DE102010014724B4

DE102010014724B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken

Info

Publication number: DE102010014724B4
Application number: DE201010014724
Authority: DE
Inventors: Christian Reimann; Dr. Freudenberg Bernhard; Günter RADEL; Matthias Trempa; Kaspars DADZIS; Dr. Dietrich Marc; Doreen NAUERT; Stefan PROSKE; Dr. Friedrich Jochen
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Deutsche Solar GmbH; SolarWorld Industries Sachsen GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; SolarWorld Industries GmbH
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: DE102010014724A1

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von Silizium-Blöcken umfassend – ein Gefäß (2 bis 2f) zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze mit – einem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f), – einer Innenseite (6), – einer Außenseite (7) und – einer Mittel-Längs-Achse (8) und – mindestens eine Tragplatte (3e bis 3o), – welche zumindest bereichsweise in direktem Kontakt mit dem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) steht, und – welche zusammen mit dem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) eine Basis (9e bis 9o) bildet, und – Mittel zur Erzeugung eines inhomogenen Temperaturfeldes auf der Innenseite (6) des Bodens (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f), – dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (9e bis 9o) eine Vielzahl von Ausnehmungen (10e; 10f; 10g; 10h; 10i; 10k; 10l; 10o) aufweist, – wobei sich die Ausnehmungen (10e; 10f; 10g; 10h; 10i; 10k; 10l; 10o) in...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken.
Die Herstellung von großvolumigen Silizium-Blöcken ist ein Schlüsselschritt im Herstellungsprozess von Silizium-Solarzellen. Dieser Verfahrensschritt hat einen entscheidenden Einfluss auf die weiteren Eigenschaften des Halbleiter-Materials, insbesondere auf den erreichbaren Wirkungsgrad der fertigen Solarzellen.
Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken sind beispielsweise aus der WO 2007/148987 A1 und der DE 24 61 553 C2 bekannt. Entsprechende Vorrichtungen und Verfahren sind außerdem aus der WO 2010/005 705 A1 , der JP 2000 327 474 A1 , der DE 10 2008 051 492 A1 und der DE 10 2005 013 410 A1 bekannt.
Es besteht jedoch fortwährender Bedarf, derartige Verfahren besser kontrollierbar und reproduzierbar sowie kostengünstiger zu machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die Basis einer Kokille derart auszubilden, dass beim gerichteten Abkühlen von unten die Schmelze in der Kokille an deren Boden einem Orts-variablen Temperaturfeld ausgesetzt ist. Erfindungsgemäß wird dies insbesondere dadurch erreicht, dass die Tragplatte unter dem Boden der Kokille einen inhomogenen Wärmedurchgangskoeffizienten aufweist. Sie hat insbesondere mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten. Dies führt dazu, dass die Schmelze im Bereich mit einem höheren Wärmedurchgangskoeffizienten schneller abkühlt und somit die Kristallisation der Schmelze an diesen Stellen bevorzugt beginnt. Ein erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin, dass dieser Effekt relativ robust bezüglich einer Variabilität des Schmelzofens, insbesondere der Temperatur-Verteilung in diesem ist.
Auf besonders einfache Weise lassen sich Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten in der Basis dadurch erreichen, dass die Tragplatte eine inhomogene, das heißt eine Orts-variable Dicke aufweist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auch der Boden der Kokille eine inhomogene Dicke aufweisen. Die Dicke des Bodens kann jedoch auch homogen, das heißt konstant sein. Die Wärmeleitfähigkeit der Tragplatte und des Bodens kann konstant sein, das heißt sie können jeweils aus einem einzigen Material gefertigt sein. Alternativ dazu kann die Tragplatte aus einer Kombination mehrerer Werkstoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit sein.
Mittels einer Kühl-Einrichtung lässt sich die Wärmeabfuhr im Bereich der Basis, insbesondere im Bereich des Kokillenbodens besonders effizient und gezielt beeinflussen.
Die Wirkung der Kühl-Einrichtung auf die Wärmeabfuhr ist unter anderem von deren räumlicher Anordnung bezüglich des Kokillenbodens, insbesondere von dem Temperatur-Gradient zwischen Kokillenboden und Kühlkanal, sowie von den geometrischen Abmessungen des Kühlkanals, insbesondere dem Volumenstrom durch denselben abhängig.
Über eine gezielte Anordnung von Ausnehmungen, das heißt Bereiche mit verminderter Dicke, lassen sich sehr spezifisch eine Tragplatte und ein Boden und somit eine Basis mit einer vorgegebenen Wärmedurchgangskoeffizienten-Verteilung herstellen. Um die Variabilität des Wärmedurchgangskoeffizienten in den übrigen Bereichen zu minimieren, weist die Tragplatte abgesehen von den Ausnehmungen vorzugsweise eine homogene Dicke auf. Anstelle der Ausnehmungen können entsprechend auch Verstärkungen vorgesehen sein.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Abkühlen der Silizium-Schmelze in der Kokille Wärme derart durch den Boden der Kokille abgeführt, dass sich im Bereich des Bodens auf der Innenseite der Kokille zumindest zeitweise eine inhomogene Temperatur-Verteilung einstellt. Hierdurch kann der Kristallisations-Vorgang, insbesondere die Keimbildung am Boden der Kokille, gezielt beeinflusst werden.
