【手続補正書】
【提出日】平成30年7月30日(2018.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】融液上に成長した結晶シートの厚さを制御する装置、方法およびシステム
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
分割加熱器３５０は図３Ｇに示すように均一な熱流束を出力し得るが、分割加熱器３５０は、加熱器離隔に相当する長さスケールでＸ方向における熱流束を意図的に変化させる能力を提供してもよい。言い換えると、分割加熱器３５０は、ある条件下で、融液表面において均一な熱流束を生成することができ、異なる条件下で、意図的に不均一な熱流束プロファイルを生成することができてもよい。図３Ｉは、図３Ｈに示唆するように単一の発熱体３３２ｂが他の発熱体３３２よりも高い電力を供給される際に分割加熱器３５０によって生成され得る熱流束を図示する。特に、曲線３６６は、第１振幅を生じる第１電力を有する各発熱体３３２によって生成される個々の熱流束を示し、曲線３６７は、第１振幅よりも大きい第２振幅を生じる第２電力を有する発熱体３３２ｂによって生成される熱流束を示す（図３Ｉにおける発熱体３３２ｂの大きなサイズは、物理的なサイズではなく電力出力の大きさを表す）。曲線３６８は、融液表面で分割加熱器３５０によって生成される熱流束合計を表す。図示の通り、熱流束の強度は、ピークを呈する発熱体３３２ｂのＸ位置に対応する部分３７０に沿った箇所を除いて、均一である。他の実施において、分割加熱器は、図３Ｃに示すような不要なウィグルの重畳なしで、単調増加熱流束プロファイル、凹熱流束プロファイル、凸熱流束プロファイル、または任意の所望の形状の熱流束プロファイル等の他の種類の不均一な熱流束プロファイルを生成してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図４Ａは、処理装置４００の他の実施形態の上面斜視図である。処理装置は、結晶シート４１２がＺ軸と平行な引き上げ方向に沿って引き出されるにつれて結晶シート４１２をメルトバックするのに用いられ得る分割加熱器４０２を含む。分割加熱器４０２は、複数の発熱体４０４と、絶縁体アセンブリ４０６とを含む。発熱体４０４は、電流がヘアピンを伝わる「ヘアピン」構成を有し、これによって抵抗加熱が生じ得る。各発熱体４０４は、Ｚ軸と平行および引き上げ方向と平行に配列された上部分４１４を含む。したがって、結晶シート４１２が分割加熱器４０２の上で引き出されるにつれて、図２Ｂに関連して画定される結晶シート４１２の所与の部分は、結晶シート４１２が分割加熱器４０２に露出されている間中、発熱体４０４のうちの同じ発熱体の上に留まる。言い換えると、図４Ｂに示すように、例えば、結晶シート４１２の第１外側部分（図示せず）は第１外側発熱体４０４ａの上に留まり、結晶シート４１２の第２外側部分（図示せず）は第２外側発熱体４０４ｂの上に留まり、結晶シート４１２の中間部分（図示せず）は中間発熱体４０４ｃの上に留まる。加えて、発熱体４０４は、横方向（Ｘ軸と平行）に沿っておよび引き上げ方向（Ｚ軸と平行）に沿って、融液の表面４０８から一定距離に配置されてもよい。これにより、同じ発熱体が結晶シート４１２の対応部分に隣接して融液表面から一定距離に留まることから、分割加熱器４０２が結晶シート４１２に与える積分熱流束を、（結晶シート４１２のＸ軸に沿って）任意の所与の部分に対してもっと精密に調整することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
追加の実施形態において、分割加熱器によって出力される熱流束プロファイルは、発熱体の周囲に配置される絶縁体アセンブリの構成を調整することによって調整されてもよい。図５Ａは、分割加熱器５００の断面部分を概略図示する。融液５０２は、導体５０６の上に配置されるハウジング５０４の上に配置される。３つの発熱体の組において、発熱体５０８は２つの部分からなり、図４に示すようにヘアピン型発熱体の第１ターンおよび第２ターンであってもよい。発熱体５０８は、不活性ガス等の環境が与えられる空胴５１０内に配置されてもよい。絶縁体アセンブリ５１２は、隣接する発熱体間を延在する一連の熱障壁５１４（プラグ）を含む。融液５０２の表面で分割加熱器５００によって生成される熱流束プロファイルを調整するために、熱障壁５１４の高さｈを調整してもよい。いくつかの例において、熱障壁５１４の上部が発熱体５０８の上部によって画定される表面５１６と一致するような熱障壁５１４の高さｈであってもよい。他の例において、熱障壁の高さは、熱障壁５１４の上部が表面５１６から陥凹しているあるいは表面５１６の上を延在しているような熱障壁の高さであってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
追加の実施形態において、分割加熱器は、融液表面で制御可能に不均一な熱流束プロファイルを生成するように構成されてもよい。図６Ａは、分割加熱器６００の一縁部への外側部分が示される分割加熱器６００の実施形態を図示する。分割加熱器６００は、以下に詳細に述べる違いを除いて、概して上記の分割加熱器５００と同様に構成されてもよい。分割加熱器６００は、例えば、図４に概略図示するようにＸ軸に沿って互いに並べられた２０個の発熱体５０８ａを含んでもよい。発熱体５０８は、表面５１６の３ｍｍ下の高さで延在する熱障壁によって離されてもよい。但し、Ｘ軸に沿った分割加熱器６００の縁部に最も近い２つの外側発熱体５０８は、熱障壁アセンブリ６０４として示される高熱抵抗熱障壁アセンブリによって離されてもよい。図示の例において、熱障壁アセンブリ６０４は、表面５１６の２ｍｍ上を延在する高さの熱障壁６０６を含み、さらに、導体５０６の部分と入れ替わり不活性ガスで満たされ得る空胴５１０ａを含む。熱障壁アセンブリ６０４は、外側発熱体５０８ａと他の発熱体との間の熱分離を増加させるように作用する。こうして、外側発熱体５０８ａが生じる熱は、外側発熱体５０８ａの真上の融液５０２の部分へと上方向にＹ軸に沿ってより強度に伝えられる。いくつかの実施形態において、分割加熱器は、熱障壁アセンブリ６０４に対して図示されるように構成される一対の外側熱障壁を含んでもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
