JP3885557B2

JP3885557B2 - 結晶シリコン製造装置

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Publication number: JP3885557B2
Application number: JP2001341217A
Authority: JP
Inventors: 浩司続橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: JP2003137525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン融液を冷却して一方向に徐々に凝固する結晶シリコン製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多結晶シリコン太陽電池は、今日最も多く製造されている太陽電池である。
多結晶シリコン太陽電池の発電素子（ソーラー・セル）では、多結晶シリコンの品質がその性能を大きく左右する。そのため、多結晶シリコンの製造には、これまで様々な改良がなされてきたが、今日、多結晶シリコンの製造における最大の課題は、結晶中の不純物元素の低減及び結晶性の向上である。
【０００３】
多結晶シリコンの製造工程は、大きく分けて、金属シリコンから高純度シリコンを製造するプロセスとその高純度シリコンの融液を一方向凝固法により固化するプロセスの２段階に分けられるが、従来、不純物元素を低減するために、前者のプロセスにおいて、金属シリコンを塩酸と反応させてトリクロロ・シランとしてガス化し、そのガスを精留し、水素ガスと反応させながら、ガスから析出させた高純度シリコンを製造している。
【０００４】
また、不純物元素を低減するために、一方向凝固時に、シリコン融液を攪拌しながら行うことも有効である。
攪拌の方法としては、例えば、特開昭６１−１４１６１２号公報に鋳型を回転する方法が、特開平５−２５４８１７号公報に磁界の作用でシリコン融液内に攪拌力を発生させる方法が、特開平１０−１８２１３５号公報にシリコン融液内の固液界面より上部にランスを差し込んで不活性ガスを吹き込む方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第一の方法は、設備コストやメンテナンス方法に問題があり、製造コストが高くなるという問題がある。第二の方法も、設備コストが高いという問題がある。第三の方法は、ランスが溶融してシリコン融液内で不純物となり純度を低減させるという問題がある。
【０００６】
また、酸素濃度が高い場合、太陽電池のセル特性は低下する。しかし、主な原料としている単結晶シリコンのスクラップである塊状リメルトには多量の酸素が溶け込んでいることから、これを溶解、一方向凝固時に低減する必要があった。さらに、不活性ガスで溶湯表面を覆っていない場合、ＣＯガス、ＳｉＯガス等が浸入して、シリコン融液内の不純物濃度が増加し、前記セル特性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、不純物濃度が低く、結晶性が高い高品質の多結晶シリコンを安価で容易に製造できる結晶シリコン製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、以下の構成を採用した。鋳型に収容したシリコン融液に該鋳型の内側底面から上方に正の温度勾配を付与して、前記鋳型の内側底面から上方に前記シリコン融液を結晶化する結晶シリコン製造装置において、先端を前記鋳型内の前記シリコン融液の表面に向けられるガス吐出管と、該ガス吐出管内に不活性ガスを供給するガス供給装置とを有し、前記ガス吐出管は、外管と、該外管内に挿通状態にして設けられる内管とを有し、前記外管と前記内管との間のリング状空間には、前記ガス供給装置から前記シリコン融液の表面を覆う流れを形成する不活性ガスが供給され、前記内管内には前記ガス供給装置から前記シリコン融液表面に吹き付けられて該表面にキャビティを形成する流れを形成する不活性ガスが供給される構成とされていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成される結晶シリコン製造装置においては、ガス供給装置から供給されるＡｒガス等の不活性ガスが、ガス吐出管によってシリコン融液の表面に向けて吐出される。
