多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置
【課題】坩堝内に装入された塊状のシリコン原料を効率良く溶解することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率を大幅に向上させることが可能な多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置を提供する。
【解決手段】坩堝内に装入したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を凝固させて多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法であって、前記坩堝内にシリコン原料を装入するシリコン原料装入工程Ｓ０２と、前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程Ｓ０１と、前記坩堝を加熱して前記坩堝内のシリコン原料を溶解し、前記シリコン融液を生成する加熱溶融工程Ｓ０３と、前記坩堝を冷却して、前記坩堝内のシリコン融液を凝固させる凝固工程Ｓ０４と、を備えていることを特徴とする。
【解決手段】坩堝内に装入したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を凝固させて多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法であって、前記坩堝内にシリコン原料を装入するシリコン原料装入工程Ｓ０２と、前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程Ｓ０１と、前記坩堝を加熱して前記坩堝内のシリコン原料を溶解し、前記シリコン融液を生成する加熱溶融工程Ｓ０３と、前記坩堝を冷却して、前記坩堝内のシリコン融液を凝固させる凝固工程Ｓ０４と、を備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝内に収容したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を坩堝内で凝固させることによって、多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の少ない発電方式として太陽電池モジュールを利用したものが注目され、様々な分野で広く使用されている。このような太陽電池モジュールは、ｐｎ接合されたシリコンの半導体の板材からなるセルを複数備え、これらのセルが太陽電池用インターコネクタおよびバスバーによって電気的に接続された構成とされている。
最近では、太陽電池モジュールの普及に伴い、半導体の素材となるシリコン材の需要が高まっており、シリコン原料が不足する状況にある。
【０００３】
ところで、前述の太陽電池モジュールを構成する半導体の素材として、坩堝内で一方向凝固させた多結晶シリコンインゴットが広く使用されている。
このような多結晶シリコンインゴットの製造装置としては、例えば、特許文献１，２に示すように、チャンバの内部空間に、石英ガラスなどで構成された有底筒状の坩堝と、坩堝が載置される冷却板と、坩堝の上方に位置する上部ヒータと、坩堝の下方に位置する下部ヒータと、が配設されたものが提案されている。
【０００４】
この多結晶シリコンインゴットの製造装置を用いた多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、坩堝内に塊状のシリコン原料を装入し、チャンバ内を例えばアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気とし、上部ヒータと下部ヒータにより上方と下方とから坩堝を加熱して坩堝内のシリコン原料を溶融させる。このとき、シリコン原料は、溶融とともにその全体の見掛けの体積が減じてゆき、シリコン融液の体積が、例えば前記見掛けの体積に対して２／３〜１／２程度になる。
【０００５】
そして、坩堝内のシリコン原料を完全に溶融させた段階で、冷却板により坩堝の底面部側からシリコン融液を冷却するとともに上部ヒータによって坩堝の上部を加熱しておく。すると、シリコン融液は、坩堝の底面部から上方に向けて高温となる温度勾配に沿って一方向に結晶を成長させながら凝固してゆき、これにより、結晶性に優れた高純度の多結晶シリコンインゴットが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９００９６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１、２に開示されているような従来の多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、塊状のシリコン原料を坩堝内に装入していることから、塊状のシリコン原料同士、あるいは、坩堝の側壁部や底面部との間に、空隙が生じることになる。なお、塊状のシリコン原料の粒径を小さく設定することで、前述の空隙の発生を抑制することが可能であるが、シリコン原料の粒径を過度に小さくした場合には、比表面積が大きくなり、嵩比重が小さくなり、熱伝導の低下によってシリコン原料の溶解に時間が掛かり、炉の稼動効率が低下するとともに、石英坩堝が劣化してしまう。このため、シリコン原料の粒径は比較的大きく形成されることになり、前述の空隙の発生を避けることはできない。
【０００８】
ここで、ヒータにより坩堝を加熱してシリコン原料を溶解する場合には、坩堝の底面部や側壁部と接触した部分からシリコン原料に熱が伝達されることになる。しかしながら、塊状のシリコン原料と坩堝の底面部や側壁部との間には、前述のように空隙が形成されていることから、熱が坩堝内のシリコン原料に効率良く伝達されず、シリコン原料の溶解に多くの時間が掛かり、効率良く多結晶シリコンインゴットを製出できないといった問題があった。また、シリコン原料の溶解に要する電力量が増大し、多結晶シリコンインゴットの製造コストが大幅に増大してしまうといった問題があった。
【０００９】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、坩堝内に装入された塊状のシリコン原料を効率良く溶解することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率を大幅に向上させることが可能な多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の課題を解決するために、本発明の多結晶シリコンインゴットの製造方法は、坩堝内に装入したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を凝固させて多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法であって、前記坩堝内にシリコン原料を装入するシリコン原料装入工程と、前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程と、前記坩堝を加熱して前記坩堝内のシリコン原料を溶解し、前記シリコン融液を生成する加熱溶融工程と、前記坩堝を冷却して、前記坩堝内のシリコン融液を凝固させる凝固工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
