JP2002107063A

JP2002107063A - 結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法

Info

Publication number: JP2002107063A
Application number: JP2000304879A
Authority: JP
Inventors: Junzo Wakuta; 順三涌田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP3934868B2

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶品質の向上、歩留り向上および結晶成長
速度の改善を図ることができる結晶成長用ルツボおよび
結晶成長方法を提供すること。【解決手段】結晶成長用ルツボ１０は、上面に開口部
を有し、４つの側壁４，５，６，７および底壁８とから
成る四角箱型形状であり、外部の全面には連続した凹凸
形状を有する。前記ルツボ１０の外部の連続した凹凸形
状は、側壁４，５，６，７の外部では、底壁８に垂直な
方向（縦方向）に延びる複数の凸条１１を平行に連続し
て形成し、凸条１１と凹溝１２とを各側壁４，５，６，
７の全面に連続して形成される。また、底壁８では、側
壁４，６に平行な方向に延びる複数の凸条１１が平行に
連続して全面に形成される。また、ルツボ１０の内部の
空間は立方体形状であり、この内部にシリコン材料を充
填し、シリコン材料を融解させ、冷やすことでシリコン
インゴットの結晶成長を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
用いる、結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な結晶成長用ルツボ１およ
びキャスト（鋳造）法による多結晶シリコンインゴット
の結晶成長方法（以下、結晶成長法と略称する）を図１
０および図１１を用いて説明する。図１０（ａ）は、従
来の結晶成長用ルツボ１（以下、ルツボ１と略記する）
の斜視図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の切断
面線Ｘ−Ｘのから見た断面図であり、図１０（ｃ）は、
図１０（ａ）のルツボ１の平面図である。前記ルツボ１
は、上面に開口部を有する四角箱型形状であり、内部の
空間が立方体または直方体形状である。前記ルツボ１
は、たとえば、シリカ（二酸化珪素）などから成る。

【０００３】前記ルツボ１を用いた結晶成長方法を図１
１を参照して説明する。まず、ルツボ１の内部に窒化珪
素（ＳｉＮ）２をコーティングした後、焼成を行う。つ
ぎに、焼成を行ったルツボ１にＳｉスクラップ３を投入
する。そして、ルツボ１に熱を加えてＳｉスクラップ３
を融解させ、その後冷却することで結晶成長を行ってい
た。このような、キャスト法による結晶成長法に用いら
れる結晶成長用ルツボおよびキャスト法による結晶成長
方法は、たとえば、特開平１１−１１６２２８号公報、
特開平１１−２３６２９１号公報および特開平９−７１
４９７号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の公報に開示されている結晶成長用ルツボおよび結晶成
長方法では、結晶成長時に温度制御を行って多結晶シリ
コンインゴットを結晶成長させるが、この温度制御で
は、結晶の内部応力が制御できない問題があった。

【０００５】このような問題に鑑み、結晶の内部応力を
低減する結晶成長用ルツボが、たとえば、特開平１１−
２４４９８８号公報および特開平１１−２４８３６３号
公報に開示されている。これらの公報に開示されている
結晶成長用ルツボでは、複数の層を積層して結晶成長用
ルツボを形成している。このように結晶成長用ルツボを
形成することで、融解したシリコンが凝固するときに積
層した内側の層が引っ張られて剥離するため、結晶の内
部応力が低減される。また、このように、結晶の内部応
力を低減させると、結晶成長の速度が早くなる。

【０００６】しかしながら、特開平１１−２４４９８８
号公報および特開平１１−２４８３６３号公報では、結
晶の内部応力は抑えられるが、結晶内部にある不純物の
制御および除去はできなかった。

【０００７】本発明の目的は、結晶品質の向上、歩留り
向上および結晶成長速度の改善を図ることができる結晶
成長用ルツボおよび結晶成長方法を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、キャスト法に
よるシリコン結晶の成長に用いる結晶成長用ルツボにお
いて、外部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が形成
されることを特徴とする結晶成長用ルツボである。

