JP3084574B2 - Method for producing polycrystalline silicon sheet - Google Patents

Method for producing polycrystalline silicon sheet

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JP3084574B2 JP03145629A JP14562991A JP3084574B2 JP 3084574 B2 JP3084574 B2 JP 3084574B2 JP 03145629 A JP03145629 A JP 03145629A JP 14562991 A JP14562991 A JP 14562991A JP 3084574 B2 JP3084574 B2 JP 3084574B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池その他の光電変
換素子等に用いられている、多結晶シリコンシートの製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a polycrystalline silicon sheet used for solar cells and other photoelectric conversion elements.

【0002】[0002]

【従来の技術】既に多結晶シリコンシートの製造方法と
しては各種のものが実施されており、その一つであるリ
ボン法は図4のように、不活性ガス雰囲気内にあって坩
堝a内に存する溶融シリコンbにダイcを浸漬起立さ
せ、ダイcの上端口c′から引き出された溶融シリコン
bを、ダイcの外である不活性ガス雰囲気内で冷却固化
させるようにしたもので、このリボン技術では、溶融シ
リコンbのメニスカス(表面張力)を利用してシートを
形成しているため、均一な厚さの多結晶シリコンシート
を得難く、この結果太陽電池のディバイスとして用いよ
うとする際、これに電極を形成しようとしても、スクー
リン印刷法を適用することが困難となってしまう欠陥が
ある。
2. Description of the Related Art Various methods for producing a polycrystalline silicon sheet have already been carried out. One of the methods is a ribbon method, as shown in FIG. The die c is immersed and raised in the existing molten silicon b, and the molten silicon b pulled out from the upper end c ′ of the die c is cooled and solidified in an inert gas atmosphere outside the die c. In the ribbon technology, since the sheet is formed using the meniscus (surface tension) of the molten silicon b, it is difficult to obtain a polycrystalline silicon sheet having a uniform thickness, and as a result, when using it as a device of a solar cell, However, there is a defect that it is difficult to apply the screen printing method even if an electrode is formed on the electrode.

【0003】また、上記の如く溶融シリコンとの濡れを
活用しようとするのがリボン技術であるため、ダイ、フ
ィラメント、基板など多くの消耗品を要することになる
だけでなく、濡れのよいカーボン、SiC等を用いるこ
とから、これが溶融シリコンへの不純物源となってしま
う。さらに、当該リボン法によるときは結晶の成長が、
多結晶シリコンシートの引き出し方向への成長であり、
当該結晶の成長速度はあまり大きくできず、品質および
生産能率の点からも満足すべきものとなっていない。
[0003] Further, since the ribbon technology is intended to utilize the wetness with the molten silicon as described above, not only many consumables such as dies, filaments, and substrates are required, but also carbon with good wettability, Since SiC or the like is used, this becomes a source of impurities to the molten silicon. Furthermore, when the ribbon method is used, crystal growth
Growth of the polycrystalline silicon sheet in the drawing direction,
The growth rate of the crystal cannot be so high, and is not satisfactory in terms of quality and production efficiency.

【0004】また、別途別謂キャスティング法(鋳造
法)なるものも実施されているが、同法ではシリコン母
材を加熱して融液となし、これを製品ウエハの寸法に応
じた鋳型に流し込み、さらに当該型の可動部分により融
液を押圧成型して固化させるものであるが、同法による
ときは、一度に所定形状のウエハが得られ、量産性の点
で望ましい結果が期待できるものの、上記のように融液
は四方から押えつけられることになる。このため同法で
は鋳型の上下面と側面が上記融液の固化に際し、シリコ
ン結晶粒(グレイン)の成長を抑制してしまうこととな
り、固化製品の前記各面と接する部分近傍が、非常に細
かい結晶粒となって大きな結晶粒が得られず、太陽電池
用シリコンウエハ等にあって望ましいとされている大結
晶粒生成の要請を満足させることができないため、当該
ウエハによって得られた太陽電池の光電変換効率も2〜
3%と極度に悪くなってしまう欠陥を持っている。
[0004] A separate casting method (casting method) is also practiced separately, but in this method, a silicon base material is heated to form a melt, which is poured into a mold corresponding to the size of a product wafer. Further, the melt is pressed and solidified by the movable part of the mold, and the melt is solidified. When the same method is used, a wafer having a predetermined shape can be obtained at a time, and a desirable result in terms of mass productivity can be expected. As described above, the melt is pressed from all sides. Therefore, in the same method, the upper and lower surfaces and the side surfaces of the mold suppress the growth of silicon crystal grains (grains) when the melt is solidified, and the vicinity of a portion in contact with each surface of the solidified product is very fine. Since large crystal grains cannot be obtained as crystal grains, and it is not possible to satisfy the demand for large crystal grains that is desirable in a silicon wafer for a solar cell or the like, the solar cell obtained by the wafer cannot be satisfied. The photoelectric conversion efficiency is also 2
It has a defect that is extremely bad at 3%.

