方向性凝固炉に使用するためのルツボ
方向性凝固炉は、溶融物を収容するためのルツボであって、壁と、開口を有する底とを有するルツボと、ルツボを支持するルツボ支持体と、ルツボを覆う蓋とを有するルツボアセンブリを含む。プレートは、底の開口の中に収められる。プレートは、底の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。底は、添加剤を有するコンポジットを含むことができ、コンポジット底が、添加剤無しの同等の底と比較して高い熱伝導性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、方向性凝固炉に関し、およびより詳細には、凝固速度を改善するための方向性凝固炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性凝固炉、例えば、図１に示すようなおよび概して１００で参照するような方向性凝固炉は、多結晶シリコンインゴットの製造にしばしば用いられている。図１の方向性凝固炉１００は、グラファイト支持壁を有するルツボ支持体１０３によって支持されているルツボ１０２を含み、該壁は、構造的な強固さをルツボに付与する。ルツボ１０２は、壁１０４(ルツボ支持壁)と底１０６を含む。ルツボ１０２は、典型的には、石英、または本質的に、不活性を維持しながら高温に耐え得る別の適切な材料から構成されている。
【０００３】
蓋１１２とともに、ルツボ１０２とルツボ支持体１０３は、内側アセンブリ１０５を形成する。この内側アセンブリ１０５は、底１０６の下に配置されている熱交換体１０７も含んでよい。加熱器１０８は、壁１０４のまわりおよび収容容器１１０内に配置されている。加熱器１０８は、適切には、ルツボ内で充填材料を溶融するのに必要な熱を適用するように構成されている放射加熱器であってよい。この実施形態の充填材料は、他材料が検討されるけれども、シリコンである。
【０００４】
側面断熱体１０９は、ルツボのまわりに配置されており、および例えば垂直移動によって、部分的に開放されてよい。シリコン充填物が溶融すると、冷媒が、熱交換体１０７に導入されてよく、および／または断熱体１０９は、シリコンの方向性凝固を支援するように持ち上げられてよい。加熱器１０８の熱出力は、より少ない熱を溶融物１１１に適用するように調整されてよい。加熱器１０８の位置は、ルツボ１０２からそれらを移動する（特に、ルツボ底１０６から離す）ことにより、ルツボに対しても調整できる。
【０００５】
ルツボ１０２がシリコンで充填された後に、ルツボの周囲の領域は、外側の周囲環境から封止される。外側環境からルツボ１０２の分離を支援するように、ルツボは、炉の一部を形成する収容容器１１０内に配置されている。次いで、収容容器１１０内の圧力が減少される。収容容器１１０内の雰囲気の含有物もまた、監視および制御できる。
【０００６】
次いで、ルツボ１０２および充填物は、シリコンを溶融するのに充分な温度まで加熱される。充填物が完全に溶融した後に、それは、方向性凝固構造を達成するように制御された速度で冷却される。加熱器１０８により適用される熱の量および位置の減少、ルツボ１０２の周囲の断熱体１０９の熱ベントの移動または開放、または熱交換体１０７（例えば、冷却プレート）を通過する冷媒の循環の任意の組み合わせにより、制御された冷却速度が実現される。これらのいずれの方法も、熱をルツボ１０２の表面から離れるように移動する。従って、ルツボ１０２の底１０６の冷却速度がルツボの壁１０４のそれよりも大きい場合に、主に軸方向の熱勾配を有する比較的平坦であり水平な凝固等温線が生じる。従って、インゴットは、ルツボ１０２のより低温側に最も近い領域で凝固して、ルツボのその側から離れるような方向に進行する。凝固する溶融物１１の最後の部分は、概してインゴットの頂である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
方向性凝固炉内で多結晶シリコンインゴットを製造する際の重大な懸念は、原料のシリコンからインゴットを生成するのに必要な時間である。インゴットが凝固する速度は、原料からインゴットを形成するのに必要な時間に直接的に影響を及ぼす。
【０００８】
この背景欄は、読み手に、本開示の様々な態様に関係し得る様々な技術態様を紹介することが意図され、該態様は、以下に記載および／または示される。この記載は、本開示の様々な態様のより良い理解を促進するように背景情報を読み手に提供するのに有益であると考えられる。従って、これらの記載は、この見方で読むべきであり、および従来技術の導入としてではないことを理解すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の態様は、ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉である。ルツボアセンブリは、溶融物を収容するためのルツボを含み、該ルツボは、壁と、開口を有する底とを含む。ルツボ支持体は、ルツボを支持し、および蓋は、ルツボを覆う。プレートは、底の開口の中に収められている。プレートは、底のそれよりも高い熱伝導率を有する。
【００１０】
本開示の別の態様は、ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉である。ルツボアセンブリは、溶融物を収容するためのルツボを含み、ルツボは、壁とコンポジット底とを含む。ルツボ支持体は、ルツボを支持し、および蓋は、ルツボを覆う。コンポジット底は添加剤無しの同等の底よりも高い熱伝導率を有するように、コンポジット底は添加剤を含む。
【００１１】
本開示の更なる別の態様は、方向性凝固炉内でインゴットを製造する方法である。当該方法は、液体の溶融物を形成するように、炉のルツボ内でシリコン充填物を溶融することを含む。ルツボは、第１部分と第２部分とを有する底を含む。第１部分は、第２部分よりも高い熱伝導率を有する。次いで、ルツボの底を通して溶融物から熱を移動する。第２部分と比較して増加した速度で、底の第１部分を通して、熱を移動する。溶融物からの熱移動は、溶融物の凝固およびインゴットの製造をもたらす。
【００１２】
上述した態様に対して記載される特徴の様々な改良が存在する。更なる特徴も、同様に上述した態様に組み込まれてよい。これらの改良および付加的な特徴は、独立してまたは任意の組合せで存在してよい。例えば、いずれの説明される実施形態に対して以下に記載される様々な特徴を、任意の上述した態様に、単独でまたは任意の組み合わせで組み込んでよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、既知の方向性凝固炉の部分的な概略断面図である。
【図２】図２は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第１の実施形態の平面図である。
【図３】図３は、図２の線３−３に沿って切り取られた図２のルツボの断面である。
【図４】図４は、図３の拡大部分である。
【図５】図５は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第２の実施形態の平面図である。
【図６】図６は、図５の線６−６に沿って切り取られた図５のルツボの断面である。
【図７】図７は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第３の実施形態の平面図である。
