(57)【要約】【課題】良品取れ率および材料の利用効率を向上できる板状シリコンを提供する。【解決手段】板状シリコンＳは、表面に主要面が形成される第一部分１１Ａと、第一部分１１Ａに連続して形成される他部分とを備える。他部分は、第二部分１５Ａを含み、第二部分１５Ａの表面の法線ベクトルＶ１５Ａは第一部分１１Ａの表面の法線ベクトルと反平行または鈍角をなす。板状シリコンＳには、第一部分１１Ａから第二部分１５Ａにまで至るように板状シリコンＳを周縁部から切り欠いた形状を有する切欠き部１７が形成されている。板状シリコンＳの他部分は、第三部分１３Ａをさらに含む。第三部分１３Ａは、切欠き部１７に面し、第一部分１１Ａと第二部分１５Ａとの両方に連続する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をシリコン融液に浸漬させて、前記基板の表面に形成される板状シリコンであって、
表面に主要面が形成される第一部分と、前記第一部分に連続して形成される他部分とを備え、
前記他部分は、第二部分を含み、前記第二部分の表面の法線ベクトルは前記第一部分の表面の法線ベクトルと反平行または鈍角をなし、
前記第一部分から前記第二部分にまで至るように前記板状シリコンを周縁部から切り欠いた形状を有する切欠き部が形成されており、
前記他部分は、第三部分をさらに含み、
前記第三部分は、前記切欠き部に面し、前記第一部分と前記第二部分との両方に連続する、板状シリコン。
【請求項２】
シリコン融液に表面を浸漬させ、その後シリコン融液から引き離して、前記表面上に板状シリコンを成長させる、板状シリコン製造用の基板であって、
前記板状シリコンの第一部分を形成する基板第一面と、前記基板第一面に連続し、前記板状シリコンの他部分を形成する基板他面とを有し、
前記基板他面は、基板第二面を含み、前記基板第二面の法線ベクトルは前記基板第一面の法線ベクトルと、反平行または鈍角をなし、
前記基板第一面から前記基板第二面にまで至るように前記基板を周縁部から切り欠いた形状を有する基板切欠き部が形成されている、基板。
【請求項３】
基板切欠き部の形成された前記周縁部の延びる方向に沿う前記基板切欠き部の幅は、５ｍｍ以上である、請求項２に記載の基板。
【請求項４】
前記周縁部から前記基板切欠き部の最深部までの長さは、３ｍｍ以上である、請求項２または請求項３に記載の基板。
【請求項５】
前記基板切欠き部の最深部の隅部に曲げ形状が形成されている、請求項２から請求項４のいずれかに記載の基板。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の基板を準備する工程と、
前記基板の表面をシリコン融液に浸漬させる工程と、
前記基板を前記シリコン融液から引き離して前記表面上に板状シリコンを成長させる工程と、を備える、板状シリコンの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法により製造された前記板状シリコンを切断して成形された、太陽電池用シリコンウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状シリコン、板状シリコンを製造するための基板、その基板を用いた板状シリコンの製造方法、および、板状シリコンから成形された太陽電池用シリコンウェハに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多結晶シリコンはシリコン融液を鋳型に流し込んで徐冷し、得られた多結晶インゴットをスライスして作製されていたため、スライスによるシリコンの損失やスライスにかかるコストが問題となっていた。スライスを必要とせず、低コストで多結晶シリコンウェハの大量生産が可能な方法として、特開２００１−２２３１７２号公報（特許文献１）に記載の方法が提案されている。この方法は、シリコン融液に凹凸構造をもつ下地板を浸漬し、その下地板上に板状シリコンを成長させ、板状シリコンを得る方法である。
【０００３】
また、特開２００１−２２３１７２号公報（特許文献１）に記載の方法で成長した板状シリコンが融液中に落下することを防止するための方法として、国際公開第２００４／０１６８３６号（特許文献２）に記載の方法が提案されている。この方法は、板状シリコン作製用下地板を、板状シリコン成長面と、その法線ベクトルが板状シリコン成長面の法線ベクトルと反平行あるいは鈍角をなす少なくとも１つの下地板他面と、を含む形状にすることで、下地板表面に成長する板状シリコンに下地板との係合部を形成して、板状シリコンの作製時に下地板から落下するのを防止する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２３１７２号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０１６８３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、太陽電池用シリコンウェハなどの用途が増大するにつれて、板状シリコンの大型化が要望されている。国際公開第２００４／０１６８３６号（特許文献２）に記載の方法では、板状シリコンを大型化すると、良品取れ率が低下する問題がある。また、板状シリコンのコスト低減のため、作製される板状シリコンのうち太陽電池に使用するシリコンウェハとなる部分以外の割合を少なくし、材料の利用効率を向上することが求められている。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、良品取れ率および材料の利用効率を向上できる板状シリコンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る板状シリコンは、基板をシリコン融液に浸漬させて、基板の表面に形成される板状シリコンである。板状シリコンは、表面に主要面が形成される第一部分と、第一部分に連続して形成される他部分とを備える。他部分は、第二部分を含む。第二部分の表面の法線ベクトルは、第一部分の表面の法線ベクトルと、反平行または鈍角をなす。板状シリコンには、切欠き部が形成されている。切欠き部は、第一部分から第二部分にまで至るように板状シリコンを周縁部から切り欠いた形状を有する。他部分は、第三部分をさらに含む。第三部分は、切欠き部に面し、第一部分と第二部分との両方に連続する。
【０００８】
本発明に係る基板は、シリコン融液に表面を浸漬させ、その後シリコン融液から引き離して、表面上に板状シリコンを成長させる、板状シリコン製造用の基板である。当該基板は、板状シリコンの第一部分を形成する基板第一面と、基板第一面に連続し、板状シリコンの他部分を形成する基板他面とを有する。基板他面は、基板第二面を含む。基板第二面の法線ベクトルは、基板第一面の法線ベクトルと、反平行または鈍角をなす。基板には、基板切欠き部が形成されている。基板切欠き部は、基板第一面から基板第二面にまで至るように基板を周縁部から切り欠いた形状を有する。
【０００９】
上記基板において好ましくは、基板切欠き部の形成された周縁部の延びる方向に沿う基板切欠き部の幅は、５ｍｍ以上である。
【００１０】
上記基板において好ましくは、周縁部から基板切欠き部の最深部までの長さは、３ｍｍ以上である。
【００１１】
上記基板において好ましくは、基板切欠き部の最深部の隅部に曲げ形状が形成されている。
