熱伝導率を調整することによって結晶質材料のブロックを製造するための装置
【課題】シリコン、ゲルマニウム等の結晶質材料のブロックを製造するための、伝導による熱除去を精密に調整可能なブリッジマン型の装置を提供する。
【解決手段】溶融材料１９の槽から結晶質材料２０のブロックを製造するための装置は、底部３を有する坩堝２と、坩堝２の下方に配置された熱除去手段９とを備える。また、装置は、坩堝の底部３と熱除去手段９との間に取り付けられた熱伝導率を調整するための手段７を備える。熱伝導率を調整するための手段７は、低放射率の熱伝導性材料から製造されかつ坩堝の底部３に平行な複数のプレート１０と、プレート１０がお互いに近づきかつ遠ざかるようにプレート１０を移動させるための手段８とを備える。
【解決手段】溶融材料１９の槽から結晶質材料２０のブロックを製造するための装置は、底部３を有する坩堝２と、坩堝２の下方に配置された熱除去手段９とを備える。また、装置は、坩堝の底部３と熱除去手段９との間に取り付けられた熱伝導率を調整するための手段７を備える。熱伝導率を調整するための手段７は、低放射率の熱伝導性材料から製造されかつ坩堝の底部３に平行な複数のプレート１０と、プレート１０がお互いに近づきかつ遠ざかるようにプレート１０を移動させるための手段８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融材料の槽から結晶質材料のブロックを製造するための装置に関し、その装置は、底部を有する坩堝と、坩堝の下方に配置された熱除去手段と、坩堝の底部と熱除去手段との間に取り付けられた熱伝導率を調整するための手段とを備える。
【背景技術】
【０００２】
今日、光電池の製造は、主として、シリコンから実施され、そのシリコン自身は、主として、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）型かまたはブリッジマン（Ｂｒｉｄｇｍａｎ）型の炉内において結晶化される。
【０００３】
ブリッジマン型の構造においては、熱は、上部または側面を介して坩堝に供給され、底部を介して除去される。炉の加熱は、いくつかの異なるアプローチを用いて、とりわけ、液相においてシリコン結晶化先端部（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｒｏｎｔ）を前進さるために結晶化プロセスを進行させながら加熱量を調節することによって、実行されてもよい。
【０００４】
ブリッジマン型の炉は、とりわけ、結晶化先端部に垂直な柱状粒子によって多結晶インゴットを製造するのを可能にするので、それは、とりわけ、ソーラー産業のためのシリコンを製造するのに適している。
【０００５】
ブリッジマン型の炉は、また、製造方法の３つの工程中に、すなわち、
坩堝内においてシリコンが溶融する工程、
成長を開始する工程、
インゴットが結晶化する工程、
において、相坩堝から除去される熱流束を制御するのを可能にする。
【０００６】
ブリッジマン型の炉は、さらに、不純物を分離することによって、使用される材料を高純度化するのを可能にし、そして、その不純物は、液相内に排除される。しかしながら、凝固すべき材料を高純度化するために、除去されるべき熱流束は、凝固先端部（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｎｔ）の形状安定条件を保つように制御されなければならず、これは、凝固速度を制限することがある。
【０００７】
さらにまた、結晶シリコンの成長が開始すると、除去される熱流束を徐々に増加させなければならない。もしそうでなければ、成長先端部（ｇｒｏｗｔｈ ｆｒｏｎｔ）の不安定化が発生し、シリコン内の不純物を十分に分離するのを妨げる。さらに、良好な粒子構造を保証するために、成長開始または接種（ｓｅｅｄｉｎｇ）は、凝固速度の制御すなわち熱流束の制御を必要とする。
【０００８】
ブリッジマン型の装置は、多くの好ましい特徴を有するが、とりわけ、溶融シリコン結晶化サイクルに関係のある温度および熱交換スループットの正確な制御に関する限り、いくつかの欠点を有する。
【０００９】
特許文献１は、坩堝内における断熱性を減少させるために、シリコンの溶融が発生するときに存在する坩堝の下方に配置された断熱部分を取り除くことを提案している。このようにして、加熱量を一定に維持しながら、放射および凝固による放熱を増大させることによって、温度を減少させることができる。この実施形態においては、坩堝の下方に存在する断熱部分は、存在するかまたは取り除かれているので、放射による熱除去は、実際には制御されることはない。
【００１０】
また、特許文献２は、坩堝の下方に配置された断熱材を段階的に取り除くことによって、溶融シリコンを冷却することを開示している。この公報においては、温度調整は、放射を制御することによって達成される。しかしながら、この実施形態は、熱流束変動を精密に制御することができない。
【００１１】
このように、坩堝内の溶融材料から放射によって熱流束を除去することは多くの欠点を有するので、一般的には、その代わりとして、伝導によって熱流束を除去することが、好まれる。
【００１２】
特許文献３は、坩堝の底部の下方に配置された黒鉛プラグを使用することを説明しており、その黒鉛プラグは、組立品の熱伝導率を増加させるのを可能にし、それによって、伝導による熱除去を向上させる。しかしながら、この黒鉛プラグは、坩堝の底部の中央に配置されるので、結晶の中央部分を著しく冷却する。したがって、除去されるべき熱の量が、通過すべき固体シリコンの熱抵抗すなわちシリコンの厚さによって、変化するので、この実施形態は、期待される寸法を有するシリコンインゴットの製造に使用することはできない。
【００１３】
特許文献４は、放射による熱除去を主として有する坩堝を使用することを説明しているが、この装置も、坩堝の下方に配置された黒鉛フェルトを圧縮することによって、伝導によって熱除去を調整することを利用するものである。
【特許文献１】欧州特許明細書第１４１，９９９号公報
【特許文献２】特開２００１−０４８６９６号公報
【特許文献３】英国特許出願公開明細書第２０４１２３６号公報
【特許文献４】国際特許出願公開明細書題２００４／０９４７０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、結晶質材料のブロックを製造するための装置を提供することであり、その装置は、伝導による熱除去を精密に調整し、かつ、実施するのが容易なものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による装置は、熱伝導率を調整するための手段が、低放射率の熱伝導性材料から製造されかつ坩堝の底部に平行な複数のプレートと、そのプレートがお互いに近づきかつ遠ざかるように、かつ坩堝の底部に近づきかつ遠ざかるようにそのプレートを移動させるための手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
