JPH1044141A

JPH1044141A - マルチワイヤーソー及びこれを用いた太陽電池用ウエハの製造方法

Info

Publication number: JPH1044141A
Application number: JP8201445A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Tonegawa; 正利根川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP3299889B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の太陽電池ウエハはその表面が平面状の
ものだけであり、特に電極形成時等にウエハ割れが生じ
る場合があった。また、日本瓦等に対応できるような湾
曲した形状の太陽電池は無かった。【解決手段】半導体インゴット１の厚み方向へのスラ
イスと同時に、半導体インゴット１をその厚み方向と直
交する長手方向の一方向に移動をさせることによって、
湾曲した切断面を有する太陽電池用ウエハ６を得ること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマルチワイヤーソー
に関し、特に半導体インゴットをスライスし、ウエハを
製造する際に使用されるマルチワイヤーソーに関する。
また、マルチワイヤーソーを使用して、特に太陽電池用
ウエハを製造する製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチワイヤーソーは、半導体インゴッ
ト等を薄くスライスしてウエハを切り出すために一般的
に使用されており、通常、多数のワイヤーを有してい
る。このマルチワイヤーソーを使用して半導体インゴッ
トをスライスしてウエハを製造する場合、このマルチワ
イヤーソーのワイヤーは切断の対象物である半導体イン
ゴット等のワークに対して垂直に降下、または上昇して
切断するため、作成されたウエハの表面形状は平面とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、日本
瓦に太陽電池を組み込んだ構造のものがあるが、この太
陽電池は平板状のものであり、日本瓦の湾曲形状に充分
対応できる構造のものではない。これは上述のように、
従来のマルチワイヤーソーを使用して半導体インゴット
を切断して製造したウエハは平板状になるためである。
そこで、例えばこのような日本瓦にも対応できるような
湾曲した形状の半導体ウエハが得られるようなマルチワ
イヤーソーがあれば非常に有用である。

【０００４】また、平板状の半導体ウエハから製造され
る太陽電池は、以下のような問題点も有している。

【０００５】即ち、太陽電池の製造プロセスの中で、半
導体ウエハに対して、銀を主成分とし樹脂で練ったペー
ストを印刷の手法でコーティングし、電極形成する工程
がある。このコーティング後、炉の中でいわゆる焼成が
行われるが、この焼成時にはペーストが収縮するために
ウエハの反りが生じる。この反りはウエハの厚みが薄く
なればなる程大きくなる。

【０００６】そしてこの後の工程で、ウエハに電極を形
成した太陽電池セルの上部に透明なガラス、または樹脂
を貼り付け太陽電池モジュールとし、太陽電池としての
強度を持たせるようにしている。しかしながら、上記の
ようにウエハに反りが生じるとセル割れが生じやすく、
製品としての歩留まりが悪くなる。

【０００７】そこで、予めウエハ自体に焼成による反り
とは逆の方向に若干の反りがあれば、ウエハ割れの低減
を図ることができる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、半導体インゴッ
トをスライスする際に、曲面を有する、あるいは湾曲し
た形状の半導体ウエハを製造できるようなマルチワイヤ
ーソー及びこのマルチワイヤーソーを使用した太陽電池
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被切断ブロックを複数のワイヤーによって
同時に切断するマルチワイヤーソーにおいて、前記ワイ
ヤー及び該ワイヤーを動作させるワイヤーガイドの位置
が固定される一方、前記被切断ブロックを搭載、固定す
るステージが前記ワイヤに対して近接、離間する動作が
可能とされ、且つ前記近接、離間する方向と直交する方
向への移動が可能とされたことを特徴とする。

【００１０】また、被切断ブロックを搭載、固定するス
テージに対し、前記ワイヤー及び該ワイヤーを動作させ
るワイヤーガイドを前記被切断ブロックに対して近接、
離間する動作が可能とされ、且つ前記近接、離間する方
向と直交する方向への移動が可能とされたことを特徴と
する。

【００１１】上記マルチワイヤーを使用した太陽電池用
ウエハの製造方法としては、半導体インゴットの厚み方
向に対して、マルチワイヤーソーによって切り込みを入
れ徐々にスライスしていき、半導体ウエハを得る太陽電
池用ウエハの製造方法において、前記厚み方向へのスラ
イスと同時に、前記半導体インゴットまたはワイヤーの
いづれかを該半導体インゴットの厚み方向と直交する長
手方向の一方向に移動をさせることによって、湾曲した
切断面を有する太陽電池用ウエハを得ることを特徴とす
る。

