原料融液供給装置、多結晶体または単結晶体の製造装置および製造方法
【課題】原料融液から各種の単結晶体または多結晶体を製造する場合、原料融液を耐熱性容器中に供給する際に原料融液の液面に揺れが生じることを防止できる原料融液供給装置を提供する。
【解決手段】原料融液４０３を貯留する第１の耐熱性容器３と、第２の耐熱性容器２と、該第２の耐熱性容器２中の原料融液４０１を前記第１の耐熱性容器３中に供給するための供給管６とを備え、前記供給管６の排出口６０１が前記第１の耐熱性容器３中の原料融液４０３に接しており、前記第２の耐熱性容器２中の原料融液４０１が前記供給管６の内壁に沿って流れて前記第１の耐熱性容器３中に供給される。このとき、供給管中の原料融液４０２は供給管６の内壁に沿って流れることで緩やかな速度で移動し、緩やかな速度のまま第１の耐熱性容器中の原料融液４０３へ流入するため、原料融液４０３の液面に生じる揺れの程度を減少させることができる。
【解決手段】原料融液４０３を貯留する第１の耐熱性容器３と、第２の耐熱性容器２と、該第２の耐熱性容器２中の原料融液４０１を前記第１の耐熱性容器３中に供給するための供給管６とを備え、前記供給管６の排出口６０１が前記第１の耐熱性容器３中の原料融液４０３に接しており、前記第２の耐熱性容器２中の原料融液４０１が前記供給管６の内壁に沿って流れて前記第１の耐熱性容器３中に供給される。このとき、供給管中の原料融液４０２は供給管６の内壁に沿って流れることで緩やかな速度で移動し、緩やかな速度のまま第１の耐熱性容器中の原料融液４０３へ流入するため、原料融液４０３の液面に生じる揺れの程度を減少させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性容器中に貯留された半導体などの原料融液から単結晶体または多結晶体を製造する方法において、原料融液を耐熱性容器中に供給するための機構（以下、原料融液供給装置と略すことがある。）に関し、さらに詳しくは、得られる単結晶体または多結晶体の品質や製造効率を高めることのできる原料融液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン、ＧａＡｓといった半導体の単結晶体は、ＩＣ、ＬＳＩなどの集積回路の基板材料として広く用いられている。また、半導体の多結晶体は、太陽電池などの基板材料として広く用いられている。そして、そのような単結晶体および多結晶体の製造方法、製造装置については種々のものが提案されている。
【０００３】
太陽電池の作製などに用いられるシリコン多結晶体は、例えば、特開平１１−２１１２０号公報（特許文献１）、特開平１１−９２２８４号公報（特許文献２）に開示されているようなキャスト法により製造されている。キャスト法は、坩堝内で溶融したシリコンを坩堝底面から徐々に冷却することによってシリコン融液を固化させ、坩堝底面から上方に向けて成長した長い柱状結晶構造を主体とするインゴット（凝固塊）を製造する方法である。
【０００４】
また、ウエブ（ｗｅｂ）法やＥＦＧ(edge-defined film-fed growth)法によるシリコン多結晶体からなるシリコンリボンの成長方法も研究されている。また、近年ではより速い成長を目指して、シリコン融液から直接的にシリコン多結晶体からなる薄板状のシリコンリボンを作製するＲＧＳ(ribbon growth on substrate)法が注目されるようになっている（２６ｔｈＰＶＳＣ，１９９７，ｐｐ．９１−９３）。ＲＧＳ法の原理は、凝固成長面に近い面からの高速熱移動（抜熱）によってシリコンリボンの高速成長を行うものである。具体的には、溶融シリコンの側部周囲を支える側部支持枠に対してその開放下面を支える下面支持平板を冷却しながら相対的に横方向に移動させることにより、その下面支持平板上にシリコンリボンを高速成長させる方法である。
【０００５】
さらに別のシリコン多結晶体からなる基板を製造する方法としては、シリコン融液に下地板を接触させて液相からの凝固によって直接的にシート状のシリコン基板を得る方法（シート形成法）が知られており、例えば、特開２００１−２２３１７２号公報（特許文献３）、特開２００１−２４７３９６号公報（特許文献４）等に開示されている。
【０００６】
また、単結晶シリコンの製造方法の一つとしては、チョクラルスキー法（ＣＺ法）が知られている。ＣＺ法では、例えば、半導体単結晶製造装置のチャンバ内に設置したるつぼ軸の上端にるつぼ受けを介して黒鉛るつぼを載置し、前記黒鉛るつぼ内に収容した石英るつぼに多結晶シリコンを充填した上、前記黒鉛るつぼの周囲に設けたヒータによって多結晶シリコンを加熱溶融して融液とする。そして、シードチャックに取り付けた種子結晶を前記融液に浸漬し、シードチャックおよび黒鉛るつぼを同方向または逆方向に回転しつつシードチャックを引き上げることによって、単結晶シリコンを成長させることができる。
【０００７】
上述のような半導体などの原料融液から単結晶体および多結晶体を製造する方法において、特に、連続的に結晶体を製造する場合（連続追装方法）においては、結晶体の製造により消費された原料融液を随時容器外から供給する必要がある。一般に、これらのシリコン融液の供給を行うためには、ヒータにより固体原料（例えば、棒状の多結晶シリコン）を溶融して、原料融液とし、その液滴を上方から耐熱性容器に滴下するタイプの原料融液供給装置が、耐熱性容器の上方に備えられていることが多い。しかし、かかる従来の原料融液供給装置においては、原料融液の液滴が落下するときに耐熱性容器中の原料融液の液面に揺れが生じることによって、育成中のシリコン結晶に悪影響を及ぼし、単結晶体および多結晶体の製造が困難となったり、結晶特性が劣化するといった問題があった。また、シート形成法のように融液中から直接にシリコン板が形成される方法においては、製造されるシリコン板の表面形状等に悪影響を及ぼす恐れもある。
【０００８】
特開平７−２７７８７２号公報（特許文献５）には、連続チャージ法を用いて均質な半導体単結晶を連続的に製造する半導体単結晶製造装置において、原料融液の液滴が落下する部分の融液を非円形の曲線によって囲まれた形状の供給管で覆うことにより、液滴の落下による融液液面の揺れが周囲に伝播しないようにした原料融液供給装置が開示されている。しかしながら、かかる機構では、根本的に原料融液の液滴が落下することによって融液液面の揺れが生じることに変わりはなく、周囲の融液液面の揺れを完全に防止することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２１１２０号公報
【特許文献２】特開平１１−９２２８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２２３１７２号公報
【特許文献４】特開２００１−２４７３９６号公報