その他の利点および特徴が、限定するものではない単なる例として提供されかつ添付の図面に示される本発明の特定の実施形態の以下の説明からより明確なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示されるように、結晶質材料のブロックを製造するためのブリッジマン型の装置１は、坩堝２を備え、その坩堝２自身は、底部３および側壁４を備える。坩堝２を構成する材料は、坩堝２から取り除かれるほとんどの熱流束が底部３を介して取り除かれるように選択される。したがって、底部３の材料は、好ましくは、坩堝２を構成するその他の材料と比較して優れた熱導体であり、それによって、その底部３から熱流束の大部分を除去することができる。坩堝２の側壁４は、例えば、シリカから製造されるが、坩堝２の底部３は、黒鉛から製造される。坩堝の底部の厚さは、典型的には、数センチメートルであり、例えば、５ｃｍである。坩堝の底部３は、好適には、その外面上に、少なくとも部分的に、スリットがわずかに切り込まれている（底部３の厚さのある程度の深さにまで）。スリットは、坩堝の底部の気密性を維持しながら、坩堝のこの部分において誘導結合を妨害するのを可能にし、種に害を及ぼすことのある坩堝の底部の過熱を防止する。
【００１８】
伝導による熱排出を促進するために、坩堝２の底部３の外面は、好適には、熱伝導性材料５の層によって被覆され、あるいは、熱伝導性材料５の層にしっかりと接合される。この熱伝導性材料５は、小さな放射率、好ましくは、０．５以下の放射率、および、大きな熱伝導率、好ましくは、１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１より大きい熱伝導率を有し、かつ、高い温度、典型的には、凝固すべき材料の溶融温度よりも高い温度、より典型的には、１４００℃よりも高い温度に対して耐性がある。熱伝導性材料５の層は、例えば、モリブデン膜によって形成され、例えば、１ｍｍの厚さを備える。したがって、熱伝導性材料５の層は、放射ではなくむしろ伝導によって、坩堝２に含まれる熱を除去するのを助長する。
【００１９】
坩堝２は、例えば、正方形、長方形、または、円形の断面形状を有してもよい。好ましくは、正方形の断面形状を有する坩堝２が、使用される場合、その坩堝２は、有利には、約２００ｍｍの側壁４を有する。また、坩堝２は、最大で１ｍの寸法を備える側壁を有してもよい。
【００２０】
装置１内おいて、坩堝２は、有利には、熱伝導層５上に配置され、それによって、その熱伝導層５を固定し、そして、この組立品が、熱伝導率を調整するための調整手段７と坩堝２内に含まれる熱を除去するための熱除去手段９の上方に配置される。
【００２１】
熱伝導率を調整するための調整手段７は、坩堝２の底部３と熱除去手段９との間に取り付けられ、有利には、固定支持体６の内部に配置される。熱伝導率を調整するための調整手段７は、有利には、制御された雰囲気中において、複数のプレート１０と、これらのプレートを移動させるための移動手段とを備え、その移動手段は、それらのプレートがお互いに近づきかつ遠ざかるように、かつ、坩堝２の底部に近づきかつ遠ざかるように、プレートを移動させるのを可能にするように設計される。プレート１０を移動させるための移動手段は、例えば、坩堝２の底部３に実質的に垂直でありかつ坩堝２の底部３の中心を通る垂直軸に沿って配置された制御ロッド８を備える。したがって、制御ロッド８は、この垂直軸に沿って垂直に移動することができる。
【００２２】
熱除去手段９は、例えば、熱交換器によって形成され、その熱交換器は、有利には、制御ロッド８の上端に取り付けられる。例えば、熱交換器は、例えば２７℃の温度にある銅製の水箱（ｗａｔｅｒ ｂｏｘ）によって形成される。
【００２３】
坩堝２の下方に配置された固定支持体６は、有利には、それぞれのプレートと坩堝２の底部との間において許される最大間隔およびそれぞれのプレート１０間において許される最大間隔を画定するのに使用される。また、固定支持体６は、プレート間の距離が最大となる断熱位置と、プレート間の距離が最小となりかつスペーサー１２によって予め画定された伝導位置との間におけるプレート１０の垂直運動を可能にする。
【００２４】
図１の断面図において、固定支持体６は、垂直外部側壁と、上から下に次第に減少する断面積を有する実質的に水平ないくつかの平坦支持面１１を提供する階段状内部側壁とを備える。したがって、固定支持体６は、それの最下部よりもそれの最上部においてより薄くなる。平坦支持面１１は、プレート１０と坩堝２の底部との最も遠く離れた位置すなわち個々のプレートの断熱位置を画定する。この構成においては、プレート１０は、それらのプレート１０が坩堝２の底部から遠く離れれば離れるほど減少する寸法（長さおよび／または幅）を有する断面を有する。固定支持体６は、好ましくは、中空の焼結シリカから製造される。坩堝２、熱伝導層５、および、固定支持体６は、実質的に同じ垂直対称軸を有する。
【００２５】
一般的には、熱伝導層５、熱除去手段９、および、個々のプレート１０は、同じ形状を有し、また、実質的に、同じ寸法を有する。形状および寸法は、それら自身、本質的に下方向に向かって均一に分布する熱排出を保証するために、坩堝およびインゴットの形状および寸法にきわめて類似している。
【００２６】
図示しない別の実施形態においては、内部側壁は、傾斜しており、プレート１０を配置するために上方向に向かって細くなる空間を画定する。
【００２７】
図１において、坩堝２の底部に実質的に平行な３つのプレート（１０ａ、１０ｂ、および、１０ｃ）は、平坦支持面１１に着座し、したがって、その平坦支持面１１は、プレート１０が下方向へ移動するとき、移動停止装置（ｔｒａｖｅｌ ｓｔｏｐ）の端部の役割をなす。制御ロッド８の上方向への垂直運動は、プレートの断熱位置からプレートの最大伝導位置へのそれらのプレートの垂直運動をもたらし、その最大伝導位置において、それらのプレート１０は、坩堝２の底部に最大限に近づく。
【００２８】
熱伝導層５、プレート１０、および、熱交換器９は、好ましくは、制御された雰囲気中にある。その制御された雰囲気は、例えば０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるしきい値以上である熱伝導率を有する少なくとも１つのガスを備える。このガスは、例えば、アルゴンまたはヘリウムである。
【００２９】
例えば、固定支持体６の内部に配置されたプレート１０は、最大で１ｍｍの間隔を置いてそれらの断熱位置に配置される。有利には、最も低い位置において、熱交換器９と最下部のプレート１０ａとを分離する間隔は、２つのプレート間の最大間隔の２倍であり、すなわち、２ｍｍである。
【００３０】
