JPS63144187A - シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させる方法及び装置 - Google Patents

シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させる方法及び装置

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JPS63144187A JP62306820A JP30682087A JPS63144187A JP S63144187 A JPS63144187 A JP S63144187A JP 62306820 A JP62306820 A JP 62306820A JP 30682087 A JP30682087 A JP 30682087A JP S63144187 A JPS63144187 A JP S63144187A
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長
させる方法及び装置に関する。
〈発明の背景〉 シリコンのデンドライトウェッブ結晶は、（ｔｔｉ）の
方位で成長させることができる高構造品位の単結晶物買
から成る長くて薄いリボンである。シリコンのデンドラ
イトウェッブ結晶の研究開発にとって大きな推進力とな
っているのは、このような形のシリコンの結晶が太陽光
線を電気エネルギーに直接的に変換する低価格で効率の
高い太陽電池に利用できることである。大規模に実施し
ても費用のかさむ工程で゛あるスライス（薄切り）、ラ
ッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）及び研磨を使用に先立って
行わなければならない従来法のチョクラルスキー結晶か
ら製造されるウェーハー状基板とは異なり、薄いリボン
状の結晶は装置の製造に先立つ前処理をほとんど必要と
しない。
更に、シリコンリボンが長方形であるので、個々の電池
を多数のモジュール及び列から成る大きな太陽電池を構
成するように効率良く充填できる。
技術的及び経済的な理由から、太陽電池のような最終的
な半導体装置を製作する上での要求に合致した所定の一
定幅で上記のリボンが成長させることが強く望まれる。
これまで用いられてきた成長形態では、そのほとんどの
場合において、成長するデンドライトウェッブの幅が次
第に広くなり、ついには結晶が熱ストレスのために変形
してしまう。
〈発明が解決しようとする問題点及びその解決手段〉 本発明方法は、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を
成長させる方法であって、るつぼに多結晶シリコンを装
入し、シリコンを溶融し、スロットを持つ輻射シールド
をシリコンン内部の上部に離間させて配置して溶融物と
前記スロットを通って成長するデンドライトウェッブと
の間の熱流をバランスさせ、デンドライトウェッブの境
界部における温度勾配を制御し且つ輻射シールドのスロ
ットを通ってウェッブを引き上げるときの溶融物の固有
温度勾配を制御することを特徴とする方法である。
多結晶シリコンのるつぼに装入し、シリコンを溶融し、
デンドライトウェッブ結晶を引き上げることができるス
ロットを持つ蓋をるつぼの上方に置き、蓋に設けたスロ
ットを通ってウェッブが引き上げられる際にデンドライ
トウェッブの境界部の温度勾配を制御することを特徴と
するシリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させる
方法も本発明の技術的範囲内に含まれる。
本発明によれば、更に、シリコンのデンドライトウェッ
ブ結晶を成長させるための装置であって、内部でシリコ
ンを溶融し溶融状態に保持することができるるつぼを収
納する空洞部を持つサセプタと；デンドライトウェッブ
結晶を引き上げる際に通過するスロットを設けた、るつ
ぼ上に位置させた蓋を有し、前記の蓋は前記スロットの
両端に端部孔を有し、前記端部孔は溶融シリコンリボン
の固有温度及び温度勾配を制御できる寸法であって前記
スロットから離間しており、更にデンドライトウェッブ
結晶を引き上げることができるスロットを持つ蓋の上方
に離間させた輻射シールドを有し、前記スロットはウェ
ッブの境界部の温度勾配を制御できるよう拡大された拡
大端部領域がデンドライトウェッブ境界部に隣接して設
けられた形状を持ち、前記シールドの前記スロットの両
端位置に端部孔が設けられており、前記端部孔は溶融物
内部の固有温度勾配の制御が可能な寸法を持ち且つ前記
スロットの端部から離間していることを特徴とする装置
が提供される。
シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させるため
の装置であって、シリコンを溶融させて溶融状態に保持
することができるるつぼを収納する空洞部を持つサセプ