【特許文献５】特開平７−２７７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、各種の単結晶体または多結晶体を耐熱性容器中の原料融液から製造する方法に用いられる原料融液供給装置において、特に複雑な機構を必要とせずに、原料融液を耐熱性容器中に供給する際に原料融液の液面に揺れが生じることを防止できる原料融液供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、原料融液を貯留する第１の耐熱性容器と、第２の耐熱性容器と、該第２の耐熱性容器中の原料融液を前記第１の耐熱性容器中に供給するための供給管とを備え、前記供給管の排出口が前記第１の耐熱性容器中の原料融液に接しており、前記第２の耐熱性容器中の原料融液が前記供給管の内壁に沿って流れて前記第１の耐熱性容器中に供給されることを特徴とする原料融液供給装置である。
【００１２】
本発明においては、前記原料融液が前記供給管内を流れている状態において、前記第２の耐熱性容器中の原料融液の液面が前記第１の耐熱性容器中の原料融液の液面よりも高い位置にあることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２の耐熱性容器に前記供給管の取込口が接続され、該取込口が前記第２の耐熱性容器に貯留された原料融液の液面と同じ高さに位置することが好ましい。
【００１４】
また、前記供給管の少なくとも一部が水平方向に対して下向きに傾斜していることが好ましい。また、前記供給管内を加熱するための加熱機構をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
前記原料融液を前記第１の耐熱性容器に供給する際に、前記原料融液を沿わせる側の供給管の内壁と対する壁面との距離を長くすることが好ましい。
【００１６】
また、前記第１の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面と、第２の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面との液面差を小さくすることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明は上記の原料融液供給装置を備えた多結晶体または単結晶体の製造装置にも関する。
【００１８】
さらに、本発明は、上記の原料融液供給装置を用いた多結晶体または単結晶体の製造方法にも関し、かかる製法としては、前記第１の耐熱性容器中の原料融液に下地板を接触させて液相状態にある原料融液からの凝固によって直接的に多結晶体からなるシート状の基板を得る方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、原料融液を第１の耐熱性容器中に供給する際に原料融液の液面に生じる揺れの程度を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の原料融液供給装置を説明するための模式的な断面図である。
【図２】シート形成法を用いた基板製造装置の一例を示す側断面図である。
【図３】図２に示される基板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【図４】（ａ１）は第二の実施形態を説明するための供給管９と原料融液４２、４３を示す縦断面図、図４（ａ２）は（ａ１）のＡ−Ａ面における横断面図、（ｂ）および（ｃ）は第二の実施形態の例を説明するための供給管の断面図である。
【図５】第三の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図６】第五の実施形態を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一の実施形態＞
本発明は、多結晶体または単結晶体を第１の耐熱性容器に貯留された原料融液から製造する方法において、該第１の耐熱性容器に原料融液を供給する原料融液供給装置である。
【００２２】
図１を用いて本実施形態の原料融液供給装置を説明する。図１において、第２の耐熱性容器２には供給管６が接続されており、供給管６の取込口６０２は第２の耐熱性容器２に貯留された原料融液４０１の液面と同じ高さに接続され、供給管６の排出口６０１は第１の耐熱性容器中の原料融液４０３に接している。このような構造とすることで、固体原料５を第２の耐熱性容器中の原料融液４０１に補充することにより溢れ出した原料融液４が供給管６の内壁の下側部分に沿って流れ、第１の耐熱性容器中の原料融液４０３へと供給される。このとき、供給管中の原料融液４０２は供給管６の内壁に沿って流れることで緩やかな速度で移動し、緩やかな速度のまま第１の耐熱性容器中の原料融液４０３へ流入するため、原料融液４０３の液面に生じる揺れの程度を減少させることができる。また第２の耐熱性容器中の原料融液４０１を液滴して供給しないので、通常シリコンが供給管端部にツララ状に固化するといった問題が発生しない。
【００２３】
ここで、供給管傾斜部６０３はその中心軸が水平方向に対して下向きに傾斜しており、原料融液４０２が供給管６の内壁の下側部分に沿って流れることによって融液が緩やかに移動することができるように設計されていてもよい。このとき供給管の中心軸と水平方向とのなす角度は、原料融液が供給管の内壁に沿って流れるようなものであれば特に限定されないが、例えば、図１のように供給管傾斜部６０３が直線的に水平方向との角度を有する構造であってもよく、供給管が少なくとも一部または全部が曲線的に構成されていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明は、上記の原料融液供給装置を用いた多結晶体または単結晶体の製造方法にも関するものである。多結晶体または単結晶体の製造方法は、耐熱性容器中に貯留された原料融液を用いて該融液を液相から凝固させる等の方法により多結晶体または単結晶体を得る方法であれば、特に限定されるものではないが、例えば、原料融液から単結晶体を製造するチョクラルスキー法（ＣＺ法）や、原料融液から多結晶体を製造するキャスト法、ウエブ法、ＥＦＧ(edge-defined film-fed growth)法、原料融液に下地板を接触させて液相状態にある原料融液からの凝固によって直接的に多結晶体からなるシート状のシリコン基板を得る方法（シート形成法）が挙げられる。
【００２５】
（シート形成法）
シート形成法の一例について基本的な手順を図２、３を用いて以下に説明する。
【００２６】
図２を参照して、基板製造装置７は、主室１０内に、坩堝３および坩堝を加熱して原料となるシリコンを溶融するための加熱機構（図示せず）を有する。坩堝３には、加熱機構によって溶融した原料融液４０３が貯留され、その原料融液４０３に下地板１の表層部を浸漬させる浸漬機構９が配置されている。主室１０にはアルゴン等の不活性ガスが導入され、不活性な雰囲気に保たれる。
【００２７】
主室１０の外壁に取り付けられた昇降機構９０１には懸垂支柱９０２が接続されている。昇降機構９０１内のモータによって、懸垂支柱９０２は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱９０２は、主室１０内へと貫通している。貫通部は、パッキンや磁性流体シールなどによって、主室内外を隔離し、主室内に外気が混入することを防いでいる。懸垂支柱９０２の先には、回転モータ軸９０７を有する回転機構９０３が接続されている。回転機構９０３の下には、主軸支柱９０４が２本接続されており、主軸支柱９０４の下端には主軸９０５が水平方向に貫通している。この主軸９０５と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構９０６によって接続されているため、主軸９０５は回転機構９０３によって回転動作を行なうことが可能である。動力伝達機構９０６は、チェーンや、ベルト、ギアなどを使用することができる。主軸９０５には台座支持部９０８が接続しており、その先に台座１１が接続されている。台座１１は、下地板１を保持する部材である。