プレート１０は、強度のあるものであり、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きい熱伝導率および例えば約０．１５である小さい放射率を有する材料から製造される。それらのプレートは、例えば、モリブデンかまたはモリブデンベース材料から製造される。また、それらのプレートは、タングステンかまたはニオブから製造されてもよく、あるいは、それらのプレートがあまり高くない温度に維持されてもよい場合、それは坩堝から最も遠く離れた位置にある下部のプレートの場合であるが、タンタル、金、銀、または、ニッケルから製造されてもよい。これらのプレート１０は、有利には、それらの放射率を減少させるように研磨され、また、伝導位置において２つの隣接するプレート間の接触を防止するためのスペーサーの役割をなす複数の突起１２を有する。突起１２は、プレート１０の上面および／または下面上に配置されてもよい。突起１２は、例えば、断熱材からなる小さなパッドであり、例えば、シリカから製造される。突起１２は、プレート１０に突き刺されてもよく、あるいは、プレート１０にくりぬかれた穴に挿入されてもよい。プレート１０は、例えば、約３ｍｍの厚さを有し、そして、突起１２は、約０．１ｍｍの最小限の高さを有する。
【００３１】
小さな放射率を有する複数のプレート１０を使用することは、放射による熱交換を相当に減少させるのを可能にする。さらにまた、プレートのこの配置は、大量のガスではなくむしろ少量のガスを作用させるのを可能にする。それによって、対流による熱伝達を相当に減少させ、そして、装置の熱抵抗を熱伝導抵抗にまで減少させることができる。
【００３２】
加熱手段１３および側部断熱手段１４が、概略的に図１に示される。加熱手段１３は、例えば、誘導型であり、好ましくは、液相において対流による攪拌を助長するために、坩堝２の側面の上方に配置され、かつ、坩堝２の側面上に配置される。側部断熱手段１４は、公知の形で実現され、除去されるべき熱流束が下方向に向かって単方向となりかつ坩堝２の底部３の平面に実質的に垂直になることを保証する。図１において、それらの側部断熱手段１４は、坩堝２、熱伝導層５、および、固定支持体６を全体的に取り囲む。
【００３３】
装置１は、さらに、例えば熱電対の形を有する少なくとも３つの温度センサーを備える温度制御手段を備える。２つの温度センサーは、好ましくは、装置の垂直対称軸に沿って配置され、第１のセンサー１５は、坩堝２の底部３の上部に配置され、第２のセンサー１６は、坩堝２の底部３の下部に配置される。これらの２つのセンサー１５および１６は、坩堝２内の軸方向温度勾配を測定する。第３のセンサー１７が、坩堝２の底部３の周辺かつ上部に配置される。センサー１５および１７は、坩堝２の底部３の半径方向温度勾配を測定する。
【００３４】
例として、結晶質材料インゴットを製造するための装置を使用する方法が、以下で説明される。結晶質材料は、例えば、シリコンであるが、ゲルマニウムであってもよく、あるいは、任意のその他の結晶質材料であってもよい。
【００３５】
好ましい実施形態においては、種１８が、有利には、坩堝内に配置され、具体的には、坩堝の底部３に接合される。種１８は、例えば、原料と同じ材料から製造され、すなわち、シリコンから製造され、約１ｃｍの厚さを有する。
【００３６】
そして、結晶質材料の原料が、坩堝２内に配置される。この結晶質材料は、好ましくは、半導体の型を有し、例えば、シリコンである。そして、結晶質材料の原料は、加熱手段１３を駆動することによって、種１８を溶融させないように注意しながら溶融させられる。このシリコン原料溶融段階において（図１）、装置は、断熱モードにあり、すなわち、プレート１０は、固定支持体６の平坦支持面１１によって支持されている。この構成において、坩堝の底部３とプレート１０との間の間隔およびプレート間の間隔は、最大である。したがって、熱交換器９からの坩堝の断熱は、最大である。そして、制御ロッド８は、それの最も低い位置にあり、すなわち、熱交換器９は、それが坩堝２から最も遠く離れた位置にある。
【００３７】
このシリコン溶融段階中、加熱量は、液化先端部（ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｎｔ）が有利には種１８に向かって下方向へ垂直に前進するように増加する。液化先端部が種１８に到達すれば、加熱量は、もはや変化しない。有利には、溶融が発生したとき、例えばアルゴンのような少なくとも６ｍｍの厚さを有するガスが、熱伝導層５と熱交換器９との間に維持される。
【００３８】
別の実施形態においては、シリコン１９は、溶融状態で直接に坩堝に供給されてもよい。
【００３９】
そして、種１８の成長を開始するために、すなわち、固体シリコン２０と溶融シリコン１９との間の界面の移動方向を反転させるために、加熱量は、一定に維持され、プレート１０の並進運動が、開始する。第１の段階において、これまでにそれの下部位置に配置されていた制御ロッド８が、熱交換器９を最下部のプレートである第１のプレート１０ａに向かって動かすように上へ移動する。制御ロッド８の上方向への運動は、熱交換器９を第１のプレート１０ａに接触させ、その後に、このプレート１０ａを垂直方向に移動させる。図２に示されるように、制御ロッド８が上方向へ垂直に並進し続けると、第１のプレート１０ａは、第２のプレート１０ｂに向かって移動し、それによって、その第１のプレート１０ａは、突起１２の高さにおいて、第２のプレート１０ｂに接触する。そして、最後のプレート１０ｃの突起１２が、熱伝導層５に接触するまで、プレート１０は、坩堝２に向かって少しずつ移動する。
【００４０】
制御ロッド８すなわち熱交換器９の並進運動は、熱交換器９と熱伝導層５との間に配置されたガス層の厚さを調整するのを可能にする。それによって、制御ロッド８の並進運動は、坩堝２の下方において、装置１の熱抵抗を調整するのを可能にする。成長を開始するために取り付けられるべきプレート１０の数は、装置１において除去されるべき熱流束および使用される材料（および、それらのプレートの厚さ）によって変化する。このように、坩堝２の底部３に向かってプレート１０を移動させることによって、坩堝２は、益々、断熱されなくなり、溶融段階のときよりも多くの熱流束を通過させる。それによって、このアプローチは、坩堝２から除去されるべき熱流束の精密できわめて段階的な調整を可能にする。
【００４１】
シリコンのある程度の凝固段階から、有利には、加熱量を減少させることが、坩堝２の底部３の熱伝導率を調整することと組み合わせられてもよい。このようにして、熱交換器９の並進運動は、熱流束除去を一定に維持するのを可能にする。並進運動は、坩堝２の下方における装置の熱抵抗を減少させ、結晶化したシリコンすなわちシリコンの固体部分による熱抵抗の増加を相殺する。
【００４２】
最終的な状態において、プレート１０は、お互いにかつ熱伝導層５に最も近づいた位置にあり、プレート１０間および熱伝導層５と熱交換器９との間のガスの全体的な厚さは、最小となる。そして、装置は、最大伝導モードにある。
【００４３】
別の実施形態においては、所定の熱流束を除去するのに必要な最終的なガスの厚さが、薄すぎる場合、プレート１０の突起１２を除去することによって、プレート１０同士が直接に接触することを可能にしてもよい。
【００４４】
さらに別の実施形態は、成長段階中に固定支持体６の内部のプレート１０間に存在するガスを入れ替えることを備える。全体的なガスの厚さが、薄すぎる場合、より大きな熱伝導率を有するガス、例えば、ヘリウムが、使用されてもよい。したがって、熱伝導層５と熱交換器９との間におけるより大きな空間が、使用されてもよい。