【0005】そこで、本願人は既に上記難点を解消する
ため、前記キャスティング法の利点を活用し、溶融シリ
コンをモールドノズルに供給するが、不連続でなく連続
して供給すると共に、これをモールドノズル内にて固化
してしまい、この固化シリコンシートを連続的に引き出
すようにすることで、均一厚の多結晶シリコンシート
を、不純物による汚染の心配なしに量産可能とすると共
に、各種の厚さ寸法のものを容易に得られるようにし、
ディバイス加工の工程でも、厚さの均一化処理などを不
要となし、歩留りの向上をも図ろうとする方法を提案
(以下この方法をキャストリボン法と称す)した。
In order to solve the above-mentioned difficulties, the present applicant has utilized the advantages of the casting method and supplied molten silicon to the mold nozzle. By solidifying the solidified silicon sheet continuously, it is possible to mass-produce a polycrystalline silicon sheet having a uniform thickness without the risk of contamination by impurities, and various thickness dimensions. To make it easier to get
In the device processing step, a method was proposed in which the uniformity of the thickness was not required and the yield was improved (this method is hereinafter referred to as a cast ribbon method).

【0006】この方法は図3に示す如き製造装置を用い
て行うもので、同図にあって1はアルゴン等の不活性ガ
スか真空による不活性雰囲気1aをもつ炉体で、この中
にはヒータ2a、2b等によって加熱されるシリコン溶
融管3と、ヒータ4によって加熱されるモールドノズル
5とが設けられており、シリコン溶融管3内に投入のシ
リコン母材は、前記ヒータ2aによって溶融された後、
不活性ガス等による圧力Pを受けて、当該溶融シリコン
Siが、順次シリコン溶融管3の供給口3a、そしてモ
ールドノズル5の注入口5aを介して当該モールドノズ
ル5内へ送り込まれるようになっている。
This method is carried out using a manufacturing apparatus as shown in FIG. 3. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a furnace having an inert atmosphere 1a of an inert gas such as argon or a vacuum. A silicon melting tube 3 heated by the heaters 2a, 2b and the like, and a mold nozzle 5 heated by the heater 4 are provided. The silicon base material put into the silicon melting tube 3 is melted by the heater 2a. After
Upon receiving the pressure P by an inert gas or the like, the molten silicon Si is sequentially fed into the mold nozzle 5 through the supply port 3a of the silicon melting tube 3 and the injection port 5a of the mold nozzle 5. I have.

【0007】ここでモールドノズル5は、ノズル下板5
bとノズル上蓋板5cとからなり、ノズル下板5bの上
面に所定の凹溝5dが形成されてあることで、図示され
ていないビス等により両板5b、5cを重積状態にて固
定し、これにより、所定厚さと所定巾の鋳造路6が形成
され、図中7が引出手段としての引き出し治具を示して
いる。
Here, the mold nozzle 5 is a nozzle lower plate 5
b and a nozzle upper lid plate 5c, and a predetermined concave groove 5d is formed on the upper surface of the nozzle lower plate 5b, so that both the plates 5b and 5c are fixed in a stacked state with screws (not shown) or the like. As a result, a casting path 6 having a predetermined thickness and a predetermined width is formed, and reference numeral 7 in the drawing denotes a drawing jig as drawing means.

【0008】この鋳造装置を用いて上記キャストリボン
法を実施するには、石英等により形成したシリコン溶融
管3中にシリコン母材を投入しておき、これをヒータ2
aの稼動によって溶融(1450℃)し、前記不活性ガ
スによる圧力P(0.01〜0.1kg/cm2 )を当
該溶融シリコンSiの上面に加えるが、この際ヒータ4
によって予め同図に示す如くモールドノズル5の基部側
から鋳造路6、引出端口5eの方向へ向けて、シリコン
の融点(MP=1420℃)よりも高温から1300℃
程度に至るまで、降温状態となるような温度分布曲線T
をもたせるようにして鋳造路6の引出端口5e寄りであ
って、注入口5a側へ向け所要長だけ離間した固化領域
5fから引き出し治具7に向けては、融点MPよりも予
め温度が低くなるようにしてあり、このような温度条件
下のモールドノズル5内へその注入口5aから連続的
に、上記溶融シリコンSiを供給するようにしている。
これにより当該溶融シリコンSiは、引き出し治具7の
握持用端口7aからモールドノズル5内の固化領域5f
までが固結することで、固化シリコンシートMSiが形
成されることとなる。
In order to carry out the cast ribbon method using the casting apparatus, a silicon base material is charged into a silicon melting tube 3 formed of quartz or the like, and the silicon base material is supplied to a heater 2.
a) (1450 ° C.), and a pressure P (0.01 to 0.1 kg / cm 2) by the inert gas is applied to the upper surface of the molten silicon Si.
From the base side of the mold nozzle 5 toward the casting path 6 and the drawing end port 5e, as shown in the drawing, from a temperature higher than the melting point of silicon (MP = 1420 ° C.) to 1300 ° C.
Temperature distribution curve T such that the temperature falls down to the degree
In the casting path 6 near the drawing end port 5e.
Therefore, the temperature is set to be lower than the melting point MP in advance from the solidified region 5f separated by the required length toward the injection port 5a and toward the drawing jig 7, and the mold nozzle under such temperature conditions 5, the molten silicon Si is supplied continuously from the injection port 5a.
As a result, the molten silicon Si flows from the gripping end 7a of the drawing jig 7 to the solidified region 5f in the mold nozzle 5.
By solidification, the solidified silicon sheet MSi is formed.