【０００９】また本発明で、前記凹凸形状は、ルツボの
外部の全面に形成されることを特徴とする。

【００１０】また本発明で、前記凹凸形状は、ルツボの
縦方向に延びる溝が、平行に連続して複数本形成される
ことを特徴とする。

【００１１】また本発明で、前記凹凸形状は、ルツボの
横方向に延びる溝が、平行に連続して複数本形成される
ことを特徴とする。

【００１２】また本発明で、前記凹凸形状は、格子形溝
であることを特徴とする。また本発明は、キャスト法に
よるシリコン結晶の成長に用いる結晶成長用ルツボにお
いて、内部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が形成
されることを特徴とする結晶成長用ルツボである。

【００１３】また本発明は、底壁内部に凹または凸形状
が形成されることを特徴とする。シリコンを結晶成長用
ルツボに投入し成長させると融解シリコンがルツボ側に
引っ張られるが、本発明に従えば、結晶成長用ルツボの
外部または内部に連続した凹凸形状あるいは底壁内部に
凹または凸形状が形成されることによって、内部応力が
抑えられる。したがって、ひび割れのなく、歩留りが向
上した結晶を成長させることができる。また、内部応力
の分散が可能となり、結晶成長速度も早くなる。

【００１４】また本発明で、前記凹凸形状の凸部の肉厚
と凹部の肉厚とは、所定比率で構成されることを特徴と
する。

【００１５】また本発明で、前記凹凸形状の所定比率
は、凸部の肉厚が凹部の肉厚の１．５倍以上であること
を特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、凹凸の所定比率は、凸部
の肉厚が凹部の肉厚の１．５倍以上とすることによっ
て、結晶に発生する内部応力を確実に抑えることができ
る。

【００１７】また本発明で、前記凹凸形状の凸部の断面
形状は、四角形、台形または半円形であることを特徴と
する。

【００１８】本発明に従えば、前記凹凸形状の凸部の断
面形状は、四角形、台形または半円形など、どのような
形状であってもよい。

【００１９】また本発明は、キャスト法によるシリコン
結晶の成長に用いる結晶成長用ルツボにおいて、側壁に
孔を有し、前記孔の外側の下部にシリコン融解液を溜る
たまり部を有することを特徴とする結晶成長用ルツボで
ある。

【００２０】本発明に従えば、結晶成長用ルツボの側壁
に孔を設けているので、シリコンが融解した時点で、不
純物が偏析するシリコンの融解液の表面部分を前記孔を
通して、前記孔の外側の下部に設けてあるたまり部に溜
め、シリコン内部に存在する不純物を除去することがで
きる。したがって、結晶の均一性が向上し、結晶グレイ
ンの形状が大きくなり、高品質な結晶が成長する。

【００２１】また本発明で、前記結晶成長用ルツボは、
シリカ、黒鉛、カーボン、石英のうちの少なくともいず
れか１つの材料から構成されることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、結晶成長用ルツボはシリ
カ、黒鉛、カーボン、石英のうち、どの材料を用いても
作製することができる。

【００２３】また本発明は、キャスト法によるシリコン
結晶の結晶成長方法において、外部または内部の少なく
とも一部に連続した凹凸形状が形成された結晶成長用ル
ツボを用いて融解した結晶材料を成長させることを特徴
とする結晶成長方法である。

【００２４】本発明に従えば、ルツボの外部または内部
に凹凸形状が形成される結晶成長用ルツボを用いて結晶
成長を行うことによって、融解シリコンがルツボ側に引
っ張られることで発生する結晶の内部応力が抑えられ
る。これによって、ひび割れのない結晶を成長させるこ
とができる。

【００２５】また本発明は、前記結晶成長用ルツボの上
に、底壁に孔を有する上部ルツボを設置し、前記上部ル
ツボで結晶材料を融解させ、融解した結晶成長用材料を
底壁の孔から下側の結晶成長用ルツボに落下させ、下側
の結晶成長用ルツボで融解した結晶材料を成長させるこ
とを特徴とする。

【００２６】本発明に従えば、不純物は上部ルツボのシ
リコンの融解液の表面部分に偏析されるため、不純物を
上部ルツボに残留させることができ、下側の結晶成長用
ルツボに不純物の少ない融解シリコンを堆積させること
ができる。したがって、結晶の均一性が向上し、結晶グ
レインの形状も大きくなり、また、ひび割れのない高品
質な結晶が成長する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施形態
の結晶成長用ルツボ１０（以下、ルツボ１０と略記す
る）について説明する。