タと；デンドライトウェッブ結晶を引き上げることがで
きるスロットを持ちるつぼ上方に配置したサセプタの蓋
とを有し、前記のサセプタの蓋は前記るつぼに収納され
ている溶融シリコンから引き上げられるシリコンのデン
ドライトウェッブの境界部に隣接する複数の口部を有し
、前記口部によってデンドライトウェッブ結晶全体の温
度勾配が制御され、更に上記の蓋の上方に離間配置され
デンドライトウェッブ結晶を引き上げることができるス
ロットと持つ輻射シールドを有することを特徴とする装
置も本発明の技術的範囲内に含まれる。
本発明装置のもう１つの変形例は、シリコンのデンドラ
イトウェッブ結晶を成長させるための装置であって、シ
リコンを溶融させて溶融状態に保持できるるつぼを収納
する空洞部を持つサセプタと、るつぼ上に載置されデン
ドライトウェッブ結晶を通して引き上げることができる
スロットを持つ蓋とから成り、前記の蓋が、前記スロッ
トから外方に延伸し、且つ前記スロットを通って引き上
げられているシリコンのデンドライトウェッブ結晶の境
界部に隣接した輻射口部を有し、前記輻射口部は前記の
蓋の外縁部にまで延伸して前記ウェッブの境界部におけ
る温度勾配を制御できるよう構成されていることを特徴
とする装置である。
シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させるため
の装置であって、シリコンを溶融させて溶融状態に保持
できるるつぼを収納する空洞部を持つサセプタと、るつ
ぼ上に配置されデンドライトウェッブで結晶を通して引
き上げることができるスロットを持つ蓋とから成り、前
記サセプタが該サセプタの底部を通るサセプタ空洞部の
底部から外方に延伸する輻射口部を有し、前記るつぼに
収納されているシリコンン内部の固有温度勾配を制御で
きるよう構成したことを特徴とする装置も本発明の技術
的範囲内に含まれる装置である。
く作用及び効果〉 本発明は、系の熱幾何学的特性（ｔｈｅｒｍａｌｇｅｏ
ｍｅｔｒｙ）を制御して、得られるウェッブ結晶が全長
にわたって一定の幅を保持するようにする成長形態を開
示するものである。この系の設計に当たっては、上述の
熱に関する幾つかの条件を更に敷指し整理した。上記の
条件を言い換えると、デンドライト結晶チップ周辺の温
度分布を軸方向で対称にしたときに一定幅の成長が得ら
れるということであり、境界部デンドライト部分は全体
的に液体で囲まれる。溶融物中の固有温度プロフィルを
持つデンドライト・チップ付近での非対称の温度損失を
バランスさせることにより一定幅の成長をさせる、上の
段落中に記載した、状況においては、２つのかなり大き
な量をバランスさせることにより事実上温度対称にする
ことができる。これらの量の何れかが僅かに変動しても
、バランスが失われるだけでなく、デンドライト成長が
不安定になる温度条件になってしまう。即ち、成長中止
［プル・アウト（ｐｕｌｌ　ｏｕｔ）］或いは他のデン
ドライト［第三物（ｔｈｉｒｄｓ）］を生じる条件にな
る。本発明の解決策は、対称形の熱損失状況をつくり出
す複数の更に別のファクターにより成長をより安定にし
、現実の状況下における制御をより容易にする。本解決
策の手段の１つは、サセプタの成長スロットの幅を広げ
て、デンドライト受は入れ体としてはほぼ円形にするこ
とである。このような幾何学的関係にすることにより、
デンドライト・チップ付近の領域から失われる熱損失パ
ターンがより対称的になり、異常のない成長が促進され
て一定幅のウェッブが得られる。
上記の幾何学的関係は、ウェッブ成長の他のファクター
と併立しなければならない。結晶のウェッブ断面の成長
には独自の熱的条件があり、これらの条件は比較的幅の
狭いスロット及びシールド（遮蔽物）により満たさねば
ならない。更に、ウェッブを均一に成長させるためには
、溶融物中の固有温度プロフィルが比較的扁平（平面状
）であることが要求される。上記の全ての条件は下記の
本発明の一実施例によって満足される。本発明の一実施
例は、延長部の大部分については幅が狭くてウェッブ断
面を適当に成長させるように構成され、デンドライト周
辺の熱損失を対称にする両端部を持ち、且つ固有溶融温
度プロフィルを制御すべくスロットから離間させた開口
部を持つ。
固有溶融物プロフィルは扁平でなければならないが、無
限の大きさの領域全体で扁平である必要はない。ウェッ
ブ及びウェッブ下方のメニスカスの存在のために、デン
ドライト周辺部における熱損失の完全な対称性は得られ
ない。従って、溶融物の温度プロフィル中では、それを
補償する幾分かの勾配が必要である。しかしながら、こ
の勾配は極めて小さく、比較的少量の熱流量のみがバラ
ンスし、バランス点から少゛したけはずれても「プル・
アウト」又は「第三物」の生成を惹き起こすことなく安
定に成長させることができる。
〈実施例〉 本発明をより明確に理解できるよう、添付の図面を参照
しつつ、以下に本発明の好ましい実施例（なお、以下の