【0009】このようにして固化シリコンシートMSi
が形成されたならば、当該引き出し治具7をモールドノ
ズル5の長手方向である矢印Dへ向け連続的に引出すの
であるが、この際溶融シリコンSiに加える圧力Pは、
前掲当初圧力よりも降圧させた稼動圧力とすることで、
固化領域5fの長さが変化しないようにするのがよい。
ここで、実際上前記の凹溝5dを深さ0.5mm、巾を
25mmにて長さ250mm程度であり、モールドノズ
ルの材質としては、カーボンが用いられ、その本体表面
に窒化シリコンコーティングを施すか、Si3 N4 とS
iO2 の混合物コーティング等の離型材を施して用いら
れる。
Thus, the solidified silicon sheet MSi
If There is formed, although the draw the drawer jig 7 continuously towards the arrow D in the longitudinal direction of the mold nozzle 5, the pressure P applied to the time the molten silicon Si is
By setting the operating pressure lower than the initial pressure mentioned above,
It is preferable that the length of the solidified region 5f does not change.
Here, the concave groove 5d is actually about 0.5 mm deep, about 25 mm wide and about 250 mm long . Carbon is used as the material of the mold nozzle, and its body surface is coated with silicon nitride. Suka, Si3 N4 and S
It is used after applying a release material such as iO2 mixture coating.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来方法による
ときは、予めモールドノズル5の先端側である固化領域
5fから引き出し治具7までを、Siの融点MP以下に
制御していることから、最初溶融シリコンSiを圧力P
によりモールドノズル5へ圧入させた際、鋳造路6に流
し込まれた当該溶融シリコンSiは、モールドノズル5
の先端側にあって急冷されることとなり、この結果引き
出される固化シリコンシートMSiは、歪みの多い微結
晶のものとなって、製品の特性低下を来すだけでなく、
そのシート表面が粗くなって、固化シリコンシートMS
iがモールドノズル5に癒着してしまい、この引き出し
操作に大きな引張力を必要としたり、製品に割れが生じ
たり、さらに、粗面化した固化シリコンシートMSiに
よってモールドノズル5に施してある前記のコーティン
グが早期に損耗し、その寿命が短くなってしまう等の問
題がある。
According to the above conventional method, since the area from the solidified area 5f, which is the tip side of the mold nozzle 5, to the drawing jig 7 is controlled in advance to the melting point MP of Si or less. First, the pressure P of molten silicon Si
When the molten silicon Si poured into the casting path 6 when pressed into the mold nozzle 5 by the
The solidified silicon sheet MSi that is drawn out as a result is rapidly crystallized, and as a result, the solidified silicon sheet MSi becomes a crystallite having a large amount of distortion, which causes not only a decrease in the characteristics of the product but also
The sheet surface becomes rough and the solidified silicon sheet MS
i adheres to the mold nozzle 5, and this drawing operation requires a large tensile force, cracks are generated in the product, and the mold nozzle 5 is applied to the mold nozzle 5 by a roughened solidified silicon sheet MSi. There is a problem that the coating is worn out early and its life is shortened.

【0011】本願は上記の如き従来方法の難点に鑑み、
請求項1にあっては、予めモールドノズルにおける温度
分布曲線が、シリコンの融点よりも全域にわたって高温
になるように、加熱条件を制御しておき、その後にあっ
て、モールドノズルの先端側から注入口側へ向け所要長
だけ離間した固化領域までを緩徐に降温制御させてゆく
ことで、前記従来の欠陥を解消し歪みの少ない良好な特
性の結晶が得られ、滑らかな表面をもった固化シリコン
シートの形成を可能として、モールドノズルへの癒着を
防ぎ、これにより引き出し開始時からの摩擦力を低減し
て、引き出されてくる固化シリコンシートに余分な応力
のかからない製造を実現させようとするのが、その目的
である。
In view of the drawbacks of the conventional method as described above,
In the first aspect, the temperature distribution curve in advance mold nozzle, so that a high temperature over the entire area above the melting point of silicon, advance to control the heating conditions, followed by a
Required length from the tip side of the mold nozzle to the injection port side
Spaced up solidified region by <br/> Yuku by slowly cooling control only, the crystals were obtained less favorable characteristics eliminates conventional defect distortion, the solidified silicon sheet having a smooth surface The aim is to enable the formation, prevent adhesion to the mold nozzle, thereby reducing the frictional force from the start of drawing, and realize manufacturing without applying extra stress to the solidified silicon sheet that is drawn. That is the purpose.

【0012】さらに、請求項2にあっては、請求項1に
おけるモールドノズルの先端部における降温制御に際
し、これを加温用の熱源によって行うのではなく、当該
熱源による所定の加温条件下にあって、モールドノズル
の先端部に冷却用体を摺接することで、溶融シリコンと
固化シリコンシートとの境界線を高精度に制御できるよ
うにして、均一製品が得られるようにしようとしてい
る。
Further, according to the present invention, when controlling the temperature drop at the tip end of the mold nozzle in claim 1, this is not performed by a heat source for heating, but under a predetermined heating condition by the heat source. Then, by bringing the cooling body into sliding contact with the tip of the mold nozzle, the boundary line between the molten silicon and the solidified silicon sheet can be controlled with high precision, so that a uniform product can be obtained.