この構成の多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、前記坩堝の底面部に密接して前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程を備えているので、ヒータによる熱が、坩堝の底面部からシリコン密接層へと効率良く伝達されることになり、坩堝内のシリコン原料の溶解を促進することができる。よって、シリコン原料の溶解時間を短縮することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率の向上を図ることができる。また、シリコン原料の溶解に掛かる時間及び所要電力量を抑えることができ、多結晶シリコンインゴットの製造コストを大幅に削減することが可能となる。
【００１２】
ここで、前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に注入し、シリコン融液からなるシリコン密接層を形成する構成とすることが好ましい。
この場合、シリコン密接層がシリコン融液からなるものとされているので、このシリコン融液を介してヒータによる熱を塊状のシリコン原料へと伝達させることができ、シリコン原料の溶解を促進することができる。また、シリコン融液は、塊状のシリコン原料同士の空隙やシリコン原料と坩堝の側壁部との間の空隙等に充填されることになるので、塊状のシリコン原料の溶解をさらに促進することができる。
【００１３】
また、前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の底面部に板状のシリコン原料を敷設することにより、前記シリコン密接層を形成する構成としてもよい。
この場合、前記坩堝の底面部に敷設された板状のシリコン原料がシリコン密接層とされており、ヒータによる熱が、坩堝の底面部から板状のシリコン原料へと効率良く伝達されることになる。すると、板状のシリコン原料が優先的に溶解され、シリコン融液が生成し、このシリコン融液が、シリコン原料同士の空隙やシリコン原料と坩堝の側壁部との間の空隙等に充填されることになり、塊状のシリコン原料の溶解を促進することができるのである。
【００１４】
本発明の多結晶シリコンインゴットの製造装置は、シリコン原料が収容される有底筒状をなす坩堝と、この坩堝を加熱して収容したシリコン原料を溶解するヒータと、前記坩堝を冷却する冷却板と、を備えた多結晶シリコンインゴットの製造装置であって、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に供給するシリコン融液注入部を備えていることを特徴としている。
【００１５】
この構成の多結晶シリコンインゴットの製造装置によれば、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に供給するシリコン融液注入部を備えているので、坩堝内にシリコン融液を注入して、前記坩堝の底面部に密接して前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成することが可能となり、このシリコン密接層を介してヒータによる熱をシリコン原料に効率良く伝達させることができ、坩堝内のシリコン原料の溶解を促進することができる。
【００１６】
ここで、前記冷却板の上に前記坩堝が載置され、前記坩堝の下方側及び上方側に前記ヒータが配設されていることが好ましい。
この構成の多結晶シリコンインゴットの製造装置によれば、坩堝の下方側に配置されたヒータによる熱を、坩堝の底面部を介してシリコン密接層に効率良く伝達させることができ、シリコン原料の溶解を確実に促進することができる。また、坩堝の上方側にヒータが配設されるとともに冷却板の上に坩堝が載置されているので、坩堝の底面部側から上方に向けてシリコン融液を一方向凝固させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、坩堝内に装入された塊状のシリコン原料を効率良く溶解することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率を大幅に向上させることが可能な多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造装置の概略説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法におけるシリコン原料装入工程及びシリコン密接層形成工程を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法のフロー図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法におけるシリコン原料装入工程及びシリコン密接層形成工程を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法のフロー図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法におけるシリコン原料装入工程及びシリコン密接層形成工程を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
まず、図１から図３を用いて、本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴット製造装置及び多結晶シリコンインゴットの製造方法について説明する。
【００２０】
本実施形態である多結晶シリコンインゴット製造装置１０は、内部空間を気密状態で保持可能なチャンバ１１を備えており、このチャンバ１１の内部空間に、有底筒状をなす坩堝１２と、この坩堝１２の上方に位置する上部ヒータ１４と、坩堝１２の下方に位置する下部ヒータ１５と、坩堝１２が載置される冷却板１７と、坩堝１２の外周を覆う断熱部材１８と、坩堝１２内にシリコン融液を供給するシリコン融液注入部２０と、が配設されている。
【００２１】
ここで、チャンバ１１には、その内部空間に例えばアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（図示なし）、及び、チャンバ１１の壁部に冷却水を供給してこれを循環させる冷却材供給手段（図示なし）などが別途設けられている。
坩堝１２は、石英ガラスで構成されており、底面部１２Ａと、この底面部１２Ａから立設された側壁部１２Ｂと、を備えている。
【００２２】
