(57)【要約】【課題】薄板が形成されるべき基体の主表面に対して、主表面の温度分布の均一化を図り、厚みむらのない良好な形状やひずみのない良好な結晶構造を有する薄板の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】薄板製造方法は、薄板成長面を含む基体１を融液１７に浸して、薄板成長面に薄板を凝固成長させる方法であって、薄板成長面の少なくとも一部を融液１７に浸す基体浸漬工程と、薄板成長面を融液１７から取り出す基体取出し工程とを含む。ここで、上記の基体浸漬工程および上記の基体取出し工程は、基体１自体を回転させながら行なう。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板成長面を含む基体を融液に浸して、前記薄板成長面に薄板を凝固成長させる薄板製造方法であって、
前記薄板成長面の少なくとも一部を前記融液に浸す、基体浸漬工程と、
前記薄板成長面を前記融液から取り出す、基体取出し工程と
を含み、前記基体浸漬工程および前記基体取出し工程は、
前記基体自体を回転させながら行なう、薄板製造方法。
【請求項２】
前記基体を回転させたまま前記薄板成長面を前記融液内に浸漬させた状態で停止する工程を含む、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項３】
前記基体浸漬工程および前記基体取出し工程は、前記基体の回転軸を前記融液の液面に対して傾斜させて行なう、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項４】
前記薄板成長面は、平面状に形成され、
前記基体浸漬工程および前記基体取出し工程は、前記薄板成長面と垂直な回転軸で回転させながら行なう、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項５】
前記融液は、シリコンを含む、請求項１に記載の薄板製造方法。
【請求項６】
前記回転軸は、前記液面に垂直な方向に対して５°以上４５°以下の角度を有する、請求項５に記載の薄板製造方法。
【請求項７】
前記基体の回転数は、２０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下である、請求項５に記載の薄板製造方法。
【請求項８】
薄板成長面を含む基体と、
前記薄板成長面を浸すための融液を貯留する坩堝と、
前記基体自体を回転させる基体回転手段と、
前記基体を前記融液に浸漬させ、取り出すための移動手段と
を備える、薄板製造装置。
【請求項９】
前記薄板成長面は平面状であり、前記基体回転手段は、前記基体を前記薄板成長面と略垂直な回転軸で回転させるための手段を含む、請求項８に記載の薄板製造装置。
【請求項１０】
前記移動手段は、それぞれ独立した水平方向移動機構と鉛直方向移動機構とを含む、請求項８に記載の薄板製造装置。
【請求項１１】
前記融液はシリコンを含み、前記基体の回転軸は前記液面に垂直な方向に対して５°以上４５°以下の角度を有する、請求項８に記載の薄板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融液から薄板を製造する方法および装置に関する。特に、基体を融液に浸漬させることにより基板上の主表面上に、融液の材料成分を凝固させた薄板を製造する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体などの結晶基板は、インゴットを薄く切断することにより形成されていた。たとえばシリコン基板においては、チョコラルスキー法またはキャスティング法により作製したインゴットをワイヤソーなどで薄く切断して製造されていた。しかし、上記の切断にはコストがかかり、また、上記の切断の際に生じる切り屑はシリコン材料の損失になる。そのため、融液からシート状の結晶基板を直接的に製造することにより、上記の切断を不要としたリボン法の開発が注目されている。
【０００３】
リボン法による薄板製造装置の１つとして、特開２００１−２４７３９６号公報（特許文献１）に結晶シートの製造装置が提案されている。この製造装置の概略断面図を図７に、装置の主要部分である可動部材２０の斜視図を図８に示す。
【０００４】
本体チャンバ２２の内部には、断熱材で囲まれた加熱室２３が設けられている。結晶シートの製造装置の主要部分は加熱室２３の内部に配置されている。この結晶シートの製造装置は、結晶シートが形成されるべき主表面を有する基板２１と、融液１７を保持する坩堝１６と、基板２１を運搬するための可動部材２０とを備える。基板２１は可動部材２０の外周面に配置され、可動部材２０は矢印Ｒで示される方向に回転可能である。可動部材２０には基体２１を冷却するための冷却手段が備えられている（図示せず）。坩堝１６は昇降可能な坩堝台２４の上面に配置され、坩堝１６の側方に配置されたヒータ１８によって加熱される。坩堝１６内の融液１７は融点以上に加熱されている。坩堝１６の上方には融液１７の原材料の補給が可能なように、原液投入ポート２５が配置されている。