【００４５】
シリコン結晶化プロセスの全体を通して、第１のセンサー１５の温度および第１のセンサー１５と第２のセンサー１６との温度差は、加熱量および制御ロッド８の移動量を制御するのを可能にする。
【００４６】
加熱量は、実際には、第１のセンサー１５によって測定された温度が溶融段階において線形に増加し、そして、成長が開始すると安定し、そして、最終的に、インゴットに凝固するときに線形に減少するように、結晶化プロセスの全体を通して変化する。
【００４７】
それと同時に、第１のセンサー１５と第２のセンサー１６との間の温度差が、制御ロッド８の移動に関連づけられる。したがって、投入溶融（ｃｈａｒｇｅ ｍｅｌｔｉｎｇ）段階中、しきい値よりも小さい温度センサー１５と１６との間の温度差が、検出され、その温度差は、装置が断熱モードにあるという事実すなわち制御ロッド８がそれの最も低い位置にあるという事実によって表現される。結晶成長開始段階において、センサー１５と１６との間の温度差は、第２のしきい値に到達するまで、ゆっくりと減少する。この減少は、熱流束除去を表現する。凝固中、センサー１５と１６との間の温度差は、第１のセンサー１５によって測定された温度の増加にもかかわらず、制御ロッド８の移動によって一定に維持される。
【００４８】
センサー１５と１７との間の温度差は、坩堝２の底部における半径方向温度勾配を表現し、坩堝から除去される熱流束が実際に単方向であることを検査するのを可能にする。このようにして、半径方向の断熱を監視することが、実行され、凝固先端部の形状に関する情報を得ることができる。坩堝２の底部に実質的に平行な等温線が、好ましくは、坩堝２の底部に垂直な凝固を有するように選択される。
【００４９】
変形例として、不均一な熱排出が、検出されてもよい。例えば、熱除去が、坩堝２の中央において、優先的に検出される場合、坩堝から最も遠く離れたプレート１０は、坩堝よりも小さい寸法を有してもよい（図１のように）。このようにして、凸状の凝固先端部を得ることができる。
【００５０】
本発明のさらに別の実施形態においては、プレート１０は、不均一な厚さを有する。熱除去が中央において優先的に検出される場合、付加的な厚さを有する材料が使用されてもよい（図３）。そして、付加的な厚さは、何らかの適切な技術によって実現されてもよく、例えば、プレートを機械加工することによって、あるいは、さらなる熱伝導性材料を突き刺すことによって、実現されてもよい。
【００５１】
プレートの幾何学的形状は、当然ながら、所定の熱流束分布が得られるように適合される。
【００５２】
図４に示される本発明のさらに別の実施形態においては、プレート１０は、予め定められた剛性を有する例えばばね型の断熱エレメント２１によって、分離されてもよい。したがって、これらのエレメントは、制御ロッド８の移動が発生したとき、プレートがお互いに相対的に移動するのを可能にする。エレメント２１は、有利には、プレート１０の周辺上に配置される。そして、エレメント２１は、プレートの周辺全体を占めてもよく、あるいは、複数のエレメントが、予め定められた領域を占めるように取り付けられる。
【００５３】
有利には、坩堝に最も近いプレートに取り付けられたエレメント２１は、最も遠く離れたプレートに取り付けられたエレメントよりも小さい剛性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】溶融段階にある本発明による装置の実施形態の概略断面図である。
【図２】結晶化段階にある本発明による装置の実施形態の概略断面図である。
【図３】中央に付加的な厚さを備えるプレートの概略断面図である。
【図４】装置の別の実施形態の概略断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融材料の槽から結晶質材料のブロックを製造するための装置に関し、その装置は、底部を有する坩堝と、坩堝の下方に配置された熱除去手段と、坩堝の底部と熱除去手段との間に取り付けられた熱伝導率を調整するための手段とを備える。
【背景技術】
【０００２】
今日、光電池の製造は、主として、シリコンから実施され、そのシリコン自身は、主として、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）型かまたはブリッジマン（Ｂｒｉｄｇｍａｎ）型の炉内において結晶化される。
【０００３】
ブリッジマン型の構造においては、熱は、上部または側面を介して坩堝に供給され、底部を介して除去される。炉の加熱は、いくつかの異なるアプローチを用いて、とりわけ、液相においてシリコン結晶化先端部（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｒｏｎｔ）を前進さるために結晶化プロセスを進行させながら加熱量を調節することによって、実行されてもよい。
【０００４】
ブリッジマン型の炉は、とりわけ、結晶化先端部に垂直な柱状粒子によって多結晶インゴットを製造するのを可能にするので、それは、とりわけ、ソーラー産業のためのシリコンを製造するのに適している。
【０００５】
ブリッジマン型の炉は、また、製造方法の３つの工程中に、すなわち、
坩堝内においてシリコンが溶融する工程、
成長を開始する工程、
インゴットが結晶化する工程、
において、相坩堝から除去される熱流束を制御するのを可能にする。
【０００６】
ブリッジマン型の炉は、さらに、不純物を分離することによって、使用される材料を高純度化するのを可能にし、そして、その不純物は、液相内に排除される。しかしながら、凝固すべき材料を高純度化するために、除去されるべき熱流束は、凝固先端部（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｎｔ）の形状安定条件を保つように制御されなければならず、これは、凝固速度を制限することがある。
【０００７】
さらにまた、結晶シリコンの成長が開始すると、除去される熱流束を徐々に増加させなければならない。もしそうでなければ、成長先端部（ｇｒｏｗｔｈ ｆｒｏｎｔ）の不安定化が発生し、シリコン内の不純物を十分に分離するのを妨げる。さらに、良好な粒子構造を保証するために、成長開始または接種（ｓｅｅｄｉｎｇ）は、凝固速度の制御すなわち熱流束の制御を必要とする。
【０００８】
ブリッジマン型の装置は、多くの好ましい特徴を有するが、とりわけ、溶融シリコン結晶化サイクルに関係のある温度および熱交換スループットの正確な制御に関する限り、いくつかの欠点を有する。
【０００９】
特許文献１は、坩堝内における断熱性を減少させるために、シリコンの溶融が発生するときに存在する坩堝の下方に配置された断熱部分を取り除くことを提案している。このようにして、加熱量を一定に維持しながら、放射および凝固による放熱を増大させることによって、温度を減少させることができる。この実施形態においては、坩堝の下方に存在する断熱部分は、存在するかまたは取り除かれているので、放射による熱除去は、実際には制御されることはない。