冷却板１７は、例えばカーボンまたはシリコンカーバイド等で構成されており、略平板状をなしている。この冷却板１７は、その内部に冷却材が流通する流路（図示なし）を備えており、この流路に、例えばアルゴンガスなどの冷却用不活性ガスまたは冷却水を供給する冷却材供給手段（図示なし）が接続されている。
【００２３】
そして、シリコン融液注入部２０は、坩堝１２の外部でシリコン原料を溶融してシリコン融液を生成する溶融炉２１と、この溶融炉２１からシリコン融液を坩堝１２内へと移送する移送管２５と、を備えている。溶融炉２１は、石英によって形成された炉本体２２と、炉本体２２を加熱する加熱手段２３と、を備えている。
【００２４】
以下に、この多結晶シリコンインゴット製造装置１０を用いた多結晶シリコンインゴットの製造方法について、図２のフロー図及び図３の説明図を用いて説明する。
まず、坩堝１２内に、シリコン融液注入部２０を用いて、坩堝１２の外部で予め溶融されたシリコン融液を注入し、坩堝１２の底面部１２Ａと密接するシリコン密接層Ｍを形成する（シリコン密接層形成工程Ｓ０１）。このように、本実施形態においては、シリコン融液が坩堝１２の底面部１２Ｂ側に貯留されることにより、シリコン密接層Ｍが形成されているのである。
【００２５】
次いで、シリコン原料として塊状のシリコン原料Ｃを坩堝内に装入する（シリコン原料装入工程Ｓ０２）。ここで、シリコン原料としては、１１Ｎ（純度９９．９９９９９９９９９）の高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用される。この塊状のシリコン原料Ｃの粒径は、例えば、３０ｍｍから１００ｍｍとされている。このため、図３に示すように、シリコン原料Ｃ同士の間及び坩堝１２の底面部１２Ａとシリコン原料Ｃとの間に空隙が形成されることになる。本実施形態では、これらの空隙に、シリコン密接層Ｍを構成するシリコン融液が充填されることになる。
【００２６】
このように、シリコン密接層Ｍが形成された状態で、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５によって坩堝１２を加熱し、坩堝１２内のシリコン原料Ｃを溶解する（加熱溶融工程Ｓ０３）。これにより、坩堝１２内にシリコン融液が生成されることになる。
【００２７】
次いで、下部ヒータ１５による加熱を停止し、冷却板１７内部に冷却材を供給することによって坩堝１２を冷却し、坩堝１２内部のシリコン融液を凝固させる（凝固工程Ｓ０４）。このとき、上部ヒータ１４を稼動した状態とすることにより、坩堝１２内部においては、底面部１２Ａ側から上方に向かうにしたがい温度が高くなるように温度勾配が設けられることになる。これにより、坩堝１２内のシリコン融液は、坩堝１２の底面部１２Ａ側から上方に向けて一方向凝固されることになる。
このようにして、一方向凝固された多結晶シリコンインゴットが製出される。
【００２８】
以上のような構成とされた本実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、坩堝１２内にシリコン融液を注入することによって、坩堝１２の底面部１２Ａに密接してシリコン原料Ｃと坩堝１２の底面部１２Ａとの接触面積を増大させるシリコン密接層Ｍが形成されているので、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５（特に、下部ヒータ１５）による熱が、坩堝１２の底面部１２Ａからシリコン密接層Ｍへと効率良く伝達されることになり、坩堝１２内に装入された塊状のシリコン原料Ｃの溶解を促進することができる。これにより、シリコン原料Ｃの溶解時間を短縮することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率の向上を図ることができる。また、シリコン原料Ｃの溶解に掛かる時間及び所要電力量を抑えることができ、多結晶シリコンインゴットの製造コストを大幅に削減することが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態では、シリコン融液によってシリコン密接層Ｍが形成されているので、図３に示すように、シリコン融液が、シリコン原料Ｃ同士の空隙やシリコン原料Ｃと側壁部１２Ｂ及び底面部１２Ａとの間の空隙に充填されることになり、坩堝１２の底面部１２Ａや側壁部１２Ｂからの熱を塊状のシリコン原料Ｃに効率良く伝達させることができ、シリコン原料Ｃの溶解をさらに促進することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態においては、坩堝１２の外部に設けられたシリコン融液注入部２０が、チャンバ１１内に配設されているので、不活性ガス雰囲気中で、シリコン密接層Ｍを構成するシリコン融液を生成・注入することができ、不純物等の混入を防止して高品質の多結晶シリコンインゴットを生成することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、上部ヒータ１４を備え、かつ、冷却板１７の上に坩堝１２が載置されており、坩堝１２内のシリコン融液を底面部１２Ａ側から上方に向けて一方向凝固させる構成とされているので、シリコン融液中の不純物が液相側に排出されることになり、高純度の多結晶シリコンインゴットを製出することができる。
【００３２】
次に、図４及び図５を用いて、本発明の第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法について説明する。
この第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、図４に示すように、まず、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝内に装入する（シリコン原料装入工程Ｓ１１）。ここで、シリコン原料としては、第１の実施形態と同様に１１Ｎの高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用され、図５に示すように、シリコン原料Ｃ同士の間及び坩堝１２の底面部１２Ａとシリコン原料Ｃとの間に空隙が形成されることになる。
【００３３】
次いで、塊状のシリコン原料Ｃを装入した坩堝１２内に、シリコン融液注入部２０を用いて、坩堝１２の外部で予め溶融されたシリコン融液を注入し、坩堝１２の底面部１２Ａと密接するシリコン密接層Ｍを形成する（シリコン密接層形成工程Ｓ１２）。すなわち、本実施形態においては、シリコン融液が坩堝１２の底面部１２Ａ側に貯留されることにより、シリコン密接層Ｍが形成されているのである。
【００３４】
このように、シリコン密接層Ｍが形成された状態で、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５によって坩堝１２を加熱し、坩堝１２内のシリコン原料Ｃを溶解する（加熱溶融工程Ｓ１３）。これにより、坩堝１２内にシリコン融液が生成されることになる。