【図８】図８は、図７の線８−８に沿って切り取られた図７のルツボの断面である。
【図９】図９は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第４の実施形態の平面図である。
【図１０】図１０は、図９の線１０−１０に沿って切り取られた図９のルツボの断面である。
【図１１】図１１は、図１０の拡大部分である。
【図１２】図１２は、図２〜１１に示す任意のルツボを用いて方向性凝固炉内でインゴットを製造する方法を示すフローチャートである。
【００１４】
様々な図における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２、３および４は、それぞれ、例えば、図１に示される炉１００のような任意の方向性凝固炉に用いるルツボ２００の第１の実施形態の平面図、断面および拡大図を示す。
【００１６】
ルツボ２００は、底２０６(概して「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁２０４を有する。
【００１７】
底２０６と壁２０４は、一体化して、ともに形成されてよくまたはともに結合されてよく、溶融物１１１(図１)は、そこに収容される。
【００１８】
底２０６は、上表面２０８と、下表面２１０と、上表面と下表面との間で延在している開口２２０を有する。
【００１９】
開口２２０は、４つの側面２２２により境界されているルツボ２００に形成されているボイドにより規定されている。
【００２０】
他の実施形態において、開口２２０は、長方形以外の形状、例えば、円形、楕円または任意の他の適切な形状であってよく、およびそこに配置されるプレート２５０は、それに応じて成形される。
【００２１】
開口２２０は、底２０６の断面を機械加工するまたはそうでなければ除去することによってルツボ２００に形成されてよい。
【００２２】
他の実施形態において、開口２２０を、ルツボ２００の製造中に形成してよい。
【００２３】
開口２２０は、底２０６の上表面２０８に隣接した長さＬおよび幅Ｗと、下表面２１０に隣接した長さＬ’および幅Ｗ’とを有する。
【００２４】
各々の側面２２２は、ルツボ２００の壁２０４から内側に離れるように傾斜し、長さＬは、長さＬ’よりも大きく、および幅Ｗは、幅Ｗ’よりも大きい。
【００２５】
いくらかの実施形態において、長さＬ、長さＬ’、幅Ｗ、および幅Ｗ’は、５０ｍｍ〜６３０ｍｍの間であってよい。
【００２６】
図４から更に明らかにわかるように、側面２２２は、底２０６の下表面２１０に対して約４５°の角度がつけられている。
【００２７】
しかしながら、側面２２２は、実施形態の技術的範囲から逸脱せずに異なる角度に向けられてよい。
【００２８】
例えば、いくらかの実施形態において、側面２２２は、底２０６の下表面２１０に対して約３５°の角度がつけられてよい。
【００２９】
４つの側面２５２を有するプレート２５０（概して、「第１部分」）は、開口２２０内に配置するための寸法にされている。本発明の実施形態は、ルツボ２００の底２０６にプレート２５０を配置することを開示しており、付加的なプレートを、壁２０４のいずれかまたは全ての中に配置できる。更に、いくらかの実施形態において、プレート２５０を、用いなくてよく、および代わりに、プレート２５０に類似したプレートを、壁２０４のいずれかまたは全ての中に配置してよい。
【００３０】
【００３１】
プレート２５０は、プレート２５０に隣接したルツボ２００の底２０６の厚さＴ２と実質的に同じ厚さである厚さＴ１を有する。いくらかの実施形態において、Ｔ１は、５ｍｍ〜２５ｍｍの間に相当してよく、およびＴ２は、５ｍｍ〜２５ｍｍの間に相当してよい。他の実施形態において、プレート２５０の厚さＴ１は、底２０６の厚さＴ２よりも大きくまたは小さくてよい。図４からわかるように、プレート２５０は、開口２２０の側面２２２に対応する傾斜プロファイルを備えた４つの側面２５２を有し、プレートは、開口の側面を備えたレジストリ内にある。開口の傾斜側面２２２は、第１角度を形成し、該第１角度は、プレート２５０の４つの側面２５２の傾斜プロファイルにより形成されている第２角度に対して補完的である。従って、開口２２０の側面２２２とプレート２５０の側面２５２の配置は、プレートの側面を開口の側面に対して押す溶融物１１１の重量をもたらす。結合剤は、開口２２０の側面２２２内のプレート２５０を更に固定するのに用いてよく、溶融物１１１は、開口とプレートとの間を通過することができない。
【００３２】
いくらかの実施形態において、結合剤は、鋳込成形シリカ化合物２５６である。図４に示される結合２５４の寸法と、そこに含まれる鋳込成形シリカ化合物２５６の量は、説明のためにとても強調されている。ルツボ２００の使用の前に、プレート２５０と底２０６の下表面２１０との間の結合２５４は、テープまたは他材料により封止できる。流体状態の鋳込成形シリカ２５６は、底２０６の上表面２０８に隣接した結合２５４内に注入される。次いで、流体鋳込成形シリカ２５６の溶媒は蒸発し、およびシリカが結合フィラーとして残る。ルツボ２００は、結合２５４における鋳込成形シリカ２５６を固化するのに燃やすことができる。
【００３３】
図５および６は、それぞれ、図１に示される炉１００のような任意の方向性凝固炉内で用いるルツボ３００の第２の実施形態の平面図および断面図を示す。ルツボ３００は、底３０６（概して、「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁３０４を有する。底３０６および壁３０４は、一体化して、ともに形成またはともに結合でき、溶融物１１１（図１）は、そこに収容される。底３０６は、上表面３０８と下表面３１０を有する。凹部３２０は、上表面３０８に向かって下表面３１０から上方に延在しているが、底３０６の上表面３０８を通過しない。
【００３４】
４つの側面３５２を有するプレート３５０（概して、「第１部分」）は、凹部３２０内に配置するための寸法にされている。他の実施形態において、凹部３２０とプレート２５０は、長方形でなくてよく、および代わりに、円形、楕円形、または任意の他の適切な形状であってよい。本発明の実施形態は、ルツボ３００の底３０６の凹部３２０にプレート３５０を配置することを開示するが、一方で、付加的なプレートは、壁３０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。更に、プレート３５０を用いなくてよく、および代わりに、プレートは、壁３０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。
【００３５】
底３０６の部分３６０は、ルツボ内に配置されている溶融物からプレート３５０を分離する。部分３６０は、溶融物がプレート３５０を破損、擦り切れまたは腐食するのを防ぐ。いくらかの実施形態によれば、部分３６０は、１ｍｍ〜２０ｍｍの間の厚さＴ部分を有してよく、一方で、プレート３５０は、１ｍｍ〜２０ｍｍの間の厚さＴプレートを有してよく、および底３０６は、１ｍｍ〜２０ｍｍの間の厚さＴ底を有してよい。更に、プレートの厚さＴプレートと部分の厚さＴ部分は、均一であるように示されるが、厚さは変更できる。プレート３５０は、底３０６の部分３６０により溶融物１１１から遮断される場合に、プレートは、置換する前に、複数回用いることができる。
【００３６】
