JPS5843232A - 結晶質薄体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結晶質薄体の製造装置、更に詳しくは、表面が
平滑でかつ表面全体が湾曲していない結晶質薄体、とり
わけシリコン薄体を安定して製造できる結晶質薄体の製
造装置に関する。

シリコンウニ八−は、太陽電池、各種単導体装置などに
広く用いられている。このうち、とくに太陽電池への適
用を考えた場合、経済的に見合うためには、安価なシリ
コンウェハーを製造することが必要である。

従来から、シリコンウニ八−を゛製造する方法としては
、Ｃ２法（引上げ法）、ＦＺ法（フロートゾーン法）な
どで作製したシリコン単結晶を薄片にスライスする方法
があるが、この方法で□得られたシリコンウニ八−は極
めて高価なものとなる。

又、溶融シリコンから直接リボン状シリコンの薄体を製
造上る方法として、ＥＦＧ法、Ｗｅ　ｂ法、横引き法ミ
ステ７アノス法、デンドライト成長法などが知られてい
る。１２かしながら、これらの方法ではいずれも薄体の
成長速度が小さく、例えば、ＥＦＧ法にあっては約２０
　ｃｍ　／分程度である。

このため、最近、溶融シリコンから更に高速でリボン状
シリコン薄体を製造する方法が提案されている（特開昭
５３−３９７３号、特開昭５５−５２２１８号、特開昭
５５−１３６５４８号、特開昭５５−１３６５４９号参
照）。

ここで開示されている方法は、真空又は不活性ガス雰囲
気中において、耐熱容器（例えばカーボン容器）内で溶
融状態にあるシリコンを、該容器内に導入される不活性
ガス（例えばアルゴン）のガス圧でスリット状のノズル
から射出し、これを冷媒（例えば水）又は高速回転する
冷却体（例えば銅製のロール）で急冷してリボン状シリ
コン薄体を製造するものである。この方法によれば、薄
体の成長速度は２〜３０ｍ／秒と極めて高速化される。

そのため、安価な薄体の製造が可能となる。

ところで、結晶質のシリコン薄体を太陽電池に用いる場
合には、薄体の表面は平滑であり（凹凸がないか又は少
なく）、かつ、表面全体が湾曲していないことが必要下
ある。

ところが、上記した方法←よると、高速回転ロールが所
定の曲率で湾曲しているので、得られるシリコン薄体も
全体力ｊ、、オーールの曲率に相似して湾曲し平滑表面
積が小さくなるという欠点は避けられなかった。

この欠点を解決するために、冷却体として高速回転ロー
ルに代えてベリリウム鋼などから成り、一定の距離を置
いて配置された２つの回転軸間を循環するベルトを用い
る方法が提案されている（特開昭５３−５３５２５号参
照）。この方法によれば、溶融シリコンをベルトの平坦
部に射出・急冷することができるため、湾曲のない、表
面平滑な薄体を安定して作製することができる。

しかしながら、このベルト方式の場合には、ベルトをそ
の弾性範囲内で曲げるためには、例えばベルトが厚み１
ｍｓのベリリウム銅であるとき、回転軸部における曲率
が約１ｍ程度必要となる。すなわち、その装置が極めて
大型化する。

しかも、ベルトの厚みは一般に薄いので、ベルトの熱容
量は小≦、なる。したがって、シリコンのように融点の
高い（１４１５Ｃ）金属又は合金：１ の肉厚な薄体を作□）製することがはなはだ困盤である
。

本発明者らはミ上記ベルト方式における問題点を解消す
るために鋭意研究を重ねた結果、冷却体としてベルトに
代えて平板を連結した無限軌道、いわゆるキャタピラの
使用を着想し、本発明装置を開発するに到った。

本発明は、表面の、湾曲がなく、平滑表面積が大きく、
しかも肉厚の大きい結晶質薄体の製造に適し、更に全体
を小型化できる結晶質薄体の製造装置の提供を目的とす
る。

本発明装置は、先端にスリット状ノズルを具備し加圧ガ
ス供給系と連結した耐熱容器と１該容器の外側に周設さ
れた加熱手段と８該ノズルと所定の間隔を置いて配設さ
れた、平板を連結、して成る無限軌道及びその駆動機構
を備えたことを構成上の特徴とする。

