DE102010048602A1

DE102010048602A1 - Schmelztiegel für Silizium, Schmelztiegelanordnung und Trenneinheit für einen Schmelztiegel

Info

Publication number: DE102010048602A1
Application number: DE102010048602A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hussy; Oleksandr Prokopenko; Christian Hoess
Original assignee: Centrotherm Sitec GmbH
Current assignee: Centrotherm Sitec GmbH
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-04-19
Also published as: WO2012048905A1

Abstract

Es wird ein Schmelztiegel für Silizium, mit einem Boden und wenigstens acht äußeren Seitenwandbereichen, die einen im Querschnitt wenigstens achteckigen Aufnahmeraum begrenzen, beschrieben. Ferner wird eine Schmelztiegelanordnung für Silizium beschrimit einem Boden und wenigstens einer äußeren Seitenwand, die zusammen einen Aufnahmeraum bilden, und ein inneres Seitenwandelement, das zentriert im Aufnahmeraum angeordnet ist, um gemeinsam mit der wenigstens einen äußeren Seitenwand einen Ringraum zu bilden. Abschließend wird auch eine Trenneinheit für einen Schmelztiegel für Silizium, der einen Aufnahmeraum aufweist, beschrieben, wobei die Trenneinheit wenigstens ein Trennelement aufweist, das an die Form des Aufnahmeraums angepasst ist, um diesen in wenigstens zwei Abteile zu unterteilen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schmelztiegel für Silizium, eine Schmelztiegelanordnung für Silizium und eine Trenneinheit für einen Silizium-Schmelztiegel.
In der Halbleitertechnik und der Solarzellentechnik ist es bekannt, polykristalline Siliziumblöcke durch Aufschmelzen von hochreinem Siliziummaterial in einem Schmelztiegel herzustellen. Die DE 199 34 940 C2 beschreibt z. B. eine entsprechende Vorrichtung zu diesem Zweck. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Isolationskasten mit innenliegenden Heizelementen, einem Schmelztiegel und einer Nachchargiereinheit innerhalb des Isolationskastens. Als Heizelemente sind dabei Bodenheizer, Seitenheizer und Deckenheizer bekannt, die unterhalb, seitlich bzw. oberhalb des Schmelztiegels vorgesehen sind.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 031 819 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, die neben den oben genannten Heizelementen zusätzlich sogenannte Diagonalheizer vorsieht, die schräg seitlich oberhalb des Schmelztiegels angeordnet sind, um ein Heizprofil ähnlich einem Deckenheizer vorsehen zu können.
Bei der Herstellung des Siliziumblocks wird zunächst der Schmelztiegel bei geöffnetem Isolationskasten beladen und anschließend wird das Siliziumgranulat bei geschlossenem Isolationskasten im Schmelztiegel über die Heizelemente aufgeschmolzen. Nach einer ggf. erforderlichen Nachchargierung von zusätzlichem Siliziummaterial über eine entsprechende Nachchargiereinheit wird die Schmelze anschließend kontrolliert abgekühlt, um eine gerichtete Erstarrung der Schmelze von unten nach oben zu erzeugen.
Hierbei sollte die Phasengrenze zwischen der Schmelze und dem erstarrten Teil des Siliziummaterials möglichst flach ausgebildet sein, was über eine entsprechende Einstellung des Temperaturprofils in der Schmelze/dem erstarrten Teil erreicht wird. Eine ganz flache Phasengrenze lässt sich in der Regel jedoch nicht erreichen, und in der Regel ist bei der gerichteten Erstarrung die zum festen Silizium zugewandte Seite der Schmelze konkav. Dies führt dazu, dass die Erstarrung von unten nach oben zuerst in der Mitte des Schmelztiegels abgeschlossen ist und sich dann langsam radial nach außen bis in die Ecken des Schmelztiegels hinein fortsetzt. Je nach Krümmung der Phasengrenze sind hierzu mehrere Stunden erforderlich.
Als Schmelztiegel werden bekannterweise Quarzguttiegel, die beispielsweise eine Siliziumnitridbeschichtung aufweisen, eingesetzt. Diese Schmelztiegel besitzen üblicherweise von oben her gesehenen einen quadratischen Aufnahmeraum für das Siliziummaterial. Der in einem solchen Schmelztiegel hergestellte Siliziumblock besitzt somit im Wesentlichen eine quadratische Konfiguration in der Draufsicht. Für die weitere Verarbeitung wird dieser Siliziumblock anschließend in kleinere Blöcke, die auch als Säulen oder Bricks bezeichnet werden und beispielsweise eine Grundfläche von 156 × 156 mm aufweisen, gesägt. Dabei werden üblicherweise als erstes die Randbereiche des Siliziumblocks abgesägt, um gute und gerade Außenflächen der nachfolgend gesägten Säulen zu erzeugen. Aus diesen Säulen können dann anschließend wiederum Wafer (dünne Scheiben) geschnitten werden, die schließlich zu Solarzellen weiterbehandelt werden können.
Bei solchen Schmelztiegeln wird die Größe derselben häufig als Generation Y definiert, wobei Y eine Ganze Zahl repräsentiert. Die Größe eines Schmelztiegels der Generation Y ist so gewählt, dass Y × Y Säulen mit vorbestimmter Größe aus dem entstehenden Siliziumblock herausgeschnitten werden können. Tiegel der Generation 5, die derzeitig üblich sind erlauben also das Herausschneiden von 5 × 5 Säulen des obigen Typs.
8 zeigt eine Draufsicht auf einen Schmelztiegel 1 des Standes der Technik, der einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist, mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock 3. Wie in 8 zu erkennen ist, sind die Ecken des Schmelztiegels leicht abgerundet, um in diesem Bereich Spannungen im Tiegelmaterial zu vermeiden. Dabei ist die Rundung so ausgelegt, dass nach einem üblichen Randverschnitt 4 des Siliziumblocks dieser wieder um 90° Ecken aufweist. Der in 8 dargestellte Siliziumtiegel besitzt eine Größe der Generation 5, d. h. aus einem in dem Schmelztiegel 1 gebildeten Siliziumblock können 5 × 5 Säulen des oben genannten Typs geschnitten werden, wie in 8 durch die Quadrate, die jeweils eine Säule repräsentieren, angedeutet ist.