プレート３５０は、接着剤または締め具のような任意の結合メカニズムにより底３０６に取り付けられている。いくらかの実施形態において、プレート３６０を凹部３２０に留めるのに、鋳込成形シリカを用いる。他の実施形態において、凹部３２０とプレート３５０との間の摩擦適合は、凹部内にプレートを確保する。
【００３７】
【００３８】
他の実施形態において、プレート３５０は、ルツボ３００の底３０６よりも大きい熱伝導率を有する任意の材料から作られている。例えば、プレート３５０は、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、グラファイト、またはＭｇＯとＳｉＣ、ＳｉＯ２とＡｌＮ、ＳｉＯ２とＭｇＯ、およびＳｉＯ２とＴｉＯ２の複合材から作ることができる。更に、プレート３５０が部分３６０により溶融物１１１から遮断されている場合に、別の方法で溶融物と接触するのに適していない材料をその構成に用いることができる（例えば、ＴｉＯ２）。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【００４１】
図７および８は、それぞれ、図１に示される炉１００のような任意の方向性凝固炉内に用いるルツボ４００の第３の実施形態の平面図および断面図を示す。ルツボ４００は、底４０６（概して、「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁４０４を有する。底４０６と壁４０４は、一体化して、ともに形成またはともに結合されてよく、溶融物１１１（図１）は、そこに収容される。底４０６は、上表面４０８と下表面４１０を有する。
【００４２】
底４０６は、増加した熱伝導率の部分４５０（概して、「第１部分」）を有する。本発明の実施形態は、ルツボ４００の底４０６内に部分４５０を配置することを開示するが、一方で、付加的な部分は、壁４０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。更に、部分４５０を用いなくてよく、および代わりに増加した熱伝導率の部分は、壁４０４のいずれかまたは全ての中に配置されている。
【００４３】
部分４５０は、材料とともに混ぜられる１以上の付加的材料４５２を含み、底４０６は、それから作られて複合材を形成する。図７に示されるいくらかの付加的な材料４５２は、明瞭さのためにかなり減らされており、付加的な材料の相対的な寸法は、同様に、明瞭さのためにかなり拡大されている。付加的な材料４５２は、底４０６がそれから作られている材料よりも大きい熱伝導率を有する。従って、増加した熱伝導率を有する底４０６の部分４５０の熱伝導率は、概して、底の残りとルツボ４００の壁４０４との熱伝導率よりも大きい３倍〜１０倍の範囲である。底の製造中に底４０６がそれから作られる材料と混合できる任意の材料から、部分４５０内の付加的な材料４５２を選択してよい。例えば、付加的な材料４５２は、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、またはＴｉＯ２のいずれか１つまたは組合せであってよい。
【００４４】
図９、１０および１１は、それぞれ、図１に示す炉１００のような任意の方向性凝固炉に用いるルツボ５００の第４の実施形態の平面図、断面図および拡大図を示す。ルツボ５００は、底５０６（概して、「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁５０４とを有する。底５０６と壁５０４は、一体化して、ともに形成またはともに結合されてよく、溶融物１１１（図１）は、そこに収容される。底５０６は、上表面５０８と下表面５１０とを有する。開口５２０は、上表面５０８と下表面５１０との間で延在している。
【００４５】
開口５２０は、４つの側面５２２により境界されているルツボ５００内に形成されているボイドにより規定されている。開口５２０は、底５０６の部分を機械加工するまたはそうでなければ除去することによりルツボ５００内に形成できる。他の実施形態において、底の部分を除去せずに開口を形成するように、開口５２０は、ルツボ５００の製造中に形成できる。
【００４６】
底５０６の部分５３０は、開口５２０の側面５２２から内側におよび壁５０４から離れるように延在している。部分５３０は、底表面５１０から測定される厚さＴ３を有し、該厚さＴ３は、底５０６の厚さＴ４よりも少ない。部分５３０は、底５０６から外側に延在しており、およびレッジ（または棚、ledge）構造を形成している。
【００４７】
プレート５５０（概して、「第１部分」）は、開口５２０内に配置される寸法にされている。他の実施形態において、開口５２０およびプレート５５０は、長方形でなくてよく、および代わりに、円形、楕円形、または任意の他の適切な形状であってよい。本発明の実施形態は、ルツボ５００の底５０６内にプレート５５０を配置することを開示しており、一方で、付加的なプレートは、壁５０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。更に、プレート５５０を用いなくてよく、および代わりに、プレートは、壁５０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。
【００４８】
【００４９】
プレート５５０は、プレートの残りから外側に、その周囲に沿って延在しているリップ部分５５２を有する。リップ部分は、底５０６の側面５２２から延在している部分５３０の幅Ｗ２に概ね相当する幅Ｗ１を有する。使用中、リップ部分５５２は、底５０６の部分５３０の直接上に配置されている。従って、リップ部分５５２および底５０６の部分５３０は、一体にラップ結合を形成している。従って、プレート５５０と底５０６とのラップ結合は、プレートを底と接触させるように押す溶融物１１１の重量をもたらす。溶融物１１１が、開口とプレートとの間を通過できないように、開口５２０内にプレート５５０を更に固定するのに、結合剤を用いることができる。いくらかの実施形態において、結合剤は、鋳込成形シリカ化合物５５６である。ルツボ５００の使用の前に、プレート５５０と、底５０６の下表面５１０との間の結合５５４は、テープまたは他材料により封止できる。流体状態の鋳込成形シリカ５５６は、底５０６の上表面５０８に隣接した結合５５４内に注入される。次いで、流体鋳込成形シリカ５５６の溶媒は蒸発し、およびシリカは結合フィラーとして残る。従って、ルツボ５００は、結合５５４の鋳込成形シリカ５５６を固化するように燃やすことができる。
【００５０】
図２〜１１の上述したルツボの底の増加した熱伝導率は、個々の底を通過する増加した熱流束（すなわち、熱エネルギーの流れ）をもたらす。ルツボの底を通過する増加した熱流束は、ルツボ内に収容されている溶融物の凝固速度の増加をもたらす。いくらかの実施形態において、凝固速度は、従来のルツボに示されている凝固速度の２倍または３倍増加できる。
【００５１】
溶融物の凝固速度の増加は、溶融物を冷却しおよび凝固したインゴットを成形するのに必要な時間を減少させる。溶融物を形成するのに必要な時間の短縮は、上述したそれらに類似したルツボを用いて方向性凝固炉内でインゴットを製造できる速度（すなわち、生産量）を増加する。
【００５２】