【００１２】
本発明に係る板状シリコンの製造方法は、上記のいずれかの局面の基板を準備する工程と、基板の表面をシリコン融液に浸漬させる工程と、基板をシリコン融液から引き離して表面上に板状シリコンを成長させる工程と、を備える。
【００１３】
本発明に係る太陽電池用シリコンウェハは、上記の製造方法により製造された板状シリコンを切断して成形される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、板状シリコンのサイズを大きくしても、板状シリコンの高い良品率を得られる。板状シリコンの製造時、ウェハを成形するために必要なシリコン原料の量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態の板状シリコンを示す斜視図である。
【図２】図１に示す板状シリコンを、図１中の下側から見た斜視図である。
【図３】図１に示す板状シリコンを厚み方向に投影した平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う板状シリコンの断面図である。
【図５】板状シリコン製造用の基板を示す斜視図である。
【図６】図５に示す基板を厚み方向に投影した平面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う基板の断面図である。
【図８】板状シリコン製造用の基板の変形例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す基板を厚み方向に投影した平面図である。
【図１０】板状シリコンの製造装置の一例を示す部分断面図である。
【図１１】板状シリコンから太陽電池用シリコンウェハを切り出す概略図である。
【図１２】比較例の板状シリコン製造用の基板を示す斜視図である。
【図１３】比較例の板状シリコンを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１７】
（板状シリコン）
図１は、本実施の形態の板状シリコンＳを示す斜視図である。図２は、図１に示す板状シリコンＳを、図１中の下側から見た斜視図である。図３は、図１に示す板状シリコンＳを厚み方向に投影した平面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う板状シリコンＳの断面図である。図１〜４を参照して、本実施の形態の板状シリコンＳの構成について説明する。
【００１８】
板状シリコンＳは、第一部分としての板状部１１Ａと、板状部１１Ａに連続して形成される他部分とを備える。板状部１１Ａは、板状シリコンＳの主要部を形成する。当該主要部から、太陽電池用シリコンウェハなどの任意の部材が成形される。板状シリコンＳの他部分は、複数の板状の部分の組み合わせにより構成されている。板状シリコンＳの他部分を構成する板状の部分は、一対の第二部分としての板状部１５Ａと、第三部分としての板状部１３Ａ，１４Ａと、を含む。
【００１９】
板状部１１Ａは、その端部において板状部１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１６Ａと連続している。板状部１２Ａ，１３Ａは、一対の板状部１５Ａのうちの一方と連続している。板状部１２Ａ，１４Ａは、一対の板状部１５Ａのうちの他方と連続している。板状部１３Ａ，１４Ａは、板状部１１Ａと板状部１５Ａとの両方に連続している。板状部１３Ａは、板状部１１Ａと一方の板状部１５Ａとを係合している。板状部１４Ａは、板状部１１Ａと他方の板状部１５Ａとを係合している。
【００２０】
板状シリコンＳには、切欠き部１７が形成されている。切欠き部１７は、板状部１１Ａから板状部１５Ａにまで至るように、板状シリコンＳを厚み方向に貫通する形状を有する。切欠き部１７は、板状シリコンＳをその周縁部から切り欠いた形状を有する。切欠き部１７は、板状部１３Ａ，１４Ａ，１６Ａによって囲われている。板状部１３Ａ，１４Ａ，１６Ａの表面は、切欠き部１７に面している。なお、切欠き部１７は、板状シリコンＳの周縁部の一部が欠損した形状を示すものであり、後述する板状シリコンＳの製造時に切欠き部１７も同時に形成される。つまり切欠き部１７は、成形後の板状シリコンＳの周縁部を切り欠く追加工により形成されたものではないことに留意されたい。
【００２１】
第一部分としての板状部１１Ａは、平板形状を有する。板状部１１Ａの表面の法線ベクトルＶ１１Ａを図１および図４に示す。第二部分としての板状部１５Ａは、平板形状を有する。板状部１５Ａの法線ベクトルＶ１５Ａを図２および図４に示す。板状部１１Ａと板状部１５Ａとは互いに対向して配置され、法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａは、板状部１１Ａおよび板状部１５Ａの連続した表面に対する法線ベクトルとして定義される。
【００２２】
図１および図４に示す法線ベクトルＶ１１Ａは、板状部１５Ａに対向しない側の板状部１１Ａの表面に対する法線ベクトルとして定義される。図２および図４に示す法線ベクトルＶ１５Ａは、板状部１１Ａに対向しない側の板状部１５Ａの表面に対する法線ベクトルとして定義される。
【００２３】
または、法線ベクトルＶ１１Ａは、板状部１５Ａに対向する側の板状部１１Ａの表面に対する法線ベクトルとして定義され、法線ベクトルＶ１５Ａは、板状部１１Ａに対向する側の板状部１５Ａの表面に対する法線ベクトルとして定義されてもよい。この場合、法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａは、板状シリコンＳを製造する際に、板状シリコン製造用の基板に接する側の表面からの法線ベクトルである。
【００２４】
図４に示すように、本実施の形態において、第一部分としての板状部１１Ａの法線ベクトルＶ１１Ａと、板状部１１Ａと連続した他部分に含まれる第二部分としての板状部１５Ａの法線ベクトルＶ１５Ａとは、反平行、または鈍角をなす。本明細書において、法線ベクトルが反平行であるとは、２本の法線ベクトルが平行であり向きが反対であることを示す。図４に示すように、法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａのなす角度αは、板状部１１Ａと板状部１５Ａとのなす角度と同じになる。法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａが形成する角度αは、１２０°以上１８０°以下であることが望ましい。
【００２５】
法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａが形成する角度αが９０°以上であれば、板状シリコンＳの製造時に板状シリコンＳが基板と係合する効果を奏し得る。しかし、角度αを１２０°以上にすることで、さらに効果が増し、板状シリコンＳはより強固に基板と係合することができるので、歩留まりが一層向上する。また、後述するシリコン融液に基板を浸漬させて板状シリコンＳを製造するとき、角度αが１８０°以上であれば、板状シリコンＳを基板から取り外すために、無理な力を加えることが必要になる。その結果、得られた板状シリコンＳを破損したり、あるいは基板を破損するなどの問題が発生する。
