JP2003104711A - ルツボ型多結晶シリコン - Google Patents
ルツボ型多結晶シリコンInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融時にシリコンロッドが浮遊ないし落下
してルツボを損傷することがない多結晶シリコンを提供
する。 【解決手段】 あらかじめシリコンの外形をルツボ型に
成形することにより、ルツボ等に供給する際に損傷を生
じ難くした多結晶シリコン。
してルツボを損傷することがない多結晶シリコンを提供
する。 【解決手段】 あらかじめシリコンの外形をルツボ型に
成形することにより、ルツボ等に供給する際に損傷を生
じ難くした多結晶シリコン。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はルツボ型の形状に成
形した多結晶シリコンに関する。より詳しくは、シリコ
ンの外形をルツボ型に成形することにより、ルツボ等に
供給する際に損傷を生じ難くした多結晶シリコンに関す
る。
形した多結晶シリコンに関する。より詳しくは、シリコ
ンの外形をルツボ型に成形することにより、ルツボ等に
供給する際に損傷を生じ難くした多結晶シリコンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、単結晶シリコンは主にチョクラル
スキー法(ＣＺ法)によって製造されており、この方法は
多結晶シリコンの融液に種晶を浸し、この種晶を中心と
して単結晶シリコンを成長させ、この種晶を徐々に引き
上げて棒状の単結晶シリコンを製造する方法である。こ
の単結晶引き上げはバッチ操業であるため、１バッチ当
たりの生産効率を高めるために多結晶シリコンをルツボ
にできるだけ大量に装入（高充填化）することが求めら
れている。
スキー法(ＣＺ法)によって製造されており、この方法は
多結晶シリコンの融液に種晶を浸し、この種晶を中心と
して単結晶シリコンを成長させ、この種晶を徐々に引き
上げて棒状の単結晶シリコンを製造する方法である。こ
の単結晶引き上げはバッチ操業であるため、１バッチ当
たりの生産効率を高めるために多結晶シリコンをルツボ
にできるだけ大量に装入（高充填化）することが求めら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多結晶シリコンの溶融
では、通常、溶融効率を高めるために、多結晶シリコン
棒を数十センチに切断した円柱状のカットロッドとその
破砕物とを組み合わせて用い、円柱状のロッドをルツボ
の上方で支えて吊り下げ、ルツボ内部のロッドの間に多
結晶シリコン破砕物を充填して溶融している。このた
め、充填の仕方に熟練を要し、また、溶融過程でロツド
が落下しルツボに衝撃を与えることがある。このような
ロッドの落下が生じるとルツボの損傷を招き、しかも発
生したルツボのカケラがシリコン融液に混入して単結晶
製造に悪影響を与える。また、ルツボの損傷が著しい場
合にはルツボが割れ、シリコン融液が外部に流れ出して
周囲の冷却水に触れて水蒸気爆発を引起すという安全上
の問題を招く懸念がある。さらに、溶融過程でロツドが
落下しない場合でも、ロツドは溶融過程を通じてシリコ
ン融液上に浮遊するが、この融液は熱によって対流し、
または溶融プロセスの制御上から意図的に対流を生じさ
せている。このため、融液に浮遊するロッドがルツボ内
壁に衝突してルツボの損傷を招く場合がある。
では、通常、溶融効率を高めるために、多結晶シリコン
棒を数十センチに切断した円柱状のカットロッドとその
破砕物とを組み合わせて用い、円柱状のロッドをルツボ
の上方で支えて吊り下げ、ルツボ内部のロッドの間に多
結晶シリコン破砕物を充填して溶融している。このた
め、充填の仕方に熟練を要し、また、溶融過程でロツド
が落下しルツボに衝撃を与えることがある。このような
ロッドの落下が生じるとルツボの損傷を招き、しかも発
生したルツボのカケラがシリコン融液に混入して単結晶
製造に悪影響を与える。また、ルツボの損傷が著しい場
合にはルツボが割れ、シリコン融液が外部に流れ出して
周囲の冷却水に触れて水蒸気爆発を引起すという安全上
の問題を招く懸念がある。さらに、溶融過程でロツドが
落下しない場合でも、ロツドは溶融過程を通じてシリコ
ン融液上に浮遊するが、この融液は熱によって対流し、
または溶融プロセスの制御上から意図的に対流を生じさ
せている。このため、融液に浮遊するロッドがルツボ内
壁に衝突してルツボの損傷を招く場合がある。
【０００４】このようなロッドの衝突による問題を生じ
ないように、数ミリ程度の粒状の多結晶シリコンを使用
することも知られているが、現在流通している粒状多結