【００２８】図１（ａ）は、本発明の実施の一形態にお
けるルツボ１０の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図
１（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た側壁部分の破断斜視
図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉ
から見た底壁部分の破断斜視図である。

【００２９】前記ルツボ１０は、上面に開口部を有し、
４つの側壁４，５，６，７と底壁８とから成る四角箱型
形状であり、外部の全面には連続した凹凸形状を有す
る。また、前記ルツボ１０の内部の空間は立方体形状で
あり、この内部にシリコン材料を充填し、シリコン材料
を融解させ、冷やすことでシリコンを結晶成長させる。

【００３０】前記ルツボ１０の外部の連続した凹凸形状
は、各側壁４，５，６，７の外部では、底壁８に垂直な
方向（縦方向）に延びる複数の凸条１１を平行に連続し
て形成し、凸条１１と凹溝１２とが各側壁４，５，６，
７の全面に連続して形成される。また、底壁８では、側
壁４，６に平行な方向に延びる複数の凸条１１が平行に
連続して全面に形成される。また、前記ルツボ１０で
は、外部の全面に凹凸形状が形成されるが、凹凸形状は
外部の一部分のみに形成されてもよい。

【００３１】また、前記ルツボ１０では、側壁４と側壁
５との角部１３では、図１（ｂ）に示すように、凸条１
１が側壁４，５に連なって突出するように形成される
が、図１（ｄ）に示すように、角部１３を避けて凸条１
１を形成し、角部１３が突出するように形成してもよ
い。

【００３２】また、前記ルツボ１０の外部の連続した凹
凸形状は、図２に示すように、各側壁４，５，６，７の
外部で、底壁８に平行な方向（横方向）に延びる複数の
凸条１１を平行に連続して形成して、凸条１１と凹溝１
２とを各側壁４，５，６，７の全面に連続して形成して
もよい。

【００３３】このような凹凸形状を形成する場合も、図
２（ａ）に示すように、凸条１１が側壁４の上端部１４
および下端部１５から連なるように形成してもよく、ま
た、図２（ｂ）に示すように、側壁４の上端部１４およ
び下端部１５は凸条１１とせず、上端部１４および下端
部１５が凹溝１２となるように、上端部１４の少し下お
よび下端部１５の少し上から凸条１１が連なるように形
成してもよい。また、前記底壁８および各側壁４，５，
６，７の外部の凹凸形状は、格子形溝であってもよい。

【００３４】つぎに、本発明の第２の実施形態の結晶成
長用ルツボ２０（以下、ルツボ２０と略記する）につい
て説明する。

【００３５】図３（ａ）は、ルツボ２０の側壁部分の破
断斜視図であり、図３（ｂ）は、ルツボ２０の底壁部分
の破断斜視図である。

【００３６】前記ルツボ２０は、上面に開口部を有し、
４つの側壁４，５，６，７および底壁８とから成る四角
箱型形状であり、内部の全面には連続した凹凸形状を有
する。前記ルツボ２０の凹凸形状が形成される内部の空
間にシリコン材料を充填し、シリコン材料を融解させ、
冷やすことでシリコンを結晶成長させる。

【００３７】ルツボ２０の内部の連続した凹凸形状は、
一側壁６の内部では、底壁８に垂直な方向（縦方向）に
延びる複数の凸条１１を平行に連続して形成し、凸条１
１と凹溝１２とが側壁６の内部に連続して形成される。
また、他の３つの側壁４，５，７にも同様に凹凸形状が
形成される。また、底壁８では、側壁４，６に平行な方
向に延びる複数の凸条１１が平行に連続して全面に形成
される。ルツボ２０では、内部の全面に凹凸形状が形成
されるが、凹凸形状は内部の一部分のみに形成されても
よい。

【００３８】また、前記ルツボ２０の内部の連続した凹
凸形状は、図３（ｃ）に示すように、一側壁６の内部で
は、底壁８に平行な方向（横方向）に延びる複数の凸条
１１を平行に連続して形成して、凸条１１と凹溝１２と
を側壁６の全面に連続して形成してもよい。また、他の
３つの側壁４，５，７にも同様な凹凸形状が形成されて
もよい。

