JPS593096A - 帯状シリコン結晶の製造装置 - Google Patents
帯状シリコン結晶の製造装置Info
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- JPS593096A JPS593096A JP10806782A JP10806782A JPS593096A JP S593096 A JPS593096 A JP S593096A JP 10806782 A JP10806782 A JP 10806782A JP 10806782 A JP10806782 A JP 10806782A JP S593096 A JPS593096 A JP S593096A
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- crucible
- raw material
- die
- crystal
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、帯状シリコン結晶の製造装置に関する。
帯状シリコン結晶は薄板状であるため、チ璽りラルスキ
ー法で得られたインゴット状の一シリコン結晶とは異な
シ、その得られた形状のままで半導体太陽電池の基板と
して用いられる。従って、例えばチークラルスキー法で
得られるシリコン結晶を半導体太陽電池の基板として用
いるよシも安価になるという大、きな特徴を有する。
ー法で得られたインゴット状の一シリコン結晶とは異な
シ、その得られた形状のままで半導体太陽電池の基板と
して用いられる。従って、例えばチークラルスキー法で
得られるシリコン結晶を半導体太陽電池の基板として用
いるよシも安価になるという大、きな特徴を有する。
帯状シリコン結晶を成長させる抵抗加熱炉内の構成の断
面図を第１図によって説明する。この第１図は、シリコ
ン融液１１を収容する石英ガラスルツ？１２にカーメン
で作られたスリット（間隙）を有するキャピラリ・ダイ
１３（以下単にダイと言う）をその長辺方向をルツボ１
２の長辺方向に平行に設置した状態を示す。
面図を第１図によって説明する。この第１図は、シリコ
ン融液１１を収容する石英ガラスルツ？１２にカーメン
で作られたスリット（間隙）を有するキャピラリ・ダイ
１３（以下単にダイと言う）をその長辺方向をルツボ１
２の長辺方向に平行に設置した状態を示す。
このダイ１３の先端部は鋭く、ナイフエ、ゾ状に加工さ
れておシ、また、これらのダイ１３は熱遮蔽板１４に強
く固定されている。この熱遮蔽板１４は融液１１の熱輻
射を上記ダイ１３の先端に到達する事を弱める役割をは
たすもので、ダイＩＳＯ先端部を露出させる窓があけら
れている。ルツボ１２は、カーメンで形成されたルツー
ホルダー１５内に挿入されている・このルツボホルダー
１６の外側には、図示しない一対の板状のヒータが設け
られて−る。このヒータは上記ダイ１３およびルツボホ
ルダー１６の長手方向に平行に設置されている。
れておシ、また、これらのダイ１３は熱遮蔽板１４に強
く固定されている。この熱遮蔽板１４は融液１１の熱輻
射を上記ダイ１３の先端に到達する事を弱める役割をは
たすもので、ダイＩＳＯ先端部を露出させる窓があけら
れている。ルツボ１２は、カーメンで形成されたルツー
ホルダー１５内に挿入されている・このルツボホルダー
１６の外側には、図示しない一対の板状のヒータが設け
られて−る。このヒータは上記ダイ１３およびルツボホ
ルダー１６の長手方向に平行に設置されている。
上記のように構成された成長装置の石英ルツボ１２に多
結晶シリコンを入れ、ルツ〆の温度を約１５００℃に上
昇させる。すると、多結晶シリコンはシリコン融液１１
となシ、そしてこのシリコン融液１１が毛細管現象によ
シ、ダイ１３の先端部まで上昇する。この上昇したシリ
コン融液１１に上方から種子結晶（図示せず）を接触さ
せ、次に徐々に引き上げることによシ、帯状７リコン結
晶１６を成長させることができる。
結晶シリコンを入れ、ルツ〆の温度を約１５００℃に上
昇させる。すると、多結晶シリコンはシリコン融液１１
となシ、そしてこのシリコン融液１１が毛細管現象によ
シ、ダイ１３の先端部まで上昇する。この上昇したシリ
コン融液１１に上方から種子結晶（図示せず）を接触さ
せ、次に徐々に引き上げることによシ、帯状７リコン結
晶１６を成長させることができる。
上述した成長装置では、ルツボ内に収納した融液量以上
の帯状結晶を得ることは不可能であった。多量の帯状結
晶を成長させるためには、ルツが容量を大きくして、原
料を初めから多量に投入しておくか、あるいはルツＩ容
量を小さいままにして、帯状結晶として取シ出した分の
原料を供給しつつ成長を行うかのいずれかの方法を取る
ことが考えられる。前者のルツボ容量を大きくする方法
は、技術的には、十分可能でおる。ルツ〆の大容量化に
伴い、ヒータを初め、炉全体を大きくすれば良いか、ら
である。しかしながら大きくすることによって、装置の
製造費、電力、不活性ガス消費量、冷却水等がかかシす
