JPH0246049Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、太陽電池その他の光電子変換素子等
に用いられている多結晶シリコンウエハの製造に
供される溶融シリコン供給装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、多結晶シリコンウエハは各種の方法
によつて製造されており、最も一般的には、シリ
コン母材より一旦所定形状のインゴツトを鋳造
し、これをスライスすることによりウエハを得る
ようにしているが、これではスライス作業に大変
な時間をかけなければならないだけでなく、イン
ゴツトの約50％がスライス時のロスとなつてしま
うため、製品がコスト高につき大量生産も不可能
である。

そこで、スライスによらない方法としてリボン
法とキヤステイング法（鋳造法）が既に実施され
ているが、大型の太陽電池素材等が得られない難
点があり、更にキヤステイング法では、シリコン
結晶粒が非常に細かくなつて大きな結晶粒が得ら
れない為、当該ウエハによつて得られる太陽電池
の光電変換率も２〜３％と極度に悪くなる欠点を
もつている。

そこで、本出願人は、上記諸法の欠陥を改善す
ることができる多結晶シリコンウエハの製造方法
として既に、シリコン母材を溶融し、この融液を
石英またはカーボンで形成され、かつ回転状態に
ある製造皿上に滴下するなどして、遠心力を有効
利用することにより所望拡径状態の融液薄層を層
成し、これを固化後、製造皿から剥離する方法
（以下これをスピン法という）を提案した。

本考案はこの新規なるスピン法による多結晶シ
リコンウエハの製造に際し、溶融シリコンを回転
する製造皿に適量だけ供給するため創作された従
来例のない溶融シリコン供給装置に関する。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記スピン法の実施にあつては、アルゴン等の
所望不活性雰囲気内にてシリコン原料を溶融し、
この溶融シリコンを回転する製造皿へ供給しなけ
ればならないが、この際シリコン原料を次々と不
活性雰囲気内に供与していくとき、簡易な操作で
しかも当該雰囲気中に外気が侵入する如きことの
ないようにして、連続的な生産を可能となし、か
つ上記溶融シリコンを製造皿に供給するための坩
堝傾倒操作を、外部から簡易な操作で、しかも同
じく上記雰囲気を害することなしに確実に行い得
るようにするのが、その目的である。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は上記の目的を達成するため、炉体内の
所望不活性ガス雰囲気にあつて、原料供給口から
供与されたシリコン原料を坩堝に収納して溶融さ
せ、当該溶融シリコンを回転する製造皿に適量滴
下するシリコンウエハの製造に供されるもので、
仕切弁によつて炉体内と遮断自在とした供給空所
に、前記不活性ガスを導入自在となし、かつ前記
原料供給口を開閉自在なるよう臨設すると共に、
当該空所から炉体内に昇降自在なるように気密に
貫装した昇降杆の下端には、供給空所にあつて原
料供給口から供与されるシリコン原料を受容する
と共に、所定降下位置にて解離されることで、受
容状態が解かれ、当該シリコン原料が坩堝内に落
入する原料カツプを備えてなる原料導入部と、上
記シリコン原料を受容した坩堝と、これを加熱溶
融するヒーターと、操作杆の上動により同杆と坩
堝とを連結する操作用索の緊張引上げにより当該
坩堝が転動自在である枢支機構と、当該転動によ
りシリコン母材融液が流下されて、これを製造皿
に滴下供給する漏斗とを備えた母材供給部とから
構成されている溶融シリコン供給装置を提供した
ものである。

［作用］ 仕切弁の開閉により供給空所における原料シリ
コンの供給が炉体内と隔絶状態下で行い得ると共
に、当該空所には別個にアルゴン等を供給できる
ので、炉体内全体へのアルゴン供給を、原料シリ
コンの供給毎に実施する如きことが不要となり、
かつ坩堝の作動も手動または動力により確実に行
うことができ、シリコン融液を受ける漏斗の存在
により、坩堝の動きが急速であつても、製造皿へ
シリコン融液が正確に流下供給され、不本意な流
失も発生しない。