【０００５】
図８に示すように、可動部材２０は十二角柱型である。「コ」の字型をした複数の基板２１は、ボルト２７によって可動部材２０に接触するように固定され、可動部材２０と可動部材軸２６とは同軸上に形成されている。可動部材軸２６は図示しない回転駆動機構に連結されている。
【０００６】
可動部材２０が回転すると、基板２１の主表面が融液１７に接触し、一定時間浸漬された後に取り出される。可動部材軸２６は所定の回転数に回転制御され、基板２１が次々に融液１７に浸漬され、続いて搬出される。この間に基板２１の主表面上に融液１７が凝固して平板状の結晶シートが形成される。この際、可動部材２０の一部も融液１７に浸されることによって、または、基板２１からの熱伝達によって、可動部材２０の温度は上昇しようとするが、可動部材２０は冷却手段によって冷却されているので、温度上昇に伴う凝固効率の低下は抑制される。原材料は、原液投入ポート２５から補給され、坩堝１６内の融液１７の量が調整される。形成された結晶シートは、坩堝台２４を下降させた状態で、基板２１から剥ぎ取られる。
【０００７】
このように構成された製造装置の他、特開２００１−２４７３９６号公報（特許文献１）には、キャタピラ状に連結した基板を可動部材で回転させる構成にして、結晶シートを連続的に生成および回収できる装置が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２４７３９６号公報（００４２−００５４段落、００８２−０１１８、第１−３図、第１３図、第４０図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開２００１−２４７３９６号公報に開示された結晶シートの製造装置において、融液内での基板の移動方向は運搬経路の方向に限られる。このため、基板の主表面上に結晶シートとしての薄板を成長させる際に、基板の主表面における温度分布を一様にすることが困難である。たとえば、図７に示す製造装置においては、可動部材２０の回転により、基板２１が融液１７に進入する際に、基板２１の進入側の温度がまず上昇し、熱伝導によって反対側の温度も上昇していく。その結果、基板２１の進入側に比べて反対側は高温の状態で融液１７に進入することになる。
【００１０】
同様に、基板２１が融液１７から取り出される際に、可動部材２０の回転によって、基板２１の進入側がまず空気中に取り出されて冷却され、その後反対側が冷却されることになる。したがって、形成される薄板内において融液への進入側が先に凝固し、反対側はその後遅れて凝固することになる。このように、基板２１の一方の側から融液１７に進入して、この同じ側から取り出されるため、薄板が成長する温度条件を基板２１の主表面内で一様にすることは困難である。その結果、厚みむらや反りが発生して、所望の薄板形状が得られないことがあった。また、製造された薄板は、結晶の成長速度が薄板内の位置によって異なるために、結晶構造のひずみを有することがあった。
【００１１】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、薄板が形成されるべき主表面に対して、上記主表面の温度分布の均一化を図り、より良好な形状や結晶構造を有する薄板の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく薄板製造方法は、薄板成長面を含む基体を融液に浸して、上記薄板成長面に薄板を凝固成長させる方法である。上記目的を達成するため、上記薄板製造方法は、上記薄板成長面の少なくとも一部を上記融液に浸す基体浸漬工程と、上記薄板成長面を上記融液から取り出す基体取出し工程とを含む。ここで、上記基体浸漬工程および上記基体取出し工程は、上記基体自体を回転させながら行なう。この方法を採用することにより、上記薄板成長面が回転した状態で凝固成長が進むので、上記薄板成長面上で凝固成長させる速度を均一にすることができ、良好な形状や結晶構造を有する薄板を製造することができる。
【００１３】
上記発明において好ましくは、上記基体を回転させたまま上記薄板成長面を上記融液内に浸漬させた状態で停止する工程を含む。上記基体の移動を上記融液内で一時的に停止することによって、上記薄板を厚く形成することができる。また、停止時間を変化させることで、任意の厚さの上記薄板を製造することができる。
【００１４】