晶シリコンは不純物レベルが高く、シリコン単結晶の品
質に悪影響を与える。また、微粉が多いために単結晶化
率が低いと云う問題がある。
ないように、数ミリ程度の粒状の多結晶シリコンを使用
することも知られているが、現在流通している粒状多結
晶シリコンは不純物レベルが高く、シリコン単結晶の品
質に悪影響を与える。また、微粉が多いために単結晶化
率が低いと云う問題がある。
【０００５】本発明は従来の多結晶シリコンの溶融工程
における上記問題を解決したものであり、溶融時にルツ
ボ内壁に衝突してルツボを損傷する問題のない多結晶シ
リコンを提供するものである。
における上記問題を解決したものであり、溶融時にルツ
ボ内壁に衝突してルツボを損傷する問題のない多結晶シ
リコンを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決する手段】すなわち、本発明は以下の構成
からなる多結晶シリコンに関する。 （１）多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、または
これらの混合物をルツボ中で加熱溶融し、ルツボ中で冷
却固化することによって、外形をルツボの形状に成形し
たことを特徴とするルツボ型多結晶シリコン。 （２）多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、または
これらの混合物をルツボ中に装入し、これに多結晶シリ
コン原料ガスを吹き込んで熱分解反応させ、装入物の隙
間に多結晶シリコンを成長させることによって、外形を
ルツボの形状に成形したことを特徴とするルツボ型多結
晶シリコン。 （３）多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、または
これらの混合物をルツボ中に装入し、これにシリコン融
液を供給して装入物の隙間を埋め、固化させることによ
って、外形をルツボの形状に成形したことを特徴とする
ルツボ型多結晶シリコン。 （４）原料ガスの加熱分解反応によ多結晶シリコンを基
板面に析出させる製造方法において、ルツボ形状の石英
ベルジャーを用い、赤熱したベルジャー内面に原料ガス
を吹き込み、この内面上に多結晶シリコンを成長させる
ことによって、外形をルツボの形状に成形したことを特
徴とするルツボ型多結晶シリコン。
からなる多結晶シリコンに関する。 （１）多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、または
これらの混合物をルツボ中で加熱溶融し、ルツボ中で冷
却固化することによって、外形をルツボの形状に成形し
たことを特徴とするルツボ型多結晶シリコン。 （２）多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、または
これらの混合物をルツボ中に装入し、これに多結晶シリ
コン原料ガスを吹き込んで熱分解反応させ、装入物の隙
間に多結晶シリコンを成長させることによって、外形を
ルツボの形状に成形したことを特徴とするルツボ型多結
晶シリコン。 （３）多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、または
これらの混合物をルツボ中に装入し、これにシリコン融
液を供給して装入物の隙間を埋め、固化させることによ
って、外形をルツボの形状に成形したことを特徴とする
ルツボ型多結晶シリコン。 （４）原料ガスの加熱分解反応によ多結晶シリコンを基
板面に析出させる製造方法において、ルツボ形状の石英
ベルジャーを用い、赤熱したベルジャー内面に原料ガス
を吹き込み、この内面上に多結晶シリコンを成長させる
ことによって、外形をルツボの形状に成形したことを特
徴とするルツボ型多結晶シリコン。
【０００７】本発明の多結晶シリコンは、以上のように
外形がルツボの形状に成形されているので、溶融ルツボ
の内部にそのまま装入して充填することができ、従来の
ようなシリコンロッドが存在しないので、融液中でシリ
コンロッドが浮遊することがなく、シリコンロッドの衝
突によるルツボの損傷を生じない。
外形がルツボの形状に成形されているので、溶融ルツボ
の内部にそのまま装入して充填することができ、従来の
ようなシリコンロッドが存在しないので、融液中でシリ
コンロッドが浮遊することがなく、シリコンロッドの衝
突によるルツボの損傷を生じない。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に即して
具体的に説明する。本発明に係るルツボ型多結晶シリコ
ンの第一態様は、多結晶シリコンのブロックまたは破砕