【００１２】また、半導体インゴットの厚み方向へのス
ライスと同時に、前記半導体インゴットまたはワイヤー
のいづれかをその厚み方向と直交する長手方向の一方向
に移動させながら、前記半導体インゴットの厚みの１／
２までを切断する第１工程と、該第１工程に続いて、前
記半導体インゴットまたはワイヤーを前記長手方向の一
方向とは逆の方向に移動させ、半導体インゴットの厚み
の残りの１／２を切断する第２工程とを有することを特
徴とする。

【００１３】また、本発明の他の製造方法として、半導
体インゴットの厚み方向へのスライスと同時に、半導体
インゴットまたはワイヤーのいづれかを、前記半導体イ
ンゴットの厚み方向と直交する長手方向の一方向への微
少な移動と逆方向への微少な移動と繰り返し、切断面に
微細な凹凸を有する太陽電池用ウエハを得ることを特徴
とする。

【００１４】以上のように、半導体インゴットまたはワ
イヤーを、半導体インゴットの厚み方向だけでなくその
長手方向にも移動が可能となるよう構成したマルチワイ
ヤーを備え、これによって、従来のスライスでは行わな
かった長手方向への移動も行いながらスライスするの
で、その断面形状は湾曲した形状となる。

【００１５】このようにして得られた反りを有する湾曲
形状のウエハを、例えば太陽電池に使用すれば、従来で
あれば電極形成のための焼成等によって発生していたウ
エハ割れの発生率を低減でき、歩留まり向上に寄与でき
る。

【００１６】また、このように反りを有するウエハは例
えば日本瓦へ組み込む太陽電池用として適当である。

【００１７】また、切断面に微細な凹凸を形成すること
で、従来、太陽電池用ウエハの表面に形成していた化学
的処理によるテクスチャ構造あるいは、機械的処理によ
る溝構造に替わる構造をウエハ切り出しの段階で形成で
きるので、製造工程の低減を図れコストダウンに寄与で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について、図１
及び図２を参照して説明する。図１及び図２はそれぞ
れ、本実施例によるマルチワイヤーソーの概念を説明す
るための、半導体インゴットのスライス部を正面から見
た図及びその側面図である。

【００１９】図１及び図２において、ワーク（半導体イ
ンゴット）１はステージ２に固定されており、ワイヤー
ガイド３によって保持されているワイヤー４によって切
断される構造となっている。図中、５はワイヤー４に対
して砥粒及びオイルを供給するスラリーである。

【００２０】ワイヤーガイド３は固定されており、ワー
ク１を縦方向に切断するために、ワーク１を固定したス
テージ２が図示しない駆動部によってワイヤー４に対し
て下降することによって行われる。さらに、ステージ２
がワーク１の長手方向、即ち、図２のＣ及びＤの方向に
も移動可能となっている。つまり、位置的には固定され
ているワイヤ４ーに対してステージ２が移動することに
よって、このステージ２に固定されたワーク１が所望の
形状、ここでは曲面形状に切断されることが可能となっ
ている。

【００２１】実際の切断時は、Ａ，Ｂ方向への切断と同
時にＣ，Ｄ方向へもステージ２を移動させることによっ
て、最終的に図３に示すように、複数個のウエハ６が各
々反った状態でステージ２にぶら下がったワーク１を得
るものである。これをさらに、ウエハ毎に個別に分断す
ることで図４に示すような湾曲した形状のウエハ６を得
る。

【００２２】具体的な切断条件等は以下のとおりであ
る。

【００２３】ここでは、最終的に得ようとするウエハ６
の反りの大きさを、５０ｍｍ角（図４のｍ）のウエハに
対してウエハ中央部で１ｍｍと設定した（図４のウエハ
６のｌを１ｍｍとなるようにする）。なお、ワイヤーは
直径が１４０μｍのものを使用する。

【００２４】以下、工程順に説明すると、まず、固定さ
れたワイヤガイド３及びワイヤー４に対して、ワーク１
を固定したステージ２を下降させる。この下降速度は５
１０μｍ／ｍｉｎとした。これによって、ワーク１が切
断されていくが、この時、同時にステージ２をＣの方向
へ移動させる。この移動速度Ｖ（ｔ）は時間ｔの単位を
秒としてＶ（ｔ）＝−５．４×１０^-8ｔ＋３．３×１０^-4 である。

