する薄板製造工程と、
前記下地板と薄板とを分離する分離工程と、
成形のために、前記分離された薄板の周縁部を切断除去する切断工程と、
前記成形された薄板の形状を検査する検査工程と、
前記原料を原料洗浄装置に投入して洗浄する原料洗浄工程と、
前記切断除去された破材および／または前記検査工程で不合格とされた破材を前記原料洗浄装置に投入して洗浄する工程とを備える、薄板製造方法。
【請求項１０】前記検査工程において、表面うねり、表面粗さ、厚み、厚み分布、および機械的強度のうちの少なくとも１つが検査される、請求項９に記載の薄板製造方法。
【請求項１１】前記薄板製造工程から搬出された製作物は、前記下地板の結晶成長面に生成した薄板が前記下地板の上に載る姿勢で移送される、請求項９に記載の薄板製造方法。
【請求項１２】前記切断工程において、前記薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断する、請求項９に記載の薄板製造方法。
【請求項１３】金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方の原料が溶融された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装置であって、
前記下地板と薄板とを分離する分離手段と、
成形のために、前記分離された薄板の周縁部を切断除去する切断手段と、
前記成形された薄板の形状を検査する検査手段と、
前記原料、ならびに前記切断除去された破材および／または前記検査工程で不合格とされた破材を投入して洗浄する原料洗浄手段とを備える、薄板製造装置。
【請求項１４】前記検査手段において、表面うねり、表面粗さ、厚み、厚み分布、および機械的強度のうちの少なくとも１つが検査される、請求項１３に記載の薄板製造装置。
【請求項１５】前記薄板製造工程から搬出された製作物は、前記下地板の結晶成長面に生成した薄板が前記下地板の上に載る姿勢で移送される、請求項１３に記載の薄板製造装置。
【請求項１６】前記切断手段において、前記薄板を、その薄板成長時の自由表面を上向きにして、平面上に載置して、切断する、請求項１３に記載の薄板製造装置。




【国際調査報告】
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