ガス吐出管は、外管と内管とを有しており、外管と内管との間のリング状空間から吐出される不活性ガスは、シリコン融液の表面を覆う流れを形成するので（以下、この流れを形成する不活性ガスをシール用ガスとする）、周囲の雰囲気中のＣＯガスやＳｉＯガス等の不純物ガスのシリコン融液内への侵入が防止される。
このシール用ガスは、ガス吐出管から吐出された後は、ガス吐出管を中心としてシリコン融液の表面を鋳型の側壁に向けて放射状に流れて、順次鋳型外に流出する。
【００１０】
そして、内管内から吐出される不活性ガスは、シリコン融液の表面に吹き付けられてその圧力によってシリコン融液の表面に凹み（キャビティ）を形成することとなる（以下、この流れを形成する不活性ガスをキャビティ形成用ガスとする）。これによってシリコン融液が攪拌されるとともにその表面が常に新生面となるので、シリコン融液内に含まれる不純物であるＯが効果的に除去される。
さらに、このようにキャビティを形成するのに寄与したキャビティ形成用ガスは、リング状空間から吐出されるシール用ガスの流れによって速やかに鋳型外に排出されるので、シリコン融液表面での不純物を含む不活性ガスの滞留が生じにくくなってシリコン融液内に含まれる不純物の除去がより効果的に行われることとなる。
また、ガス吐出管は、シリコン融液から離間されているので、ガス吐出管から不純物がシリコン融液内に混入することがない。
【００１１】
さらに、ガス吐出管から、シール用ガスとキャビティ形成用ガスとを独立して吐出させているので、これらのそれぞれについて、吐出量または吐出圧力、さらには使用する不活性ガスの種類も含めて、用途に合わせて適切に設定することができる。
例えば、リング状空間からは、シリコン融液の表面を不活性ガスで十分に覆うことができ、かつシリコン融液の表面に沿って適切な速度で流れる程度の流量でシール用ガスを吐出させる。また、内管内からは、シリコン融液の表面にキャビティを形成してシリコン融液の攪拌を十分に行うことができるよう、十分な吐出圧でキャビティ形成用ガスを吐出させる。
【００１２】
ここで、ガス吐出管を、外管と内管とを有する二重管とする構成ではなく、単一の管によって構成した場合には、単一の管から吐出される不活性ガスによってシリコン融液の表面にキャビティを形成する役割と、シリコン融液の表面を覆う役割の両方を果たさなくてはならない。
シリコン融液の表面にキャビティを形成するためには、不活性ガスの吐出圧がある程度高くなくてはならない。しかし、このようにシリコン融液の表面にキャビティが形成されるほど不活性ガスの吐出圧を高くすると、シリコン融液表面に吹き付けられた不活性ガスは、その吐出圧自体によって、またキャビティの内面によって案内されることによって、大部分がガス吐出管に向かって跳ね返されることとなり、シリコン融液の表面に沿っては流れにくくなる。
このため、跳ね返された不活性ガスをシリコン融液の表面近傍にとどめるために鋳型の上に不活性ガスを受けるサセプタ−等を設ける必要が生じる上、このようにサセプタ−を設けることで、鋳型内で不活性ガスが滞留しやすくなってしまう。
【００１３】
この結晶シリコン製造装置において、前記リング状空間の先端開口がその半径外方に向けられていてもよい。この場合には、リング状空間から吐出されるシール用ガスがリング状空間の半径外方に向けて吐出され、シール用ガスが確実にシリコン融液の表面に沿って流れることとなるので、シール用ガスによるシリコン融液表面の封止が確実になる。
さらに、このようにシール用ガスの流れがスムーズになることで、シール用ガスによる、キャビティ形成に寄与したキャビティ形成用ガスの鋳型からの排出がよりスムーズに行われることとなる。
【００１４】
また、内管の先端が、外管の先端よりも突出されている構成とすれば、外管と内管との間のリング状空間から吐出されるシール用ガスは、内管内から吐出されるキャビティ形成用ガスよりも早い段階でガス吐出管から開放されることとなる。このため、シール用ガスがガス吐出管の周囲に拡散しやすくなり、シリコン融液の表面に沿ってスムーズに流れることとなる。
【００１５】
また、内管の先端に、外径が拡径された拡径部が設けられている構成とすることで、外管と内管との間に形成されるリング状空間の先端開口が半径外方に向けられることとなり、リング状空間から吐出されるシール用ガスが拡径部によって半径外方に向けて案内されて、シール用ガスがシリコン融液の表面に沿ってスムーズに流れることとなる。
ここで、拡径部は、例えば、内管の先端の少なくとも外周面を、先端に向かうにつれて拡径される傾斜面または曲面形状とすることで構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第一の実施の形態〕