図１２は、図２〜１１に示す任意のルツボを用いて、方向性凝固炉内でインゴットを製造するための例示的な方法６００を示す。上述したように、炉は、第１部分（例えば、プレート２５０、プレート３５０、部分４５０、またはプレート５５０）と第２部分（例えば、底２０６、底３０６、底４０６、または底５０６）を備えた底を有するルツボを含む。第１部分は、第２部分よりも高い熱伝導率を有する。例示的な実施形態において、第１部分は、第２部分の熱伝導率の少なくとも２倍である熱伝導率を有する。
【００５３】
ルツボは、まず、シリコン充填物により充填される。従って、方法６００は、シリコン充填物の溶融によりブロック６１０で開始して、液体溶融物を形成する。ブロック６２０において、熱は、ルツボの少なくとも底を通して溶融物から移動する。第２部分を通して移動する速度と比較して増加した速度で、第１部分を通して、熱は移動する。溶融物からの熱移動は、溶融物を凝固させてインゴットにする。
【００５４】
本発明は、様々な特定の実施形態に関して説明されるが、一方で、本発明は、特許請求の範囲の精神および技術的範囲内における改良を行うことができるということが認識される。
【００５５】
本開示またはその実施形態の要素を導入する場合に、冠詞「a」、「an」、「the」および「said」は、１以上の要素であることを意味することが意図される。用語「comprising」、「including」および「having」は、包含的であり、および記載された要素以外の追加的な要素であってよいことを意味することが意図される。特定の方向（例えば、「頂（top）」、「底（bottom）」、「側面（side）」など）を示唆する用語の使用は、記載の便宜のためであり、および記載される用品の任意の特定の方向を必要とするものではない。
【００５６】
様々な変化は、本開示の技術的範囲から逸脱せずに、上記の構成および方法で為されてよいので、上記に含まれるおよび添付図面に示される全ての事柄は、説明するためであると解釈されるべきであり、制限する意味であるとして解釈されるべきではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、方向性凝固炉に関し、およびより詳細には、凝固速度を改善するための方向性凝固炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性凝固炉、例えば、図１に示すようなおよび概して１００で参照するような方向性凝固炉は、多結晶シリコンインゴットの製造にしばしば用いられている。図１の方向性凝固炉１００は、グラファイト支持壁を有するルツボ支持体１０３によって支持されているルツボ１０２を含み、該壁は、構造的な強固さをルツボに付与する。ルツボ１０２は、壁１０４(ルツボ支持壁)と底１０６を含む。ルツボ１０２は、典型的には、石英、または本質的に、不活性を維持しながら高温に耐え得る別の適切な材料から構成されている。
【０００３】
蓋１１２とともに、ルツボ１０２とルツボ支持体１０３は、内側アセンブリ１０５を形成する。この内側アセンブリ１０５は、底１０６の下に配置されている熱交換体１０７も含んでよい。加熱器１０８は、壁１０４のまわりおよび収容容器１１０内に配置されている。加熱器１０８は、適切には、ルツボ内で充填材料を溶融するのに必要な熱を適用するように構成されている放射加熱器であってよい。この実施形態の充填材料は、他材料が検討されるけれども、シリコンである。
【０００４】
側面断熱体１０９は、ルツボのまわりに配置されており、および例えば垂直移動によって、部分的に開放されてよい。シリコン充填物が溶融すると、冷媒が、熱交換体１０７に導入されてよく、および／または断熱体１０９は、シリコンの方向性凝固を支援するように持ち上げられてよい。加熱器１０８の熱出力は、より少ない熱を溶融物１１１に適用するように調整されてよい。加熱器１０８の位置は、ルツボ１０２からそれらを移動する（特に、ルツボ底１０６から離す）ことにより、ルツボに対しても調整できる。
【０００５】
ルツボ１０２がシリコンで充填された後に、ルツボの周囲の領域は、外側の周囲環境から封止される。外側環境からルツボ１０２の分離を支援するように、ルツボは、炉の一部を形成する収容容器１１０内に配置されている。次いで、収容容器１１０内の圧力が減少される。収容容器１１０内の雰囲気の含有物もまた、監視および制御できる。
【０００６】
次いで、ルツボ１０２および充填物は、シリコンを溶融するのに充分な温度まで加熱される。充填物が完全に溶融した後に、それは、方向性凝固構造を達成するように制御された速度で冷却される。加熱器１０８により適用される熱の量および位置の減少、ルツボ１０２の周囲の断熱体１０９の熱ベントの移動または開放、または熱交換体１０７（例えば、冷却プレート）を通過する冷媒の循環の任意の組み合わせにより、制御された冷却速度が実現される。これらのいずれの方法も、熱をルツボ１０２の表面から離れるように移動する。従って、ルツボ１０２の底１０６の冷却速度がルツボの壁１０４のそれよりも大きい場合に、主に軸方向の熱勾配を有する比較的平坦であり水平な凝固等温線が生じる。従って、インゴットは、ルツボ１０２のより低温側に最も近い領域で凝固して、ルツボのその側から離れるような方向に進行する。凝固する溶融物１１の最後の部分は、概してインゴットの頂である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
方向性凝固炉内で多結晶シリコンインゴットを製造する際の重大な懸念は、原料のシリコンからインゴットを生成するのに必要な時間である。インゴットが凝固する速度は、原料からインゴットを形成するのに必要な時間に直接的に影響を及ぼす。
【０００８】
この背景欄は、読み手に、本開示の様々な態様に関係し得る様々な技術態様を紹介することが意図され、該態様は、以下に記載および／または示される。この記載は、本開示の様々な態様のより良い理解を促進するように背景情報を読み手に提供するのに有益であると考えられる。従って、これらの記載は、この見方で読むべきであり、および従来技術の導入としてではないことを理解すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の態様は、ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉である。ルツボアセンブリは、溶融物を収容するためのルツボを含み、該ルツボは、壁と、開口を有する底とを含む。ルツボ支持体は、ルツボを支持し、および蓋は、ルツボを覆う。プレートは、底の開口の中に収められている。プレートは、底のそれよりも高い熱伝導率を有する。
【００１０】
本開示の別の態様は、ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉である。ルツボアセンブリは、溶融物を収容するためのルツボを含み、ルツボは、壁とコンポジット底とを含む。ルツボ支持体は、ルツボを支持し、および蓋は、ルツボを覆う。コンポジット底は添加剤無しの同等の底よりも高い熱伝導率を有するように、コンポジット底は添加剤を含む。
【００１１】
本開示の更なる別の態様は、方向性凝固炉内でインゴットを製造する方法である。当該方法は、液体の溶融物を形成するように、炉のルツボ内でシリコン充填物を溶融することを含む。ルツボは、第１部分と第２部分とを有する底を含む。第１部分は、第２部分よりも高い熱伝導率を有する。次いで、ルツボの底を通して溶融物から熱を移動する。第２部分と比較して増加した速度で、底の第１部分を通して、熱を移動する。溶融物からの熱移動は、溶融物の凝固およびインゴットの製造をもたらす。