実施例は例示のみを目的とするものである）について説
明する。
デンドライトウェッブ拡幅に含まれる物理的機構は、第
１図の概略説明図から容易に理解できる。再入コーナ双
晶面機構（ｒｅｅｎｔｒａｎｔｃｏｒｎｅｒ　ｔｗｉｎ
　ｐｌａｎｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の結晶学的対称を
考慮すると、境界画成するデンドライト１０は［２１１
］の結晶学的方向に極めて近い方位に連鎖成長する。し
かしながら、第１図に示すような横方向の熱損失によっ
て生じる横方向の温度勾配のために、境界画成デンドラ
イトの対称成長性が乱される。デンドライト１０周辺の
熱損失は非対称であり、外側縁部１１では大きく、デン
ドライト表面及び内側縁部１２では少ない。上記の如き
勾配のために、外側縁部１１でのデンドライトの成長は
内側縁部１２での成長よりも僅かに大きく、その結果、
ウェッブ結晶は成長して長くなるに従って幅が広くなる
。第１図中には溶融物の表面上の固有温度プロフィルを
合わせて図示しであるが、このプロフィルは第２図に示
す代表的な成長装置における如く、サセプタを覆ってい
る蓋に設けたスロット及び口部を介する熱損失の結果で
ある。理論的には、固有溶融物プロフィルに起因する温
度勾配によって横方向の熱損失に起因する温度勾配がバ
ランスしたときに、一定幅の成長が得られる。原理的に
は、系の温度を変化させて適当な位置において結晶を「
熱橋」の形で成長させることにより、成長しつつあるデ
ンドライトウェッブ結晶の幅を制御することができる。
なるほど、このような技法によりデンドライトウェッブ
の幅を制御することはできる。しかしながら、実施して
みると、要求されるバランスは極めて微妙であり、僅か
の温度変動によってデンドライトの成長が止まり結晶が
溶融物から引き抜かれてしまう。
第２図にデンドライトウェッブ結晶を成長させるための
代、表的な装置の例を示す。図示したように、サセブダ
・キャビティ（空洞部）２９を持つサセプタ２８が、溶
融した多結晶シリコン３１を入れたるつぼ３０を収納し
ている。サセプタの蓋１５がるつぼ／サセプタ系の上部
に載置されている。サセプタの蓋１５はスロット１６を
持ち、このスロットを通ってデンドライトウェッブ結晶
３２引き上げることができる。図示の如く、デンドライ
トウェッブ結晶３２の境界は、溶融した多結晶シリコン
３１内に浸漬された境界画成デンドライト１０によって
形成される。第２図には、蓋１５の上方に離間して配置
した輻射シールド２０を合わせて図示しである。図示の
ように、輻射シールド２０もスロット１６を有し、これ
らのスロットを通ってデンドライトウェッブで結晶３２
を引き上げることができる。
第３図に、所定幅でシリコンのデンドライトウェッブを
成長させるように特に設計された蓋及びシールドの形状
を示す。上記の形状・構造は、成長途上で幾分か所定幅
の調整ができるものである。サセプタの蓋１５は比較的
短いスロット領域１６を有し、このスロット領域により
高温ブリッジ領域１７が形成されて横方向の熱損失を減
少させ、更に、スロット１６の両端部から所定距離前れ
てデンドライトウェッブの境界部に隣接している適切な
寸法の端部孔１９が設けられていて溶融物中の固有温度
勾配を制御する。第３図に示すように、スロット領域１
６は拡大円形端部領域１８とつながっている。端部領域
１８によってデンドライトの周囲の熱損失は対称になり
、端部領域１８はデンドライトに対してほぼ対称形であ
る。溶融物中の熱勾配は、スロット１６の円形端部領域
１８の寸法によフて更に制御される。第３図に示すよう
に、成長についての他の熱に関する条件に従ってシール
ド２０の数及び間隔を変えることができるけれども、本
発明構造の一例は蓋の上方に載置される熱輻射遮蔽部（
シールド）２０によって具現されている。第３図に示す
ように、輻射シールド２０の形状をサセプタの蓋１５の
上方においてそれと合致させて、スロット領域１６、端
部孔１９及び端部領域１８は覆われないようにする。
上記の設計中に具現されている原理は、主としてリボン
縁部からの横方向熱損失を制御することによって幅の制
御を行うことである。短いスロット１６のみを用いた場
合には、溶融物の表面温度プロフィルが凹み、横方向の
熱損失が減少するにも拘らず成長が不安定になる。端部
孔を追加することにより、溶融物温度が安定な成長が可
能なように変わる。制御を達成できる幅は、スロット１
６＆び端部孔１９の寸法と、端部孔１９とスロット１６
との離間距離とによって定まる。溶融物の表面の浅い温
度「樋」が存在するので、系の温度を少し調整すること
により小範囲内で結晶の幅を正確に細か（合わせること
ができる。
第４図に、第３図の成長装置を用いて結晶成長に当たっ
ての幅を長さの函数として示しである。成長長さ１ｍを
充分に越えるものについて、結晶の幅は±Ｏ，Ｓｍｍの
幅におさまる。生起した変動のあるものは、オペレータ