Dabei entstehen Säulen mit unterschiedlichen Qualitäten, da z. B. die Säulen im Randbereich z. B. durch Diffusion (metallischer) Verunreinigungen aus der Tiegelwand eine schlechtere Qualität aufweisen können, als die mittig liegenden Säulen. Solche Verunreinigungen können lokal die Lebensdauer von Ladungsträgern herabsetzen, was zu einem niedrigeren Wirkungsgrad von aus den jeweiligen Säulen gefertigten Solarzellen führt.
Wie in 8 zu erkennen ist, ergeben sich bei einem quadratischen Schmelztiegel drei Arten von Säulen, nämlich eine erste Art Säule 6, die durch wenigstens eine Säule von einer Seitenwand des Schmelztiegels 1 getrennt ist (kreuzschraffiert dargestellt), eine zweite Art Säule 7, die mit einer Seitenkante benachbart zu einer Seitenwand des Schmelztiegel 1 liegt, und eine weitere Art Säule 8, die mit zwei ihrer Seitenwände benachbart zu Seitenwänden des Schmelztiegels 1 liegt. Der zweite und dritte Typ Säule 7, 8 ist jeweils schraffiert dargestellt. Bei einem Schmelztiegel der Generation fünf ergeben sich somit neun Säulen 6 des ersten Typs, d. h. der höchsten Qualität, zwölf Säulen 7 des zweiten Typs mit mittlerer Qualität und vier Säulen 8 des dritten Typs mit der schlechtesten Qualität.
Üblicherweise werden die unterschiedlichen Säulen 6 bis 8 in der nachfolgenden Behandlung zur Herstellung von Solarzellen unterschiedlich behandelt, was den Prozess erheblich erschwert. Daher ist es bei einigen Herstellern bekannt, Säulen 8 des dritten Typs zu verwerfen, um nachfolgende Prozesse zu vereinfachen und hierdurch Solarzellen nur mittlerer bzw. hoher Güte zu erstellen.
Darüber hinaus geht der Trend bei den Schmelztiegeln zu immer größeren Schmelztiegeln, wie beispielsweise Schmelztiegeln der Generation sechs und größer. Bei immer größer werdenden Schmelztiegeln ergibt sich jedoch das Problem, dass die Krümmung der Phasengrenze unter anderem durch die Entfernung der Seitenheizer zum Mittelpunkt des Schmelztiegels ggf. größer wird, und schwieriger zu regeln ist.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Schmelztiegel, eine Schmelztiegelanordnung bzw. eine Trenneinheit für einen Schmelztiegel für Silizium vorzusehen, der bzw. die wenigstens eines der oben genannten Probleme überwindet bzw. überwinden.
Die Aufgabe wird durch einen Schmelztiegel nach Anspruch 1, eine Schmelztiegelanordnung nach Anspruch 9 und eine Trenneinheit für Schmelztiegel nach Anspruch 14 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Insbesondere ist ein Schmelztiegel für Silizium vorgesehen, der einen Boden und wenigstens acht äußere Seitenwandbereiche aufweist, die einen im Querschnitt wenigstens achteckigen Aufnahmeraum begrenzen. Durch die Verwendung eines mehreckigen, insbesondere achteckigen Aufnahmeraums gegenüber einem viereckigen Aufnahmeraum wird das Verhältnis der Länge vom Mittelpunkt des Schmelztiegels zur nächsten Seitenwand relativ zur Länge vom Mittelpunkt des Schmelztiegels zu einer Ecke desselben größer. Das heißt, die Ecken des Schmelztiegels wandern näher zum Mittelpunkt des Schmelztiegels heran, wodurch der Erstarrungsvorgang insgesamt verkürzt werden kann. Darüber hinaus führt die achteckige Form dazu, dass keine Säulen des Typs drei, d. h. Säulen, die mit zwei Seitenbereichen benachbart zu Seitenwandbereichen des Schmelztiegels liegen, entstehen.
Dort wo bei einem quadratischen Schmelztiegel die Säulen des Typs drei entstehen würden, entsteht bei dem obigen Schmelztiegel erstarrtes Siliziummaterial, das nicht für eine Säule der gewünschten Grundfläche ausreicht. Es ist jedoch möglich, ggf. Säulen mit einer unterschiedlichen Grundfläche, z. B. mit einer kleineren Grundfläche von beispielsweise 125 × 125 mm zu erzeugen und diese einer nachfolgenden Verarbeitung zuzuführen. Natürlich sind die o. g. Grundflächen der Säulen jeweils nur als Beispiele zu sehen, die derzeitig in der Praxis üblich sind. Es sei erwähnt, dass auch beispielsweise derzeitig Säulen mit 200 × 200 mm bekannt sind.
Vorzugsweise sind die jeweiligen Seitenwandbereiche gerade ausgebildet und gegenüberliegende Seitenwandbereich vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. Hierdurch lässt sich ein entsprechender Siliziumblock erstellen, der mit nur geringem Verschnitt das Herausschneiden von Säulen mit vorgegebener Grundfläche ermöglicht. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Seitenwandbereiche aus geraden und gebogenen Seitenwandbereichen aufgebaut, die abwechselnd angeordnet sind, wobei gegenüberliegende gerade Seitenwandbereiche vorzugsweise parallel zueinander sind. Das Vorsehen gebogener Seitenwandbereiche kann zweckmäßig sein, um das Zuschneiden von Säulen unterschiedlicher Grundflächen im Bereich der gebogenen Seitenwandbereiche zu ermöglichen. Hierdurch kann ggf. der Verschnitt, d. h. der Anteil an erstarrtem Siliziummaterial, der nicht zu Säulen geschnitten wird, reduziert werden, jedoch mit dem Ergebnis, dass anschließend Säulen mit unterschiedlichen Grundflächen verarbeitet werden müssen.
