(57)【要約】【課題】低コストな半導体材料の再生装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体材料の再生装置３０Ａは、リン除去装置３４とサーマルドナー装置４０とが含まれる。更に、再生装置３０Ａは、シリコン屑回収装置３２にて回収されたシリコン屑を再生する。また、再生装置３０Ａにより不純物が除去された半導体材料は、太陽電池製造装置４２により製造される太陽電池の材料として使用される。本発明の半導体装置の再生装置３０Ａにより、従来よりも低コストで半導体材料を再生させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収された半導体材料からリンを取り除く半導体材料の再生装置に於いて、
前記半導体材料を加熱することにより、前記リンを前記半導体材料の表面に移動させる加熱装置と、
前記半導体材料の表面に位置する前記リンを前記半導体材料から分離する分離装置と、を具備することを特徴とする半導体材料の再生装置。
【請求項２】
前記分離装置では、前記半導体材料の表面を被覆する酸化物と共に前記リンが前記半導体材料から分離されることを特徴とする請求項１記載の半導体材料の再生装置。
【請求項３】
前記分離装置では、エッチングまたはグラインディングにより前記リンを前記半導体材料から分離することを特徴とする請求項１記載の半導体材料の再生装置。
【請求項４】
更に、酸化処理により前記半導体材料に含まれるボロンを除去する酸化装置、または、サーマルドナーにより前記ボロンを不活性化させる不活性化装置を具備することを特徴とする請求項１記載の半導体材料の再生装置。
【請求項５】
前記加熱装置が前記半導体材料を加熱する温度は、９００℃以上、１２００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体材料の再生装置。
【請求項６】
半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる半導体材料の再生装置に於いて、
前記半導体材料を加熱して、サーマルドナーにより前記ボロンを不活性化させる不活性化装置を具備することを特徴とする半導体材料の再生装置。
【請求項７】
前記不活性化装置では、前記半導体材料が加熱される温度は、３００℃以上、５００℃以下であることを特徴とする請求項６記載の半導体材料の再生装置。
【請求項８】
更に、前記半導体材料に含まれるリンを蒸発除去する蒸発装置または、
加熱処理により前記半導体材料の表面に移動した前記リンを前記半導体材料から分離する分離装置を具備することを特徴とする請求項６記載の半導体材料の再生装置。
【請求項９】
回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造装置であり、
加熱処理により前記半導体材料の表面に移動した前記リンを前記半導体材料から分離する除去装置、または、前記半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる不活性化装置を具備することを特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項１０】
前記半導体材料は、粒子状のシリコンであることを特徴とする請求項９記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１１】
前記除去装置および前記不活性化装置の両方を具備することを特徴とする請求項９記載の太陽電池の製造装置。
【請求項１２】
回収された半導体材料から不純物を除去して再利用する半導体材料の再生方法であり、
前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合工程と、
前記集合体の状態の前記材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去工程と、を具備することを特徴とする半導体材料の再生方法。
【請求項１３】
前記集合工程では、加圧成形により多数の前記半導体材料を前記集合体とすることを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項１４】
前記集合工程では、結着剤を使用せずに、多数の前記半導体材料を前記集合体とすることを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項１５】
前記集合工程では、内部に空隙を含む前記集合体を形成することを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項１６】
前記不純物除去工程は、液体を用いて前記半導体材料をエッチングする工程を含み、
前記半導体材料は、前記集合体の状態で前記液体に浸漬されることを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項１７】
前記不純物除去工程は、
前記半導体材料を加熱することで、前記半導体材料に含まれる前記不純物を、前記半導体材料の表面に移動させる加熱工程と、
集合体の状態の前記半導体材料を液体に浸漬して、前記半導体材料の表面に存在する前記不純物を除去する分離工程と、を含み、
前記分離工程では、前記集合体に形成された間隙を経由して前記集合体の内部に前記液体が滲入し、前記集合体を構成する粒子状の前記半導体材料の表面に存在する前記不純物が除去されることを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項１８】
前記不純物除去工程は、
前記半導体材料を加熱することにより、前記リンを前記半導体材料の表面に移動させる加熱工程と、
前記半導体材料の表面に位置する前記リンを前記半導体材料から分離する分離工程と、を含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項１９】
前記不純物除去工程は、
前記半導体材料を加熱して、サーマルドナーにより前記ボロンを不活性化させる不活性化工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項２０】
前記不純物除去工程は、
前記半導体材料からリンを除去する除去工程、および、前記半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる不活性化工程を具備することを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項２１】
前記半導体材料は粒子状のシリコンであることを特徴とする請求項１２記載の半導体材料の再生方法。
【請求項２２】
回収された半導体材料から不純物を除去して再利用する半導体材料の再生装置であり、
前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合装置と、
前記集合体の状態の前記半導体材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去装置と、を具備することを特徴とする半導体材料の再生装置。
【請求項２３】
回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造方法であり、
前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合工程と、
前記集合体の状態の前記材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去工程と、を具備することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２４】
回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造装置であり、
前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合装置と、
前記集合体の状態の前記半導体材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去装置と、を具備することを特徴とする太陽電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体材料の再生装置に関し、特に、半導体材料からボロンやリンの軽元素を除去または不活性化して、再利用を可能とするものに関する。更に本発明は、これらの軽金属を半導体材料から除去して太陽電池を製造する太陽電池の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の半導体材料から成る太陽電池は、現在では、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を製造する半導体産業から発生する規格外のシリコンウェハ等を原材料として製造されている（特許文献１）。しかしながら、太陽電池を用いた発電方法は、火力発電等の他の発電方法と比較して環境保護の観点から優れているので、太陽電池の需要量は年間数十％以上の割合で増加している。従って、半導体産業から発生した規格外品を用いる上記した方法では、発生する規格外品の量に制限があるので、増加する太陽電池の需要に対応することは困難である。
【０００３】
この問題を解決する方法として、ＬＳＩ等の材料である半導体用シリコンを用いて、太陽電池を製造する方法がある。しかしながら、太陽電池の材料となるシリコンに要求される純度は、半導体用シリコンと比較すると大幅に低い。具体的には、太陽電池用シリコンに要求される純度は、７Ｎ（９９．９９９９９％）であり、半導体用シリコンに要求される純度は、１１Ｎ（９９．９９９９９９９９９％）（通称、イレブンナイン）である。そして、１１Ｎのシリコンを精製するために消費されるエネルギーは、７Ｎのシリコンを精製するために消費されるエネルギーよりも大きい。このことから、必要以上に純度が高い半導体用シリコンから太陽電池を製造することは、エネルギーのロスが大きいので、環境保護の観点から問題がある。
【０００４】
また、太陽電池用シリコンを精製する方法として、半導体製造工程のダイシング工程等から発生したシリコン屑を用いる方法がある。この方法では、シリコン屑に含まれる不純物を除去する必要がある。シリコン屑に含まれる不純物を除去する方法として、含有されるリンをビームによるシリコン溶融過程にて除去し、ボロンをプラズマ溶融過程にて除去する方法がある。この方法によると、シリコン屑に含まれるリン及びボロンを除去して、太陽電池に利用可能な純度の太陽電池用シリコン材料を得ることができる。