【0013】さらに、固化シリコンシートが形成される
モールドノズルの固化領域を最小限に正しく制御するこ
とで、引き出し治具による引張力を可及的に低減させ、
製品に割れが生ずる如きことのないようにすることを目
的としている。また、モールドノズルの前掲コーティン
グの寿命が近づいて来たときは、少しづつ上記固化領域
と溶融シリコンとの境界線につき、その位置を冷却用体
の移動によって変移可能とすることで、コーティングの
損耗していない箇所を使用することもでき、これにより
コーティングの寿命を延ばすといったことも可能にしよ
うとしている。
Further, by properly controlling the solidified area of the mold nozzle where the solidified silicon sheet is formed to a minimum, the pulling force by the drawing jig is reduced as much as possible.
The purpose is to prevent the product from cracking. Also, when the service life of the above-mentioned coating of the mold nozzle is approaching, the boundary between the solidified area and the molten silicon is gradually moved to a position which can be shifted by moving the cooling body, thereby reducing the wear of the coating. You can also use a location that is not even possible to be thereby coating life such extension bus
Trying to.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本願は上記の目的を達成
するため、請求項1では不活性雰囲気内にあって、シリ
コン母材を溶融した後、当該溶融シリコンに圧力をかけ
ることで、これを加温されたモールドノズル内へその注
入口から連続して送出することにより、当該溶融シリコ
ンを、モールドノズルの引出端口に当接させてある引き
出し治具の握持用端口内まで流入させる第1工程と、当
該握持用端口内からモールドノズルの引出端口寄りであ
って、前記注入口側へ向け所要長だけ離間した固化領域
までの溶融シリコンが固結された時点で、前記溶融シリ
コンに圧力をかけながら、上記の引き出し治具を連続し
て引出することにより、上記モールドノズル内で固結し
た固化シリコンシートを、前記の引出端口から連続して
引き出すようにした第2工程とからなるキャストリボン
法において、前記第1工程ではモールドノズルを熱源に
より加熱しておくことで、握持用端口内まで流入したす
べての溶融シリコンを、その融点以上に保持して溶融状
態となし、第2工程では引き出し治具からモールドノズ
ルの前記固化領域に向けて、前記熱源の調整により徐々
に降温させ 行くことで、上記溶融シリコンを同上固化
領域に達するまで固結することにより固化シリコンシー
トを形成した後、前記した引き出し治具の連続引出しが
始動されるようにしたことを特徴とする多結晶シリコン
シートの製造方法を提供しようとしている。
According to the present invention, in order to attain the above object, the present invention is characterized in that, in an inert atmosphere, after a silicon base material is melted, pressure is applied to the molten silicon. its Note the the warmed mold the nozzle
A first step of causing the molten silicon to flow into the gripping end of the drawer jig brought into contact with the drawer end of the mold nozzle by continuously delivering the molten silicon from the inlet; and from the gripping end of the drawer jig. the lead-out end mouth closer der mold nozzle
Thus, the solidified region separated by a required length toward the injection port side
When the molten silicon down is consolidated to, while applying pressure to the molten silicon, by Hikidasuru be continuously said drawer jig, the solidified silicon sheets consolidated in the mold nozzle, wherein In the cast ribbon method comprising the second step of continuously drawing out from the drawing end of the mold, in the first step , the mold nozzle is heated by a heat source, so that all the molten metal flowing into the gripping end is heated. silicon, without the molten state is held above its melting point, in the second step toward the solidification region of the mold the nozzle from the drawer jig, by gradually lowering the temperature by adjustment of the heat source, the molten silicon the so after forming a solidified silicon sheet by consolidating to reach ibid solidification region, continuous withdrawal of the then drawn jig is started Trying to provide a method for producing polycrystalline silicon sheet, characterized in that the.

【0015】さらに、請求項2に係る発明にあっては、
同上請求項1における第1工程、第2工程からなるキャ
ストリボンにおいて、前記第1工程ではモールドノズ
ルを熱源により加熱しておくことで、握持用端口内まで
流入したすべての溶融シリコンを、その融点以上に保持
して溶融状態となし、第2工程では引き出し治具からモ
ールドノズルの引出端口寄り部分に向けて、前記熱源に
より加熱されている当該モールドノズルに接触の冷却用
体を摺動させることで、上記溶融シリコンを上記固化領
域に達するまで固結することにより固化シリコンシート
を形成した後、前記した引き出し治具の連続引出しが始
動されるようにしたことを、その内容としている。
Further, in the invention according to claim 2,
The first step in the high frequency according to claim 1, in the cast ribbon method of a second step, the the first step the mold nozzle by leaving heated by a heat source, all the molten silicon flowing to grip for end mouth, In the second step, the cooling body that is in contact with the mold nozzle heated by the heat source is slid from the drawer jig toward the portion near the drawing end opening of the mold nozzle while maintaining the melting point or higher. be to, after forming a solidified silicon sheet by consolidating the molten silicon until reaching the solidification region, that continuous withdrawal of the then drawn jig is to be started, and its contents.