Vorzugsweise ist das Verhältnis des Radius des Umkreises des Schmelztiegels zum Radius des Innenkreis des Schmelztiegels kleiner als 1,30 und größer als 1,05, besonders vorzugsweise größer als 1,10. Unter dem Umkreis des Schmelztiegels ist dabei der kleinste Kreis zu verstehen, der den Schmelzraum vollständig umschließt. Unter dem Innenkreis des Schmelztiegels ist dabei der größte Kreis zu verstehen, der vollständig in den Schmelzraum passt, und zwar in einer Querschnittdarstellung des Schmelztiegels senkrecht zur Höhenrichtung desselben. Bei einem quadratischen Schmelztiegel würde dieses Verhältnis etwa bei 1,4142 liegen, bei einem runden Schmelztiegel bei 1,0.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Trennelement im Aufnahmeraum vorgesehen, das den Siliziumaufnahmeraum in wenigstens zwei getrennte Abteile unterteilt. Vorzugsweise unterteilt das wenigstens eine Trennelement den Aufnahmeraum in vier gleiche Abteile. Die Unterteilung des Aufnahmeraums in unterschiedliche Abteile besitzt, insbesondere bei immer größer werdenden Schmelztiegeln den Vorteil, dass Spannungen innerhalb des gebildeten Siliziumblocks verringert werden können. Eventuell entstehende Risse innerhalb eines Siliziumblocks würden auf das jeweilige Abteil begrenzt, wodurch der Durchsatz einer entsprechenden Kristallisationsanlage erhöht werden kann.
Vorzugsweise sind die zum Aufnahmeraum weisenden Oberflächen des Schmelztiegels und/oder des Trennelements aus einer Siliziumnitrid enthaltenden Schicht, insbesondere aus Siliziumnitrid. Eine solche Oberfläche verhindert eine Benetzung mit Siliziumschmelze, was unter anderem einem Tiegelbruch durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zwischen Tiegel und Siliziumblock vorbeugt. Ferner könnten Schmelztiegel und Trennelement bei einer entsprechenden Schicht gegebenenfalls wiederverwendet werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schmelztiegel aus einer Vielzahl von Plattenelementen, insbesondere aus Siliziumnitrid zusammengesetzt, was die Herstellungskosten für einen solchen Tiegel gegenüber einem einstückigen Tiegel wesentlich verringert. Bei der Verwendung von Siliziumnitridplattenelementen können diese aufgrund fehlender Benetzung durch die Siliziumschmelze mehrfach eingesetzt werden. Ein aus mehreren Plattenelementen zusammengesetzter Schmelztiegel kann insbesondere auch nach der Ausbildung des Siliziumblocks in einzelnen Teilen von dem Siliziumblock abgenommen werden, um diesen freizulegen.
Erfindungsgemäß ist auch eine Schmelztiegelanordnung für Silizium vorgesehen, die einen Schmelztiegel mit einem Boden und wenigstens einer äußeren Seitenwand aufweist, die zusammen einen Aufnahmeraum bilden. Ferner weist die Schmelztiegelanordnung ein inneres Seitenwandelement auf, das zentriert im Aufnahmeraum angeordnet ist, um gemeinsam mit der wenigstens einen äußeren Seitenwand einen Ringraum zu bilden. Eine solche Schmelztiegelanordnung ist insbesondere für Schmelztiegel höherer Generationen, wie beispielsweise Generation 7 und höher geeignet, bei denen die Einstellung einer flachen Phasengrenze bei der Erstarrung immer schwieriger wird. Das innere Seitenwandelement kann nämlich eine Erwärmung/Kühlung von Siliziummaterial im Schmelztiegel auch von der Mitte her vorsehen. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise die Krümmung der Phasengrenze zwischen Siliziumschmelze und erstarrtem Siliziumblock verbessert steuern. Hierzu weist das wenigstens eine innere Seitenwandelement vorzugsweise einen Hohlraum zur Aufnahme eines Heizelements und/oder eines Kühlelements auf. Beispielsweise kann das innere Seitenwandelement eine Rohrform aufweisen, die benachbart zum Boden des Schmelztiegels eine Endwand aufweist, um beispielsweise von oben her das Einführen eines Heizelements und/oder eines Kühlelements zu erlauben. Ein solches kann beispielsweise an einem Deckel einer Kristallisationsanlage angebracht sein, und während des Schließens des Deckels in das Seitenwandelement eingeführt werden. Insbesondere kann das innere Seitenwandelement als separates Bauteil zum Boden und der äußeren Seitenwand des Schmelztiegels ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich gegenüber einem einteiligen Aufbau der Vorteil, dass Spannungen innerhalb des Schmelztiegels reduziert werden können. Eine solche Schmelztiegelanordnung kann vorteilhafterweise in Kombination mit einem Schmelztiegel des oben beschriebenen Typs eingesetzt werden. Der Boden des Schmelztiegels kann auch zentral eine Öffnung aufweisen, durch welche sich ein beispielsweise rohrförmiges inneres Seitenwandelement des Schmelztiegels so hindurcherstrecken kann, oder auf welche das innere Seitenwandelement so aufgesetzt werden kann, dass das innere Seitenwandelement die Öffnung im Boden verschließt, und somit kein geschmolzenes Material durch die Öffnung im Boden austreten kann. Das rohrförmige innere Seitenwandelement kann dabei gegebenenfalls Öffnungen an einem oder an beiden Rohrenden zum Einführen eines Heizelementes von einer oder von beiden Seiten aufweisen. So wäre es beispielsweise auch denkbar, dass sich ein Teil der Bodenheizung in dieses innere Seitenwandelement erstreckt, sofern eine Öffnung am dem Boden des Schmelztiegels zugewandten Ende des Seitenwandelements vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist auch eine Trenneinheit für einen Schmelztiegel mit einem Aufnahmeraum für Silizium vorgesehen, wobei die Trenneinheit wenigstens ein Trennelement aufweist, das an die Form des Aufnahmeraums angepasst ist, um diesen in wenigstens zwei Abteile zu unterteilen. Ein solches Trennelement kann unabhängig von der sonstigen Form des Schmelztiegels wiederum Spannungen innerhalb eines gebildeten Siliziumblocks vermindern, wie oben beschrieben. Darüber hinaus kann auch die Gesamtgröße eines gebildeten Siliziumblocks reduziert werden, was insbesondere bei größeren Schmelztiegeln, wie beispielsweise Schmelztiegeln der Generation 8, die Handhabung der in den getrennten Abteilen erstarrten Siliziumblöcke erleichtert. Das wenigstens eine Trennelement würde einen entstehenden Siliziumblock vorab in wenigstens zwei, vorzugsweise in vier gleiche Blöcke unterteilen, ohne dass ein Schneiden derselben notwendig wäre. Vorzugsweise sollte das wenigstens eine Trennelement eine Siliziumnitrid enthaltende Beschichtung aufweisen, oder aus einem Siliziumnitrid enthaltenden Material bestehen, um eine Benetzung des Trennelements mit Siliziumschmelze und somit ein Anhaften eines Siliziumblocks daran zu vermeiden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel mit einem darin ausgebildeten erstarrten Siliziumblock, der in unterschiedliche Abschnitte unterteilt ist;
2 eine schematische Draufsicht auf einen alternativen Schmelztiegel mit darin ausgebildetem Siliziumblock;
3 eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel gemäß 2, wobei innerhalb des Schmelztiegels ein Trennelement eingesetzt ist;
4 eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock;
5 eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock;
6 eine schematische Draufsicht auf eine Schmelztiegelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel des Standes der Technik mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock.