物、またはこれらの混合物をルツボ中で加熱溶融し、ル
ツボ中で冷却固化することによって外形をルツボの形状
に成形したものである。
具体的に説明する。本発明に係るルツボ型多結晶シリコ
ンの第一態様は、多結晶シリコンのブロックまたは破砕
物、またはこれらの混合物をルツボ中で加熱溶融し、ル
ツボ中で冷却固化することによって外形をルツボの形状
に成形したものである。
【０００９】溶融ルツボに装入される多結晶シリコン
は、多結晶シリコンのブロックまたはその細かな破砕
物、あるいはこれらの混合物の何れを用いても良い。図
１に示す例は、溶融ルツボ１０の内部中央に多結晶シリ
コンのロッド１１を入れ、その周りを細かな多結晶シリ
コン破砕物１２によって充填したものである。この状態
で、中心部を赤外線加熱し、続いて誘導加熱して装入物
の中心部から溶融させる。ルツボ内部に装入した多結晶
シリコンを溶融した後に、そのままの状態で冷却固化す
ることによって外形がルツボの形状に成形された多結晶
シリコンを得ることができる。
は、多結晶シリコンのブロックまたはその細かな破砕
物、あるいはこれらの混合物の何れを用いても良い。図
１に示す例は、溶融ルツボ１０の内部中央に多結晶シリ
コンのロッド１１を入れ、その周りを細かな多結晶シリ
コン破砕物１２によって充填したものである。この状態
で、中心部を赤外線加熱し、続いて誘導加熱して装入物
の中心部から溶融させる。ルツボ内部に装入した多結晶
シリコンを溶融した後に、そのままの状態で冷却固化す
ることによって外形がルツボの形状に成形された多結晶
シリコンを得ることができる。
【００１０】本発明に係るルツボ型多結晶シリコンの第
二態様は、多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、ま
たはこれらの混合物をルツボ中に装入し、これに多結晶
シリコン原料ガスを吹き込んで熱分解反応させ、装入物
の隙間に多結晶シリコンを成長させることによって外形
をルツボの形状に成形したものである。
二態様は、多結晶シリコンのブロックまたは破砕物、ま
たはこれらの混合物をルツボ中に装入し、これに多結晶
シリコン原料ガスを吹き込んで熱分解反応させ、装入物
の隙間に多結晶シリコンを成長させることによって外形
をルツボの形状に成形したものである。
【００１１】ルツボ内部の多結晶シリコンの種類および
装入状態等は上記第一態様と同様で良い。図２に示すよ
うに、多結晶シリコンブロック１１ないし破砕物１２を
装入した溶融ルツボ１０の内部に多結晶シリコン原料ガ
スを吹き込み、加熱下で熱分解させ、装入物の隙間に多
結晶シリコンを析出させて成長させる。この多結晶シリ
コンの原料ガスとしては三塩化シランと水素の混合ガス
などを用いることができる。原料ガスを導入し、その熱
分解温度（約７００〜１２００℃）に加熱して多結晶シ
リコンを析出せる。ルツボ内部に装入された多結晶シリ
コンブロックないし破砕物の隙間は原料ガス等の熱分解
によって析出した多結晶シリコンによって充填され、ル
ツボ内部の多結晶シリコン全体が一体化される。これに
より外形がルツボの形状に成形された多結晶シリコンを
得ることができる。
装入状態等は上記第一態様と同様で良い。図２に示すよ
うに、多結晶シリコンブロック１１ないし破砕物１２を
装入した溶融ルツボ１０の内部に多結晶シリコン原料ガ
スを吹き込み、加熱下で熱分解させ、装入物の隙間に多
結晶シリコンを析出させて成長させる。この多結晶シリ
コンの原料ガスとしては三塩化シランと水素の混合ガス
などを用いることができる。原料ガスを導入し、その熱
分解温度（約７００〜１２００℃）に加熱して多結晶シ
リコンを析出せる。ルツボ内部に装入された多結晶シリ
コンブロックないし破砕物の隙間は原料ガス等の熱分解
によって析出した多結晶シリコンによって充填され、ル
ツボ内部の多結晶シリコン全体が一体化される。これに
より外形がルツボの形状に成形された多結晶シリコンを
得ることができる。
【００１２】本発明に係るルツボ型多結晶シリコンの第
三態様は、多結晶シリコンのブロック１１または破砕物
１２、またはこれらの混合物を溶融ルツボ１０に装入
し、これにシリコン融液を供給して装入物の隙間を埋
め、固化させることによって外形をルツボの形状に成形
したものである。
三態様は、多結晶シリコンのブロック１１または破砕物
１２、またはこれらの混合物を溶融ルツボ１０に装入
し、これにシリコン融液を供給して装入物の隙間を埋
め、固化させることによって外形をルツボの形状に成形
したものである。
【００１３】ルツボ内部の多結晶シリコンの種類および
装入状態等は上記第一態様と同様で良い。多結晶シリコ
ンブロックないし破砕物を装入したルツボ内部にシリコ