【特許文献１】特開平１０−３２４５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した太陽電池用シリコンの精製方法では、リン等の除去に必要とされるコストが高い問題があった。具体的には、ビーム照射およびプラズマ溶融を行う上記方法では、太陽電池として再生可能な純度の太陽電池用シリコンを得るのに、約２３００円／ｋｇのコストが必要とされる。一方、２００５年度時点では、市販のシリコン材料（バージン材）の価格は４０００−６０００円／ｋｇである。従って、２００５年時点では、上記した方法で再生された太陽電池用シリコンは、コスト的にバージン材よりも優れている。しかしながら、バージン材の価格は、需要と供給とのバランスにより変動するので、バージン材の価格が、上記した半導体用シリコンを生成する費用（２３００円／ｋｇ）よりも安くなる場合がある。例えば、２０００年時点では、バージン材の価格は約２０００円／ｋｇであったので、この場合は、上記した太陽電池用シリコンの生成方法は、コスト的に不利となる。
【０００６】
更に、ＬＳＩ等の半導体装置を製造する工程からは粒子状の半導体屑が排出されるが、この半導体屑を再生するために粒子状のまま搬送することは容易ではなかった。更には、粒子状の半導体屑が、半導体再生工程の途中段階にて飛散してしまう恐れもあった。
【０００７】
従って、本発明の目的には、更に低コストで実現可能な半導体材料の再生装置、太陽電池の製造方法および太陽電池の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体材料の再生方法は、回収された半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる半導体材料の再生方法に於いて、前記半導体材料を加熱して、サーマルドナーにより前記ボロンを不活性化させる不活性化工程を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の太陽電池の製造方法は、回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造方法であり、加熱処理により前記半導体材料の表面に移動した前記リンを前記半導体材料から分離する除去工程または、前記半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる不活性化工程を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体材料の再生装置は、回収された半導体材料からリンを取り除く半導体材料の再生装置に於いて、前記半導体材料を加熱することにより、前記リンを前記半導体材料の表面に移動させる加熱装置と、前記半導体材料の表面に位置する前記リンを前記半導体材料から分離する分離装置と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体材料の再生装置は、半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる半導体材料の再生装置に於いて、前記半導体材料を加熱して、サーマルドナーにより前記ボロンを不活性化させる不活性化装置を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明の太陽電池の製造装置は、回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造装置であり、加熱処理により前記半導体材料の表面に移動した前記リンを前記半導体材料から分離する除去装置、または、前記半導体材料に含まれるボロンを不活性化させる不活性化装置を具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体材料の再生方法は、回収された半導体材料から不純物を除去して再利用する半導体材料の再生方法であり、前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合工程と、前記集合体の状態の前記材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去工程と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体材料の再生装置は、回収された半導体材料から不純物を除去して再利用する半導体材料の再生装置であり、前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合装置と、前記集合体の状態の前記半導体材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去装置と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明の太陽電池の製造方法は、回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造方法であり、前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合工程と、前記集合体の状態の前記材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去工程と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の太陽電池の製造装置は、回収された半導体材料を太陽電池として再利用する太陽電池の製造装置であり、前記半導体材料を集合させて集合体を形成する集合装置と、前記集合体の状態の前記半導体材料に含まれる前記不純物を除去する不純物除去装置と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、シリコンの再生に必要とされる費用を低減させることができる。具体的には、太陽電池用シリコンの再生に必要とされる費用を、１０００円／ｋｇ以下にすることができ、その費用を背景技術の半分以下にすることができる。
【００１８】
詳述すると、本発明では、回収された半導体材料を加熱することにより、含有されるリンを半導体材料の表面に移動させた後に除去している。即ち、半導体屑を半導体材料として再生するために、半導体屑を溶融していない。従って、半導体屑を溶融させてビーム照射を行う背景技術と比較すると、リンの除去に係るコストを低減させることができる。
【００１９】
更に、本発明では、サーマルドナーを積極的に利用することで、半導体材料に含有されるボロンを不活性化させ、擬似的にボロンが除去された状況を作り出している。従って、溶融された半導体にプラズマを印加してボロンを除去していた背景技術と比較すると、コストを低減させることができる。
【００２０】
更にまた、本発明の太陽電池の製造方法および製造装置によれば、上記したリンおよびボロンを除去する方法を用いて、太陽電池を低コストで製造することができる。従って、太陽電池の価格を大幅に安くすることが可能となり、太陽電池の利用を促進させることができる。
【００２１】
更に、本発明の半導体材料の再生方法によれば、半導体材料を集合させて集合体とした後に、半導体材料に含まれる不純物を除去している。従って、半導体材料の輸送に係るコストを低減できると共に、粒子状または粉末状で回収される半導体材料の飛散を抑止できる。
【００２２】
更にまた、本発明によれば、リンを半導体材料の表面まで移動させるゲッタリング工程にて、半導体材料が加熱される温度を、９００℃以上、１２００℃以下としている。この様な温度範囲にて半導体材料を加熱することで、半導体材料を固体の状態のままで、溶融させずにリンを除去することができる。従って、半導体材料を溶融してリンを除去していた従来の技術を比較すると、投入される熱エネルギーが少ない。このことから、リンの除去に係るコストが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜第１の実施の形態：本発明の再生装置を使用した半導体材料の再生方法＞
図１を参照して、本形態では、本発明の再生装置を利用した半導体材料（一実施例として半導体シリコン材料）の再生方法の概要を説明する。図１の各図は、半導体シリコン材料を再生する第１の方法、第２の方法および第３の方法を示すフローチャートである。各方法では、半導体屑に含まれるリンおよびボロンを処理する方法の組合せが異なる。
図１（Ａ）を参照して、半導体シリコン材料を再生する第１の方法は、シリコン屑（使用された半導体シリコン材料）を回収するステップＳ１１と、回収されたシリコン屑からリンを除去するためにゲッタリングを行うステップＳ１２と、シリコン屑に含有されるボロンを不活性化させるステップＳ１３と、不純物が除去または不活性化されたシリコン屑を太陽電池等として再利用するステップＳ１４とを具備する。これら各ステップの詳細を以下に詳述する。
【００２４】
ステップＳ１１では、半導体製造工程から発生するシリコン屑を回収する。シリコン屑は、例えば、シリコンインゴットの両端を切り落とす工程、シリコンインゴットが所定の径と成るように周囲を研削する工程、シリコンインゴットをスライスしてシリコンウェハを得る工程、シリコンウェハを薄くするためにその裏面をバックグラインドする工程等にて発生する。
【００２５】
更に、上記したシリコンインゴットを機械加工する工程等では、冷却水等の水をシリコンインゴット等に吹き付けながら機械加工を行う。従って、シリコン屑は、これらの工程から発生する排水に含まれる。シリコン屑を回収するためには、濾過装置等を用いてシリコン屑を排水から固液分離した後に、フィルタプレスを用いてシリコン屑を脱水し、更に、乾燥炉等を用いてシリコン屑を乾燥させている。
【００２６】
上記した各工程では、基本的にシリコンのみが機械加工されるので、例えば、純度が９０％程度以上の純度が比較的高いシリコン屑が得られる。しかしながら、この純度は、９９．９９９９９％（７Ｎ）の純度が要求される太陽電池用シリコンとしては充分ではない。更に、シリコンウェハは、ボロン（Ｂ）が導入されたＰ型の基板と、リン（Ｐ）が導入されたＮ型の基板とがあり、上記したシリコン屑は、Ｐ型のシリコン屑と、Ｎ型のシリコン屑の両方が混在した状態と成っている。これらのことから、シリコン屑を再利用するためには、シリコン屑に混入された不純物を除去する必要がある。
【００２７】