Temperatur-Unterschiede von 0,1 bis 50 Kelvin im Bereich des Kokillen-Bodens können die Keimbildung und damit die Volumenkristallisation entscheidend beeinflussen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Silizum-Blöcken und
2 bis 15 entsprechende Darstellungen von Alternativen, wobei die 6 bis 13 und 15 erfindungsgemäße Vorrichtungen zeigen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 eine gattungsgemäße Vorrichtung beschrieben. Eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Silizium-Blöcken umfasst ein Gefäß 2 zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze und eine Tragplatte 3 für dasselbe.
Beim Gefäß 2 handelt es sich insbesondere um einen Tiegel oder um eine Kokille. Es hat einen Boden 4 und mindestens eine Seitenwand 5. Der Boden 4 und die mindestens eine Seitenwand 5 haben jeweils eine Innenseite 6 und eine Außenseite 7.
Das Gefäß 2 ist symmetrisch zu einer Mittel-Längs-Achse 8. Die Mittel-Längs-Achse 8 steht insbesondere senkrecht auf dem Boden 4. Das Gefäß 2 hat vorzugsweise einen rechteckigen, quadratischen oder einen kreisförmigen Querschnitt.
Das Gefäß 2 ist vorzugsweise aus Keramik und weist insbesondere zumindest einen Anteil an Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder Siliziumcarbid auf. Das Gefäß 2 kann auch Anteile an Graphit aufweisen oder aus Graphit bestehen.
Der Boden 4 hat in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 eine Ausdehnung im Bereich von 10 cm bis 200 cm, insbesondere von mindestens 25 cm, vorzugsweise von mindestens 50 cm. Im Bereich des Bodens 4 liegt die Wandstärke im Bereich von 1 cm bis 5 cm, insbesondere im Bereich von 2 cm bis 3 cm. In Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 haben die Seitenwände 5 eine Ausdehnung im Bereich von 20 cm bis 150 cm, insbesondere im Bereich von 50 cm bis 110 cm. Die Seitenwände 5 schließen mit dem Boden 4 einen Winkel b von mindestens 90° ein. Der Winkel b liegt vorzugsweise im Bereich von 92° bis 100°, insbesondere im Bereich von 95° bis 98°. Das Gefäß 2 erweitert sich somit ausgehend vom Boden in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8. Hierdurch wird eine Entnahme des Silizium-Blocks nach Kristallisation desselben vereinfacht.
Die Tragplatte 3 steht zumindest bereichsweise in direktem Kontakt mit dem Boden 4. Sie bildet zusammen mit dem Boden 4 eine Basis 9. Die Tragplatte 3 kann einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein. Sie umfasst insbesondere eine oder mehrere Schichten. Die Tragplatte 3 weist eine Dicke DT auf. Sie hat in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 Abmessungen, welche mindestens so groß, insbesondere mindestens 1,1-mal so groß, sind wie die des Bodens 4 des Gefäßes 2. Sie steht vorzugsweise in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 über den Boden 4 des Gefäßes über.
Die Tragplatte 3 ist aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Tragplatte 3 beträgt mindestens 10 W/(mK). Die Tragplatte 3 ist insbesondere zumindest teilweise aus Graphit. Sie kann auch vollständig aus Graphit bestehen.
Es sind Mittel zur Erzeugung eines inhomogenen Temperaturfeldes auf der Innenseite 6 des Bodens 4 vorgesehen. Hierzu ist die Basis 9 derart ausgebildet, dass sie einen inhomogenen Wärmedurchgangskoeffizienten U aufweist. Das heißt die Basis 9 weist mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten U₁, U₂ bezogen auf die Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 auf.
Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung wird dies dadurch erreicht, dass der Boden 4 mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten U_B1, U_B2 aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Boden 4 eine inhomogene Dicke D_XY aufweist. Unter einer inhomogenen Dicke sei verstanden, dass die Dicke D des Bodens 4 in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 nicht konstant ist, das heißt variiert. Anders ausgedrückt weist der Boden 4 mindestens einen Bereich mit einer geringeren Dicke als der Rest des Bodens 4 auf.
Die Wärmeleitfähigkeit des Bodens 4 kann dahingegen über die gesamte Erstreckung des Bodens 4 konstant sein. Der Boden 4 kann insbesondere aus einem einzigen Material hergestellt sein und somit eine konstante Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Der Boden 4 kann auch bereichsweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.
Die Dickenverteilung des Bodens 4 wird dadurch erreicht, dass der Boden 4 eine Vielzahl von Ausnehmungen 10 aufweist. Der Boden 4 weist insbesondere mindestens eine Ausnehmung 10 auf. Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 sind die Ausnehmungen 10 auf der Außenseite 7 des Bodens 4 angeordnet. Abgesehen von den Ausnehmungen 10 weist der Boden 4 eine homogene Dicke D₀ auf.