【００２８】
次に、図２および３を用いて、下地板１を原料融液４０３に浸漬し、下地板表面にシリコン基板を製造する方法を説明する。浸漬機構９が下地板１を把握した後、昇降機構９０１によって浸漬機構全体を下降しつつ、回転機構９０３によって台座１１を回転させることで、下地板１を矢印８０２のように動作させ、下地板交換位置８０１から融液に浸す位置へ移動させる。そのまま、昇降機構９０１の昇降動作と回転機構９０３の回転動作を用いて、矢印８０３のように下地板１を原料融液４０３へ浸し、下地板の表面にシリコン基板を形成する。この後、シリコン基板を付着させた下地板１は矢印８０４のように原料融液４０３から取出される。この後、シリコン基板を付着させた下地板１は、矢印８０５のように昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置８０１に戻る。一連の動作のうち、昇降動作は矢印８０６によって示される。シリコン基板と一体の下地板１が高温から冷却される段階で、それらの熱膨張係数差に起因して下地板１とシリコン基板は自然に分離し、または小さい衝撃を下地板１に加えることにより分離され、原料融液の液相からの凝固によって直接的に形成されたシート状のシリコン基板が得られる。
【００２９】
このようなシート形成法によって得られるシリコンシートの平均厚さは、１００μｍから１ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。シリコンシートの厚さを１００μｍ以上にすることにより、そのシートを利用した太陽電池の作製プロセスにおいて高いハンドリング性を得ることができる。また、シート厚を１ｍｍ以下にすることにより、シートの製造時間を短縮でき、低コストのシリコン板の提供が可能になる。シート製造の容易さの観点からは、シートの平均厚さが２００〜６００μｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００３０】
かかるシリコン板を直接製造する際に、本発明の原料融液供給装置を用いることにより、表面形状や結晶構造等の良好なシリコン板を得ることができる。なお、シート形成法においては、シリコン板をシリコン融液から直接製造することにより、キャスト法の場合のようなシリコンインゴットのスライス工程等が不要である。
【００３１】
シート形成法においては、シリコン多結晶体を形成させる下地板の初期温度をシリコン融点（１４１５℃）よりも低い温度範囲にすること、適当な厚さのグラファイト材料を用いることによって下地板の熱容量を適切にすること、シリコン融液への下地板の浸漬時間を最適厚さのシリコンシートが得られるよう制御すること、さらには、下地板の表面の微細凹凸形状によりシリコン溶液の固化を促進させる等の基本的条件を設定することが好ましく、これらの条件を設定することにより、下地板の表面上に多結晶シリコンシートを高速かつ安定に形成でき、良好な形状、特性のシリコンシートを得ることができる。
【００３２】
シート形成法に用いられる下地板の材質としては、例えば、グラファイトや、その表面に炭化珪素を熱ＣＶＤ法で形成した下地板を用いることができ、このほかにも、窒化珪素のようなセラミックスや高温に耐える耐熱性金属や、セラミックスを部分的もしくは全面的にコートしたカーボン、セラミックス、または耐熱金属も使用することができ、このような下地板を用いることによって下地板とシリコンシートの剥離が容易に行え、良好な形状、特性のシリコンシートを得ることができる。
【００３３】
下地板の表面には、下地板の回転方向に沿った溝、または規則的もしくは不規則に配置した微細凹凸面などが形成されていてもよい。下地板の表面に形成された溝や微細凹凸面は、シリコンシートの成長を高速化する機能を有する。
【００３４】
シリコンシート製造時におけるシリコン融液の温度は、シートの成長条件との兼ね合い等に応じて、通常、過冷却温度の１３８０℃以上からより高温の１６００℃までの範囲内（例えば、１４５０℃）に設定され得る。シリコン融液面が規定の高さになった後に、下地板を浸漬し、表面にシリコンシートを成長させる。
【００３５】
本発明において用いられる原料融液は、通常、半導体や金属などの融液であり、半導体の融液としてはシリコン、ＧａＡｓなどの融液が挙げられ、中でもシリコン融液であることが好ましい。
【００３６】
＜第二の実施形態＞
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは供給管の形状が異なる。
【００３７】
本実施形態において供給管６の形状を変更することによる、液面の揺れの程度を減ずる効果を説明する。本実施形態における供給管６の水平方向の断面形状は、円形に限らず楕円形でもよく、四角形、六角形などの多角形であっても良いが、原料融液を第１の耐熱性容器３に供給する際に融液を沿わせる内壁と対する壁面との距離を長くしたものである。ここで、例えば供給管の断面が楕円形である場合は、図４（ａ１）、（ａ２）、（ｂ）に示すように、原料融液を第１の耐熱性容器に供給する際に融液を沿わせる側の供給管内壁と対する壁面を結ぶ線を楕円の長辺とすることによって、液面に生じた波をある程度管内で広げ、波が弱まったところで供給管内壁によって遮断するため、より液面の揺れの程度を減ずることができる。なお、図４（ａ１）は供給管６と原料融液４０２、４０３を示す縦断面図であり、図４（ａ２）は（ａ１）のＡ−Ａ面における横断面図である。この効果は断面が円形の供給管であれば、円の半径を２０ｍｍより大きくすることによって（本実施例のように楕円形であれば長辺が４０ｍｍより大きくすることによって）、また断面が多角形の供給管であれば図４（ｃ）のように一辺を長くすることによって同様の効果を生じさせることができる。
【００３８】
さらに、チョクラルスキー法（ＣＺ法）のように第１の耐熱性容器が回転するような場合には、供給管の形状を流線形にすることによって、さらに液面の揺れの程度を減ずることができる。
【００３９】
＜第三の実施形態＞
本実施形態は供給管の第２の耐熱性容器に対する取付位置を変更した実施形態である。
【００４０】
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは供給管の取付位置が異なる。本実施形態では供給管が第２の耐熱性容器の底部に取付けられる。
【００４１】
ここで、図５に基づき本実施形態に係る原料融液供給装置について説明する。本実施形態にかかわる原料融液供給装置は供給管６が第２の耐熱性容器２の底部に取付けられており、原料融液４０１が落下する量を制御する仕切り弁６０５と、原料融液４０１を供給管内壁面に誘導する融液誘導機構６０６を備えている。
【００４２】