Wie zuvor erwähnt, zeigt 8 eine schematische Draufsicht auf einen im Wesentlichen quadratischen Schmelztiegel 1 des Standes der Technik mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock 3.
Der Siliziumblock 3 ist in verschiedene Bereiche unterteilt, wie zuvor erwähnt. Der Siliziumblock erstreckt sich vollständig innerhalb des Schmelztiegels 1 und berührt die Seitenkanten desselben. Ein Randbereich 4 des Siliziumblocks 3, der weiß erscheint, ist Verschnitt. Der Siliziumblock wird nach der Herstellung in der Regel zunächst im Randbereich 4 beschnitten, da sich dort die größte Anhäufung von Verunreinigungen befindet. Anschließend wird der Siliziumblock 3 in eine Anzahl von gleichmäßigen, quadratischen Säulen 6 bis 8, beispielsweise mit einer Grundfläche von 156 × 156 mm, gesägt, wobei sie jedoch auch andere Grundflächen besitzen können. Diese Säulen 6 bis 8 sind als quadratische Bereiche in 8 dargestellt. Dabei besitzen die quadratischen Bereiche jeweils eine Schraffur, wobei drei unterschiedliche Arten der Schraffur dargestellt sind. Diese sollen unterschiedliche Typen von Säulen symbolisieren. So zeigt eine Kreuzschraffur an, dass es sich um sogenannte mittlere Säulen 6 handelt, die ausreichend weit von Seitenwänden des Schmelztiegels 1 entfernt sind, sodass von den Seitenwänden des Schmelztiegels 1 stammende Verunreinigungen, wie beispielsweise metallische Verunreinigungen, in diesen Säulen 6 nicht oder zumindest nur in geringer Anzahl vorkommen.
Darüber hinaus gibt es Säulen 7, die sich dadurch auszeichnen, dass eine ihrer Seitenkanten im Wesentlichen direkt benachbart zu einer Seitenwand des Schmelztiegels 1 liegt. Lediglich der Bereich 4, d. h. der Verschnitt liegt noch zwischen der Seitenwand des Schmelztiegels 1 und einer Seite einer entsprechenden Säule 7. Diese Säulen 7 sind mit einer ersten Schraffur gekennzeichnet. Darüber hinaus gibt es noch Säulen 8, in den Eckbereichen des Schmelztiegels 1. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass zwei ihrer Seitenkanten im Wesentlichen direkt benachbart zu einer Seitenwand des Schmelztiegels 1 liegen. Diese Säulen 8 sind durch eine zweite, dichtere Schraffur gekennzeichnet. Die unterschiedlichen Schraffuren für Säulen des Typs 6 und 7 werden auch in der Darstellung der 1 bis 7 verwendet, welche unterschiedliche erfindungsgemäße Schmelztiegel 1 darstellen, die jeweils im Querschnitt eine nicht rechteckige Form aufweisen. Dabei werden über die Figuren hinweg jeweils dieselben Bezugszeichen wie in 8 verwendet, um gleiche oder identische Bauteile zu bezeichnen.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schmelztiegel 1 mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock 3, der wiederum in unterschiedliche Bereiche eingeteilt ist. So kennzeichnet der weiße Bereich 4 einen Verschnitt, die kreuzschraffierten Bereiche Säulen 6 des innen liegenden Typs und die schraffierten Bereiche Säulen 7 des Typs mit einer Seitenkante benachbart zu einer Seitenwand des Schmelztiegels 1.
Der Schmelztiegel 1 weist einen nicht näher dargestellten Boden, sowie eine umlaufende Seitenwand auf, die in acht Seitenwandbereiche 11 bis 18 unterteilt ist. Die Seitenwandbereiche 11 bis 18 bilden jeweils einen geraden Seitenwandabschnitt, und sie sind so zueinander angeordnet, dass die Seitenwandabschnitte 11 bis 18 einen achteckigen Aufnahmeraum für Siliziummaterial bilden. Hierdurch wird auch eine achteckige Form für einen in dem Schmelztiegel 1 gebildeten Siliziumblock 3 vorgegeben.
Bei 1' ist darüber hinaus ein quadratischer Schmelztiegel gemäß dem Stand der Technik angedeutet, der dieselbe Breite besitzt, wie der erfindungsgemäße Schmelztiegel 1. Die Seitenwandbereiche 11, 13, 15 und 17 erstrecken sich dabei jeweils parallel zu den Seitenwänden des gestrichelt dargestellten Schmelztiegels 1' des Standes der Technik. Insbesondere erstrecken sich die Seitenwandbereiche 11 und 15 parallel zueinander unter einem 90°-Winkel zu den Seitenwandbereichen 13 und 17. Die Seitenwandbereiche 11, 13, 15 und 17 besitzen bei der dargestellten Ausführungsform jeweils die gleiche Länge.