本形態では、下記するステップＳ１２およびステップＳ１３にて、シリコン屑に含まれるリンを除去し、更に、ボロンを不活性化させている。また、シリコン屑にはリンやボロン等の軽元素以外にも、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、カルシウム（Ｃａ）等の重金属も含まれている。本形態では、これらの重金属を、重金属の固液分配係数が小さいことを利用した、一方向凝固精製により除去している。この一方向凝固精製は、比較的安価且つ簡単なプロセスである。
【００２８】
ステップＳ１２では、ゲッタリングにより、シリコン屑に含まれるリンを除去している。具体的には、シリコン屑を１０００℃程度以上に加熱することにより、リンをシリコン屑の表面まで移動させ、その後にこのリンをシリコン屑から除去している。このステップの詳細は、図２（Ａ）を参照して後述する。
【００２９】
ステップＳ１３では、一定の温度にてシリコン屑を加熱することにより、サーマルドナーを発生させて、シリコン屑に含有されるボロンを不活性化させている。サーマルドナーは、シリコンに含まれる酸素原子が複数個集まって電子を放出してドナー化する現象であり、酸素ドナー等と称される場合もある。一般的な半導体プロセスでは、サーマルドナーが発生すると半導体の抵抗率が所望の値から変化してしまうので、サーマルドナーは好ましくない現象であると解されている。本発明では、このサーマルドナーを、シリコン屑に含有されたボロンを不活性化して、擬似的に除去するために、積極的に利用している。サーマルドナーの詳細については、図２（Ｂ）を参照して後述する。
【００３０】
また、本工程のサーマルドナーは、リンを除去するゲッタリングを行うステップＳ１２よりも後に行う必要がある。その理由は、サーマルドナーを行った後に、シリコン屑を１０００℃程度に加熱するゲッタリングを行うと、サーマルドナーにより不活性化されたシリコン屑中のボロンが、ゲッタリング時の加熱により再び活性化してしまうからである。
【００３１】
ステップＳ１４では、上記ステップによりリンが除去されてボロンが不活性化されたシリコン屑を再利用する。本ステップに於いて、シリコン屑は太陽電池として用いることができる。更には、シリコン屑の純度を更に高めたら、ＬＳＩ等の材料である半導体用シリコンとしてことも可能である。また、鉄鋼を精錬する際に、鉄鉱石等と共に炉に投入される脱酸剤として、シリコン屑を用いることもできる。
【００３２】
また、上記したステップＳ１２とステップＳ１３の何れか一方を、半導体シリコン材料の再生する上記方法から削除しても良い。即ち、リンを除去するゲッタリングを行うステップＳ１２を行わずに、サーマルドナーを行うステップＳ１３のみでボロンを不活性化させて、リンを含むＮ型のシリコン屑を得ても良い。また、ゲッタリングによりリンを除去するステップＳ１２を行い、ボロンを不活性化させるステップＳ１３を行わずに、ボロンを含むＰ型のシリコン屑を得ても良い。
【００３３】
図１（Ｂ）を参照して、半導体シリコン材料を再生する第２の方法を説明する。この第２の方法に於いて、上述した第１の方法と同じ部分は同一の符号を付してその説明を省略する。この図に示す第２の方法は、シリコン屑を回収するステップＳ１１と、ゲッタリングによりシリコン屑に含まれるリンを除去するステップＳ１２と、酸化工程によりシリコン屑に含まれるボロンを除去するステップＳ１５と、シリコン屑を再利用するステップＳ１４とを具備している。即ち、上述した第１の方法では、サーマルドナーを行うステップＳ１３によりボロンを不活性化していたが、この第２の方法ではステップＳ１３に替えて酸化工程を行うステップＳ１５を具備しており、ボロンは実質的に除去されている。第２の方法の他のステップは、上述した第１の方法と同一である。
【００３４】
ステップＳ１５では、ステップＳ１２によりリンが除去されたシリコン屑が、溶融されて溶融シリコンとなる。そして、この溶融シリコンの表面に水蒸気を吹き付けて、ボロンと酸素とを化合させて酸化ボロンを生成した後に、この酸化ボロンを除去する。また、本工程では、シリコン屑に含有される炭素も、２酸化炭素の形で除去される。
【００３５】
この第２の方法では、シリコン屑に含有されるボロンを不活性化させるのではなく除去するので、ステップＳ１２とステップＳ１５の順番を入れ替えても良い。また、この方法によると、リンおよびボロンの両方が除去された、真性半導体から成る半導体用シリコン材料が得られる。
【００３６】
図１（Ｃ）を参照して、半導体用シリコン材料を再生する第３の方法を説明する。この第３の方法に於いても、上述した第１の方法と同じ部分は同一の符号を付して、その説明を省略する。この図に示す第３の方法は、シリコン屑を回収するステップＳ１１と、蒸発工程によりシリコン屑に含まれるリンを除去するステップＳ１６と、サーマルドナーによりシリコン屑に含まれるボロンを不活性化するステップＳ１３と、シリコン屑を再利用するステップＳ１４とを具備している。即ち、上述した第１の方法では、ゲッタリングを行うステップＳ１２によりリンを除去していたが、この第３の方法ではステップＳ１２に替えて蒸発工程を行うステップＳ１６を具備している。第３の方法の他のステップは、上述した第１の方法と同一である。
【００３７】
ステップＳ１６では、先ず、ステップＳ１１にて回収されたシリコン屑を乾燥する。その後に、シリコン屑を、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で、１０Ｐａ〜０．０１Ｐａ程度の減圧雰囲気または真空雰囲気内に保持する。そして、シリコン屑に含有されるリンを蒸発除去する。リンは、他の不純物と比較すると、蒸発しやすい易蒸発性成分であるので、本工程により蒸発除去される。シリコン屑からリンが除去された後は、シリコン屑に含まれるボロンを不活性化させるサーマルドナーを行うステップＳ１３を行った後に、ステップＳ１４にてシリコン屑は太陽電池等として再利用される。
【００３８】
この第３の方法によると、リンが除去されてボロンが不活性化された擬似的な真性半導体が得られる。即ち、処理の結果として得られる半導体用シリコン材料は、上記した第１の方法と同様である。
【００３９】
上記した実施の形態では、半導体材料の一例としてシリコン屑が採用されたが、本実施の形態は、他の半導体材料（例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ））の再生にも適用させることができる。この事項は、後述する他の実施の形態に関しても同様である。
【００４０】
＜第２の実施の形態：ゲッタリングおよびサーマルドナーの詳細＞
図２を参照して、本形態では、上記したステップＳ１２およびステップＳ１３にて行われる、ゲッタリングおよびサーマルドナーの詳細を説明する。図２（Ａ）はリンを除去するゲッタリングの詳細を説明する概念図であり、図２（Ｂ）はボロンを不活性化させるサーマルドナーの詳細を説明する概念図である。
【００４１】
図２（Ａ）を参照して、シリコン屑１０からリン１２を除去するゲッタリング（ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）の工程を説明する。ここで、ゲッタリングとは、加熱処理によりシリコン屑１０に含有されるリン１２をその表面まで移動させ酸化膜層にトラップさせる処理である。更に、シリコン屑１０の表面に移動したリン１２は、化学的あるいは物理的処理により、酸化膜とともにシリコン屑１０から除去される。なお、この図ではリン１２を黒丸にて示している。
【００４２】
本工程では、先ず、シリコン屑１０の粒径が大きい場合は、粉砕処理を行ってシリコン屑１０の粒径を小さくする。ここでは、シリコン屑１０に含まれるリン１２を、加熱処理によりその表面まで移動させるので、シリコン屑１０の粒径は小さい方が、処理が容易になる。例えば、シリコン屑１０の粒径が数ｍｍ程度に大きい場合は、粉砕処理等によりその粒径を小さくする。また、シリコン屑１０の粒径が数百μｍ程度以下であり小さい場合は、粉砕処理は不要になる。
【００４３】
シリコン屑１０の粒径の一例として、例えば、シリコン屑１０の直径の平均値（平均粒径：算術平均径）が１．２μｍ程度であれば、上記したゲッタリングを好適に行うことができる。更に、この平均粒径であれば、後述するコールドプレスによる集合体の形成を好適に行うこともできる。
【００４４】
次に、シリコン屑１０を１０００℃程度以上の高温で数十分程度加熱することにより、シリコン屑１０に含有されるリン１２を、シリコン屑１０の表面に移動させる。リン１２はボロンと比較すると移動度の高い物質である。従って、シリコン屑１０が高温に加熱されると、含有されるリンは、シリコン屑１０の表面（粒界）まで移動する。また、加熱処理により、シリコン屑１０の表面は、雰囲気中酸素により酸化されるため、酸化膜(ＳｉＯ２)１１により覆われている。従って、シリコン屑１０に含まれるリン１２は、酸化膜１１の内部に移動する。または、リン１２は、シリコン屑１０と酸化膜１１との界面（あるいはシリコン屑１０の表面付近）に位置する。一方、シリコン屑１０に含有されるボロンは、拡散係数が低いので、本工程の加熱では殆ど移動しない。なお、この加熱工程は、シリコン屑１０が溶融されるまでは加熱されないので、シリコン屑１０を溶融してリン等の不純物を除去する周知の不純物除去方法と比較すると、リンの除去に必要とされる熱エネルギーを低減させることができる。このことは、シリコン屑１０からのボロンの除去に関しても同様である。
【００４５】
次に、酸化膜１１およびリン１２を、シリコン屑１０から除去する。上記した加熱処理により、リン１２は、酸化膜１１内部または酸化膜１１とシリコン屑１０との界面に位置しているので、酸化膜１１をシリコン屑１０から除去することで、リン１２も共に除去される。酸化膜１１およびリン１２を除去する方法としては、エッチングを用いた化学的手法と、グラインディングによる機械加工とがある。
【００４６】
エッチングによる場合は、上記した加熱工程を経たシリコン屑１０を、フッ酸（ＨＦ）の水溶液に浸漬させて、周囲の酸化膜１１をリン１２と共に除去する。酸化膜１１はフッ酸により溶融されるが、シリコン屑１０は基本的にはフッ酸に反応しない。従って、エッチング処理により、リン１２が除去されたシリコン屑１０が得られる。なお、エッチングによりシリコン屑１０を処理した後は、シリコン屑１０の洗浄、固液分離処理、脱水処理、乾燥処理等が必要とされる場合もある。
【００４７】
グラインディングによる場合は、シリコン屑１０を被覆する酸化膜１１を全面的に研削することにより、酸化膜１１と共にリン１２を除去する。
【００４８】