以下、本発明にかかる結晶シリコン製造装置の一実施形態について、図を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の第一の実施の形態にかかる結晶シリコン製造装置の構成を示す縦断面図、図２は、図１に示す結晶シリコン製造装置の要部拡大図、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
結晶シリコン製造装置１は、図示せぬチャンバー内に設置された鋳型２と、鋳型２の上方に配置された上ヒーター３ａと、鋳型２の下部に配置される冷却板４と、冷却板４の下部に配置された下ヒーター３ｂと、鋳型２、上ヒーター３ａ、下ヒーター３ｂ、及び冷却板４とを囲む保温材５と、保温材５の外部から挿入されて先端を鋳型２内に向けて鋳型２の上方に配置されたガス供給ランス６（ガス吐出管）と、ガス供給ランス６内にＡｒガス等の不活性ガスを供給するガス供給装置７とを有している。
【００１７】
ガス供給ランス６は、外管１１と、外管１１内に挿通状態にして設けられる内管１２とを有し、外管１１と内管１２との間に形成されるリング状空間Ｓ、及び内管１２内には、それぞれガス供給装置７から不活性ガスが供給される構成とされている。
外管１１と内管１２とは、例えば互いに略同心にして設けられる円筒状部材とされている。また、ガス供給装置７は、リング状空間Ｓ内、及び内管１２内に供給する不活性ガスの流量を、それぞれ独立して設定可能とされている。
【００１８】
このように構成される結晶シリコン製造装置１を用いた結晶シリコンの製造方法について以下に説明する。
まず、鋳型２内に原料の固体シリコンを収容する。そして、雰囲気ガスとしてＡｒガス等の不活性ガスを図示しないチャンバー上部からチャンバー内に流入させ、鋳型２内の固体シリコンを上ヒーター３ａ、下ヒーター３ｂにより加熱して溶融させてシリコン融液１３とする。
【００１９】
次に、ガス供給装置７から供給される不活性ガスを、ガス供給ランス６によって鋳型２内に供給する。
ガス供給ランス６は、前記のように外管１１と内管１２とを有しており、リング状空間Ｓ、及び内管１２内からそれぞれ鋳型２内のシリコン融液１３の表面に向けて不活性ガスを吐出するようになっている。
外管１１、内管１２は、それぞれ先端を、鋳型２内に形成されるシリコン融液１３の表面から離間させて設けられており（本実施形態では３ｃｍ以上離間させている）、シリコン融液１３及びそのスプラッシュとも接触することのないように図られている。本実施の形態では、外管１１及び内管１２の先端を、シリコン融液１３の表面から同一距離離間させて設けている。
【００２０】
リング状空間Ｓから吐出される不活性ガス（シール用ガス）は、図２において矢印で示すように、シリコン融液１３の表面を覆う流れを形成する。
このシール用ガスの流量ｆ１は、シール用ガスによってシリコン融液１３の表面が確実に覆われるように、５０Ｌ／ｍｉｎ以上とし、かつシール用ガスがシリコン融液表面１３に跳ね返されてシリコン融液１３の表面から離間してしまうことのないよう、１００Ｌ／ｍｉｎ以下としている。
一方、内管１２内から吐出される不活性ガス（キャビティ形成用ガス）は、シリコン融液１３の表面に吹き付けられてキャビティを形成する流れを形成する。
ここで、キャビティ形成用ガスによってシリコン融液１３の表面にキャビティＣを形成することができるように、キャビティ形成用ガスの流量が確保されている。
【００２１】
ついで、下ヒーター３ｂによる加熱を停止し、冷却板４により鋳型２の底部からシリコン融液１３の冷却を開始させる。鋳型２内のシリコン融液１３は、底部から上方へ形成された正の温度勾配に沿って、一方向に結晶化していく。
【００２２】
上記のように、シリコン融液１３表面にガス供給ランス６によって上方からシール用ガスを吹き付けることで、リング状空間Ｓから吐出されるシール用ガスがシリコン融液１３の表面を覆うこととなり、このシール用ガスの流れによりＣＯガス等の不純物ガスの周囲雰囲気からの混入を防止することができる。
そして、このシール用ガスは、ガス供給ランス６から吐出された後は、ガス供給ランス６を中心としてシリコン融液１３の表面を鋳型２の側壁に向けて放射状に流れて、順次鋳型２外に流出する。
【００２３】