Die Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 erstrecken sich jeweils schräg zu benachbarten Seitenwandbereichen 11, 13, 15 und 17. Die Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 besitzen jeweils die gleiche Länge. Die Seitenwandbereiche 12 und 16 erstrecken sich parallel zueinander und im rechten Winkel zu den Seitenwandbereichen 14 und 18, die ihrerseits parallel zueinander angeordnet sind. Wie im Vergleich zu dem Schmelztiegel 1' gemäß dem Stand der Technik zu erkennen ist, schneiden die Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 im Wesentlichen die Ecken des quadratischen Schmelztiegels 1' ab.
Der Schmelztiegel 1 gemäß 1 ist im Wesentlichen ein Schmelztiegel der Generation 5, d. h. dass sowohl in der Höhe als auch der Breite jeweils fünf Säulen herausgeschnitten werden können. Gegenüber einem normalen Generation 5 Schmelztiegel wie er bei 1' dargestellt ist, entfallen jedoch vier der Säulen, die üblicherweise in den Ecken eines quadratischen Schmelztiegels 1' ausgebildet würden, entsprechend den Säulen 8 gemäß 8. Hierdurch entsteht benachbart zu den Seitenwandbereichen 12, 14, 16 und 18 zwar ein größerer Verschnitt 4, wie durch die weißen Bereiche dargestellt ist, dafür entstehen aber auch keine Säulen 8 des Typs, mit zwei Seiten, die im Wesentlichen benachbart zu Seitenwänden des Schmelztiegels liegen.
Darüber hinaus wird durch die dargestellte achteckige Konfiguration auch wesentlich die Zeit verringert, die für eine vollständige Erstarrung des Siliziumblocks 3 erforderlich ist, wie durch die gestrichelten Kreise in 1 angedeutet ist. Die Darstellung der Kreise geht davon aus, dass eine gekrümmte Phasengrenze zwischen der Schmelze im Schmelztiegel 1 und dem darunter erstarrten Siliziumblock vorliegt, die radial symmetrisch bezüglich der Mitte des Schmelztiegels 1 ist. Der gestrichelte Kreis A zeigt die Situation, bei der die Phasengrenze erstmals die Seitenwandbereiche 11, 13, 15 und 17 des Schmelztiegels 1 erreicht. Der gestrichelte Kreis A kann auch als Innenkreis bezeichnet werden, wobei als Innenkreis der größte Kreis zu verstehen ist, der in der Querschnittdarstellung des Schmelztiegels vollständig in den Schmelzraum passt. Der gestrichelte Kreis B zeigt die Situation, bei der der Siliziumblock 3 im Schmelztiegel 1 vollständig erstarrt ist, wobei natürlich eine Erstarrung über den Schmelztiegel nach außen nicht stattfindet. Der Kreis B kann auch als Umkreis bezeichnet werden, wobei als Umkreis der kleinste Kreis zu verstehen ist, der den Schmelzraum in der Querschnittdarstellung des Schmelztiegels vollständig umschließt. Der gestrichelte Kreis C zeigt die Situation, bei der der Siliziumblock 3 im Schmelztiegel 1' vollständig erstarrt wäre (Umkreis eines viereckigen Schmelztiegels), wobei natürlich auch hier eine Erstarrung über den Schmelztiegel nach außen nicht stattfindet.
Die Kreise zeigen somit den Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Schmelztiegels 1 und den nächstliegenden Seitenwandbereichen 11, 13, 15 und 17 (Kreis A), den Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Schmelztiegels 1 und den Ecken zwischen benachbarten Seitenwandbereichen (Kreis B) und den Abstand zwischen dem Mittelpunkt eines Schmelztiegels 1' des Standes der Technik und seinen Kantenbereichen (Kreis C). Diese Abstände stehen dann natürlich in Relation zur erforderlichen Erstarrungszeit für einen Siliziumblock.
Wie zu erkennen ist, besitzt der Kreis C einen wesentlich größeren Radius als der Kreis B, was darauf hindeutet, dass wesentlich mehr Zeit erforderlich wäre, um eine Siliziumschmelze im Schmelztiegel 1' des Standes der Technik vollständig zum Erstarren zu bringen, als im Schmelztiegel 1 gemäß 1 (ausgehend von einer gleichen Erstarrungsrate in beiden Schmelztiegeln).
Während das Verhältnis des Radius des Kreises C zu dem Kreis A (Radius Kreis C/Radius Kreis A) bei ungefähr 1,41 liegt, liegt das Verhältnis zwischen den Kreisen A und B bei ca. 1,2. Das Verhältnis des Abstands zwischen dem Mittelpunkt des Schmelztiegels zu einer Ecke des Schmelztiegels relativ zum Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Schmelztiegels zur nächsten Seitenwand sollte erfindungsgemäß kleiner als 1,35, insbesondere kleiner als 1,3 und vorzugsweise größer als 1,05 sein. Das genaue Verhältnis hängt von der Generation des Tiegels ab, davon ausgehend dass jeweils wenigstens die vier am weitesten vom Mittelpunkt des Schmelztiegels entfernten Säulenbereiche abgeschnitten werden.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel 1 mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock 3, der wiederum in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt ist, nämlich in Verschnitt 4 (weißer Bereich), quadratische Bereiche für Säulen 6 des innen liegenden Typs (kreuzschraffiert) sowie quadratische Bereiche für Säulen 7 des Typs mit einer Seite benachbart zu einer Seitenwand des Schmelztiegels 1.
Der Schmelztiegel 1 besitzt wiederum einen nicht näher dargestellten Boden, sowie eine umlaufende Seitenwand mit Seitenwandbereichen 11 bis 18. Der dargestellte Schmelztiegel 1 ist ein Schmelztiegel der Generation 6. Das heißt in dem Schmelztiegel kann ein Siliziumblock 3 hergestellt werden, aus dem in der Breite und Länge jeweils sechs Säulen mit einer vorbestimmten Grundfläche herausgesägt werden können. Da jedoch gegenüber einem quadratischen Schmelztiegel die Säulen in den Eckbereichen durch die Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 abgeschnitten sind, lassen sich aus dem im Schmelztiegel 1 gebildeten Siliziumblock 3 insgesamt nicht 36, sondern nur 32 Säulen herstellen. Davon wären 16 Säulen 6 des innen liegenden Typs und 16 Säulen 7 des Typs mit einer Seite benachbart zu einem Seitenwandbereich der Schmelztiegel 1. Wie der Fachmann erkennen kann, wäre bei dieser Ausführungsform das Verhältnis des Abstands vom Mittelpunkt des Schmelztiegels zur nächsten Seitenwand relativ zum Mittelpunkt des Schmelztiegels zu einer Ecke desselben bei ungefähr 1 zu 1,2.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Schmelztiegel 1, wie er unter Bezugnahme auf 2 schon beschrieben wurde. Innerhalb des Schmelztiegels 1 ist wiederum ein Siliziumblock 3 dargestellt, der in unterschiedliche Bereiche unterteilt ist.