【００２６】
図１〜４に示す板状部１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａは、いずれも平板形状である。これら全ての部分が平板形状である必要はなく、得られた板状シリコンＳのうち、製品として用いる面を有する部分が少なくとも略平板形状であればよい。図１〜４の参照符号に付記している添え字Ａは、参照符号を付された要素が略平板形状であることを示している。
【００２７】
本明細書において、略平板とは、板状シリコンＳの各部分の表面に部分的に存在する凹凸を有する形状も含む。たとえば、小さい凹凸、板厚むらまたは反りなどを含む板状部も、略平板形状である。ここで小さい凹凸とは、板状シリコンＳの表面における５００μｍ程度の凹凸、規則性の良好な凹凸を含む。また反りは、全体で１０００μｍ程度の反りまでを含む。また、内側に欠損部が形成された板状部も、略平板形状に含む。
【００２８】
なお、得られた板状シリコンＳから、太陽電池などの平面的なデバイスを製造するのであれば、板状シリコンＳの板状部１１Ａは平板状である方がより好ましい。
【００２９】
本実施の形態の板状シリコンＳでは、図２に示すように、切欠き部１７に面する板状部１３Ａ、１４Ａが形成されている。板状部１１Ａと、板状部１１Ａに対向する板状部１５Ａとは、板状部１３Ａ，１４Ａを介在させて係合している。これにより、板状部１１Ａの寸法を大きくしても、板状シリコンＳの製造時に板状シリコンＳが基板から外れ落下する確率を低下できるので、板状シリコンＳの良品取れ率を向上できる。なお本明細書中において、良品取れ率とは、板状シリコンＳの製造回数に対し良品の板状シリコンＳが製造できた割合を示す。
【００３０】
本実施の形態の板状シリコンＳは、シリコン融液に基板を浸漬させ、当該基板上に板状シリコンを成長させることで作製される。基板が融液から出た直後においては、板状シリコンＳは融点付近の温度であり、変形しやすい。そのため、板状シリコンＳの板状部１１Ａの自重により、図４に示す角度αは少しだけ小さくなると考えられる。板状シリコンＳの浸漬方向Ｐにおける板状部１１Ａの寸法が大きくなると、角度αを小さくする方向の力が大きくなるため、より角度αが小さくなると考えられる。
【００３１】
また、板状シリコンＳがシリコン融液から離れる時に、板状シリコンＳにシリコン融液のメニスカスが形成される。さらに板状シリコンＳがシリコン融液から離れることで、メニスカスが切れる。このメニスカスが切れる時の反動が、板状シリコンＳに作用する。
【００３２】
板状シリコンＳの成す角度αが小さくなると、基板と板状シリコンＳとの間に隙間ができるので、メニスカスが切れる時の反動により、板状シリコンＳが基板から落下する確率が高くなる。板状シリコンＳの板状部１１Ａの浸漬方向の寸法が大きくなることで、角度αがより小さくなり、板状シリコンＳの落下の確率はより高くなる。
【００３３】
本実施の形態１の板状シリコンＳでは、浸漬方向Ｐの前方側の周縁部の一部が切り欠かれた形状の切欠き部１７が形成されている。切欠き部１７に面して、板状部１１Ａと板状部１５Ａとを係合する第三部分としての板状部１３Ａ，１４Ａが形成されている。板状部１３Ａ，１４Ａは、板状部１１Ａおよび板状部１５Ａの両方に連続しており、板状部１１Ａおよび板状部１５Ａの両方に対し交差する方向に延びる。これにより、板状部１３Ａ，１４Ａは、板状部１１Ａと板状部１５Ａとの間の間隔が広がることを抑制する。つまり、板状部１３Ａ，１４Ａは、板状シリコンＳの角度αが小さくなることを抑制する。その結果、板状シリコンＳが基板から落下することを抑制できるので、板状シリコンＳの良品取れ率を向上でき、歩留まりを向上できると考えられる。
【００３４】
加えて、板状部１３Ａ，１４Ａの熱収縮は、板状部１１Ａと板状部１５Ａとの間隔を小さくし、角度αを小さくする向きに作用する。板状部１３Ａ，１４Ａの熱収縮によっても、板状シリコンＳが基板から落下することを抑制できるので、より歩留まりを向上できると考えられる。
【００３５】
図３を参照して、切欠き部１７の寸法について説明する。切欠き部１７の幅、すなわち板状シリコンＳの周縁部の延びる方向に沿う切欠き部１７の寸法は、板状シリコンＳの落下率には大きな影響を与えない。しかし、図３に示す切欠き部１７の幅ｗは、板状部１５Ａの幅ｄが板状部１１Ａの幅Ｗの１００分の１以上となる範囲で、できるだけ大きい事が好ましい。
【００３６】
これは、板状シリコンＳから太陽電池用シリコンウェハを切り取る際には、主要面である表面を有する板状部１１Ａの切欠き部１７以外の部分を用いて略正方形に切り取るため、切欠き部１７の幅ｗが広いほど、材料の利用効率が良いからである。また、切欠き部１７の幅ｗが過大であり、板状部１５Ａの幅ｄが板状部１１Ａの幅Ｗの１００分の１以下となると、板状シリコンＳの第二部分としての板状部１５Ａの強度が小さくなり、板状シリコンＳの自重またはシリコン融液から引き揚げるときの揺れに耐えられなくなり、板状シリコンＳが基板から落下する確率が急激に高くなるからである。
【００３７】
本実施の形態の板状シリコンＳでは、板状部１１Ａと板状部１５Ａとが、板状部１２Ａに加え、板状部１３Ａ，１４Ａをも介して係合していることにより、板状部１１Ａと板状部１５Ａとの係合が強固になる。そのため、板状部１２Ａと板状部１１Ａとの係合している長さが短くても、板状シリコンＳが基板から落下することを防止することができる。これにより板状部１５Ａの幅ｄを短くし、切欠き部１７の幅ｗを大きくすることができるので、材料の利用効率を向上でき、板状シリコンＳから太陽電池用シリコンウェハを成形するために必要なシリコン原料の量を削減することができる。
【００３８】
（基板）
図５は、板状シリコン製造用の基板Ｃを示す斜視図である。図６は、図５に示す基板Ｃを厚み方向に投影した平面図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う基板Ｃの断面図である。図１〜４を参照して説明した板状シリコンＳは、図５〜７に示す基板Ｃを用いて、好適に製造することができる。図５〜７を参照して、板状シリコンＳの製造用の基板Ｃについて説明する。
【００３９】
基板Ｃは、基板第一面５１Ａと、基板第一面５１Ａに連続して形成される基板他面とを備える。基板他面は、複数の面により構成されている。基板他面を構成する複数の面は、一対の基板第二面としての面５５Ａと、基板第三面としての面５３Ａ，５４Ａと、を含む。基板第一面５１Ａは、その端部において面５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，５６Ａと連続している。面５２Ａ，５３Ａは、一対の面５５Ａのうちの一方と連続している。面５２Ａ，５４Ａは、一対の面５５Ａのうちの他方と連続している。面５３Ａ，５４Ａは、基板第一面５１Ａと面５５Ａとの両方に連続している。面５３Ａは、基板第一面５１Ａと一方の面５５Ａとに連続している。面５４Ａは、基板第一面５１Ａと他方の面５５Ａとに連続している。
【００４０】