Die Ausnehmungen 10 sind sacklochartig ausgebildet. Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 weisen sie eine zylindrische Form auf. Die Ausnehmungen 10 können einen runden, insbesondere einen kreisförmigen, oder einen vieleckigen, insbesondere einen drei-, vier-, sechs- oder mehreckigen, Querschnitt aufweisen. Sie weisen in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 eine Tiefe T im Bereich von 0,5 mm bis 2 cm, insbesondere von höchstens 1 cm, insbesondere von höchstens 5 mm auf. In Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 liegt die Ausdehnung der Ausnehmungen 10 im Bereich von 1 mm bis 20 cm, insbesondere höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 1 cm.
Die Ausnehmungen 10 sind vorzugsweise gleichmäßig, insbesondere in einem regelmäßigen Muster am Boden 4 des Gefäßes 2 angeordnet. Sie sind insbesondere symmetrisch zur Mittel-Längs-Achse 8 angeordnet. Als Muster für die Anordnung der Ausnehmungen 10 kommt insbesondere ein trianguläres, ein quadratisches oder ein hexagonales Muster in Frage. Eine kreisförmige Anordnung der Ausnehmungen 10 ist ebenso möglich. Bei der dargestellten Vorrichtung 1 haben alle Ausnehmungen 10 identische Abmessungen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass verschiedene Ausnehmungen 10 unterschiedliche Abmessungen, insbesondere unterschiedliche Tiefen T oder unterschiedliche Ausdehnungen in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 aufweisen.
Die Ausnehmungen 10 sind in einem wechselseitigen Abstand A zu einander angeordnet. Der Abstand A liegt im Bereich von 3 cm bis 30 cm, insbesondere im Bereich von 5 cm bis 20 cm. Hierbei sind die Anzahl der Ausnehmungen 10, deren Abmessungen und deren Verteilung am Boden 4 derart aufeinander abgestimmt, dass die Ausnehmungen 10 keinen nachweisbaren Einfluss auf das Temperaturfeld an der Innenseite 6 des Bodens 4 im Bereich benachbarter Ausnehmungen 10 haben. Der Einfluss einer Ausnehmung 10 auf das Temperaturfeld an der Innenseite 6 des Bodens 4 liegt im Bereich von 0,1 K bis 50 K.
Die Anzahl der Ausnehmungen 10 im Boden 4 liegt im Bereich von 1 bis 500, insbesondere im Bereich von 4 bis 100, vorzugsweise im Bereich bis 50.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Silizium-Blöcken beschrieben. Zunächst wird das Gefäß 2 zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze bereitgestellt und mit einer Silizium-Schmelze befüllt. Hierzu kann auch Silizium in dem Gefäß 2 aufgeschmolzen werden. Zum Auskristallisieren der Silizium-Schmelze wird diese ausgehend vom Boden 4 des Gefäßes 2 langsam abgekühlt. Unter einer langsamen Abkühlung sei eine Abkühlung von höchstens 0,3°C/s, insbesondere höchstens 0,1°C/s verstanden. Hierbei wird Wärme durch den Boden 4 des Gefäßes 2 abgeführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Abführen der Wärme derart erfolgt, dass sich im Bereich des Bodens 4 auf der Innenseite 6 des Gefäßes 2 zumindest zeitweise, insbesondere zumindest zu Beginn des Kristallisation-Vorgangs der Silizium-Schmelze, eine inhomogene Temperatur-Verteilung einstellt. Aufgrund der Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten U_B1, U_B2 bilden sich im Bereich des Bodens 4 auf der Innenseite 6 des Gefäßes 2 insbesondere Bereiche mit höherer und Bereiche mit niedrigerer Temperatur.
Die Ausnehmungen 10 führen beim Abkühlen der Silizium-Schmelze in diesen Bereichen zu einer erhöhten Wärmeabstrahlung im Vergleich zu Bereichen des Bodens 4 ohne Ausnehmungen 10 und dadurch zu einer größeren Wärmeabfuhr.
Die Temperatur-Verteilung an der Innenseite 6 des Bodens 4 umfasst hierbei einen Temperatur-Bereich von mindestens 0,1 K bis 50 K, insbesondere mindestens 1 K, insbesondere mindestens 5 K und höchstens 20 K, insbesondere höchstens 10 K.
Die Bereiche mit niedrigerer Temperatur bilden Keimbildungs-Zentren, an welchen die Kristallisation der Silizium-Schmelze bevorzugt einsetzt. Nach der Ausbildung von Kristallisationskeimen in den Bereichen mit niedrigerer Temperatur wird die Temperatur der Silizium-Schmelze an der Innenseite 6 des Bodens 4 weiter so langsam abgesenkt, dass die von den Keimbildungs-Zentren in den Bereichen niedrigerer Temperatur aus anwachsenden Kristalle die Bereiche mit höherer Temperatur vollständig überwachsen haben, bevor die Temperatur so niedrig ist, dass es in letzteren Bereichen zu einer heterogenen Keimbildung kommt.