Innerhalb des Schmelztiegels 1 ist zusätzlich eine Trenneinheit 20 vorgesehen, die innerhalb des Aufnahmeraums des Schmelztiegels 1 angeordnet ist. Die Trenneinheit besteht bei der Darstellung gemäß 3 aus vier Plattenelementen 21 bis 24, die sich an einem Mittelpunkt 25 treffen und dort in geeigneter Weise zusammengefügt sind. Der Mittelpunkt 25 der Trenneinheit 20 fällt mit dem Mittelpunkt des Schmelztiegels 1 zusammen. Das Wandelement 21 erstreckt sich ausgehend von einem Mittelpunkt des Seitenwandbereichs 11 zu dem Mittelpunkt 25 der Trenneinheit 20. In gleicher Weise erstrecken sich jeweils die Wandelemente 22, 23 und 24 von einem jeweiligen Mittelpunkt der Seitenwandbereiche 13, 15 bzw. 17 zu dem Mittelpunkt 25 der Trenneinheit 20. Die jeweiligen Wandelemente 21, 22, 23 und 24 sind so bemessen, dass sie einerseits den Boden des Schmelztiegels 1 und andererseits einen Innenbereich der Seitenwandelemente 11 berühren und hiergegen abdichten. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass ein kleiner Spalt zwischen den Seitenwandbereichen 11, 13, 15 bzw. 17 und den entsprechenden Wandelementen 21, 22, 23, 24 verbleibt, wobei dieser jedoch so klein sein sollte, dass keine Siliziumschmelze hierin eintritt. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl, wie beispielsweise ein für die Siliziumschmelze nicht benetzendes Material erreicht werden. Die Wandelemente 21, 22, 23 und 24 sind bei der bevorzugten Ausführungsform aus Siliziumnitrid, sie können jedoch auch aus einem anderen, für eine Siliziumschmelze nicht benetzenden Material hergestellt sein, das auch keine wesentlichen Verunreinigungen in eine benachbart hierzu liegende Siliziumschmelze einbringt.
Obwohl die Wandelemente 21, 22, 23 und 24 als separate Elemente beschrieben wurden, die in einem Mittelbereich 25 zusammengefügt sind, ist es auch möglich diese entweder einteilig oder als nur zwei Wandelemente auszubilden, die beispielsweise ineinander greifende Nuten aufweisen, um ein entsprechendes Kreuz, wie in 3 dargestellt ist, zu bilden. Die Trenneinheit 20 unterteilt den Aufnahmeraum des Schmelztiegels 1 in vier gleiche Abteile, wodurch im Wesentlichen vier getrennte Siliziumblöcke 3 innerhalb des Schmelztiegels ausgebildet werden. Hierdurch können Spannungen im Siliziummaterial während der gerichteten Erstarrung reduziert werden. Fehler, wie beispielsweise Risse innerhalb eines Siliziumblocks 3 werden auf eines der entsprechenden Abteile, in denen der Fehler aufgetreten ist, beschränkt. Hierdurch kann insgesamt der Durchsatz erhöht werden. Darüber hinaus wird die Handhabung der nunmehr vier Siliziumblöcke nach einer gerichteten Erstarrung vereinfacht, da die Einzelblöcke wesentlich kleiner sind, als der Gesamtblock gemäß 2. Die Verwendung einer Trenneinheit 20 eignet sich somit insbesondere für Schmelztiegel höherer Generationen, wie der Fachmann erkennen wird.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren Schmelztiegel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, mit einem darin ausgebildeten Siliziumblock 3. Der Schmelztiegel 1 besitzt wiederum acht Seitenwandbereiche 11 bis 18, wobei die ungeraden Seitenwandbereiche 11, 13, 15 und 17 im Wesentlichen eine quadratische Grundform beschreiben, während die geradzahligen Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 die Ecken der quadratischen Grundform beschneiden, sodass insgesamt ein achteckiger Aufnahmeraum für den Siliziumblock 3 gebildet wird. Wie zu erkennen ist, ist der Schmelztiegel 1 ein Schmelztiegel der Generation 7, wobei wiederum die vier am weitesten vom Mittelpunkt des Schmelztiegels 1 entfernt ausgebildeten Säulen aufgrund der schrägen Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 keine quadratische Form mehr aufweisen. Bei dieser Form Schmelztiegel ist der Abstand zwischen Mittelpunkt des Schmelztiegels 1 und einer nächster Seitenwand wie Beispielsweise Seitenwand 11, 13, 15 und 17 relativ zum Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Schmelztiegels und einer Ecke desselben bei ungefähr 1 zu 1,23. Innerhalb eines solchen Schmelztiegels kann ein Siliziumblock 3 gebildet werden, der in fünfundzwanzig Säulen 6 und zwanzig Säulen 7 unterteilt werden kann.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen alternativen Schmelztiegel 1 der Generation 7. Bei dieser Ausführungsform bilden die Seitenwandbereiche 11 bis 18 ein gleichschenkliges Achteck. Somit findet eine stärkere Beschneidung eines im Siliziumtiegel 1 ausgebildeten Siliziumblocks 3 statt als bei der Ausführungsform gemäß 4. Ein im Schmelztiegel 1 gemäß 5 ausgebildeter Siliziumblock kann daher in fünfundzwanzig Säulen 6 und zwölf Säulen 7 unterteilt werden. Auch ist der Verschnitt ungefähr doppelt so groß, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform. Jedoch liegt bei dieser Ausführungsform das Verhältnis zwischen dem Abstand des Mittelpunkts des Schmelztiegels 1 zu den jeweiligen Seitenwandbereichen 11 bis 18 relativ zum Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Schmelztiegels 1 und einem Eckbereich bei ungefähr 1 zu 1,09. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Reduzierung hinsichtlich der Erstarrungszeit einer Siliziumschmelze im Schmelztiegel 1 gegenüber einem Schmelztiegel 1 gemäß 4 (ausgehend von gleichen Erstarrungsraten in beiden Schmelztiegeln 1). Eine solche Prozesszeitersparnis kann den größeren Verschnitt rechtfertigen. Darüber hinaus kann aufgrund der symmetrischen Seitenwandbereiche gegebenenfalls die gerichtete Erstarrung einer Siliziumschmelze im Schmelztiegel 1 besser kontrolliert werden.