による同一温度変化の結果生じたものであった。本実施
例の構成を用いて成長させた他の結晶は、５ｍの長さに
わたり、同一幅を示す幅／長さ特性を再現性良く発揮す
る。系の温度を意図的に少し変化させることにより、結
晶の幅を広げ或いはせばめて、全体としての成長安定性
を損なうことなく特定幅で成長させることができる。
上述の第３図に示した実施例は、本発明の技術的思想を
限定するものと着像されるべきではない。本発明の思想
を具現するその他の構成ないし実施例を採用して、ウェ
ッブ結晶の幅を制御することもできる。蓋スロットの他
の幾何学的特徴の２〜３の例を第５図に示す。これらの
各構成は、スロット・パターンの寸法及び形状を調整す
ることにより、ウェッブ結晶領域内、境界画成デンドラ
イト並びにウェッブ成長領域内及びウェッブ成長領域を
越えた部分の溶融物表面の全般の領域内の熱損失パター
ンを制御し、その結果、ウェッブの幅の受動的制御を行
うものである。第５図に示すように、これらの全ての蓋
スロットの幾何学的特徴は、幾つかの点について、共通
点がある。第一に、各スロットは、各端部上に端部領域
１８ａ〜１８ｅによ）て境界が定められたスロット領域
１６ａ〜１６ｅを持つ。これらの端部領域は、上述の説
明では、「円形」という表現をしたが、第５図に示すよ
うに、横長、ダイヤモンド形、卵形又は夫々特定の例に
適応した適当な他の形状にすることができる。いずれの
場合も、領域１８ａ〜１８ｅは、ウェッブの境界部を中
心にして対称である。第５図に示すように、蓋スロット
の幾何学的特徴として、端部孔１９ａ〜１９ｅを持つ。
これらの端部孔は円形であってもよいが、円形であるこ
とは必須要件ではない。たとえば、第５ｂ図及び第５ｃ
図には、卵形端部孔を例示しである。更に、スロット１
６の各端部に２つ以上の端部孔１９を設けてもよい。第
５Ｃ図乃至第５ｅ図に示すように、副スロツト領域２１
ｃ〜２１ｅにより、端部孔１９を端部領域１８につなげ
である。
図示の如く、系の特有の必要性に応じて、副スロツト領
域２１の幅を変えることができる。
本発明を実施する°もう１つの方法を第６図に示す。た
とえば、溶融物中で所望する温度プロフィルをつくり出
す構成がわかったとすると、焦点を合わせた輻射熱源２
２を用いてデンドライトに熱を加えることにより、デン
ドライトからの熱損失を制御し、デンドライト・チップ
からの熱損失パターンをより対称なパターンに近づける
べく、デンドライト縁部１１からの熱損失を減少させる
こともできる。
第７図に示すように、ガス・ジェット２４を用いてデン
ドライト表面２３からの熱損失を増大させることにより
、熱損失パターンを変形させること゛もできる。図示し
たように、ガス・ジェット２４を用いてデンドライト表
面２３を冷却し、デンドライト周辺の熱損失条件を対称
形に近づける。
第８図に、デンドライト１０がサセプタの蓋１５に設け
たスロット１６を通って引き出されるデンドライトウェ
ッブ成長のための代表的な装置を示す。
第８図に示すようにサセプタの蓋１５に輻射口部２５を
設けて、デンドライト面２３からの熱損失を大きくする
こともできる。図示したように、これらの輻射口部２５
は、サセプタの蓋１５のスロット１６から外方にサセプ
タの蓋の外側縁部３３にまで延伸している。図示した輻
射口部は、デンドライト即ちデンドライトウェッブの境
界部が引き出される領域に隣接するスロット１６の内部
の領域から延伸している。サセプタの側部に沿って、デ
ンドライトウェッブ境界部に隣接する位置にも輻射口部
を設けて、境界部における温度勾配を更に制御すること
もできる。
逆に、デンドライトからの熱損失パターンを制御するス
ロットの設計が与えられると、第９図に示すようにサセ
プタ２８の底部から外側に延びる輻射口部２７を設ける
か、又は適宜な熱輻射遮蔽を行うことにより、溶融物の
温度制御を行うこともできる。第９図に示すように、輻
射口部２７は、サセプタの空洞部（キャビティ）２９か
らサセプタ底部を貫通して延伸している。輻射口部２７
は、溶融物から熱を逃がし、溶融物中の溶融温度プロフ
ィルを制御できるようなサセプタ２８の内部位置に設け
られている。第８図及び第９図に示すように、上記の配
置は、サセプタの蓋１５の端部孔１９の位置と一致して
いる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、溶融物から引き上げられているデンドライト
ウェッブ結晶を示す概略説明図である。また第１図中に
は、溶融物の表面上の固有温度プロフィルをも示しであ
る。 第２図は、デンドライトウェッブ結晶を成長させる代表
的な成長装置の細部を示すために、成長装置の一部分を
切除した半分の断面図である。 第３図は、蓋及びシールド構造の一実施例の四半分の断
面図である。 第４図は、第３に示した蓋及びシールド構造を用いて結
晶を成長させた場合における幅対長さの関係を示すグラ