これにより、第２の耐熱性容器から落下した原料融液は融液誘導機構６０６によって供給管内壁面に誘導され、原料融液４０２は供給管内壁に沿って第１の耐熱性容器３に供給されることとなる。供給管の取付位置をこのようにすることによって、仕切り弁６０５等によって融液の流量の調節が容易に行えるようになる。
【００４３】
＜第四の実施形態＞
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは供給管が第一の耐熱性容器中の原料融液液面に没入している深さが異なる。
【００４４】
本発明は原料融液を液滴にして滴下して原料融液を供給する方法に比し、一度に大量の原料融液を供給することも可能であることから、原料融液を供給する際に大きな衝撃を液面に与えることとなる。また、大質量の原料融液が一度に供給される場合には、原料融液の落下によって第一の耐熱性容器中の原料融液液面に与えられる衝撃は、表面的なものだけではなく、供給管６の下から回り込んで液面に揺れを生じさせることとなる。
【００４５】
よって、供給管６を第一の耐熱性容器中の原料融液４０３に深く没入させることにより、供給管６の下から回り込んで伝わる衝撃を遮断し、液面の揺れの程度を減ずることができる。ここで、供給管６を没入させる深さとしては、６０ｍｍ程度であれば良く、またこれ以上深く没入させても良い。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、供給管６を融液に深く没入させることにより融液の供給に際し、融液が液面に与える衝撃を吸収し、生じる衝撃を緩和することによって液面の揺れの程度を減ずることができる。
【００４７】
＜第五の実施形態＞
本実施形態では第二の耐熱性容器中の原料融液の液面と第一の耐熱性容器中の原料融液の液面との差を小さくする、または供給管の鉛直下向きになっている部分を短くすることによって原料融液の供給に際し、生じる衝撃を小さくすることができる。
【００４８】
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは第２の耐熱性容器と第１の耐熱性容器の液面差の大きさまたは供給管の構成が異なる。
【００４９】
図６を用いて本実施形態に係る原料融液供給装置を説明する。本実施形態に係る原料融液供給装置は第２耐熱性容器中の原料融液４０１の液面と第１の耐熱性容器中の原料融液４０３の液面との液面差（a）が第一の実施形態に比して小さくなっている。また供給管傾斜部６０３の傾斜角度が緩やかになっており、さらに供給管鉛直方向形成部６０４が短く構成されている。供給管傾斜部６０３の傾斜角度が緩やかになっていることにより、供給管中の原料融液４０２が受ける進行方向の加速度は小さくなるため、供給管中の原料融液４０２の速度は小さいものとなる。
【００５０】
また、供給管中の原料融液４０２は供給管鉛直方向形成部６０４にあるときに最も大きい加速度を受けるため、この長さを短くすることによって供給管中の原料融液４０２の速度を小さくすることができる。このことより、第２の耐熱性容器２から供給される原料融液が供給管内壁面に沿って移動する速度は第一の実施形態に比して遅くすることができる。
【００５１】
よって融液が第１の耐熱性容器に供給される際に、液面に与える衝撃は小さくなり、液面の揺れを減じることができる。ここで、第２の耐熱性容器の液面と第１の耐熱性容器の液面との差は２００ｍｍ程度であることが望ましい。
【００５２】
また、通常は第１の耐熱性容器および第２の耐熱性容器の周囲に該容器内の原料融液を加熱するための加熱装置が設けられているが、本実施形態においては、供給管内にて原料融液が凝固を抑制するために供給管を断熱材で覆うことが好ましい。さらに、前記供給管内を加熱するための供給管加熱機構１２をさらに備えていることが好ましい。
【００５３】
ここで供給管加熱機構１２は抵抗加熱方式でも良く、また同等の能力を有する高周波加熱方式の加熱機構であってもよい。また特に高周波加熱方式を用いる場合、第１の耐熱性容器の融液面上に熱遮蔽板３０１を備えていることが好ましい。これは融液表面からの輻射熱を遮蔽し、供給管加熱機構１２を保護するためである。
【００５４】
供給管加熱機構１２を供給管６の周囲に設けることにより本実施形態のように供給管の角度を緩やかにし、融液が流れる速度を緩やかにするときに供給管内で原料融液の凝固等が生じることを防止できる。
【００５５】
以上今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５６】
１ 下地板、２ 第２の耐熱性容器、３ 第１の耐熱性容器（坩堝）、３０１ 熱遮蔽板、４ 原料融液、４０１ 第２の耐熱性容器中の原料融液、４０２ 供給管中の原料融液、４０３ 第１の耐熱性容器中の原料融液、５ 固体原料、６ 供給管、６０１ 排出口、６０２ 取込口、６０３ 供給管傾斜部、６０４ 供給管鉛直方向形成部、６０５ 仕切り弁、６０６ 融液誘導機構、７ 基板製造装置、８０１ 下地板交換位置、９ 浸漬機構、９０１ 昇降機構、９０２ 懸垂支柱、９０３ 回転機構、９０４ 主軸支柱、９０５ 主軸、９０６ 動力伝達機構、９０７ 回転モータ軸、９０８ 台座支持部、１０ 主室、１１ 台座、１２ 供給管加熱機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性容器中に貯留された半導体などの原料融液から単結晶体または多結晶体を製造する方法において、原料融液を耐熱性容器中に供給するための機構（以下、原料融液供給装置と略すことがある。）に関し、さらに詳しくは、得られる単結晶体または多結晶体の品質や製造効率を高めることのできる原料融液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン、ＧａＡｓといった半導体の単結晶体は、ＩＣ、ＬＳＩなどの集積回路の基板材料として広く用いられている。また、半導体の多結晶体は、太陽電池などの基板材料として広く用いられている。そして、そのような単結晶体および多結晶体の製造方法、製造装置については種々のものが提案されている。
【０００３】
太陽電池の作製などに用いられるシリコン多結晶体は、例えば、特開平１１−２１１２０号公報（特許文献１）、特開平１１−９２２８４号公報（特許文献２）に開示されているようなキャスト法により製造されている。キャスト法は、坩堝内で溶融したシリコンを坩堝底面から徐々に冷却することによってシリコン融液を固化させ、坩堝底面から上方に向けて成長した長い柱状結晶構造を主体とするインゴット（凝固塊）を製造する方法である。
【０００４】
また、ウエブ（ｗｅｂ）法やＥＦＧ(edge-defined film-fed growth)法によるシリコン多結晶体からなるシリコンリボンの成長方法も研究されている。また、近年ではより速い成長を目指して、シリコン融液から直接的にシリコン多結晶体からなる薄板状のシリコンリボンを作製するＲＧＳ(ribbon growth on substrate)法が注目されるようになっている（２６ｔｈＰＶＳＣ，１９９７，ｐｐ．９１−９３）。ＲＧＳ法の原理は、凝固成長面に近い面からの高速熱移動（抜熱）によってシリコンリボンの高速成長を行うものである。具体的には、溶融シリコンの側部周囲を支える側部支持枠に対してその開放下面を支える下面支持平板を冷却しながら相対的に横方向に移動させることにより、その下面支持平板上にシリコンリボンを高速成長させる方法である。