【００３９】つぎに、本発明の第３の実施形態の結晶成
長用ルツボ３０（以下、ルツボ３０と略記する）につい
て説明する。

【００４０】図４（ａ）は、ルツボ３０の底壁部分の破
断斜視図である。前記ルツボ３０は、上面に開口部を有
し、４つの側壁４，５，６，７と底壁８とから成る四角
箱型形状であり、底面８の内部には、全体にわたって一
つの凹形状が緩やかに湾曲して凹むように凹形状３１を
有し、各側壁４，５，６，７の内部には、前記第２の実
施形態と同様な連続した凹凸形状を有する。前記ルツボ
３０の凹形状３１が形成される内部の空間にシリコン材
料を充填し、シリコン材料を融解させ、冷やすことでシ
リコンを結晶成長させる。

【００４１】また、本実施形態のルツボ３０では、底壁
８の内部には凹形状３１が形成されるが、図４（ｂ）に
示すように、底壁８の内部では、全体にわたって一つの
緩やかに隆起した凸形状３２が形成されるようにしても
よい。

【００４２】また、前記凹形状３１および凸形状３２
は、図１および２のように外部に連続した凹凸形状を形
成したルツボの底壁８の内部に形成してもよい。

【００４３】図５（ａ）は、前記第１〜３の実施形態の
ルツボ１０，２０，３０の連続した凹凸形状の一方向に
延びる凸条１１に垂直な方向の断面図である。前記ルツ
ボ１０，２０，３０では、凸条１１に垂直な方向の断面
は四角形状であり、ルツボ１０、２０，３０の側壁に対
する凸条１１の一側面１６の角度ａは９０°となる。こ
の角度ａを変えて、図５（ｂ）に示すように、凸条１１
の断面形状が台形となるように凹凸形状を形成してもよ
く、また、図５（ｃ）に示すように、凸条１１の断面形
状が半円形となるように凹凸形状を形成してもよい。

【００４４】また、前記ルツボ１０，２０，３０の凹凸
形状では、凸部（凸条１１）の肉厚１７は凹部（凹溝１
２）の肉厚１８の１．２〜２．０倍とし、前記１〜３の
実施形態のルツボ１０，２０，３０では、約１．５倍と
している。このように構成することによって、製造が容
易となり、確実に内部応力を抑えることができる。ここ
で、凸部の肉厚１７とは、凹凸の無い反対側の表面から
凸部の上端表面までの高さであり、凹部の肉厚とは、凹
凸の無い反対側の表面から凹部の底面までの高さであ
る。

【００４５】前記ルツボ１０，２０，３０の作製にあた
っては、鋳型を形成して、そこにシリカを流し込み、鋳
造方式で形成した。鋳造形成されたルツボ１０，２０，
３０には、内部に窒化珪素をコーティングした後、約９
００℃で焼成を行い冷却した後、結晶成長を行う。

【００４６】次に、前記ルツボ１０，２０，３０を用い
た結晶成長方法について説明する。まず、前記ルツボ１
０，２０，３０にシリコン材料を投入し、熱を加える。
そして、シリコン材料が融解した後、冷却することで結
晶を成長させた。また、ルツボ１０，２０，３０の他
に、図１０に示すような、外部および内部に凹凸形状を
形成していない従来のルツボを用いて、同様な条件にて
結晶成長を行った。この結晶成長条件を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】次に、成長した結晶の評価を行った。成長
した結晶の評価手段としては、各サンプルのウエハの厚
みを３５０μｍ±１０μｍに統一し、割れ率を調べる方
法を用いた。各ルツボによって結晶成長させたシリコン
の評価（割れ率）を表２に示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】表２から前記第１〜３の実施形態のルツボ
１０，２０，３０を用いて結晶成長させたシリコンイン
ゴットは、従来の結晶成長用ルツボを用いて結晶成長さ
せたシリコンインゴットよりも、割れ率が低下している
ことがわかる。これにより、内部応力が緩和されている
と考えられる。

【００５１】以上のように、前記ルツボ１０，２０，３
０により結晶成長を行うことによって、ひび割れがな
く、歩留りが向上したシリコンインゴットを結晶成長さ
せることができる。また、結晶の内部応力を低減できる
ので、結晶成長速度が早くなる。このため、シリコンイ
ンゴットの作製において大幅なコストダウンが可能とな
る。