また、ガス供給ランス６の内管１２から吐出されるキャビティ形成用ガスによって、シリコン融液１３の表面にはキャビティＣが形成され、これによってシリコン融液１３が攪拌されるとともにシリコン融液１３の表面に常に新生面が形成されることとなる。
そのため、シリコン融液１３内部で発生するＳｉＯガスの周囲雰囲気への排出が促進され、シリコン融液１３内の不純物であるＯを効果的に除去することができる。さらに、キャビティ形成用ガスは、キャビティＣの形成に寄与した後は、シール用ガスの流れによって速やかに鋳型２外に排出されることとなり、不純物であるＯを含むシール用ガスの鋳型２内での滞留が防止される。
【００２４】
この状態でシリコン融液１３の凝固が進行するので、凝固完了後の結晶シリコンのインゴットは、ＣやＯの不純物濃度が低くなる。さらに、この場合は、不純物が少ないので、結晶性がよい高品質の結晶シリコンを製造することができる。また、ガス供給ランス６の外管１１及び内管１２は、それぞれ先端を、鋳型２内に形成されるシリコン融液１３の表面から離間させて設けられていてシリコン融液１３に接触していないので、ガス供給ランス６から不純物がシリコン融液１３内に混入することがない。
ここで、鋳型２内でのシリコンの固液界面の上昇に応じて、キャビティ形成用ガスの流量を順次減じることで、固液界面が乱されずにシリコン融液１３の凝固が進行するので、より結晶性がよい結晶シリコンの製造が可能となる。
【００２５】
〔第二の実施の形態〕
以下、本発明にかかる結晶シリコン製造装置の第二の実施形態について図を参照して説明する。ここで、図４は、本実施形態にかかる結晶シリコン製造装置の要部拡大図である。
本実施形態にかかる結晶シリコン製造装置２１は、第一の実施の形態で示した結晶シリコン製造装置１において、ガス供給ランス６の内管１２の先端を、外管１１の先端よりも突出させたものである。
【００２６】
このように構成される結晶シリコン製造装置２１によれば、外管１１と内管１２との間に形成されるリング状空間Ｓから吐出される不活性ガスは、内管１２内から吐出される不活性ガスよりも早くガス供給ランスから開放されることとなる。これによってシール用ガスがより周囲に拡散しやすくなるので、シール用ガスがシリコン融液１３の表面に沿ってスムーズに流れることとなり、シリコン融液１３表面の封止が確実となる。
また、リング状空間Ｓから吐出されるシール用ガスによって、内管１２内から吐出されてシリコン融液１３表面にキャビティＣを形成するのに寄与したキャビティ形成用ガスが速やかに鋳型２外に搬送されるので、鋳型２内にＯを含んだキャビティ形成用ガスが滞留せず、シリコン融液１３の不純物濃度の増加を抑えることができる。
【００２７】
〔第三の実施の形態〕
以下、本発明にかかる結晶シリコン製造装置の第三の実施形態について図を参照して説明する。ここで、図５は、本実施形態にかかる結晶シリコン製造装置の要部拡大図である。
本実施形態にかかる結晶シリコン製造装置３１は、第二の実施の形態で示した結晶シリコン製造装置２１において、ガス供給ランス６のリング状空間Ｓの先端開口を、その半径外方に向けたものである。本実施の形態では、外管１１の先端に半径外方に向けて突出する第一のフランジ１１ａを形成し、内管１２において外管１１の先端よりも突出される先端に半径外方に向けて突出する第二のフランジ１２ａを設けることで、リング状空間Ｓの先端開口を半径外方に向けている。
ここで、リング状空間Ｓの先端開口を半径外方に向けるための構成としては、他の任意の構成を採用することができる。
【００２８】
このように構成される結晶シリコン製造装置３１によれば、外管１１と内管１２との間に形成されるリング状空間Ｓの先端開口が、その半径外方に向けられているので、リング状空間Ｓから吐出されるシール用ガスが半径外方に向けて案内されて、シール用ガスがシリコン融液１３の表面に沿ってスムーズに流れることとなり、シリコン融液１３表面の封止が確実となる。
また、リング状空間Ｓから吐出されるシール用ガスによって、内管１２内から吐出されてシリコン融液１３の表面にキャビティＣを形成することに寄与したキャビティ形成用ガスが速やかに鋳型２外に搬送される。
【００２９】
〔第四の実施の形態〕
以下、本発明にかかる結晶シリコン製造装置の第四の実施形態について図を参照して説明する。ここで、図６は、本実施形態にかかる結晶シリコン製造装置の要部拡大図である。
本実施形態にかかる結晶シリコン製造装置４１は、第二の実施の形態で示した結晶シリコン製造装置２１において、ガス供給ランス６の内管１２の先端に、外径が拡径された拡径部１２ｂを形成したものである。