【０００５】
さらに別のシリコン多結晶体からなる基板を製造する方法としては、シリコン融液に下地板を接触させて液相からの凝固によって直接的にシート状のシリコン基板を得る方法（シート形成法）が知られており、例えば、特開２００１−２２３１７２号公報（特許文献３）、特開２００１−２４７３９６号公報（特許文献４）等に開示されている。
【０００６】
また、単結晶シリコンの製造方法の一つとしては、チョクラルスキー法（ＣＺ法）が知られている。ＣＺ法では、例えば、半導体単結晶製造装置のチャンバ内に設置したるつぼ軸の上端にるつぼ受けを介して黒鉛るつぼを載置し、前記黒鉛るつぼ内に収容した石英るつぼに多結晶シリコンを充填した上、前記黒鉛るつぼの周囲に設けたヒータによって多結晶シリコンを加熱溶融して融液とする。そして、シードチャックに取り付けた種子結晶を前記融液に浸漬し、シードチャックおよび黒鉛るつぼを同方向または逆方向に回転しつつシードチャックを引き上げることによって、単結晶シリコンを成長させることができる。
【０００７】
上述のような半導体などの原料融液から単結晶体および多結晶体を製造する方法において、特に、連続的に結晶体を製造する場合（連続追装方法）においては、結晶体の製造により消費された原料融液を随時容器外から供給する必要がある。一般に、これらのシリコン融液の供給を行うためには、ヒータにより固体原料（例えば、棒状の多結晶シリコン）を溶融して、原料融液とし、その液滴を上方から耐熱性容器に滴下するタイプの原料融液供給装置が、耐熱性容器の上方に備えられていることが多い。しかし、かかる従来の原料融液供給装置においては、原料融液の液滴が落下するときに耐熱性容器中の原料融液の液面に揺れが生じることによって、育成中のシリコン結晶に悪影響を及ぼし、単結晶体および多結晶体の製造が困難となったり、結晶特性が劣化するといった問題があった。また、シート形成法のように融液中から直接にシリコン板が形成される方法においては、製造されるシリコン板の表面形状等に悪影響を及ぼす恐れもある。
【０００８】
特開平７−２７７８７２号公報（特許文献５）には、連続チャージ法を用いて均質な半導体単結晶を連続的に製造する半導体単結晶製造装置において、原料融液の液滴が落下する部分の融液を非円形の曲線によって囲まれた形状の供給管で覆うことにより、液滴の落下による融液液面の揺れが周囲に伝播しないようにした原料融液供給装置が開示されている。しかしながら、かかる機構では、根本的に原料融液の液滴が落下することによって融液液面の揺れが生じることに変わりはなく、周囲の融液液面の揺れを完全に防止することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２１１２０号公報
【特許文献２】特開平１１−９２２８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２２３１７２号公報
【特許文献４】特開２００１−２４７３９６号公報
【特許文献５】特開平７−２７７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、各種の単結晶体または多結晶体を耐熱性容器中の原料融液から製造する方法に用いられる原料融液供給装置において、特に複雑な機構を必要とせずに、原料融液を耐熱性容器中に供給する際に原料融液の液面に揺れが生じることを防止できる原料融液供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、原料融液を貯留する第１の耐熱性容器と、第２の耐熱性容器と、該第２の耐熱性容器中の原料融液を前記第１の耐熱性容器中に供給するための供給管とを備え、前記供給管の排出口が前記第１の耐熱性容器中の原料融液に接しており、前記第２の耐熱性容器中の原料融液が前記供給管の内壁に沿って流れて前記第１の耐熱性容器中に供給されることを特徴とする原料融液供給装置である。
【００１２】
本発明においては、前記原料融液が前記供給管内を流れている状態において、前記第２の耐熱性容器中の原料融液の液面が前記第１の耐熱性容器中の原料融液の液面よりも高い位置にあることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２の耐熱性容器に前記供給管の取込口が接続され、該取込口が前記第２の耐熱性容器に貯留された原料融液の液面と同じ高さに位置することが好ましい。
【００１４】
また、前記供給管の少なくとも一部が水平方向に対して下向きに傾斜していることが好ましい。また、前記供給管内を加熱するための加熱機構をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
前記原料融液を前記第１の耐熱性容器に供給する際に、前記原料融液を沿わせる側の供給管の内壁と対する壁面との距離を長くすることが好ましい。
【００１６】
また、前記第１の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面と、第２の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面との液面差を小さくすることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明は上記の原料融液供給装置を備えた多結晶体または単結晶体の製造装置にも関する。
【００１８】
さらに、本発明は、上記の原料融液供給装置を用いた多結晶体または単結晶体の製造方法にも関し、かかる製法としては、前記第１の耐熱性容器中の原料融液に下地板を接触させて液相状態にある原料融液からの凝固によって直接的に多結晶体からなるシート状の基板を得る方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、原料融液を第１の耐熱性容器中に供給する際に原料融液の液面に生じる揺れの程度を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の原料融液供給装置を説明するための模式的な断面図である。
【図２】シート形成法を用いた基板製造装置の一例を示す側断面図である。
【図３】図２に示される基板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【図４】（ａ１）は第二の実施形態を説明するための供給管９と原料融液４２、４３を示す縦断面図、図４（ａ２）は（ａ１）のＡ−Ａ面における横断面図、（ｂ）および（ｃ）は第二の実施形態の例を説明するための供給管の断面図である。
【図５】第三の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図６】第五の実施形態を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一の実施形態＞
本発明は、多結晶体または単結晶体を第１の耐熱性容器に貯留された原料融液から製造する方法において、該第１の耐熱性容器に原料融液を供給する原料融液供給装置である。
【００２２】
