JP7201815B2 - シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法および太陽電池 - Google Patents

シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法および太陽電池 Download PDF

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Description

本開示は、シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法および太陽電池に関する。
多結晶のシリコン基板を用いた太陽電池（多結晶シリコン型太陽電池ともいう）は、比較的高い変換効率を有し、大量生産が容易である。
この多結晶シリコン型太陽電池に用いられる多結晶のシリコン基板は、一般的にキャスト成長法を用いてシリコンのインゴットを製造し、このインゴットからシリコンのブロックを切り出し、さらにこのブロックを薄切りにすることで得られる。キャスト成長法は、シリコン融液を用いて、鋳型内において鋳型の底部から上方に向かって多結晶シリコンのバルクを成長させる方法である。
ところで、近年、キャスト成長法の一種としてモノライクキャスト法が開発されている（例えば、特許第５４８６１９０号公報およびDongli Hu, Shuai Yuan, Liang He, Hongrong Chen, Yuepeng Wan, Xuegong Yu, Deren Yang著、「Higher quality mono-like cast silicon with induced grain boundaries」、Solar Energy Materials & Solar Cells 140 (2015) 121-125の記載を参照）。このモノライクキャスト法によれば、シリコン融液を用いて、鋳型の底部上に配置した種結晶を起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで、種結晶の結晶方位を引き継いだ擬似的な単結晶（擬似単結晶ともいう）のシリコンを形成することができる。そして、例えば、この擬似単結晶のシリコンの基板を太陽電池に適用すれば、多結晶シリコン型太陽電池よりも変換効率が向上することが期待される。
シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法および太陽電池が開示される。
本開示のシリコンのインゴットの一態様は、第１面と、該第１面とは逆側に位置している第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第３面と、を有する。該シリコンのインゴットは、前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接している状態で位置している、第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域と、第２擬似単結晶領域と、を備える。該シリコンのインゴットは、前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第２中間領域と、第３擬似単結晶領域と、を備える。前記第２方向において、前記第１擬似単結晶領域の第１の幅および前記第２擬似単結晶領域の第２の幅のそれぞれは、前記第１中間領域の第３の幅よりも大きい。前記第３方向において、前記第１擬似単結晶領域の第４の幅および前記第３擬似単結晶領域の第５の幅のそれぞれは、前記第２中間領域の第６の幅よりも大きい。前記第１擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界、前記第２擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界、前記第１擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界および前記第３擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。
本開示のシリコンのブロックの一態様は、第４面と、該第４面とは逆側に位置している第５面と、前記第４面と前記第５面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第６面と、を有する。該シリコンのブロックは、前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接している状態で位置している、第５擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第５中間領域と、第６擬似単結晶領域と、を備える。該シリコンのブロックは、前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第５擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第６中間領域と、第７擬似単結晶領域と、を備える。前記第２方向において、前記第５擬似単結晶領域の第１３の幅および前記第６擬似単結晶領域の第１４の幅のそれぞれは、前記第５中間領域の第１５の幅よりも大きい。前記第３方向において、前記第５擬似単結晶領域の第１６の幅および前記第７擬似単結晶領域の第１７の幅のそれぞれは、前記第６中間領域の第１８の幅よりも大きい。前記第５擬似単結晶領域と前記第５中間領域との境界、前記第６擬似単結晶領域と前記第５中間領域との境界、前記第５擬似単結晶領域と前記第６中間領域との境界および前記第７擬似単結晶領域と前記第６中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。
本開示のシリコンの基板の一態様は、第７面と、該第７面とは逆側に位置している第８面と、前記第７面と前記第８面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第９面と、を有する。該シリコンの基板は、前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接している状態で位置している、第９擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第９中間領域と、第１０擬似単結晶領域と、を備える。該シリコンの基板は、前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第９擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１０中間領域と、第１１擬似単結晶領域と、を備える。前記第２方向において、前記第９擬似単結晶領域の第２５の幅および前記第１０擬似単結晶領域の第２６の幅のそれぞれは、前記第９中間領域の第２７の幅よりも大きい。前記第３方向において、前記第９擬似単結晶領域の第２８の幅および前記第１１擬似単結晶領域の第２９の幅のそれぞれは、前記第１０中間領域の第３０の幅よりも大きい。前記第９擬似単結晶領域と前記第９中間領域との境界、前記第１０擬似単結晶領域と前記第９中間領域との境界、前記第９擬似単結晶領域と前記第１０中間領域との境界および前記第１１擬似単結晶領域と前記第１０中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。
本開示のシリコンのインゴットの製造方法の一態様は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、を有する。前記第１工程において、第１方向に開口している開口部を有する鋳型を準備する。前記第２工程において、前記鋳型内の底部上に、前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接するように、単結晶シリコンの第１種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第１種結晶部よりも前記第２方向における幅が小さな第１中間種結晶部と、該第１中間種結晶部よりも前記第２方向における幅が大きな単結晶シリコンの第２種結晶部と、を配置する。前記第２工程において、前記鋳型内の底部上に、前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接するように、前記第１種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第１種結晶部よりも前記第３方向における幅が小さな第２中間種結晶部と、該第２中間種結晶部よりも前記第３方向における幅が大きな単結晶シリコンの第３種結晶部と、を配置する。前記第３工程において、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部をシリコンの融点付近まで昇温した状態で、前記鋳型内へシリコンの融液を注入するか、あるいは前記鋳型内において、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部の上で、シリコンの塊を溶融させてシリコンの融液を生成する。前記第４工程において、前記シリコンの融液に対して、前記鋳型の前記底部側から上方に向かう一方向凝固を行わせる。前記第２工程において、第１回転角度関係、第２回転角度関係、第３回転角度関係および第４回転角度関係のそれぞれが対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部を配置する。前記第１回転角度関係は、前記第１種結晶部と前記第１中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした回転角度関係である。前記第２回転角度関係は、前記第２種結晶部と前記第１中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした回転角度関係である。前記第３回転角度関係は、前記第１種結晶部と前記第２中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした回転角度関係である。前記第４回転角度関係は、前記第３種結晶部と前記第２中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした回転角度関係である。
本開示の太陽電池の一態様は、上記シリコンの基板と、該シリコンの基板の上に位置する電極とを備えている。
図１は、第１製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図２は、第２製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図３は、第１製造装置を用いたシリコンインゴットの製造工程の一例を示す流れ図である。 図４は、第１製造装置の鋳型の内壁に離型材が塗布された状態における鋳型およびその周辺部分の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図５（ａ）は、第１製造装置の鋳型の底部に種結晶が配された状態における鋳型およびその周辺部分の仮想的な切断面部の一例を示す図である。図５（ｂ）は、第１製造装置の鋳型の底部に種結晶が配された状態における鋳型の一例を示す平面図である。 図６は、Σ値を説明するための図である。 図７（ａ）は、種結晶の準備方法の一例を示す図である。図７（ｂ）は、種結晶の一例の外観を示す斜視図である。 図８は、坩堝内にシリコン塊が充填された状態における第１製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図９は、坩堝から鋳型内にシリコン融液が注がれる状態における第１製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１０は、鋳型内でシリコン融液が一方向に凝固する状態における第１製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１１は、第２製造装置を用いたシリコンインゴットの製造工程の一例を示す流れ図である。 図１２は、鋳型の内壁に離型材が塗布された状態における第２製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１３（ａ）は、鋳型の底部に種結晶が配された状態における第２製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。図１３（ｂ）は、第２製造装置の鋳型の底部に種結晶が配された状態における鋳型の一例を示す平面図である。 