Zur Herstellung des Gefäßes 2 wird zunächst ein Grünling des Gefäßes 2 hergestellt. Gemäß einer ersten Alternative wird der Boden 4 des Gefäßes 2 vor Aushärtung des Grünlings strukturiert. In einer anderen Alternative wird der Boden 4 des Gefäßes 2 erst nach der Aushärtung des Grünlings strukturiert. Hierzu sind Nachbearbeitungs-Schritte, insbesondere Bohren, Fräsen oder Schleifen, vorgesehen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 2 eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung 1a beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Beispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Bei der Vorrichtung 1a gemäß 2 haben die Ausnehmungen 10a eine konische Form. Ihre Ausdehnung in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 nimmt zur Außenseite 7 des Bodens 4a hin zu. Sie sind insbesondere derart angeordnet, dass zwei benachbarte Ausnehmungen 10a gerade an der Außenseite 7 des Bodens 4a aneinanderstoßen. Sie können jedoch auch beabstandet zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 10a in einem triangulären, quadratischen oder hexagonalen Muster angeordnet.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 3 eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung 1b beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Beispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Bei der Vorrichtung 1b gemäß 3 sind die Ausnehmungen 10b auf der Innenseite 6 des Bodens 4b angeordnet. Die Außenseite 7 des Bodens 4 ist insbesondere plan ausgebildet. Prinzipiell ist es auch denkbar, die Ausnehmungen 10b auf der Innenseite 6 des Bodens 4b mit Ausnehmungen 10, 10a auf der Außenseite 7 des Bodens 4b zu kombinieren.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung 1c beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Beispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Bei der Vorrichtung 1c gemäß 4 sind zur Beeinflussung des Wärmedurchgangskoeffizienten U des Bodens 4c Verstärkungen 11 vorgesehen. Der Boden 4c weist somit eine lokal erhöhte Dicke gegenüber der Dicke D₀ auf. Die Verstärkungen sind auf der Innenseite 6 des Gefäßes 2c angeordnet. Die Verstärkungen 11 führen je nach ihrer Ausdehnung in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 zu einer Verringerung des Wärmedurchgangskoeffizienten U des Bodens 4c.
Die Verstärkungen 11 sind vorzugsweise kegelförmig ausgebildet. Zylindrische Verstärkungen 11 sind jedoch ebenso denkbar.
Prinzipiell ist es auch möglich, die Verstärkungen 11 als Schablone auszubilden, welche auch nachträglich in eine Kokillen oder einen Tiegel eingesetzt werden kann.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 5 eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung 1d beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Beispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten d. Bei der Vorrichtung 1d gemäß 5 weist die Tragplatte 3d Erhebungen 12 auf, welche passend zu den Ausnehmungen 10 ausgebildet sind. Die Erhebungen 12 passen insbesondere formschlüssig in die Ausnehmungen 10 im Boden 4 des Gefäßes 2. Die dem Boden 4 des Gefäßes 2 zugewandte Seite der Tragplatte 3d bildet somit ein inverses Abbild des Bodens 4.
Bei der Vorrichtung 1d steht das Gefäß 2 im gesamten Bereich des Bodens 4 in direktem Kontakt mit der Tragplatte 3d. Durch den direkten Kontakt zwischen dem Boden 4 und der Tragplatte 3d auch im Bereich der Ausnehmungen 10 wird der Wärmefluss im Bereich der Ausnehmungen 10 erhöht.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Beispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten e. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 6 setzen sich die Ausnehmungen 10e ausgehend vom Boden 4e des Gefäßes 2e durch die Tragplatte 3e hindurch fort.
Sie umfassen jeweils eine Tragplatten-Ausnehmung 13 in der Tragplatte 3e. Gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel durchdringen die Tragplatten-Ausnehmungen 13 die Tragplatte 3e in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 vollständig. Die Tragplatten-Ausnehmungen 13 sind insbesondere fluchtend mit dem im Boden 4e des Gefäßes 2e angeordneten Teil der Ausnehmungen 10e ausgebildet.
Anders ausgedrückt erstrecken sich die Ausnehmungen 10e ausgehend von der dem Boden 4e des Gefäßes 2e abgewandten Seite der Tragplatte 3e in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 durch die Tragplatte 3e hindurch bis in den Boden 4e des Gefäßes 2e hinein. Gemäß der in 6 dargestellten Ausführungsform sind die Ausnehmungen 10e kegelstumpfförmig ausgebildet. Sie erweitern sich stetig, wobei sie im Bereich des Bodens 4e geringere Abmessungen aufweisen als im Bereich der Tragplatte 3e. Mit den einseitig offenen Ausnehmungen 10e in der Basis 9e wird insbesondere die Wärmeabfuhr durch Wärmestrahlung erhöht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist somit auch die Tragplatte 3e zumindest zwei Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten U_T1, U_T2 auf. Die Tragplatte 3e weist insbesondere eine inhomogene Dicke DT_xy auf.