【0016】[0016]

【作用】請求項1による多結晶シリコンシートの製造方
法によるときは、キャストリボン法ににより加圧供給さ
れた溶融シリコンが、モールドノズルから握持用端口内
まで流入し、これら全溶融シリコンは、その加熱条件に
よって溶融状態を保持している。
According to the method of manufacturing a polycrystalline silicon sheet according to the first aspect, the molten silicon pressurized and supplied by the cast ribbon method flows from the mold nozzle to the inside of the gripping end. The molten state is maintained by the heating conditions.

【0017】次に、熱源の調整により引き出し治具側か
らモールドノズルの引出端口寄りであり、その注入口側
である固化領域へ向けて、加熱条件変化により低温と
なって行くよう温度制御されて緩徐に降温状態となるこ
とから、これにより得られる固化シリコンシートに微細
な結晶生ずることなく、その表面粗化の問題も解消さ
れ、モールドノズル内の固化領域まで固化シリコンシー
トが形成された後、引出し治具を稼動させれば、大きな
力を必要とせず、従って製品に割れが生ずることもな
く、モールドノズルのコーティングについても、その損
耗が少ないこととなる。
Next, by adjusting the heat source, the mold nozzle is located closer to the outlet end of the mold nozzle from the drawer jig side.
In it towards the solidification region, it is temperature controlled to go a low temperature by changing heating conditions in slowly, such as temperature drop state Turkey
From, thereby without fine crystals is generated in solidifying a silicon sheet obtained, also eliminates the problem of the surface roughening, after solidification the silicon sheet to solidification region in the mold nozzle is formed, running drawer jig In this case, a large force is not required, so that the product is not cracked, and the coating of the mold nozzle is less worn.

【0018】請求項2では前記の降温制御を、冷却用体
のモールドノズルに対する接触手段により行うようにし
ので、冷却用体のスライドとその停止位置によって、
固化シリコンシートの固化領域を高精度に制御でき、こ
れによって極めて短い固化領域とすることも可能となり
このことで、引き出し治具の引張力を、より一層小さく
することができる。なお、前記の如く当該固化領域を変
位させるようにすれば、モールドノズルにあって最もコ
ーティングが損耗することになる溶融シリコンと固化シ
リコンシートとの境界線近傍箇所を、コーティングの損
耗していない箇所に移すことができ、この結果モールド
ノズルのコーティング寿命は大幅に延びることとなる。
[0018] The temperature lowering control of the claim 2 wherein, to perform the contact means against the mold nozzle cooling body
Since, by the slide and its stop position of the cooling body,
The solidified area of the solidified silicon sheet can be controlled with high precision, and thereby can be made an extremely short solidified area, whereby the pulling force of the drawing jig can be further reduced. Incidentally, if to displace said如Ku those solid region, the boundary vicinity portion between the molten silicon and solidified silicon sheets most coating In the mold nozzle will wear, not wear coating if not places can transfer Succoth, coating life of this result the mold nozzle is the extend significantly.

【0019】[0019]

【実施例】本発明に係る方法を、図1と図2に示す製造
装置を用いて実施する場合につき詳記すれば、当該装置
としては図3によって既に明示したものと略同一構成の
ものを使用することができ、本発明に係る製造装置にあ
っても、同一部材については同一符号をもって示されて
おり、相違する点は、モールドノズル5の近傍に配設し
た熱源10が、多数の独立ヒータ10a、10b、10
c‥‥‥によって構成されており、当該各独立ヒータ1
0a、10b、10c‥‥‥を各別に温度制御できるよ
うにしてあることである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS When the method according to the present invention is carried out using the manufacturing apparatus shown in FIGS . 1 and 2 , the apparatus has substantially the same configuration as that already shown in FIG. In the manufacturing apparatus according to the present invention, the same members are denoted by the same reference numerals, and the difference is that the heat source 10 disposed near the mold nozzle 5 is a large number of independent heat sources. Heaters 10a, 10b, 10
c}, and each of the independent heaters 1
0a, 10b, 10c} can be individually controlled in temperature.

【0020】そこで、請求項1のキャストリボン法にお
いても、炉体1内の不活性雰囲気1a内にあって、シリ
コン母材を溶融した後、シリコン溶融管3内の当該溶融
シリコンSiに圧力をかけることで、これを熱源10に
よって加温されたモールドノズル5内へ連続して送出こ
とにより、この溶融シリコンSiを、モールドノズル5
の引出端口5eに当接させてある引出し治具7の握持用
端口7a内まで流入させる第1工程を有しており、さら
に、当該握持用端口7a内から、モールドノズル5の引
出端口5e寄りであって、注入口5a側へ向け所要長だ
け離間しして設定の固化領域5fまでの溶融シリコンが
固結された時点で、前記溶融シリコンSiに圧力Pをか
けながら、上記の引出し治具7を連続して引出すことに
より、上記モールドノズル5内で固結した固化シリコン
シートMSiを、前記の引出端口5eから引き出すよう
にした第2工程をも具有している。
[0020] Therefore, also in the cast ribbon method according to claim 1, in the inert atmosphere within 1a of the furnace body 1, after melting the silicon base material, the melting <br/> silicon of the silicon melt pipe 3 By applying pressure to the Si, the molten silicon Si is continuously sent out into the mold nozzle 5 heated by the heat source 10 so that the molten silicon Si is
And has a first step of flowing into the gripping end 7a of the drawer jig 7 that is in contact with the drawer end 5e of the mold nozzle 5 from the gripping end 7a. It is close to 5e , which is the required length toward the injection port 5a side
Only when the molten silicon down is <br/> consolidated until solidification region 5f spaced to set, while applying a pressure P in the molten silicon Si, it is drawn out continuously drawer jig 7 of the Accordingly, a second step of drawing the solidified silicon sheet MSi solidified in the mold nozzle 5 from the drawing end port 5e is also provided.