【００１０】
また、特許文献２は、坩堝の下方に配置された断熱材を段階的に取り除くことによって、溶融シリコンを冷却することを開示している。この公報においては、温度調整は、放射を制御することによって達成される。しかしながら、この実施形態は、熱流束変動を精密に制御することができない。
【００１１】
このように、坩堝内の溶融材料から放射によって熱流束を除去することは多くの欠点を有するので、一般的には、その代わりとして、伝導によって熱流束を除去することが、好まれる。
【００１２】
特許文献３は、坩堝の底部の下方に配置された黒鉛プラグを使用することを説明しており、その黒鉛プラグは、組立品の熱伝導率を増加させるのを可能にし、それによって、伝導による熱除去を向上させる。しかしながら、この黒鉛プラグは、坩堝の底部の中央に配置されるので、結晶の中央部分を著しく冷却する。したがって、除去されるべき熱の量が、通過すべき固体シリコンの熱抵抗すなわちシリコンの厚さによって、変化するので、この実施形態は、期待される寸法を有するシリコンインゴットの製造に使用することはできない。
【００１３】
特許文献４は、放射による熱除去を主として有する坩堝を使用することを説明しているが、この装置も、坩堝の下方に配置された黒鉛フェルトを圧縮することによって、伝導によって熱除去を調整することを利用するものである。
【特許文献１】欧州特許明細書第１４１，９９９号公報
【特許文献２】特開２００１−０４８６９６号公報
【特許文献３】英国特許出願公開明細書第２０４１２３６号公報
【特許文献４】国際特許出願公開明細書題２００４／０９４７０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、結晶質材料のブロックを製造するための装置を提供することであり、その装置は、伝導による熱除去を精密に調整し、かつ、実施するのが容易なものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による装置は、熱伝導率を調整するための手段が、低放射率の熱伝導性材料から製造されかつ坩堝の底部に平行な複数のプレートと、そのプレートがお互いに近づきかつ遠ざかるように、かつ坩堝の底部に近づきかつ遠ざかるようにそのプレートを移動させるための手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
その他の利点および特徴が、限定するものではない単なる例として提供されかつ添付の図面に示される本発明の特定の実施形態の以下の説明からより明確なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示されるように、結晶質材料のブロックを製造するためのブリッジマン型の装置１は、坩堝２を備え、その坩堝２自身は、底部３および側壁４を備える。坩堝２を構成する材料は、坩堝２から取り除かれるほとんどの熱流束が底部３を介して取り除かれるように選択される。したがって、底部３の材料は、好ましくは、坩堝２を構成するその他の材料と比較して優れた熱導体であり、それによって、その底部３から熱流束の大部分を除去することができる。坩堝２の側壁４は、例えば、シリカから製造されるが、坩堝２の底部３は、黒鉛から製造される。坩堝の底部の厚さは、典型的には、数センチメートルであり、例えば、５ｃｍである。坩堝の底部３は、好適には、その外面上に、少なくとも部分的に、スリットがわずかに切り込まれている（底部３の厚さのある程度の深さにまで）。スリットは、坩堝の底部の気密性を維持しながら、坩堝のこの部分において誘導結合を妨害するのを可能にし、種に害を及ぼすことのある坩堝の底部の過熱を防止する。
【００１８】
伝導による熱排出を促進するために、坩堝２の底部３の外面は、好適には、熱伝導性材料５の層によって被覆され、あるいは、熱伝導性材料５の層にしっかりと接合される。この熱伝導性材料５は、小さな放射率、好ましくは、０．５以下の放射率、および、大きな熱伝導率、好ましくは、１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１より大きい熱伝導率を有し、かつ、高い温度、典型的には、凝固すべき材料の溶融温度よりも高い温度、より典型的には、１４００℃よりも高い温度に対して耐性がある。熱伝導性材料５の層は、例えば、モリブデン膜によって形成され、例えば、１ｍｍの厚さを備える。したがって、熱伝導性材料５の層は、放射ではなくむしろ伝導によって、坩堝２に含まれる熱を除去するのを助長する。
【００１９】
坩堝２は、例えば、正方形、長方形、または、円形の断面形状を有してもよい。好ましくは、正方形の断面形状を有する坩堝２が、使用される場合、その坩堝２は、有利には、約２００ｍｍの側壁４を有する。また、坩堝２は、最大で１ｍの寸法を備える側壁を有してもよい。
【００２０】
装置１内おいて、坩堝２は、有利には、熱伝導層５上に配置され、それによって、その熱伝導層５を固定し、そして、この組立品が、熱伝導率を調整するための調整手段７と坩堝２内に含まれる熱を除去するための熱除去手段９の上方に配置される。
【００２１】
熱伝導率を調整するための調整手段７は、坩堝２の底部３と熱除去手段９との間に取り付けられ、有利には、固定支持体６の内部に配置される。熱伝導率を調整するための調整手段７は、有利には、制御された雰囲気中において、複数のプレート１０と、これらのプレートを移動させるための移動手段とを備え、その移動手段は、それらのプレートがお互いに近づきかつ遠ざかるように、かつ、坩堝２の底部に近づきかつ遠ざかるように、プレートを移動させるのを可能にするように設計される。プレート１０を移動させるための移動手段は、例えば、坩堝２の底部３に実質的に垂直でありかつ坩堝２の底部３の中心を通る垂直軸に沿って配置された制御ロッド８を備える。したがって、制御ロッド８は、この垂直軸に沿って垂直に移動することができる。
【００２２】
熱除去手段９は、例えば、熱交換器によって形成され、その熱交換器は、有利には、制御ロッド８の上端に取り付けられる。例えば、熱交換器は、例えば２７℃の温度にある銅製の水箱（ｗａｔｅｒ ｂｏｘ）によって形成される。
【００２３】
坩堝２の下方に配置された固定支持体６は、有利には、それぞれのプレートと坩堝２の底部との間において許される最大間隔およびそれぞれのプレート１０間において許される最大間隔を画定するのに使用される。また、固定支持体６は、プレート間の距離が最大となる断熱位置と、プレート間の距離が最小となりかつスペーサー１２によって予め画定された伝導位置との間におけるプレート１０の垂直運動を可能にする。
【００２４】
図１の断面図において、固定支持体６は、垂直外部側壁と、上から下に次第に減少する断面積を有する実質的に水平ないくつかの平坦支持面１１を提供する階段状内部側壁とを備える。したがって、固定支持体６は、それの最下部よりもそれの最上部においてより薄くなる。平坦支持面１１は、プレート１０と坩堝２の底部との最も遠く離れた位置すなわち個々のプレートの断熱位置を画定する。この構成においては、プレート１０は、それらのプレート１０が坩堝２の底部から遠く離れれば離れるほど減少する寸法（長さおよび／または幅）を有する断面を有する。固定支持体６は、好ましくは、中空の焼結シリカから製造される。坩堝２、熱伝導層５、および、固定支持体６は、実質的に同じ垂直対称軸を有する。