Bei diesem Ausführungsbeispiel gilt DT < T < DT + D₀.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 6, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten f. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind die Ausnehmungen 10f mit den Tragplatten-Ausnehmungen 13f identisch. Sie durchdringen die die Tragplatte 3f in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 vollständig. Sie reichen jedoch nicht in den Boden 4f des Gefäßes 2f hinein. Die Tiefe T der Ausnehmungen 10f ist bei diesem Ausführungsbeispiel genauso groß wie die Dicke DT der Tragplatte 3f. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 kann die Außenseite 7 des Bodens 4f plan ausgebildet sein. Sie kann insbesondere planparallel zur Innenseite 6 des Bodens 4f ausgebildet sein. Der Boden 4f kann bei diesem Ausführungsbeispiel somit eine homogene Dicke DB aufweisen.
Selbstverständlich ist es auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 möglich, Ausnehmungen 10 im Boden 4f anzuordnen. Insbesondere ist eine Kombination mit einer Ausführungsform gemäß einem der in den 1 bis 4 dargestellten Beispiele möglich.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 7, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten g. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 8 erstrecken sich die Ausnehmungen 10g in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 lediglich über einen Teil der Tragplatte 3g. Die Tiefe T der Ausnehmungen 10g ist insbesondere kleiner als die Dicke DT der Tragplatte 3g, T < DT. Es gilt insbesondere T < 0,9 DT, insbesondere T < 0,7 DT. Die Tragplatte 3g hat an ihrer dem Boden 4g zugewandten Seite eine plane Oberfläche.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 8, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten h. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 9 sind die Ausnehmungen 10h mit einer ersten Beschichtung 15 versehen. Sie sind insbesondere mit der ersten Beschichtung 15 ausgekleidet, vorzugsweise vollständig ausgekleidet.
Die erste Beschichtung 15 dient der Erhöhung der Emissivität. Durch die erste Beschichtung 15 wird somit die Wärmeabstrahlung im Bereich der Ausnehmungen 10h vergrößert. Die erste Beschichtung 15 ist derart ausgebildet, dass der Emissionsgrad der Tragplatte 3h im Bereich der Ausnehmungen 10h um mindestens 5%, insbesondere um mindestens 10% gegenüber einer unbeschichteten Tragplatte 3 erhöht ist.
Alternativ oder zusätzlich zu der ersten Beschichtung 15 im Bereich der Ausnehmungen 10h kann eine zweite Beschichtung 16 in den dazwischen liegenden Bereichen, insbesondere auf der dem Boden 4f abgewandten Seite der Tragplatte 3h, vorgesehen sein. Die zweite Beschichtung 16 dient der Verringerung der Emissivität in den Bereichen zwischen den Ausnehmungen 10h. Die zweite Beschichtung 16 ist derart ausgebildet, dass der Emissionsgrad der Tragplatte 3h in den Bereichen zwischen den Ausnehmungen 10h um mindestens 5%, insbesondere mindestens 10% gegenüber einer unbeschichteten Tragplatte 3 verringert ist.
Anstelle der ersten Beschichtung 15 kann vorgesehen sein, die Oberfläche der Tragplatte 3h im Bereich der Ausnehmungen 10h aufgerauht auszubilden. Entsprechend kann die Oberfläche der Tragplatte 3h anstelle der zweiten Beschichtung 16 in den Bereichen zwischen den Ausnehmungen 10h besonders glatt, insbesondere poliert, ausgebildet sein. Die zweite Beschichtung 16 kann auch als Verspiegelung ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Reflexion zurück in die Tragplatte 3h erhöht und damit die Abstrahlung in den Bereichen zwischen den Ausnehmungen 10h verringert.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 7, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten i. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 10 sind die Ausnehmungen 10i mit einer Füllung 17 aufgefüllt. Die Füllung 17 weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, welche sich von der Wärmeleitfähigkeit der Tragplatte 3i in den Bereichen außerhalb der Ausnehmungen 10i unterscheidet. Die Wärmeleitfähigkeit der Füllung 17 kann insbesondere höher oder niedriger als die der Tragplatte 3i in den restlichen Bereichen der Tragplatte 3i sein. Die Wärmeleitfähigkeit der Füllung 17 unterscheidet sich insbesondere um mindestens 5%, insbesondere mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, von der Wärmeleitfähigkeit in den übrigen Bereichen der Tragplatte 3i.
Die Füllung 17 ist aus einem Material, dessen Schmelzpunkt höher liegt als der Schmelzpunkt von Silizium. Der Schmelzpunkt der Füllung 17 liegt insbesondere bei mindestens 1500°C, insbesondere bei mindestens 1600°C, vorzugsweise bei mindestens 1700°C. Für die Füllung 17 kommt beispielsweise Molybdän, Wolfram oder ein Spezialstahl, insbesondere mit einem Anteil an mindestens einem dieser Elemente infrage.