図１に示す板状シリコンＳの板状部１１Ａは、基板Ｃの基板第一面５１Ａで成長し、板状シリコンＳの板状部１５Ａは、基板第二面としての面５５Ａで成長する。板状シリコンＳの板状部１１Ａと板状部１５Ａとをつなぐ板状部１２Ａは、図５に示す基板Ｃの面５２Ａから成長し、板状シリコンＳの板状部１１Ａと板状部１５Ａとは板状部１２Ａを介して係合する。さらに、板状シリコンＳの板状部１１Ａと板状部１５Ａとをつなぐ板状部１３Ａ，１４Ａは、図６に示す基板Ｃの面５３Ａ，５４Ａからそれぞれ成長する。板状シリコンＳの板状部１１Ａと一方の板状部１５Ａとは板状部１３Ａを介して係合し、板状部１１Ａと他方の板状部１５Ａとは板状部１４Ａを介して係合する。この構造により、板状シリコンＳの製造中の、基板Ｃからの板状シリコンＳの落下を防止することができる。
【００４１】
基板Ｃには、基板切欠き部５７が形成されている。基板切欠き部５７は、基板第一面５１Ａから面５５Ａにまで至るように、基板Ｃを厚み方向に貫通する形状を有する。基板切欠き部５７は、基板Ｃをその周縁部から切り欠いた形状を有する。基板切欠き部５７は、面５３Ａ，５４Ａ，５６Ａによって囲われている。面５３Ａ，５４Ａ，５６Ａは、切欠き部１７に面している。面５３Ａ，５４Ａは、基板切欠き部５７の側部を形成する。面５６Ａは、基板切欠き部５７のうち基板Ｃの周縁部から最も離れた最深部を形成する。基板切欠き部５７は、基板Ｃの周縁部の一部が欠損した形状を示すものであり、基板Ｃの製造時に基板切欠き部５７が一体成形されてもよく、略平板状に成形した基板Ｃの周縁部を切り欠く追加工によって基板切欠き部５７が形成されてもよい。
【００４２】
基板第一面５１Ａは、平面形状を有する。基板第一面５１Ａの法線ベクトルＶ５１Ａを図５および図７に示す。基板第二面としての面５５Ａは、平面形状を有する。面５５Ａの法線ベクトルＶ５５Ａを図７に示す。法線ベクトルＶ５１Ａ，Ｖ５５Ａは、連続した基板第一面５１Ａおよび面５５Ａに対する法線ベクトルとして定義される。法線ベクトルＶ５１Ａ，Ｖ５５Ａは、板状シリコンＳを製造する際に、板状シリコンＳに接する基板の表面からの法線ベクトルである。本実施の形態の法線ベクトルＶ５１Ａ，Ｖ５５Ａは、このようにして定義される。なお図６には、図５に示した基板第一面５１Ａの法線ベクトルＶ５１Ａの向き、かつ法線ベクトルＶ５１Ａの矢印の向きに基板Ｃを投影した投影図が図示されている。
【００４３】
図７に示すように、本実施の形態において、基板第一面５１Ａの法線ベクトルＶ５１Ａと、基板第一面５１Ａと連続した他の面に含まれる基板第二面としての面５５Ａの法線ベクトルＶ５５Ａとは、反平行、または鈍角をなす。図７に示すように、法線ベクトルＶ５１Ａ，Ｖ５５Ａのなす角度γは、基板第一面５１Ａと面５５Ａとのなす角度と同じになる。図７に示した基板第一面５１Ａと面５５Ａのなす角度γは反平行に記載しているが、鈍角であればこの限りではない。望ましくは、法線ベクトルＶ５１Ａ，Ｖ５５Ａが形成する角度γは、１２０°以上１８０°以下である。適切な角度γを有する基板Ｃを形成することにより、板状シリコンＳの板状部１１Ａ，１５Ａの法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａが形成する角度αを、適切に設定することができる。
【００４４】
図５に示す本実施の形態の基板Ｃが、基板切欠き部５７に面する面５３Ａ，５４Ａを有することにより、板状シリコンＳの板状部１１Ａと板状部１５Ａをつなぐ板状部１３Ａ，１４Ａは、基板Ｃの面５３Ａ，５４Ａで成長する。これにより、板状シリコンＳの板状部１１Ａと板状部１５Ａとのそれぞれの法線ベクトルＶ１１Ａ，Ｖ１５Ａのなす角度αの変化を抑制できるので、板状シリコンＳの基板Ｃからの落下を防止でき、高い良品歩留まりが得られる。
【００４５】
また、本実施の形態の板状シリコンＳの製造方法では、基板Ｃがシリコン融液に浸漬しているとき、シリコン融液の温度に対して基板Ｃの温度が低い。基板Ｃに接触している付近のシリコン融液は、シリコン融液の単位体積当たりの基板Ｃの表面積が大きい方が速く冷却され、急速にシリコン融液の温度が低下すると考えられる。本実施の形態の基板Ｃの面５２Ａと面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近では、上記理由から、面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近以外の面５２Ａよりもシリコン融液温度が低い。そのため、面５２Ａと面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近以外の面５２Ａにおいて成長する固体シリコンよりも、面５２Ａと面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近で成長する固体シリコンの厚みが厚くなる。
【００４６】
さらに、面５２Ａと面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近で基板Ｃと接触している固体シリコンの温度は、面５２Ａと面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近以外の面５２Ａに接触する固体シリコンの温度よりも低くなると考えられる。このことからも、本実施の形態の基板Ｃに形成された基板切欠き部５７が板状シリコンＳの基板Ｃからの落下を防止し、歩留まり向上に繋がると考えられる。
【００４７】
本実施の形態における板状シリコンＳと、その板状シリコンＳの製造用の基板Ｃとは、形状が全て対応している必要はない。完全に対応した形状であると、板状シリコンＳと基板Ｃとが密着していることになり、得られた板状シリコンＳから太陽電池などのデバイスを製造するのが困難になるためである。
【００４８】
さらに、本実施の形態の板状シリコンＳの製造用の基板Ｃは、図５に示すように、基板Ｃの周縁部に沿った堀構造５９を有することが好ましい。周辺部に沿った溝状の堀構造５９により、周辺部に成長する固体シリコンと基板第一面５１Ａに成長する板状シリコンＳの板状部１１Ａとを分離できるので、基板Ｃの側面部にシリコンが成長した場合でも固体シリコンの熱収縮による割れを防止する事ができるからである。したがって、成長する板状シリコンＳの周辺部と板状部１１Ａの成長部とを分割できる構造であれば、図５に示した基板Ｃのような堀構造５９による分割方法に限られるものではない。
【００４９】
本実施の形態の基板切欠き部５７の形状について、図５，図６を用いて説明する。基板切欠き部５７が形成されている基板Ｃの周縁部の延びる方向、すなわち、図６に示す浸漬方向Ｐと垂直な方向における、基板切欠き部５７の幅ｆは、５ｍｍ以上が好ましい。幅ｆが５ｍｍ未満では、基板Ｃをシリコン融液に浸漬した時に基板切欠き部５７内にシリコン融液が入らないため、基板Ｃの面５３Ａ，５４Ａに固体シリコンが成長しないためである。また、基板切欠き部５７内にシリコン融液が入ったとしても、基板Ｃがシリコン融液から出るときに基板Ｃの面５３Ａと面５４Ａの間にシリコン融液が表面張力で保持され、後で液の固まりが急冷凝固されるため、板状シリコンＳが割れる確率が高くなるからである。
【００５０】
また、基板切欠き部５７の幅ｆは大きいほど良いが、板状シリコンＳの板状部１５Ａの成長する面５５Ａの幅Ｄが、基板Ｃの周縁部に沿う堀構造５９の内側の幅Ｆの１００分の１以上である必要がある。基板切欠き部５７の幅ｆが大きいほど、製造される板状シリコンＳを切断して得られる太陽電池用シリコンウェハ１枚を成形するのに必要なシリコン量が少なくてすみ、コストを低減できるからである。また、面５５Ａの幅Ｄが堀構造５９の内側の幅Ｆの１００分の１以下では、面５５Ａにできる固体シリコン面の強度が弱くなり、製造される板状シリコンＳの自重または融液面から引き揚げるときの揺れによって、板状シリコンＳが基板Ｃから落下する確率が急激に高くなるからである。