次いで、下部ヒータ１５による加熱を停止し、冷却板１７内部に冷却材を供給することによって坩堝１２を冷却し、坩堝１２内部のシリコン融液を凝固させる（凝固工程Ｓ１４）。このとき、上部ヒータ１４を稼動した状態とすることにより、坩堝１２内部において、底面部１２Ａ側から上方に向かうにしたがい温度が高くなるように温度勾配を設けてシリコン融液を一方向凝固させる。
このようにして、一方向凝固された多結晶シリコンインゴットが製出される。
【００３５】
以上のような構成とされた本実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝１２内に装入した後にシリコン融液を坩堝１２内に供給するように、すなわち、シリコン原料装入工程Ｓ１１の後にシリコン密接層形成工程Ｓ１２が設けられているので、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝１２内に装入する作業を、従来と同様に行うことができる。また、シリコン融液を注入する際に、坩堝１２内に装入された塊状のシリコン原料Ｃの温度が上昇することになり、塊状のシリコン原料Ｃの溶解をさらに促進させることができる。
【００３６】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法について説明する。
この第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、まず、図７に示すように、板状のシリコン原料Ｓを坩堝１２の底面部１２Ａに敷設し、シリコン密接層Ｍを形成する（シリコン密接層形成工程Ｓ２１）。なお、本実施形態では、板状のシリコン原料Ｓは、１１Ｎの高純度シリコンから製出されており、その厚さが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされている。
【００３７】
次いで、図７に示すように、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝１２内に装入する（シリコン原料装入工程Ｓ２２）。ここで、塊状のシリコン原料Ｃとしては、第１、２の実施形態と同様に１１Ｎの高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用される。
【００３８】
このように、シリコン密接層Ｍが形成された状態で、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５によって坩堝１２を加熱し、坩堝１２内のシリコン原料Ｃを溶解する（加熱溶融工程Ｓ１３）。これにより、坩堝１２内にシリコン融液が生成されることになる。
次いで、下部ヒータ１５による加熱を停止し、冷却板１７内部に冷却材を供給することによって坩堝１２を冷却し、坩堝１２内部のシリコン融液を凝固させる（凝固工程Ｓ１４）。このとき、上部ヒータ１４を稼動した状態とすることにより、坩堝１２内部において、底面部１２Ａ側から上方に向かうにしたがい温度が高くなるように温度勾配を設けてシリコン融液を一方向凝固させる。
このようにして、一方向凝固された多結晶シリコンインゴットが製出される。
【００３９】
以上のような構成とされた本実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、坩堝１２の底面部１２Ａに敷設された板状のシリコン原料Ｓがシリコン密接層Ｍとされており、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５による熱が、坩堝１２の底面部１２Ａから板状のシリコン原料Ｓへと効率良く伝達され、板状のシリコン原料Ｓが優先的に溶解されてシリコン融液が生成することになる、すると、このシリコン融液が、塊状のシリコン原料Ｃ同士の空隙やシリコン原料Ｃと坩堝１２の側壁部１２Ｂとの間の空隙等に充填されることになり、シリコン原料Ｃの溶解を促進することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴット製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、１１Ｎの高純度シリコンであって、粒径３０ｍｍから１００ｍｍの塊状のシリコン原料を用いたもので説明したが、これに限定されることはなく、粒径、純度等は適宜選択することが好ましい。
【００４１】
また、第１の実施形態においては、チャンバ内部にシリコン融液注入部を配設したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図８に示すように、多結晶シリコンインゴット製造装置１１０を、チャンバ１１１の外にシリコン融液注入部１２０が配設され、チャンバ１１１に設けられた連通孔１１１Ａを介して、チャンバ１１１内に配設された坩堝１１２にシリコン融液を注入する構成としてもよい。
また、チャンバの外側で坩堝内にシリコン融液を注入してもよい。
【００４２】
さらに、第３の実施形態において、１１Ｎの高純度シリコンからなり、厚さ３ｍｍから１０ｍｍの板状のシリコン原料を敷設してシリコン密接層を形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、板状のシリコン原料の純度や厚さは、適宜選択することが好ましい。
【符号の説明】
【００４３】
１０、１１０ 多結晶シリコンインゴット製造装置
１２、１１２ 坩堝
１２Ａ、１１２Ａ 底面部
１４、１１４ 上部ヒータ（ヒータ）
１５、１１５ 下部ヒータ（ヒータ）
１７、１１７ 冷却板
２０、１２０ シリコン融液注入部
Ｍ シリコン密接層
Ｓ 板状のシリコン原料
Ｓ０１、Ｓ１２、Ｓ２１ シリコン密接層形成工程
Ｓ０２、Ｓ１１、Ｓ２２ シリコン原料装入工程
Ｓ０３、Ｓ１３、Ｓ２３ 加熱溶融工程
Ｓ０４、Ｓ１４、Ｓ２４ 凝固工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝内に収容したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を坩堝内で凝固させることによって、多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の少ない発電方式として太陽電池モジュールを利用したものが注目され、様々な分野で広く使用されている。このような太陽電池モジュールは、ｐｎ接合されたシリコンの半導体の板材からなるセルを複数備え、これらのセルが太陽電池用インターコネクタおよびバスバーによって電気的に接続された構成とされている。
最近では、太陽電池モジュールの普及に伴い、半導体の素材となるシリコン材の需要が高まっており、シリコン原料が不足する状況にある。
【０００３】
ところで、前述の太陽電池モジュールを構成する半導体の素材として、坩堝内で一方向凝固させた多結晶シリコンインゴットが広く使用されている。
このような多結晶シリコンインゴットの製造装置としては、例えば、特許文献１，２に示すように、チャンバの内部空間に、石英ガラスなどで構成された有底筒状の坩堝と、坩堝が載置される冷却板と、坩堝の上方に位置する上部ヒータと、坩堝の下方に位置する下部ヒータと、が配設されたものが提案されている。