【0021】ここで、当該製造方法にあっては、上記し
た第1工程にあって、モールドノズル5を予め熱源10
により加熱する際、全部の独立ヒータ10a、10b、
10c‥‥‥に通電しておき、その温度分布曲線T1 が
図1に示す如く、握持用端口7aまで流入したすべての
溶融シリコンSiを、その融点MP以上に保持して溶融
状態とすることのできるような温度制御としておくので
ある。従って、モールドノズル5内の鋳造路6から、引
出し治具7の握持用端口7aまで溶融シリコンSiが充
満されることとなる。
Here, in the manufacturing method, in the first step described above, the mold nozzle 5 is connected to the heat source 10 in advance.
When heating by, all the independent heaters 10a, 10b,
10c}, and all the molten silicon Si flowing to the gripping end 7a is maintained at a temperature equal to or higher than its melting point MP to obtain a molten state as shown in FIG. The temperature is controlled so that the temperature can be controlled. Accordingly, the molten silicon Si is filled from the casting path 6 in the mold nozzle 5 to the gripping end 7 a of the drawing jig 7.

【0022】次に、前掲第2工程にあっては、引出し治
具7からモールドノズル5の引出端口5e寄りであっ
て、前記注入口5a側へ向け所要長lだけ離間した固化
領域5fに向けて、前記熱源10における図中、右側端
寄りの独立ヒータ10a、10b等をPID制御方式な
どにより温度制御することで、徐々に降温させて行くの
であり、このようにして上記溶融シリコンSiを上記
化領域5fに達するまで固結することで、固化シリコン
シートMSiを形成し、これと溶融シリコンSiとの
界線5gが図示の如き状態になったところで引き出し
治具7の連続引き出しが始動される。
Next, in the second step described above, the drawing jig 7 is located near the drawing end port 5 e of the mold nozzle 5.
And solidified by a required length l toward the injection port 5a.
The temperature of the independent heaters 10a and 10b near the right end of the heat source 10 in the figure is gradually controlled toward the region 5f by a PID control method or the like, so that the temperature is gradually lowered. By solidifying the silicon Si until it reaches the solidified region 5f , a solidified silicon sheet MSi is formed, and the boundary line 5g between the solidified silicon sheet MSi and the molten silicon Si becomes as shown in the drawing. Then, the continuous drawing of the drawing jig 7 is started.

【0023】ここで、図1(B)に上記のようにして緩
徐な降温制御を行った場合の温度分布曲線T2 が示され
ており、当該曲線T2 がシリコンの融点である1450
℃と交差するところに、溶融シリコンSiと固化シリコ
ンシートMSiとの上記境界線5gが形成されることと
なる。また、実際上当該降温は1分間に10℃程度の速
さで行うのがよく、前掲所要長lすなわち、境界線5g
からモールドノズル5の引出端口5eまでの長さは30
mm程度(モールドノズル5の全長200〜300m
m)とするのがよい。
[0023] Here, as described above in FIG. 1 (B) and the temperature distribution curve T2 in the case of performing slow cooling control is illustrated, the curve T2 is the melting point of silicon 1450
℃ at the intersection with, so that the above-mentioned boundary line 5g of the molten silicon Si and solidified silicon sheet MSi is formed. In practice, it is preferable that the temperature be lowered at a rate of about 10 ° C. per minute.
From the mold nozzle 5 to the extraction end port 5e is 30
mm (total length of the mold nozzle 5 is 200 to 300 m
m).

【0024】次に、請求項2の方法について図2を参照
して以下詳記すると、当該請求項2が上記請求項1と相
違する点は、第2工程における緩徐な降温制御手段が、
熱源10であるヒータへの通電制御によるものではな
く、前掲独立ヒータ10a、10b、10c‥‥‥の温
度条件はのままとし、モールドノズル5の先端側に冷
却用体11を当接し、これを矢印S方向へ摺動させるの
である。従って、前記の如き降温制御を行うには冷却用
体11を左側へ緩徐に摺動させ、その端末部11aを所
定位置にて停止させれば、当該端末部11aの真上に、
境界線5gが形成されてモールドノズル5内に所要長l
の固化シリコンシートMSiを形成することができる。
Next, the method of claim 2 will be described in detail with reference to FIG. 2. The difference between claim 2 and claim 1 is that the slow temperature lowering control means in the second step includes:
And not due to energization control to the heater which is a heat source 10, supra independent heaters 10a, 10b, a temperature of 10c ‥‥‥ is left of that, the cooling member 11 abuts on the distal end side of the mold nozzle 5, This is slid in the direction of arrow S. Therefore, in order to perform the above-mentioned temperature-lowering control, the cooling body 11 is slid slowly to the left, and the terminal portion 11a is stopped at a predetermined position.
A boundary line 5g is formed and the required length l
Solidified silicon sheet MSi can be formed.