【００２５】
一般的には、熱伝導層５、熱除去手段９、および、個々のプレート１０は、同じ形状を有し、また、実質的に、同じ寸法を有する。形状および寸法は、それら自身、本質的に下方向に向かって均一に分布する熱排出を保証するために、坩堝およびインゴットの形状および寸法にきわめて類似している。
【００２６】
図示しない別の実施形態においては、内部側壁は、傾斜しており、プレート１０を配置するために上方向に向かって細くなる空間を画定する。
【００２７】
図１において、坩堝２の底部に実質的に平行な３つのプレート（１０ａ、１０ｂ、および、１０ｃ）は、平坦支持面１１に着座し、したがって、その平坦支持面１１は、プレート１０が下方向へ移動するとき、移動停止装置（ｔｒａｖｅｌ ｓｔｏｐ）の端部の役割をなす。制御ロッド８の上方向への垂直運動は、プレートの断熱位置からプレートの最大伝導位置へのそれらのプレートの垂直運動をもたらし、その最大伝導位置において、それらのプレート１０は、坩堝２の底部に最大限に近づく。
【００２８】
熱伝導層５、プレート１０、および、熱交換器９は、好ましくは、制御された雰囲気中にある。その制御された雰囲気は、例えば０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるしきい値以上である熱伝導率を有する少なくとも１つのガスを備える。このガスは、例えば、アルゴンまたはヘリウムである。
【００２９】
例えば、固定支持体６の内部に配置されたプレート１０は、最大で１ｍｍの間隔を置いてそれらの断熱位置に配置される。有利には、最も低い位置において、熱交換器９と最下部のプレート１０ａとを分離する間隔は、２つのプレート間の最大間隔の２倍であり、すなわち、２ｍｍである。
【００３０】
プレート１０は、強度のあるものであり、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きい熱伝導率および例えば約０．１５である小さい放射率を有する材料から製造される。それらのプレートは、例えば、モリブデンかまたはモリブデンベース材料から製造される。また、それらのプレートは、タングステンかまたはニオブから製造されてもよく、あるいは、それらのプレートがあまり高くない温度に維持されてもよい場合、それは坩堝から最も遠く離れた位置にある下部のプレートの場合であるが、タンタル、金、銀、または、ニッケルから製造されてもよい。これらのプレート１０は、有利には、それらの放射率を減少させるように研磨され、また、伝導位置において２つの隣接するプレート間の接触を防止するためのスペーサーの役割をなす複数の突起１２を有する。突起１２は、プレート１０の上面および／または下面上に配置されてもよい。突起１２は、例えば、断熱材からなる小さなパッドであり、例えば、シリカから製造される。突起１２は、プレート１０に突き刺されてもよく、あるいは、プレート１０にくりぬかれた穴に挿入されてもよい。プレート１０は、例えば、約３ｍｍの厚さを有し、そして、突起１２は、約０．１ｍｍの最小限の高さを有する。
【００３１】
小さな放射率を有する複数のプレート１０を使用することは、放射による熱交換を相当に減少させるのを可能にする。さらにまた、プレートのこの配置は、大量のガスではなくむしろ少量のガスを作用させるのを可能にする。それによって、対流による熱伝達を相当に減少させ、そして、装置の熱抵抗を熱伝導抵抗にまで減少させることができる。
【００３２】
加熱手段１３および側部断熱手段１４が、概略的に図１に示される。加熱手段１３は、例えば、誘導型であり、好ましくは、液相において対流による攪拌を助長するために、坩堝２の側面の上方に配置され、かつ、坩堝２の側面上に配置される。側部断熱手段１４は、公知の形で実現され、除去されるべき熱流束が下方向に向かって単方向となりかつ坩堝２の底部３の平面に実質的に垂直になることを保証する。図１において、それらの側部断熱手段１４は、坩堝２、熱伝導層５、および、固定支持体６を全体的に取り囲む。
【００３３】
装置１は、さらに、例えば熱電対の形を有する少なくとも３つの温度センサーを備える温度制御手段を備える。２つの温度センサーは、好ましくは、装置の垂直対称軸に沿って配置され、第１のセンサー１５は、坩堝２の底部３の上部に配置され、第２のセンサー１６は、坩堝２の底部３の下部に配置される。これらの２つのセンサー１５および１６は、坩堝２内の軸方向温度勾配を測定する。第３のセンサー１７が、坩堝２の底部３の周辺かつ上部に配置される。センサー１５および１７は、坩堝２の底部３の半径方向温度勾配を測定する。
【００３４】
例として、結晶質材料インゴットを製造するための装置を使用する方法が、以下で説明される。結晶質材料は、例えば、シリコンであるが、ゲルマニウムであってもよく、あるいは、任意のその他の結晶質材料であってもよい。
【００３５】
好ましい実施形態においては、種１８が、有利には、坩堝内に配置され、具体的には、坩堝の底部３に接合される。種１８は、例えば、原料と同じ材料から製造され、すなわち、シリコンから製造され、約１ｃｍの厚さを有する。
【００３６】
そして、結晶質材料の原料が、坩堝２内に配置される。この結晶質材料は、好ましくは、半導体の型を有し、例えば、シリコンである。そして、結晶質材料の原料は、加熱手段１３を駆動することによって、種１８を溶融させないように注意しながら溶融させられる。このシリコン原料溶融段階において（図１）、装置は、断熱モードにあり、すなわち、プレート１０は、固定支持体６の平坦支持面１１によって支持されている。この構成において、坩堝の底部３とプレート１０との間の間隔およびプレート間の間隔は、最大である。したがって、熱交換器９からの坩堝の断熱は、最大である。そして、制御ロッド８は、それの最も低い位置にあり、すなわち、熱交換器９は、それが坩堝２から最も遠く離れた位置にある。
【００３７】
このシリコン溶融段階中、加熱量は、液化先端部（ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｎｔ）が有利には種１８に向かって下方向へ垂直に前進するように増加する。液化先端部が種１８に到達すれば、加熱量は、もはや変化しない。有利には、溶融が発生したとき、例えばアルゴンのような少なくとも６ｍｍの厚さを有するガスが、熱伝導層５と熱交換器９との間に維持される。
【００３８】
別の実施形態においては、シリコン１９は、溶融状態で直接に坩堝に供給されてもよい。
【００３９】