図１を用いて本実施形態の原料融液供給装置を説明する。図１において、第２の耐熱性容器２には供給管６が接続されており、供給管６の取込口６０２は第２の耐熱性容器２に貯留された原料融液４０１の液面と同じ高さに接続され、供給管６の排出口６０１は第１の耐熱性容器中の原料融液４０３に接している。このような構造とすることで、固体原料５を第２の耐熱性容器中の原料融液４０１に補充することにより溢れ出した原料融液４が供給管６の内壁の下側部分に沿って流れ、第１の耐熱性容器中の原料融液４０３へと供給される。このとき、供給管中の原料融液４０２は供給管６の内壁に沿って流れることで緩やかな速度で移動し、緩やかな速度のまま第１の耐熱性容器中の原料融液４０３へ流入するため、原料融液４０３の液面に生じる揺れの程度を減少させることができる。また第２の耐熱性容器中の原料融液４０１を液滴して供給しないので、通常シリコンが供給管端部にツララ状に固化するといった問題が発生しない。
【００２３】
ここで、供給管傾斜部６０３はその中心軸が水平方向に対して下向きに傾斜しており、原料融液４０２が供給管６の内壁の下側部分に沿って流れることによって融液が緩やかに移動することができるように設計されていてもよい。このとき供給管の中心軸と水平方向とのなす角度は、原料融液が供給管の内壁に沿って流れるようなものであれば特に限定されないが、例えば、図１のように供給管傾斜部６０３が直線的に水平方向との角度を有する構造であってもよく、供給管が少なくとも一部または全部が曲線的に構成されていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明は、上記の原料融液供給装置を用いた多結晶体または単結晶体の製造方法にも関するものである。多結晶体または単結晶体の製造方法は、耐熱性容器中に貯留された原料融液を用いて該融液を液相から凝固させる等の方法により多結晶体または単結晶体を得る方法であれば、特に限定されるものではないが、例えば、原料融液から単結晶体を製造するチョクラルスキー法（ＣＺ法）や、原料融液から多結晶体を製造するキャスト法、ウエブ法、ＥＦＧ(edge-defined film-fed growth)法、原料融液に下地板を接触させて液相状態にある原料融液からの凝固によって直接的に多結晶体からなるシート状のシリコン基板を得る方法（シート形成法）が挙げられる。
【００２５】
（シート形成法）
シート形成法の一例について基本的な手順を図２、３を用いて以下に説明する。
【００２６】
図２を参照して、基板製造装置７は、主室１０内に、坩堝３および坩堝を加熱して原料となるシリコンを溶融するための加熱機構（図示せず）を有する。坩堝３には、加熱機構によって溶融した原料融液４０３が貯留され、その原料融液４０３に下地板１の表層部を浸漬させる浸漬機構９が配置されている。主室１０にはアルゴン等の不活性ガスが導入され、不活性な雰囲気に保たれる。
【００２７】
主室１０の外壁に取り付けられた昇降機構９０１には懸垂支柱９０２が接続されている。昇降機構９０１内のモータによって、懸垂支柱９０２は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱９０２は、主室１０内へと貫通している。貫通部は、パッキンや磁性流体シールなどによって、主室内外を隔離し、主室内に外気が混入することを防いでいる。懸垂支柱９０２の先には、回転モータ軸９０７を有する回転機構９０３が接続されている。回転機構９０３の下には、主軸支柱９０４が２本接続されており、主軸支柱９０４の下端には主軸９０５が水平方向に貫通している。この主軸９０５と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構９０６によって接続されているため、主軸９０５は回転機構９０３によって回転動作を行なうことが可能である。動力伝達機構９０６は、チェーンや、ベルト、ギアなどを使用することができる。主軸９０５には台座支持部９０８が接続しており、その先に台座１１が接続されている。台座１１は、下地板１を保持する部材である。
【００２８】
次に、図２および３を用いて、下地板１を原料融液４０３に浸漬し、下地板表面にシリコン基板を製造する方法を説明する。浸漬機構９が下地板１を把握した後、昇降機構９０１によって浸漬機構全体を下降しつつ、回転機構９０３によって台座１１を回転させることで、下地板１を矢印８０２のように動作させ、下地板交換位置８０１から融液に浸す位置へ移動させる。そのまま、昇降機構９０１の昇降動作と回転機構９０３の回転動作を用いて、矢印８０３のように下地板１を原料融液４０３へ浸し、下地板の表面にシリコン基板を形成する。この後、シリコン基板を付着させた下地板１は矢印８０４のように原料融液４０３から取出される。この後、シリコン基板を付着させた下地板１は、矢印８０５のように昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置８０１に戻る。一連の動作のうち、昇降動作は矢印８０６によって示される。シリコン基板と一体の下地板１が高温から冷却される段階で、それらの熱膨張係数差に起因して下地板１とシリコン基板は自然に分離し、または小さい衝撃を下地板１に加えることにより分離され、原料融液の液相からの凝固によって直接的に形成されたシート状のシリコン基板が得られる。
【００２９】
このようなシート形成法によって得られるシリコンシートの平均厚さは、１００μｍから１ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。シリコンシートの厚さを１００μｍ以上にすることにより、そのシートを利用した太陽電池の作製プロセスにおいて高いハンドリング性を得ることができる。また、シート厚を１ｍｍ以下にすることにより、シートの製造時間を短縮でき、低コストのシリコン板の提供が可能になる。シート製造の容易さの観点からは、シートの平均厚さが２００〜６００μｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００３０】
かかるシリコン板を直接製造する際に、本発明の原料融液供給装置を用いることにより、表面形状や結晶構造等の良好なシリコン板を得ることができる。なお、シート形成法においては、シリコン板をシリコン融液から直接製造することにより、キャスト法の場合のようなシリコンインゴットのスライス工程等が不要である。
【００３１】
シート形成法においては、シリコン多結晶体を形成させる下地板の初期温度をシリコン融点（１４１５℃）よりも低い温度範囲にすること、適当な厚さのグラファイト材料を用いることによって下地板の熱容量を適切にすること、シリコン融液への下地板の浸漬時間を最適厚さのシリコンシートが得られるよう制御すること、さらには、下地板の表面の微細凹凸形状によりシリコン溶液の固化を促進させる等の基本的条件を設定することが好ましく、これらの条件を設定することにより、下地板の表面上に多結晶シリコンシートを高速かつ安定に形成でき、良好な形状、特性のシリコンシートを得ることができる。
【００３２】
シート形成法に用いられる下地板の材質としては、例えば、グラファイトや、その表面に炭化珪素を熱ＣＶＤ法で形成した下地板を用いることができ、このほかにも、窒化珪素のようなセラミックスや高温に耐える耐熱性金属や、セラミックスを部分的もしくは全面的にコートしたカーボン、セラミックス、または耐熱金属も使用することができ、このような下地板を用いることによって下地板とシリコンシートの剥離が容易に行え、良好な形状、特性のシリコンシートを得ることができる。