【０００４】
この多結晶シリコンインゴットの製造装置を用いた多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、坩堝内に塊状のシリコン原料を装入し、チャンバ内を例えばアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気とし、上部ヒータと下部ヒータにより上方と下方とから坩堝を加熱して坩堝内のシリコン原料を溶融させる。このとき、シリコン原料は、溶融とともにその全体の見掛けの体積が減じてゆき、シリコン融液の体積が、例えば前記見掛けの体積に対して２／３〜１／２程度になる。
【０００５】
そして、坩堝内のシリコン原料を完全に溶融させた段階で、冷却板により坩堝の底面部側からシリコン融液を冷却するとともに上部ヒータによって坩堝の上部を加熱しておく。すると、シリコン融液は、坩堝の底面部から上方に向けて高温となる温度勾配に沿って一方向に結晶を成長させながら凝固してゆき、これにより、結晶性に優れた高純度の多結晶シリコンインゴットが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９００９６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１、２に開示されているような従来の多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、塊状のシリコン原料を坩堝内に装入していることから、塊状のシリコン原料同士、あるいは、坩堝の側壁部や底面部との間に、空隙が生じることになる。なお、塊状のシリコン原料の粒径を小さく設定することで、前述の空隙の発生を抑制することが可能であるが、シリコン原料の粒径を過度に小さくした場合には、比表面積が大きくなり、嵩比重が小さくなり、熱伝導の低下によってシリコン原料の溶解に時間が掛かり、炉の稼動効率が低下するとともに、石英坩堝が劣化してしまう。このため、シリコン原料の粒径は比較的大きく形成されることになり、前述の空隙の発生を避けることはできない。
【０００８】
ここで、ヒータにより坩堝を加熱してシリコン原料を溶解する場合には、坩堝の底面部や側壁部と接触した部分からシリコン原料に熱が伝達されることになる。しかしながら、塊状のシリコン原料と坩堝の底面部や側壁部との間には、前述のように空隙が形成されていることから、熱が坩堝内のシリコン原料に効率良く伝達されず、シリコン原料の溶解に多くの時間が掛かり、効率良く多結晶シリコンインゴットを製出できないといった問題があった。また、シリコン原料の溶解に要する電力量が増大し、多結晶シリコンインゴットの製造コストが大幅に増大してしまうといった問題があった。
【０００９】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、坩堝内に装入された塊状のシリコン原料を効率良く溶解することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率を大幅に向上させることが可能な多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の課題を解決するために、本発明の多結晶シリコンインゴットの製造方法は、坩堝内に装入したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を凝固させて多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法であって、前記坩堝内にシリコン原料を装入するシリコン原料装入工程と、前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程と、前記坩堝を加熱して前記坩堝内のシリコン原料を溶解し、前記シリコン融液を生成する加熱溶融工程と、前記坩堝を冷却して、前記坩堝内のシリコン融液を凝固させる凝固工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
この構成の多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、前記坩堝の底面部に密接して前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程を備えているので、ヒータによる熱が、坩堝の底面部からシリコン密接層へと効率良く伝達されることになり、坩堝内のシリコン原料の溶解を促進することができる。よって、シリコン原料の溶解時間を短縮することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率の向上を図ることができる。また、シリコン原料の溶解に掛かる時間及び所要電力量を抑えることができ、多結晶シリコンインゴットの製造コストを大幅に削減することが可能となる。
【００１２】
ここで、前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に注入し、シリコン融液からなるシリコン密接層を形成する構成とすることが好ましい。
この場合、シリコン密接層がシリコン融液からなるものとされているので、このシリコン融液を介してヒータによる熱を塊状のシリコン原料へと伝達させることができ、シリコン原料の溶解を促進することができる。また、シリコン融液は、塊状のシリコン原料同士の空隙やシリコン原料と坩堝の側壁部との間の空隙等に充填されることになるので、塊状のシリコン原料の溶解をさらに促進することができる。
【００１３】
また、前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の底面部に板状のシリコン原料を敷設することにより、前記シリコン密接層を形成する構成としてもよい。
この場合、前記坩堝の底面部に敷設された板状のシリコン原料がシリコン密接層とされており、ヒータによる熱が、坩堝の底面部から板状のシリコン原料へと効率良く伝達されることになる。すると、板状のシリコン原料が優先的に溶解され、シリコン融液が生成し、このシリコン融液が、シリコン原料同士の空隙やシリコン原料と坩堝の側壁部との間の空隙等に充填されることになり、塊状のシリコン原料の溶解を促進することができるのである。
【００１４】
本発明の多結晶シリコンインゴットの製造装置は、シリコン原料が収容される有底筒状をなす坩堝と、この坩堝を加熱して収容したシリコン原料を溶解するヒータと、前記坩堝を冷却する冷却板と、を備えた多結晶シリコンインゴットの製造装置であって、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に供給するシリコン融液注入部を備えていることを特徴としている。
【００１５】