上記発明において好ましくは、上記基体浸漬工程および上記基体取出し工程は、上記基体の回転軸を上記融液の液面に対して傾斜させて行なう。上記回転軸を傾斜させることによって、上記薄板成長面を上記液面に対して傾けて浸漬させ、または、傾けて取り出すことができ、たとえば、上記薄板の板厚のむらを抑制することができる。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記薄板成長面は、平面状に形成され、上記基体浸漬工程および上記基体取出し工程は、上記薄板成長面と垂直な回転軸で回転させながら行なう。この構成を採用することにより、板厚が均一な基板を製造することができる。
【００１６】
上記発明において好ましくは、上記融液はシリコンを含む。上記融液には半導体材料や金属材料などを採用することができるが、上記融液に上記シリコンを含むことによって、半導体装置の主材料となるシリコン基板を製造することができる。
【００１７】
上記発明において好ましくは、上記回転軸は、上記液面に垂直な方向に対して５°以上４５°以下の角度を有する。より好ましくは、上記基体の回転数は、２０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下である。この方法を採用することにより、上記シリコン基板の形成時に、薄板中央部の液溜りやシリコン液滴の飛散などを抑制することができる。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に基づく薄板製造装置は、薄板成長面を含む基体と、上記薄板成長面を浸すための融液を貯留する坩堝と、上記基体自体を回転させる基体回転手段と、上記基体を上記融液に浸漬させ、取り出すための移動手段とを備える。この構成を採用することにより、上記基体が回転した状態で上記基体を浸漬させることが可能になるので、良好な形状や結晶構造を有する薄板を製造することができる。
【００１９】
上記発明において好ましくは、上記薄板成長面は平面状であり、上記基体回転手段は、上記基体を上記薄板成長面と略垂直な回転軸で回転させるための手段を含む。この構成を採用することにより、平板状の薄板を安定して形成することができる。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記移動手段は、それぞれ独立した水平方向移動機構と鉛直方向移動機構とを含む。この構成を採用することにより、簡単な構成で上記移動手段を形成することができる。また、上記基体を任意の軌道で移動させて、上記融液に浸漬させることができる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記融液はシリコンを含み、上記基体の回転軸は上記液面に垂直な方向に対して５°以上４５°以下の角度を有する。この構成を採用することにより、上記融液としてシリコンを主材料とする際に、板厚がより均一なシリコン基板を形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（装置の構成）
図１および図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１に係る薄板製造装置について説明する。
【００２３】
図１は本実施の形態に係る薄板製造装置の概略斜視図である。図１に示す装置は、図示しない本体チャンバの中に配置されている。薄板を形成する直接の役割を担う略円柱状の基体１は、基体保持部材６を介して略円柱状の回転支持棒７に保持されている。回転支持棒７は、回転搬送機構１０によって回転可能なように形成されており、矢印Ｒの向きに回転する。基体１は、基体１の中心軸と回転支持棒７の回転軸とが一致するように回転支持棒７に連結されている。回転支持棒７は、融液１７の液面に対して傾斜角を有するように、回転搬送機構１０に連結されている。回転搬送機構１０は、上記の傾斜角が調整可能なように形成され、基体回転手段として、回転支持棒７を回転させるための回転用モータが備えられている。また、回転支持軸７は、固定部材１２を取り外すことによって、回転搬送機構１０から着脱が可能である。
【００２４】
回転搬送機構１０は水平方向移動軸１３に支持されている。水平方向移動軸１３は歯が刻まれたリニアレールである。回転搬送機構１０は、回転用モータの他に、図示しない水平方向移動用モータが備えられている。水平方向移動軸１３は、鉛直搬送機構１１を介して鉛直方向移動軸１４に支持されている。鉛直搬送機構１１は図示しない鉛直方向移動用モータが備えられている。回転搬送機構１０と鉛直搬送機構１１とはそれぞれ独立した機構を有する。基体１の移動手段としては、本実施の形態のほかにも、公知の技術に基づく搬送機構の適用が可能である。例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ搬送可能な搬送機構であってもよい。