処理システム７３０における厚さ測定は結晶シート７０８のメルトバック処理の後に行われることから、結晶シート７０８ａとして示される点Ｐ３の薄くなった結晶シートの測定によって、結晶シート７０８ａの厚さプロファイルが目標プロファイルを満たしていないことを示すことができる。例えば、名目上２００ｍｍであるリボンの厚さ変化が４０ｍｍと測定されることがあり、これは、太陽電池用途の許容範囲を逸脱し得る。したがって、この場合、メルトバックが終了したか、あるいは、測定厚さ変化を十分に低減するためにリボンをメルトバックするのに十分な時間が残っていないという理由で、結晶シート７０８の領域７４０は回復できないと判断され得る。この問題に対処するために、他の実施形態は、複数の厚さ測定システムを有する処理システムを提供する。例えば、第１厚さ測定システムは位置Ｐ１に、第２厚さ測定システムは位置Ｐ３に配置されてもよい。異なる実施形態において、位置Ｐ１、位置Ｐ３、または両位置での厚さモニタリングを継続的、周期的、または断続的に行ってもよい。両位置Ｐ１およびＰ３で決定される厚さプロファイルは加熱器制御システム７１６に送られ、加熱器制御システム７１６が目標厚さプロファイルを満たすように結晶シートをメルトバックするために適切な調整熱流束プロファイルを決定してもよい。その後、加熱器制御システム７１６は、複数の発熱体を用いて調整熱流束プロファイルを生成するために分割加熱器７１０に制御信号を送ってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図８Ａ〜８Ｃは、本発明の実施形態に係る結晶シートの厚さ制御のある実施の詳細を示す。図８Ａにおいて、メルトバックされるべき結晶シートによって呈され得る初期厚さプロファイル８０２を示す。初期厚さプロファイル８０２は、融液から結晶化される結晶シリコンリボンから測定される。初期厚さプロファイル８０２は、横方向厚さプロファイルであり、厚さは、Ｚ軸に沿った引き上げ方向に対して横（垂直）であるＸ軸に沿って測定される。初期厚さプロファイル８０２は、結晶シリコンリボンが２ｍｍの範囲の初期平均厚さを有することを示す。しかし、厚さは、２００ｍｍの測定Ｘ範囲にわたって、実質的に１ｍｍ〜２．４ｍｍ変化する。図８Ａの例において、メルトバック後の結晶シリコンリボンの目標厚さは、３００ｍｍに設定される。これを達成するために、図８Ｂに示すよに分割加熱器８１０を設けてもよい。分割加熱器８１０は、一例において、内側熱障壁によって間隔を空けられた１６個の内部発熱体と、外側熱障壁によって内側発熱体から間隔を空けられ、結晶シートの縁部を整えるのに用いられる２つの外側発熱体とを含んでもよい。図８Ａおよび８Ｂの例において、結晶シートの測定初期厚さプロファイル８０２および目標厚さが与えられると、初期厚さプロファイル８０２を用いて、結晶シートの部分をメルトバックするために分割加熱器８１０の各発熱体に供給すべき所要メルトバック電力を計算してもよい。所与の横方向位置（Ｘ）でのメルトバック電力Ｐｍｂ（ｘ）は、次のように決定されてもよい：
【数１】
2017533165.tif 000001
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図８Ａはまた、メルトバック後に３００ｍｍの均一な目標厚さを得るべく結晶シリコンリボンをメルトバックするために結晶シートに適用される計算熱流束プロファイル８０４を図示する。ある例において、計算熱流束プロファイルは、計算流体力学（ＣＦＤ）モデリングを用いて決定されてもよい。図８Ｃに、計算熱流束プロファイルを生成するために、１６個の異なる発熱体８１２と、発熱体Ｏ１およびＯ２として示される２つの外側調整発熱体とに適用される計算電力値（単位Ｗ）の表が示される。図示の通り、図の右側に向かって発熱体に適用される電力レベルは、初期厚さが大幅に小さい図の左側の発熱体に適用される電力レベルよりも大幅に高い。加えて、周辺位置における発熱体Ｏ１およびＯ２に適用される電力は、他の位置よりも大幅に高く、その結果、より高い熱流束が周辺位置の結晶シートに向かう。こうして、該位置での物質の完全メルトバックが得られる。概して、分割加熱器８１０は、ハウジングの上部の一対の外側部分に隣接して第１熱流束密度を与えるように構成され、第１熱流束密度は、一対の外側部分の間に配置されるハウジングの上部の内側部分に隣接する第２熱流束密度よりも大きい。この構成により、外側部分の上に配置された結晶シートの部分がより速いレートでメルトバックの対象となり得る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２Ａ】
2017533165.tif 000002
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ａ】
2017533165.tif 000003
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2017533165.tif 000004