上記したゲッタリングによるリンの除去処理に係る費用は約３５０円／ｋｇであり、レーザーを用いた背景技術にかかる費用（５５０円／ｋｇ）よりも安い。従って、本形態のゲッタリングに依るリンの除去方法は、コスト的に有利である。
【００４９】
図２（Ｂ）を参照して、次に、シリコン屑１０に含まれるボロン１３を不活性化させるサーマルドナーの工程を説明する。サーマルドナーは、上記したゲッタリングにてリンが除去されたシリコン屑１０に対して行われる。
【００５０】
ここでは、シリコン屑１０を、例えば３００℃〜５００℃の温度範囲（特に４５０℃）にて、１時間程度連続して加熱することにより、サーマルドナーを発生させて、シリコン屑１０に含有されるボロン１３を不活性化させている。
【００５１】
サーマルドナーの詳細は次の通りである。シリコン屑１０中には、１０１８／ｃｍ３の酸素原子が不純物として存在している。この酸素原子は、通常単独では電子や正孔等のキャリアを供給しないが、上記した温度範囲内で熱処理を受けると、複数個の酸素原子が集まって、電子を放出してドナー化する。具体的には、上記熱処理により、１０１６／ｃｍ３程度の酸素ドナーが発生する。この酸素ドナーにより、シリコン屑１０の内部に存在するボロン１３が不活性化され、シリコン屑１０の抵抗率が上昇して、ボロン１３が除去された状態が擬似的に作り出されている。
【００５２】
上記したように、通常の半導体製造プロセスでは、サーマルドナーは好ましくない現象であると解されている。その理由は、サーマルドナーが発生すると、Ｐ型またはＮ型に変換された半導体の抵抗値が変化してしまうからである。本形態では、このサーマルドナーを積極的に利用して、物理的手法または化学的手法により除去することが困難なボロンを不活性化させ、シリコン屑１０から擬似的に除去している。
【００５３】
また、上記サーマルドナーを行った後に、シリコン屑１０が６００℃程度以上の高温に晒されると、酸素ドナーが消去されて、不活性化したボロンが再び活性化されてしまう。従って、上記サーマルドナーを行った後は、酸素ドナーが消去されることを防止するために、シリコン屑１０が６００℃以上の高温に晒されることを避ける必要がある。そのためには、１０００℃程度にシリコン屑１０を加熱するゲッタリング工程は、サーマルドナーの工程の前に行う必要がある。また、再利用のためにシリコン屑１０を溶融する工程も、サーマルドナーの工程の前に行う必要がある。更には、酸素ドナーが消去されることを防止するために、シリコン屑１０の急激な温度変化も避けた方がよい。
【００５４】
＜第３の実施の形態：太陽電池の製造方法＞
本形態では、上述したシリコン屑の再生方法の一適用例として、太陽電池の製造方法を説明する。即ち、本形態では、半導体製造工程から発生したシリコン屑から、リンの除去またはボロンの不活性化、あるいは両方の処理を行った後に、太陽電池を製造している。
【００５５】
本形態の太陽電池の製造方法としては、Ｐ型の半導体基板を製造した後に太陽電池を製造する第１の製造方法と、Ｎ型の半導体基板を製造した後に太陽電池を製造する第２の製造方法が有る。この第１の製造方法を図３に基づいて説明し、第２の製造方法を図４に基づいて説明する。
【００５６】
図３を参照して、この第１の製造方法を説明する。ここでは、上記したゲッタリングによりリンを除去することで、ボロンが残存するＰ型の半導体基板が製造され、このＰ型の半導体基板から太陽電池が製造される。なお、本形態では、多結晶太陽電池の製造工程を下記するが、単結晶太陽電池、非晶質（アモルファスシリコン）太陽電池を、シリコン屑から製造することも可能である。
【００５７】
図３に示すフローチャートは、大別すると、回収されたシリコン屑に含まれるリン等の不純物を除去する工程（ステップＳ３１およびステップＳ３２）と、シリコン材料を溶融する工程（ステップＳ３３）と、太陽電池を製造する工程（ステップＳ３４〜ステップＳ４２）とから成る。これらの各ステップを以下に詳述する。
【００５８】
ステップＳ３０では、ＬＳＩ等の半導体を製造する工程から発生するシリコン屑を回収する。この詳細は、図１を参照して説明したステップＳ１１と同様である。回収されたシリコン屑には、ボロンが導入されたシリコン屑と、リンが導入されたシリコン屑とが混在している。
【００５９】
ステップＳ３１では、一方向性凝固を行うことにより、シリコン屑に含まれる銅等の重金属を除去する。
【００６０】
ステップＳ３２では、シリコン屑に含まれるリンを除去する。リンを除去する方法としては、図２（Ａ）を参照して詳述したゲッタリングや、図１（Ｃ）を参照して説明した蒸発工程を採用することができる。特にゲッタリングは、低コストにてシリコン屑に含まれるリンを除去することができる。また、ゲッタリングによりリンを除去する場合は、ステップＳ３２を行う前に、シリコン屑を細分化する工程が行われても良い。このことにより、ゲッタリングによりリンが除去される効果を向上させることができる。
【００６１】
ここで、後述する集合体を使用した半導体材料の再生方法が太陽電池の製造方法に適用される場合は、方向性凝固のステップＳ３１を行わずに、プレス加工により多数のシリコン屑が集合した集合体が形成されても良い。即ち、シリコン屑は溶融されずに、集合体の状態で、リンを除去するステップＳ３２の処理を経ることになる。
【００６２】
本工程を経たシリコン屑では、リンは除去されているがボロンは除去されていない。従って、本工程を経たシリコン屑は、ボロンを含むＰ型の半導体シリコン材料である。
【００６３】
ステップＳ３３では、シリコン屑が溶融されて、所定の大きさのシリコンインゴットが鋳造される。多結晶太陽電池を製造する本方法では、１０００℃の温度にてシリコン屑を溶融し、鋳型で鋳造する。また、単結晶太陽電池が製造される場合は、１５００℃程度の温度にて、シリコン屑を溶融炉中で溶融された後に、単結晶引き上げを行う。更に、非晶質（アモルファス）太陽電池を製造する場合は、３００℃程度の温度にて、シランガスを用いた化学的な手法で、厚みが５００ｎｍ程度の太陽電池膜が、ガラス等から成る基板の主面に形成される。
【００６４】
ステップＳ３４では、シリコンインゴットをスライスして、半導体ウェハ２０を得る。シリコンインゴットをスライスする方法としては、マルチワイヤソーを用いた切断方法がある。本工程で得られるウェハ２０は、ボロンが含まれるＰ型の半導体ウェハであり、その厚さは、例えば２００μｍ程度である。
【００６５】
ステップＳ３５では、ウェハ２０の表面を化学エッチングすることにより、凹凸（テクスチャ）を形成する。このテクスチャは、シリコンの結晶方位によるエッチング速度の差を利用して形成される。このようにテクスチャをウェハ２０の表面に形成することで、ウェハの表面に光を閉じこめる効果を得ることができる。
【００６６】
ステップＳ３６では、ウェハ２０にＰＮ接合を形成する。上記したように、ウェハ２０は、ボロンを含有するＰ型の半導体であるので、ＰＮ接合を形成するためにリンをウェハ２０に導入する。この工程では、ウェハ２０は８５０℃程度の温度で約３０分間加熱される。また、ウェハ２０の周囲は、リンが導入されたＮ型またはＮ＋型に変換される。
【００６７】
ステップＳ３７では、ウェハ２０の表面に保護膜２１を形成する。この保護膜２１は、ＴｉＯ２から成り、常圧ＣＶＤにより形成される。また、保護膜２１は、反射防止膜としても機能している。
【００６８】
ステップＳ３８では、ウェハ２０の裏面をエッチングする。具体的には、ＫＯＨ水溶液を用いた化学エッチングにより、受光面以外のＮ層を除去する。
【００６９】
ステップＳ３９では、ウェハ２０の裏面に裏面電極２２を形成する。具体的には、ＡｇペーストおよびＡｌペーストをウェハ２０の裏面にスクリーン印刷して焼成することで、裏面電極２２を形成する。スクリーン印刷を行うときは、ウェハ２０は２００℃程度で約１分加熱される。また、焼成を行うときは、ウェハ２０は７５０℃程度で約１分加熱される。
【００７０】
ステップＳ４０では、ウェハ２０の表面である受光面に、受光面電極２３を形成する。受光面電極２３の形成方法は、上述した裏面電極２２と同様である。また、本工程では、保護膜２１を部分的に除去して開口部を形成した後に、この開口部に受光面電極２３を形成している。
【００７１】
ステップＳ４１では、ソーラーシミュレータ等を用いて、上記工程により形成された太陽電池の特性を計測して検査する。検査に合格した物のみが、モジュール組み立て工程に搬送され、組み立ての工程を経て、太陽電池が完成する（ステップＳ４２）。
【００７２】
また、本形態では、ウェハ２０に含まれるボロンを部分的に不活性にして、擬似的にボロンの濃度を低下させるために、サーマルドナーを行うステップＳ４６を追加しても良い。回収されたシリコン屑には、必要以上に高濃度のボロンが含有される時もある。従って、サーマルドナーにより部分的にボロンを不活性化させることにより、製造される太陽電池の特性を向上させることができる。部分的なサーマルドナーは、加熱温度、加熱時間、または加熱時間と加熱温度の両方を調整することにより達成される。この調整とは、例えば、図２（Ｂ）を参照して説明したサーマルドナーよりも、加熱温度を低くしたり、加熱時間を短くしたりすることが考えられる。
【００７３】
部分的なサーマルドナーを行うステップＳ４６は、ステップＳ３４からステップＳ４０の各ステップ同士の間に挿入することができる。即ち、ステップＳ４６では部分的にボロンを不活性化させるのみであるので、このことはステップＳ３６にて形成されるＰＮ接合に悪影響を与えない。このことから、部分的なサーマルドナーを行うステップＳ４６は、ＰＮ接合を形成するステップＳ３６の前に行っても良いし、ステップＳ３６の後に行っても良い。
【００７４】
図４を参照して、次に、シリコン屑に含有されるボロンを不活性化させて、擬似的にボロンが除去されたＮ型のウェハを用いる太陽電池の製造方法を説明する。また、図４に於いて、図３の製造工程と同様の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
ステップＳ３０およびステップＳ３１では、シリコン屑を回収した後に、一方向性凝固により銅等の重金属をシリコン屑から除去する。また、上述したように、ここでも方向性凝固Ｓ３１を行わずに、多数のシリコン屑がプレス加工により集合化された集合体が形成されても良い。そして、この集合体に対してステップＳ４３のリン除去が行われても良い。
【００７６】