そして、種１８の成長を開始するために、すなわち、固体シリコン２０と溶融シリコン１９との間の界面の移動方向を反転させるために、加熱量は、一定に維持され、プレート１０の並進運動が、開始する。第１の段階において、これまでにそれの下部位置に配置されていた制御ロッド８が、熱交換器９を最下部のプレートである第１のプレート１０ａに向かって動かすように上へ移動する。制御ロッド８の上方向への運動は、熱交換器９を第１のプレート１０ａに接触させ、その後に、このプレート１０ａを垂直方向に移動させる。図２に示されるように、制御ロッド８が上方向へ垂直に並進し続けると、第１のプレート１０ａは、第２のプレート１０ｂに向かって移動し、それによって、その第１のプレート１０ａは、突起１２の高さにおいて、第２のプレート１０ｂに接触する。そして、最後のプレート１０ｃの突起１２が、熱伝導層５に接触するまで、プレート１０は、坩堝２に向かって少しずつ移動する。
【００４０】
制御ロッド８すなわち熱交換器９の並進運動は、熱交換器９と熱伝導層５との間に配置されたガス層の厚さを調整するのを可能にする。それによって、制御ロッド８の並進運動は、坩堝２の下方において、装置１の熱抵抗を調整するのを可能にする。成長を開始するために取り付けられるべきプレート１０の数は、装置１において除去されるべき熱流束および使用される材料（および、それらのプレートの厚さ）によって変化する。このように、坩堝２の底部３に向かってプレート１０を移動させることによって、坩堝２は、益々、断熱されなくなり、溶融段階のときよりも多くの熱流束を通過させる。それによって、このアプローチは、坩堝２から除去されるべき熱流束の精密できわめて段階的な調整を可能にする。
【００４１】
シリコンのある程度の凝固段階から、有利には、加熱量を減少させることが、坩堝２の底部３の熱伝導率を調整することと組み合わせられてもよい。このようにして、熱交換器９の並進運動は、熱流束除去を一定に維持するのを可能にする。並進運動は、坩堝２の下方における装置の熱抵抗を減少させ、結晶化したシリコンすなわちシリコンの固体部分による熱抵抗の増加を相殺する。
【００４２】
最終的な状態において、プレート１０は、お互いにかつ熱伝導層５に最も近づいた位置にあり、プレート１０間および熱伝導層５と熱交換器９との間のガスの全体的な厚さは、最小となる。そして、装置は、最大伝導モードにある。
【００４３】
別の実施形態においては、所定の熱流束を除去するのに必要な最終的なガスの厚さが、薄すぎる場合、プレート１０の突起１２を除去することによって、プレート１０同士が直接に接触することを可能にしてもよい。
【００４４】
さらに別の実施形態は、成長段階中に固定支持体６の内部のプレート１０間に存在するガスを入れ替えることを備える。全体的なガスの厚さが、薄すぎる場合、より大きな熱伝導率を有するガス、例えば、ヘリウムが、使用されてもよい。したがって、熱伝導層５と熱交換器９との間におけるより大きな空間が、使用されてもよい。
【００４５】
シリコン結晶化プロセスの全体を通して、第１のセンサー１５の温度および第１のセンサー１５と第２のセンサー１６との温度差は、加熱量および制御ロッド８の移動量を制御するのを可能にする。
【００４６】
加熱量は、実際には、第１のセンサー１５によって測定された温度が溶融段階において線形に増加し、そして、成長が開始すると安定し、そして、最終的に、インゴットに凝固するときに線形に減少するように、結晶化プロセスの全体を通して変化する。
【００４７】
それと同時に、第１のセンサー１５と第２のセンサー１６との間の温度差が、制御ロッド８の移動に関連づけられる。したがって、投入溶融（ｃｈａｒｇｅ ｍｅｌｔｉｎｇ）段階中、しきい値よりも小さい温度センサー１５と１６との間の温度差が、検出され、その温度差は、装置が断熱モードにあるという事実すなわち制御ロッド８がそれの最も低い位置にあるという事実によって表現される。結晶成長開始段階において、センサー１５と１６との間の温度差は、第２のしきい値に到達するまで、ゆっくりと減少する。この減少は、熱流束除去を表現する。凝固中、センサー１５と１６との間の温度差は、第１のセンサー１５によって測定された温度の増加にもかかわらず、制御ロッド８の移動によって一定に維持される。
【００４８】
センサー１５と１７との間の温度差は、坩堝２の底部における半径方向温度勾配を表現し、坩堝から除去される熱流束が実際に単方向であることを検査するのを可能にする。このようにして、半径方向の断熱を監視することが、実行され、凝固先端部の形状に関する情報を得ることができる。坩堝２の底部に実質的に平行な等温線が、好ましくは、坩堝２の底部に垂直な凝固を有するように選択される。
【００４９】
変形例として、不均一な熱排出が、検出されてもよい。例えば、熱除去が、坩堝２の中央において、優先的に検出される場合、坩堝から最も遠く離れたプレート１０は、坩堝よりも小さい寸法を有してもよい（図１のように）。このようにして、凸状の凝固先端部を得ることができる。
【００５０】
本発明のさらに別の実施形態においては、プレート１０は、不均一な厚さを有する。熱除去が中央において優先的に検出される場合、付加的な厚さを有する材料が使用されてもよい（図３）。そして、付加的な厚さは、何らかの適切な技術によって実現されてもよく、例えば、プレートを機械加工することによって、あるいは、さらなる熱伝導性材料を突き刺すことによって、実現されてもよい。
【００５１】
プレートの幾何学的形状は、当然ながら、所定の熱流束分布が得られるように適合される。
【００５２】
図４に示される本発明のさらに別の実施形態においては、プレート１０は、予め定められた剛性を有する例えばばね型の断熱エレメント２１によって、分離されてもよい。したがって、これらのエレメントは、制御ロッド８の移動が発生したとき、プレートがお互いに相対的に移動するのを可能にする。エレメント２１は、有利には、プレート１０の周辺上に配置される。そして、エレメント２１は、プレートの周辺全体を占めてもよく、あるいは、複数のエレメントが、予め定められた領域を占めるように取り付けられる。
【００５３】
有利には、坩堝に最も近いプレートに取り付けられたエレメント２１は、最も遠く離れたプレートに取り付けられたエレメントよりも小さい剛性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】溶融段階にある本発明による装置の実施形態の概略断面図である。
【図２】結晶化段階にある本発明による装置の実施形態の概略断面図である。
【図３】中央に付加的な厚さを備えるプレートの概略断面図である。
【図４】装置の別の実施形態の概略断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部（３）を有する坩堝（２）と、前記坩堝（２）の下方に配置された熱除去手段（９）と、前記坩堝の前記底部（３）と前記熱除去手段（９）との間に取り付けられた熱伝導率を調整するための手段（７）とを備える、溶融材料（１９）の槽から結晶質材料（２０）のブロックを製造するための装置において、
熱伝導率を調整するための前記手段（７）が、
低放射率の熱伝導性材料から製造され、かつ、前記坩堝の前記底部（３）に平行な複数のプレート（１０）と、
前記プレート（１０）がお互いに近づきかつ遠ざかるように、かつ前記坩堝（２）の前記底部に近づきかつ遠ざかるように前記プレート（１０）を移動させるための手段と、