ぎる上に、稼動率なども考え合わせると太陽電池基板を
安価に製造するという目的に反することは十分に予測さ
れる。更に、原料を融解した状態で長い時間置くことは
、帯状結晶の品質の上から好ましくない。融液が接して
いる１、ルツ？やダイから、不純物元素が溶は出して混
入したシ、炉内材からの不純物元素が雰囲気ガスを通し
て混入したシするために、帯状結晶の品質が低下するこ
とは避けられない。一方、成長を行いながら原料を供給
する方法は、解決されなければならない技術的な問題点
を含んでいた。
の帯状結晶を得ることは不可能であった。多量の帯状結
晶を成長させるためには、ルツが容量を大きくして、原
料を初めから多量に投入しておくか、あるいはルツＩ容
量を小さいままにして、帯状結晶として取シ出した分の
原料を供給しつつ成長を行うかのいずれかの方法を取る
ことが考えられる。前者のルツボ容量を大きくする方法
は、技術的には、十分可能でおる。ルツ〆の大容量化に
伴い、ヒータを初め、炉全体を大きくすれば良いか、ら
である。しかしながら大きくすることによって、装置の
製造費、電力、不活性ガス消費量、冷却水等がかかシす
ぎる上に、稼動率なども考え合わせると太陽電池基板を
安価に製造するという目的に反することは十分に予測さ
れる。更に、原料を融解した状態で長い時間置くことは
、帯状結晶の品質の上から好ましくない。融液が接して
いる１、ルツ？やダイから、不純物元素が溶は出して混
入したシ、炉内材からの不純物元素が雰囲気ガスを通し
て混入したシするために、帯状結晶の品質が低下するこ
とは避けられない。一方、成長を行いながら原料を供給
する方法は、解決されなければならない技術的な問題点
を含んでいた。
例えば、成長中に原料導入管を用いて固体原料をルツが
中に役人すると、その原料を融解するための熱が必要と
なるため融液の温度低下がおこる。実際に、成長量に相
当する量（１分間に約３ｆ）の固体原料を連続的に投入
する実験を行ってみると、その原料が融解するのに数秒
間を要し、しかもダイの固体原料導入管側の温度が幾分
低下することが確かめられた。これは具体的には帯状結
晶が固体原料導入管側に太り出し、時々ダイに固着して
結晶成長が停止してしまう現象として現われた。またこ
の方法では、供給する原料の一部あるいは融液がはねて
ルツボから飛び出し、ルツボホルダーやヒータに付着す
るという現象も与られる。
中に役人すると、その原料を融解するための熱が必要と
なるため融液の温度低下がおこる。実際に、成長量に相
当する量（１分間に約３ｆ）の固体原料を連続的に投入
する実験を行ってみると、その原料が融解するのに数秒
間を要し、しかもダイの固体原料導入管側の温度が幾分
低下することが確かめられた。これは具体的には帯状結
晶が固体原料導入管側に太り出し、時々ダイに固着して
結晶成長が停止してしまう現象として現われた。またこ
の方法では、供給する原料の一部あるいは融液がはねて
ルツボから飛び出し、ルツボホルダーやヒータに付着す
るという現象も与られる。
本発明は上記の知見に基き、従来の帯状シリコン結晶製
造装置の欠点を改頁したもので、帯状シリコン結晶を品
質を落とすことなく量産化できる製造装置を提供するこ
とを目的とする。
造装置の欠点を改頁したもので、帯状シリコン結晶を品
質を落とすことなく量産化できる製造装置を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、ルツがの上に接して局部的にシリコン融液を
おおうと共にヒータに接近してヒータをおおう＋’４造
を有する融液加熱板を設置醒し、かつこの加熱板を貫通
して同体原料導入管を設けたξとを特徴とする。
おおうと共にヒータに接近してヒータをおおう＋’４造
を有する融液加熱板を設置醒し、かつこの加熱板を貫通
して同体原料導入管を設けたξとを特徴とする。
本発明によれば、固体原料、を炉外から、ルツボ内へ直
接投入するために発生する液温の低下を押えることがで
きる。
接投入するために発生する液温の低下を押えることがで
きる。
即ち、ヒータの熱をもらって融液を加熱する加熱板を貫
通して原料導入管を設けているため、投入された固体原
料を速やかに融解させることができ、融液温度の低下を
ほとんどもたらすことがない。
通して原料導入管を設けているため、投入された固体原
料を速やかに融解させることができ、融液温度の低下を
ほとんどもたらすことがない。
また本発明によれば、固体原料を固体原料導入管を通し
て投入した時、融液加熱板によって原料および融液がは
ねて、ルツ？外へ飛び出すことが防止される。
て投入した時、融液加熱板によって原料および融液がは
ねて、ルツ？外へ飛び出すことが防止される。
（７Ｅって・本発明により、高品質の帯状シリコン結晶
の連続成長が可能となる。
の連続成長が可能となる。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第２図は、本発明の帯状シリコン結晶製造装置ｉの長手