【００３３】
下地板の表面には、下地板の回転方向に沿った溝、または規則的もしくは不規則に配置した微細凹凸面などが形成されていてもよい。下地板の表面に形成された溝や微細凹凸面は、シリコンシートの成長を高速化する機能を有する。
【００３４】
シリコンシート製造時におけるシリコン融液の温度は、シートの成長条件との兼ね合い等に応じて、通常、過冷却温度の１３８０℃以上からより高温の１６００℃までの範囲内（例えば、１４５０℃）に設定され得る。シリコン融液面が規定の高さになった後に、下地板を浸漬し、表面にシリコンシートを成長させる。
【００３５】
本発明において用いられる原料融液は、通常、半導体や金属などの融液であり、半導体の融液としてはシリコン、ＧａＡｓなどの融液が挙げられ、中でもシリコン融液であることが好ましい。
【００３６】
＜第二の実施形態＞
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは供給管の形状が異なる。
【００３７】
本実施形態において供給管６の形状を変更することによる、液面の揺れの程度を減ずる効果を説明する。本実施形態における供給管６の水平方向の断面形状は、円形に限らず楕円形でもよく、四角形、六角形などの多角形であっても良いが、原料融液を第１の耐熱性容器３に供給する際に融液を沿わせる内壁と対する壁面との距離を長くしたものである。ここで、例えば供給管の断面が楕円形である場合は、図４（ａ１）、（ａ２）、（ｂ）に示すように、原料融液を第１の耐熱性容器に供給する際に融液を沿わせる側の供給管内壁と対する壁面を結ぶ線を楕円の長辺とすることによって、液面に生じた波をある程度管内で広げ、波が弱まったところで供給管内壁によって遮断するため、より液面の揺れの程度を減ずることができる。なお、図４（ａ１）は供給管６と原料融液４０２、４０３を示す縦断面図であり、図４（ａ２）は（ａ１）のＡ−Ａ面における横断面図である。この効果は断面が円形の供給管であれば、円の半径を２０ｍｍより大きくすることによって（本実施例のように楕円形であれば長辺が４０ｍｍより大きくすることによって）、また断面が多角形の供給管であれば図４（ｃ）のように一辺を長くすることによって同様の効果を生じさせることができる。
【００３８】
さらに、チョクラルスキー法（ＣＺ法）のように第１の耐熱性容器が回転するような場合には、供給管の形状を流線形にすることによって、さらに液面の揺れの程度を減ずることができる。
【００３９】
＜第三の実施形態＞
本実施形態は供給管の第２の耐熱性容器に対する取付位置を変更した実施形態である。
【００４０】
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは供給管の取付位置が異なる。本実施形態では供給管が第２の耐熱性容器の底部に取付けられる。
【００４１】
ここで、図５に基づき本実施形態に係る原料融液供給装置について説明する。本実施形態にかかわる原料融液供給装置は供給管６が第２の耐熱性容器２の底部に取付けられており、原料融液４０１が落下する量を制御する仕切り弁６０５と、原料融液４０１を供給管内壁面に誘導する融液誘導機構６０６を備えている。
【００４２】
これにより、第２の耐熱性容器から落下した原料融液は融液誘導機構６０６によって供給管内壁面に誘導され、原料融液４０２は供給管内壁に沿って第１の耐熱性容器３に供給されることとなる。供給管の取付位置をこのようにすることによって、仕切り弁６０５等によって融液の流量の調節が容易に行えるようになる。
【００４３】
＜第四の実施形態＞
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは供給管が第一の耐熱性容器中の原料融液液面に没入している深さが異なる。
【００４４】
本発明は原料融液を液滴にして滴下して原料融液を供給する方法に比し、一度に大量の原料融液を供給することも可能であることから、原料融液を供給する際に大きな衝撃を液面に与えることとなる。また、大質量の原料融液が一度に供給される場合には、原料融液の落下によって第一の耐熱性容器中の原料融液液面に与えられる衝撃は、表面的なものだけではなく、供給管６の下から回り込んで液面に揺れを生じさせることとなる。
【００４５】
よって、供給管６を第一の耐熱性容器中の原料融液４０３に深く没入させることにより、供給管６の下から回り込んで伝わる衝撃を遮断し、液面の揺れの程度を減ずることができる。ここで、供給管６を没入させる深さとしては、６０ｍｍ程度であれば良く、またこれ以上深く没入させても良い。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、供給管６を融液に深く没入させることにより融液の供給に際し、融液が液面に与える衝撃を吸収し、生じる衝撃を緩和することによって液面の揺れの程度を減ずることができる。
【００４７】
＜第五の実施形態＞
本実施形態では第二の耐熱性容器中の原料融液の液面と第一の耐熱性容器中の原料融液の液面との差を小さくする、または供給管の鉛直下向きになっている部分を短くすることによって原料融液の供給に際し、生じる衝撃を小さくすることができる。
【００４８】
本実施形態は、第２の耐熱性容器、第１の耐熱性容器および供給管を備え、融液が供給管内壁に沿って第２の耐熱性容器から第１の耐熱性容器に供給される点で一致するが、第一の実施形態とは第２の耐熱性容器と第１の耐熱性容器の液面差の大きさまたは供給管の構成が異なる。
【００４９】
図６を用いて本実施形態に係る原料融液供給装置を説明する。本実施形態に係る原料融液供給装置は第２耐熱性容器中の原料融液４０１の液面と第１の耐熱性容器中の原料融液４０３の液面との液面差（a）が第一の実施形態に比して小さくなっている。また供給管傾斜部６０３の傾斜角度が緩やかになっており、さらに供給管鉛直方向形成部６０４が短く構成されている。供給管傾斜部６０３の傾斜角度が緩やかになっていることにより、供給管中の原料融液４０２が受ける進行方向の加速度は小さくなるため、供給管中の原料融液４０２の速度は小さいものとなる。
【００５０】
また、供給管中の原料融液４０２は供給管鉛直方向形成部６０４にあるときに最も大きい加速度を受けるため、この長さを短くすることによって供給管中の原料融液４０２の速度を小さくすることができる。このことより、第２の耐熱性容器２から供給される原料融液が供給管内壁面に沿って移動する速度は第一の実施形態に比して遅くすることができる。
【００５１】
よって融液が第１の耐熱性容器に供給される際に、液面に与える衝撃は小さくなり、液面の揺れを減じることができる。ここで、第２の耐熱性容器の液面と第１の耐熱性容器の液面との差は２００ｍｍ程度であることが望ましい。
【００５２】
また、通常は第１の耐熱性容器および第２の耐熱性容器の周囲に該容器内の原料融液を加熱するための加熱装置が設けられているが、本実施形態においては、供給管内にて原料融液が凝固を抑制するために供給管を断熱材で覆うことが好ましい。さらに、前記供給管内を加熱するための供給管加熱機構１２をさらに備えていることが好ましい。
【００５３】