Bei diesem Ausführungsbeispiel reichen die Ausnehmungen 10i vorzugsweise durch die gesamte Tiefe DT der Tragplatte 3i. Somit stehen auch die Füllungen 17 vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Boden 4f des Gefäßes 2f.
Wie in 10 dargestellt, können die Ausnehmungen 10i hohlzylindrisch ausgebildet sein. Eine kegelstumpf- oder konusförmige Ausbildung wie bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist selbstverständlich ebenso möglich. Ebenso können die Ausnehmungen 10 bis 10h bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen auch hohlzylindrisch ausgebildet sein.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 5, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten j. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 weist auch bei der Ausführungsform gemäß 11 die Tragplatte 3j einen Grundkörper 18 und Erhebungen 12 auf. Die Erhebungen 12 sind auf der dem Boden 4f des Gefäßes 2f zugewandten Seite der Tragplatte 3j angeordnet. Wie in 11 dargestellt, kann die Außenseite 7 des Bodens 4f plan ausgebildet sein. Der Boden 4f steht somit ausschließlich im Bereich der Erhebungen 12 in direktem Kontakt mit der Tragplatte 3j. Bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Erhebungen 12 jeweils in einem wechselseitigen Abstand A_E angeordnet, welcher größer ist als die Ausdehnung der Erhebungen 12 in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8. Der Abstand A_E ist insbesondere mindestens anderthalbmal so groß, vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie die Ausdehnung der Erhebungen 12 in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8.
Aufgrund der Erhebungen 12 ist der Boden 4f des Gefäßes 2f beabstandet zum Grundkörper 18 der Tragplatte 3j angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 11 kann das Medium zwischen dem Boden 4f des Gefäßes 2f und dem Grundkörper 18 der Tragplatte 3j in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 zirkulieren, das heißt ein- und ausströmen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 11, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten k. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 12 sind die Ausnehmungen 10k als Tragplatten-Ausnehmungen 13k an der dem Boden 4f des Gefäßes 2f zugewandten Seite der Tragplatte 3k angeordnet. Sie bilden somit Hohlräume, welche einerseits von der Tragplatte 3k, andererseits vom Boden 4f begrenzt, insbesondere vollständig abgeschlossen werden. Die Hohlräume sind mit einem Material mit einem Wärmeleitkoeffizienten, welcher unterschiedlich vom Wärmeleitkoeffizienten des Materials der Tragplatte 3k ist, gefüllt. Sie sind vorzugsweise mit einem Gas, insbesondere mit einem Inert-Gas oder mit Luft gefüllt. Der Wärmeleitkoeffizient des Materials in den Ausnehmungen 10k weist insbesondere einen niedrigeren Wärmeleitkoeffizienten auf als das Material der Tragplatte 3k.
Die Ausnehmungen sind in einem wechselseitigen Abstand A_A in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 angeordnet, welcher insbesondere größer ist als die Ausdehnung der Ausnehmungen 10k in dieser Richtung.
Der Abstand A_A ist insbesondere mindestens anderthalbmal so groß, insbesondere mindestens doppelt so groß wie die Ausdehnung der Ausnehmungen 10k in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 12, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten m. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 13 umfasst die Tragplatte 3l eine zwischen dem Grundkörper 18 und dem Boden 4f des Gefäßes 2f angeordnete Zwischenschicht 19. Die Zwischenschicht weist Bereiche mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit auf. Sie umfasst die Ausnehmungen 10l. Die Ausnehmungen 10l sind vorzugsweise hohlzylindrisch oder konusförmig ausgebildet. Sie sind entsprechend dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel mit Füllungen 17 aus einem Material höherer oder niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als die des restlichen Materials der Zwischenschicht 19 aufgefüllt. Die Wärmeleitfähigkeit des Füllungen 17 unterscheidet sich insbesondere um mindestens 5%, insbesondere mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, von der Wärmeleitfähigkeit in den übrigen Bereichen der Zwischenschicht 19.
Die Füllungen 17 sind aus einem Material, dessen Schmelzpunkt höher liegt als der Schmelzpunkt von Silizium. Der Schmelzpunkt der Füllungen 17 liegt insbesondere bei mindestens 1500°C, insbesondere bei mindestens 1600°C, vorzugsweise bei mindestens 1700°C. Für die Füllung 17 kommt beispielsweise Molybdän, Wolfram oder ein Spezialstahl, insbesondere mit einem Anteil an mindestens einem dieser Elemente infrage.
Selbstverständlich können die Ausnehmungen 10l auch leer oder mit einem Gas gefüllt sein. In diesem Fall handelt es sich bei der Zwischenschicht 19 um eine Lochplatte. Mittels einer derartigen Lochplatte sind auch bereits bestehende Vorrichtungen zur Herstellung von Silizium-Blöcken auf einfache Weise nachrüstbar.