【００１２】
上述した態様に対して記載される特徴の様々な改良が存在する。更なる特徴も、同様に上述した態様に組み込まれてよい。これらの改良および付加的な特徴は、独立してまたは任意の組合せで存在してよい。例えば、いずれの説明される実施形態に対して以下に記載される様々な特徴を、任意の上述した態様に、単独でまたは任意の組み合わせで組み込んでよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、既知の方向性凝固炉の部分的な概略断面図である。
【図２】図２は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第１の実施形態の平面図である。
【図３】図３は、図２の線３−３に沿って切り取られた図２のルツボの断面である。
【図４】図４は、図３の拡大部分である。
【図５】図５は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第２の実施形態の平面図である。
【図６】図６は、図５の線６−６に沿って切り取られた図５のルツボの断面である。
【図７】図７は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第３の実施形態の平面図である。
【図８】図８は、図７の線８−８に沿って切り取られた図７のルツボの断面である。
【図９】図９は、図１の方向性凝固炉に用いるルツボの第４の実施形態の平面図である。
【図１０】図１０は、図９の線１０−１０に沿って切り取られた図９のルツボの断面である。
【図１１】図１１は、図１０の拡大部分である。
【図１２】図１２は、図２〜１１に示す任意のルツボを用いて方向性凝固炉内でインゴットを製造する方法を示すフローチャートである。
【００１４】
様々な図における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２、３および４は、それぞれ、例えば、図１に示される炉１００のような任意の方向性凝固炉に用いるルツボ２００の第１の実施形態の平面図、断面および拡大図を示す。
【００１６】
ルツボ２００は、底２０６(概して「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁２０４を有する。
【００１７】
底２０６と壁２０４は、一体化して、ともに形成されてよくまたはともに結合されてよく、溶融物１１１(図１)は、そこに収容される。
【００１８】
底２０６は、上表面２０８と、下表面２１０と、上表面と下表面との間で延在している開口２２０を有する。
【００１９】
開口２２０は、４つの側面２２２により境界されているルツボ２００に形成されているボイドにより規定されている。
【００２０】
他の実施形態において、開口２２０は、長方形以外の形状、例えば、円形、楕円または任意の他の適切な形状であってよく、およびそこに配置されるプレート２５０は、それに応じて成形される。
【００２１】
開口２２０は、底２０６の断面を機械加工するまたはそうでなければ除去することによってルツボ２００に形成されてよい。
【００２２】
他の実施形態において、開口２２０を、ルツボ２００の製造中に形成してよい。
【００２３】
開口２２０は、底２０６の上表面２０８に隣接した長さＬおよび幅Ｗと、下表面２１０に隣接した長さＬ’および幅Ｗ’とを有する。
【００２４】
各々の側面２２２は、ルツボ２００の壁２０４から内側に離れるように傾斜し、長さＬは、長さＬ’よりも大きく、および幅Ｗは、幅Ｗ’よりも大きい。
【００２５】
いくらかの実施形態において、長さＬ、長さＬ’、幅Ｗ、および幅Ｗ’は、５０ｍｍ〜６３０ｍｍの間であってよい。
【００２６】
図４から更に明らかにわかるように、側面２２２は、底２０６の下表面２１０に対して約４５°の角度がつけられている。
【００２７】
しかしながら、側面２２２は、実施形態の技術的範囲から逸脱せずに異なる角度に向けられてよい。
【００２８】
例えば、いくらかの実施形態において、側面２２２は、底２０６の下表面２１０に対して約３５°の角度がつけられてよい。
【００２９】
４つの側面２５２を有するプレート２５０（概して、「第１部分」）は、開口２２０内に配置するための寸法にされている。本発明の実施形態は、ルツボ２００の底２０６にプレート２５０を配置することを開示しており、付加的なプレートを、壁２０４のいずれかまたは全ての中に配置できる。更に、いくらかの実施形態において、プレート２５０を、用いなくてよく、および代わりに、プレート２５０に類似したプレートを、壁２０４のいずれかまたは全ての中に配置してよい。
【００３０】
【００３１】
プレート２５０は、プレート２５０に隣接したルツボ２００の底２０６の厚さＴ２と実質的に同じ厚さである厚さＴ１を有する。いくらかの実施形態において、Ｔ１は、５ｍｍ〜２５ｍｍの間に相当してよく、およびＴ２は、５ｍｍ〜２５ｍｍの間に相当してよい。他の実施形態において、プレート２５０の厚さＴ１は、底２０６の厚さＴ２よりも大きくまたは小さくてよい。図４からわかるように、プレート２５０は、開口２２０の側面２２２に対応する傾斜プロファイルを備えた４つの側面２５２を有し、プレートは、開口の側面を備えたレジストリ内にある。開口の傾斜側面２２２は、第１角度を形成し、該第１角度は、プレート２５０の４つの側面２５２の傾斜プロファイルにより形成されている第２角度に対して補完的である。従って、開口２２０の側面２２２とプレート２５０の側面２５２の配置は、プレートの側面を開口の側面に対して押す溶融物１１１の重量をもたらす。結合剤は、開口２２０の側面２２２内のプレート２５０を更に固定するのに用いてよく、溶融物１１１は、開口とプレートとの間を通過することができない。
【００３２】
いくらかの実施形態において、結合剤は、鋳込成形シリカ化合物２５６である。図４に示される結合２５４の寸法と、そこに含まれる鋳込成形シリカ化合物２５６の量は、説明のためにとても強調されている。ルツボ２００の使用の前に、プレート２５０と底２０６の下表面２１０との間の結合２５４は、テープまたは他材料により封止できる。流体状態の鋳込成形シリカ２５６は、底２０６の上表面２０８に隣接した結合２５４内に注入される。次いで、流体鋳込成形シリカ２５６の溶媒は蒸発し、およびシリカが結合フィラーとして残る。ルツボ２００は、結合２５４における鋳込成形シリカ２５６を固化するのに燃やすことができる。
【００３３】
図５および６は、それぞれ、図１に示される炉１００のような任意の方向性凝固炉内で用いるルツボ３００の第２の実施形態の平面図および断面図を示す。ルツボ３００は、底３０６（概して、「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁３０４を有する。底３０６および壁３０４は、一体化して、ともに形成またはともに結合でき、溶融物１１１（図１）は、そこに収容される。底３０６は、上表面３０８と下表面３１０を有する。凹部３２０は、上表面３０８に向かって下表面３１０から上方に延在しているが、底３０６の上表面３０８を通過しない。
【００３４】