【００２５】
融液１７を保持する坩堝１６は、水平方向移動軸１３の下方であって２本の鉛直方向移動軸１４の間の略中間点に配置されている。坩堝１６は略直方体の形状を有しており、互いに対向する２つの側面には、ヒータ１８が接合されている。坩堝１６の上面と水平方向移動軸１３との間には、熱遮蔽機構１５が配置されている。熱遮蔽機構１５は、回転支持棒７が水平方向に移動することを妨げないように形成されている。同様に、水平方向移動軸１３が鉛直方向に移動しても、基体保持部材６または回転搬送機構１０と熱遮蔽機構１５とが衝突しないように配置されている。本実施の形態においては、熱遮蔽機構１５として、水冷された金属板を採用しているが、この他にも耐熱性の強い断熱板などの断熱性に富んだ装置や部材を用いることができる。
【００２６】
図２に回転支持棒７の先端に配置した基体１の拡大図を示す。基体１の外面には、基体溝２が形成されており、基体溝２の底面には、フック取付孔４が形成されている。基体１としては、耐久性に優れ、かつ成長する薄板を汚染しないものとして、カーボン、ＳｉＣ、高融点金属、またはこれらの材質を他の材質で被覆したものが好ましい。本実施の形態においてはカーボン製の基体を採用している。融液１７に対しては基体溝２より下方が浸漬され、薄板は薄板成長面３に形成される。薄板成長面３は平面状に形成されている。薄板成長面３は、平面状のものに限らず、その表面が曲面状などであっても構わない。
【００２７】
回転支持棒７の先端には、円柱状の基体保持部材６が備えられ、基体保持部材６の外面には対称位置に配置された４本のフック５が配置されている。フック５の先端部は、基体溝２の内側に向かって屈曲しており、先端部の一部がフック取付孔４に挿入されることによって基体１を保持する。フック５の屈曲部の上面と下面とは、基体溝２の側面に接触している。フック５は開閉可能であり、基体１が容易に着脱できるように形成されている。この構成により、薄板成長面３と回転軸である回転支持棒７とが垂直になるように形成されている。基体１の保持機構としてはフックに限られるものではなく、公知の着脱機構の適用が可能である。
【００２８】
図示しない本体チャンバ内は、少なくとも外気と遮断されていればよいが、減圧された状態とすることが好ましい。または、本体チャンバ内に、ヘリウム、窒素、アルゴンなどの不活性気体が充填されていることが好ましい。
【００２９】
（作用・効果）
図１に示すように、回転搬送機構１０に備えられた回転用モータによって、基体１は回転支持棒７を回転軸として回転可能である。また、回転搬送機構１０に備えられた水平方向移動用モータの作用によって、基体１は回転支持棒７と共に回転しながら、移動方向３０に示すように水平方向に独立して移動する。さらに水平方向移動軸１３を支持した鉛直搬送機構１１が、鉛直方向移動用モータの作用によって、移動方向３１に示すように鉛直方向に独立して移動する。この構成を備えることによって、基体１は、水平方向移動軸１３および鉛直方向移動軸１４を含む平面内で２次元的に自在に移動することができる。また、容易に基体１の移動手段を形成することができる。回転搬送機構１０および鉛直搬送機構１１のいずれか一方もしくは両方をボールネジなどの機構として動作させることも可能である。ボールねじの機構を採用することによって、基体１の移動を滑らかにすることができる。
【００３０】
この薄板製造装置は、基体１を回転させながら融液１７に浸漬させることのできる構成となっているので、薄板成長面における温度分布を一様にすることができ、厚みむらのない良好な形状の薄板を製造することができる。また、結晶構造のひずみを低減した薄板を製造することができる。薄板成長面は平面状であり、薄板成長面と垂直な回転軸で回転することによって、半導体基板などの板状の薄板を安定して製造することができる。
【００３１】
また、この薄板製造装置は、回転支持棒７を任意の角度で傾斜させて回転搬送機構１０に取りつけることができる構成となっているので、基体１の薄板成長面を融液１７に対して、傾斜させて浸漬させることができる。また、回転支持棒７の傾斜角を任意に調整できることにより、融液１７の種類や薄板成長面の大きさなどに応じた傾斜角を設定することができる。融液１７にシリコンを含む場合、基体１の回転軸と融液１７の液面の垂直方向とのなす角度は５°以上４５°以下が好ましい。
【００３２】
坩堝１６は、外周に配置されたヒータ１８によって、所望の温度に調節が可能である。坩堝１６に充填された結晶質原料は、坩堝１６がヒータ１８で加熱されるのに伴って融解して融液１７となる。その後、ヒータ１８で坩堝１７を適宜加熱することにより、融液１７が凝固しないように融解した状態を維持することができる。