【００５１】
基板切欠き部５７が形成されている基板Ｃの周縁部から基板切欠き部５７の最深部である面５６Ａまでの長さ、すなわち、図６に示す浸漬方向Ｐと平行な方向の基板切欠き部５７の長さＨは、３ｍｍ以上が好ましい。
【００５２】
長さＨが３ｍｍ未満では、基板Ｃをシリコン融液に浸漬し板状シリコンＳが成長後、シリコン融液から出る時に板状シリコンＳが基板Ｃから落下する確率が高くなり、板状シリコンＳの良品歩留まりが低下する。板状シリコンＳの板状部１１Ａと板状部１５Ａとを接合する板状部１３Ａ，１４Ａが基板Ｃの面５３Ａ，５４Ａにそれぞれ成長しても、長さＨが小さいと、基板Ｃをシリコン融液に浸漬し板状シリコンＳが成長した後、基板Ｃがシリコン融液から出る時の、板状シリコンＳの回転中心から面５３Ａ，５４Ａの切欠き部１７最深部側端部までの距離が小さくなる。その結果、面５３Ａ，５４Ａによる板状シリコンＳの角度αが小さくなることに対する抑制効果が小さくなるためと考えられる。また、長さＨが小さいと、基板Ｃをシリコン融液に浸漬している時の面５２Ａと面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近のシリコン融液の温度が、面５３Ａ，５４Ａとの接合線付近以外の面５２Ａよりも、十分低くならないためと考えられる。
【００５３】
一方、浸漬方向Ｐと平行な方向の基板切欠き部５７の長さＨが長いほど、作製した板状シリコンＳから太陽電池用シリコンウェハを切り出した後で太陽電池用シリコンウェハとして利用できないシリコンの量が増える。そのため、太陽電池用シリコンウェハを作製するために必要なシリコン量が増え、太陽電池用シリコンウェハのコストが高くなる。したがって、浸漬方向Ｐと平行な方向の基板切欠き部５７の長さＨは、板状シリコンＳの基板Ｃからの落下を防止できる範囲でより小さい長さであることが好ましい。
【００５４】
図５〜図７に示した板状シリコン製造用の基板Ｃでは、浸漬方向Ｐに沿う基板切欠き部５７の長さＨは、板状部１５Ａが成長する面５５Ａの浸漬方向Ｐの長さと同じであるが、特に同じである必要はない。また、本実施の形態の基板切欠き部５７に連続し、浸漬方向Ｐにおける基板切欠き部５７の後方にも、板状シリコンＳの板状部１５Ａが成長できる面５５Ａがある方がより好ましい。これは、板状シリコンＳを保持する部分が増えることにより、板状シリコンＳが基板Ｃから落下する事をより抑制できるためである。
【００５５】
図８は、板状シリコン製造用の基板Ｃの変形例を示す斜視図である。図９は、図８に示す基板Ｃを厚み方向に投影した平面図である。図８および図９を参照して、変形例の基板Ｃについて説明する。なお図９には、図６と同じ方向に基板Ｃを投影した投影図が図示されている。
【００５６】
変形例の基板Ｃは、基板切欠き部５７の最深部を形成する面５６Ａの両隅部が湾曲した曲げ形状が形成されている点において、図５〜７に示す基板Ｃと異なっている。基板第一面５１Ａから面５５Ａまで基板Ｃを貫通する基板切欠き部５７は、幅方向における底部の両端部において、湾曲形状に形成された角部８３，８４を有する。基板切欠き部５７に面する面５３Ａと面５６Ａとの接合する角部８３は、Ｒ形状を有する。基板切欠き部５７に面する面５４Ａと面５６Ａとの接合する角部８４は、Ｒ形状を有する。
【００５７】
基板Ｃをシリコン融液に浸漬して基板Ｃ上に板状シリコンが成長した後、基板Ｃ上に成長した図１に示す板状シリコンＳの表面にシリコン融液が付着した状態で、基板Ｃはシリコン融液から引き離される。面５３Ａ，５６Ａのなす角が１２０°未満のとき、板状シリコンＳの板状部１３Ａ，１６Ａの間に付着しているシリコン融液が表面張力により板状部１３Ａ，１６Ａの間に部分的に膜を形成していると考えられるが、付着したシリコン融液の量が多いと、シリコン融液の凝固後の熱収縮による応力が大きくなり、割れを発生させることがある。しかし、変形例の基板Ｃでは面５３Ａ，５６Ａが一定以上の曲率半径の湾曲形状である角部８３を介して接続される。これにより、板状シリコンＳがシリコン融液から引き離される時に表面張力で板状部１３Ａ，１６Ａ間に保持されるシリコン融液の量が少なくなり、この部分のシリコン融液が凝固した後の熱収縮による応力を小さくできるので、板状シリコンＳの割れを防止することができると考えられる。
【００５８】
この角部８３，８４が湾曲した円弧形状の曲率半径は、３ｍｍ以上であることが好ましい。曲率半径が３ｍｍ以上であることによって、坩堝中のシリコン融液に基板Ｃを浸漬し板状シリコンＳが成長した後シリコン融液から出る時に、板状シリコンＳが割れることをより確実に防止できる。基板Ｃの角部に成長する板状シリコンＳの角部に表面張力により多量のシリコン融液が付着したまま板状シリコンＳがシリコン融液から引きあげられると、その多量の付着したシリコン融液が急冷されることで板状シリコンＳが割れる可能性があるが、角部の曲率半径を３ｍｍ以上とすることで、このような割れの発生を回避できるためである。
【００５９】
基板切欠き部５７の角部の形状は、浸漬時に板状シリコンＳに多量のシリコン融液が付着したまま引き揚げられることを防止できれば良いのであって、円弧形状などの湾曲した形状に限られるものではない。隣り合う面５３Ａ，５６Ａ間および面５４Ａ，５６Ａ間の角度が１２０°以上である多面体が角部に形成されるなど、角部が折り曲げられた形状であっても、板状シリコンＳの割れを防止できる効果を同様に得ることができる。
【００６０】
図５〜図９に示した基板Ｃにおいて、板状シリコンＳの板状部１１Ａが成長する面である基板第一面５１Ａには、少なくとも微小な凹凸が形成されていることが好ましい。これは、基板Ｃの表面に、シリコンの結晶核が発生しやすいように規則性のある凹凸をあらかじめ設けておくことで、得られる板状シリコンＳの形状を安定化させることができるようになるためである。
【００６１】
規則性のある凹凸は、基板Ｃの表面に意図的に形成されており、その凸部間の距離は、精密に制御されている方がより好ましい。最も近接する凸部間の距離は、０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることが好ましい。凸部間の距離が０．５ｍｍ未満であると、得られる板状シリコンＳの結晶粒が小さくなりすぎ、十分な太陽電池の特性の向上が期待できない。一方、凸部間の距離が２ｍｍよりも大きくなると、得られる板状シリコンの表面凹凸が大きくなり、安価なプロセスを用いての太陽電池の作製が困難になるためである。
【００６２】
また、この凹凸の高低差は、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下が好ましい。０．１ｍｍ未満の高低差であると、凸部間の距離にもよるが、凸部の先端角が大きくなることで凸部の周縁部分にも結晶核が発生してしまうために、好ましくない。１ｍｍを超える高低差であると、凹部にもシリコン融液が入り込み易くなり、得られる板状シリコンの凹凸が大きくなるためである。
【００６３】