力・向に沿りた縦断面図、第３図は、これと直交する第
１図のＡ −Ａ’位置での縦断面図であシ、第４図は要
部の平面図である。シリコン融液１１は、′石英ルツボ
１２に入れて６Ｊ）、融液には、ダイ１３が接触してお
り、融液がダイ・スリ、トを毛細管現象で上昇して、ダ
イ上端部で固化して、帯状シリコン結晶１６になる。
力・向に沿りた縦断面図、第３図は、これと直交する第
１図のＡ −Ａ’位置での縦断面図であシ、第４図は要
部の平面図である。シリコン融液１１は、′石英ルツボ
１２に入れて６Ｊ）、融液には、ダイ１３が接触してお
り、融液がダイ・スリ、トを毛細管現象で上昇して、ダ
イ上端部で固化して、帯状シリコン結晶１６になる。
石英ルツボ１２はルツボホルダー１５で支えられておシ
、ダイ１３は、熱遮蔽板１４に固定されている。ルツボ
１２の外側には長手方向に沿って一対のヒータ１９（１
９ｎ、１９ｂ）が設けられている。これらの基本構成は
従来装置と同じである。従来装置と異なる点は、まず、
ルツボ１２の長手方向一端部の上端に接してグラファイ
ト製の融液加熱板１８を設置していることである。この
加熱板１８は第３図および第４図から明らかなように゛
、−液１１を局部的におおい、かつヒータ１９をおおう
ようにルツボホルダー１５の外側まで張出させており、
ヒータノ９の熱をもらって融液１１を加熱するようにな
っている。そしてこの加熱板１８の中央部に貫通孔があ
シ、この貫通孔に固体原料導入管１７が接続されている
。この導入管１２は、０．３〜２． Ｏｔｔａｍ ａ＝
度の塊状固体原料を通す程度の細いものであって、炉の
外部をおおっているチャンバ（図示せず）の外側に原料
投入口がある。
、ダイ１３は、熱遮蔽板１４に固定されている。ルツボ
１２の外側には長手方向に沿って一対のヒータ１９（１
９ｎ、１９ｂ）が設けられている。これらの基本構成は
従来装置と同じである。従来装置と異なる点は、まず、
ルツボ１２の長手方向一端部の上端に接してグラファイ
ト製の融液加熱板１８を設置していることである。この
加熱板１８は第３図および第４図から明らかなように゛
、−液１１を局部的におおい、かつヒータ１９をおおう
ようにルツボホルダー１５の外側まで張出させており、
ヒータノ９の熱をもらって融液１１を加熱するようにな
っている。そしてこの加熱板１８の中央部に貫通孔があ
シ、この貫通孔に固体原料導入管１７が接続されている
。この導入管１２は、０．３〜２． Ｏｔｔａｍ ａ＝
度の塊状固体原料を通す程度の細いものであって、炉の
外部をおおっているチャンバ（図示せず）の外側に原料
投入口がある。
晶シリコン原料を原料導入管１１を介して成長量に相当
する量だけ連続的に供給しながら成長を行った結果、約
７ｍの帯状シリコン結晶を得ることができた。この場合
、帯状結晶の融液加熱板１８側への片寄シも見られず、
また原料や融液がルツぎ外へはね出ることもなかった。
する量だけ連続的に供給しながら成長を行った結果、約
７ｍの帯状シリコン結晶を得ることができた。この場合
、帯状結晶の融液加熱板１８側への片寄シも見られず、
また原料や融液がルツぎ外へはね出ることもなかった。
原料導入管１７は細いものであるため外気を炉内に引き
入れること、もなかった。
入れること、もなかった。
本実施例の装置によれば、時間的な制約を受けない限シ
、またダイの寿命等が続く限シ、連続的な成長を行うこ
とも可能である。本実施例において結晶成長の歩留シが
良くなる理由の１つにルツ？内の融液面の変動がないこ
とがある。
、またダイの寿命等が続く限シ、連続的な成長を行うこ
とも可能である。本実施例において結晶成長の歩留シが
良くなる理由の１つにルツ？内の融液面の変動がないこ
とがある。
成長中の原料供給を行なわない場合は、液面が徐々に下
がると共に、ダイ上端部の温度が徐々に上がってしまい
、幅を一定に規定しようとすると引上速度を落とすか、
系の温度を下げるかする必要があった。しかし、本実施
例装置ではその必要がなく、一定条件を維持することが
容易になりた。また、従来装置では、帯状結晶の比抵抗
は、次第に小さくなる傾向を示したが、本実施例装置で
成長した帯状結晶の比抵抗は、はとんど一定値を示した
。それは、従来装置では、融液がルツ？内に滞在する時
間、つまシ炉内に滞在する時間が１に結晶化したものと
、後で結晶化したものとは、異なシ、後になる程、不純
物元素濃度が上がってくるためと思われる。
がると共に、ダイ上端部の温度が徐々に上がってしまい
、幅を一定に規定しようとすると引上速度を落とすか、
系の温度を下げるかする必要があった。しかし、本実施
例装置ではその必要がなく、一定条件を維持することが
容易になりた。また、従来装置では、帯状結晶の比抵抗
は、次第に小さくなる傾向を示したが、本実施例装置で
成長した帯状結晶の比抵抗は、はとんど一定値を示した
。それは、従来装置では、融液がルツ？内に滞在する時
間、つまシ炉内に滞在する時間が１に結晶化したものと
、後で結晶化したものとは、異なシ、後になる程、不純
物元素濃度が上がってくるためと思われる。