【００５２】次に、前記ルツボ１０を用いた他の結晶成
長方法について説明する。図６は、ルツボ１０を用いた
他の結晶成長方法を説明するための図である。

【００５３】まず、底壁２３に、底壁２３の厚み方向に
貫通して形成される貫通孔である孔２２を有する上部ル
ツボ２１の底壁２３の下側に、前記ルツボ１０の開口部
が配置されるように、ルツボ１０を距離をおいて配置し
た。

【００５４】次に、前記上部ルツボ２１にシリコン材料
を充填する。このとき、上部ルツボ２１の底壁２３の孔
２２を覆い隠すぐらいのシリコン材料の固まりを、ま
ず、この孔２２の上に置いて、その周囲にシリコン材料
を充填する。そして、上部ルツボ２１の上面部から徐々
に熱を加えると上部ルツボ２１の上面部のシリコン材料
が融解し始める。その後、熱を加え続けると、最終的に
は底壁２３の孔２２を覆っているシリコン材料の固まり
が融解し、この孔２２を通して上部ルツボ２１の下側に
設置されているルツボ１０に落下する。この落下したシ
リコン融解液は冷却され、結晶が成長する。シリコン材
料が融解し、冷却されて結晶ができるまでの時間は、前
記結晶成長方法より５時間短く、約５０時間とすること
ができた。

【００５５】このような方法で結晶成長させたシリコン
インゴットと従来の方法で結晶成長させたシリコンイン
ゴットとをライフタイム測定器を用いて比較評価した結
果を図７に示す。成長時間以外の結晶の成長条件は、前
記実施形態の表１に示す結晶成長条件と同様である。図
７から、ライフタイム特性が向上したことがわかる。

【００５６】また、ここでは上部ルツボ２１の下にはル
ツボ１０を配置して結晶を成長させたが、ルツボ１０の
かわりに前記ルツボ２０または３０を用いてもよい。

【００５７】以上のように、結晶成長を行うと、結晶の
内部応力が抑えられ、さらに結晶内の不純物を取り除く
ことができる。したがって、結晶の均一性が向上し、ま
た、ひび割れがなく、歩留りが向上した高品質なシリコ
ンインゴットを結晶成長させることができる。また、結
晶の内部応力が低減されるので、結晶成長速度が早くな
る。このため、シリコンインゴットの製造において大幅
なコストダウンが可能となる。

【００５８】次に、本発明の第４の実施形態の結晶成長
用ルツボ４０（以下、ルツボ４０と略称する）について
説明する。

【００５９】図８（ａ）は、前記ルツボ４０の概略斜視
図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の切断面線ＶＩＩ
Ｉ−ＶＩＩＩから見た破断斜視図である。

【００６０】前記ルツボ４０は、上面に開口部を有し、
４つの側壁４，５，６，７と底壁８とから成る四角箱型
形状のルツボ本体と、このルツボ本体の四方の側壁４，
５，６，７に、この側壁の厚み方向に貫通して形成され
る貫通孔である孔４１およびシリコン融解液を溜めるた
まり部４２を有する。この孔４１を通って、ルツボ４０
の内部で融解させた融解シリコンの表面の融解液がルツ
ボ４０の外部に排出される。

【００６１】前記たまり部４２は、前記ルツボ本体に設
けられた、前記孔４１の外側の下部に形成される。前記
たまり部４２は、図８（ｂ）に示す側壁４では、側壁４
に垂直な底壁４２ａと、この底壁４２ａの端部から立設
する立ち上がり壁４２ｂとから成る。また、たまり部４
２は、本実施形態では四方の側壁４，５，６，７に独立
して形成しているが、ルツボ４０の側壁を外囲するよう
に形成してもよい。

【００６２】本実施形態のルツボ４０の内部の空間は立
方体形状であり、この内部にシリコン材料を充填し、シ
リコン材料を融解させ、冷やすことでシリコンを結晶成
長させる。

【００６３】次に、前記ルツボ４０を用いた結晶成長方
法についてを説明する。まず、シリコン材料を前記ルツ
ボ４０の内部に充填する。シリコン材料の量は１５Ｋｇ
である。つぎに、ルツボ４０の側壁下部から熱を徐々に
加える。すると、ルツボ４０の内部のシリコン材料は下
部から融解し始める。その後、シリコン材料が上部まで
融解されると、シリコン材料に含まれている不純物が、
融解したシリコン材料の上部に偏析される。ここで、ル
ツボ４０の側壁の孔４１をシリコン材料の融解液の表面
付近に形成しておくことによって、シリコン材料の上部
に偏析された不純物は、この孔４１を通ってルツボ４０
の外部に排出される。ルツボ４０の孔４１の外側の下部
には、たまり部４２が形成されており、この外部に排出
された不純物を含むシリコンの融解液は、このたまり部
４２に溜まる。その後、融解したシリコンを冷却するこ
とで、結晶が成長する。