【００３３】
形成される薄板は、融液の温度などの凝固成長条件を変更することによって、単結晶や多結晶の結晶状態となる。さらに結晶質の他に非晶質、結晶質と非晶質が混在した薄板になることが考えられる。融液としては、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、ひ素、インジウム、リン、硼素、アンチモン、亜鉛、すずなどの半導体材料、または、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属材料を使用することが可能である。
【００３４】
熱遮蔽機構１５は、回転搬送機構１０の熱による破壊を防止する。また、水平方向移動軸１３の直線性が悪化すると基体１の搬送精度も悪化するため、水平方向移動軸１３の熱膨張によるたわみなどを防止する役割を果たす。
【００３５】
（製造装置の使用方法および薄板製造方法）
図１〜図６を参照して、本実施の形態に係る薄板製造装置の使用方法と薄板の製造方法とについて説明する。
【００３６】
図１に示すように、坩堝１６に原材料を充填した後に、ヒータ１８によって坩堝１６の加熱を行なう。原材料は融点以上の温度になると融解して融液１７となり、坩堝１６の中に融液１７が充填された状態になる。融液１７の温度が降下して凝固しないようにヒータ１８による加熱を適宜行なう。
【００３７】
坩堝１６から離れた位置で、回転支持棒７を回転搬送機構１０に取りつける。この際、基体１の薄板成長面が融液の液面に対して傾斜するように回転支持棒７を取り付ける。すなわち、回転支持棒７が融液１７の液面に対して傾きを有するように固定する。薄板成長面が融液の液面と平行になるように回転支持棒７を取りつけた場合、薄板成長面全体が略同時に融液の液面に接するため、凝固成長した薄板の中央部に液溜りを生じることがある。一方、薄板成長面が融液の液面と垂直になるようにした場合、基体の回転数を低速にすると基板が融液に進入した側の板厚が厚くなる。逆に、基体の回転数を高速にすると融液の液面の波立ちや液滴の飛散が起こり、平坦な薄板を得ることが困難になる。よって、融液の表面に対して回転支持棒を傾斜させることが好ましい。融液としてシリコンを使用した場合、回転支持棒と鉛直方向とがなす角度、換言すると基体の回転軸と液面に垂直な方向とのなす角度は５°以上４５°以下が好ましい。
【００３８】
次に、図２に示すように、基体１を基体保持部材６に固定する。基体１の固定は、基体保持部材６のフック５を開いて基体１を挿入した後、フック５を閉じることによって行なう。基体１の取付けが完了したら、図１に示す回転搬送機構１０により、融液１７の直上にまで基体１を搬送する。
【００３９】
図３に基体１の浸漬方法を示す。はじめに回転搬送機構１０の作用により、矢印Ｒに示す向きに基体１を回転させる。基体１の薄板成長面と垂直な回転軸で回転させている。基体１を回転させることによって、融液１７に基体１を浸漬させた場合も薄板成長面の温度分布を略一様とすることができる。しかし、回転が遅すぎると板厚が不均一となり、逆に回転が速すぎると融液を飛散させるなどの不具合が生じる。融液の種類などによって、好ましい回転速度があるが、融液がシリコンの場合、回転速度範囲は２０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下が好ましい。回転搬送機構１０および鉛直搬送機構１１をそれぞれ独立に移動させることにより、基体１に任意の軌道を与えて、基体１を回転させたまま、薄板成長面をシリコンの融液１７に浸す。本実施の形態においては、移動方向３２に示すように、基体１を液面に対して斜方から直線的に移動させて浸漬させている。
【００４０】
薄板成長面全面が融液１７に浸ったら、基体１の移動を停止して薄板を凝固成長させる。この方法を採用することにより、薄板の板厚を大きくすることができる。また、停止する時間を管理することにより、任意の板厚の薄板を形成することができる。基体１を融液１７に浸漬させる際には、フック５が融液１７に接触しない深さで基体１を浸漬させる。このとき、基体１の回転は継続している。本実施の形態においては、薄板成長面全体を浸漬させているが、薄板成長面の一部のみを浸漬させて薄板を成長させることとしてもよい。
【００４１】
所望の時間が経過したら、基体１に任意の軌道を与えて、基体１を回転させたままシリコンの融液１７から基体１を完全に取り出す。本実施の形態においては、移動方向３３で示すように、基体１を液面に対して斜方へ直線的に移動させて、融液１７から取り出している。基体１を融液１７に浸してから取出すまで、基体１の薄板成長面は融液１７の液面に対して傾斜した状態で回転している。