このように、微小な凸部を設けることで、得られる板状シリコンの形状が安定するだけでなく、品質の安定化にも大きく寄与するが、得られる板状シリコンの表面には、小さな凹凸を含むことがある。すなわち、本実施の形態の板状シリコンＳで、略平面としているのは、このような微小な凹凸を形成した基板を用いたときに、顕著に生じる規則性のある凹凸を含んだ面を含んでいるものとしている。
【００６４】
（板状シリコンの製造装置）
図１０は、板状シリコンＳの製造装置の一例を示す部分断面図である。図１０に概略断面図を示す製造装置は一例であり、本実施の形態の板状シリコンＳは、この装置を用いて製造されたものに限定されない。
【００６５】
図１０に示すように、板状シリコンＳの製造装置は、坩堝９３、坩堝９３内に溜められたシリコン融液９４、シリコンを加熱して溶融するための加熱用ヒータ９５、坩堝９３を支持する坩堝台９６、坩堝９３を外部から断熱する断熱材９７、坩堝９３を上下方向に移動させる坩堝昇降軸９８、および、基板Ｃを固定する軸９９を備えている。板状シリコンＳは、基板Ｃの表面に成長する。軸９９に固定支持された基板Ｃの表面をシリコン融液９４に浸漬させ、その後基板Ｃをシリコン融液９４から引き離すことにより、基板Ｃの表面上に板状シリコンＳが成長する。板状シリコンＳの製造装置はまた、図１０中に図示しないが、基板Ｃを移動させる手段、坩堝台９６を昇降させる手段、加熱用ヒータを制御する手段、シリコンを追加投入する手段、真空排気ができるようなチャンバなどを、図１０に記載した装置の外部に備える。
【００６６】
板状シリコンＳの製造装置は、密閉性の良好なチャンバを備えており、真空排気後に不活性ガスなどでガス置換を行なえる構造に設けられている。不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを使用することが可能であるが、コスト面を考慮するとアルゴンがより好ましい。不活性ガスを循環するための循環式のシステムを構築すれば、より低コスト化に繋がる。また、酸素成分を含むガスを用いると、シリコン酸化物が生成し、基板表面やチャンバー壁に付着するため、酸素成分はできる限り除去する必要がある。さらには、ガスの循環式システムを用いる場合においても、フィルタなどを通して、シリコン酸化物の粒子の除去を行なうことが好ましい。
【００６７】
図１０に示すように、シリコン融液９４の温度以下の基板Ｃが、図中左側から、浸漬方向Ｐに沿って、坩堝９３中にあるシリコン融液９４中に進入し、シリコン融液９４に浸漬される。このとき、シリコン融液９４は、加熱用ヒータ９５によって加熱され、融点以上に維持されている。安定した板状シリコンＳを得るためには、シリコン融液９４の温度調節と、チャンバ内の雰囲気温度と、基板Ｃの温度とを、厳密に制御できるような装置構成にする必要がある。このような装置構成にすることで、さらに再現性よく、板状シリコンＳを得ることができる。
【００６８】
基板Ｃには、温度制御が容易に制御できる構造を設けることが好ましい。基板Ｃの材質は、特に限定されないが、熱伝導性の良い材料や耐熱性に優れた材料であることが好ましく、高純度処理などの施された黒鉛がより好ましい。基板Ｃの材質として、たとえば、高純度黒鉛、炭化ケイ素、石英、窒化硼素、アルミナ、酸化ジルコニウム、窒化アルミ、金属などを使用することが可能であるが、目的に応じて最適な材質を選択すればよい。高純度黒鉛は、比較的安価であり、加工性に富む材質であるためより好ましい。基板Ｃの材質は、工業的に安価であること、得られる板状シリコンＳの品質などの種々の特性を考慮し、適宜選択することが可能である。さらに、基板Ｃを常に冷却し続けるなど、基板Ｃの融点以下の温度で使用でき、得られる板状シリコンＳの特性にさほど影響を与えないのであれば、基板Ｃの材質として金属材料を用いてもよい。
【００６９】
温度制御を容易にするには、銅製の固定基板を用いると好都合である。固定基板とは、軸９９と基板Ｃとを連結する部分のことを指し、図１０では図示していない。固定基板や基板Ｃの冷却手段は、大きく分けると直接冷却と間接冷却との２種類の手段が考えられる。直接冷却は、基板に直接ガスを吹きかけて冷却する手段であり、間接冷却は、ガスまたは液体により基板を間接的に冷却する手段である。冷却ガスの種類は特に限定されないが、板状シリコンの酸化を防ぐ目的で、不活性ガスである窒素、アルゴン、ヘリウムなどを用いることが好ましい。特に、冷却能力を考慮すると、ヘリウムまたはヘリウムと窒素との混合ガスが好ましいが、コストを考慮すると窒素が好ましい。冷却ガスは、熱交換器などを用いて循環させることで、さらなるコスト低減ができ、結果として安価な板状シリコンＳを提供できることになる。
【００７０】
さらに基板Ｃの温度は、冷却機構とともに加熱機構で調整されることが好ましい。シリコン融液９４中へ進入した基板Ｃは、その表面に板状シリコンＳが成長する。基板Ｃはシリコン融液９４中に所定の深さまで浸漬するが、好適には基板Ｃの全体がシリコン融液９４中に浸漬されないように調整される。
【００７１】
基板Ｃは、シリコン融液９４中に浸漬されている間に、シリコン融液９４から熱を受け、温度が上昇する傾向にある。次にその基板Ｃを同じ温度でシリコン融液９４へ浸漬させようとすると、基板Ｃの温度を下げるための冷却機構が必要である。しかしながら、直接冷却や間接冷却でも、冷却速度すなわち基板Ｃの温度を随時制御するのは困難であるため、加熱機構も備わっている方が好ましい。
【００７２】
すなわち、一度シリコン融液９４から脱出した基板Ｃは、冷却機構で冷却され、次にシリコン融液９４に浸漬される前までに、加熱機構を用いて、基板Ｃの温度制御を行なう方がよい。加熱機構は、高周波誘導加熱方式でも、抵抗加熱方式でも構わない。但し、シリコンの融液状態を維持するための加熱用ヒータ９５に影響を与えないことが条件となる。このように、冷却機構と加熱機構を併用することで、板状シリコンＳの品質の安定性は格段に向上する。
【００７３】
基板Ｃの温度制御と共に重要なのはシリコン融液９４の温度管理である。シリコン融液９４の温度を融点近傍で設定していると、基板Ｃがシリコン融液９４に接することでシリコンの湯面が凝固を起こす可能性がある。そのため、シリコン融液９４の温度は、融点以上であることが好ましい。シリコン融液９４の温度は、複数の熱電対または放射温度計などを用いて、厳密に制御するのが好ましい。
【００７４】
シリコン融液９４の温度を厳密に制御するには、熱電対をシリコン融液９４中に浸漬させて温度を計測するのが直接的で好ましいが、熱電対の保護管などからの不純物がシリコン融液９４に混入される観点からは好ましくない。坩堝９３に熱電対を挿入するなど、シリコン融液９４の周囲を被温度測定部位として間接的にシリコン融液９４の温度を制御するか、または、放射温度計によりシリコン融液９４の温度を制御できるような構造にすることが好ましい。
【００７５】
シリコン融液９４が入った坩堝９３は、断熱材９７の上に設置されている。断熱材９７は、シリコン融液９４の温度を均一に保持するためと、坩堝９３の底からの抜熱を最小限に抑制するために、設けられている。断熱材９７の上には、坩堝台９６が設置されている。坩堝台９６には、坩堝昇降軸９８が接続されており、昇降機構が設けられていることが必要である。これは、基板Ｃ上で板状シリコンを成長させるため、常に基板Ｃがシリコン融液９４に同じ深さで浸漬できるように、坩堝９３を上下動させるためである。
