(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向凝固により形成された多結晶シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックの検査方法であって、
前記シリコンブロックの少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測定工程と、
前記ライフタイム測定工程において測定した前記ライフタイムから、酸素濃度が高いほど少数キャリアのライフタイムの値が高くなる関係に基づいて、前記シリコンブロックの酸素濃度を算出する酸素濃度算出工程と、を含むシリコンブロックの検査方法。
【請求項２】
前記ライフタイム測定工程は、前記シリコンブロックの高さ方向の複数の位置で少数キャリアのライフタイムを測定する工程であり、
前記酸素濃度算出工程は、前記高さ方向で二分したボトム側半分の位置で測定したライフタイムの内、最ボトム部を除いたライフタイムの最小値から、前記最小値をとる基準位置の酸素濃度を算出する工程を含む、請求項１に記載のシリコンブロックの検査方法。
【請求項３】
一方向凝固により形成された多結晶シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックの検査方法であって、
前記シリコンブロックの高さ方向の複数の位置で少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測定工程と、
前記ライフタイム測定工程において前記高さ方向で二分したボトム側半分の位置で測定したライフタイムの内、最ボトム部を除いたライフタイムの最小値から、前記最小値をとる基準位置の酸素濃度を算出する酸素濃度算出工程と、を含むシリコンブロックの検査方法。
【請求項４】
前記多結晶シリコンインゴットの製造条件に応じて予め導き出された、前記シリコンブロックのボトム部からトップ部への高さ方向の酸素濃度の減衰特性と、前記酸素濃度算出工程で算出した前記基準位置の前記酸素濃度とを用いて、前記シリコンブロックの不使用領域を決定する不使用領域決定工程をさらに含む、請求項２または３に記載のシリコンブロックの検査方法。
【請求項５】
シリコンブロックを準備する工程と、
請求項４に記載のシリコンブロックの検査方法により前記シリコンブロックの検査を行ない、前記不使用領域を切除する工程と、を含むシリコンブロックの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のシリコンブロックの検査方法により前記シリコンブロックの検査を行ない、切除すべき不使用領域を決定する工程を含むシリコンブロックの製造方法。
【請求項７】
シリコンブロックを準備する工程と、
請求項４に記載のシリコンブロックの検査方法により前記シリコンブロックの検査を行ない、前記不使用領域を切除する工程と、
前記不使用領域を切除した前記シリコンブロックをスライスしてシリコンウェハを作製する工程と、を含むシリコンウェハの製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の製造方法により製造されたシリコンブロックを用いてシリコンウェハを得るシリコンウェハの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の製造方法により製造されたシリコンウェハを用いて太陽電池素子を得る太陽電池素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法により製造された太陽電池素子を用いて太陽電池モジュールを得る太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンブロックの検査方法、当該検査方法を経て製造されるシリコンブロックの製造方法およびシリコンブロック、当該検査方法を経て製造されるシリコンウェハの製造方法およびシリコンウェハ、当該シリコンウェハを用いて製造される太陽電池素子および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題から石油などの代替として自然エネルギーの利用が注目されている。太陽電池は大きな設備を必要とせず、稼働時に騒音などが出ないこともあり、日本や欧州などで特に積極的に導入されてきている。太陽電池の中ではカドミウムテルルなどの化合物半導体からなるものが登場してきたものの、物質自体の安全性やこれまでの実績、またコストパフォーマンスの面から、結晶系シリコンを基板として用いたシリコン太陽電池が大きなシェアを占めている。結晶系シリコンの基板は、さらに単結晶型、多結晶型に分類される。
