JP5694341B2 - 多結晶半導体材料、特にシリコンを取得する方法及び装置 - Google Patents
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Description
‐少なくとも1つの底部誘導コイルを無効化するが、それの巻きにおける循環において冷却剤の流れを維持するステップ;
‐その底部誘導コイルを、るつぼの下に配置された底サセプタと実質的に接触するまでそのるつぼに近づけるステップ;
‐その少なくとも1つの側部誘導コイルの1巻きが垂直方向においてお互いに同軸に設置されると、その融解半導体材料がそのるつぼにおいて占領する少なくとも全体の高さを使用中に覆うように、るつぼの側部の熱漏洩を補償するようにそのるつぼに沿って配置されたサセプタにおいて熱の局所生成を誘導によって成し遂げるような方法で、その少なくとも1つの側部誘導コイルの1つ以上の巻きを選択的又はお互いから独立して駆動させる又は無効化するステップ;及び
‐一度にその側部誘導コイルの少なくとも1つの巻きを選択的に短絡させ、その短絡させる巻きは、その半導体材料の凝固先端の後を実質的に追う電磁場のシールドをその/それらの巻きと共に形成するように、次第に高くなって配置された巻きの中から選択される、ステップ;を含む。
‐そのるつぼに関して底部、上部、及び側部に配置された誘導コイルを駆動させ、それらに対してあらかじめ設定された第1周波数(キロヘルツの単位にある)で、電磁誘導によってそのるつぼを取り囲むグラファイト・サセプタの加熱を生成するように供給するステップ;及び
‐その半導体材料がそのサセプタによって伝導性になる温度に加熱されると直ちに、少なくとも1つの側部誘導コイル、及び場合によっては少なくとも1つの底部誘導コイルの少なくともいくつかの巻きのサプライの周波数を、あらかじめ設定された第2周波数に(数十ヘルツから数百ヘルツの単位によって)減らすステップであり、その電磁誘導は、その半導体材料に直接影響を与える、ステップ;を含む。
‐底部誘導コイル18の機能を停止させるが、それの巻き13における循環において冷却剤の流れを維持するステップ;
‐底部誘導コイル18を、るつぼ3の下に設置された底部サセプタ19と実質的な接触をするまでそのるつぼ3に近づけるステップ;
‐巻きが垂直方向においてお互いに同軸に設置されると、溶融半導体材料2によって、るつぼ3において占める少なくとも全体の高さを使用中に覆うように、側部誘導コイル16の1つ以上の巻き13a…13eを選択的且つお互いから独立して駆動させる及び機能停止させるステップであり、るつぼ3自体の横方向の熱漏洩を補償するように、そのるつぼ3に沿って設置されたサセプタ17における熱の局所形成を導入することによって成し遂げるような方法で、上記の巻きを駆動させる及び機能停止させるステップ;及び
‐側部誘導コイル16の少なくとも1つの巻き13a…13eを一度に選択的に短絡させるステップであり、その又はそれらの巻きが次第に高いところに設置されたもの(すなわち、13e…13a)から短絡するように選択し、そうすることによって、その半導体材料2の凝固先端を実質的に追跡する電磁場のシールドをそれ/それらと共に形成する、ステップ;によって得られる。
‐誘導コイル12、16及び18を作動させ、サセプタ14、17、19の加熱を電磁誘導によって生成するように事前に設定された第1周波数でそれらを供給するステップ;及び
‐半導体材料2がサセプタによって伝導性になるような温度(例えば、シリコンに対して約900℃)に加熱されると直ちに、側部誘導コイル16及び場合により底部誘導コイル18の少なくともいくつかの巻き13の供給の周波数を、その電磁誘導の少なくとも1部分が半導体材料2に直接影響する事前に設定された第2周波数に減らすステップ;によってなし遂げられる。
Claims (14)
- ソーラーの程度の純度を持つ多結晶シリコンを取得するための、半導体材料の融解及びそれに続く方向性凝固に対する装置であり:
カップ形状のグラファイト容器において除去可能に収納された、前記半導体材料に対する少なくとも1つのるつぼ;
少なくとも1つのグラファイトプレートが介在した状態で、前記グラファイト容器の口に向かい合って配置された少なくとも1つの上部誘導コイルであり、前記少なくとも1つのグラファイトプレートが動作可能に関連している、少なくとも1つの上部誘導コイル;