４つの側面３５２を有するプレート３５０（概して、「第１部分」）は、凹部３２０内に配置するための寸法にされている。他の実施形態において、凹部３２０とプレート２５０は、長方形でなくてよく、および代わりに、円形、楕円形、または任意の他の適切な形状であってよい。本発明の実施形態は、ルツボ３００の底３０６の凹部３２０にプレート３５０を配置することを開示するが、一方で、付加的なプレートは、壁３０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。更に、プレート３５０を用いなくてよく、および代わりに、プレートは、壁３０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。
【００３５】
底３０６の部分３６０は、ルツボ内に配置されている溶融物からプレート３５０を分離する。部分３６０は、溶融物がプレート３５０を破損、擦り切れまたは腐食するのを防ぐ。いくらかの実施形態によれば、部分３６０は、１ｍｍ〜２０ｍｍの間の厚さＴ部分を有してよく、一方で、プレート３５０は、１ｍｍ〜２０ｍｍの間の厚さＴプレートを有してよく、および底３０６は、１ｍｍ〜２０ｍｍの間の厚さＴ底を有してよい。更に、プレートの厚さＴプレートと部分の厚さＴ部分は、均一であるように示されるが、厚さは変更できる。プレート３５０は、底３０６の部分３６０により溶融物１１１から遮断される場合に、プレートは、置換する前に、複数回用いることができる。
【００３６】
プレート３５０は、接着剤または締め具のような任意の結合メカニズムにより底３０６に取り付けられている。いくらかの実施形態において、プレート３６０を凹部３２０に留めるのに、鋳込成形シリカを用いる。他の実施形態において、凹部３２０とプレート３５０との間の摩擦適合は、凹部内にプレートを確保する。
【００３７】
【００３８】
他の実施形態において、プレート３５０は、ルツボ３００の底３０６よりも大きい熱伝導率を有する任意の材料から作られている。例えば、プレート３５０は、ＭｇＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、グラファイト、またはＭｇＯとＳｉＣ、ＳｉＯ２とＡｌＮ、ＳｉＯ２とＭｇＯ、およびＳｉＯ２とＴｉＯ２の複合材から作ることができる。更に、プレート３５０が部分３６０により溶融物１１１から遮断されている場合に、別の方法で溶融物と接触するのに適していない材料をその構成に用いることができる（例えば、ＴｉＯ２）。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【００４１】
図７および８は、それぞれ、図１に示される炉１００のような任意の方向性凝固炉内に用いるルツボ４００の第３の実施形態の平面図および断面図を示す。ルツボ４００は、底４０６（概して、「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁４０４を有する。底４０６と壁４０４は、一体化して、ともに形成またはともに結合されてよく、溶融物１１１（図１）は、そこに収容される。底４０６は、上表面４０８と下表面４１０を有する。
【００４２】
底４０６は、増加した熱伝導率の部分４５０（概して、「第１部分」）を有する。本発明の実施形態は、ルツボ４００の底４０６内に部分４５０を配置することを開示するが、一方で、付加的な部分は、壁４０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。更に、部分４５０を用いなくてよく、および代わりに増加した熱伝導率の部分は、壁４０４のいずれかまたは全ての中に配置されている。
【００４３】
部分４５０は、材料とともに混ぜられる１以上の付加的材料４５２を含み、底４０６は、それから作られて複合材を形成する。図７に示されるいくらかの付加的な材料４５２は、明瞭さのためにかなり減らされており、付加的な材料の相対的な寸法は、同様に、明瞭さのためにかなり拡大されている。付加的な材料４５２は、底４０６がそれから作られている材料よりも大きい熱伝導率を有する。従って、増加した熱伝導率を有する底４０６の部分４５０の熱伝導率は、概して、底の残りとルツボ４００の壁４０４との熱伝導率よりも大きい３倍〜１０倍の範囲である。底の製造中に底４０６がそれから作られる材料と混合できる任意の材料から、部分４５０内の付加的な材料４５２を選択してよい。例えば、付加的な材料４５２は、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、またはＴｉＯ２のいずれか１つまたは組合せであってよい。
【００４４】
図９、１０および１１は、それぞれ、図１に示す炉１００のような任意の方向性凝固炉に用いるルツボ５００の第４の実施形態の平面図、断面図および拡大図を示す。ルツボ５００は、底５０６（概して、「第２部分」）と、底から上方に延在している４つの壁５０４とを有する。底５０６と壁５０４は、一体化して、ともに形成またはともに結合されてよく、溶融物１１１（図１）は、そこに収容される。底５０６は、上表面５０８と下表面５１０とを有する。開口５２０は、上表面５０８と下表面５１０との間で延在している。
【００４５】
開口５２０は、４つの側面５２２により境界されているルツボ５００内に形成されているボイドにより規定されている。開口５２０は、底５０６の部分を機械加工するまたはそうでなければ除去することによりルツボ５００内に形成できる。他の実施形態において、底の部分を除去せずに開口を形成するように、開口５２０は、ルツボ５００の製造中に形成できる。
【００４６】
底５０６の部分５３０は、開口５２０の側面５２２から内側におよび壁５０４から離れるように延在している。部分５３０は、底表面５１０から測定される厚さＴ３を有し、該厚さＴ３は、底５０６の厚さＴ４よりも少ない。部分５３０は、底５０６から外側に延在しており、およびレッジ（または棚、ledge）構造を形成している。
【００４７】
プレート５５０（概して、「第１部分」）は、開口５２０内に配置される寸法にされている。他の実施形態において、開口５２０およびプレート５５０は、長方形でなくてよく、および代わりに、円形、楕円形、または任意の他の適切な形状であってよい。本発明の実施形態は、ルツボ５００の底５０６内にプレート５５０を配置することを開示しており、一方で、付加的なプレートは、壁５０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。更に、プレート５５０を用いなくてよく、および代わりに、プレートは、壁５０４のいずれかまたは全ての中に配置されてよい。
【００４８】
【００４９】
プレート５５０は、プレートの残りから外側に、その周囲に沿って延在しているリップ部分５５２を有する。リップ部分は、底５０６の側面５２２から延在している部分５３０の幅Ｗ２に概ね相当する幅Ｗ１を有する。使用中、リップ部分５５２は、底５０６の部分５３０の直接上に配置されている。従って、リップ部分５５２および底５０６の部分５３０は、一体にラップ結合を形成している。従って、プレート５５０と底５０６とのラップ結合は、プレートを底と接触させるように押す溶融物１１１の重量をもたらす。溶融物１１１が、開口とプレートとの間を通過できないように、開口５２０内にプレート５５０を更に固定するのに、結合剤を用いることができる。いくらかの実施形態において、結合剤は、鋳込成形シリカ化合物５５６である。ルツボ５００の使用の前に、プレート５５０と、底５０６の下表面５１０との間の結合５５４は、テープまたは他材料により封止できる。流体状態の鋳込成形シリカ５５６は、底５０６の上表面５０８に隣接した結合５５４内に注入される。次いで、流体鋳込成形シリカ５５６の溶媒は蒸発し、およびシリカは結合フィラーとして残る。従って、ルツボ５００は、結合５５４の鋳込成形シリカ５５６を固化するように燃やすことができる。