拡径部１２ｂの構成は任意であって、本実施の形態では、拡径部１２ｂは、先端に向かうにつれて拡径された傾斜面としている。ここで、拡径部１２ｂは、その外周面を、先端に向かうにつれて漸次拡径される傾斜曲面としてもよい。
【００３０】
このように構成される結晶シリコン製造装置によれば、内管１２の先端に設けられる拡径部１２ｂによって外管１１と内管１２との間に形成されるリング状空間Ｓの先端開口が半径外方に向けられることとなり、リング状空間Ｓに供給されるシール用ガスが半径外方に向けて案内されるので、この不活性ガスがシリコン融液１３の表面に沿ってスムーズに流れることとなり、シリコン融液１３表面の封止が確実となる。
また、リング状空間Ｓから吐出されるシール用ガスによって、内管１２内から吐出されてシリコン融液１３の表面にキャビティＣを形成することに寄与したキャビティ形成用ガスが速やかに鋳型２外に搬送される。
【００３１】
【実施例】
本発明にかかる結晶シリコン製造装置の性能を調べるため、上記第一の実施の形態で示した結晶シリコン製造装置１により実際に結晶シリコンのインゴットを製造した。
ここで、鋳型２は石英製で平面視の寸法が約５５．０×５５．０ｃｍのものを使用し、原料の固体シリコンには半導体用シリコン単結晶の端材を使用した。
また、ガス供給ランス６の外管１１の外半径Ｒ１は４．０ｃｍ、内半径ｒ１は３.５ｃｍ、内管１２の外半径Ｒ２は２.５ｃｍ、内半径ｒ２は２．０ｃｍとし、ガス供給装置７が供給する不活性ガスはＡｒガスとした。
【００３２】
そして、チャンバー内の雰囲気ガスとしてＡｒガスを用い、ヒーターを１ｈで１５００°Ｃまで昇温し、その後約１．５ｈ後に原料の融解を完了した。ここで、溶解完了後の鋳型２内でのシリコン融液１３の深さは、１５．０ｃｍである。また、シール用ガス、キャビティ形成用ガスの流量は、溶解完了後に設定した。
ここで、内管１２から吐出されるキャビティ形成用ガスの流量ｆ２、内管１２の内半径ｒ２、および内管１２のシリコン融液１３表面からの距離とは、次式の関係にある。
３≦ｆ２／（ｒ２Ｈ２）≦６０
（ただし、ｆ２［Ｌ／ｍｉｎ］：吹き付けるキャビティ形成用ガスの流量
ｒ２［ｃｍ］：内管の内半径
Ｈ２［ｃｍ］：内管の先端のシリコン融液表面からの距離）
ここで、ｆ２／（ｒ２Ｈ２）＜３であると、キャビティ形成用ガスの流量が少なすぎて、シリコン融液１３の攪拌及び新生面の形成が不十分となるので、シリコン融液１３からの不純物の排出が不十分となり、得られるインゴットの不純物濃度が高くなってしまう。一方、６０＜ｆ２／（ｒ２Ｈ２）であると、キャビティ形成用ガスの流量が多すぎて、シリコン融液１３のスプラッシュが生じる上、シリコン融液１３の固液界面が乱されるので、得られるインゴットの結晶性が乱れ、インゴットから得られるセルの特性が低下してしまう。
ここでは、ガス供給ランス６の外管１１及び内管１２のシリコン融液１３の表面からの距離Ｈ１、Ｈ２は、それぞれ５．０ｃｍとし、シール用ガスの流量ｆ１＝４０Ｌ／ｍｉｎ、キャビティ形成用ガスの流量ｆ２＝８０Ｌ／ｍｉｎとした。
この条件下で製造されたインゴット内の不純物濃度（酸素濃度）は、１．５×１０¹⁷ａｔｏｍ／ｃｃであった。
【００３３】
さらに、比較のために、第一の実施の形態に示す結晶シリコン製造装置１において、ガス供給ランス６の代わりに、図７に示すように、外半径Ｒ３＝４．０ｃｍ、内半径ｒ３＝２．０ｃｍの単管からなるガス供給ランス５１を用い、さらに鋳型２の上に、シリコン融液１３表面に吹き付けられて跳ね返された不活性ガスを受けるサセプターを設けて、上記と同じ条件で結晶シリコンのインゴットを製造した。ここで、ガス供給ランスから吐出される不活性ガスの流量ｆ３は、８０Ｌ／ｍｉｎとした。
このとき得られたインゴット内の不純物濃度（酸素濃度）は、１．５×１０¹⁸ａｔｏｍ／ｃｃと、本発明にかかる結晶シリコン製造装置１によって製造されるシリコンインゴットよりも不純物濃度が約１０倍高かった。
このことから、本発明にかかる結晶シリコン製造装置によれば、シール用ガスとキャビティ形成用ガスを鋳型内のシリコン融液に向けてそれぞれ独立して吐出するので、各ガスの役割が十分に果たされて、不純物濃度が低く、結晶性が高い高品質の多結晶シリコンを安価で容易に製造することができることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように、本発明にかかる結晶シリコン製造装置によれば、外管と内管との間のリング状空間から吐出されるシール用ガスによってシリコン融液の表面が覆われて周囲の雰囲気中のＣＯガスやＳｉＯガス等の不純物ガスのシリコン融液内への侵入が防止される。