【０００３】
シリコン太陽電池に用いられるシリコンの大部分は、坩堝内の溶融シリコンをボトム側から一方向に凝固させたシリコンインゴットを所定サイズのシリコンブロックに切り出し、そのブロックをマルチワイヤーソーなどの加工機で薄くスライスして得られたシリコンウェハが用いられている。このような方法で製造されたシリコンウェハは大部分が多結晶であるが、一部単結晶の種結晶を利用するなどして部分的に単結晶であるものなども製造されている。太陽電池には、Ｂ（ホウ素）をドーピングしたＰ型結晶シリコンウェハが広く使われている。
【０００４】
一方、非特許文献１に記載の通り、Ｂドープシリコンウェハを用いて作製された太陽電池では、光により太陽電池が劣化することが知られている。これは光照射により少数キャリアである電子のトラップとなるＢ−Ｏ対が生成されるためであると考えられる。そのため、光劣化率はＢ濃度、Ｏ（酸素）濃度の関数となっている。
【０００５】
したがって、結晶系シリコンウェハから製造した太陽電池の光劣化率を規定値以下に抑えるためにはウェハ中のＢ濃度、Ｏ濃度を評価する必要がある。Ｂ濃度はＩＣＰ等の不純物分析や簡便な抵抗測定からも簡易評価可能であるが、酸素濃度は、スライスまで行った後にウェハの状態で測定を行うか、あるいはブロックに近い位置、あるいはブロックから薄板サンプル（約２ｍｍ厚程度が適当）を切り出し、研磨、エッチング処理等行った後にフーリエ変換赤外分光装置（ＦＴ−ＩＲ）などで評価する必要があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄｔ  ａｎｄ  Ａ．Ｃｕｅｖａｓ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８６，３１７５（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような酸素濃度測定では、以下のような問題が生じる。スライスまで行ないウェハ状態で酸素濃度を測定し、酸素濃度が規定値よりも高かった場合、スライスの加工費やカーフロスとなってしまったシリコン材料費など大きなコストアップ要因となる。また薄板サンプルを準備し評価する場合には、サンプル作製に手間がかかりやはりこの場合もコストアップ要因となる。
【０００８】
本発明は、上記問題点を回避するために行ったものであり、シリコンブロックの状態で、シリコン中の酸素濃度を簡便に評価することができるシリコンブロックの検査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】
【０００９】
本発明者は鋭意研究の結果、シリコンブロックの少数キャリアライフタイムのボトム側最小値とその高さ位置での酸素濃度との間に相関があることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
本発明は、一方向凝固により形成された多結晶シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックの検査方法であって、シリコンブロックの少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測定工程と、ライフタイム測定工程において測定したライフタイムからシリコンブロックの酸素濃度を算出する酸素濃度算出工程と、を含むシリコンブロックの検査方法を提供する。
【００１１】
本発明の検査方法の一実施形態においては、ライフタイム測定工程は、シリコンブロックの高さ方向の複数の位置で少数キャリアのライフタイムを測定する工程であり、酸素濃度算出工程は、高さ方向に二分したボトム側半分の位置で測定したライフタイムの内、最ボトム部を除いたライフタイムの最小値から、当該最小値をとる基準位置の酸素濃度を算出する工程を含む。
【００１２】