【００５０】
図２〜１１の上述したルツボの底の増加した熱伝導率は、個々の底を通過する増加した熱流束（すなわち、熱エネルギーの流れ）をもたらす。ルツボの底を通過する増加した熱流束は、ルツボ内に収容されている溶融物の凝固速度の増加をもたらす。いくらかの実施形態において、凝固速度は、従来のルツボに示されている凝固速度の２倍または３倍増加できる。
【００５１】
溶融物の凝固速度の増加は、溶融物を冷却しおよび凝固したインゴットを成形するのに必要な時間を減少させる。溶融物を形成するのに必要な時間の短縮は、上述したそれらに類似したルツボを用いて方向性凝固炉内でインゴットを製造できる速度（すなわち、生産量）を増加する。
【００５２】
図１２は、図２〜１１に示す任意のルツボを用いて、方向性凝固炉内でインゴットを製造するための例示的な方法６００を示す。上述したように、炉は、第１部分（例えば、プレート２５０、プレート３５０、部分４５０、またはプレート５５０）と第２部分（例えば、底２０６、底３０６、底４０６、または底５０６）を備えた底を有するルツボを含む。第１部分は、第２部分よりも高い熱伝導率を有する。例示的な実施形態において、第１部分は、第２部分の熱伝導率の少なくとも２倍である熱伝導率を有する。
【００５３】
ルツボは、まず、シリコン充填物により充填される。従って、方法６００は、シリコン充填物の溶融によりブロック６１０で開始して、液体溶融物を形成する。ブロック６２０において、熱は、ルツボの少なくとも底を通して溶融物から移動する。第２部分を通して移動する速度と比較して増加した速度で、第１部分を通して、熱は移動する。溶融物からの熱移動は、溶融物を凝固させてインゴットにする。
【００５４】
本発明は、様々な特定の実施形態に関して説明されるが、一方で、本発明は、特許請求の範囲の精神および技術的範囲内における改良を行うことができるということが認識される。
【００５５】
本開示またはその実施形態の要素を導入する場合に、冠詞「a」、「an」、「the」および「said」は、１以上の要素であることを意味することが意図される。用語「comprising」、「including」および「having」は、包含的であり、および記載された要素以外の追加的な要素であってよいことを意味することが意図される。特定の方向（例えば、「頂（top）」、「底（bottom）」、「側面（side）」など）を示唆する用語の使用は、記載の便宜のためであり、および記載される用品の任意の特定の方向を必要とするものではない。
【００５６】
様々な変化は、本開示の技術的範囲から逸脱せずに、上記の構成および方法で為されてよいので、上記に含まれるおよび添付図面に示される全ての事柄は、説明するためであると解釈されるべきであり、制限する意味であるとして解釈されるべきではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉であって：
該ルツボアセンブリが：
溶融物を収容するためのルツボであって、壁と、開口を有する底とを有するルツボ；
ルツボを支持するルツボ支持体、
ルツボを覆う蓋；および
底の開口の中に収められるプレートであって、底の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するプレート
を含む方向性凝固炉。
【請求項２】
開口が、底を通り抜けて伸び、および第１角度の傾斜壁を有し、およびプレートが、第１角度に対して補完的な第２角度の傾斜壁を有する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項３】
開口が、底を通り抜けて伸び、および４つの側面を有する底のボイドにより規定されており、底の部分が、レッジ構造を形成するように側面から内側に延在している、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項４】
プレートが、底の厚さに実質的に等しい厚さを有する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項５】
プレートが、結合剤により底に固定されている、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項６】
プレートが、底の熱伝導率の少なくとも２倍の熱伝導率を有する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項７】
ルツボ支持体の底の下に配置されている熱交換体を更に含む、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項８】
ルツボが、グラファイトから作られている、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項９】
ルツボ支持体のまわりに取り外し可能に配置されている１以上の移動可能な加熱器を更に含む、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１０】
ルツボのまわりに配置されている取り外し可能な断熱体を更に含む、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１１】
ルツボ壁が、一体に結合されている４つの壁を含んでおり、および液体溶融物が、そこに収容される、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１２】
底が、上表面と下表面を有し、開口が、底を通り抜けて伸びず、下表面に配置されておりおよび下表面の凹部の一部分を形成する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１３】
プレートが、凹部に配置されており、底によってルツボ内の溶融物から分離されている、請求項１２に記載の方向性凝固炉。
【請求項１４】
ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉であって：
該ルツボアセンブリが：
溶融物を収容するためのルツボであって、壁とコンポジット底を含むルツボ；
ルツボを支持するルツボ支持体および、
ルツボを覆う蓋；
を含み、ならびに
コンポジット底が添加剤無しの同等の底よりも高い熱伝導率を有するように、コンポジット底が添加剤を含む、方向性凝固炉。
【請求項１５】
添加剤が、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮおよびＴｉＯ２を含む群から選択されている、請求項１４に記載の方向性凝固炉。
【請求項１６】
ルツボ壁の少なくとも一部分が壁の添加剤無しの部分よりも高い熱伝導率を有するように、ルツボ壁の少なくとも一部分が添加剤を含む、請求項１４に記載の方向性凝固炉。
【請求項１７】
添加剤が、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮおよびＴｉＯ２を含む群から選択されている、請求項１６に記載の方向性凝固炉。
【請求項１８】
方向性凝固炉におけるインゴットの製造方法であって：