【0025】ここで、冷却用体11には所望金属を用
いることができ、これには放熱用フィン11bを形成し
ておき、これに対して800℃〜1000℃程度の冷却
用アルゴンガス12を吹き当てるようにしておくのがよ
く、このようにすることで、ヒータのみによる前記の降
温制御よりも、時間的な遅れを少なくでき、しかも所要
長lを高精度に規制することができることとなり、従っ
てl=30mm以下といった制御も容易に行い得る。
[0025] Here, the cooling body 11 can be used in desired metal, including previously formed the radiation fins 11b, 800 ° C. to 1000 ° C. of about cooling the argon gas to which 12 It is preferable that the time delay can be reduced and the required length 1 can be regulated with high accuracy, as compared with the above-described temperature reduction control using only the heater. Therefore, control such as 1 = 30 mm or less can be easily performed.

【0026】[0026]

【発明の効果】本願発明は以上のように実施することの
できるものであるから、請求項1によるときは、緩徐な
降温により製品の特性を向上でき、固化シリコンシート
の表面を滑成化できることによって、引き出し治具によ
る引出操作時に、大きな引張力を必要とせず製品に割れ
を生じさせたりすることもなくなり、同上引出操作によ
る摩擦力も小さくなることから、モールドノズルに施さ
れているコーティングの摩擦をも低下させることができ
る。
Since the present invention can be carried out as described above, according to the first aspect, the characteristics of the product can be improved by slowly lowering the temperature, and the surface of the solidified silicon sheet can be smoothed. This eliminates the need for a large pulling force and does not cause cracking of the product during the pull-out operation with the drawer jig, and also reduces the frictional force due to the pull-out operation, thereby reducing the friction of the coating applied to the mold nozzle. Can also be reduced.

【0027】請求項2によるときは、請求項1の方法が
もつ上記の効果に加えて、冷却用体の移動によって極め
て精度の高い降温制御を溶融シリコンに与えられること
となり、この結果精密な結晶成長の制御ができて、より
よい特性の製品が得られ、固化シリコンシートの固化領
域も正確に制御でき、その設定長も短くできるので、製
品の引張力を一層小さくできる。
According to the second aspect, in addition to the above-mentioned effects of the first aspect, extremely high-precision temperature control can be given to the molten silicon by the movement of the cooling body. Since the growth can be controlled, a product having better characteristics can be obtained, the solidified area of the solidified silicon sheet can be accurately controlled, and the set length can be shortened, so that the tensile force of the product can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A)は本発明の請求項1に係る方法を実施す
るのに用いられる製造装置の第1工程時における温度分
布状態との関係を示した縦断正面説明図で、(B)は同
上製造装置の第2工程時における温度分布状態との関係
を示した縦断正面説明図である。
FIG. 1 (A) is a vertical sectional front view showing a relationship with a temperature distribution state in a first step of a manufacturing apparatus used for carrying out a method according to claim 1 of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a vertical sectional front view showing a relationship with a temperature distribution state in a second step of the manufacturing apparatus.

【図2】請求項2の方法の実施に用いられる製造装置の
降温制御時における要部の縦断正面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional front view of a main part at the time of temperature control of a manufacturing apparatus used for carrying out the method of claim 2;

【図3】従来のキャストリボン法による多結晶シリコン
シート製造装置につき、その温度分布状態との関係を示
した縦断正面説明図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional front view showing a relationship between a temperature distribution state and a conventional polycrystalline silicon sheet manufacturing apparatus by a cast ribbon method.

【図4】従来のリボン法による多結晶シリコンシート製
造装置を示す縦断正面説明図である。
FIG. 4 is a vertical sectional front view showing a conventional polycrystalline silicon sheet manufacturing apparatus by a ribbon method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 不活性雰囲気 5 モールドノズル5a 注入口 5e 引出端口 5f 固化領域 7 引き出し治具 7a 握持用端口 10 熱源 11 冷却用体 Si 溶融シリコン MSi 固化シリコンシート MP シリコンの融点 l 所要長Reference Signs List 1a inert atmosphere 5 mold nozzle 5a inlet 5e withdrawal end 5f solidified area 7 drawer jig 7a gripping end 10 heat source 11 cooling body Si molten silicon MSi solidified silicon sheet MP melting point of silicon l required length