本発明の検査方法においては、多結晶シリコンインゴットの製造条件に応じて予め導き出された、シリコンブロックのボトム部からトップ部への高さ方向の酸素濃度の減衰特性と、酸素濃度算出工程で算出した基準位置の酸素濃度とを用いて、シリコンブロックの不使用領域を決定する不使用領域決定工程をさらに含むことが好ましい。
【００１３】
また本発明は、シリコンブロックを準備する工程と、上述のシリコンブロックの検査方法により当該シリコンブロックの検査を行ない、上記不使用領域決定工程で決定した不使用領域を切除する工程と、を含むシリコンブロックの製造方法およびかかる製造方法により製造されたシリコンブロックを提供する。
【００１４】
また本発明は、シリコンブロックを準備する工程と、上述のシリコンブロックの検査方法によりシリコンブロックの検査を行ない、上記不使用領域決定工程で決定した不使用領域を切除する工程と、上記不使用領域を切除したシリコンブロックをスライスしてシリコンウェハを作製する工程と、を含むシリコンウェハの製造方法およびかかる製造方法により製造されたシリコンウェハを提供する。
【００１５】
さらに本発明は、上述のシリコンウェハを備える太陽電池素子、およびかかる太陽電池素子の複数が電気的に接続されてなる太陽電池モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のシリコンブロックの検査方法によると、簡易な方法で酸素濃度を算出することができ、酸素濃度が所定値以下であるシリコンブロックおよびシリコンウェハ、さらにはこのようなシリコンウェハからなる太陽電池素子および太陽電池モジュールを低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】シリコンブロックにおけるボトム側半分におけるライフタイムの最小値とその高さでの酸素濃度との関係を示す図である。
【図２】（Ａ）シリコンブロックＡの高さ方向の位置に対するライフタイムの測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）シリコンブロックＢの高さ方向の位置に対するライフタイムの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［シリコンブロックの検査方法］
本発明のシリコンブロックの検査方法は、シリコンブロックの少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測定工程と、ライフタイム測定工程において測定したライフタイムからシリコンブロックの酸素濃度を算出する酸素濃度算出工程と、を含む。本発明によると、酸素濃度を直接測定しなくても、ライフタイムの測定という簡便な方法により酸素濃度を算出することができる。
【００１９】
（シリコンブロックの形成工程）
シリコンブロックの形成工程の一形態を説明する。まず、溶融坩堝内にシリコン原料を投入し、加熱手段により溶融坩堝内のシリコン原料を溶融させ、その後、溶融坩堝内のシリコン原料がすべて溶融した後に、坩堝を傾けて溶融坩堝の上縁部にある注湯口から鋳型にシリコン融液を注湯する。注湯後は、鋳型内のシリコンをボトム部から冷却してボトム部からトップ部まで高さ方向に一方向凝固させた後、炉外に取り出せる温度まで温度制御しながら徐冷し、最終的に炉外に取り出す。このようにして、四角形型の多結晶シリコンインゴットを形成する。
【００２０】
そして、多結晶シリコンインゴットから、バンドソーなどを用いて、四角形型の多結晶シリコンブロックを切り出す。切り出したシリコンブロックに対して、必要に応じて、寸法出し、エッチングなどの仕上げ工程を行なってもよい。
【００２１】
（ライフタイム測定工程）
本明細書におけるライフタイムは、μＰＣＤ法（マイクロ波光導電率減衰法）で評価される少数キャリアのライフタイムである。本明細書におけるライフタイムの測定方法は、シリコンブロックの側面の高さ方向における複数の位置で、Ｓｅｍｉｌａｂ社製ライフタイム測定装置ＷＴ−２０００を用いて測定を行なう。レーザー波長９０４ｎｍ、パルス幅２００ｎｓ、レーザースポット１ｍｍ２、レーザー出力１．２×１０１３（ｐｈｏｔｏｎｓ）、ＴｉｍｅＲａｎｇｅ０．１ｍｓ、Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ１００ｍＶでレーザー光を照射して測定する。測定するラインは１ラインでもよいが、より精度を上げるためには、シリコンブロックを幅方向に所定間隔でスキャンし、同一の高さの位置における複数の測定値の平均値をその高さにおけるライフタイムとする。スキャンを行なう所定間隔および測定値の数はシリコンブロックのサイズに応じて適宜決定することができる。たとえば、幅が１５６ｍｍのシリコンブロックに対して、幅方向に２０ｍｍ間隔でスキャンを行ない８ラインで測定し、ある高さでの８ラインでの測定値の平均値をその高さにおけるライフタイムとすることができる。各ラインにおける高さ方向のライフタイムの測定間隔は限定されないが、たとえば２ｍｍ間隔とすることができる。