図１４は、鋳型内にシリコン塊が充填された状態における第２製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１５は、鋳型内でシリコン塊が溶融される状態における第２製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１６は、鋳型内でシリコン融液が一方向に凝固する状態における第２製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１７（ａ）は、図１７（ｂ）のXVIIａ－XVIIａ線に沿った第１実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を示す断面図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のXVIIｂ－XVIIｂ線に沿った第１実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を示す断面図である。 図１８（ａ）は、図１８（ｂ）のXVIIIａ－XVIIIａ線に沿った第１実施形態に係るシリコンブロックの断面の一例を示す断面図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のXVIIIｂ－XVIIIｂ線に沿った第１実施形態に係るシリコンブロックの断面の一例を示す断面図である。 図１９（ａ）は、シリコンブロックが切断される位置の一例を示す正面図である。図１９（ｂ）は、シリコンブロックが切断される位置の一例を示す平面図である。 図２０（ａ）は、第１小シリコンブロックの一例を示す正面図である。図２０（ｂ）は、第１小シリコンブロックの一例を示す平面図である。 図２１（ａ）は、第１実施形態に係るシリコン基板の一例を示す正面図である。図２１（ｂ）は、第１実施形態に係るシリコン基板の一例を示す平面図である。 図２２は、太陽電池素子の受光面側の外観の一例を示す平面図である。 図２３は、太陽電池素子の非受光面側の外観の一例を示す平面図である。 図２４は、図２２および図２３のXXIV－XXIV線に沿った太陽電池素子の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図２５は、第２実施形態に係る鋳型の底部における種結晶の配置を示す平面図である。 図２６（ａ）は、図２６（ｂ）のXXVIａ－XXVIａ線に沿った第２実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を示す断面図である。図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のXXVIｂ－XXVIｂ線に沿った第２実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を示す断面図である。 図２７（ａ）は、図２７（ｂ）のXXVIIａ－XXVIIａ線に沿った第２実施形態に係るシリコンブロックの断面の一例を示す断面図である。図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のXXVIIｂ－XXVIIｂ線に沿った第２実施形態に係るシリコンブロックの断面の一例を示す断面図である。 図２８（ａ）は、第２実施形態に係るシリコン基板の一例を示す正面図である。図２８（ｂ）は、第２実施形態に係るシリコン基板の一例を示す平面図である。 図２９は、第３実施形態に係る鋳型の底部における種結晶の配置の一例を示す平面図である。 図３０（ａ）は、第１実施形態に係るシリコンインゴットのうちの全長の５％の高さにある部分における、Σ値が５の対応粒界とΣ値が２９の対応粒界との存在比率の測定結果を示すグラフである。図３０（ｂ）は、第１実施形態に係るシリコンインゴットのうちの全長の５０％の高さにある部分における、Σ値が５の対応粒界とΣ値が２９の対応粒界との存在比率の測定結果を示すグラフである。
多結晶のシリコン基板を用いた太陽電池（多結晶シリコン型太陽電池）は、比較的高い変換効率を有し、大量生産にも適している。また、シリコンは、例えば、地球上に大量に存在している酸化シリコンから得られる。さらに、多結晶のシリコン基板は、例えば、キャスト法で得られたシリコンのインゴットから切り出されたシリコンのブロックの薄切りによって比較的容易に得られる。このため、多結晶シリコン型太陽電池は、長年にわたって太陽電池の全生産量において高いシェアを占め続けている。
ところで、太陽電池の変換効率を向上させるためには、多結晶のシリコン基板よりも単結晶のシリコン基板を用いる方が有利であると考えられる。
そこで、シリコン融液を用いて、鋳型の底部上に配置した種結晶を起点として上方に向けて結晶粒を成長させるモノライクキャスト法によって、擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域を有するシリコンのインゴットを製造することが考えられる。擬似単結晶は、種結晶の結晶方位を受け継いで一方向に成長することで形成されたものである。この擬似単結晶には、例えば、ある程度の数の転位が存在していてもよいし、粒界が存在していてもよい。
このモノライクキャスト法では、例えば、一般的なキャスト法と同様に、シリコンのインゴットを製造する際に、鋳型内の側壁を起点とした歪みおよび欠陥が生じやすく、シリコンのインゴットの外周部分は、欠陥が多く存在している状態になりやすい。このため、例えば、シリコンのインゴットのうちの外周部分を切り落としてシリコンのブロックを形成した上で、このシリコンのブロックを薄切りにすることで、欠陥の少ない高品質のシリコン基板を得ることが考えられる。ここでは、例えば、底面および上面の面積が大きくなるようにシリコンのインゴットの大型化を図ることで、シリコンのインゴットにおいて切り落とされる外周部が占める割合を減じることができる。その結果、例えば、シリコンのインゴットの生産性を向上させることができる。
ところが、例えば、鋳型内の底部上に配置するための種結晶の大型化を図ることは容易でない。このため、シリコンのインゴットの大型化を図るために、鋳型内の底部上に、複数の種結晶を並べた上で、シリコン融液を用いて、鋳型内において鋳型の底部側から上方に向かってシリコンの擬似単結晶を成長させることが考えられる。
しかしながら、例えば、複数の種結晶が相互に隣接している箇所およびその箇所の近傍の部分を起点として上方に向かって成長させたシリコンの擬似単結晶の部分には、多くの欠陥が生じ得る。これにより、シリコンのインゴット、シリコンのブロックおよびシリコンの基板において、欠陥の増大による品質の低下が生じ得る。
そこで、本開示の発明者らは、シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板および太陽電池について、品質を向上させることができる技術を創出した。
これについて、以下、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図１、図２、図４から図５（ｂ）、図８から図１０および図１２から図２９には、それぞれ右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、鋳型１２１、シリコンインゴットＩｎ１，Ｉｎ１ＡおよびシリコンブロックＢｋ１，Ｂｋ１Ａの高さ方向ならびにシリコン基板１，１Ａの厚さ方向が＋Ｚ方向とされている。また、このＸＹＺ座標系では、鋳型１２１、シリコンインゴットＩｎ１，Ｉｎ１Ａ、シリコンブロックＢｋ１，Ｂｋ１Ａおよびシリコン基板１，１Ａのそれぞれの１つの幅方向が＋Ｘ方向とされ、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向との両方に直交する方向が＋Ｙ方向とされている。
＜１．第１実施形態＞
＜１－１．シリコンのインゴットの製造装置＞
第１実施形態に係るシリコンのインゴット（シリコンインゴットともいう）Ｉｎ１（図１７（ａ）および図１７（ｂ）を参照）の製造装置は、例えば、第１方式の製造装置（第１製造装置ともいう）１００１および第２方式の製造装置（第２製造装置ともいう）１００２などを含む。第１製造装置１００１および第２製造装置１００２は、何れも、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に配置した種結晶部を起点として結晶粒を成長させるモノライクキャスト法によって、擬似単結晶の領域（擬似単結晶領域ともいう）を有するシリコンインゴットＩｎ１を製造するための装置である。
＜１－１－１．第１製造装置＞
第１製造装置１００１について、図１を参照しつつ説明する。第１製造装置１００１は、坩堝１１１から鋳型１２１内に注いだ溶融状態のシリコンの液（シリコン融液ともいう）を鋳型１２１内で凝固させる方式（注湯方式ともいう）で、シリコンインゴットを製造する製造装置である。
図１で示されるように、第１製造装置１００１は、例えば、上部ユニット１１０１と、下部ユニット１２０１と、制御部１３０１と、を備えている。
上部ユニット１１０１は、例えば、坩堝１１１と、第１上部ヒータＨ１ｕと、側部ヒータＨ１ｓと、を有する。下部ユニット１２０１は、例えば、鋳型１２１と、鋳型保持部１２２と、冷却板１２３と、回転軸１２４と、第２上部ヒータＨ２ｕと、下部ヒータＨ２ｌと、第１測温部ＣＨＡと、第２測温部ＣＨＢと、を有する。坩堝１１１および鋳型１２１の素材には、例えば、シリコンの融点以上の温度において、溶融、変形、分解およびシリコンとの反応が生じにくく、不純物の含有量が低減された素材が適用される。
坩堝１１１は、例えば、本体部１１１ｂを有する。本体部１１１ｂは、全体が有底の略円筒形状の構成を有する。ここで、坩堝１１１は、例えば、第１内部空間１１１ｉと、上部開口部（第１上部開口部ともいう）１１１ｕｏと、を有する。第１内部空間１１１ｉは、本体部１１１ｂによって囲まれた状態にある空間である。第１上部開口部１１１ｕｏは、第１内部空間１１１ｉが坩堝１１１外の上方の空間に接続するように開口している状態にある部分である。また、本体部１１１ｂは、この本体部１１１ｂの底部を貫通している状態で位置している下部開口部１１１ｂｏ、を有する。本体部１１１ｂの素材には、例えば、石英ガラスなどが適用される。第１上部ヒータＨ１ｕは、例えば、第１上部開口部１１１ｕｏの真上において平面視で円環状に位置している。側部ヒータＨ１ｓは、例えば、本体部１１１ｂを側方から囲むように平面視で円環状に位置している。
例えば、第１製造装置１００１を用いてシリコンインゴットＩｎ１を製造する際には、上部ユニット１１０１において、坩堝１１１の第１内部空間１１１ｉに、第１上部開口部１１１ｕｏからシリコンインゴットＩｎ１の原料である固体状態の複数のシリコンの塊（シリコン塊ともいう）が充填される。このシリコン塊は粉末状態のシリコン（シリコン粉末ともいう）を含んでいてもよい。この第１内部空間１１１ｉに充填されたシリコン塊は、第１上部ヒータＨ１ｕおよび側部ヒータＨ１ｓによる加熱によって溶融される。そして、例えば、下部開口部１１１ｂｏ上に設けられたシリコン塊が加熱によって溶融されることで、第１内部空間１１１ｉ内の溶融したシリコン融液ＭＳ１（図９を参照）が下部開口部１１１ｂｏを介して下部ユニット１２０１の鋳型１２１に向けて注がれる。ここで、上部ユニット１１０１では、例えば、坩堝１１１に下部開口部１１１ｂｏが設けられず、坩堝１１１が傾斜されることで、坩堝１１１内から鋳型１２１内に向けてシリコン融液ＭＳ１が注がれてもよい。
鋳型１２１は、全体が有底の筒状の構成を有する。鋳型１２１は、例えば、底部１２１ｂと、側壁部１２１ｓと、を有する。ここで、鋳型１２１は、例えば、第２内部空間１２１ｉと、上部開口部（第２上部開口部ともいう）１２１ｏと、を有する。第２内部空間１２１ｉは、底部１２１ｂおよび側壁部１２１ｓによって囲まれた状態にある空間である。第２上部開口部１２１ｏは、第２内部空間１２１ｉが鋳型１２１外の上方の空間に接続するように開口している状態にある部分である。換言すれば、第２上部開口部１２１ｏは、第１方向としての＋Ｚ方向に開口している状態にある。第２上部開口部１２１ｏは、例えば、鋳型１２１の＋Ｚ方向の端部に位置している。底部１２１ｂおよび第２上部開口部１２１ｏの形状には、例えば、正方形状の形状が適用される。そして、底部１２１ｂおよび第２上部開口部１２１ｏの一辺は、例えば、３００ミリメートル（ｍｍ）から８００ｍｍ程度とされる。第２上部開口部１２１ｏは、坩堝１１１から第２内部空間１２１ｉ内へのシリコン融液ＭＳ１の注入を受け付けることができる。ここで、側壁部１２１ｓおよび底部１２１ｂの素材には、例えば、シリカなどが適用される。さらに、側壁部１２１ｓは、例えば、炭素繊維強化炭素複合材料と、断熱材としてのフェルトと、が組み合わされることで構成されてもよい。
また、図１で示されるように、第２上部ヒータＨ２ｕは、例えば、鋳型１２１の第２上部開口部１２１ｏの真上において環状に位置している。環状には、円環状、三角環状、四角環状または多角環状などが適用される。下部ヒータＨ２ｌは、例えば、鋳型１２１の側壁部１２１ｓの＋Ｚ方向における下部から上部にかけた部分を側方から囲むように環状に位置している。下部ヒータＨ２ｌは、複数の領域に分割されて、各領域が独立して温度制御されてもよい。