この構成の多結晶シリコンインゴットの製造装置によれば、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に供給するシリコン融液注入部を備えているので、坩堝内にシリコン融液を注入して、前記坩堝の底面部に密接して前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成することが可能となり、このシリコン密接層を介してヒータによる熱をシリコン原料に効率良く伝達させることができ、坩堝内のシリコン原料の溶解を促進することができる。
【００１６】
ここで、前記冷却板の上に前記坩堝が載置され、前記坩堝の下方側及び上方側に前記ヒータが配設されていることが好ましい。
この構成の多結晶シリコンインゴットの製造装置によれば、坩堝の下方側に配置されたヒータによる熱を、坩堝の底面部を介してシリコン密接層に効率良く伝達させることができ、シリコン原料の溶解を確実に促進することができる。また、坩堝の上方側にヒータが配設されるとともに冷却板の上に坩堝が載置されているので、坩堝の底面部側から上方に向けてシリコン融液を一方向凝固させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、坩堝内に装入された塊状のシリコン原料を効率良く溶解することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率を大幅に向上させることが可能な多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴットの製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造装置の概略説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法のフロー図である。
【図３】本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法におけるシリコン原料装入工程及びシリコン密接層形成工程を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法のフロー図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法におけるシリコン原料装入工程及びシリコン密接層形成工程を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法のフロー図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法におけるシリコン原料装入工程及びシリコン密接層形成工程を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
まず、図１から図３を用いて、本発明の第１の実施形態である多結晶シリコンインゴット製造装置及び多結晶シリコンインゴットの製造方法について説明する。
【００２０】
本実施形態である多結晶シリコンインゴット製造装置１０は、内部空間を気密状態で保持可能なチャンバ１１を備えており、このチャンバ１１の内部空間に、有底筒状をなす坩堝１２と、この坩堝１２の上方に位置する上部ヒータ１４と、坩堝１２の下方に位置する下部ヒータ１５と、坩堝１２が載置される冷却板１７と、坩堝１２の外周を覆う断熱部材１８と、坩堝１２内にシリコン融液を供給するシリコン融液注入部２０と、が配設されている。
【００２１】
ここで、チャンバ１１には、その内部空間に例えばアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（図示なし）、及び、チャンバ１１の壁部に冷却水を供給してこれを循環させる冷却材供給手段（図示なし）などが別途設けられている。
坩堝１２は、石英ガラスで構成されており、底面部１２Ａと、この底面部１２Ａから立設された側壁部１２Ｂと、を備えている。
【００２２】
冷却板１７は、例えばカーボンまたはシリコンカーバイド等で構成されており、略平板状をなしている。この冷却板１７は、その内部に冷却材が流通する流路（図示なし）を備えており、この流路に、例えばアルゴンガスなどの冷却用不活性ガスまたは冷却水を供給する冷却材供給手段（図示なし）が接続されている。
【００２３】
そして、シリコン融液注入部２０は、坩堝１２の外部でシリコン原料を溶融してシリコン融液を生成する溶融炉２１と、この溶融炉２１からシリコン融液を坩堝１２内へと移送する移送管２５と、を備えている。溶融炉２１は、石英によって形成された炉本体２２と、炉本体２２を加熱する加熱手段２３と、を備えている。
【００２４】
以下に、この多結晶シリコンインゴット製造装置１０を用いた多結晶シリコンインゴットの製造方法について、図２のフロー図及び図３の説明図を用いて説明する。
まず、坩堝１２内に、シリコン融液注入部２０を用いて、坩堝１２の外部で予め溶融されたシリコン融液を注入し、坩堝１２の底面部１２Ａと密接するシリコン密接層Ｍを形成する（シリコン密接層形成工程Ｓ０１）。このように、本実施形態においては、シリコン融液が坩堝１２の底面部１２Ｂ側に貯留されることにより、シリコン密接層Ｍが形成されているのである。
【００２５】
次いで、シリコン原料として塊状のシリコン原料Ｃを坩堝内に装入する（シリコン原料装入工程Ｓ０２）。ここで、シリコン原料としては、１１Ｎ（純度９９．９９９９９９９９９）の高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用される。この塊状のシリコン原料Ｃの粒径は、例えば、３０ｍｍから１００ｍｍとされている。このため、図３に示すように、シリコン原料Ｃ同士の間及び坩堝１２の底面部１２Ａとシリコン原料Ｃとの間に空隙が形成されることになる。本実施形態では、これらの空隙に、シリコン密接層Ｍを構成するシリコン融液が充填されることになる。
【００２６】
このように、シリコン密接層Ｍが形成された状態で、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５によって坩堝１２を加熱し、坩堝１２内のシリコン原料Ｃを溶解する（加熱溶融工程Ｓ０３）。これにより、坩堝１２内にシリコン融液が生成されることになる。
【００２７】
次いで、下部ヒータ１５による加熱を停止し、冷却板１７内部に冷却材を供給することによって坩堝１２を冷却し、坩堝１２内部のシリコン融液を凝固させる（凝固工程Ｓ０４）。このとき、上部ヒータ１４を稼動した状態とすることにより、坩堝１２内部においては、底面部１２Ａ側から上方に向かうにしたがい温度が高くなるように温度勾配が設けられることになる。これにより、坩堝１２内のシリコン融液は、坩堝１２の底面部１２Ａ側から上方に向けて一方向凝固されることになる。
このようにして、一方向凝固された多結晶シリコンインゴットが製出される。
【００２８】