フである。 第５図は、本発明で使用する蓋とスロットとの幾何学的
関係の更に幾つかの例を示す概略図である。 第６図は、輻射熱源を使用した本発明のもう１つの実施
方法を示す概略説明図である。 第７図は、ガス・ジェットを用いた本発明の別の実施方
法を示す概略説明図である。 第８図は、本発明の更に別の実施方法を示すために掲げ
るサセプタの蓋の上面図である。 第９図は、本発明の更に別の実施方法を示すために掲げ
るサセプタの側面図である。 １０・・・・境界画成デンドライト １５・・・・サセプタの蓋 １６・・・・スロット １８・・・・拡大円形端部領域 １９・・・・端部孔 ２０・・・・輻射シールド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させる
    方法であって、るつぼに多結晶シリコンを装入し、シリ
    コンを溶融し、スロットを持つ輻射シールドをシリコン
    溶融物の上部に離間させて配置して溶融物と前記スロッ
    トを通って成長するデンドライトウェッブとの間の熱流
    をバランスさせ、デンドライトウェッブの境界部におけ
    る温度勾配を制御し且つ輻射シールドのスロットを通っ
    てウェッブを引き上げるときの溶融物の固有温度勾配を
    制御することを特徴とする方法。 ２、前記境界部に隣接するスロット部分を拡大して拡大
    端部領域を形成することにより、デンドライトウェッブ
    の境界部における温度勾配を制御することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、輻射シールドのスロットを通って引き上げられるデ
    ンドライトウェッブの境界部周辺の温度勾配が、スロッ
    ト端部に設けた拡大端部領域により、対称になることを
    特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、デンドライトウェッブの境界部に隣接するスロット
    から離れたシールド部分に別の開口部を追加して設ける
    ことにより、多結晶シリコン溶融物中の固有温度勾配を
    制御することを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第
    ３項に記載の方法。 ５、輻射熱源又はガス噴射により、デンドライトウェッ
    ブの境界部における温度勾配の制御を行うことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項乃至第４項に何れかに記載の
    方法。 ６、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させる
    ための装置であって、内部でシリコンを溶融し溶融状態
    に保持することができるるつぼを収納する空洞部を持つ
    サセプタ と；デンドライトウェッブ結晶を引き上げる際に通過す
    るスロットを設けた、るつぼ上に位置させた蓋を有し、
    前記の蓋は前記スロットの両端に端部孔を有し、前記端
    部孔は溶融シリコンン内部の固有温度及び温度勾配を制
    御できる寸法であって前記スロットから離間しており、
    更にデンドライトウェッブ結晶を引き上げることができ
    るスロットを持つ蓋の上方に離間させた輻射シールドを
    有し、前記スロットはウェッブの境界部の温度勾配を制
    御できるよう拡大された拡大端部領域がデンドライトウ
    ェッブ境界部に隣接して設けられた形状を持ち、前記シ
    ールドの前記スロットの両端位置に端部孔が設けられて
    おり、前記端部孔は溶融物内部の固有温度勾配の制御が
    可能な寸法を持ち且つ前記スロットの端部から離間して
    いることを特徴とする装置。 ７、蓋のスロットの拡大端部領域及びウェッブの境界部
    に隣接する輻射シールドが、ウェッブ境界部を中心とし
    て、対称であることを特徴とする特許請求の範囲第６項
    に記載の 寸法。 ８、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させる
    ための装置であって、シリコンを溶融させて溶融状態に
    保持することができるるつぼを収納する空洞部を持つサ
    セプタと；デンドライトウェッブ結晶を引き上げること
    ができるスロットを持ちるつぼ上方に配置したサセプタ
    の蓋とを有し、前記のサセプタの蓋は前記るつぼに収納
    されている溶融シリコンから引き上げられるシリコンの
    デンドライトウェッブの境界部に隣接する複数の口部を
    有し、前記口部によってデンドライトウェッブ結晶全体
    の温度勾配が制御され、更に上記の蓋の上方に離間配置
    されデンドライトウェッブ結晶を引き上げることができ
    るスロットと持つ輻射シールドを有することを特徴とす