鋳型保持部１２２は、例えば、鋳型１２１を下方から保持している状態で鋳型１２１の底部１２１ｂの下面と密着するように位置している。鋳型保持部１２２の素材には、例えば、グラファイトなどの伝熱性の高い素材が適用される。ここで、例えば、鋳型保持部１２２と、鋳型１２１のうちの側壁部１２１ｓと、の間に断熱部が位置していてもよい。この場合には、例えば、側壁部１２１ｓよりも底部１２１ｂから、鋳型保持部１２２を介して冷却板１２３に優先的に熱が伝えられ得る。断熱部の素材には、例えば、フェルトなどの断熱材が適用される。
冷却板１２３は、例えば、回転軸１２４の回転によって上昇または下降を行うことができる。例えば、冷却板１２３は、回転軸１２４の回転によって上昇することで、鋳型保持部１２２の下面に接触することができる。また、例えば、冷却板１２３は、回転軸１２４の回転によって下降することで、鋳型保持部１２２の下面から離れることができる。換言すれば、冷却板１２３は、例えば、鋳型保持部１２２の下面に対して離接可能に位置している。ここで、冷却板１２３が鋳型保持部１２２の下面に接触することを「接地」ともいう。冷却板１２３には、例えば、中空の金属板などの内部に水またはガスが循環する構造を有するものが適用される。第１製造装置１００１を用いてシリコンインゴットＩｎ１を製造する際には、例えば、鋳型１２１の第２内部空間１２１ｉ内にシリコン融液ＭＳ１を充填させた状態で、冷却板１２３を鋳型保持部１２２の下面に接触させることで、シリコン融液ＭＳ１の抜熱を行うことができる。このとき、シリコン融液ＭＳ１の熱は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂと、鋳型保持部１２２と、を介して冷却板１２３に伝わる。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１は、冷却板１２３によって底部１２１ｂ側から冷却される。
第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢは、例えば、温度を計測することができる。ただし、第２測温部ＣＨＢは無くてもよい。第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢは、例えば、アルミナ製または炭素製の細い管で被覆された熱電対などによって温度に係る測定が可能である。そして、例えば、制御部１３０１などが有する温度検知部において、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢのそれぞれで生じる電圧に応じた温度が検出される。ここで、第１測温部ＣＨＡは、例えば、下部ヒータＨ２ｌの近傍に位置している。第２測温部ＣＨＢは、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂの中央部の下面付近に位置している。
制御部１３０１は、例えば、第１製造装置１００１における全体の動作を制御することができる。制御部１３０１は、例えば、プロセッサ、メモリおよび記憶部などを有する。この制御部１３０１は、例えば、記憶部内に格納されているプログラムを、プロセッサによって実行することで、各種制御を行うことができる。例えば、制御部１３０１によって、第１上部ヒータＨ１ｕ、第２上部ヒータＨ２ｕ、側部ヒータＨ１ｓおよび下部ヒータＨ２ｌの出力が制御される。制御部１３０１は、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢを用いて得られる温度および時間の経過の少なくとも一方に応じて、第１上部ヒータＨ１ｕ、第２上部ヒータＨ２ｕ、側部ヒータＨ１ｓおよび下部ヒータＨ２ｌの出力を制御することができる。また、制御部１３０１は、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢを用いて得られる温度および時間の経過の少なくとも一方に応じて、回転軸１２４による冷却板１２３の昇降を制御する。これにより、例えば、制御部１３０１は、鋳型保持部１２２の下面に対する冷却板１２３の離接を制御することができる。
＜１－１－２．第２製造装置＞
第２製造装置１００２について、図２を参照しつつ説明する。第２製造装置１００２は、鋳型１２１内において、シリコンインゴットＩｎ１の原料である固体状態の複数のシリコン塊を溶融させることで生成したシリコン融液ＭＳ１を凝固させる方式（鋳型内溶解方式ともいう）で、シリコンインゴットＩｎ１を製造する製造装置である。
図２で示されるように、第２製造装置１００２は、例えば、本体ユニット１２０２と、制御部１３０２と、を備えている。
本体ユニット１２０２は、例えば、鋳型１２１と、鋳型保持部１２２と、冷却板１２３と、回転軸１２４と、伝熱部１２５と、鋳型支持機構１２６と、側部ヒータＨ２２と、第１測温部ＣＨＡと、第２測温部ＣＨＢと、を有する。ここでは、上述した第１製造装置１００１と同様な構成および機能を有する部分には、同一の名称および同一の符号が付されている。以下では、第２製造装置１００２のうちの第１製造装置１００１とは構成および機能が異なる部分について説明する。
伝熱部１２５は、例えば、鋳型保持部１２２の下部に対して連結している状態で位置している。伝熱部１２５は、例えば、鋳型保持部１２２の下部に対して連結している状態で位置している複数本の部材（伝熱部材ともいう）を有する。複数本の伝熱部材には、例えば、４本の伝熱部材が適用される。伝熱部材の素材には、例えば、グラファイトなどの伝熱性の高い素材が適用される。ここでは、例えば、冷却板１２３は、回転軸１２４の回転によって上昇することで、伝熱部１２５の下部に接触することができる。また、例えば、冷却板１２３は、回転軸１２４の回転によって下降することで、伝熱部１２５の下部から離れることができる。換言すれば、冷却板１２３は、例えば、伝熱部１２５の下部に対して離接可能に位置している。より具体的には、冷却板１２３は、例えば、各伝熱部材の下部に対して離接可能に位置している。ここでは、冷却板１２３が伝熱部１２５の下部に接触することを「接地」ともいう。第２製造装置１００２を用いてシリコンインゴットＩｎ１を製造する際には、例えば、鋳型１２１の第２内部空間１２１ｉ内にシリコン融液ＭＳ１を充填させた状態で、冷却板１２３を伝熱部１２５の下部に接触させることで、シリコン融液ＭＳ１の抜熱を行うことができる。このとき、シリコン融液ＭＳ１の熱は、鋳型１２１の底部１２１ｂと、鋳型保持部１２２と、伝熱部１２５と、を介して冷却板１２３に伝わる。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１は、冷却板１２３によって底部１２１ｂ側から冷却される。
側部ヒータＨ２２は、例えば、鋳型１２１の側壁部１２１ｓの＋Ｚ方向における下部から上部にかけた部分を側方から囲むように平面視で環状に位置している。側部ヒータＨ２２の近傍には、例えば、第１測温部ＣＨＡが位置している。側部ヒータＨ２２は、例えば、複数の領域に分割されて、各領域が独立して温度制御されてもよい。
鋳型支持機構１２６は、例えば、鋳型保持部１２２を下方から支持している状態で位置している。鋳型支持機構１２６は、例えば、鋳型保持部１２２を下方から支持するようにこの鋳型保持部１２２に対してそれぞれ連結している状態で位置している複数本のロッドを有する。複数本のロッドは、例えば、ボールねじ機構またはエアシリンダーなどの昇降機構によって上下方向に移動可能である。このため、鋳型支持機構１２６は、鋳型保持部１２２を介して鋳型１２１を昇降させることができる。
制御部１３０２は、例えば、第２製造装置１００２における全体の動作を制御することができる。制御部１３０２は、例えば、プロセッサ、メモリおよび記憶部などを有する。この制御部１３０２は、例えば、記憶部内に格納されているプログラムを、プロセッサによって実行することで、各種制御を行うことができる。例えば、制御部１３０２によって、側部ヒータＨ２２の出力、回転軸１２４による冷却板１２３の昇降および鋳型支持機構１２６による鋳型１２１の昇降が制御される。制御部１３０２は、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢを用いて得られる温度および時間の経過の少なくとも一方に応じて、側部ヒータＨ２２の出力および伝熱部１２５の下部に対する冷却板１２３の離接を制御することができる。ここで、制御部１３０２は、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢのそれぞれで生じる電圧に応じた温度を検出することが可能な温度検知部を有する。
＜１－２．シリコンインゴットの製造方法＞
＜１－２－１．第１製造装置を用いたシリコンインゴットの製造方法＞
第１製造装置１００１を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法について、図３から図１０を参照しつつ説明する。この第１製造装置１００１を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法では、例えば、図３で示されるように、ステップＳｐ１の第１工程と、ステップＳｐ２の第２工程と、ステップＳｐ３の第３工程と、ステップＳｐ４の第４工程と、がこの記載の順に行われる。これにより、例えば、結晶方位が揃った高品質のシリコンインゴットＩｎ１が簡便に製造される。図４、図５および図８から図１０には、各工程における坩堝１１１および鋳型１２１の双方の状態あるいは鋳型１２１の状態が示されている。
＜第１工程＞
ステップＳｐ１の第１工程では、上述した第１製造装置１００１を準備する。この第１製造装置１００１は、例えば、第１方向としての＋Ｚ方向に開口している第２上部開口部１２１ｏを有する鋳型１２１を含む。
＜第２工程＞
ステップＳｐ２の第２工程では、例えば、上記第１工程で準備した鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓを配置する。ここでは、第２工程において、ステップＳｐ２１、ステップＳｐ２２およびステップＳｐ２３の３工程がこの記載の順に行われる。
ステップＳｐ２１では、例えば、図４で示されるように、鋳型１２１の内壁面上に、離型材の塗布によって離型材の層（離型材層ともいう）Ｍｒ１を形成する。この離型材層Ｍｒ１の存在によって、例えば、鋳型１２１内でシリコン融液ＭＳ１が凝固する際に鋳型１２１の内壁面にシリコンインゴットＩｎ１が融着しにくくなる。離型材層Ｍｒ１の材料には、例えば、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素などのうちの１種以上の材料が適用される。離型材層Ｍｒ１は、例えば、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素の１種以上の材料を含むスラリーが、鋳型１２１の内壁面に塗布またはスプレーなどによってコーティングされることで、形成され得る。スラリーは、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの有機バインダと溶剤とを主に含む溶液中に、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素のうちの１種の材料または２種以上の材料の混合物の粉末を添加することで生成された溶液を攪拌することで生成される。
ステップＳｐ２２では、図５（ａ）および図５（ｂ）で示されるように、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に、種結晶部群２００ｓを配置する。このとき、例えば、ステップＳｐ２１で鋳型１２１の内壁面上に形成した離型材層Ｍｒ１を乾燥させる際に、種結晶部群２００ｓを離型材層Ｍｒ１に貼り付けてもよい。
ここで、例えば、種結晶部群２００ｓの第１方向としての＋Ｚ方向に向いている状態で位置している各上面の面方位が、ミラー指数における（１００）であれば、種結晶部群２００ｓが容易に製造され得る。また、例えば、後述するシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。また、種結晶部群２００ｓの上面の形状は、例えば、図５（ｂ）で示されるように、平面視した場合に、矩形状または正方形状とされる。また、種結晶部群２００ｓの厚さは、例えば、坩堝１１１から鋳型１２１内にシリコン融液ＭＳ１が注入される際に、種結晶部群２００ｓが、底部１２１ｂまで溶けない程度の厚さとされる。具体的には、種結晶部群２００ｓの厚さは、例えば、５ｍｍから７０ｍｍ程度とされる。また、種結晶部群２００ｓの厚さは、例えば、１０ｍｍから３０ｍｍ程度であってもよい。
ここでは、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の底面積の大型化による鋳造効率の向上および種結晶の大型化の難しさなどが考慮されて、底部１２１ｂ上に複数の種結晶を含む種結晶部群２００ｓを配置する。種結晶部群２００ｓは、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と、第２種結晶部Ｓｄ２と、第３種結晶部Ｓｄ３と、第４種結晶部Ｓｄ４と、第１中間種結晶部Ｃｓ１と、第２中間種結晶部Ｃｓ２と、第３中間種結晶部Ｃｓ３と、第４中間種結晶部Ｃｓ４と、を含む。