炉のルツボ内のシリコン充填物を溶融して液体溶融物を形成し、ルツボが、底を含み、底の少なくとも第１部分が、底の第２部分よりも高い熱伝導率を有し；および
ルツボの少なくとも底を通して溶融物から熱を移動し、熱が、第２部分と比較して更に増加した速度で、底の第１部分を通して移動する、
ことを含み、
溶融物からの熱移動が、溶融物の凝固およびインゴットの製造をもたらす、
インゴットの製造方法。
【請求項１９】
シリコン充填物を溶融する前に、シリコン充填物をルツボに充填することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
底の第２部分の熱伝導率の少なくとも２倍の熱伝導率を有する底の第１部分を通って、熱を移動する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉であって：
該ルツボアセンブリが：
溶融物を収容するためのルツボであって、壁と、開口を有する底とを有するルツボ；
ルツボを支持するルツボ支持体、
ルツボを覆う蓋；および
底の開口の中に収められるプレートであって、底の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するプレート
を含む方向性凝固炉。
【請求項２】
開口が、底を通り抜けて伸び、および第１角度の傾斜壁を有し、およびプレートが、第１角度に対して補完的な第２角度の傾斜壁を有する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項３】
開口が、底を通り抜けて伸び、および４つの側面を有する底のボイドにより規定されており、底の部分が、レッジ構造を形成するように側面から内側に延在している、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項４】
プレートが、底の厚さに実質的に等しい厚さを有する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項５】
プレートが、結合剤により底に固定されている、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項６】
プレートが、底の熱伝導率の少なくとも２倍の熱伝導率を有する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項７】
ルツボ支持体の底の下に配置されている熱交換体を更に含む、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項８】
ルツボが、グラファイトから作られている、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項９】
ルツボ支持体のまわりに取り外し可能に配置されている１以上の移動可能な加熱器を更に含む、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１０】
ルツボのまわりに配置されている取り外し可能な断熱体を更に含む、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１１】
ルツボ壁が、一体に結合されている４つの壁を含んでおり、および液体溶融物が、そこに収容される、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１２】
底が、上表面と下表面を有し、開口が、底を通り抜けて伸びず、下表面に配置されておりおよび下表面の凹部の一部分を形成する、請求項１に記載の方向性凝固炉。
【請求項１３】
プレートが、凹部に配置されており、底によってルツボ内の溶融物から分離されている、請求項１２に記載の方向性凝固炉。
【請求項１４】
ルツボアセンブリを含む方向性凝固炉であって：
該ルツボアセンブリが：
溶融物を収容するためのルツボであって、壁とコンポジット底を含むルツボ；
ルツボを支持するルツボ支持体および、
ルツボを覆う蓋；
を含み、ならびに
コンポジット底が添加剤無しの同等の底よりも高い熱伝導率を有するように、コンポジット底が添加剤を含む、方向性凝固炉。
【請求項１５】
添加剤が、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮおよびＴｉＯ２を含む群から選択されている、請求項１４に記載の方向性凝固炉。
【請求項１６】
ルツボ壁の少なくとも一部分が壁の添加剤無しの部分よりも高い熱伝導率を有するように、ルツボ壁の少なくとも一部分が添加剤を含む、請求項１４に記載の方向性凝固炉。
【請求項１７】
添加剤が、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮおよびＴｉＯ２を含む群から選択されている、請求項１６に記載の方向性凝固炉。
【請求項１８】
方向性凝固炉におけるインゴットの製造方法であって：
炉のルツボ内のシリコン充填物を溶融して液体溶融物を形成し、ルツボが、底を含み、底の少なくとも第１部分が、底の第２部分よりも高い熱伝導率を有し；および
ルツボの少なくとも底を通して溶融物から熱を移動し、熱が、第２部分と比較して更に増加した速度で、底の第１部分を通して移動する、
ことを含み、
溶融物からの熱移動が、溶融物の凝固およびインゴットの製造をもたらす、
インゴットの製造方法。
【請求項１９】
シリコン充填物を溶融する前に、シリコン充填物をルツボに充填することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
底の第２部分の熱伝導率の少なくとも２倍の熱伝導率を有する底の第１部分を通って、熱を移動する、請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１３−５１８０２８（Ｐ２０１３−５１８０２８Ａ）
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５０５５４（Ｐ２０１２−５５０５５４）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１１／０５０３９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９２６５９
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５１１０７１０８３）エムイーエムシー・シンガポール・プライベイト・リミテッド (6)
【氏名又は名称原語表記】ＭＥＭＣ ＳＩＮＧＡＰＯＲＥ ＰＴＥ． ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１１／０５０３９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９２６５９
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５１１０７１０８３）エムイーエムシー・シンガポール・プライベイト・リミテッド (6)
【氏名又は名称原語表記】ＭＥＭＣ ＳＩＮＧＡＰＯＲＥ ＰＴＥ． ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
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