ここで供給管加熱機構１２は抵抗加熱方式でも良く、また同等の能力を有する高周波加熱方式の加熱機構であってもよい。また特に高周波加熱方式を用いる場合、第１の耐熱性容器の融液面上に熱遮蔽板３０１を備えていることが好ましい。これは融液表面からの輻射熱を遮蔽し、供給管加熱機構１２を保護するためである。
【００５４】
供給管加熱機構１２を供給管６の周囲に設けることにより本実施形態のように供給管の角度を緩やかにし、融液が流れる速度を緩やかにするときに供給管内で原料融液の凝固等が生じることを防止できる。
【００５５】
以上今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５６】
１ 下地板、２ 第２の耐熱性容器、３ 第１の耐熱性容器（坩堝）、３０１ 熱遮蔽板、４ 原料融液、４０１ 第２の耐熱性容器中の原料融液、４０２ 供給管中の原料融液、４０３ 第１の耐熱性容器中の原料融液、５ 固体原料、６ 供給管、６０１ 排出口、６０２ 取込口、６０３ 供給管傾斜部、６０４ 供給管鉛直方向形成部、６０５ 仕切り弁、６０６ 融液誘導機構、７ 基板製造装置、８０１ 下地板交換位置、９ 浸漬機構、９０１ 昇降機構、９０２ 懸垂支柱、９０３ 回転機構、９０４ 主軸支柱、９０５ 主軸、９０６ 動力伝達機構、９０７ 回転モータ軸、９０８ 台座支持部、１０ 主室、１１ 台座、１２ 供給管加熱機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料融液を貯留する第１の耐熱性容器と、第２の耐熱性容器と、該第２の耐熱性容器中の原料融液を前記第１の耐熱性容器中に供給するための供給管とを備え、
前記供給管の排出口が前記第１の耐熱性容器中の原料融液に接しており、
前記第２の耐熱性容器中の原料融液が前記供給管の内壁に沿って流れて前記第１の耐熱性容器中に供給されることを特徴とする原料融液供給装置。
【請求項２】
前記原料融液が前記供給管内を流れている状態において、前記第２の耐熱性容器中の原料融液の液面が前記第１の耐熱性容器中の原料融液の液面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１に記載の原料融液供給装置。
【請求項３】
前記第２の耐熱性容器に前記供給管の取込口が接続され、該取込口が前記第２の耐熱性容器に貯留された原料融液の液面と同じ高さに位置することを特徴とする請求項１または２に記載の原料融液供給装置。
【請求項４】
前記供給管の少なくとも一部が水平方向に対して下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項５】
前記供給管内を加熱するための加熱機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項６】
前記原料融液を前記第１の耐熱性容器に供給する際に、前記原料融液を沿わせる側の供給管の内壁と対する壁面との距離を長くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項７】
前記第１の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面と、第２の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面との液面差を小さくしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の原料融液供給装置を備えた、多結晶体または単結晶体の製造装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の原料融液供給装置を用いた多結晶体または単結晶体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の耐熱性容器中の原料融液に下地板を接触させて液相状態にある原料融液からの凝固によって直接的に多結晶体からなるシート状の基板を得る、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１】
原料融液を貯留する第１の耐熱性容器と、第２の耐熱性容器と、該第２の耐熱性容器中の原料融液を前記第１の耐熱性容器中に供給するための供給管とを備え、
前記供給管の排出口が前記第１の耐熱性容器中の原料融液に接しており、
前記第２の耐熱性容器中の原料融液が前記供給管の内壁に沿って流れて前記第１の耐熱性容器中に供給されることを特徴とする原料融液供給装置。
【請求項２】
前記原料融液が前記供給管内を流れている状態において、前記第２の耐熱性容器中の原料融液の液面が前記第１の耐熱性容器中の原料融液の液面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１に記載の原料融液供給装置。
【請求項３】
前記第２の耐熱性容器に前記供給管の取込口が接続され、該取込口が前記第２の耐熱性容器に貯留された原料融液の液面と同じ高さに位置することを特徴とする請求項１または２に記載の原料融液供給装置。
【請求項４】
前記供給管の少なくとも一部が水平方向に対して下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項５】
前記供給管内を加熱するための加熱機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項６】
前記原料融液を前記第１の耐熱性容器に供給する際に、前記原料融液を沿わせる側の供給管の内壁と対する壁面との距離を長くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項７】
前記第１の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面と、第２の耐熱性容器中に貯留された原料融液液面との液面差を小さくしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の原料融液供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の原料融液供給装置を備えた、多結晶体または単結晶体の製造装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の原料融液供給装置を用いた多結晶体または単結晶体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の耐熱性容器中の原料融液に下地板を接触させて液相状態にある原料融液からの凝固によって直接的に多結晶体からなるシート状の基板を得る、請求項９に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１６８２２８（Ｐ２０１０−１６８２２８Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０１３１（Ｐ２００９−１０１３１）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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