具体的には、例えば、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に、第１種結晶部Ｓｄ１と、第１中間種結晶部Ｃｓ１と、第２種結晶部Ｓｄ２と、を第１方向としての＋Ｚ方向に垂直である第２方向としての＋Ｘ方向においてこの記載の順に隣接するように配置する。換言すれば、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２との間に、第１中間種結晶部Ｃｓ１を配置する。また、例えば、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に、第１種結晶部Ｓｄ１と、第２中間種結晶部Ｃｓ２と、第３種結晶部Ｓｄ３と、を第１方向としての＋Ｚ方向に垂直であり且つ第２方向としての＋Ｘ方向に交差している第３方向としての＋Ｙ方向においてこの記載の順に隣接するように配置する。換言すれば、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第３種結晶部Ｓｄ３との間に、第２中間種結晶部Ｃｓ２を配置する。また、例えば、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に、第２種結晶部Ｓｄ２と、第３中間種結晶部Ｃｓ３と、第４種結晶部Ｓｄ４と、を第３方向としての＋Ｙ方向においてこの記載の順に隣接するように配置する。換言すれば、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２と第４種結晶部Ｓｄ４との間に、第３中間種結晶部Ｃｓ３を配置する。また、例えば、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に、第３種結晶部Ｓｄ３と、第４中間種結晶部Ｃｓ４と、第４種結晶部Ｓｄ４と、を第２方向としての＋Ｘ方向においてこの記載の順に隣接するように配置する。換言すれば、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間に、第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置する。
第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４のそれぞれは、単結晶シリコンで構成されている部分（単に種結晶部ともいう）である。第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれは、１つ以上の単結晶シリコンを含む部分（単に中間種結晶部ともいう）である。また、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれは、例えば、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に矩形状の外形を有する。ただし、この外形は矩形状に限定されない。
そして、ここでは、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１の幅（第１種幅ともいう）Ｗｓ１および第２種結晶部Ｓｄ２の幅（第２種幅ともいう）Ｗｓ２よりも、第１中間種結晶部Ｃｓ１の幅（第３種幅ともいう）Ｗｓ３の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種幅Ｗｓ１および第２種幅Ｗｓ２のそれぞれは、第３種幅Ｗｓ３よりも大きい。第３方向としての＋Ｙ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１の幅（第４種幅ともいう）Ｗｓ４および第３種結晶部Ｓｄ３の幅（第５種幅ともいう）Ｗｓ５よりも、第２中間種結晶部Ｃｓ２の幅（第６種幅ともいう）Ｗｓ６の方が小さい。換言すれば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第４種幅Ｗｓ４および第５種幅Ｗｓ５のそれぞれは、第６種幅Ｗｓ６よりも大きい。第３方向としての＋Ｙ方向において、第２種結晶部Ｓｄ２の幅（第７種幅ともいう）Ｗｓ７および第４種結晶部Ｓｄ４の幅（第８種幅ともいう）Ｗｓ８よりも、第３中間種結晶部Ｃｓ３の幅（第９種幅ともいう）Ｗｓ９の方が小さい。換言すれば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第７種幅Ｗｓ７および第８種幅Ｗｓ８のそれぞれは、第９種幅Ｗｓ９よりも大きい。第２方向としての＋Ｘ方向において、第３種結晶部Ｓｄ３の幅（第１０種幅ともいう）Ｗｓ１０および第４種結晶部Ｓｄ４の幅（第１１種幅ともいう）Ｗｓ１１よりも、第４中間種結晶部Ｃｓ４の幅（第１２種幅ともいう）Ｗｓ１２の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１０種幅Ｗｓ１０および第１１種幅Ｗｓ１１のそれぞれは、第１２種幅Ｗｓ１２よりも大きい。
ここで、例えば、底部１２１ｂの内壁面が、一辺の長さが３５０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、第１種幅Ｗｓ１、第２種幅Ｗｓ２、第４種幅Ｗｓ４、第５種幅Ｗｓ５、第７種幅Ｗｓ７、第８種幅Ｗｓ８、第１０種幅Ｗｓ１０、第１１種幅Ｗｓ１１のそれぞれは、例えば、５０ｍｍから２５０ｍｍ程度とされる。第３種幅Ｗｓ３、第６種幅Ｗｓ６、第９種幅Ｗｓ９および第１２種幅Ｗｓ１２のそれぞれは、例えば、５ｍｍから２０ｍｍ程度とされる。
第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４のそれぞれには、例えば、板状またはブロック状の単結晶シリコンが適用される。第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれには、例えば、１つ以上の棒状の単結晶シリコンが適用される。換言すれば、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれに、同じ材料の単結晶シリコンが適用される。
ここで、例えば、第１中間種結晶部Ｃｓ１および第４中間種結晶部Ｃｓ４は、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。第１中間種結晶部Ｃｓ１および第４中間種結晶部Ｃｓ４は、例えば、１つの単結晶シリコンで構成されていてもよいし、第３方向としての＋Ｙ方向に並ぶように位置している２つ以上の単結晶シリコンを有していてもよいし、第２方向としての＋Ｘ方向に並ぶように位置している２つ以上の単結晶シリコンを有していてもよい。例えば、第１中間種結晶部Ｃｓ１および第４中間種結晶部Ｃｓ４が、２つ以上の単結晶シリコンによって構成される場合には、この２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから５ｍｍ程度に設定される。また、例えば、２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから１ｍｍであってもよい。また、例えば、第２中間種結晶部Ｃｓ２および第３中間種結晶部Ｃｓ３は、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する。第２中間種結晶部Ｃｓ２および第３中間種結晶部Ｃｓ３は、例えば、１つの単結晶シリコンで構成されていてもよいし、第２方向としての＋Ｘ方向に並ぶように位置している２つ以上の単結晶シリコンを有していてもよいし、第３方向としての＋Ｙ方向に並ぶように位置している２つ以上の単結晶シリコンを有していてもよい。例えば、第２中間種結晶部Ｃｓ２および第３中間種結晶部Ｃｓ３が、２つ以上の単結晶シリコンによって構成される場合には、この２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから３ｍｍ程度に設定される。また、例えば、２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから１ｍｍであってもよい。図５（ｂ）の例では、第１中間種結晶部Ｃｓ１および第４中間種結晶部Ｃｓ４で構成される部分と、第２中間種結晶部Ｃｓ２および第３中間種結晶部Ｃｓ３で構成される部分と、が十字状に交差するように位置している。
ここで、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第１回転角度関係とする。第１中間種結晶部Ｃｓ１と第２種結晶部Ｓｄ２との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転角度関係を第２回転角度関係とする。第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第３回転角度関係とする。第２中間種結晶部Ｃｓ２と第３種結晶部Ｓｄ３との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転角度関係を第４回転角度関係とする。第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第５回転角度関係とする。第３中間種結晶部Ｃｓ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転角度関係を第６回転角度関係とする。第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第７回転角度関係とする。第４中間種結晶部Ｃｓ４と第４種結晶部Ｓｄ４との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転角度関係を第８回転角度関係とする。
この場合には、ステップＳｐ２２において、例えば、第１回転角度関係、第２回転角度関係、第３回転角度関係、第４回転角度関係、第５回転角度関係、第６回転角度関係、第７回転角度関係および第８回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、種結晶部群２００ｓを配置する。「対応粒界」とは、粒界を挟んで隣接する、同一の結晶格子を有する２つの結晶粒が、共通する結晶方位を回転軸として相対的に回転した関係を有する場合に、この２つの結晶粒に共通した結晶格子の位置が規則的に並んだ格子点を形成している粒界のことをいう。この対応粒界を挟んで隣接する２つの結晶粒を第１結晶粒と第２結晶粒とした場合に、対応粒界において第１結晶粒の結晶格子がＮ個の格子点ごとに第２結晶粒の結晶格子の格子点と共通していれば、この格子点の出現周期を示すＮを、対応粒界の「Σ値」という。
この「Σ値」について単純立方格子を例に挙げて説明する。図６では、単純立方格子のミラー指数の（１００）面における格子点Ｌｐ１の位置が、実線Ｌａ１で描かれた互いに直交する複数の縦線と複数の横線との交点で示されている。図６の例では、単純立方格子の単位格子（第１単位格子ともいう）Ｕｃ１は、太い実線で囲まれた正方形の部分である。図６には、単純立方格子をミラー指数における［１００］方位に沿った結晶軸を回転軸として時計回りに３６．５２度（３６．５２°）回転させた後の単純立方格子のミラー指数の（１００）面における格子点Ｌｐ２の位置が、破線Ｌａ２で描かれた互いに直交する複数の直線の交点で示されている。ここでは、回転前の格子点Ｌｐ１と回転後の格子点Ｌｐ２とが重なり合う点（対応格子点ともいう）Ｌｐ１２が周期的に生じる。図６では、周期的な複数の対応格子点Ｌｐ１２の位置に黒丸が付されている。図６の例では、複数の対応格子点Ｌｐ１２で構成される格子（対応格子ともいう）における単位格子（対応単位格子ともいう）Ｕｃ１２は、太い破線で囲まれた正方形の部分である。ここで、実線Ｌａ１の交点で格子点Ｌｐ１の位置が示された回転前の単純立方格子（第１格子ともいう）と、破線Ｌａ２の交点で格子点Ｌｐ２の位置が示された回転後の単純立方格子（第２格子ともいう）と、の間における対応度（対応格子点の密度）を示す指標として、Σ値が用いられる。ここでは、Σ値は、例えば、図６で示される対応単位格子Ｕｃ１２の面積Ｓ１２を第１単位格子Ｕｃ１の面積Ｓ１で除することで算出され得る。具体的には、Σ値＝（対応単位格子の面積）／（第１単位格子の面積）＝（Ｓ１２）／（Ｓ１）の計算式によってΣ値が算出され得る。図６の例では、算出されるΣ値は５となる。このようにして算出されるΣ値は、粒界を挟んで隣接する、所定の回転角度関係を有している第１格子と第２格子との間における対応度を示す指標として使用され得る。すなわち、Σ値は、粒界を挟んで隣接する所定の回転角度関係を有しており且つ同一の結晶格子を有する２つの結晶粒の間における対応度を示す指標として使用され得る。
ここでは、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係には、例えば、１度から３度程度の誤差が許容され得る。この誤差は、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４を準備する際に切断で生じる誤差、ならびに第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置する際に生じる誤差などを含む。これらの誤差は、例えば、後述するシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際に緩和され得る。