    る装置。 ９、前記の蓋と、デンドライトウェッブの境界部に隣接
    するスロットから離間配置されている輻射シールドとに
    、更に開口部が追加して設けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第８項に記載の装置。 １０、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させ
    るための装置であって、シリコンを溶融させて溶融状態
    に保持できるるつぼを収納する空洞部を持つサセプタと
    、るつぼ上に載置されデンドライトウェッブ結晶を通し
    て引き上げることができるスロットを持つ蓋とから成り
    、前記の蓋が、前記スロットから外方に延伸し、且つ前
    記スロットを通って引き上げられているシリコンのデン
    ドライト ウェッブ結晶の境界部に隣接した輻射口部を有し、前記
    輻射口部は前記の蓋の外縁部にまで延伸して前記ウェッ
    ブの境界部における温度勾配を制御できるよう構成され
    ていることを特徴とする装置。 １１、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させ
    るための装置であって、シリコンを溶融させて溶融状態
    に保持できるるつぼを収納する空洞部を持つサセプタと
    、るつぼ上に配置されデンドライトウェッブで結晶を通
    して引き上げることができるスロットを持つ蓋とから成
    り、前記サセプタが該サセプタの底部を通るサセプタ空
    洞部の底部から外方に延伸する輻射口部を有し、前記る
    つぼに収納されているシリコン溶融物の固有温度勾配を
    制御できるよう構成したことを特徴とする 装置。 １２、シリコンのデンドライトウェッブ結晶を成長させ
    る方法であって、るつぼに多結晶シリコンを装入し、シ
    リコンを溶融し、デンドライトウェッブ結晶を引き上げ
    ることができるスロットを持つるつぼの上方に蓋を配置
    し、蓋のスロットを通ってウェッブを引き上げる際に輻
    射熱源を用いてデンドライトウェッブの境界部における
    温度勾配を制御することを特徴とする方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528971A (ja) * 2007-06-08 2010-08-26 エバーグリーン ソーラー， インコーポレイテッド 局所冷却によってリボン結晶を成長させる方法および装置
JP2017114757A (ja) * 2015-12-26 2017-06-29 並木精密宝石株式会社 大型ｅｆｇ法用育成炉の熱反射板構造

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN168114B (ja) * 1986-12-18 1991-02-09 Westinghouse Electric Corp
US4997628A (en) * 1989-08-24 1991-03-05 Westinghouse Electric Corp. Web growth configuration for higher productivity and 100% feed rate capability at wide widths
US4971650A (en) * 1989-09-22 1990-11-20 Westinghouse Electric Corp. Method of inhibiting dislocation generation in silicon dendritic webs
US6093244A (en) * 1997-04-10 2000-07-25 Ebara Solar, Inc. Silicon ribbon growth dendrite thickness control system
CA2361708C (en) * 1999-02-02 2008-04-22 Ebara Solar, Inc. Silicon ribbon growth dendrite thickness control system
KR20030060660A (ko) * 2002-01-10 2003-07-16 손정일 앞/뒷면 구별 없는 양면 양말
US7348076B2 (en) 2004-04-08 2008-03-25 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Single crystals and methods for fabricating same
US11047650B2 (en) 2017-09-29 2021-06-29 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Transparent composite having a laminated structure