【００６４】以上のような方法で結晶成長したシリコン
インゴットの高さは、約１００ｍｍであった。このシリ
コンインゴットと、図１０に示すような、側壁に孔およ
びたまり部を有しない従来のルツボにより作製したシリ
コンインゴットとをライフタイム測定器を用いて比較評
価した結果を図９に示す。なお、結晶の成長条件は、前
記実施形態の表１に示す結晶成長条件と同様である。図
９から、側壁に孔４１およびたまり部４２を設けてシリ
コン融解液の表面部分を除去することで、ライフタイム
特性が向上がしたことがわかる。

【００６５】このように、ルツボ４０を用いて結晶成長
を行うと、シリコン結晶内の不純物を除去することがで
きるため、結晶の均一性が向上し、結晶グレインの形状
も大きくなり、高品質なシリコンインゴットを結晶成長
させることができる。

【００６６】以上のように、前記第１〜４の実施形態の
結晶成長用ルツボおよび結晶成長方法によって結晶成長
させたシリコンインゴットは、たとえば、太陽電池用パ
ネルなどに用いられる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、結晶成長用ルツボの外
部または内部に連続した凹凸形状あるいは底壁内部に凹
または凸形状が形成されることによって、内部応力が抑
えられるので、ひび割れのなく、歩留りが向上した結晶
を成長できる。また、内部応力の分散が可能となり、結
晶成長速度も早くなる。このため、シリコンインゴット
の製造において、大幅なコストダウンが可能となる。

【００６８】また本発明によれば、凹凸の所定比率は、
凸部の肉厚が凹部の肉厚の１．５倍以上とするので、結
晶に発生する内部応力を確実に抑えることができる。

【００６９】また本発明によれば、前記凹凸形状の凸部
の断面形状は、四角形、台形または半円形など、どのよ
うな形状であってもよい。

【００７０】また本発明によれば、ルツボの側壁に孔を
設けているので、シリコンが融解した時点で、不純物が
偏析するシリコンの融解液の表面部を前記孔を通して外
部に設けてあるたまり部に溜め、シリコン内部に存在す
る不純物を除去することができる。したがって、結晶の
均一性が向上し、結晶グレインの形状も大きくなり、高
品質な結晶が成長する。

【００７１】また本発明によれば、結晶成長用ルツボは
シリカ、黒鉛、カーボン、石英のうち、どの材料を用い
ても作製することができる。

【００７２】また本発明によれば、ルツボの外部または
内部に凹凸形状が形成される結晶成長用ルツボを用いて
結晶成長を行うことによって、融解シリコンがルツボ側
に引っ張られることで発生する結晶の内部応力が抑えら
れる。これによって、ひび割れのない結晶が成長でき
る。このため、シリコンインゴットの製造において、大
幅なコストダウンが可能となる。

【００７３】また本発明によれば、不純物は上部ルツボ
のシリコンの融解液の表面部分に偏析されるため、不純
物を上部ルツボに残留させることができ、下側の結晶成
長用ルツボに不純物の少ない融解シリコンを堆積させる
ことができる。したがって、結晶の均一性が向上し、結
晶グレインの形状も大きくなり、また、ひび割れのな
い、歩留りが向上した高品質な結晶が成長する。このた
め、シリコンインゴットの製造において、大幅なコスト
ダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態における結
晶成長用ルツボ１０の概略斜視図であり、（ｂ）は、
（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た側壁部分の破断斜視図
であり、（ｃ）は、（ａ）の切断面線Ｉ−Ｉから見た底
壁部分の破断斜視図であり、（ｄ）は、外部に形成され
る凹凸形状の他の例を示す図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は、図１の結晶成長用ルツボ１
０の外部に形成される凹凸形状の他の例を示す破断斜視
図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形
態における結晶成長用ルツボ２０の側壁および底壁部分
の破断斜視図であり、（ｃ）は、結晶成長用ルツボ２０
の側壁に形成される凹凸形状の他の例を示す破断斜視図
である。