【００２５】この速度で切断すると、１００分後に１０
０ｍｍの幅の内、半分の５０ｍｍのスライスを完了し、
図４に示すように１ｍｍの反りができる。

【００２６】次に、この時点からステージ２をＣとは逆
のＤの方向に移動させることによって、さらに１００分
後にワーク１の全てのスライスが完了することになる。
この工程によって、図３に示すように、複数個のウエハ
６が各々反った状態でステージ２にぶら下がった形状に
なる。より詳細には、個々のウエハ６（及びスライス前
のワーク１）はカーボンから構成された図示しない捨板
に接続され、この捨板がステージ２に対して接着剤によ
って接続されている。

【００２７】そして、上記スライス後、捨板を溶かす溶
剤に上記捨板及びウエハ６を浸けることによって、図４
に示すような単一のウエハを得る。

【００２８】上記のようにして得られた、予め曲面を有
するウエハであれば、例えばこのウエハを太陽電池とし
て使用する場合であっても、ウエハ６の凸状部（図４の
Ｅ側）に銀ペーストをコーティングして焼成しても、こ
の焼成による収縮がウエハ６自体の元々の反りによって
軽減されるので、モジュール化するときの割れも大幅に
低減できる。例えば、従来であればスライスしたウエハ
３００枚に対して８枚程度の割れが発生していたが、本
実施例によれば同じ３００枚のウエハに対して割れが生
じる枚数を１枚前後に低減できた。

【００２９】なお、上記実施例では１００ｍｍ角のウエ
ハに対してウエハ中央部の反りを１．０ｍｍｍとなるよ
うにしたが、他の実施の目安としては、８０ｍｍ〜２０
０ｍｍ角または断面円状のウエハに対して、その対辺ま
たは直径に対して０．５〜２．５ｍｍの反りを形成する
ことが可能である。

【００３０】また、本実施例では、ワイヤーガイド３お
よびワイヤー４が固定され、ステージ２によってワーク
１の方を上下及び前後に移動させる構成としたが、逆に
ワーク１の方が固定されワイヤーガイド３及びワイヤー
４の方を移動させる構成としてもよい。しかし、切断動
作も行うワイヤー側を動かすよりは、上述の実施例のよ
うに、ワーク１の方を動かす方がマルチワイヤーソー全
体の構成も簡易となり、安定した切断動作ができる。

【００３１】以上のようにして、反りを有する湾曲した
ウエハを作成することができるが、さらに以下の工程を
付加することによって、従来別工程で形成していた太陽
電池の反射防止構造を同時に形成することができる。

【００３２】即ち、上述した、反りを得るためのステー
ジ２のＣ−Ｄ方向の動作に加え、さらに微少なＣ−Ｄ方
向の動作を行うことによって、ウエハ表面に微細な凹凸
形状を設けることができる。

【００３３】具体的には、図５に示すように、ステージ
２を５１０μｍ／ｍｉｎの速度で５秒間の降下、５秒間
の停止を行う。そして、この５秒間の停止時間中に、ス
テージ２をＣ方向へ３２μｍ／Ｓの速度で２．５秒間移
動させ、次いで逆方向のＤ方向へ同じ３２μｍ／Ｓの速
度で２．５秒間移動させる。以下、この５秒間の停止中
における動作を繰り返すことによって、ワーク１の表面
に凹部７が多数形成され凹凸を有する表面とすることが
できる。この実施例によって得られる凹部ピッチ間隔は
１５０μｍ、深さは８０μｍである。他の実施例の目安
としては、凹部ピッチ間隔が４０〜１６０μｍ、深さは
３〜８０μｍ程度である。

【００３４】このようにウエハ表面に凹凸を形成する
と、太陽電池として使用した場合、単に平坦なウエハを
使用した場合に比較して、光電変換効率で約０．２％向
上させることができた。

【００３５】従来、太陽電池において太陽光のエネルギ
ー吸収率を向上させるためには、製造プロセスにおいて
ウエハの表面を化学的に処理することによって、いわゆ
るテクスチャー構造を表面に形成したり、ダイシング装
置によって機械的にウエハ表面に溝を形成し太陽光をセ
ル内部に閉じ込める工夫がなされていた。しかしながら
これらの作業は当然のことながら、スライス工程とは別
の工程で行っており、工程数、作業量が多くなるという
問題を有していた。

【００３６】この点、本実施例によれば、半導体インゴ
ットからのウエハの切り出しと同時に、ウエハ表面への
凹凸形状の形成もできるので、工程数、作業量の低減を
図れる。