Die Zwischenschicht 19 hat in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 Abmessungen, welche grade denen des Bodens 4f des Gefäßes 2f entsprechen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 14 eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung 1n beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 7, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten n. Bei der Vorrichtung 1n gemäß 14 ist die Ausnehmung 10n als Kühlkanal in der Tragplatte 3n ausgebildet. Der Kühlkanal ist an eine Kühl-Einrichtung 22 angeschlossen, welche in der 14 nur schematisch dargestellt ist. Der Kühlkanal ist insbesondere mittels der Kühl-Einrichtung 22 mit einem Kühlmedium 23 beaufschlagbar. Es handelt sich somit um eine aktive Kühlung zum Abführen der Wärme durch den Boden 4f. Beim Betrieb der Kühl-Einrichtung 22 durchströmt das Kühl-Medium 23 den Kühlkanal in einer Strömungsrichtung 24. Vorzugsweise ist ein geschlossener Kühl-Keislauf 25 für das Kühl-Medium 23 vorgesehen.
Der Kühlkanal ist insbesondere mäanderförmig in der Tragplatte 3n angeordnet. Er weist Abschnitte mit unterschiedlichen Abständen zum Boden 4f des Gefäßes 2f auf. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände zum Boden 4f führt der Kühlkanal durch Bereiche der Basis 9n, welche beim Abkühlen der Schmelze unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Der Kühlkanal ist somit derart in der Basis 9n angeordnet, dass beim Abkühlen der Schmelze ein bereichsweise unterschiedlicher Temperatur-Gradient zwischen der Innenseite 6 des Bodens 4f und dem Kühlkanal besteht. Dies führt zu einer bereichsweise erhöhten Wärmeabfuhr durch den Boden 4f.
Prinzipiell kann der Kühlkanal bis an den Boden 4f des Gefäßes 2f reichen. Er wird in diesem Fall bereichsweise vom Boden 4f des Gefäßes 2f begrenzt. Der Kühlkanal kann auch, wie in der 14 dargestellt, vollständig in der Tragplatte 3n angeordnet sein.
Vorzugsweise weist der Kühlkanal über seine gesamte Länge im Bereich der Tragplatte 3n eine in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 konstante Ausdehnung auf. Ein konstanter Strömungs-Querschnitt ist ebenso möglich. Alternativ ist jedoch auch möglich die Ausdehnung des Kühlkanals in Richtung der Mittel-Längs-Achse 8 über seine Länge zu variieren. Auch hierdurch kann die Wärmeabfuhr durch den Boden beeinflusst werden.
Als Kühlmedium 23 ist insbesondere ein Fluid, vorzugsweise ein Gas, insbesondere ein Inertgas, beispielsweise Helium oder Argon, vorgesehen.
Es ist außerdem möglich, mehrere Kühlkanäle in der Tragplatte 3m vorzusehen. Diese können von einer gemeinsamen Kühl-Einrichtung 22 oder von mehreren Kühl-Einrichtungen 22 mit Kühl-Medium 23 beaufschlagt werden.
Mittels des Kühlkanals ist eine besonders effiziente Wärmeabfuhr aus der Tragplatte 3n möglich. Mittels der Kühl-Einrichtung 22 lässt sich an der dem Boden 4f des Gefäßes 2f zugewandten Seite der Tragplatte 3n und damit auch sowohl an der Außenseite 7 als auch an der Innenseite 6 des Bodens 4f ein inhomogenes Temperaturfeld erzeugen.
Besonders vorteilhaft an der Vorrichtung 1n gemäß 14 ist, dass die bereichsweise Erhöhung der Wärmeabfuhr durch den Boden 4f des Gefäßes 2f mittels der Kühl-Einrichtung 22 kontrollierbar ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 8, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Funktionell gleichartige, jedoch konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten o. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 15 sind die Ausnehmungen 10o in der Tragplatte 3o entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß einer der 6 bis 9 ausgebildet. Zur aktiven Kühlung, das heißt Wärmeabfuhr, im Bereich der Ausnehmungen 10o, sind wie bei der Vorrichtung 1n gemäß 14 ein oder mehrere Kühl-Einrichtungen 22o vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist für jede der Ausnehmungen 10o ein eigener Kühl-Kreislauf 25o vorgesehen. Der Kühl-Kreislauf 25o umfasst jeweils eine zentral in der Ausnehmung 10o angeordnete Kühlmittel-Zufuhr-Leitung 26 und eine Kühlmittel-Rückfuhr-Leitung 27. Die Kühlmittel-Zufuhr-Leitung 26 ist vorzugsweise jeweils in Richtung parallel zur Mittel-Längs-Achse 8 ausgerichtet. Die Kühlmittel-Rückfuhr-Leitung 27 ist im Bereich der Ausnehmung 10o jeweils konzentrisch zur Kühlmittel-Zufuhr-Leitung 26 angeordnet. Die Zufuhr des Kühlmediums 23 kann somit im Wesentlichen entlang des Temperatur-Gradienten erfolgen. Ebenso kann die Abfuhr des Kühlmediums 23 im Wesentlichen entlang des Temperatur-Gradienten erfolgen.