【００４２】
基体１の取り出しが完了したら、基体１の回転を停止させ、回転搬送機構１０および鉛直搬送機構１１を用いて、薄板が成長した基体１を坩堝１６から離れた位置まで搬送する。その後、基体保持部材６から基体１をはずして、成長した薄板を基体１から剥ぎ取る。
【００４３】
上記の製造方法を採用することにより、薄板成長面の温度分布を一様とすることができる。よって、板厚が均一で結晶構造のひずみを低減した薄板を形成することができる。
【００４４】
（実施例１）
上述した薄板製造装置を用いて、上述した製造方法によって、シリコン薄板を製造した実施例を詳細に示す。質量５．０ｋｇのシリコン結晶質原料（純度９９．９９９９％以上）とボロン（半導体の不純物）をドーピングするための調合用合金とを高純度のカーボンで形成した坩堝１６に充填した。装置内を７．０×１０−３Ｐａまで減圧した後、アルゴンガスを導入して常圧にした。続いて、ヒータ１８で坩堝１６の温度を１５５０℃に保持し、シリコン結晶質原料および調合用合金を加熱して融解することによって融液１７を形成した。その後、シリコンの融液１７を１４１０℃に保った。
【００４５】
回転支持棒７を鉛直方向に対し１０°の傾きをもたせて、回転搬送機構１０に固定した。次に、回転搬送機構１０および鉛直搬送機構１１を制御しながら、基体１をシリコンの融液１７の液面の、直上１０ｍｍの位置まで移動させた。基体１を２０ｒｐｍで回転させ、回転搬送機構１０および鉛直搬送機構１１を同時に制御しながら基体１をシリコンの融液１７に浸漬させた。この際の移動速度は、水平方向移動速度を１００ｍｍ／秒、鉛直方向移動速度を５０ｍｍ／秒として、それぞれの速度が一定になるように制御して液面に対して斜めの方向から浸漬させた。基体１の最も深い位置（薄板成長面の先端部）が、融液１７の液面から２５ｍｍの位置に達した位置で基体の移動を停止して、融液１７の中で基体１を１．５秒間保持した。その後、水平方向移動速度を１００ｍｍ／秒、鉛直方向移動速度を５０ｍｍ／秒の一定速度で、基体１をシリコンの融液１７から取り出した。基体１の回転を停止し、回転搬送機構１０および鉛直搬送機構１１を制御して、基体１を取り出し位置まで搬送した後に、製造された薄板を基体１から剥ぎ取った。
【００４６】
製造されたシリコン薄板の拡散長は、基体１に接する側の面で測定を行なったところおおよそ８０μｍ〜９０μｍ、反対側（融液に接する側）の面で測定を行なったところおおよそ９０μｍ〜１００μｍであった。尚、拡散長の測定については、ＳＰＶ法により、ＳＥＭＩＬＡＢ社製ウエハスキャナ（ＳＰＶ−８５ＸＬ）を使用して測定した。
【００４７】
また、薄板の板厚の分布に対する回転数の影響を調べるために、基体１の回転数を変化させて同一条件下で薄板を形成してそれぞれの板厚を測定した。上記の２０ｒｐｍの回転速度の他に、移動速度および基体１の傾きを同じにして、５０ｒｐｍで回転させる方法と基体を回転させない方法とによって、それぞれ薄板を製造した。図４に製造されたシリコン薄板の平面図を示す。得られたシリコン薄板８の主表面は基体の薄板成長面の形状と略同一な円形であり、直径は７５ｍｍである。シリコン薄板８を５０ｍｍ角の略正方形の切取り枠９で切り取って測定を行なっている。
【００４８】
実験においては、回転数の影響を厳密に調査するために、基体先端が融液に接触する際の基体１の位置が一定になるようにしている。基体１を回転させずに浸漬させる場合、図４に示す浸漬方向３５で融液に浸される。つまり、接触点４１が初めに融液に接触するように移動する。矢印４０に示すように、切取り枠９の一辺からの距離を「浸漬方向に対する基板端からの距離」としている。基体１を回転させながら浸漬させる場合にも、最初に融液に接触する点が接触点４１となるように制御する。すなわち、基体先端が最初に融液に接触する瞬間に、切取り枠９の四辺のうち、浸漬方向に対する基板端からの距離が０である一辺と液面とが平行になるように融液に接触させている。
【００４９】
測定の結果をグラフにしたものを図５に示す。薄板の板厚は、基体１の回転数が２０ｒｐｍの場合は３５４±２１μｍ、回転数が５０ｒｐｍの場合には３４２±１２μｍであった。これに対し、基体１を回転させずシリコン融液に浸漬させたときのシリコン薄板の板厚分布は、３８７±１３５μｍであった。したがって、基体１を回転させて薄板を形成した方が板厚の誤差分布が狭く、基体１を回転させることによって、厚みが均一な薄板を製造することができる。
【００５０】
