JP5740584B2 - シリコンを結晶化させる装置及び方法 - Google Patents
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Description
vmel/vsol>TV1
が成り立つように設けられている。
vmel/vsol<TV2
が成り立つようにする必要がある。
v1>v2
が成り立つ。
Claims (25)
- シリコン結晶化装置であって、
シリコンを収容する坩堝(11)と、
前記坩堝に収容される前記シリコン(12a〜12b)を溶融させ、続いて、前記溶融シリコンを凝固させる加熱/熱放散機構(13〜15)と、
前記坩堝内の前記溶融シリコンを、前記溶融シリコンの凝固過程で撹拌する電磁撹拌装置(17)と、
制御機構(18)と
を備え、
前記制御機構が、
前記加熱/熱放散機構を制御して、前記溶融シリコンを指定凝固速度で凝固させる凝固制御手段と、
前記電磁撹拌装置を制御して、前記溶融シリコンを前記溶融シリコンの前記指定凝固速度に応じて撹拌することにより、前記坩堝内で循環する前記溶融シリコンの撹拌速度と前記指定凝固速度との比が、少なくとも10である第1の閾値を上回るように制御する速度比制御手段と、
前記電磁撹拌装置を制御して、前記坩堝内の前記溶融シリコンを2段階において撹拌することにより、前記溶融シリコンの第1速度を、2段階のうちの第1段階で得て、前記溶融シリコンの第2速度を、2段階のうちの第2段階で得て、前記溶融シリコンの前記第1速度が前記溶融シリコンの前記第2速度よりも大きくなるようにする2段階制御手段と
を備える、装置。 - 前記第1の閾値は100である、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の閾値は1000である、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の閾値は10000である、請求項1に記載の装置。
- 前記速度比制御手段は、前記溶融シリコンを前記溶融シリコンの前記指定凝固速度に応じて撹拌することにより、前記溶融シリコンの速度と前記指定凝固速度との前記比が、前記第1の閾値よりも大きく、かつ100000である第2の閾値を下回るように制御する、請求項1に記載の装置。
- 前記第2の閾値は50000である、請求項5に記載の装置。
- 前記第2の閾値は30000である、請求項5に記載の装置。
- 前記溶融シリコンの前記撹拌速度は、前記溶融シリコンの最大撹拌速度、前記溶融シリコンの平均撹拌速度、前記溶融シリコンの一部分の最大撹拌速度、又は前記溶融シリコンの一部分の平均撹拌速度であり、前記一部分は、凝固中の前記溶融シリコンの凝固前面に位置する、又は該凝固前面の近傍に位置する、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御機構は、少なくとも1つのマイクロコンピュータとマイクロコンピュータにより実行されるプログラムとを備え、マイクロコンピュータとプログラムとの協働により、前記凝固制御手段、前記速度比制御手段および前記2段階制御手段が実現される、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御機構は、前記第2段階において、前記加熱/熱放散機構を制御して、前記溶融シリコンの前記指定凝固速度を得て、前記電磁撹拌装置を制御して、前記指定凝固速度に応じて前記溶融シリコンの前記撹拌速度を得ることにより、前記溶融シリコンの前記撹拌速度と前記指定凝固速度との前記比が、指定範囲内に収まるようにする、請求項9に記載の装置。
- 前記制御機構は、前記第2段階において、前記溶融シリコンの前記撹拌速度を制御して第3の閾値を下回るようにする、請求項9又は10に記載の装置。