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen weiteren alternativen Schmelztiegel 1 der Generation 7, der im Wesentlichen dieselbe Grundform besitzt, wie der Schmelztiegel 1 gemäß 4. Der Schmelztiegel 1 besitzt wiederum Seitenwandbereiche 11 bis 18, die wiederum in der gleichen Weise angeordnet sind, wie in 4.
Zusätzlich ist jedoch mittig im Schmelztiegel ein innen liegendes Seitenwandelement 30 in Form eines Rohrs vorgesehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Seitenwandelement 30 ein vom Schmelztiegel 1 separates Bauteil, das eine Rohrform mit einem geschlossenen Ende besitzt, das auf den Boden des Schmelztiegels 1 aufgesetzt werden kann. Innerhalb des Seitenwandelements 30 wird ein Hohlraum 32 gebildet, in den bei der bevorzugten Ausführungsform von oben her eine Heiz- und/oder Kühleinheit eingeführt werden kann. Das Seitenwandelement 30 könnte jedoch auch einteilig mit dem Schmelztiegel ausgebildet sein und zum Beispiel einen nach unten offenen Hohlraum aufweisen, in den von unten her eine Heiz- und/oder Kühleinheit eingeführt werden kann.
Das Seitenwandelement 30 ist so bemessen, dass es eine wesentlich kleinere Grundfläche besitzt, als die Grundfläche einer entsprechenden Säule, wie in 6 angedeutet ist. Das Seitenwandelement 30 besteht vorzugsweise aus einem für eine Siliziumschmelze nicht benetzendes Material, wie beispielsweise Siliziumnitrid. Darüber hinaus sollte das Material so gewählt sein, dass es keine oder keine wesentlichen Verunreinigungen in die Siliziumschmelze einbringt.
Trotzdem wird direkt benachbart zu dem Seitenwandelement 30 bei der gerichteten Erstarrung Siliziummaterial gebildet, das dem Siliziummaterial der Säulen 7 entspricht, d. h. es hat nicht eine so hohe Qualität, wie das Material der Säulen 6. Dabei ist das Seitenwandelement 30 jedoch so angeordnet und so weit genug von einem benachbarten und vollständigen Säulenbereich entfernt, dass dieser eine der Säulen 6, d. h. der höchsten Qualität bilden kann. Dies wird durch die Größe und eine entsprechende zentrierte Anordnung des Seitenwandelements 30 erreicht.
Die Schmelztiegelanordnung gemäß 6 kann besonders vorteilhaft in Kombination mit einer Kristallisationsanlage verwendet werden, die einen nach oben zu öffnenden Deckel aufweist, an dem eine Heiz- und/oder Kühleinheit befestigt ist, die beim Schließen in den Hohlraum 32 des Seitenwandelements 30 eingeführt werden kann.
Eine solche Anordnung ermöglicht eine wesentlich verbesserte Kontrolle der Temperaturverteilung innerhalb der Siliziumschmelze während der gerichteten Erstarrung, da nunmehr eine zentrierte Erwärmung/Kühlung möglich ist.
Das innen liegende Seitenwandelement 30 bildet somit mit den außen liegenden Seitenwandbereichen 11 bis 18 einen ringförmigen Aufnahmeraum, der ein völlig neuartiges Erstarrungsprofil für eine Siliziumschmelze im Aufnahmeraum gegenüber nicht-ringförmigen Aufnahmeräumen erlaubt.
7 zeigt eine noch weitere Ausführungsform eines Schmelztiegels 1 der Generation 7 ähnlich dem Schmelztiegels 1 gemäß 5. Der Schmelztiegel 1 weist bei dieser Ausführungsform geradlinige Seitenwandabschnitte 11, 13, 15 und 17 auf, die sich mit gebogenen Seitenwandabschnitten 12, 14, 16 und 18 abwechseln. Dabei besitzen die Seitenwandabschnitte 11, 13, 15 und 17 jeweils dieselbe Konfiguration wie in 5. Die gebogenen Seitenwandabschnitte 12, 14, 16 und 18 sind so konfiguriert, dass sie der Erstarrungszeit für einen Siliziumblock 3 im Schmelztiegel 1 nicht oder nur unwesentlich erweitern. Durch die gekrümmten Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 wird der Aufnahmeraum für Siliziummaterial gegenüber der Ausführungsform gemäß 5 vergrößert, was neben dem Herausschneiden von fünfundzwanzig Säulen 6 und zwölf Säulen 7 zusätzlich das Zuschneiden von acht Säulen 6' ermöglicht. Die Säulen 6' besitzen eine geringere Größe als die Säulen 6 oder 7, besitzen aber auch die höchste Qualität, da keine ihrer Seitenkanten direkt benachbart zu einem Seitenwandbereich des Schmelztiegels 1 liegt. Ob eine entsprechende Krümmung der Seitenwandbereiche 12, 14, 16 und 18 notwendig ist, und wie groß diese sein muss, um Säulen 6' mit einer geeigneten Größe herstellen zu können, ergibt sich anhand der jeweiligen geeigneten Größen für solche Säulen, wie der Fachmann erkennen kann.
Je nach Größe der entsprechenden Säulen ist womöglich auch ein entsprechender Zuschnitt bei geraden Seitenwandbereichen 12, 14, 16 und 18 möglich.