以上のような構成とされた本実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、坩堝１２内にシリコン融液を注入することによって、坩堝１２の底面部１２Ａに密接してシリコン原料Ｃと坩堝１２の底面部１２Ａとの接触面積を増大させるシリコン密接層Ｍが形成されているので、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５（特に、下部ヒータ１５）による熱が、坩堝１２の底面部１２Ａからシリコン密接層Ｍへと効率良く伝達されることになり、坩堝１２内に装入された塊状のシリコン原料Ｃの溶解を促進することができる。これにより、シリコン原料Ｃの溶解時間を短縮することができ、多結晶シリコンインゴットの生産効率の向上を図ることができる。また、シリコン原料Ｃの溶解に掛かる時間及び所要電力量を抑えることができ、多結晶シリコンインゴットの製造コストを大幅に削減することが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態では、シリコン融液によってシリコン密接層Ｍが形成されているので、図３に示すように、シリコン融液が、シリコン原料Ｃ同士の空隙やシリコン原料Ｃと側壁部１２Ｂ及び底面部１２Ａとの間の空隙に充填されることになり、坩堝１２の底面部１２Ａや側壁部１２Ｂからの熱を塊状のシリコン原料Ｃに効率良く伝達させることができ、シリコン原料Ｃの溶解をさらに促進することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態においては、坩堝１２の外部に設けられたシリコン融液注入部２０が、チャンバ１１内に配設されているので、不活性ガス雰囲気中で、シリコン密接層Ｍを構成するシリコン融液を生成・注入することができ、不純物等の混入を防止して高品質の多結晶シリコンインゴットを生成することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、上部ヒータ１４を備え、かつ、冷却板１７の上に坩堝１２が載置されており、坩堝１２内のシリコン融液を底面部１２Ａ側から上方に向けて一方向凝固させる構成とされているので、シリコン融液中の不純物が液相側に排出されることになり、高純度の多結晶シリコンインゴットを製出することができる。
【００３２】
次に、図４及び図５を用いて、本発明の第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法について説明する。
この第２の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、図４に示すように、まず、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝内に装入する（シリコン原料装入工程Ｓ１１）。ここで、シリコン原料としては、第１の実施形態と同様に１１Ｎの高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用され、図５に示すように、シリコン原料Ｃ同士の間及び坩堝１２の底面部１２Ａとシリコン原料Ｃとの間に空隙が形成されることになる。
【００３３】
次いで、塊状のシリコン原料Ｃを装入した坩堝１２内に、シリコン融液注入部２０を用いて、坩堝１２の外部で予め溶融されたシリコン融液を注入し、坩堝１２の底面部１２Ａと密接するシリコン密接層Ｍを形成する（シリコン密接層形成工程Ｓ１２）。すなわち、本実施形態においては、シリコン融液が坩堝１２の底面部１２Ａ側に貯留されることにより、シリコン密接層Ｍが形成されているのである。
【００３４】
このように、シリコン密接層Ｍが形成された状態で、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５によって坩堝１２を加熱し、坩堝１２内のシリコン原料Ｃを溶解する（加熱溶融工程Ｓ１３）。これにより、坩堝１２内にシリコン融液が生成されることになる。
次いで、下部ヒータ１５による加熱を停止し、冷却板１７内部に冷却材を供給することによって坩堝１２を冷却し、坩堝１２内部のシリコン融液を凝固させる（凝固工程Ｓ１４）。このとき、上部ヒータ１４を稼動した状態とすることにより、坩堝１２内部において、底面部１２Ａ側から上方に向かうにしたがい温度が高くなるように温度勾配を設けてシリコン融液を一方向凝固させる。
このようにして、一方向凝固された多結晶シリコンインゴットが製出される。
【００３５】
以上のような構成とされた本実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝１２内に装入した後にシリコン融液を坩堝１２内に供給するように、すなわち、シリコン原料装入工程Ｓ１１の後にシリコン密接層形成工程Ｓ１２が設けられているので、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝１２内に装入する作業を、従来と同様に行うことができる。また、シリコン融液を注入する際に、坩堝１２内に装入された塊状のシリコン原料Ｃの温度が上昇することになり、塊状のシリコン原料Ｃの溶解をさらに促進させることができる。
【００３６】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法について説明する。
この第３の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法においては、まず、図７に示すように、板状のシリコン原料Ｓを坩堝１２の底面部１２Ａに敷設し、シリコン密接層Ｍを形成する（シリコン密接層形成工程Ｓ２１）。なお、本実施形態では、板状のシリコン原料Ｓは、１１Ｎの高純度シリコンから製出されており、その厚さが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされている。
【００３７】
次いで、図７に示すように、塊状のシリコン原料Ｃを坩堝１２内に装入する（シリコン原料装入工程Ｓ２２）。ここで、塊状のシリコン原料Ｃとしては、第１、２の実施形態と同様に１１Ｎの高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用される。
【００３８】
このように、シリコン密接層Ｍが形成された状態で、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５によって坩堝１２を加熱し、坩堝１２内のシリコン原料Ｃを溶解する（加熱溶融工程Ｓ１３）。これにより、坩堝１２内にシリコン融液が生成されることになる。
次いで、下部ヒータ１５による加熱を停止し、冷却板１７内部に冷却材を供給することによって坩堝１２を冷却し、坩堝１２内部のシリコン融液を凝固させる（凝固工程Ｓ１４）。このとき、上部ヒータ１４を稼動した状態とすることにより、坩堝１２内部において、底面部１２Ａ側から上方に向かうにしたがい温度が高くなるように温度勾配を設けてシリコン融液を一方向凝固させる。
このようにして、一方向凝固された多結晶シリコンインゴットが製出される。
【００３９】