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 智哉 札幌市白石区菊水五条2丁目3番17号 株式会社ほくさん ほくさん研究所内 (72)発明者 森谷 敏明 札幌市白石区菊水五条2丁目3番17号 株式会社ほくさん ほくさん研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/00 - 33/193 C30B 1/00 - 35/00 H01L 21/208 H01L 31/04 - 31/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tomoya Suzuki 2-3-17 Kikusui Gojo, Shiroishi-ku, Sapporo City Inside Hokusan Hokusan Laboratories (72) Inventor Toshiaki Moriya 2-3-1-17 Kikusui Gojo, Shiraishi-ku, Sapporo City No. Hokusan Co., Ltd. Hokusan Laboratory (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C01B 33/00-33/193 C30B 1/00-35/00 H01L 21/208 H01L 31/04-31 / 06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 不活性雰囲気内にあって、シリコン母材
を溶融した後、当該溶融シリコンに圧力をかけること
で、これを加温されたモールドノズル内へその注入口か
連続して送出することにより、当該溶融シリコンを、
モールドノズルの引出端口に当接させてある引き出し治
具の握持用端口内まで流入させる第1工程と、当該握持
用端口内からモールドノズルの引出端口寄りであって、
前記注入口側へ向け所要長だけ離間した固化領域までの
溶融シリコンが固結された時点で、前記溶融シリコンに
圧力をかけながら、上記の引き出し治具を連続して引出
することにより、上記モールドノズル内で固結した固化
シリコンシートを、前記の引出端口から連続して引き出
すようにした第2工程とからなるキャストリボン法にお
いて、前記第1工程ではモールドノズルを熱源により加
熱しておくことで、握持用端口内まで流入したすべての
溶融シリコンを、その融点以上に保持して溶融状態とな
し、第2工程では引き出し治具からモールドノズルの
記固化領域に向けて、前記熱源の調整により徐々に降温
させて行くことで、上記溶融シリコンを同上固化領域に
達するまで固結することにより固化シリコンシートを形
成した後、前記した引き出し治具の連続引出しが始動さ
れるようにしたことを特徴とする多結晶シリコンシート
の製造方法。
1. After melting a silicon base material in an inert atmosphere and applying pressure to the molten silicon, the molten silicon is introduced into a heated mold nozzle through its injection port.
By continuously sending the molten silicon,
A first step of flowing into the gripping end of the drawer jig brought into contact with the drawout end of the mold nozzle, and the drawing end of the mold nozzle from the gripping end near the drawing end ,
Wherein when the <br/> molten silicon down the required length toward the inlet side only until spaced solidified area is consolidated, while applying pressure to the molten silicon, in succession above the drawer jig Hikidasuru Thus, in the cast ribbon method comprising the second step in which the solidified silicon sheet consolidated in the mold nozzle is continuously drawn from the drawing end port , the mold nozzle is heated by a heat source in the first step. and that previously, all of the molten silicon flowing to grip for end mouth, above its melting point in holding to a molten state and without previous mold nozzle from the drawer jig in the second step
Towards serial solidification region, by gradually lowering the temperature by adjustment of the heat source, after forming the solidified silicon sheet by consolidating until the molten silicon ibid solidification region, of the above-described drawer jig A method for producing a polycrystalline silicon sheet, wherein continuous drawing is started.
【請求項2】 不活性雰囲気内にあって、シリコン母材
を溶融した後、当該溶融シリコンに圧力をかけること
で、これを加温されたモールドノズル内へその注入口か
連続して送出することにより、当該溶融シリコンを、
モールドノズルの引出端口に当接させてある引き出し治
具の握持用端口内まで流入させる第1工程と、当該握持
用端口内からモールドノズルの引出端口寄りであって、
前記注入口側へ向け所要長だけ離間した固化領域までの
溶融シリコンが固結された時点で、前記溶融シリコンに
圧力をかけながら、上記の引き出し治具を連続して引出
することにより、上記モールドノズル内で固結した固化
シリコンシートを、前記の引出端口から連続して引き出
すようにした第2工程とからなるキャストリボン法にお
いて、前記第1工程ではモールドノズルを熱源により加
熱しておくことで、握持用端口内まで流入したすべての
溶融シリコンを、その融点以上に保持して溶融状態とな
し、第2工程では引き出し治具からモールドノズルの
記固化領域に向けて、前記熱源により加熱されている当
該モールドノズルに接触の冷却用体を摺動させること
で、上記溶融シリコンを上記固化領域に達するまで固結
することにより固化シリコンシートを形成した後、前記
した引き出し治具の連続引出しが始動されるようにした
ことを特徴とする多結晶シリコンシートの製造方法。
2. After melting a silicon base material in an inert atmosphere and applying pressure to the molten silicon, the molten silicon is injected into a heated mold nozzle through an injection port.
By continuously sending the molten silicon,
A first step of flowing into the gripping end of the drawer jig brought into contact with the drawout end of the mold nozzle, and the drawing end of the mold nozzle from the gripping end near the drawing end ,
Wherein when the <br/> molten silicon down the required length toward the inlet side only until spaced solidified area is consolidated, while applying pressure to the molten silicon, in succession above the drawer jig Hikidasuru Thus, in the cast ribbon method comprising the second step in which the solidified silicon sheet consolidated in the mold nozzle is continuously drawn from the drawing end port , the mold nozzle is heated by a heat source in the first step. and that previously, all of the molten silicon flowing to grip for end mouth, above its melting point in holding to a molten state and without previous mold nozzle from the drawer jig in the second step
Towards serial solidification region, by sliding the cooling body contact with the mold nozzles being heated by said heat source, it consolidated the molten silicon until reaching the solidification region
After forming the solidified silicon sheet by the
A method for producing a polycrystalline silicon sheet, wherein continuous drawing of the drawn-out jig is started.
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