本実施例において製造したシリコン薄板を使用して太陽電池を製造することができる。シリコン薄板の板厚分布の調査に加えて、得られたシリコン薄板を使用した太陽電池の変換効率の調査を行なった。はじめに、太陽電池の製造方法を図６に示して簡単に説明する。まず、硝酸とフッ酸との混合溶液で洗浄およびエッチングを行い、その後水酸化ナトリウムを用いて、受光面からの反射を低減するためのテクスチャエッチングを行なった。その後、ＰＯＣｌ３拡散によりｐ型基板に拡散層となるｎ層を形成した。次に太陽電池の受光面となるｎ層上にプラズマＣＶＤを用いて反射防止膜となるシリコン窒化膜を形成した。その後、太陽電池の裏面側となる面に形成されているｎ層を硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチング除去し、ｐ基板を露出させ、その上にスクリーン印刷法を用いて裏面電極を形成した。さらに、受光面側の電極をスクリーン印刷法を用いて形成した。その後、焼成して受光面電極をｎ層に接触させた。
【００５１】
このように製造された太陽電池セルの変換効率をＪＩＳ  Ｃ  ８９１３（１９８８）に基づいて、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の照射の条件下にて測定した。太陽電池セルに使用したシリコン薄板の寸法は、縦および横の寸法をそれぞれ２ｃｍとした。
【００５２】
得られた変換効率の結果と前述のシリコン薄板の板厚分布の結果とを合わせて表１に示す。
【００５３】
【表１】
2004149375.tif 000003
【００５４】
表１および図５から分かるように回転数が２０ｒｐｍよりも５０ｒｐｍの条件下で製造したものの方が、板厚が均一である。薄板成長面の温度分布が均一化されたためであり、同様の理由から、回転数５０ｒｐｍの条件下で製造したものの方が、薄板内の結晶構造のひずみが低減されているために拡散長が大きい。太陽電池の変換効率は、製造方法によって大きく変わるが、本実験のように製造方法を同一とした場合、拡散長を大きくすることによって太陽電池変換効率を向上させることができる。本実験における太陽電池セルの変換効率は１１〜１２％であった。
【００５５】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲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。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、薄板が形成されるべき主表面の温度分布を一様にすることによって、板厚のむらを低減することができ、さらに、結晶構造のひずみを低減することができる薄板の製造方法および製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施の形態１に係る薄板製造装置の概略斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１に係る回転支持棒に基体を固定した状態の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１に係る基体の浸漬方法の説明図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１に係る製造された薄板の平面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１に係る製造された薄板の板厚分布のグラフである。
【図６】太陽電池の製造工程である。
【図７】従来の技術に基づく薄板製造装置の概略断面図である。
【図８】従来の技術に基づく薄板製造装置の可動部材の斜視図である。
【符号の説明】
１  基体、２  基体溝、３  薄板成長面、４  フック取付孔、５  フック、６基体保持部材、７  回転支持棒、８  シリコン薄板、９  切取り枠、１０  回転搬送機構、１１  鉛直搬送機構、１２  固定部材、１３  水平方向移動軸、１４  鉛直方向移動軸、１５  熱遮蔽機構、１６  坩堝、１７  融液、１８  ヒータ、２０  可動部材、２１  基板、２２  本体チャンバ、２３  加熱室、２４  坩堝台、２５  原液投入ポート、２６  可動部材軸、２７  ボルト、３０，３１，３２，３３  移動方向、３５  浸漬方向、４０  矢印、４１  接触点。
【図１】
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【図２】
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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８】
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