以上のような構成とされた本実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法によれば、坩堝１２の底面部１２Ａに敷設された板状のシリコン原料Ｓがシリコン密接層Ｍとされており、上部ヒータ１４及び下部ヒータ１５による熱が、坩堝１２の底面部１２Ａから板状のシリコン原料Ｓへと効率良く伝達され、板状のシリコン原料Ｓが優先的に溶解されてシリコン融液が生成することになる、すると、このシリコン融液が、塊状のシリコン原料Ｃ同士の空隙やシリコン原料Ｃと坩堝１２の側壁部１２Ｂとの間の空隙等に充填されることになり、シリコン原料Ｃの溶解を促進することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態である多結晶シリコンインゴットの製造方法及び多結晶シリコンインゴット製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、１１Ｎの高純度シリコンであって、粒径３０ｍｍから１００ｍｍの塊状のシリコン原料を用いたもので説明したが、これに限定されることはなく、粒径、純度等は適宜選択することが好ましい。
【００４１】
また、第１の実施形態においては、チャンバ内部にシリコン融液注入部を配設したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図８に示すように、多結晶シリコンインゴット製造装置１１０を、チャンバ１１１の外にシリコン融液注入部１２０が配設され、チャンバ１１１に設けられた連通孔１１１Ａを介して、チャンバ１１１内に配設された坩堝１１２にシリコン融液を注入する構成としてもよい。
また、チャンバの外側で坩堝内にシリコン融液を注入してもよい。
【００４２】
さらに、第３の実施形態において、１１Ｎの高純度シリコンからなり、厚さ３ｍｍから１０ｍｍの板状のシリコン原料を敷設してシリコン密接層を形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、板状のシリコン原料の純度や厚さは、適宜選択することが好ましい。
【符号の説明】
【００４３】
１０、１１０ 多結晶シリコンインゴット製造装置
１２、１１２ 坩堝
１２Ａ、１１２Ａ 底面部
１４、１１４ 上部ヒータ（ヒータ）
１５、１１５ 下部ヒータ（ヒータ）
１７、１１７ 冷却板
２０、１２０ シリコン融液注入部
Ｍ シリコン密接層
Ｓ 板状のシリコン原料
Ｓ０１、Ｓ１２、Ｓ２１ シリコン密接層形成工程
Ｓ０２、Ｓ１１、Ｓ２２ シリコン原料装入工程
Ｓ０３、Ｓ１３、Ｓ２３ 加熱溶融工程
Ｓ０４、Ｓ１４、Ｓ２４ 凝固工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝内に装入したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を凝固させて多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法であって、
前記坩堝内にシリコン原料を装入するシリコン原料装入工程と、
前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程と、
前記坩堝を加熱して前記坩堝内のシリコン原料を溶解し、前記シリコン融液を生成する加熱溶融工程と、
前記坩堝を冷却して、前記坩堝内のシリコン融液を凝固させる凝固工程と、
を備えていることを特徴とする多結晶シリコンインゴットの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に注入し、シリコン融液からなるシリコン密接層を形成することを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンインゴットの製造方法。
【請求項３】
前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の底面部に板状のシリコン原料を敷設することにより、前記シリコン密接層を形成することを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンインゴットの製造方法。
【請求項４】
シリコン原料が収容される有底筒状をなす坩堝と、この坩堝を加熱して収容したシリコン原料を溶解するヒータと、前記坩堝を冷却する冷却板と、を備えた多結晶シリコンインゴットの製造装置であって、
前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に供給するシリコン融液注入部を備えていることを特徴とする多結晶シリコンインゴットの製造装置。
【請求項５】
前記冷却板の上に前記坩堝が載置され、前記坩堝の下方側及び上方側に前記ヒータが配設されていることを特徴とする多結晶シリコンインゴットの製造装置。
【請求項１】
坩堝内に装入したシリコン原料を溶解してシリコン融液を生成し、このシリコン融液を凝固させて多結晶シリコンのインゴットを製出する多結晶シリコンインゴットの製造方法であって、
前記坩堝内にシリコン原料を装入するシリコン原料装入工程と、
前記シリコン原料と前記坩堝の底面部との接触面積を増大させるシリコン密接層を形成するシリコン密接層形成工程と、
前記坩堝を加熱して前記坩堝内のシリコン原料を溶解し、前記シリコン融液を生成する加熱溶融工程と、
前記坩堝を冷却して、前記坩堝内のシリコン融液を凝固させる凝固工程と、
を備えていることを特徴とする多結晶シリコンインゴットの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に注入し、シリコン融液からなるシリコン密接層を形成することを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンインゴットの製造方法。
【請求項３】
前記シリコン密接層形成工程は、前記坩堝の底面部に板状のシリコン原料を敷設することにより、前記シリコン密接層を形成することを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンインゴットの製造方法。
【請求項４】
シリコン原料が収容される有底筒状をなす坩堝と、この坩堝を加熱して収容したシリコン原料を溶解するヒータと、前記坩堝を冷却する冷却板と、を備えた多結晶シリコンインゴットの製造装置であって、
前記坩堝の外部で予め生成したシリコン融液を前記坩堝内に供給するシリコン融液注入部を備えていることを特徴とする多結晶シリコンインゴットの製造装置。
【請求項５】
前記冷却板の上に前記坩堝が載置され、前記坩堝の下方側及び上方側に前記ヒータが配設されていることを特徴とする多結晶シリコンインゴットの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−５７４７２（Ｐ２０１１−５７４７２Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６１０１（Ｐ２００９−２０６１０１）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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