ここで、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４の第１方向としての＋Ｚ方向に向いている状態で位置している各上面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。
この場合には、対応粒界には、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界のうちの何れか１つの対応粒界が適用される。Σ値が５の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、３６度から３７度程度であり、３５度から３８度程度であってもよい。Σ値が１３の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、２２度から２３度程度であり、２１度から２４度程度であってもよい。Σ値が１７の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、２６度から２７度程度であり、２５度から２８度程度であってもよい。Σ値が２５の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、１６度から１７度程度であり、１５度から１８度程度であってもよい。Σ値が２９の対応粒界（ランダム粒界ともいう）に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、４３度から４４度程度であり、４２度から４５度程度であってもよい。第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４の各結晶方位は、Ｘ線回折法または電子後方散乱回折（Electron Back Scatter Diffraction Patterns：ＥＢＳＤ）法などを用いた測定で確認され得る。
ここでは、例えば、シリコンの結晶のミラー指数における面方位が（１００）である上面が第１方向としての＋Ｚ方向に向いている状態で位置するように、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置することが考えられる。これにより、例えば、後述するシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。その結果、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、擬似単結晶が容易に得られる。したがって、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれは、例えば、次のようにして準備され得る。まず、例えば、図７（ａ）で示されるように、チョクラルスキー（ＣＺ）法において単結晶シリコンを成長させる方向に沿ったミラー指数の結晶方位を＜１００＞とすることで、円柱状の単結晶シリコンの塊（単結晶シリコン塊ともいう）Ｍｃ０を得る。ここで、単結晶シリコン塊Ｍｃ０が、ミラー指数における面方位が（１００）である上面Ｐｕ０と、ミラー指数における面方位が（１１０）である特定の線状領域Ｌｎ０が存在している外周面Ｐｐ０と、を有する場合を想定する。この場合には、次に、図７（ａ）で示されるように、単結晶シリコン塊Ｍｃ０の外周面Ｐｐ０に存在している線状領域Ｌｎ０を基準として、単結晶シリコン塊Ｍｃ０を切断する。図７（ａ）には、単結晶シリコン塊Ｍｃ０が切断される位置（被切断位置ともいう）が細い二点鎖線Ｌｎ１で仮想的に描かれている。ここでは、単結晶シリコン塊Ｍｃ０から、例えば、図７（ｂ）で示されるように、ミラー指数における面方位が（１００）である矩形状の板面Ｐｂ０をそれぞれ有する複数の単結晶シリコンの板（単結晶シリコン板ともいう）Ｂｄ０を切り出すことができる。この複数の単結晶シリコン板Ｂｄ０は、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４として使用され得る。また、図７（ｂ）で示されるように、例えば、二点鎖線Ｌｎ２で仮想的に描かれた被切断位置に沿って単結晶シリコン板Ｂｄ０を切断することで、単結晶シリコン板Ｂｄ０から棒状の単結晶シリコン（単結晶シリコン棒ともいう）Ｓｔ０を切り出すことができる。このとき、単結晶シリコン板Ｂｄ０の板面Ｐｂ０の４辺と、被切断位置を示す二点鎖線Ｌｎ２と、が成す角度が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度とされる。ここで得られる単結晶シリコン棒Ｓｔ０は、例えば、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを構成する１つの単結晶シリコンとして使用され得る。
ここで、例えば、鋳型１２１内の下部の領域において、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上に、固体状態のシリコン塊が配されてもよい。このシリコン塊には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。
ステップＳｐ２３では、図８で示されるように、坩堝１１１の第１内部空間１１１ｉにシリコン塊ＰＳ０が導入される。ここでは、例えば、坩堝１１１内の下部の領域から上部の領域に向けてシリコン塊ＰＳ０が充填される。このとき、例えば、シリコンインゴットＩｎ１においてドーパントとなる元素がシリコン塊ＰＳ０と混合される。シリコン塊ＰＳ０には、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の原料としてのポリシリコンの塊が適用される。ポリシリコンの塊には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。ここで、ｐ型のシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合には、ドーパントとなる元素には、例えば、ホウ素またはガリウムなどが適用される。ｎ型のシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合には、ドーパントとなる元素には、例えば、リンなどが適用される。また、ここでは、例えば、坩堝１１１の下部開口部１１１ｂｏの上を塞ぐように閉塞用のシリコン塊（閉塞用シリコン塊ともいう）ＰＳ１が充填される。これにより、例えば、第１内部空間１１１ｉから下部開口部１１１ｂｏに至る経路が塞がれる。
ここで、例えば、次の第３工程が開始される前には、鋳型保持部１２２の下面に冷却板１２３が接地されていない状態に設定されてもよい。
＜第３工程＞
ステップＳｐ３の第３工程では、例えば、上記第２工程において鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置した単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓをシリコンの融点付近まで昇温した状態で、鋳型１２１内へシリコン融液ＭＳ１を注入する。具体的には、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４をシリコンの融点付近まで昇温した状態で、鋳型１２１内へシリコン融液ＭＳ１を注入する。
第３工程では、例えば、図９で示されるように、鋳型１２１の上方および側方に配置された第２上部ヒータＨ２ｕおよび下部ヒータＨ２ｌによって、シリコンの種結晶部群２００ｓを、シリコンの融点である１４１４℃付近まで昇温する。ここで、例えば、上記第２工程において、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上に、固体状態のシリコン塊が配されていれば、このシリコン塊が溶融されてもよい。この場合にも、種結晶部群２００ｓは、鋳型１２１の底部１２１ｂに密着しているため、種結晶部群２００ｓから底部１２１ｂへの熱伝達によって溶解せずに残存する。
また、第３工程では、例えば、図９で示されるように、坩堝１１１内に配されたシリコン塊ＰＳ０が加熱によって溶融され、坩堝１１１内にシリコン融液ＭＳ１が貯留された状態となる。ここでは、例えば、坩堝１１１の上方および側方に配置された第１上部ヒータＨ１ｕおよび側部ヒータＨ１ｓによって、シリコン塊ＰＳ０をシリコンの融点を超える１４１４℃から１５００℃程度の温度域まで加熱して、シリコン融液ＭＳ１とする。図９では、ヒータによる加熱が斜線のハッチングを付した矢印で描かれている。このとき、坩堝１１１の下部開口部１１１ｂｏの上を塞いでいる閉塞用シリコン塊ＰＳ１が加熱されることで、閉塞用シリコン塊ＰＳ１が溶融する。この閉塞用シリコン塊ＰＳ１を溶融させるためのヒータが存在していてもよい。閉塞用シリコン塊ＰＳ１の溶融により、坩堝１１１の第１内部空間１１１ｉから下部開口部１１１ｂｏに至る経路が開通した状態となる。その結果、坩堝１１１内のシリコン融液ＭＳ１が、下部開口部１１１ｂｏを介して鋳型１２１内に注がれる。これにより、例えば、図９で示されるように、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上面がシリコン融液ＭＳ１で覆われている状態となる。
また、第３工程では、例えば、図９で示されるように、鋳型保持部１２２の下面に冷却板１２３を接地させる。これにより、例えば、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２を介した冷却板１２３への抜熱が開始される。図９には、冷却板１２３の上昇を示す実線の矢印と、シリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２を介した冷却板１２３への熱の移動を示す白抜きの矢印と、が付されている。ここで、鋳型保持部１２２の下面に冷却板１２３が接地されるタイミング（接地タイミングとも言う）には、例えば、坩堝１１１内から鋳型１２１内にシリコン融液ＭＳ１を注ぎ始めた時点から予め設定された所定時間が経過したタイミングが適用され得る。また、接地タイミングには、例えば、坩堝１１１内から鋳型１２１内にシリコン融液ＭＳ１が注がれ始める直前のタイミングが適用されてもよい。接地タイミングは、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢなどの第１製造装置１００１の測温部を用いて検出される温度に応じて制御されてもよい。
＜第４工程＞
ステップＳｐ４の第４工程では、例えば、上記第３工程において鋳型１２１内へ注入されたシリコン融液ＭＳ１に対して、鋳型１２１の底部１２１ｂ側から上方に向かう一方向の凝固（一方向凝固ともいう）を行わせる。
第４工程では、例えば、図１０で示されるように、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２を介した冷却板１２３への抜熱によって、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１が底部１２１ｂ側から冷却される。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の底部１２１ｂ側から上方に向かう一方向凝固が行われる。図１０には、シリコン融液ＭＳ１内における熱の移動を示す太い破線の矢印と、シリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２を介した冷却板１２３への熱の移動を示す白抜きの矢印と、が付されている。ここでは、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢなどを用いて検出される温度に応じて、鋳型１２１の上方および側方に配置された第２上部ヒータＨ２ｕおよび下部ヒータＨ２ｌの出力が制御される。図１０では、ヒータによる加熱が斜線のハッチングを付した矢印で描かれている。ここでは、例えば、第２上部ヒータＨ２ｕおよび下部ヒータＨ２ｌの付近の温度を、シリコンの融点の近傍程度の温度に保持する。これにより、例えば、鋳型１２１の側方からのシリコンの結晶成長が生じにくく、上方としての＋Ｚ方向への単結晶シリコンの結晶成長が生じやすい。ここで、例えば、下部ヒータＨ２ｌが複数の部分に分割されていれば、第２上部ヒータＨ２ｕと分割された下部ヒータＨ２ｌの一部とでシリコン融液ＭＳ１を加熱し、分割された下部ヒータＨ２ｌの他の一部ではシリコン融液ＭＳ１を加熱しないようにしてもよい。
この第４工程では、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固をゆっくりと進行させることで、鋳型１２１内においてシリコンインゴットＩｎ１が製造される。このとき、例えば、単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓに含まれる、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを起点として、擬似単結晶が成長する。