前記グラファイト容器の側壁の周りに使用中に配置される少なくとも1つの側部誘導コイル;前記グラファイト容器の底壁に直接向かい合って配置された少なくとも1つの底部誘導コイル;
前記誘導コイルを別々にお互いに独立して供給するa.c.電力供給手段;及び
前記誘導コイルのそれぞれの中空の巻きの内部で冷却剤を供給する冷却手段;
を含み、組み合わせにおいて:
‐前記少なくとも1つの側部誘導コイルは、垂直方向においてお互いに重なって配置された複数の巻き、及び該巻きを全て一緒にもしくは一度に1つ以上を別々に選択的に短絡させるか、又は前記巻きを全て一緒にもしくは一度に1つ以上を別々に前記a.c.電力供給手段にそれぞれ接続させる又は該a.c.電力供給手段からの接続を切る手段を含むこと;
‐前記少なくとも1つの側部誘導コイルは、前記グラファイト及び/又は前記るつぼにおいて含まれる半導体材料の選択的加熱を、前記半導体材料が伝導温度に一度達すると誘導によって生成するように、前記巻きの電力供給の周波数を全て一緒に又は一度に1つ以上を別々に、少なくとも2つの異なる値の間で変更する手段を含むこと;
を特徴とする、装置。 - 請求項1に記載の装置であり:
流体密封のケーシングであり、内部に前記グラファイト容器を収納し、底部ハーフシェル及び上部ハーフシェルによって範囲が定められ、前記底部及び上部ハーフシェルは、カップ形状であり、前記底部及び上部ハーフシェルの凹面が互いに向かい合った状態でお互いに重なって結合されている、流体密封のケーシング;及び、前記グラファイト容器へのアクセスを可能にするために前記底部ハーフシェルから前記上部ハーフシェルを垂直に離れる方向に動かす手段;をさらに含むことを特徴とする、装置。 - 請求項2に記載の装置であり、前記少なくとも1つの底部誘導コイルは、該少なくとも1つの底部誘導コイルは前記底壁からの距離を使用中に変更することが可能であるように垂直に可動式である;ことを特徴とし、前記底部ハーフシェルは、該底部ハーフシェルの内部で前記グラファイト容器を断熱素子によって支持し、前記少なくとも1つの底部誘導コイル及び該少なくとも1つの底部誘導コイルを前記グラファイト容器の底壁から離れて及び該底壁へ向けて垂直に動かす手段も支持する、ことを特徴とする、装置。
- 請求項2又は3に記載の装置であり、前記底部ハーフシェルは垂直に固定して搭載され、一方、前記上部ハーフシェルは、前記底部ハーフシェルから離れて又は該底部ハーフシェルへ向けて動かされることが可能であるように支持構造部によって垂直に可動式に支持されている;ことを特徴とし、前記少なくとも1つの上部誘導コイル及び少なくとも1つの側部誘導コイルは、両方とも、前記上部及び底部ハーフシェルが結合された状態で前記グラファイト容器を絶縁素子が介在した状態で取り囲み、前記上部及び底部ハーフシェルが互いから離れて動いた状態で、前記グラファイト容器を覆われていないままに残すような方法で、前記上部ハーフシェルによって固定して運ばれる、ことを特徴とする、装置。
- 請求項2乃至4のうちいずれか1項に記載の装置であり、前記上部及び底部ハーフシェルが結合された状態で、前記ケーシングにおいて真空を生成する手段及び前記上部及び底部ハーフシェルが結合された状態で、不活性ガスを前記ケーシングにおいて循環させる手段;を含み、前記グラファイト容器の側壁には、前記不活性ガスの循環を促すように複数の直通の垂直スリットが備えられている、ことを特徴とする、装置。
- 請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の装置であり、前記グラファイト容器の側壁及び底壁及び前記グラファイトプレートは、前記少なくとも1つの側部誘導コイル、底部誘導コイル及び上部誘導コイルに対して、電磁サセプタをそれぞれ構成するような構成及び寸法を有することを特徴とする、装置。
- 請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の装置であり、前記巻きの電力供給の周波数を変更する手段は、前記巻きを全て一緒に又は一度に1つ以上を別々に選択的に短絡させるか、又は前記巻きを全て一緒に又は一度に1つ以上を別々に前記a.c.電力供給手段にそれぞれ接続する又は該a.c.電力供給手段から接続を切る手段に結合されている、キャパシタの第1バッテリ及びキャパシタの第2バッテリを含むこと、前記手段は適切に接続されたスイッチの列を順番に含むことを特徴とする、装置。