【００２２】
なお、ライフタイムの測定に関しては、標準サンプルは存在しないため較正は各装置ごとに異なる。したがって、図１のグラフの縦軸は較正によって異なるため、予め各装置ごとに作成しておく必要がある。
【００２３】
（酸素濃度算出工程）
シリコンブロックのライフタイムと、酸素濃度との関係に基づき、ライフタイム測定工程で測定したライフタイムから、シリコンブロックの酸素濃度を算出する。シリコンブロックの酸素濃度は、各高さの位置での酸素濃度が算出されることが好ましい。算出されたシリコンブロックの酸素濃度は、シリコンブロックを評価する上で有用である。たとえば、シリコンブロックをスライスしてシリコンウェハを作製するに際して、算出した酸素濃度に基づいて酸素濃度が所定の範囲内である領域を選択し、使用領域とすることにより、酸素濃度を直接測定しなくても酸素濃度が所定の範囲内であるシリコンウェハを作製することができる。以下、ライフタイムと酸素濃度の関係の一例、およびその関係を用いて行なう不使用領域決定工程について説明する。
【００２４】
＜ライフタイムと酸素濃度の関係の一例＞
シリコンブロックの側面の複数の高さの位置で測定したライフタイムであって、シリコンブロックを高さ方向に二分したボトム側半分のライフタイムの測定値の内、高さ０の位置（最ボトム部）の測定値を除く最小値（以下、単に「ボトム側のライフタイムの最小値」ともいう）と、ライフタイムがかかる最小値となる高さ（本明細書においては「基準位置」ともいう）での酸素濃度との間に、図１の曲線１０に示すような正の相関関係があることが見出された。
【００２５】
図１は、１０個のシリコンブロックのサンプルについて側面のライフタイムを測定し、その後シリコンブロックをスライスして複数枚のウェハとし、ライフタイムが最小値であった高さのウェハの酸素濃度を測定し、測定データをプロットして得たグラフである。酸素濃度の測定は、フーリエ変換赤外分光装置（ＦＴ−ＩＲ）による赤外吸収法で行なった。
【００２６】
図１においては、縦軸はシリコンブロックのボトム側半分におけるライフタイムの最小値を示し、横軸はライフタイムが最小値となる高さでの酸素濃度を示す。なお、ボトム側半分のライフタイムの最小値を求めるためには、ライフタイム測定工程において、少なくともボトム側においては、高さ方向の位置において２ｍｍのピッチでライフタイムが測定されることが好ましい。ボトム側半分のライフタイムの最小値を決定するに際して、最ボトム部の測定値を除いた理由としては、ライフタイムの試料端部でのデータが、入射ビームの当たり方の少しの変動に敏感で不安定になる傾向があるためである。
【００２７】
酸素濃度の測定方法としては、その他、不活性ガス溶融法やＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）などで測定することもできるが、図１はＦＴ−ＩＲによる赤外吸収法で測定した酸素濃度の値を用いる。本明細書において、ＦＴ−ＩＲで測定した酸素濃度値は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００ＦＴ−ＩＲ、波数分解用４ｃｍ−１、スキャン回数１２８回で測定を行なった値である。
【００２８】
以上より、検査対象のシリコンブロックについて、シリコンブロックのボトム側半分のライフタイムの最小値から、図１の曲線１０に示す関係を用いることにより、その高さでの酸素濃度が導き出されることがわかる。
【００２９】
なお、図１に示すように、酸素濃度が高いほど少数キャリアのライフタイムデータが高くなる理由は必ずしも明らかではないが、通常ボトム側の坩堝から凝固後に固相拡散してくるライフタイムキラー（鉄などの重金属）が、酸素析出などにゲッタリング（捕捉）されることで、シリコン結晶内部の不純物濃度が下がるためであると考えられる。