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1090868B (de) * 1958-10-15 1960-10-13 Siemens Ag Verfahren zum Ziehen von einkristallinen Halbleiterstaeben aus Schmelzen
GB1150095A (en) * 1965-10-14 1969-04-30 Dow Corning Apparatus for production of dentritic crystals
US3511610A (en) * 1966-10-14 1970-05-12 Gen Motors Corp Silicon crystal growing
GB1209846A (en) * 1967-02-14 1970-10-21 Tyco Laboratories Inc Method and apparatus for growing inorganic filaments
US3617223A (en) * 1968-05-21 1971-11-02 Texas Instruments Inc Apparatus for forming monocrystalline ribbons of silicon
US4184907A (en) * 1977-03-17 1980-01-22 Mobil Tyco Solar Energy Corporation Control of capillary die shaped crystal growth of silicon and germanium crystals
US4217165A (en) * 1978-04-28 1980-08-12 Ciszek Theodore F Method of growing a ribbon crystal particularly suited for facilitating automated control of ribbon width
US4239734A (en) * 1978-07-13 1980-12-16 International Business Machines Corporation Method and apparatus for forming silicon crystalline bodies
US4271129A (en) * 1979-03-06 1981-06-02 Rca Corporation Heat radiation deflectors within an EFG crucible
US4289571A (en) * 1979-06-25 1981-09-15 Energy Materials Corporation Method and apparatus for producing crystalline ribbons
US4389377A (en) * 1981-07-10 1983-06-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Apparatus for growing a dendritic web
US4402786A (en) * 1981-09-01 1983-09-06 Mobil Solar Energy Corporation Adjustable heat shield assembly
IN168114B (ja) * 1986-12-18 1991-02-09 Westinghouse Electric Corp
US4828808A (en) * 1987-09-02 1989-05-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Apparatus for silicon web growth of higher output and improved growth stability

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528971A (ja) * 2007-06-08 2010-08-26 エバーグリーン ソーラー， インコーポレイテッド 局所冷却によってリボン結晶を成長させる方法および装置
JP2017114757A (ja) * 2015-12-26 2017-06-29 並木精密宝石株式会社 大型ｅｆｇ法用育成炉の熱反射板構造

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Publication number Publication date
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