ステップＳ４３では、シリコン屑からリンを部分的に除去する。図３に示した製造方法では、ステップＳ３２にてシリコン屑に含有されるリンの全てまたは殆どをゲッタリング等により除去していたが、このステップでは全てのリンは除去せずに、部分的にのみ除去している。このことにより、シリコン屑に含有されるリンの濃度が高すぎる場合、その濃度を所定の値に下げることができる。本ステップは、ゲッタリング時の時間、温度、または、時間と温度の両方を調整することにより行われる。この調整とは、例えば、図２（Ａ）を参照して説明したゲッタリングよりも、ゲッタリング時の加熱温度を低くしたり、加熱時間を短くすることである。
【００７７】
ステップＳ３３、ステップＳ３４およびステップＳ３５では、インゴットを鋳造した後に、インゴットをスライスしてウェハ２０を製造し、ウェハ２０の表面に凹凸（テクスチャ）を形成する。ステップＳ３４にて得られるウェハ２０には、リンおよびボロンの両方が存在している。
【００７８】
本製造方法では、ウェハを加工するステップＳ３４から、ＮＰ接合を形成するステップＳ４５までの間に、サーマルドナーを行うステップＳ４４が行われる。即ち、ここでは、ボロンをウェハ２０に拡散させてＮＰ接合を形成するステップＳ４５よりも前に、サーマルドナーを行う必要がある。この理由は、ボロンを注入してＮＰ接合を形成した後に、含有されるボロンの殆どを不活性化させるサーマルドナーを行うと、ウェハ２０全体がＮ型になってしまい、ウェハ２０が太陽電池で無くなってしまうからである。サーマルドナーの詳細は、図２（Ｂ）の説明と同様である。
【００７９】
更に、サーマルドナーを行うステップＳ４４は、インゴットを鋳造するステップＳ３３よりも後に行う必要がある。この理由は、ステップＳ３３では、例えば１０００℃以上の高温にてシリコン屑が加熱されて溶融されるからである。即ち、ステップＳ３３よりも前に、ステップＳ４４のサーマルドナーを行うと、サーマルドナーにより不活性化されたボロンが、ステップＳ３３の加熱により再び活性化されてしまう。
【００８０】
サーマルドナーを行うステップＳ４４を経たウェハ２０は、含有されるボロンが不活性化されて擬似的に除去され、リンを含むＮ型となっている。
【００８１】
ステップＳ４５では、ウェハ２０にボロンを拡散することにより、ウェハにＮＰ接合を形成する。図３に示したステップＳ３６では、リンを導入していたが、ここではボロンを導入している。従って、本製造方法により製造される太陽電池には、不活性化されたボロンと、不活性化されていない活性なボロンの両方が混在している。
【００８２】
続いて、ステップＳ３７にて保護膜２１を形成し、ステップＳ３８にてウェハ２０の裏面をエッチングすることにより、受光面を除いてＰ型の部位を除去する。更に、ステップＳ３９にて裏面電極２２を形成し、ステップＳ４０にて受光面電極２３を形成し、更に、ステップＳ４１の特性検査を行って、ステップＳ４２にて太陽電池が完成する。
【００８３】
上記した製造方法では、サーマルドナーを行うステップＳ４４が行われた後は、不活性化されたボロンが再び活性化されないように、留意する必要がある。例えば、ウェハ２０が、６００℃以上の高温に３０分〜１時間程度以上晒されてしまうと、不活性化されたボロンが再び活性化されてしまう恐れがある。上記したステップＳ４５以降の各工程は、このような条件は伴わないので、ボロンが再び活性化してしまう恐れは排除されている。
【００８４】
更に、上述した太陽電池の製造方法では、リン又はボロンの何れかをシリコン屑から除去し、Ｐ型またはＮ型のウェハを製造したが、例えば、図１（Ｂ）に示した方法を用いると、リン及びボロンの両方が除去された真性半導体から成るウェハが製造される。この真性半導体から成るウェハを用いて太陽電池を製造することも可能である。更には、このウェハを、ＬＳＩ等の他の半導体装置の材料として使用することも可能である。
【００８５】
＜第４の実施の形態：半導体材料の再生装置の構成＞
本実施の形態では、図５乃至図９を参照して、上記した半導体材料の再生方法に適用される半導体材料の再生装置の構成を説明する。図５の各図は各再生装置の概要を示す図であり、図６乃至図９は再生装置に含まれる各装置の詳細を示す図である。また、以下の説明では、半導体材料の再生装置に加えて、太陽電池製造装置に関しても言及する。
【００８６】
図５（Ａ）を参照して、この図では、シリコン屑回収装置３２と、再生装置３０Ａと、太陽電池製造装置４２とが示されている。更に、再生装置３０Ａは、リン除去装置３４とサーマルドナー装置４０（不活性化装置）とが含まれる。そして、紙面上にて上側に位置する装置から順番に使用してシリコン屑を処理することにより、シリコン屑が再生されて太陽電池が製造される。
【００８７】
シリコン屑回収装置３２は、図３のシリコン回収ステップＳ３０を参照して説明した方法を実現させるための装置である。例えば、シリコン屑を含む排水を濃縮させる濾過装置や、この排水を脱水するフィルタプレス等をシリコン屑回収装置３２として採用することができる。上記したように、この装置にて回収されたシリコン屑には、リンが導入されたＮ型のシリコン屑と、ボロンが導入されたＰ型のシリコン屑とが混在している。
【００８８】
再生装置３０Ａは、回収されたシリコン屑に含まれる不純物の除去または不活性化を行うための装置であり、リン除去装置３４およびサーマルドナー装置４０から成る。
【００８９】
リン除去装置３４は、シリコン屑に含まれるリンを除去する装置であり、ゲッタリング装置３６および分離装置３８から成る。ゲッタリング装置３６は、シリコン屑を加熱することにより、略均一にシリコン屑に含有されるリンを、シリコン屑の表面に移動させるゲッタリング処理を行う装置である。また、分離装置３８は、グラインディング装置またはエッチング装置であり、移動したリンをシリコン屑から分離させる装置である。
【００９０】
サーマルドナー装置４０は、所定の温度および時間にてシリコン屑を加熱することで、シリコン屑に含まれるボロンを不活性化して、擬似的にボロンを除去する装置である。
【００９１】
再生装置３０Ａにて再生処理されたシリコン屑は、リンが除去されたと共に、ボロンが不活性化された状態であり、擬似的に真性半導体の如き物性を示す。ここで、例えば、回収されるシリコン屑がＮ型またはＰ型のいずれかのシリコン屑であれば、再生装置３０Ａとしては、ゲッタリング装置３６またはサーマルドナー装置４０のみで構成することも可能である。
【００９２】
太陽電池製造装置４２は、再生装置３０Ａにて再生処理された半導体材料を利用して太陽電池を製造する装置である。例えば、太陽電池製造装置４２は、図３を参照して、ステップＳ３４以降のステップを具現化させるための装置により構成される。即ち、インゴットからウェハ２０を切り出す装置（ステップＳ３４）、ウェハ２０の主面にテクスチャを形成する装置（ステップＳ３５）、ＰＮ接合を形成するべくウェハ２０にリンを導入する装置（ステップＳ３６）ウェハ２０の上面に保護膜２１を形成する装置（ステップＳ３７）、ウェハの裏面をエッチングする装置（ステップＳ３８）、ウェハ２０の裏面に裏面電極２２を形成する装置（ステップＳ３９）、ウェハ２０の受光面に電極を形成する装置（ステップＳ４０）、これらの装置を使用することにより形成された太陽電池の特性を検査する装置（ステップＳ４１）等から太陽電池製造装置４２は形成される。
【００９３】
図５（Ａ）を参照して、更にここで、シリコン屑回収装置３２、再生装置３０Ａおよび太陽電池製造装置４２の２つ以上を組みあわせて太陽電池製造装置と見なしても良い。
【００９４】
図５（Ｂ）を参照して、他の形態の再生装置３０Ｂの構成を説明する。この図に示す再生装置３０Ｂの構成は、基本的には上述した再生装置３０Ａと同様である。そして、再生装置３０Ｂと再生装置３０Ａとの相違点は、再生装置３０Ａではサーマルドナー装置４０にてシリコン屑に含まれるボロンを除去していたのに対し、再生装置３０Ｂではプラズマ除去装置４４によりボロンを除去している点にある。再生装置３０Ｂの他の構成は、再生装置３０Ａと同様である。
【００９５】
具体的には、図５（Ｂ）には、シリコン屑回収装置３２、再生装置３０Ｂ、太陽電池製造装置４２が示されている。そして、再生装置３０Ｂはリン除去装置３４およびプラズマ除去装置４４が含まれる。また、リン除去装置３４は、ゲッタリング装置３６および分離装置３８から成る。
【００９６】
上記したプラズマ除去装置４４は、溶融されたシリコンにプラズマを照射させることで、シリコンに含まれるボロンを除去する装置である。再生装置３０Ａではサーマルドナー装置４０にてボロンを擬似的に除去していたが、再生装置３０Ｂでは実質的にボロンをシリコン屑から除去している。従って、上記した構成の再生装置３０Ｂにより再生された半導体シリコン材料は、リンおよびボロンの両方が除去されているので、再生装置３０Ａにより再生された半導体シリコン材料よりも純度が高い。
【００９７】
図５（Ｃ）を参照して、他の形態の再生装置３０Ｃの構成を説明する。再生装置３０Ｃの基本的構成は、上述した再生装置３０Ａと同様である。再生装置３０Ａと再生装置３０Ｃとの相違点は、再生装置３０Ａがリン除去装置３４を備えていたのに対して、再生装置３０Ｃが加熱リン除去装置４６を備えている点にある。即ち、再生装置３０Ｃでは、溶融されたシリコン屑に電子銃でビームを照射させることで、シリコン屑に含まれるリンを除去している。
【００９８】
具体的には、この図に示す再生装置３０Ｃは、加熱リン除去装置４６と、サーマルドナー装置４０とを具備している。加熱リン除去装置４６は、高真空下にて溶融されたシリコンに、電子銃を用いてビームを照射することで、シリコンからリンを除去している。また、サーマルドナー装置４０では、上述したように、シリコン屑に含まれるボロンを不活性化（サーマルドナー）させることで、ボロンを擬似的に除去している。
【００９９】
再生装置３０Ｃにより再生された半導体材料は、リンが除去されており、ボロンが不活性化されて擬似的に除去された状態である。
【０１００】
上述した３つの再生装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを比較してみると、再生装置３０Ａが最も低コストで半導体屑を再生することができる。その理由は、再生装置３０Ｂ、３０Ｃではシリコン屑を溶融するのと比較して、再生装置３０Ａではシリコン屑を加熱する工程は有するものの溶融しないからである。再生装置３０Ａでは、シリコンが溶融するほど装置の温度を上昇させる必要がないので、その分必要とされる熱エネルギーが少なくなり、低コストにシリコンを再生させることができる。
【０１０１】
次に、図６乃至図９を参照して、上記した再生装置３０Ａ等に含まれる各装置の構成を具体的に説明する。
【０１０２】