【００３０】
＜高さ方向の各位置での酸素濃度の算出方法の一例＞
多結晶シリコンインゴットから切り出されたシリコンブロックにおいて、酸素濃度は、ボトム部からトップ部の高さ方向に減衰する。かかる減衰は、多結晶シリコンインゴットの製造条件に応じた特定の減衰特性にしたがうものである。本発明の検査方法を実施するに際して、この減衰特性が予め導き出されていることが好ましい。
【００３１】
高さ方向の酸素濃度の減衰特性は、多結晶シリコンインゴットの製造条件、すなわち多結晶シリコンインゴットを製造する際に用いる装置や成長条件などに依存する。装置の真空系リークや、シリコン原料溶融時の温度などによっても減衰特性が異なる場合がある。予め導き出された高さ方向の酸素濃度の減衰特性に基づくと、ある高さでの酸素濃度が算出されれば、他の高さでの酸素濃度も算出することができる。すなわち、ライフタイムが最小値となる基準位置での酸素濃度からシリコンブロック全域の酸素濃度を算出することができる。
【００３２】
（不使用領域決定工程）
本発明の検査方法においては、酸素濃度算出工程の後、不使用領域決定工程を行なうことができる。不使用領域決定工程を行なう場合、本発明の一実施形態においては、シリコンブロックの側面のライフタイムを測定してボトム側のライフタイムの最小値を決定し、ライフタイムの最小値を図１の曲線１０に関係に当てはめてその高さでの酸素濃度を算出し、かかる酸素濃度を予め導き出された高さ方向の酸素濃度の減衰特性に当てはめて、酸素濃度が所定の濃度となる高さを決定する。そして、たとえば、酸素濃度が所定の濃度未満の領域を使用領域とし、所定の濃度以上の領域を不使用領域とすることができる。所定の濃度は、シリコンブロックの使用用途、所望の性能等に応じて適宜決定することができる。このように決定されたシリコンブロックの不使用領域は、好ましくはシリコンブロックから切除する。
【００３３】
本発明の検査方法の他の実施形態として、ライフタイム測定工程での測定に基づくライフタイムの最小値が所定の値以上である場合には、酸素濃度算出工程において酸素濃度が高いと判断し、酸素濃度が高いと判断されたシリコンブロックについてのみ詳細な評価を行なうようにする実施形態が挙げられる。ここでのライフタイムの所定の値は、たとえば２μｍとすることができる。この実施形態においては、本発明の検査方法を用いて、大雑把なスクリーニングを行なうことができる。
【００３４】
［シリコンブロック］
本発明のシリコンブロックは、シリコンブロックを準備する工程と、上述の検査方法によりシリコンブロックの検査を行ない、好ましくは不使用領域決定工程において決定された不使用領域を切除する工程と、を含む方法により製造される。
【００３５】
このような製造方法により、酸素濃度を直接測定することなく、酸素濃度が所定の濃度未満の領域のみからなるシリコンブロックを調整することができる。したがって、酸素濃度を直接測定する場合に必要なコストをかける必要がないため、シリコンブロックおよびこれをスライスして作製するシリコンウェハの低価格化に有用である。
【００３６】
［シリコンウェハ］
本発明のシリコンウェハは、シリコンブロックを準備する工程と、上述の検査方法によりシリコンブロックの検査を行ない、好ましくは不使用領域決定工程において決定された不使用領域を切除する工程と、を含む方法により製造されたシリコンブロックを用い、これをマルチワイヤソーなどでスライスして作製する。
【００３７】
［太陽電池素子］
本発明のシリコンウェハを使用してｐ−ｎ接合を形成した後、反射防止膜、電極を取り付けることで太陽電池素子が形成される。本発明の太陽電池素子は、上述したように、酸素濃度検査に追加のコストをかけることになく仕様を満たしたシリコンウェハを準備して製造することができるので、低価格化に有用である。
【００３８】
［太陽電池モジュール］
本発明の太陽電池素子の複数を電気的に接続することにより、太陽電池モジュールが形成される。本発明の太陽電池モジュールは、上述したように、酸素濃度検査に追加のコストをかけることなく仕様を満たしたシリコンウェハを準備して製造することができるので、低価格化に有用である。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下の実施例、比較例においては、シリコンブロックからシリコンウェハを作製するが、シリコンウェハの酸素濃度の仕様は１０ｐｐｍａ未満とする。