【００７６】
なお、シリコン融液９４の湯面位置を一定に保つ、すなわち、シリコン融液９４から板状シリコンＳとして取り出された分、および、蒸気としてロスした分だけのシリコンを補充する方法として、シリコンの多結晶体（塊）を溶融させて投入したり、融液のまま順次投入したり、粉体を順次投入する方法などを用いることが可能であるが、湯面位置を一定に保つ方法は特に限定されない。但し、できるだけシリコン融液９４の湯面を乱さないようにすることが好ましい。シリコン融液９４の湯面を乱すと、そのときに発生する波形状が得られる板状シリコンＳの融液面側に反映され、得られる板状シリコンＳの均一性を損なう可能性があるためである。
【００７７】
（板状シリコンの製造方法）
以上説明した図１０に示す板状シリコンＳの製造装置を用いた、本実施の形態に従った板状シリコンＳの製造方法について説明する。まず、得られる板状シリコンＳの比抵抗が所望の濃度になるようにボロンの濃度を調整したシリコン塊を、高純度黒鉛製の坩堝９３に一杯になるまで充填する。次に、チャンバ内の真空引きを行ない、チャンバ内を所定の圧力まで減圧する。その後、チャンバ内にＡｒガスを導入し、常に１０Ｌ／ｍｉｎでチャンバ上部よりＡｒガスを流し続ける。このように常にガスを流し続けるのは、清浄なシリコン湯面を得るためである。
【００７８】
次に、シリコン溶融用の加熱用ヒータ９５の温度を１５００℃に設定し、坩堝９３内のシリコン塊を完全に溶融状態にする。このとき、シリコン原料は溶融することで液面が低くなることから、シリコン融液９４の湯面が、坩堝９３上面から約１ｃｍ下の位置になるように、新たにシリコン粉末を投入する。シリコン溶融用の加熱用ヒータ９５は、一度に１５００℃にまで上げるのではなく、約１３００℃位まで１０〜５０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱し、その後、所定温度まで上げるのが好ましい。これは、急激に温度を上げると、坩堝９３の角部などに熱応力が集中的にかかり、坩堝９３の破損に繋がるためである。
【００７９】
その後、シリコン融液９４の温度を１４１０℃に設定し、３０分間そのまま保持し、融液温度を安定化させ、坩堝昇降軸９８を用いて、坩堝９３を所定の位置に移動させる。このときのシリコン融液９４の温度は、１４００℃以上で１５００℃以下が好ましい。シリコンの融点が１４１０℃付近であるため、１４００℃以下に設定すると、坩堝９３の壁から徐々に湯面が固まってくるためである。しかしながら、シリコン融液９４内で熱による対流が存在するために、長時間の生産を行わない時は、１４００℃に設定することも可能である。また、１５００℃以上に設定すると、得られる板状シリコンＳの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため余り好ましくない。
【００８０】
次に、板状シリコンＳを成長させるが、たとえば図５〜図９に示す基板Ｃを準備し、図１０中の矢印で示す浸漬方向Ｐに沿って、図中左側から右側へ基板Ｃを移動させる。このとき、基板Ｃの表面のうち基板第一面５１Ａがシリコン融液９４に接触し、基板第一面５１Ａをシリコン融液９４に浸漬させるように、基板Ｃを移動させる。基板Ｃの表面をシリコン融液９４に浸漬し、その後、基板Ｃの当該表面をシリコン融液９４から引き離すことで、基板Ｃの表面に板状シリコンＳが成長する。基板Ｃ上に板状シリコンＳを形成するための軌道は、図１０に示す浸漬方向Ｐであってもよく、円軌道または楕円軌道であってもよい。特に、任意の軌道で基板Ｃを移動できるような構造が好ましい。
【００８１】
シリコン融液９４への進入時の基板Ｃの表面温度は、１００℃以上、１１００℃以下が好ましい。これは、基板Ｃの温度が１００℃以下であると、安定した制御が困難となる。すなわち、連続生産する場合、チャンバ内で浸漬待ちの基板Ｃはシリコン融液９４からの輻射熱を受け、常に１００℃以下に維持することが困難であり、得られる板状シリコンＳの品質にばらつきが生じるためである。また、基板Ｃの温度が１１００℃以上であると、板状シリコンＳの成長速度が遅くなるだけでなく、基板Ｃとシリコンが固着したり、生産性が悪くなるおそれが生じる。このように、基板Ｃの温度によって、得られる板状シリコンＳのばらつきが生じやすくなるため、冷却機構と加熱機構の両方を備えている方が好ましい。
【００８２】
本実施の形態の板状シリコンＳの製造方法において、たとえば板状シリコンＳの第一部分である板状部１１Ａと連続する他部分が、基板Ｃの浸漬方向Ｐの前方部から形成される。シリコン融液９４に基板Ｃを浸漬させる方法で板状シリコンＳを得る場合には、板状部１１Ａの法線ベクトルＶ１１Ａと反平行または鈍角をなす他部分が、基板Ｃの浸漬方向前方側にある。具体的には、図５〜図９中に浸漬方向Ｐを示している。
【００８３】
その結果、基板Ｃの前方部にシリコンが成長し、図１〜図４に示した板状シリコンＳのように、そのシリコンは基板前方部に係合部を形成することとなる。これにより板状シリコンＳは、重力、または板状シリコンＳと坩堝９３内のシリコン融液９４との間にできるメニスカスが切れる時の反動に、逆らいやすい形状になる。そのため、板状シリコンＳが基板Ｃから落下することがなくなり、歩留まりよく、板状シリコンＳを製造することが可能となり、チャンバ外へ容易に板状シリコンＳを搬出することが可能となる。
【００８４】
上述したように、製品の歩留まり向上、さらには品質を安定化させるためには、できる限り温度制御を厳密に制御できる構造にしておく方が好ましい。
【００８５】
図１１は、板状シリコンＳから太陽電池用シリコンウェハ１００を切り出す概略図である。図１１に示す板状シリコンＳは、図１に示す板状シリコンＳと同一の構成を有し、上述した製造方法によって製造されている。板状シリコンＳの第一部分としての板状部１１Ａが切断線１０１に沿って切断され、略正方形状のシリコン板材が切り出されることにより、太陽電池用シリコンウェハ１００が成形される。板状シリコンＳを上述した形状に形成することで、板状シリコンＳの良品取れ率を向上できるので歩留まりを向上でき、さらに、板状シリコンＳから太陽電池用シリコンウェハ１００を成形するために必要なシリコン原料の量を削減することができるので、材料の利用効率を向上することができる。
【実施例１】
【００８６】
比抵抗が１．５Ω・ｃｍになるようにボロン濃度を調整したシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に保護された石英製坩堝内に入れ、図１０に示す装置内に装着した。
【００８７】
まずチャンバ内を１０−５ｔｏｒｒ（１．３３×１０−３Ｐａ）程度まで真空引きし、常圧のＡｒガスで置換し、その後、チャンバー内にＡｒガスを導入し、常圧まで戻し、その後は、２Ｌ／ｍｉｎでＡｒガスを常時チャンバー上部から流したままとした。次に、シリコン原料を加熱用ヒータにより溶融する際、加熱用ヒータを１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１５００℃まで昇温し、シリコン原料が完全に溶解したことを確認したのち、坩堝温度を１４２５℃に保持し、安定化させた。
【００８８】