ここでは、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との間の第１回転角度関係を引き継いで、第１種結晶部Ｓｄ１を起点として成長した擬似単結晶と、第１中間種結晶部Ｃｓ１を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界ともいう）が形成され得る。換言すれば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第１中間種結晶部Ｃｓ１と第２種結晶部Ｓｄ２との間の第２回転角度関係を引き継いで、第１中間種結晶部Ｃｓ１を起点として成長した擬似単結晶と、第２種結晶部Ｓｄ２を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第１中間種結晶部Ｃｓ１と第２種結晶部Ｓｄ２との境界の上方に対応粒界が形成され得る。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２との間では相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界で転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。ここで、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１の第１種幅Ｗｓ１および第２種結晶部Ｓｄ２の第２種幅Ｗｓ２のそれぞれよりも、第１中間種結晶部Ｃｓ１の第３種幅Ｗｓ３の方が小さければ、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。
また、ここでは、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との間の第３回転角度関係を引き継いで、第１種結晶部Ｓｄ１を起点として成長した擬似単結晶と、第２中間種結晶部Ｃｓ２を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第２中間種結晶部Ｃｓ２と第３種結晶部Ｓｄ３との間の第４回転角度関係を引き継いで、第２中間種結晶部Ｃｓ２を起点として成長した擬似単結晶と、第３種結晶部Ｓｄ３を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第２中間種結晶部Ｃｓ２と第３種結晶部Ｓｄ３との境界の上方に対応粒界が形成され得る。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部Ｓｄ１と第３種結晶部Ｓｄ３との間では相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界で転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。ここで、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１の第４種幅Ｗｓ４および第３種結晶部Ｓｄ３の第５種幅Ｗｓ５のそれぞれよりも、第２中間種結晶部Ｃｓ２の第６種幅Ｗｓ６の方が小さければ、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。
また、ここでは、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との間の第５回転角度関係を引き継いで、第２種結晶部Ｓｄ２を起点として成長した擬似単結晶と、第３中間種結晶部Ｃｓ３を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第３中間種結晶部Ｃｓ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間の第６回転角度関係を引き継いで、第３中間種結晶部Ｃｓ３を起点として成長した擬似単結晶と、第４種結晶部Ｓｄ４を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第３中間種結晶部Ｃｓ３と第４種結晶部Ｓｄ４との境界の上方に対応粒界が形成され得る。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第２種結晶部Ｓｄ２と第４種結晶部Ｓｄ４との間では相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界で転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。ここで、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２の第７種幅Ｗｓ７および第４種結晶部Ｓｄ４の第８種幅Ｗｓ８のそれぞれよりも、第３中間種結晶部Ｃｓ３の第９種幅Ｗｓ９の方が小さければ、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。
また、ここでは、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との間の第７回転角度関係を引き継いで、第３種結晶部Ｓｄ３を起点として成長した擬似単結晶と、第４中間種結晶部Ｃｓ４を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第４中間種結晶部Ｃｓ４と第４種結晶部Ｓｄ４との間の第８回転角度関係を引き継いで、第４中間種結晶部Ｃｓ４を起点として成長した擬似単結晶と、第４種結晶部Ｓｄ４を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、第４中間種結晶部Ｃｓ４と第４種結晶部Ｓｄ４との境界の上方に対応粒界が形成され得る。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第３種結晶部Ｓｄ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間では相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界で転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。ここで、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３の第１０種幅Ｗｓ１０および第４種結晶部Ｓｄ４の第１１種幅Ｗｓ１１のそれぞれよりも、第４中間種結晶部Ｃｓ４の第１２種幅Ｗｓ１２の方が小さければ、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。
このようにして、例えば、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減されれば、シリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
ここで、例えば、上記第２工程において、第１回転角度関係、第２回転角度関係、第３回転角度関係、第４回転角度関係、第５回転角度関係、第６回転角度関係、第７回転角度関係および第８回転角度関係のそれぞれが、ミラー指数における＜１００＞方位に沿った仮想軸を回転軸とした、Σ値が２９の対応粒界に対応する回転角度関係となるように、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置してもよい。この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第１中間種結晶部Ｃｓ１と第２種結晶部Ｓｄ２との境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界、第２中間種結晶部Ｃｓ２と第３種結晶部Ｓｄ３との境界、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第３中間種結晶部Ｃｓ３と第４種結晶部Ｓｄ４との境界、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界および第４中間種結晶部Ｃｓ４と第４種結晶部Ｓｄ４との境界のそれぞれの上方にΣ値が２９の対応粒界（ランダム粒界）が形成され得る。このとき、例えば、ランダム粒界における歪みの緩和によって欠陥が生じにくい。これにより、例えば、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥がさらに低減され得る。したがって、シリコンインゴットＩｎ１の品質がさらに向上し得る。
また、ここで、例えば、シリコンインゴットＩｎ１が、一方の端部（第１端部ともいう）を含む第１部分と、第１端部とは反対側の他方の端部（第２端部ともいう）を有する第２部分と、を有していてもよい。シリコンインゴットＩｎ１の第１端部から第２端部までの全長を１００としたときに、第１部分は、例えば、第１端部を基準として０から３０程度の部分であってもよいし、第２部分は、例えば、第１端部を基準として５０程度から１００の部分であってもよい。ここで、第１部分における対応粒界では、第２部分における対応粒界よりもΣ値が２９の対応粒界（ランダム粒界）の割合が大きくなっていてもよい。これにより、例えば、第１部分において、ランダム粒界における歪みの緩和によって欠陥が生じにくくなっている。例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって製造されるシリコンインゴットＩｎ１では、高さ方向において低い第１部分における欠陥が低減され得る。したがって、シリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。また、ここでは、第２部分における対応粒界では、第１部分における対応粒界よりもΣ値が５の対応粒界の割合が大きくなっていてもよい。これにより、例えば、第２部分において結晶品質を向上させることができる。また、シリコンインゴットＩｎ１における対応粒界の存在および種類については、電子後方散乱回折（Electron Back Scatter Diffraction Patterns：ＥＢＳＤ）法などを用いた測定で確認され得る。ここでは、例えば、Σ値が５である対応粒界とΣ値が２９である対応粒界とが重複して検出される部分については、Σ値が５である対応粒界が存在している部分として扱う。このような測定により、例えば、図３０（ａ）および図３０（ｂ）で示されるように、シリコンインゴットＩｎ１のうちの高さ方向において、第１端部から５％の高さにある部分では、第１端部から５０％の高さにある部分よりも、対応粒界においてΣ値が２９の対応粒界（ランダム粒界）が存在している割合が高いことが確認された。また、例えば、図３０（ａ）および図３０（ｂ）で示されるように、シリコンインゴットＩｎ１のうちの高さ方向において、第１端部から５０％の高さにある部分では、第１端部から５％の高さにある部分よりも、対応粒界においてΣ値が５の対応粒界が存在している割合が高いことが確認された。
また、ここで、例えば、上記第２工程において、第２方向としての＋Ｘ方向における第１種結晶部Ｓｄ１の第１種幅Ｗｓ１と第２種結晶部Ｓｄ２の第２種幅Ｗｓ２とは、同一であっても異なっていてもよい。第３方向としての＋Ｙ方向における第１種結晶部Ｓｄ１の第４種幅Ｗｓ４と第３種結晶部Ｓｄ３の第５種幅Ｗｓ５とは、同一であっても異なっていてもよい。第３方向としての＋Ｙ方向における第２種結晶部Ｓｄ２の第７種幅Ｗｓ７と第４種結晶部Ｓｄ４の第８種幅Ｗｓ８とは、同一であっても異なっていてもよい。第２方向としての＋Ｘ方向における第３種結晶部Ｓｄ３の第１０種幅Ｗｓ１０と第４種結晶部Ｓｄ４の第１１種幅Ｗｓ１１とは、同一であっても異なっていてもよい。ここでは、例えば、第１種幅Ｗｓ１と第２種幅Ｗｓ２との組、第４種幅Ｗｓ４と第５種幅Ｗｓ５との組、第７種幅Ｗｓ７と第８種幅Ｗｓ８との組および第１０種幅Ｗｓ１０と第１１種幅Ｗｓ１１との組のうちの少なくとも１つの組において幅を異ならせた状態とすれば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４として利用することができる。これにより、例えば、高品質のシリコンインゴットＩｎ１を容易に製造することができる。
また、ここで、例えば、図５（ａ）および図５（ｂ）で示されるように、種結晶部群２００ｓの外周部と鋳型１２１の内壁の側面部（内周側面部ともいう）との間に間隙ＧＡ１が存在してもよい。さらに、例えば、間隙ＧＡ１に、種結晶部群２００ｓに隣接するように単結晶シリコンの１つ以上の種結晶（外周部種結晶ともいう）が配置されてもよい。この場合には、例えば、種結晶部群２００ｓの外周部と鋳型１２１の内周側面部との間における環状の間隙ＧＡ１を埋めるように、鋳型１２１の底部１２１ｂの外周部に沿って１つ以上の単結晶が配置され得る。図５（ａ）および図５（ｂ）の例では、１つ以上の外周部種結晶は、例えば、第１外周部種結晶領域、第２外周部種結晶領域、第３外周部種結晶領域および第４外周部種結晶領域を含み得る。第１外周部種結晶領域は、第１種結晶部Ｓｄ１に隣接した状態で位置している種結晶の領域である。第２外周部種結晶領域は、第２種結晶部Ｓｄ２に隣接した状態で位置している種結晶の領域である。第３外周部種結晶領域は、第３種結晶部Ｓｄ３に隣接した状態で位置している種結晶の領域である。第４外周部種結晶領域は、第４種結晶部Ｓｄ４に隣接した状態で位置している種結晶の領域である。