【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施形態にお
ける結晶成長用ルツボ３０の底壁の破断斜視図である。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、結晶成長用ルツボ
１０，２０，３０に形成される凹凸形状の例を示す断面
図である。

【図６】図１のルツボ１０を用いた結晶成長方法の例を
示す図である。

【図７】図６の結晶成長方法によって結晶成長させたシ
リコンインゴットと従来の方法によって結晶成長させた
シリコンインゴットを比較したライフタイム測定の結果
を示す図である。

【図８】（ａ）は、本発明の他の実施形態の結晶成長用
ルツボ４０を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の切
断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た破断斜視図である。

【図９】図８の結晶成長用ルツボ４０を用いて結晶成長
させたシリコンインゴットと従来の結晶成長用ルツボに
よって結晶成長させたシリコンインゴットを比較したラ
イフタイムを測定した結果を示す図である。

【図１０】（ａ）は、従来の結晶成長用ルツボ１の斜視
図であり、（ｂ）は切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図であ
り、（ｃ）は、結晶成長用ルツボ１の平面図である。

【図１１】図１０の結晶成長用ルツボ１を用いたシリコ
ンの結晶方法を示す図である。

【符号の説明】

１，１０，２０，３０，４０結晶成長用ルツボ２窒化珪素３シリコン材料４，５，６，７側壁８，２３底壁１１凸条１２凹溝１３角部１６凸部側面１７凸部の肉厚１８凹部の肉厚２１上部ルツボ２２，４１孔３１凹形状３２凸形状４２たまり部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャスト法によるシリコン結晶の成長に
用いる結晶成長用ルツボにおいて、外部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が形成される
ことを特徴とする結晶成長用ルツボ。
【請求項２】前記凹凸形状は、ルツボの外部の全面に
形成されることを特徴とする請求項１記載の結晶成長用
ルツボ。
【請求項３】前記凹凸形状は、ルツボの縦方向に延び
る溝が、平行に連続して複数本形成されることを特徴と
する請求項１または２記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項４】前記凹凸形状は、ルツボの横方向に延び
る溝が、平行に連続して複数本形成されることを特徴と
する請求項１または２記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項５】前記凹凸形状は、格子形溝であることを
特徴とする請求項１または２記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項６】キャスト法によるシリコン結晶の成長に
用いる結晶成長用ルツボにおいて、内部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が形成される
ことを特徴とする結晶成長用ルツボ。
【請求項７】底壁内部に凹または凸形状が形成される
ことを特徴とする請求項６記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項８】前記凹凸形状の凸部の肉厚と凹部の肉厚
とは、所定比率で構成されることを特徴とする請求項１
〜７のいずれか１つに記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項９】前記凹凸形状の所定比率は、凸部の肉厚
が凹部の肉厚の１．５倍以上であることを特徴とする請
求項８記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項１０】前記凹凸形状の凸部の断面形状は、四
角形、台形または半円形であることを特徴とする請求項
１〜９のいずれか１つに記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項１１】キャスト法によるシリコン結晶の成長
に用いる結晶成長用ルツボにおいて、側壁に孔を有し、前記孔の外側の下部にシリコン融解液
を溜るたまり部を有することを特徴とする結晶成長用ル
ツボ。
【請求項１２】前記結晶成長用ルツボは、シリカ、黒
鉛、カーボン、石英のうちの少なくともいずれか１つの
材料から構成されることを特徴とする請求項１〜１１の
いずれか１つに記載の結晶成長用ルツボ。
【請求項１３】キャスト法によるシリコン結晶の結晶
成長方法において、外部または内部の少なくとも一部に連続した凹凸形状が
形成された結晶成長用ルツボを用いて融解した結晶材料
を成長させることを特徴とする結晶成長方法。
【請求項１４】前記結晶成長用ルツボの上に、底壁に
孔を有する上部ルツボを設置し、前記上部ルツボで結晶
材料を融解させ、融解した結晶成長用材料を底壁の孔か
ら下側の結晶成長用ルツボに落下させ、下側の結晶成長
用ルツボで融解した結晶材料を成長させることを特徴と
する請求項１３記載の結晶成長方法。