ン融液を供給して装入物の隙間を埋め、固化させる。シ
リコン融液の供給方法としては、例えば、図３に示すよ
うに、ルツボの上方にシリコンロッドを設置し、これを
高周波等によって加熱溶融し、その溶融液をルツボ内部
に滴下することによって供給すれば良い。ルツボ内部に
装入された多結晶シリコンブロックないし破砕物の隙間
はルツボに供給されたシリコン融液によって充填され、
ルツボ内部の多結晶シリコン全体が一体化される。これ
により外形がルツボの形状に成形された多結晶シリコン
を得ることができる。
装入状態等は上記第一態様と同様で良い。多結晶シリコ
ンブロックないし破砕物を装入したルツボ内部にシリコ
ン融液を供給して装入物の隙間を埋め、固化させる。シ
リコン融液の供給方法としては、例えば、図３に示すよ
うに、ルツボの上方にシリコンロッドを設置し、これを
高周波等によって加熱溶融し、その溶融液をルツボ内部
に滴下することによって供給すれば良い。ルツボ内部に
装入された多結晶シリコンブロックないし破砕物の隙間
はルツボに供給されたシリコン融液によって充填され、
ルツボ内部の多結晶シリコン全体が一体化される。これ
により外形がルツボの形状に成形された多結晶シリコン
を得ることができる。
【００１４】なお、上記第一態様から第三態様におい
て、多結晶シリコンをルツボに装入する方法は図示する
態様に限らない。シリコンロッドを縦に並べて装入し、
その間に多結晶シリコン破砕物を充填しても良い。な
お、多結晶シリコンロッドを単独に用いてもよく、ある
いは破砕物を単独に用いても良い。また、ルツボに装入
した多結晶シリコンを溶融する手段、原料ガスの供給方
法ないし手段、シリコン融液の供給手段は先に述べたも
のに限定されない。
て、多結晶シリコンをルツボに装入する方法は図示する
態様に限らない。シリコンロッドを縦に並べて装入し、
その間に多結晶シリコン破砕物を充填しても良い。な
お、多結晶シリコンロッドを単独に用いてもよく、ある
いは破砕物を単独に用いても良い。また、ルツボに装入
した多結晶シリコンを溶融する手段、原料ガスの供給方
法ないし手段、シリコン融液の供給手段は先に述べたも
のに限定されない。
【００１５】本発明に係るルツボ型多結晶シリコンの第
四態様は、原料ガスの加熱分解反応によ多結晶シリコン
を基板面に析出させる製造方法において、ルツボ形状の
石英ベルジャーを用い、赤熱したベルジャー内面に原料
ガスを吹き込み、この内面上に多結晶シリコンを成長さ
せることによって外形をルツボの形状に成形したもので
ある。
四態様は、原料ガスの加熱分解反応によ多結晶シリコン
を基板面に析出させる製造方法において、ルツボ形状の
石英ベルジャーを用い、赤熱したベルジャー内面に原料
ガスを吹き込み、この内面上に多結晶シリコンを成長さ
せることによって外形をルツボの形状に成形したもので
ある。
【００１６】多結晶シリコンは三塩化シランと水素の混
合ガス等を原料ガスとして用い、この原料ガスを熱分解
温度に赤熱したシリコン基体表面に接触させることによ
って熱分解し、基体表面に多結晶シリコンを析出させ
る。この方法に基づき、図４に示すように、ルツボ形状
の石英ベルジャー１３を用い、赤熱したベルジャー内面
に原料ガスを吹き込み、この内面上に多結晶シリコン１
４を成長させることによって外形をルツボの形状に成形
した多結晶シリコンを得ることができる。
合ガス等を原料ガスとして用い、この原料ガスを熱分解
温度に赤熱したシリコン基体表面に接触させることによ
って熱分解し、基体表面に多結晶シリコンを析出させ
る。この方法に基づき、図４に示すように、ルツボ形状
の石英ベルジャー１３を用い、赤熱したベルジャー内面
に原料ガスを吹き込み、この内面上に多結晶シリコン１
４を成長させることによって外形をルツボの形状に成形
した多結晶シリコンを得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上のルツボ型多結晶シリコンは、溶融
ルツボまたは石英ベルジャーの内表面に一致した外形を
有するので、シリコン単結晶引き上げに用いる溶融ルツ
ボと同様の口径および形状のルツボを用いて成形すれ
ば、このルツボ型多結晶シリコンを単結晶引き上げの溶
融ルツボにそのまま充填して用いることができる。ま
た、このルツボ型多結晶シリコンは、融液中でシリコン
ロッドが浮遊することがないのでシリコンロッドの衝突
によるルツボの損傷を生じない。
ルツボまたは石英ベルジャーの内表面に一致した外形を
有するので、シリコン単結晶引き上げに用いる溶融ルツ
ボと同様の口径および形状のルツボを用いて成形すれ
ば、このルツボ型多結晶シリコンを単結晶引き上げの溶