そして、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１外周部種結晶領域との間で、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように設定される。また、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２と第２外周部種結晶領域との間で、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように設定される。また、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３と第３外周部種結晶領域との間で、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように設定される。また、例えば、第４種結晶部Ｓｄ４と第４外周部種結晶領域との間で、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように設定される。
このような構成が採用されれば、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１外周部種結晶領域との間の回転角度関係を引き継いで、第１種結晶部Ｓｄ１を起点として成長した擬似単結晶と、第１外周部種結晶領域を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成されやすい。換言すれば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１外周部種結晶領域との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２と第２外周部種結晶領域との間の回転角度関係を引き継いで、第２種結晶部Ｓｄ２を起点として成長した擬似単結晶と、第２外周部種結晶領域を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成されやすい。換言すれば、第２種結晶部Ｓｄ２と第２外周部種結晶領域との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３と第３外周部種結晶領域との間の回転角度関係を引き継いで、第３種結晶部Ｓｄ３を起点として成長した擬似単結晶と、第３外周部種結晶領域を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成されやすい。換言すれば、第３種結晶部Ｓｄ３と第３外周部種結晶領域との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第４種結晶部Ｓｄ４と第４外周部種結晶領域との間の回転角度関係を引き継いで、第４種結晶部Ｓｄ４を起点として成長した擬似単結晶と、第４外周部種結晶領域を起点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成されやすい。換言すれば、第４種結晶部Ｓｄ４と第４外周部種結晶領域との境界の上方に対応粒界が形成され得る。
これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、鋳型１２１の内周側面部を起点として転位が生じても、鋳型１２１の内周側面部に沿って環状に位置している機能性粒界において転位の進展（転位の伝播ともいう）がブロックされ得る。その結果、第１種結晶部Ｓｄ１を起点として成長した擬似単結晶、第２種結晶部Ｓｄ２を起点として成長した擬似単結晶、第３種結晶部Ｓｄ３を起点として成長した擬似単結晶および第４種結晶部Ｓｄ４を起点として成長した擬似単結晶における欠陥が低減され得る。換言すれば、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。
ところで、上述した第１製造装置１００１を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法の一例においては、種結晶部群２００ｓは、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる、２つの種結晶部と、これらの２つの種結晶部の間に位置している中間種結晶部と、を有していた。また、種結晶部群２００ｓは、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる、２つの種結晶部と、これらの２つの種結晶部の間に位置している中間種結晶部と、を有していた。しかしながら、これに限られない。種結晶部群２００ｓは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる、３つ以上の種結晶部と、これらの３つ以上の種結晶部のうちの隣り合う２つの種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含んでいてもよい。この場合には、例えば、第２方向（＋Ｘ方向）に間隔を空けて並んでいる２つ以上の中間種結晶部と、第２方向（＋Ｘ方向）に沿って位置している中間種結晶部と、が２箇所以上で交差するように配置される。これにより、例えば、さらなるシリコンインゴットＩｎ１の大型化が可能となる。さらに、種結晶部群２００ｓは、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる、３つ以上の種結晶部と、これらの３つ以上の種結晶部のうちの隣り合う２つの種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含んでいてもよい。この場合には、例えば、第３方向（＋Ｙ方向）に間隔を空けて並んでいる２つ以上の中間種結晶部と、第３方向（＋Ｙ方向）に沿って位置している中間種結晶部と、が２箇所以上で交差するように配置される。これにより、例えば、さらなるシリコンインゴットＩｎ１の大型化が可能となる。
＜１－２－２．第２製造装置を用いたシリコンインゴットの製造方法＞
第２製造装置１００２を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法について、図１１から図１６を参照しつつ説明する。この第２製造装置１００２を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法では、例えば、図１１で示されるように、ステップＳｔ１の第１工程と、ステップＳｔ２の第２工程と、ステップＳｔ３の第３工程と、ステップＳｔ４の第４工程と、がこの記載の順に行われる。これにより、例えば、結晶方位が揃った高品質のシリコンインゴットＩｎ１が簡便に製造される。図１２から図１６には、各工程における鋳型１２１の状態が示されている。
＜第１工程＞
ステップＳｔ１の第１工程では、上述した第２製造装置１００２を準備する。この第２製造装置１００２は、例えば、第１方向としての＋Ｚ方向に開口している上部開口部１２１ｏを有する鋳型１２１を含む。
＜第２工程＞
ステップＳｔ２の第２工程では、例えば、上記第１工程で準備した鋳型１２１内の底部上に単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓを配置する。ここでは、第２工程において、ステップＳｔ２１、ステップＳｔ２２およびステップＳｔ２３の３工程がこの記載の順に行われる。
ステップＳｔ２１では、例えば、図１２で示されるように、鋳型１２１の内壁面上に、離型材の塗布によって離型材層Ｍｒ１を形成する。この離型材層Ｍｒ１は、上述した図３のステップＳｐ２１と同様にして形成され得る。
ステップＳｔ２２では、図１３（ａ）および図１３（ｂ）で示されるように、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に、種結晶部群２００ｓを配置する。ここでは、上述した図３のステップＳｐ２２と同様にして種結晶部群２００ｓが配置され得る。
ステップＳｔ２３では、図１４で示されるように、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上にシリコン塊ＰＳ０が導入される。ここでは、例えば、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上面から鋳型１２１の上部の領域に向けてシリコン塊ＰＳ０が充填される。このとき、例えば、シリコンインゴットＩｎ１においてドーパントとなる元素がシリコン塊ＰＳ０と混合される。シリコン塊ＰＳ０には、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の原料としてのポリシリコンの塊が適用される。ポリシリコンの塊には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。ここで、ｐ型のシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合には、ドーパントとなる元素には、例えば、ホウ素またはガリウムなどが適用される。ｎ型のシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合には、ドーパントとなる元素には、例えば、リンなどが適用される。ここで、例えば、次の第３工程が開始される前には、鋳型保持部１２２に連結された伝熱部１２５の下部に冷却板１２３が接地されていない状態に設定される。
＜第３工程＞
ステップＳｔ３の第３工程では、例えば、図１５で示されるように、鋳型１２１内において、側部ヒータＨ２２による加熱によって、上記第２工程において配置した種結晶部群２００ｓの上で、シリコン塊ＰＳ０を溶融させてシリコン融液ＭＳ１を生成する。これにより、例えば、鋳型１２１内において、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４の上で、シリコン塊ＰＳ０が溶融されて、シリコン融液ＭＳ１が生成される。ここでは、例えば、側部ヒータＨ２２の出力および鋳型支持機構１２６による鋳型１２１の昇降が適宜制御される。図１５では、ヒータによる加熱が斜線のハッチングを付した矢印で描かれており、冷却板１２３および鋳型１２１の昇降のそれぞれを示す実線の矢印が付されている。また、ここでは、種結晶部群２００ｓは、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂに密着しているため、種結晶部群２００ｓから底部１２１ｂへの熱伝達によって溶解せずに残存し得る。これにより、例えば、図１５で示されるように、鋳型１２１内の底部１２１ｂ上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上面がシリコン融液ＭＳ１で覆われている状態となる。
また、第３工程では、例えば、図１５で示されるように、伝熱部１２５の下部に冷却板１２３を接地させる。これにより、例えば、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２および伝熱部１２５を介した冷却板１２３への抜熱が開始される。ここで、伝熱部１２５の下部に冷却板１２３が接地されるタイミング（接地タイミング）には、例えば、鋳型１２１内でシリコン塊ＰＳ０を溶融させ始めた時点から予め設定された所定時間が経過したタイミングが適用され得る。また、接地タイミングには、例えば、鋳型１２１内でシリコン塊ＰＳ０を溶融させ始める直前のタイミングが適用されてもよい。接地タイミングは、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢなどの第２製造装置１００２の測温部を用いて検出される温度に応じて制御されてもよい。
＜第４工程＞
ステップＳｔ４の第４工程では、例えば、上記第３工程において鋳型１２１内で生成されたシリコン融液ＭＳ１に対して、鋳型１２１の底部１２１ｂ側から上方に向かう一方向の凝固（一方向凝固）を行わせる。