図６を参照して、図５（Ａ）に示された再生装置３０Ａまたは図５（Ｂ）に示された再生装置３０Ｂに含まれるリン除去装置３４の構成を説明する。図６（Ａ）はリン除去装置３４の概略図であり、図６（Ｂ）はゲッタリング装置３６の構成を示す断面図であり、図６（Ｃ）は分離装置３８の構成を示す概念図である。
【０１０３】
図６（Ａ）を参照して、シリコン屑からリンを除去するリン除去装置３４は、シリコン屑の内部に含有されるリンをその表面に向かって移動させるゲッタリング装置３６と、シリコン屑の表面まで移動したリンをシリコン屑から分離させる分離装置３８とを具備している。より具体的には、ゲッタリング装置３６にてシリコン屑の表面はシリコン酸化物（シリコン化合物）により被覆され、分離装置３８ではリンと共にこのシリコン酸化物がシリコン屑から除去される。このシリコン酸化物は、加熱工程で生成される場合もあるし、加熱前に空気中の酸素とシリコン屑とが反応して形成される場合もある。
【０１０４】
図６（Ｂ）を参照して、ゲッタリング装置３６の構造を説明する。ゲッタリング装置３６は、石英管４８と、導入部５２と、排出部５４と、加熱ヒーター５０とを主要に備えている。石英管４８は耐熱性に優れた石英から成る収納部であり、シリコン屑６２を加熱するための空間が内部に確保されている。導入部５２は、石英管４８の右側側壁に設けられており、石英管４８の内部と外部とを連通させている。また、導入部５２は、石英管４８の左側側壁に取り付けられており、石英管４８の内部と外部とを連通させている。導入部５２からはゲッタリングに必要とされるガス５６が導入され、排出部５４からは石英管４８を経由したガス５８が外部に排出される。
【０１０５】
加熱ヒーター５０は、石英管４８に設けられており、石英管４８の内部の雰囲気を所定の温度まで加熱させる。加熱ヒーター５０としては、抵抗加熱ヒーターを使用することができる。
【０１０６】
石英ボート６０は、石英から成りシリコン屑６２を収納させるための容器である。石英管４８の内部には、例えば熱電対から成る温度モニター９２が設置されている。ここで、石英ボート６０に替えて、アルミナから成る収納容器が採用されても良い。
【０１０７】
上記構成のゲッタリング装置３６を使用したシリコン屑６２のゲッタリング方法を以下に説明する。
【０１０８】
先ず、シリコン屑６２を石英ボート６０に載置して収納させた後に、この石英ボート６０を石英管４８の内部に搬送する。ここでは、プレス加工を施すことで多数の粒子状のシリコン屑６２を集合させた集合体が石英ボート６０に載置されて収納されている。
【０１０９】
次に、ガス５６を導入部５２から石英管４８の内部に導入しつつ、加熱ヒーター５０に通電して石英管４８の内部雰囲気を加熱する。ガス５６としては、アルゴンまたは窒素ガスが採用され、圧力が０．０１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下で導入される。ここでは、温度モニター９２にてシリコン屑６２付近の雰囲気の温度をモニタリングしつつ、石英管４８の内部の温度を９００℃以上且つ１２００℃以下に保つ。この温度が９００℃未満であるとゲッタリングの効果が小さくなり、この温度が１２００℃以上であると石英管４８の耐熱温度の上限を内部の温度が超えてしまい石英管４８が破壊されてしまう恐れがある。そして、この温度による加熱を、０．５時間以上２時間以下、連続して行う。この時間が０．５時間未満であると、ゲッタリングが不十分であり、シリコン屑６２の内部にリンが残留してしまう恐れがある。一方、この時間が２時間より長くなると、必要以上にゲッタリングに係る時間が長くなり、再生作業の効率が低下してしまう恐れがある。
【０１１０】
次に、加熱ヒーター５０による加熱を停止させた後に、石英管４８の内部雰囲気が室温と同程度に成るまで放置して、石英ボート６０と共にシリコン屑６２を外部に取り出す。
【０１１１】
上記工程を経たシリコン屑６２の各々は、含有されるリンがシリコン屑６２の表面まで移動された状態になっている。
【０１１２】
図６（Ｃ）を参照して、次に、シリコン屑６２の表面に移動したリンをシリコン屑から分離させる分離装置３８の構造を説明する。
【０１１３】
分離装置３８は、ゲッタリング処理を経たシリコン屑６２を収納させる収納容器であるメッシュカゴ６６と、フッ化水素酸７０が貯留されたタンク６８と、純水である水７４が貯留されたタンク７２とを主要に備えている。そして、メッシュカゴ６６は、コンベヤー６４に吊り下げられることで、上下方向および水平方向への移動が可能とされている。
【０１１４】
タンク６８は、例えば、テフロン（登録商標）等を材料とするものであり、その内部にはフッ化水素酸７０（フッ酸）が貯留されている。フッ化水素酸７０は、非常に腐食性が強い薬品であるので、タンク６８は耐食性に優れたテフロン（登録商標）等の材料から成る必要がある。ここで、フッ酸の濃度は、例えば５％である。
【０１１５】
タンク７２は、例えば、テフロン（登録商標）から成るものであり、その内部には純水である水７４が貯留されている。また、タンク７２は、コンベヤー６４がメッシュカゴ６６を輸送する経路に於いて、タンク６８よりも後段に配置されている。タンク７２に貯留された水７４は、シリコン屑６２に含浸されたフッ化水素酸７０を除去するリンス処理を行うために使用される。また、複数のタンク７２がコンベヤー６４の輸送経路中に配置されても良い。
【０１１６】
上記構成の分離装置３８を使用してシリコン屑６２の表面からリンを分離させる方法は次の通りである。
【０１１７】
先ず、上記したゲッタリング処理を経たシリコン屑６２をメッシュカゴ６６の内部に収容させる。ここで、シリコン屑６２は、プレス加工が施されており、例えばその形状は直径が数ｃｍであり厚みが数ｃｍのタブレット状である。従って、シリコン屑６２の搬送は容易であり、メッシュカゴ６６の編み目も粗いもので良い。図では、メッシュカゴ６６には１つのみの集合体の状態のシリコン屑６２が例示されているが、数百個程度の多数のシリコン屑６２がメッシュカゴ６６に収容されても良い。メッシュカゴ６６は、金属製のケーブル等を経由して、コンベヤー６４に吊り下げられる。
【０１１８】
次に、シリコン屑６２が収容されたメッシュカゴ６６をコンベヤー６４により移動させて、タンク６８に貯留されたフッ化水素酸７０に一定時間浸漬させる。このことにより、ウェットエッチングを行い、シリコン屑６２の表面に存在するリンを、シリコン屑６２から分離させる。また、シリコン屑６２の表面にシリコン化合物が存在する場合は、リンと共にこの化合物も分離して除去させる。フッ化水素酸７０にシリコン屑６２が浸漬される時間は、例えば、０．５分以上１０分以下である。この時間が０．５分未満であると、シリコン屑６２のエッチング処理が不十分であり、シリコン屑６２にリンや酸化物が残留してしまう恐れがある。また、上記時間が１０分より長いと、この工程の効率が悪く成ってしまう恐れがある。本工程が終了したら、コンベヤー６４を駆動させて、メッシュカゴ６６をタンク６８からタンク７２に移動させる。
【０１１９】
次に、タンク７２に貯留された水７４に、メッシュカゴ６６に収容されたシリコン屑６２を浸漬させる。この工程により、固形状態のシリコン屑６２に含浸されたフッ化水素酸７０が除去され、更に、シリコン屑６２の表面に残存するリンや化合物も分離される。本処理は一般的にリンス処理と称されている。このリンス処理の回数は、３回以上１０回以下であり、この回数に応じた数のタンク７２が水７４が貯留された状態で用意されても良い。更に、本工程の分離を好適に行うために、タンク７２の内部に於いて水７４を流動させても良い。
【０１２０】
図７を参照して、次に、サーマルドナー装置４０の構造およびこの装置を使用した不活性化を説明する。この図に例示されているサーマルドナー装置４０の概略的構成は、図６（Ｂ）に示したゲッタリング装置３６と同様である。
【０１２１】
具体的には、サーマルドナー装置４０は、石英管７６と、石英管７６を加熱する加熱ヒーター９０と、石英管７６の内部と外部とを連通させて外部からガス７８が導入される導入部８０と、石英管７６の内部と外部とを連通させてガス８４が排出される排出部８２とから構成される。また、先工程を経てリンが除去されたシリコン屑８６は、石英ボート８８に載置された状態で、石英管７６の内部に収納される。
【０１２２】
サーマルドナー装置４０を使用して、シリコン屑８６をサーマルドナー処理させる方法は次の通りである。先ず、集合体の状態のシリコン屑８６を石英ボート８８の上部に載置させて、石英管７６の内部空間に収納させる。次に、導入部８０から、アルゴンまたは窒素ガスを含むガス７８を、導入部８０から石英管７６に導入する。導入されるガス７８の圧力は、例えば０．０１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下である。このとにより、石英管７６の内部はガス７８により満たされる。導入されたガス７８は、最終的には排出部８２から外部に排出される。
【０１２３】
ガス７８の導入に同期して、加熱ヒーター９０により石英管７６が加熱される。そして、石英管７６の内部の温度は温度モニター９４によりモニタリングされており、温度モニター９４からの出力に基づいて加熱ヒーター９０が制御されている。本工程では、石英管７６の内部雰囲気の温度（即ち、シリコン屑８６が加熱される温度）は、３００℃以上５００℃以下が好適であり、例えば設定値としては４５０℃である。本工程に於ける石英管７６の内部温度をこの範囲内とすることで、シリコン屑８６に含まれるボロンを不活性化させて、擬似的にボロンをシリコン屑８６から除去することができる。一方、石英管７６の内部温度が３００℃未満であると、サーマルドナーが生成されずにボロンが擬似的に除去されない。また、この温度が５００℃よりも上であると、生成されたサーマルドナーが消失してしまい、ボロンが擬似的に除去されない。
【０１２４】
図８を参照して、シリコン屑１０６から実質的にボロンを除去するプラズマ除去装置４４の構成およびこの装置によるボロンの除去方法を説明する。
【０１２５】
この図に示されるプラズマ除去装置４４は、内部に空間が形成された石英管９６と、石英管９６の内部空間と外部とを連通させる導入部１００と、石英管９６の内部空間と外部とを連通させる排出部１０２と、シリコン屑１０６が収納される石英ボート１０８と、石英管９６の内部の温度を計測する温度モニター１１０と、プラズマを発生させるプラズマトーチ１１２と、水蒸気を発生させるノズル１１４とを具備している。
【０１２６】
石英管９６、導入部１００および排出部１０２の構成は、図６（Ｂ）を参照して説明した石英管４８、導入部５２および排出部５４と同様でよい。
【０１２７】