【００４０】
［実施例１］
ボトム部からトップ部への高さ方向の一方向凝固により形成したシリコンインゴットから、バンドソーを用いてシリコンブロックを切り出し、高さ２０ｃｍの四角形型のシリコンブロックを二つ（シリコンブロックＡ，シリコンブロックＢ）用意した。本実施例では、本発明の方法にしたがって以下のようにシリコンブロックの検査を行ない、作製するシリコンウェハの仕様に合わせて、酸素濃度が１０ｐｐｍａ未満の領域をシリコンブロックの使用領域とした。
【００４１】
本実施例の製造条件により形成されたシリコンブロックの高さ方向の位置と酸素濃度の関係は、ボトム部の高さ方向の位置を０ｃｍとし、高さ方向の位置をボトム部からの距離でＸ（ｃｍ）とすると、高さ方向の位置Ｘ（ｃｍ）での酸素濃度Ｏｘ（ｐｐｍａ）は、以下の式（１）でよくフィッティングできることを、同一製造条件のシリコンブロックを複数用いて予め確認した。したがって、式（１）に示される関係を、本実施例のシリコンブロックの酸素濃度の減衰特性とする。
【００４２】
Ｏｘ＝最ボトム部の酸素濃度／（Ｘ＋０．８）０．７      式（１）
式（１）に示す関係には、ボトム部からトップ部の高さ方向に酸素濃度が減衰する性質が反映されている。
【００４３】
シリコンブロックＡ，Ｂについて、その側面の複数の高さの位置のライフタイムを測定した。測定には、Ｓｅｍｉｌａｂ社製ライフタイム測定装置ＷＴ−２０００を用いた。レーザー波長９０４ｎｍ、パルス幅２００ｎｓ、レーザースポット１ｍｍ２、レーザー出力１．２×１０１３（ｐｈｏｔｏｎｓ）、ＴｉｍｅＲａｎｇｅ０．１ｍｓ、Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ１００ｍＶでレーザー光を照射して測定し、シリコンブロックの８ラインの同一の高さの位置における測定値の平均値をその高さにおけるライフタイムとした。シリコンブロックの側面におけるライフタイムは、最ボトムの位置から２ｍｍ毎に測定した。
【００４４】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれシリコンブロックＡ，Ｂの測定結果をプロットしたグラフである。図２（Ａ）および図２（Ｂ）中、横軸はシリコンブロックの高さを表し、縦軸は各高さでのライフタイムを表している。なお、横軸は、中心からの距離で高さを示し、中心を０として、それより高い位置をプラスで、それより低い位置をマイナスで示す。すなわち、図２（Ａ）および図２（Ｂ）の横軸において、中心より左側はシリコンブロックのボトム側半分であり、中心より右側はシリコンブロックのトップ側半分である。
【００４５】
シリコンブロックＡ，Ｂのライフタイムの測定結果から、シリコンブロックの中心よりボトム側半分のライフタイムの測定値の内、最ボトム部の測定値を除く最小値は、それぞれ高さ２ｍｍの位置の１．６μｓと、高さ１７ｍｍの位置の２．３μｓであった。このボトム側半分のライフタイムの最小値から、図１に示す曲線１０の関係に基づきその高さの酸素濃度を求めた。そして、ライフタイム最小値をとる高さ方向の位置（Ｘ）と、その位置での酸素濃度Ｏｘを式（１）に代入して最ボトム部の酸素濃度を算出したところ、シリコンブロックＡ，Ｂにおいてそれぞれ５．１ｐｐｍａと４８．０ｐｐｍａであった。シリコンブロックＡでは、最も酸素濃度が高い最ボトム部の酸素濃度が５．１ｐｐｍａであるのでシリコンブロックの全領域において酸素濃度は１０ｐｐｍａ未満であり、切除せずにそのままシリコンウェハの作製に用いた。シリコンブロックをマルチワイヤソーでスライス加工し、酸素濃度の仕様を満たすシリコンウェハを作製した。
【００４６】
シリコンブロックＢについて、最ボトム部の酸素濃度である４８．０ｐｐｍａを式（１）に代入して、酸素濃度が１０ｐｐｍａとなるシリコンブロックの高さを求めたところ、高さ８．６ｃｍの位置が酸素濃度１０ｐｐｍａになる位置であると算出された。式（１）からわかるように、この位置より高さが低い位置は酸素濃度が１０ｐｐｍａより高くなるので、高さ８．６ｃｍ以下の領域を切除して、シリコンウェハの作製に用いた。一部を切除したシリコンブロックをマルチワイヤソーでスライス加工し、酸素濃度の仕様を満たすシリコンウェハを作製した。表１は、ブロックＡおよびブロックＢの上述の結果をまとめたものである。