Die Kühl-Kreisläufe 25o weisen jeweils eine separate Kühl-Einrichtung 22o auf. Eine gemeinsame Kühl-Einrichtung 22o ist jedoch ebenso möglich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Volumenstrom des Kühlmediums 23 durch die Basis 9o in Richtung senkrecht zur Mittel-Längs-Achse 8 variabel, das heißt abhängig von der Position bezüglich der Mittel-Längs-Achse 8.
Bei der dargestellten Ausführungsform weisen die Ausnehmungen 10o eine Tiefe T auf, welche geringer ist als die Tiefe DT der Tragplatte 3o. Entsprechend den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Ausnehmungen 10o auch bis an den Boden 4f des Gefäßes 2f reichen, T = DT, oder bis in den Boden 4f des Gefäßes 2f hineinreichen, DT + D₀ > T > DT.
Auch die Geometrie der Ausnehmungen 10o kann entsprechend den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen variiert werden. Die Ausnehmungen 10o können insbesondere kegelstumpfförmig oder zylindrisch ausgebildet sein.
Selbstverständlich können die Details der in den verschiedenen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden. So ist es insbesondere möglich, die Strukturierung des Bodens 4 bis 4e des Gefäßes 2 bis 2e gemäß einer der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungen beliebig mit den Ausbildungen der Tragplatte 3 bis 3o gemäß einer der dargestellten Ausführungsbeispiele zu kombinieren.
Ebenso kann eine oder mehrere Kühl-Einrichtungen 22, wie in den 14 und 15 dargestellt, bei allen übrigen Ausführungen ebenso vorgesehen sein.
Auf besonders einfache Weise kann die Zwischenschicht 19 gemäß dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel mit den übrigen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
Beschichtungen 15, 16, wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 beschrieben, können auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein. Sie können insbesondere auch im Bereich des Bodens 4 bis 4f des Gefäßes 2 bis 2f vorgesehen sein. Ebenso kann der Boden 4 bis 4f bereichsweise aufgeraut oder poliert ausgebildet sein.
Weitere Kombinationen sind ebenfalls möglich.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Silizium-Blöcken umfassend – ein Gefäß (2 bis 2f) zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze mit – einem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f), – einer Innenseite (6), – einer Außenseite (7) und – einer Mittel-Längs-Achse (8) und – mindestens eine Tragplatte (3e bis 3o), – welche zumindest bereichsweise in direktem Kontakt mit dem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) steht, und – welche zusammen mit dem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) eine Basis (9e bis 9o) bildet, und – Mittel zur Erzeugung eines inhomogenen Temperaturfeldes auf der Innenseite (6) des Bodens (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f), – dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (9e bis 9o) eine Vielzahl von Ausnehmungen (10e; 10f; 10g; 10h; 10i; 10k; 10l; 10o) aufweist, – wobei sich die Ausnehmungen (10e; 10f; 10g; 10h; 10i; 10k; 10l; 10o) in Richtung der Mittel-Längs-Achse (8) zumindest über einen Teil der Tragplatte (3e bis 3o) erstrecken.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (9e bis 9o) einen inhomogenen Wärmedurchgangskoeffizienten (U) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Tragplatte (3e bis 3o) zumindest zwei Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten (U₁, U₂) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Tragplatte (3e bis 3o) eine inhomogene Dicke (DT_xy) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e) eine inhomogene Dicke (DB_xy) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4f) eine homogene Dicke (DB) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (10o) jeweils als Kühlkanal ausgebildet sind, welcher mittels mindestens einer Kühl-Einrichtung (22o) mit einem Kühlmittel beaufschlagbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (10o) mäanderförmig in der Tragplatte (3o) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Ausnehmung (10o) ein eigener Kühl-Kreislauf (25o) vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen von Silizium-Blöcken umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Vorrichtung mit – einem Gefäß (2 bis 2f) zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze, wobei das Gefäß (2 bis 2f) einen Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) und eine Innenseite (6) aufweist, und – einer Tragplatte (3e bis 3o), welche zumindest bereichsweise in direktem Kontakt mit dem Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) steht, und welche eine Vielzahl von Ausnehmungen (10e; 10f; 10g; 10h; 10i; 10k; 10l; 10o) aufweist, welche sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse (8) zumindest über einen Teil der Tragplatte (3e bis 3o) erstrecken. – Bereitstellen einer Silizium-Schmelze in dem Gefäß (2 bis 2f), – Abführen von Wärme durch den Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) des Gefäßes (2 bis 2f) zum Abkühlen der Silizium-Schmelze, – wobei das Abführen derart erfolgt, dass sich im Bereich des Bodens (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) auf der Innenseite (6) des Gefäßes (2 bis 2f) zumindest zeitweise eine inhomogene Temperatur-Verteilung einstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Verteilung einen Temperatur-Bereich von mindestens 0,1 K, insbesondere mindestens 1 K, insbesondere mindestens 5 K und höchstens 50 K, insbesondere höchstens 10 K umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abführen der Wärme durch den Boden (4; 4a; 4b; 4c; 4e; 4f) eine aktive Kühlung vorgesehen ist.