［実施例］ 次に、本考案を図示の一実施例について説示す
ると、Ａが多結晶シリコンウエハの製造に供され
る溶融シリコン供給装置であり、後述のようにシ
リコン原料を坩堝に供給するための原料導入部１
と、当該坩堝で上記原料を加熱溶融した後多結晶
シリコンウエハを成形する製造皿に母材融液を滴
下供給する母材融液供給部２とから構成され、こ
れらを構成する部材は、シリコンとの反応性が少
なく高温に耐える石英SiO₂やカーボンＣ等で形
成される。

上記原料導入部１は、後に詳述する炉体３の上
面中央に立設された中空の筒体１１にあつて、そ
の上部側壁に中空筒状の原料供給口１２が突設さ
れ、その開口端には開閉蓋１３が開閉自在に設け
られていると共に、該供給口１２の下位に筒体１
１を軸線と直角方向に遮断閉塞する仕切弁１４が
設けられており、この筒体１１内の軸線位置に
は、昇降杆１５が挿通されて、同杆１５の上端が
筒体１１の上端を閉塞する蓋１６を貫通して外側
に突出しており、同蓋１６のＯリング１６′，１
６′と気密に摺動することで昇降杆１５が手動ま
たは図示しない動力により昇降自在となつてい
る。

さらに、この昇降杆１５の炉体３内部に突出さ
れた下端には上記原料供給口１２から供給された
シリコン原料を受容し、これを、後述の如く坩堝
に供給する原料カツプ１７が設けられている。

この原料カツプ１７は、上記昇降杆１５の下端
に固定され、かつ上面が外側に向け下降するテー
パ状に形成された底蓋１８と、同蓋１８上にあつ
て載置され、上端に係止フランジ１９ａが外方へ
突出されている中空筒状の収納胴部１９とからな
つており、炉体３に設けられている横向仕切板２
０に開口の通口２０ａに、上記原料カツプ１７が
嵌入した際、その上記フランジ１９ａが、通口２
０ａの周縁部に係止される構成になつている。

さらに、上記筒体１１の上部側壁、すなわち仕
切弁１４により区画される供給空所１１′には
夫々開閉弁２１，２２を有し、アルゴン等の不活
性ガスを供給するガス供給管２３、真空排気管２
４が設けられている。

次に、前記母材融液供給部２は、炉体３の略中
央に、漏斗３１が支持体３２を介して固定され、
該漏斗３１の上位で、かつ前記原料カツプ１７の
下位に、坩堝３３が漏斗３１上に立設された支持
柱３４，３４の枢支ピン３５により、回転俯仰自
在なるよう軸支された構成となつている。

上記漏斗３１は、内部に下位細りテーパ状の受
容口３１ａが形成され、その下端に細径の流失口
３１ｂが連設されたものである。

さらに、前記炉体３には、前記筒体１１と平行
に支承筒３６が立設され、かつ同筒３６内の軸心
には昇降自在に操作杆３７が設けられ、同杆３７
の上端がＯリング３６′と摺動自在なるよう気密
に貫通して上方に突出され、前記炉体３内に突出
する操作杆３７の下端と前記坩堝３３の底部外側
端の連係ピン３３′との間に、カーボン繊維によ
る糸条などの操作用索３８が連結されている。

また、３９は炉体３内の前記坩堝３３と漏斗３
１の外周に所定間隔を有して設けられたヒーター
であり、坩堝３３内のシリコン原料を加熱溶融す
る。

こゝで、４０は前記漏斗３１内のシリコン母材
融液の溶融状態を保持するために該漏斗３１の下
位近傍に設けられたヒーター、４１は坩堝３３内
のシリコン母材融液の溶融状態等炉体３内部を透
視可能な透視窓、４２はステンレススチールなど
により形成された炉体３の外器４３内にあつて、
これに隣接したカーボンなどによる耐熱壁を示
す。

尚、４は前記漏斗３１の直下に設けられたター
ンテーブルであり、その上面に載置された製造皿
５を所要速度で回転しつゝ、上記製造皿５を構成
する上皿６の流入通口６ａよりシリコン母材融液
が注入されるものであり、図中７は上皿６と図示
されていない螺子により重積状態にて締着される
製造皿５の下皿を示し、両皿６，７の間に、上記
シリコン母材融液が、回転遠心力によつて流入す
る複数個のキヤビテイ８，８・・が形成され、
こゝに流入した融液の固化により製品が得られ
る。