を備え、
前記プレート（１０）が、０．５以下の放射率を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記プレート（１０）が、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導率を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プレート（１０）が、モリブデンに基づいた材料から製造されることを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記プレート（１０）が、付加的な厚さを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
熱伝導率を調整するための前記手段（７）が、０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導率を有する少なくとも１つのガスを含む制御された雰囲気を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記制御された雰囲気が、ヘリウムまたはアルゴンを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
熱伝導率を調整するための前記手段が、前記坩堝の前記底部にしっかりと接合されかつ０．５より小さい放射率を有する熱伝導層（５）を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記熱伝導層（５）が、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導率を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記プレート（１０）が、スペーサーを形成する突起（１２）を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記プレート（１０）間にばね型の断熱エレメント（２１）を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記プレートをお互いに近づきかつ遠ざかるように移動させるための前記手段が、前記熱除去手段（９）と一体化された制御ロッド（８）を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１】
底部（３）を有する坩堝（２）と、前記坩堝（２）の下方に配置された熱除去手段（９）と、前記坩堝の前記底部（３）と前記熱除去手段（９）との間に取り付けられた熱伝導率を調整するための手段（７）とを備える、溶融材料（１９）の槽から結晶質材料（２０）のブロックを製造するための装置において、
熱伝導率を調整するための前記手段（７）が、
低放射率の熱伝導性材料から製造され、かつ、前記坩堝の前記底部（３）に平行な複数のプレート（１０）と、
前記プレート（１０）がお互いに近づきかつ遠ざかるように、かつ前記坩堝（２）の前記底部に近づきかつ遠ざかるように前記プレート（１０）を移動させるための手段と、
を備え、
前記プレート（１０）が、０．５以下の放射率を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記プレート（１０）が、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導率を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プレート（１０）が、モリブデンに基づいた材料から製造されることを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記プレート（１０）が、付加的な厚さを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
熱伝導率を調整するための前記手段（７）が、０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導率を有する少なくとも１つのガスを含む制御された雰囲気を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記制御された雰囲気が、ヘリウムまたはアルゴンを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
熱伝導率を調整するための前記手段が、前記坩堝の前記底部にしっかりと接合されかつ０．５より小さい放射率を有する熱伝導層（５）を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記熱伝導層（５）が、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導率を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記プレート（１０）が、スペーサーを形成する突起（１２）を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記プレート（１０）間にばね型の断熱エレメント（２１）を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記プレートをお互いに近づきかつ遠ざかるように移動させるための前記手段が、前記熱除去手段（９）と一体化された制御ロッド（８）を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１８９８７（Ｐ２００９−１８９８７Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１８００２５（Ｐ２００８−１８００２５）
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（５０２１４２３２３）コミサリア、ア、レネルジ、アトミク (195)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＭＭＩＳＳＡＲＩＡＴ Ａ Ｌ’ＥＮＥＲＧＩＥ ＡＴＯＭＩＱＵＥ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８００２５（Ｐ２００８−１８００２５）
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（５０２１４２３２３）コミサリア、ア、レネルジ、アトミク (195)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＭＭＩＳＳＡＲＩＡＴ Ａ Ｌ’ＥＮＥＲＧＩＥ ＡＴＯＭＩＱＵＥ
【Ｆターム（参考）】
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