Während des Einsatzes der zuvor beschriebenen Schmelztiegel 1 werden diese zunächst in entsprechenden mit Heiz- und/oder Kühlelementen bestückten Aufnahmeräumen einer Kristallisationsanlage angeordnet, und in der Regel dort mit Siliziummaterial befüllt. Bei der Ausführungsform gemäß 3 wird vor der Befüllung des Schmelztiegels 1 die Trenneinheit 20 in die entsprechende Position gebracht, und anschließend werden die einzelnen Abteile des Schmelztiegels 1 mit Siliziummaterial befüllt. Bei der Ausführungsform gemäß 6 wird vor der Befüllung des Schmelztiegels 1 das Seitenwandelement 30 entsprechend positioniert, und anschließend der so gebildete ringförmige Aufnahmeraum des Schmelztiegels 1 befüllt.
Nach der Befüllung wird die Kristallisationsanlage geschlossen. Bei der Ausführungsform gemäß 6 wird beispielsweise eine Heiz- und/oder Kühleinheit des Seitenwandelements 30 eingeführt. Anschließend wird das Siliziummaterial im Schmelztiegel 1 aufgeschmolzen und gegebenenfalls wird nachfolgend noch zusätzliches Siliziummaterial nachchargiert, um einen gewünschten Füllgrad des Schmelztiegels 1 mit Siliziummaterial zu erhalten.
Abschließend wird die so gebildete Siliziumschmelze im Schmelztiegel 1 in kontrollierter Weise abgekühlt, um eine gerichtete Erstarrung von unten nach oben im Schmelztiegel 1 zu erreichen, wie es in der Technik bekannt ist. Dabei ermöglicht insbesondere die Ausführungsform gemäß 6 eine neuartige Prozessführung, da die im Hohlraum 32 aufgenommene Heiz- und/oder Kühleinheit den Erstarrungsprozess von der Mitte des Schmelztiegels 1 her beeinflussen kann. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere für Schmelztiegel 1 höherer Generationen an, bei denen eine entsprechende Temperaturregelung von der Seite her immer schwieriger wird.
Nach dem Abschluss der gerichteten Erstarrung wird der Siliziumblock 3 innerhalb der Kristallisationsanlage noch weiter abgekühlt, bis er eine handhabbare Temperatur erreicht und anschließend kann er aus der Kristallisationsanlage entnommen und anschließend in bekannter Weise weiter verarbeitet werden.
Die Schmelztiegel 1 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen können beispielsweise jeweils einteilige Quarzguttiegel sein, die beispielsweise wenigstens im Innenbereich eine Siliziumnitrid enthaltene Beschichtung aufweisen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Schmelztiegel jeweils durch Plattenelemente mit einer Siliziumnitrid enthaltenen Beschichtung oder Plattenelemente aus Siliziumnitrid zusammengesetzt sind. Ein solcher plattenförmiger Aufbau ist insbesondere für wieder verwendbare Schmelztiegel geeignet, die jeweils zerlegt und wieder zusammengebaut werden können. Ein solcher plattenförmiger Aufbau erlaubt auch den Austausch einzelner Wandelemente bei einer Beschädigung derselben.
Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19934940 C2 [0002]
DE 102010031819 [0003]

Claims

Schmelztiegel für Silizium, mit einem Boden und wenigstens acht äußeren Seitenwandbereichen, die einen im Querschnitt wenigstens achteckigen Aufnahmeraum begrenzen.
Schmelztiegel nach Anspruch 1, wobei die Seitenwandbereiche jeweils gerade ausgebildet sind und wobei gegenüberliegende Seitenwandbereiche vorzugsweise parallel zueinander sind.
Schmelztiegel nach Anspruch 1, wobei die Seitenwandbereiche aus geraden und gebogenen Seitenwandbereichen bestehen, die abwechselnd angeordnet sind und wobei gegenüberliegende gerade Seitenwandbereiche vorzugsweise parallel zueinander sind.
Schmelztiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis des Radius des Umkreises des Schmelztiegels zum Radius des Innenkreises des Schmelztiegels zwischen 1,05 und 1,30 liegt.
Schmelztiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Trennelement im Aufnahmeraum vorgesehen ist, das den Silizium-Aufnahmeraum in wenigstens zwei getrennte Abteile unterteilt.
Schmelztiegel nach Anspruch 5, wobei das wenigstens eine Trennelement den Aufnahmeraum in vier gleiche Abteile unterteilt.
Schmelztiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens die zum Aufnahmeraum weisenden Oberflächen des Schmelztiegels und/oder des Trennelements aus einer Siliziumnitrid enthaltenden Schicht bestehen.
Schmelztiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmelztiegel aus einer Vielzahl von Plattenelementen, insbesondere aus Siliziumnitrid, zusammengesetzt ist.
Schmelztiegelanordnung für Silizium, aufweisend einen Schmelztiegel mit einem Boden und wenigstens einer äußeren Seitenwand, die zusammen einen Aufnahmeraum bilden; und ein inneres Seitenwandelement, das zentriert im Aufnahmeraum angeordnet ist, um gemeinsam mit der wenigstens einen äußeren Seitenwand einen Ringraum zu bilden.
Schmelztiegelanordnung nach Anspruch 9, wobei das wenigstens eine innere Seitenwandelement einen Hohlraum zur Aufnahme eines Heizelements und/oder eines Kühlelements aufweist.
Schmelztiegelanordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das innere Seitenwandelement eine Rohrform aufweist, die benachbart zum Boden des Schmelztiegels eine Endwand aufweist.
Schmelztiegelanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das innere Seitenwandelement als separates Bauteil zum Boden und der äußeren Seitenwand des Schmelztiegels ausgebildet ist.
Schmelztiegelanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Schmelztiegel die Merkmale der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Trenneinheit für einen Schmelztiegel für Silizium, der einen Aufnahmeraum aufweist, wobei die Trenneinheit wenigstens ein Trennelement aufweist, das an die Form des Aufnahmeraums angepasst ist, um diesen in wenigstens zwei Abteile zu unterteilen.
Trenneinheit nach Anspruch 14, wobei das wenigstens eine Trennelement geeignet ist, den Aufnahmeraum in wenigstens vier gleiche Abteile zu unterteilen.
Trenneinheit nach Anspruch 14 oder 15, wobei das wenigstens eine Trennelement eine Siliziumnitrid enthaltende Beschichtung aufweist oder aus einem Siliziumnitrid enthaltenden Material besteht.