融ルツボにそのまま充填して用いることができる。ま
た、このルツボ型多結晶シリコンは、融液中でシリコン
ロッドが浮遊することがないのでシリコンロッドの衝突
によるルツボの損傷を生じない。
【図１】 本発明に係るルツボ型多結晶シリコンを溶融
冷却によって製造する方法を示す説明図。
冷却によって製造する方法を示す説明図。
【図２】 本発明に係るルツボ型多結晶シリコンを原料
ガスの導入によって製造する方法を示す説明図。
ガスの導入によって製造する方法を示す説明図。
【図３】 本発明に係るルツボ型多結晶シリコンをシリ
コン融液の供給によって製造する方法を示す説明図。
コン融液の供給によって製造する方法を示す説明図。
【図４】 本発明に係るルツボ型多結晶シリコンをルツ
ボ状石英ベルジャーによって製造する方法を示す説明
図。
ボ状石英ベルジャーによって製造する方法を示す説明
図。
【符号の説明】
１０−溶融ルツボ、１１−多結晶シリコンロッド、１
２−多結晶シリコン破砕物、１３−石英ベルジャー、１
４−多結晶シリコン。
２−多結晶シリコン破砕物、１３−石英ベルジャー、１
４−多結晶シリコン。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 生川 満敏
三重県四日市市三田町５番地 三菱マテリ
アルポリシリコン株式会社内
(72)発明者 佐藤 力人
三重県四日市市三田町５番地 三菱マテリ
アルポリシリコン株式会社内
Ｆターム(参考） 4G014 AH08 AH23
4G072 AA01 BB12 BB20 GG01 GG03
HH01 MM38 NN01 RR13
4G077 AA02 BA04 CF10 EC02 PA16
Claims (4)
- 【請求項１】 多結晶シリコンのブロックまたは破砕
物、またはこれらの混合物をルツボ中で加熱溶融し、ル
ツボ中で冷却固化することによって、外形をルツボの形
状に成形したことを特徴とするルツボ型多結晶シリコ
ン。 - 【請求項２】 多結晶シリコンのブロックまたは破砕
物、またはこれらの混合物をルツボ中に装入し、これに
多結晶シリコン原料ガスを吹き込んで熱分解反応させ、
装入物の隙間に多結晶シリコンを成長させることによっ
て、外形をルツボの形状に成形したことを特徴とするル
ツボ型多結晶シリコン。 - 【請求項３】 多結晶シリコンのブロックまたは破砕
物、またはこれらの混合物をルツボ中に装入し、これに
シリコン融液を供給して装入物の隙間を埋め、固化させ
ることによって、外形をルツボの形状に成形したことを
特徴とするルツボ型多結晶シリコン。 - 【請求項４】 原料ガスの加熱分解反応によ多結晶シリ
コンを基板面に析出させる製造方法において、ルツボ形
状の石英ベルジャーを用い、赤熱したベルジャー内面に
原料ガスを吹き込み、この内面上に多結晶シリコンを成
長させることによって、外形をルツボの形状に成形した
ことを特徴とするルツボ型多結晶シリコン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302472A JP2003104711A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | ルツボ型多結晶シリコン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302472A JP2003104711A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | ルツボ型多結晶シリコン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003104711A true JP2003104711A (ja) | 2003-04-09 |
Family
ID=19122707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001302472A Withdrawn JP2003104711A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | ルツボ型多結晶シリコン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003104711A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001302472A patent/JP2003104711A/ja not_active Withdrawn
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