次に、図５〜図７に示した形状の基板Ｃを、シリコン融液に１０ｍｍ浸漬し、１００回の浸漬により１００枚の板状シリコンＳを成長させた。基板Ｃのシリコン融液への侵入時の温度は、４００℃とした。なお基板第一面５１Ａと基板第二面としての面５５Ａの角度γは１７０°、面５５Ａの幅Ｄは２つとも１０ｍｍ、基板切欠き部の浸漬方向の長さＨは１０ｍｍ、基板Ｃの周縁部の堀構造の内側の幅Ｆは１６０ｍｍ、基板切欠き部の幅ｆは１２０ｍｍである。また、堀構造を形成する溝の幅は４ｍｍ、深さは５ｍｍである。
【００８９】
得られた板状シリコンＳは、図１に示した形状であり、第一部分としての板状部１１Ａが１６０×１７０ｍｍの大きさであり、第二部分としての板状部１５Ａの長さｈは１０ｍｍである。また、板状部１１Ａの厚さは、平均値で約０．３５ｍｍである。基板Ｃから板状シリコンＳを分離するために、レーザーを用いて切断した。
【００９０】
このような基板Ｃを用いることで、板状シリコンＳの良品枚数は、８６枚となった。ここで、良品枚数とは、基板を１００回浸漬し、作製した板状シリコンＳのうち、チャンバーから取り出すことができかつ１５５ｍｍ角を切りとれる領域がある板状シリコンの枚数とした。
【００９１】
成長した板状シリコンＳの平均重量は２３．１ｇであった。この板状シリコンＳをレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであった。このことから板状シリコンの重量に対する太陽電池用ウェハの重量の占める割合である材料利用効率は８４．８％であった。
【実施例２】
【００９２】
基板切欠き部の幅ｆを１０ｍｍとし、面５５Ａの幅Ｄを２つとも６５ｍｍとした以外、実施例１と同じ方法で板状シリコンＳを製造したところ、板状シリコンＳの良品枚数は８１枚であった。
【００９３】
成長した板状シリコンＳの平均重量は２５．３ｇであった。この板状シリコンＳをレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであり、材料利用効率は７７．５％であった。
【実施例３】
【００９４】
基板切欠き部の浸漬方向の長さＨを３ｍｍ、面５５Ａの浸漬方向の長さを３ｍｍとした以外、実施例１と同じ方法で板状シリコンＳを製造したところ、板状シリコンＳの良品枚数は８０枚であった。
【００９５】
成長した板状シリコンＳの平均重量は２３．８ｇであった。この板状シリコンＳをレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであり、材料利用効率は８２．４％であった。
【実施例４】
【００９６】
基板Ｃの面５５Ａの幅Ｄを２つとも３０ｍｍとし、基板切欠き部の幅ｆを８０ｍｍとした以外、実施例１と同じ方法で板状シリコンＳを製造したところ、板状シリコンＳの良品枚数は８５枚であった。
【００９７】
成長した板状シリコンＳの平均重量は２３．８ｇであった。この板状シリコンＳをレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであり、材料利用効率は８２．４％であった。
【実施例５】
【００９８】
図８および図９に示す基板Ｃを用いて板状シリコンＳを成長させた以外、実施例１と同じ方法で板状シリコンＳを製造した。基板第一面５１Ａと基板第二面としての面５５Ａとの角度γは１７０°、面５５Ａの幅Ｄは２つとも１０ｍｍ、基板切欠き部の浸漬方向の長さＨは１０ｍｍ、基板の周縁部の堀構造の内側の幅Ｆは１６０ｍｍ、基板切欠き部の幅ｆは１２０ｍｍ、基板切欠き部の角部に形成されたＲ形状の曲率半径は５ｍｍである。また、堀構造を形成する溝の幅は４ｍｍ、深さは５ｍｍである。
【００９９】
得られた板状シリコンＳは、図１に示した形状であり、板状部１１Ａが１６０×１７０ｍｍの大きさである。板状シリコンＳの良品枚数は８８枚であった。成長した板状シリコンＳの平均重量は２３．１ｇであった。この板状シリコンＳをレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであり、材料利用効率は８４．８％であった。
［比較例１］
図１２は、比較例の板状シリコン製造用の基板Ｃ１を示す斜視図である。図１３は、比較例の板状シリコンＳ１を示す斜視図である。図１２に示す基板Ｃ１を用いて板状シリコンＳ１を成長した以外、実施例１と同じ方法で板状シリコンＳ１を作製した。基板第一面６１Ａと基板第二面６５Ａとの角度は１７０°、基板第二面６５Ａの幅ｇは１００ｍｍ、基板切欠き部６６Ａの浸漬方向Ｐの長さＨは１０ｍｍ、基板の周縁部の堀構造６９溝の内側の幅Ｆは１６０ｍｍである。また、堀構造６９を形成する溝の幅は４ｍｍ、深さは５ｍｍである。
【０１００】
得られた板状シリコンＳ１は、図１３に示した形状であり、板状部７１Ａ，７２Ａ，７５Ａを有する。板状シリコンＳ１の第一面としての板状部７１Ａは、１６０×１７０ｍｍの大きさである。板状シリコンＳ１の良品枚数は７３枚であった。成長した板状シリコンＳ１の平均重量は２４．６ｇであった。この板状シリコンＳ１をレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであり、材料利用効率は７９．７％であった。
［比較例２］
基板第二面６５Ａの幅ｇを２０ｍｍとした以外、比較例１と同じ方法で板状シリコンＳ１を製造した。板状シリコンＳ１の良品枚数は６６枚であった。成長した板状シリコンＳ１の平均重量は２４．１ｇであった。この板状シリコンＳ１をレーザー切断して得られた１５５ｍｍ角の太陽電池用ウェハの平均重量は１９．６ｇであり、材料利用効率は８１．３％であった。
【０１０１】
実施例１〜５および比較例１〜２の結果より、実施例ではシリコン融液への基板Ｃの１００回の浸漬によって８０枚以上の良品枚数が得られたのに対し、比較例では良品枚数は７３枚以下であった。すなわち、実施例の基板Ｃを用いることにより、板状シリコンＳの高い良品率を得られることが明らかになった。
【０１０２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この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が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０３】
１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ  板状部、１７  切欠き部、５１Ａ  基板第一面、５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，５５Ａ，５６Ａ  面、５７  基板切欠き部、５９  堀構造、９３  坩堝、９４  シリコン融液、１００  太陽電池用シリコンウェハ、１０１  切断線、Ｃ  基板、Ｄ，Ｆ，Ｗ，ｄ，ｆ，ｇ，ｗ  幅、Ｈ，ｈ  長さ、Ｐ  浸漬方向、Ｓ  板状シリコン、Ｖ１１Ａ，Ｖ１５Ａ，Ｖ５１Ａ，Ｖ５５Ａ  法線ベクトル。
【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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【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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