図に基づいて本発明装置を更に詳細に説明する。図は、
本発明装置を概念的に表わす模式図で、溶融金属又は合
金からその薄体を製造している状態を示す。

図において、１は溶融金属又は合金２を収容する耐熱容
器で、その先端にはスリット状のノズル３が具備されて
いる。容器１及び先端のノズル３はいずれも電気絶縁性
で、溶融金属又は合金２との濡れ性の悪い耐熱材料、例
えば石英、アルミナから構成されている。

４は、容器１内の、薄体にすべき金属又は合金を溶融す
るための加熱手段で容器１の外側に例えばリング状に周
設される。加熱手段４は、溶融すべき金属又は合金の融
点との関係で適宜選択されるが、通常、高周波コイルが
好んで用いられる。

５は、容器１の上方開口部に気密に装着される蓋で、ガ
ス圧入口６を介して加圧ガス供給系（図示しない）と連
結されている。

ノズル３の下方には、所定の間隔を置いて、鉄、銅、ベ
リリウム鋼などから構成される表面平滑な平板７を連結
して成る無限軌道８が配設される。

９は無限軌道８を所定の速度で循還駆動せしめる駆動機
構であって、例えば、表面に軌道移送用の爪が加工され
た回転体である。

図の装置において、容器１内の溶融金属又は合金２は、
ガス圧入口６から圧入される不活性ガス（例えばアルゴ
ンガス）によって、ノズル３から無限軌道８の平坦部に
射出されて急冷する。

このとき、矢印Ｐ方向に所定の同速度で回転する駆動機
構９によって、無限軌道８は所定の線速度で矢印Ｑ方向
に移動している。

したがって、無限軌道８の平坦面に射出されて急冷した
溶融金属又は合金は、そのままノズルのスリット幅をも
った連続帯１０となって平坦な軌道８上を矢印Ｑ方向に
流れていく。

軌道８が駆動機構９の位置まで移動してくると、その曲
率に対応して、軌道８を構成する個々の平板７は表面部
分で相互に分離する。したがって、それに応じて溶融金
属又は合金の連続帯１０も、個々の平板７の大きさで分
割されて独立した薄体１１となる。、゛このとき、各薄
体は表面平滑な個々の平板７に密着して載置された状態
にあるので、該薄体が湾曲するという事態は生じない。

本発明装置は、以上のように構成されるので、無限軌道
を形成する個々の平板の矢きさを適宜に設定し、またそ
の表面を平滑にする（例えば研磨して）ことによって、
任意の大きさで、表面が湾曲していない極めて平滑な薄
体を作製することができる。更には、各平板の厚みを厚
くすることによって、その熱容量を大きくすることがで
きるので、高融点の溶融試料の可成り厚い（例えば数百
μ）薄体を作製することもできる。

また、従来のベルト方式に比べて、駆動機構９の曲率半
径を小さくすることができるので、装置全体を小型化す
ることが可能となる。

例えば、幅１０ｃｒｎ長さ５ｃｒｎ厚み１ｃＩｎの鉄製
平板を連結して成るキャタピラを軌道８とし、これを２
　ｍ　／　ｓｅｅのｉ度で回転させて、ここに０．１−
・。

気圧のアルゴンで８Ａスリット幅５０１１＆のノズル３
から溶融シリコン２を射出した。その結果、幅　　　　
′５ｃＩｎ長さ５ｃｒｎ厚み約１００μの肉厚な結晶質
シリコン薄体を連続的に作製することができた。

得られた薄体はいずれも、表面の湾曲がなく、かつその
表面はすべて平滑であった。

なお、以上の説明においては、シリコンを例としたが、
本発明装置に適用し得る結晶質薄体の原料はシリコンに
限らず、他の溶融金属又は合金であってもよいことはい
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明装置の１例を示す模式図である。 １・・・耐熱容器、２・・・溶融金属又は合金（溶融シ
リコン）、３・・・ノズル、４・・・加熱手段（高周波
コイル）、５・・・蓋、６・・・ガス圧入口、７・・・
平板、８・・・無限軌道、９・・・駆動機構、１０・・
・薄体連続帯、１１・・・薄体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 先端にスリット状ノズル□を具備し加圧ガス供給系と連
   ・結した耐熱容器と； □該容器の外側に周設された加熱手段と蓚該ノズルと所
   定の間隔を置いて配設された、□平板を連結して成る無
   限軌道及びその駆動機構とを 備えたことを特徴とする結晶質薄体の製造装置ｆｆ　。