そして、内管内から吐出されるキャビティ形成用ガスは、シリコン融液の表面に吹き付けられてその圧力によってシリコン融液の表面にキャビティを形成するので、シリコン融液が攪拌されるとともにその表面が常に新生面となるので、シリコン融液内に含まれる不純物であるＯが効果的に除去される。
さらに、このようにキャビティを形成するのに寄与したキャビティ形成用ガスは、リング状空間から吐出されるシール用ガスの流れによって速やかに鋳型外に排出されるので、シリコン融液表面での不純物を含む不活性ガスの滞留が生じにくくなってシリコン融液内に含まれる不純物の除去がより効果的に行われることとなる。
また、ガス吐出管は、シリコン融液から離間されているので、ガス吐出管から不純物がシリコン融液内に混入することがない。
これにより、不純物濃度が低く、結晶性が高い高品質の多結晶シリコンを安価で容易に製造することができる。
【００３５】
さらに、ガス吐出管から、シリコン融液の表面をシールするシール用ガスと、シリコン融液の表面にキャビティを形成するキャビティ形成用ガスとを独立して吐出させているので、これらガスのそれぞれについて、吐出量または吐出圧力、さらには不活性ガスの種類も含めて、用途に合わせて適切に設定することができる。
【００３６】
また、リング状空間の先端開口をその半径外方に向けたり、内管の先端を外管の先端よりも突出させたり、内管の先端に、外径が拡径された拡径部を設けるなどすることで、シール用ガスが確実にシリコン融液の表面に沿って流れるので、シール用ガスの表面の封止が確実となる。
さらに、このようにシール用ガスの流れがスムーズになることで、シール用ガスによる、キャビティ形成に寄与したキャビティ形成用ガスの鋳型からの排出がよりスムーズに行われることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態にかかる結晶シリコン製造装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す結晶シリコン製造装置の要部拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態にかかる結晶シリコン製造装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態にかかる結晶シリコン製造装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態にかかる結晶シリコン製造装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図７】比較例の結晶シリコン製造装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１、２１、３１、４１結晶シリコン製造装置２鋳型
６ガス供給ランス（ガス吐出管）７ガス供給装置
１１外管１２内管
１２ａ拡径１３シリコン融液
Ｓリング状空間

Claims

鋳型に収容したシリコン融液に該鋳型の内側底面から上方に正の温度勾配を付与して、前記鋳型の内側底面から上方に前記シリコン融液を結晶化する結晶シリコン製造装置において、
先端を前記鋳型内の前記シリコン融液の表面に向けられるガス吐出管と、該ガス吐出管内に不活性ガスを供給するガス供給装置とを有し、
前記ガス吐出管は、外管と、該外管内に挿通状態にして設けられる内管とを有し、前記外管と前記内管との間のリング状空間には、前記ガス供給装置から前記シリコン融液の表面を覆う流れを形成する不活性ガスが供給され、前記内管内には前記ガス供給装置から前記シリコン融液表面に吹き付けられて該表面にキャビティを形成する流れを形成する不活性ガスが供給される構成とされていることを特徴とする結晶シリコン製造装置。
前記リング状空間の先端開口がその半径外方に向けられていることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン製造装置。
前記内管の先端が、前記外管の先端よりも突出されていることを特徴とする請求項１または２に記載の結晶シリコン製造装置。
前記内管の先端に、外径が拡径された拡径部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の結晶シリコン製造装置。