石英ボート１０８は、石英等の耐熱性が高い材料から成る容器であり、集合体の状態または粒子状態のままのシリコン屑１０６が収納されている。また、シリコン屑１０６は溶融されるので、石英ボート１０８の形状は、溶融された液状のシリコン屑１０６が外部に流出しないタンク状のものが好適である。
【０１２８】
温度モニター１１０は、石英ボート１０８またはその近傍に設置され、この箇所の温度を計測するためのものである。
【０１２９】
この様な構成のプラズマ除去装置４４を使用して、シリコン屑１０６に含まれるボロンを実質的に除去する方法は次の通りである。先ず、シリコン屑１０６が収納された石英ボート１０８を、石英管９６の内部に格納する。
【０１３０】
次に、不図示の加熱ヒーターにより石英管９６を加熱して、シリコン屑１０６を溶融させる。シリコン屑１０６を溶融させるためには、石英管９６の内部の温度を１５００℃以上に加熱する必要がある。換言すると、シリコン屑１０６を溶融させてボロンを除去するプラズマ除去装置４４は、ボロンを不活性化させるサーマルドナー装置４０よりも多量の熱エネルギーを消費する。更に、この加熱処理に同期して、アルゴンガスまたは窒素ガス（ガス９８）が導入部１００から石英管９６の内部に導入される。そして、石英管９６に充填されたガスは、最終的にはガス１０４として排出部１０２から外部に放出される。
【０１３１】
シリコン屑１０６が溶融したら、プラズマトーチ１１２およびノズル１１４を使用して、液状のシリコン屑１０６からボロンを除去する。具体的には、プラズマトーチ１１２からプラズマを含むガスであるプラズマガスをシリコン屑１０６に吹き付ける。これと同時に、ノズル１１４を経由して、シリコン屑１０６に水蒸気を吹き付ける。プラズマトーチ１１２から噴出されるプラズマガスと、ノズル１１４から噴出される水蒸気とは、溶融したシリコン屑１０６の液面の同じ箇所に到達する。ここで、水蒸気と同時に水素ガスをシリコン屑１０６に吹き付けても良い。このことにより、シリコン屑１０６に含まれるボロンは酸化ボロンの状態で除去される。
【０１３２】
上記手法によりボロンがシリコン屑１０６から除去されたら、石英管９６の内部を冷却した後に、シリコン屑１０６を石英管９６から取り出す。この処理を経たシリコン屑１０６は、ボロンが除去された状態となっている。
【０１３３】
図９を参照して、シリコン屑１２０からリンを実質的に除去する加熱リン除去装置４６の構造とこれを使用したリンの除去方法を説明する。加熱リン除去装置４６は、チャンバー１１８と、チャンバー１１８から引き出された排出部１２４と、排出部１２４を経由してチャンバー１１８の内部空間と連絡されたポンプ１２６と、シリコン屑１２０にビームを印加させる電子銃１１６とを具備している。収納容器である石英ボート１２２に収納されたシリコン屑１２０は、チャンバー１１８の内部に収納される。
【０１３４】
チャンバー１１８は、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｕｓｅｄ  Ｓｔｅｅｌ：ステンレス鋼）等の金属から成る収納容器であり、内部が高真空状態となっても変形しない程度の機械的強度を有する様に成形されている。また、ポンプ１２６は、例えばロータリーポンプであり、排出部１２４を経由してチャンバー１１８に連絡されており、チャンバー１１８の内部空間を低圧化させるために使用される。更にまた、電子銃１１６は、チャンバー１１８の外部に位置する電源から供給される電気エネルギーを変換して、チャンバー１１８の内部にて電子ビームを発生させる機能を有する。
【０１３５】
この様な構成の加熱リン除去装置４６を使用したリンの除去方法は次の通りである。先ず、石英ボート１２２に収納されたシリコン屑１２０を、チャンバー１１８の内部空間に収容させる。
【０１３６】
次に、ポンプ１２６を稼働させてチャンバー１１８の内部空間に位置する空気を吸引し、チャンバー１１８の内部を低圧状態にする。例えば、チャンバー１１８の内部空間の気圧を、１０Ｐａ以下０．０１Ｐａ以上にする。
【０１３７】
次に、または先工程と同時に、シリコン屑１２０を加熱して溶融させる。例えば、シリコン屑１２０は、１５００℃程度に加熱されて溶融される。
【０１３８】
更に、電子銃１１６を稼働させて、溶融されたシリコン屑１２０に電子ビームを照射させる。この作業を行うことで、シリコン屑１２０に含まれるリンは蒸発除去される。
【０１３９】
＜第５の実施の形態：再生方法および再生装置＞
本実施の形態では、図１０乃至図１２を参照して、粒子状のシリコン屑から成る半導体材料の再生方法および再生装置を説明する。本実施の形態に於いて、先に述べた実施の形態と共通する名称または符号の部位は、その説明を省略する。本実施の形態の特徴的な事項は、粒子状態のシリコン屑にプレス加工を施して集合体の状態にした後に、シリコン屑に含まれるリンやボロン等の不純物を除去している点にある。
【０１４０】
先ず、図１０を参照して、本実施の形態の再生方法および再生装置を説明する。図１０（Ａ）は再生方法を示すフローチャートであり、図１０（Ｂ）は再生装置を示すブロック図である。
【０１４１】
図１０（Ａ）を参照して、本実施の形態の半導体材料の再生方法を説明する。本実施の形態の再生方法は、シリコン屑を回収するステップＳ５１と、集合体を形成するステップＳ５２と、不純物を除去するステップＳ５３と、シリコン屑を再利用するステップＳ５４とを具備している。ここで、これらのステップの全てを再生工程と見なすこともできるし、集合体を形成するステップＳ５２と不純物を除去するステップＳ５３のみを再生工程を見なすこともできる。
【０１４２】
ステップＳ５１では、半導体製造工程から発生する粒子状のシリコン屑を回収する。この工程の詳細は、上述した回収ステップ（例えば、図４に示されたステップＳ３０）と同様であり、シリコン屑が含まれる排水の濃縮処理または脱水処理等を行ってシリコン屑を回収している。
【０１４３】
ステップＳ５２では、ステップＳ５１にて回収されたシリコン屑を集合させて集合体を形成する。具体的には、シリコン屑を所定量に小分けして、分けられたシリコン屑に対してプレス加工を行って集合体を形成している。この加工により、例えば円柱形状の集合体が形成される。本ステップでは、基本的には粒子状のシリコン屑に対して圧力を加えることのみによって、シリコン屑が集合して固形状と成った集合体を形成している。即ち、樹脂材料等から成る結着剤（バインダー）等を使用していない。従って、集合体を構成するシリコン屑同士の間には微細な空間が形成されている。
【０１４４】
更に、本ステップでは、シリコン屑に対して熱エネルギーを加えることなく常温でプレス加工を行っており、この加工方法はコールドプレスと称されている。更にまた、上記したシリコン屑から成る集合体は、加圧成型体、固形体と称することもできる。更には、集合体の形成は、シリコン屑を小分けして集合体の形状を仮成型する工程と、仮成型された集合体に対してプレス加工を行うプレス加工とに分けて行われても良い。そして、本ステップより後段のステップは、集合体の状態のシリコン屑に対して行われる。
【０１４５】
ステップＳ５３では、集合体の状態のシリコン屑に対して、シリコン屑に含まれる不純物（リン、ボロン）を除去するための処理を行う。この処理としては、図１の各図を参照して、ゲッタリング、サーマルドナー、酸化工程、蒸発工程のいずれかあるいはこれらの組合せが考えられる。ゲッタリングは、正確には、加熱処理によりシリコン屑に含まれるリンを表面に移動させるゲッタリング処理と、表面に移動したリンをシリコン屑から分離させる分離処理とを含む。サーマルドナーは、シリコン屑を所定の温度で所定時間に渡り加熱することで、シリコン屑に含まれるボロンを不活性化させて、ボロンを擬似的に除去する処理である。酸化工程は、溶融されたシリコン屑にプラズマガスと水蒸気を吹き付けて、シリコン屑に含まれるボロンを実質的に除去する工程である。また、蒸発工程とは、溶融されたシリコン屑に電子ビームを照射して、シリコン屑に含まれるリンを実質的に除去する工程である。
【０１４６】
シリコン屑から不純物を除去する各工程の詳細は、上記した他の実施の形態にて説明されている。
【０１４７】
本実施の形態では、微細な粒状のシリコン屑を集合体とした後に、この集合体の状態のシリコン屑に対して上記した不純物の除去を行っている。従って、シリコン屑のハンドリング性を向上させると共に、シリコン屑の飛散が防止される。
【０１４８】
ステップＳ５４としては、上述した太陽電池の製造方法を採用することも可能である。集合体を形成するステップＳ５２を、太陽電池の製造方法に適用させることで、シリコン屑の輸送が容易になり、結果的に太陽電池の製造に必要とされるコストを低減させることができる。
【０１４９】
図１０（Ｂ）を参照して、この図では、シリコン屑回収装置１２８と、再生装置１３２と、太陽電池製造装置１４２が示されている。ここで、これら装置全てを再生装置と見なしても良い。更には、再生装置１３２を、太陽電池を製造するための装置の一部と見なしても良い。
【０１５０】
また、再生装置１３２は、シリコン屑集合装置１３０と、リン除去装置１３４と、サーマルドナー装置１４０とを含んでいる。更に、リン除去装置１３４には、ゲッタリング装置１３６と、分離装置１３８が含まれている。ここで、シリコン屑に含まれる不純物は主にリンまたはボロンである。従って、リンを除去するリン除去装置１３４およびボロンを不活性化して擬似的に除去するサーマルドナー装置１４０が、不純物除去装置１４４の一例である。
【０１５１】
ここで、再生装置１３２の構成を変更しても良い。即ち、図１０（Ｂ）に示されるリン除去装置１３４に替えて、図５（Ｃ）に示された加熱リン除去装置４６を採用しても良い。更に、図１０（Ｂ）に示されるサーマルドナー装置１４０に替えて、図５（Ｂ）に示されたプラズマ除去装置４４を採用しても良い。このことにより、シリコン屑からリンおよびボロンを除去してシリコン屑を再生して真性半導体を得ることができる。
【０１５２】
図１１を参照して、シリコン屑集合装置１３０の詳細を説明する。シリコン屑集合装置１３０は、パンチ１４６と、ダイス１５０と、パンチ１４８と、加圧部１５４と、圧力ゲージ１５６と、加圧棒１５９とを主要に備えている。
【０１５３】
ダイス１５０は、鉄等の金属材料からなり、円筒形状の空間を内部に有し、この空間の大きさは、形成される集合体の形状に対応している。
【０１５４】
パンチ１４６は、ダイス１５０の内部空間に隙間無く挿入できる大きさの鋼棒であり、上方からダイス１５０の内部空間に挿入されている。
【０１５５】
パンチ１４６は、パンチ１４６と同様の形状を有し、ダイス１５０の内部空間に下方から挿入されている。