- 請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の装置であり、前記誘導コイルのうち少なくとも1つの中空の巻きにおいて循環する冷却剤は、透熱性オイルであることを特徴とする、装置。
- ソーラーの程度の純度を持つ多結晶半導体材料を、該半導体材料の融解のステップ、及びそれに続く、交流電流において別々に且つお互いに独立して供給することができ、グラファイト・サセプタが介在した状態で前記半導体材料を含むるつぼの上部、底部及び該るつぼの側部にそれぞれ配置された少なくとも3つの誘導コイルを使用することによって取得される該半導体材料の方向性凝固のステップによって取得する方法であり;該方向性凝固のステップは:
‐前記少なくとも1つの底部誘導コイルを無効化するが、該底部誘導コイルの巻きにおける循環において、冷却剤の流れを維持するステップ;
‐前記少なくとも1つの側部誘導コイルの巻きが、垂直方向においてお互いに同軸に配置されると、前記るつぼにおいて占領される少なくとも全体の高さを、使用中に前記融解半導体材料によって覆うように、前記るつぼの側部熱漏洩を補償するように該るつぼに沿って配置されたサセプタにおいて熱の局所生成を誘導によって成し遂げるような方法で、前記少なくとも1つの側部誘導コイルの1つ以上の巻きを選択的に且つお互いから独立して駆動させ無効化するステップ;及び
‐前記少なくとも1つの側部誘導コイルの少なくとも1つの巻きを一度に選択的に短絡させ、前記少なくとも1つの巻きが、前記半導体材料の凝固先端を実質的に追う電磁場のシールドを前記巻きで形成するように、次第により高く配置された巻きのうちから短絡されるべき巻きを選択する、ステップ;
によって得られる、方法。 - 請求項9に記載の方法であり、前記融解のステップは:
‐前記底部、上部及び側部誘導コイルのうち少なくとも1つを、前記サセプタの過熱を電磁誘導によって生成するように第1の事前に設定された周波数で供給することによって、前記底部、上部及び側部誘導コイルのうち少なくとも1つを駆動させるステップ;及び
‐前記半導体材料が前記サセプタによって伝導性となるような温度に加熱されると直ちに、前記少なくとも1つの側部誘導コイル、及び場合により前記少なくとも1つの底部誘導コイルの少なくともいくつかの巻きの供給の周波数を、前記電磁誘導の少なくとも一部が前記半導体材料に直接影響を与えるようになる第2の事前に設定された周波数まで減らすステップ;
によって得られることを特徴とする、方法。 - 請求項10に記載の方法であり、前記第1の事前に設定された周波数は、キロヘルツの範囲において選択されるが、前記第2の事前に設定された周波数は、50Hzから500Hzまでの範囲において選択されることを特徴とする、方法。
- 請求項9乃至11のうちいずれか1項に記載の方法であり、前記方向性凝固のステップを実施する少なくとも前に、前記融解状態及び/又は初期の融解状態にある前記半導体材料が、かき混ぜ運動を内部に生成するように磁場の周波数及び/又は強度の半導体材料において局所変化を起こすことによって、該半導体材料の均一化を起こすために掻き混ぜられることを特徴とする、方法。
- 請求項12に記載の方法であり、前記磁場の局所変化は、前記少なくとも1つの側部誘導コイルの少なくともいくつかの巻きを、前記サセプタを加熱するために使用された周波数よりもいくつかの桁分低い適切な周波数で供給することによって及び/又は前記側部誘導コイルのインダクタンスを変更するように該側部誘導コイルの巻きのうち少なくとも1つを供給しないことによって得られることを特徴とする、方法。
- 請求項9乃至11のうちいずれか1項に記載の方法であり、前記少なくとも1つの底部誘導コイルを無効化するが、該少なくとも1つの底部誘導コイルの巻きにおける循環において冷却剤の流れを維持するステップの後に、前記底部誘導コイルは、該底部誘導コイルが、前記るつぼの下に配置された底部サセプタに実質的に接触するまで前記るつぼに近づけられることを特徴とする、方法。
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