【００３７】なお、本実施例においては、ワイヤーとし
て直径が１４０μｍのものを使用したが、さらに小さい
径のものを使用すれば、よりピッチ間隔、凹凸の深さの
制御を行い易くなる。

【００３８】また、この表面に凹凸を形成する方法は、
反りを有しない従来構造のウエハに対しても適用可能な
ことは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチワ
イヤーソーによれば、半導体インゴットから反りを有す
るような湾曲したウエハを切り出すことができる。これ
によって、例えば日本瓦に組み込む太陽電池を作成する
ような場合でも、その瓦形状に対応できるウエハを製造
でき、しかも、太陽電池製造のプロセスにおいてもウエ
ハ割れの低減を図れる。

【００４０】また、ウエハ表面の微細な凹凸形状も形成
することができる。これによって、例えばウエハを太陽
電池に使用する場合であれば、従来は、表面の反射防止
構造を実現するためのテクスチャー構造や溝構造を化学
的処理、機械的処理等によって形成していたが、ウエハ
の切り出し時に同時に形成できるので、工程数の低減を
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるマルチワイヤーソーの
構成を説明するための正面図。

【図２】本発明の一実施例によるマルチワイヤーソーの
構成を説明するための側面図。

【図３】本発明のマルチワイヤーソーによってインゴッ
トをスライスした状態を示す断面図。

【図４】本発明によって得られたウエハ単体の断面図。

【図５】本発明の一実施例によるウエハ表面の凹凸形状
の製造方法を説明するための断面図。

【符号の説明】

１半導体インゴット２ステージ３ワイヤーガイド４ワイヤー７凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被切断ブロックを複数のワイヤーによっ
て同時に切断するマルチワイヤーソーにおいて、前記ワイヤー及び該ワイヤーを動作させるワイヤーガイ
ドの位置が固定される一方、前記被切断ブロックを搭
載、固定するステージが前記ワイヤに対して近接、離間
する動作が可能とされ、且つ前記近接、離間する方向と
直交する方向への移動が可能とされたことを特徴とする
マルチワイヤーソー。
【請求項２】被切断ブロックを複数のワイヤーによっ
て同時に切断するマルチワイヤーソーにおいて、前記被切断ブロックを搭載、固定するステージに対し、
前記ワイヤー及び該ワイヤーを動作させるワイヤーガイ
ドを前記被切断ブロックに対して近接、離間する動作が
可能とされ、且つ前記近接、離間する方向と直交する方
向への移動が可能とされたことを特徴とするマルチワイ
ヤーソー。
【請求項３】半導体インゴットの厚み方向に対して、
マルチワイヤーソーによって切り込みを入れ徐々にスラ
イスしていき、半導体ウエハを得る太陽電池用ウエハの
製造方法において、前記厚み方向へのスライスと同時に、前記半導体インゴ
ットまたはワイヤーのいづれかを該半導体インゴットの
厚み方向と直交する長手方向の一方向に移動をさせるこ
とによって、湾曲した切断面を有する太陽電池用ウエハ
を得ることを特徴とする太陽電池用ウエハの製造方法。
【請求項４】半導体インゴットの厚み方向に対して、
マルチワイヤーソーによって切り込みを入れ徐々にスラ
イスしていき、半導体ウエハを得る太陽電池用ウエハの
製造方法において、前記厚み方向へのスライスと同時に、前記半導体インゴ
ットまたはワイヤーのいづれかをその厚み方向と直交す
る長手方向の一方向に移動させながら、前記半導体イン
ゴットの厚みの１／２までを切断する第１工程と、該第１工程に続いて、前記半導体インゴットまたはワイ
ヤーを前記長手方向の一方向とは逆の方向に移動させ、
半導体インゴットの厚みの残りの１／２を切断する第２
工程とを、有することを特徴とする太陽電池用ウエハの
製造方法。
【請求項５】半導体インゴットの厚み方向に対して、
マルチワイヤーソーによって切り込みを入れ徐々にスラ
イスしていき、半導体ウエハを得る太陽電池用ウエハの
製造方法において、前記厚み方向へのスライスと同時に、前記半導体インゴ
ットまたはワイヤーのいづれかを、前記半導体インゴッ
トの厚み方向と直交する長手方向の一方向への微少な移
動と逆方向への微少な移動と繰り返し、切断面に微細な
凹凸を有する太陽電池用ウエハを得ることを特徴とする
太陽電池用ウエハの製造方法。