以上の様に、本実施例装置は、良い品質の帯状結晶をｊ
ｔ産するのに通しておシ、太陽電池基板の価格を下げる
目的に合致したものといえる。
ｔ産するのに通しておシ、太陽電池基板の価格を下げる
目的に合致したものといえる。
なお、本発明は、前述の実施例に１収足されるものでは
ない。融液加熱板は、グラファイト材以外の、耐熱性が
あシ、シリコン蒸気に対して不活性なもの、例えば炭化
珪素、窒化珪素、サイアロンなどでもよい。また、ダイ
の長手方向両側に融液加熱板を置ら、原料導入を両側で
行うことも考えられる。その他本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施することができる。
ない。融液加熱板は、グラファイト材以外の、耐熱性が
あシ、シリコン蒸気に対して不活性なもの、例えば炭化
珪素、窒化珪素、サイアロンなどでもよい。また、ダイ
の長手方向両側に融液加熱板を置ら、原料導入を両側で
行うことも考えられる。その他本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施することができる。
第１図は従来の帯状／リコン結晶製造装置の長手方向に
沿った縦断面図、第２図は、本発吸の一実施例の帯状シ
÷（ン結晶製造装置の長手方向に沿った縦断面図、第３
図はこれと直交する方向に沿った第１図のＡ−Ａ／点で
の縦断面図、第４図は同じく要部の平面図である。 １１・・・シリコンｍ液、ｉｓ・・・石英ルツボ、１３
・・・キャピラリーダイ、１７・・・固体原料導入’９
．１８・・・融液加熱板、１９ル、１９ｂ・・・ヒータ
・ 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第・１図 第２図 ４７６ 第３図 第４図
沿った縦断面図、第２図は、本発吸の一実施例の帯状シ
÷（ン結晶製造装置の長手方向に沿った縦断面図、第３
図はこれと直交する方向に沿った第１図のＡ−Ａ／点で
の縦断面図、第４図は同じく要部の平面図である。 １１・・・シリコンｍ液、ｉｓ・・・石英ルツボ、１３
・・・キャピラリーダイ、１７・・・固体原料導入’９
．１８・・・融液加熱板、１９ル、１９ｂ・・・ヒータ
・ 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第・１図 第２図 ４７６ 第３図 第４図
Claims (1)
- 抵抗加熱炉内にシリコン融液を収納したルッ？とスリ、
トを有するキャピラリ・ダイを配し、前記スリ、トを介
して上昇した融液に種子結晶を接触させ、この種子結晶
を引上げることによシ帯状シリコン結晶を引上げる装置
において、ルツボの上端に接して局部的にシリコン融液
をおおうと共にヒータに接近してヒータをおおう構造を
有する融液加熱板を設置し、この融液加熱板を貫通する
固体原料導入管を設けたことを壽徴とする帯状シリコン
結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10806782A JPS5950637B2 (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 帯状シリコン結晶の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10806782A JPS5950637B2 (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 帯状シリコン結晶の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593096A true JPS593096A (ja) | 1984-01-09 |
| JPS5950637B2 JPS5950637B2 (ja) | 1984-12-10 |
Family
ID=14475039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10806782A Expired JPS5950637B2 (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 帯状シリコン結晶の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5950637B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347877U (ja) * | 1986-09-18 | 1988-03-31 |
-
1982
- 1982-06-23 JP JP10806782A patent/JPS5950637B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5950637B2 (ja) | 1984-12-10 |
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