次に、上記実施例に係る溶融シリコン供給装置
Ａを用いてシリコン原料を溶融し、これを製造皿
５に供給するには、先ず、昇降杆１５を原料カツ
プ１７が原料供給口１２の位置に来るまで上昇さ
せる。

次に、仕切弁１４を閉塞状態として供給空所１
１′を閉成後、同口１２を開いて原料カツプ１７
内へシリコン原料を投入し、当該供給口１２を開
閉蓋１３にて閉塞する。

つづいて、開閉弁２２を開放して真空排気管２
４を通して上記空所１１′内の真空排気を行つた
後、開閉弁２２を閉塞し、次いで開閉弁２１を開
成して仕切弁１４上部の筒体１１内にガス供給管
２３を通してアルゴンガスを導入する。

次に、仕切弁１４を開成した後、昇降杆１５を
下降させていくと、胴部１９のフランジ１９ａが
前記横向仕切板２０の通口２０ａにあつて、その
周縁部に係止されるから、それ以降は底蓋１８が
前記胴部１９を置いて降下するので、原料カツプ
１７内のシリコン原料が下方の坩堝３３内へ落下
し、これがヒーター３９によつて1400℃程度で加
熱溶融されてシリコン母材融液となる。

つづいて、手動または図示しない自動昇降装置
によつて操作杆３７を上昇させると、操作用索３
８が緊張状態にて引上げられ、坩堝３３が枢支ピ
ン３５を中心として転動し、シリコン母材融液が
漏斗３１内へ流入させる。

この際、受容口３１ａに流入したシリコン母材
融液は、流失口３１ｂから製造皿５の流入通口６
ａへ滴下流入する。

そして、製造皿５内へ流入したシリコン母材融
液は、ターンテーブル４の回転によつて回転する
製造皿５の遠心力によつて、拡径方向へ流動さ
れ、当該融液による融液薄層が前記キヤビテイ
８，８・・・内にて形成されるので、これを固化
することで多結晶シリコンウエハが製造できる。

［考案の効果］ 昇降杆１５と操作杆３７の昇降および仕切弁１
４、開閉弁２１，２２の開閉といつた簡易な操作
により、製造皿５に供給する定量のシリコン母材
融液に見合つたシリコン原料を連続的に供与でき
るので、多結晶シリコンウエハの連続的製造が可
能となり大量生産に好適である。

また、仕切弁１４と弁操作よりシリコンウエハ
製造に際して炉体３内をアルゴンガス等の不活性
ガスによつて不活性状態に維持したまゝの原料シ
リコンの供与が可能となり、この点からも生産性
の向上に資するところ大である。

【図面の簡単な説明】

図は本考案に係る溶融シリコン供給装置の一例
を示す縦断正面図である。 １……原料導入部、２……母材融液供給部、３
……炉体、５……製造皿、１１′……供給空所、
１２……原料供給口、１４……仕切弁、１５……
昇降杆、１７……原料カツプ、２３……ガス供給
管、３１……漏斗、３３……坩堝、３７……操作
杆、３８……操作用索、３９……ヒーター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炉体内の所望不活性ガス雰囲気にあつて、原料
   供給口から供与されたシリコン原料を坩堝に収納
   して溶融させ、当該溶融シリコンを回転する製造
   皿に適量滴下するシリコンウエハの製造に供され
   るもので、仕切弁によつて炉体内と遮断自在とし
   た供給空所に、前記不活性ガスを導入自在とな
   し、かつ前記原料供給口を開閉自在となるよう臨
   設すると共に、当該空所から炉体内に昇降動自在
   なるよう気密に貫装した昇降杆の下端には、供給
   空所にあつて原料供給口から供与されるシリコン
   原料を受容すると共に、所定降下位置にて解離さ
   れることで、受容状態が解かれ、当該シリコン原
   料が坩堝内に落入する原料カツプを備えてなる原
   料導入部と、上記シリコン原料を受容した坩堝
   と、これを加熱溶融するヒーターと、操作杆の上
   動により同杆と坩堝とを連結する操作用索の緊張
   引上げにより当該坩堝が転動自在である枢支機構
   と、当該転動によりシリコン母材融液が流下され
   て、これを製造皿に滴下供給する漏斗とを備えた
   母材融液供給部とから構成されている溶融シリコ
   ン供給装置。