- 前記制御機構は、前記第1段階において、前記加熱/熱放散機構を制御して、前記坩堝に収容される前記シリコンの溶融状態を保持することにより、不純物が前記溶融シリコン内に拡散することができるようにする、請求項9ないし11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御機構は、前記第1段階において、前記加熱/熱放散機構を制御して、前記溶融シリコンを凝固させ前記溶融シリコンの一部分を切り取り、続いて残りの凝固シリコンを溶融させるようにする、請求項9ないし11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電磁撹拌装置は、該装置による撹拌の方向を変えることができ、前記制御機構は前記電磁撹拌装置を制御して、前記坩堝内の前記溶融シリコンの前記撹拌の方向を前記溶融シリコンの凝固過程で変えるようにする、請求項1ないし13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御機構は、前記電磁撹拌装置を制御して、前記溶融シリコンの速度を変化させ、前記加熱/熱放散機構を制御して該機構による加熱及び熱放散を前記指定凝固速度を保持しながら前記溶融シリコンの前記変化後の速度に応じて変化させるようにする請求項1ないし14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御機構は、前記電磁撹拌装置を制御して、前記溶融シリコンの速度を、前記溶融シリコンの凝固過程で上昇させるようにする、請求項1ないし15のいずれか一項に記載の装置。
- シリコンを収容する複数の坩堝を備え、
前記加熱/熱放散機構は、前記坩堝に収容される前記シリコンを溶融させ、続いて前記溶融シリコンを凝固させるように構成され、
前記電磁撹拌装置は、前記坩堝内の前記溶融シリコンを、前記溶融シリコンの凝固過程で撹拌するように構成される、請求項1ないし16のいずれか一項に記載の装置。 - 前記電磁撹拌装置(21)と前記坩堝を互いに移動させて、前記電磁撹拌装置が前記坩堝内の前記溶融シリコンを、前記溶融シリコンの凝固過程で次から次に撹拌することができるようにする移動手段を備える、請求項17に記載の装置。
- 前記電磁撹拌装置(31)のサイズを前記坩堝の数に適合させることにより、前記電磁撹拌装置が前記坩堝内の前記溶融シリコンを前記溶融シリコンの凝固過程で同時に撹拌することができるようにする、請求項17に記載の装置。
- 前記電磁撹拌装置は、電源(42)と複数の電磁撹拌ユニット(41)とを備え、前記電磁撹拌ユニットの数は前記坩堝の数に一致し、
前記電磁撹拌ユニットの各々は、前記電源から給電され、かつ前記坩堝の中の該当する1つの坩堝内の前記溶融シリコンを、前記溶融シリコンの凝固過程で撹拌するように適合させる、
請求項17に記載の装置。 - シリコン結晶化方法であって、
シリコンを坩堝(11)に配置する工程と、
前記坩堝に収容される前記シリコンを溶融させる工程と、
続いて、前記坩堝内の溶融シリコンを、電磁撹拌装置(17)で撹拌しながら凝固させる工程と、
前記溶融シリコンを指定凝固速度で凝固させる工程と、
前記電磁撹拌装置による前記撹拌を、凝固させる前記工程に応じて制御して、前記坩堝内で循環する前記溶融シリコンの撹拌速度と前記指定凝固速度との比が少なくとも10である第1の閾値を上回るようにする工程と、
を含み、
前記電磁撹拌装置による前記坩堝内の前記溶融シリコンの撹拌を2段階において行なって、前記溶融シリコンの第1速度を2段階のうちの第1段階で得て、前記溶融シリコンの第2速度を2段階のうちの第2段階で得て、前記溶融シリコンの前記第1速度が前記溶融シリコンの前記第2速度よりも大きくなるようにする、方法。 - 前記溶融シリコンを凝固させる前記工程、及び前記撹拌を制御する前記工程は、前記第2段階において行なわれる請求項21に記載の方法。
- 前記撹拌を制御する前記工程が前記第2段階において行なわれて、前記溶融シリコンの前記撹拌速度が第2の閾値を下回るように保持される、請求項21又は22に記載の方法。
- 前記坩堝に収容される前記シリコンを、前記第1段階において溶融状態に保持して、不純物が前記溶融シリコン内に拡散することができるようにする、請求項21ないし23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記溶融シリコンを凝固させ、前記溶融シリコンの一部分を切り取り、残りの凝固シリコンを続いて前記第1段階において再溶融させる、請求項21ないし23のいずれか一項に記載の方法。
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