【００４７】
【表１】
0005367796.tif 000002
【００４８】
［比較例１］
実施例１と同様の方法により、ボトム部からトップ部への高さ方向の一方向凝固により形成したシリコンインゴットから、バンドソーを用いてシリコンブロックを切り出し、高さ２０ｃｍの四角形型のシリコンブロック（シリコンブロックＣ）を用意した。本比較例では、以下のようにシリコンブロックの検査を行ない、作製するシリコンウェハの仕様に合わせて、酸素濃度が１０ｐｐｍａ未満の領域を使用領域とした。
【００４９】
本比較例では、シリコンブロックＣを切り出した際に、シリコンインゴットのシリコンブロックＣに隣接した位置から結晶成長方向に平行な酸素濃度測定用の薄片を切り出した。酸素濃度を測定する上で、薄片の厚さは２ｍｍ程度が理想的であるため、本比較例ではバンドソーで厚さ２．５ｍｍに切断し、薄片の表面を研磨後、フッ硝酸にて０．５ｍｍエッチングし、表面のダメージ層を除去した。このように処理した薄片について、シリコンブロックＣの最ボトム部に対応する位置からシリコンブロックＣの高さ方向と同じ方向に５ｍｍピッチでＦＴ−ＩＲによって格子間酸素濃度を測定した。薄片の対応する位置の酸素濃度をシリコンブロックＣの高さ方向の酸素濃度とした。
【００５０】
この測定の結果、最ボトム部から２５ｍｍでは酸素濃度が１０ｐｐｍａ以上であり、切断が必要であることが分かった。したがって、シリコンブロックＣの最ボトム部から２５ｍｍの領域を切除して、シリコンウェハの作製に用いた。一部を切除したシリコンブロックをマルチワイヤーソーでスライス加工し、酸素濃度の仕様を満たすシリコンウェハを作製した。
【００５１】
本比較例では、厚さ２．５ｍｍの酸素濃度測定用の薄片を切り出すために、カーフロス約３ｍｍのバンドソーにて加工を行なったため、薄片側と薄片が切り出されたシリコンインゴット側の厚さ合計６ｍｍのシリコンがくずとなった。またその他に、バンドソー加工、薄片の研磨・エッチング加工、ＦＴ−ＩＲの測定など手間・費用が発生した。したがって本比較例の製造方法により製造されるシリコンウェハ、またはこれを用いて作製する太陽電池、太陽電池モジュールは、実施例１の製造方法により製造されるシリコンウェハまたはこれを用いて作製する太陽電池、太陽電池モジュールと比較してコストアップとなる。
【００５２】
［比較例２］
実施例１と同様の方法により、ボトム部からトップ部への高さ方向の一方向凝固により形成したシリコンインゴットから、バンドソーを用いてシリコンブロックを切り出し、高さ２０ｃｍの四角形型のシリコンブロック（シリコンブロックＤ）を用意した。本比較例では、シリコンブロックの状態での酸素濃度の検査は行なわずに、シリコンウェハを作製してから酸素濃度の検査を行ない、酸素濃度が１０ｐｐｍａ未満のものを良品とし、酸素濃度が１０ｐｐｍａ以上のものを不良品とした。
【００５３】
シリコンブロックＤをマルチワイヤソーでスライス加工し、ブロック最ボトム部に対応するシリコンウェハから１５枚おきにＦＴ−ＩＲ測定を行なった結果、最ボトムから９０枚が酸素濃度の仕様を満たしていないことが分かった。そこで、該当の９０枚を不良品として抜き取り、残りを酸素濃度の仕様を満たしているシリコンウェハとした。
【００５４】
本比較例では、最終的に不良品として処理される最ボトム部分から９０枚をウェハ化するためのスライス処理、不良品として処理される９０枚のウェハのスライス時に発生したシリコンくずの処理およびＦＴ−ＩＲ測定処理の手間と費用、その他（９０枚分の生産減分の固定費アップなど）の費用などがかかった。したがって本比較例の製造方法により製造されるシリコンウェハ、またはこれを用いて作製する太陽電池、太陽電池モジュールは、実施例１の製造方法により製造されるシリコンウェハまたはこれを用いて作製する太陽電池、太陽電池モジュールと比較してコストアップとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、低コストで仕様を満たすシリコンウェハを製造することができるので、本発明は太陽電池分野に好適に利用することができる。
【図１】
0005367796.tif 000003
【図２】
0005367796.tif 000004