【０１５６】
加圧部１５４は、パンチ１４８が載置されたテーブルを下方から上方に向かって加圧する部位であり、油圧またはモータ等の駆動手段が採用される。
【０１５７】
圧力ゲージ１５６は、加圧部が発生させている圧力を示している部位であり、アナログ表示方式またはデジタル表示方式が採用される。
【０１５８】
加圧棒１５９は加圧部１５４に駆動力を与える部位である。
【０１５９】
シリコン屑集合装置１３０を使用して、シリコン屑１５２を集合体とする方法は次の通りである。先ず、パンチ１４８の上方にダイス１５０を載置した後に、ダイス１５０の内部空間にシリコン屑１５２を収納させる。シリコン屑１５２は、粒状のままでも良いし、予め固形状態に仮成形されたものでも良い。次に、ダイス１５０の内部空間に上方からパンチ１４６を挿入する。更に、加圧棒１５９を操作して加圧部１５４から所定の圧力を、パンチ１４８を経由して、シリコン屑１５２に与える。
【０１６０】
このときに、加圧部１５４からシリコン屑１５２に与えられる圧力は、例えば、２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下である。圧力をこの範囲内とすることで、多数のシリコン屑１５２が一体化されて且つ内部に微細な空間を有する集合体が形成される。圧力が２０ＭＰａ未満であると、シリコン屑１５２を集合体として一体化させることが困難になる。一方、圧力が３００ＭＰａより大きいと、シリコン屑１５２の内部に、必要とされる微細な空間が形成されない恐れがある。
【０１６１】
図１２を参照して、シリコン屑（集合体１５８）の表面に位置するリンを分離させる分離装置１３８および分離方法を説明する。図１２（Ａ）は分離装置１３８を示す図であり、図１２（Ｂ）は集合体１５８にフッ化水素酸７０が滲入した状態を示す図である。
【０１６２】
図１２（Ａ）を参照して、分離装置１３８は、集合体１５８を収容させるメッシュカゴ６６と、ワイヤー等の係止手段を経由して、メッシュカゴ６６を縦方向および横方向に移動させるコンベヤー６４と、フッ化水素酸７０（エッチャント）が貯留されるタンク６８と、水７４（純水）が貯留されるタンク７２とを具備する構成となっている。
【０１６３】
図１１に示したシリコン屑集合装置１３０により成型された集合体１５８は、メッシュカゴ６６に収納された後に、フッ化水素酸７０に一定時間浸漬される。例えば、シリコン屑から成る集合体１５８は、０．５分以上１０分以下の間、フッ化水素酸７０に浸漬される。このことにより、集合体１５８を構成する粒子状のシリコン屑の表面に位置するリンが、フッ化水素酸７０によりウェットエッチングされてシリコン屑（集合体１５８）から酸化膜とともに除去される。この分離が終了した後は、メッシュカゴ６６に収納された集合体１５８は、コンベヤー６４によりタンク７２に搬送される。
【０１６４】
次に、集合体１５８は、タンク７２に収納された水７４に浸漬されてリンス処理される。即ち、集合体１５８を構成する各シリコン屑の表面に残存しているリンやフッ化水素酸７０をシリコン屑の表面から除去する。このリンス処理は、例えば、０．５分以上２．０分以下である。更に、このリンス処理が行われる回数は、３回以上１０回以下である。このリンス処理に於いても、集合体１５８を構成する各シリコン屑同士の間には、微細な間隙が形成されているので、この間隙を経由して水７４が集合体１５８の内部に進入する。従って、集合体１５８の内部に位置するシリコン屑に対しても、十分にリンス処理が行われる。
【０１６５】
図１２（Ｂ）を参照して、集合体１５８を構成するシリコン屑６２がエッチング処理される状況を説明する。この図は、集合体１５８の一部を切開した断面の拡大図であり、多数のシリコン屑６２が集合して一体化することで、集合体１５８が構成されている。シリコン屑６２の粒径は例えば１μｍ程度であり、シリコン屑６２同士の間にも同程度の間隙が形成されている。更に、本実施の形態では、シリコン屑６２を加熱せずに常温で加圧成型する所謂コールドプレスにより集合体１５８を形成している。従って、隣接するシリコン屑６２同士は面でなく点で接合された状態であり、シリコン屑６２同士の間に形成される間隙は、集合体１５８の内部まで連続している。このことから、ウェットエッチングの為に使用されるエッチャントであるフッ化水素酸７０は、シリコン屑６２同士の間の間隙を経由して、集合体１５８の内部に位置するシリコン屑６２まで到達する。そして、到達したフッ化水素酸７０により、集合体１５８の内部に存在するシリコン屑６２の表面に付着された不純物等が除去される。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明の半導体シリコン材料の再生方法を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）はフローチャートである。
【図２】本発明の半導体シリコン材料の再生方法を示す図であり、（Ａ）はゲッタリングを示す概念図であり、（Ｂ）はサーマルドナーを示す概念図である。
【図３】本発明の半導体シリコン材料の再生方法が適用された太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の半導体シリコン材料の再生方法が適用された太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の半導体材料の再生装置を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）はブロック図である。
【図６】本発明の半導体材料の再生装置を示す図であり、（Ａ）はブロック図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は概要図である。
【図７】本発明の半導体材料の再生装置に含まれるサーマルドナー装置を示す断面図である。
【図８】本発明の半導体材料の再生装置に含まれるプラズマ除去装置を示す断面図である。
【図９】本発明の半導体材料の再生装置に含まれる加熱リン除去装置を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の半導体材料の再生方法を示すフローチャートであり、（Ｂ）は本発明の半導体材料の再生装置を示すブロック図である。
【図１１】本発明の半導体材料の再生装置に含まれるシリコン屑集合装置の構成を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の半導体材料の再生装置に含まれる分離装置の構成を示す図であり、（Ｂ）は集合体の部分的な断面図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１０          シリコン屑
１１          酸化膜
１２          リン
１３          ボロン
２０          ウェハ
２１          保護膜
２２          裏面電極
２３          受光面電極
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ    再生装置
３２          シリコン屑回収装置
３４          リン除去装置
３６          ゲッタリング装置
３８          分離装置
４０          サーマルドナー装置
４２          太陽電池製造装置
４４          プラズマ除去装置
４６          加熱リン除去装置
４８          石英管
５０          加熱ヒーター
５２          導入部
５４          排出部
５６          ガス
５８          ガス
６０          石英ボート
６２          シリコン屑
６４          コンベヤー
６６          メッシュカゴ
６８          タンク
７０          フッ化水素酸
７２          タンク
７４          水
７６          石英管
７８          ガス
８０          導入部
８２          排出部
８４          ガス
８６          シリコン屑
８８          石英ボート
９０          加熱ヒーター
９２          温度モニター
９４          温度モニター
９６          石英管
１００        導入部
１０２        排出部
１０４        ガス
１０６        シリコン屑
１０８        石英ボート
１１０        温度モニター
１１２        プラズマトーチ
１１４        ノズル
１１６        電子銃
１１８        チャンバー
１２０        シリコン屑
１２２        石英ボート
１２４        排出部
１２６        ポンプ
１２８        シリコン屑回収装置
１３０        シリコン屑集合装置
１３２        再生装置
１３４        リン除去装置
１３６        ゲッタリング装置
１３８        分離装置
１４０        サーマルドナー装置
１４２        太陽電池製造装置
１４４        不純物除去装置
１４６        パンチ
１４８        パンチ
１５０        ダイス
１５２        シリコン屑
１５４        加圧部
１５６        圧力ゲージ
１５８        集合体
１５９        加圧棒
【図１】
2008308345.tif 000003
【図２】
2008308345.tif 000004
【図３】
2008308345.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008308345.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008308345.tif 000009
【図８】
2008308345.tif 000010
【図９】
2008308345.tif 000011
【図１０】
2008308345.tif 000012
【図１１】
2008308345.tif 000013
【図１２】
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