第４工程では、例えば、図１６で示されるように、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２および伝熱部１２５を介した冷却板１２３への抜熱によって、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１が底部１２１ｂ側から冷却される。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の底部１２１ｂ側から上方に向かう一方向凝固が行われる。図１６には、シリコン融液ＭＳ１内における熱の移動を示す太い破線の矢印と、シリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２および伝熱部１２５を介した冷却板１２３への熱の移動を示す白抜きの矢印と、が付されている。ここでは、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢなどを用いて検出される温度に応じて、側部ヒータＨ２２の出力および鋳型支持機構１２６による鋳型１２１の昇降が制御される。図１６では、ヒータによる加熱が斜線のハッチングを付した矢印で描かれており、鋳型１２１の昇降を示す実線の矢印が付されている。ここでは、例えば、側部ヒータＨ２２の付近の温度を、シリコンの融点の近傍程度の温度に保持する。これにより、鋳型１２１の側方からのシリコンの結晶成長が生じにくく、上方としての＋Ｚ方向への単結晶シリコンの結晶成長が生じやすい。ここで、例えば、側部ヒータＨ２２が複数の部分に分割されていれば、分割された側部ヒータＨ２２の一部でシリコン融液ＭＳ１を加熱し、分割された側部ヒータＨ２２の他の一部ではシリコン融液ＭＳ１を加熱しないようにしてもよい。
この第４工程では、例えば、上述した図３のステップＳｐ４の第４工程と同様に、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固をゆっくりと進行させることで、鋳型１２１内においてシリコンインゴットＩｎ１が製造される。このとき、例えば、単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓに含まれる、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを起点として擬似単結晶が成長する。
ところで、第２製造装置１００２を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法の一例においても、例えば、上述した第１製造装置１００１を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法の一例と同様に、種結晶部群２００ｓの外周部と鋳型１２１の内周側面部との間に間隙ＧＡ１が存在してもよい。そして、例えば、間隙ＧＡ１に、種結晶部群２００ｓに隣接するように単結晶シリコンの１つ以上の種結晶（外周部種結晶）が配置されてもよい。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、鋳型１２１の内周側面部を起点として転位が生じても、鋳型１２１の内周側面部に沿って環状に位置するように生成される機能性粒界において転位の進展（転位の伝播ともいう）がブロックされ得る。その結果、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、種結晶部群２００ｓは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる、３つ以上の種結晶部と、これらの３つ以上の種結晶部のうちの隣り合う２つの種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含んでいてもよい。また、種結晶部群２００ｓは、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる、３つ以上の種結晶部と、これらの３つ以上の種結晶部のうちの隣り合う２つの種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含んでいてもよい。これにより、例えば、さらなるシリコンインゴットＩｎ１の大型化が可能となる。
＜１－３．シリコンインゴット＞
第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の構成について、図１７（ａ）および図１７（ｂ）を参照しつつ説明する。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、シリコンインゴットＩｎ１の形状は、直方体状である。このシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、上述した第１製造装置１００１または第２製造装置１００２を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法によって製造され得る。
図１７（ａ）および図１７（ｂ）で示されるように、シリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第１面Ｆ１と、第２面Ｆ２と、第３面Ｆ３と、を有する。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第１面Ｆ１は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（上面ともいう）である。第２面Ｆ２は、第１面Ｆ１とは逆側に位置している。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第２面Ｆ２は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（下面ともいう）である。第３面Ｆ３は、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２とを接続している状態で第１方向に沿って位置している。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第３面Ｆ３は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿って上面と下面とを接続している状態で位置しており、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った４つの面（側面ともいう）を含む。
このシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３、第４擬似単結晶領域Ａｍ４、第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４を備えている。ここでは、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と、第１中間領域Ａｃ１と、第２擬似単結晶領域Ａｍ２と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直である第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と、第２中間領域Ａｃ２と、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直であり且つ第２方向としての＋Ｘ方向に交差している第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第２擬似単結晶領域Ａｍ２と、第３中間領域Ａｃ３と、第４擬似単結晶領域Ａｍ４と、は第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と、第４中間領域Ａｃ４と、第４擬似単結晶領域Ａｍ４と、は第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４は、それぞれ擬似単結晶で構成されている領域である。
第１擬似単結晶領域Ａｍ１は、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第１種結晶部Ｓｄ１の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された擬似単結晶の領域（単に擬似単結晶とも称する）である。このため、第１擬似単結晶領域Ａｍ１は、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１に対応する領域と、この第１種結晶部Ｓｄ１に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第１種結晶部Ｓｄ１に対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する直方体状の領域である。そして、第１擬似単結晶領域Ａｍ１は、直方体状の第１種結晶部Ｓｄ１に対応する領域を最下部として含む、直方体状の領域である。
第２擬似単結晶領域Ａｍ２は、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第２種結晶部Ｓｄ２の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された擬似単結晶領域である。このため、第２擬似単結晶領域Ａｍ２は、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２に対応する領域と、この第２種結晶部Ｓｄ２に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第２種結晶部Ｓｄ２に対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する直方体状の領域である。そして、第２擬似単結晶領域Ａｍ２は、直方体状の第２種結晶部Ｓｄ２に対応する領域を最下部として含む、直方体状の領域である。
第３擬似単結晶領域Ａｍ３は、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第３種結晶部Ｓｄ３の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された擬似単結晶領域である。このため、第３擬似単結晶領域Ａｍ３は、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３に対応する領域と、この第３種結晶部Ｓｄ３に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第３種結晶部Ｓｄ３に対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する直方体状の領域である。そして、第３擬似単結晶領域Ａｍ３は、直方体状の第３種結晶部Ｓｄ３に対応する領域を最下部として含む、直方体状の領域である。
第４擬似単結晶領域Ａｍ４は、例えば、第４種結晶部Ｓｄ４を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第４種結晶部Ｓｄ４の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された擬似単結晶領域である。このため、第４擬似単結晶領域Ａｍ４は、例えば、第４種結晶部Ｓｄ４に対応する領域と、この第４種結晶部Ｓｄ４に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第４種結晶部Ｓｄ４に対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する直方体状の領域である。そして、第４擬似単結晶領域Ａｍ４は、直方体状の第４種結晶部Ｓｄ４に対応する領域を最下部として含む、直方体状の領域である。
第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４は、それぞれ１つ以上の擬似単結晶領域を含む領域（単に中間領域ともいう）である。
第１中間領域Ａｃ１は、例えば、第１中間種結晶部Ｃｓ１を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第１中間種結晶部Ｃｓ１の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第１中間領域Ａｃ１は、例えば、第１中間種結晶部Ｃｓ１に対応する領域と、この第１中間種結晶部Ｃｓ１に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。第２中間領域Ａｃ２は、例えば、第２中間種結晶部Ｃｓ２を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第２中間種結晶部Ｃｓ２の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第２中間領域Ａｃ２は、例えば、第２中間種結晶部Ｃｓ２に対応する領域と、この第２中間種結晶部Ｃｓ２に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。第３中間領域Ａｃ３は、例えば、第３中間種結晶部Ｃｓ３を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第３中間種結晶部Ｃｓ３の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第３中間領域Ａｃ３は、例えば、第３中間種結晶部Ｃｓ３に対応する領域と、この第３中間種結晶部Ｃｓ３に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。第４中間領域Ａｃ４は、例えば、第４中間種結晶部Ｃｓ４を起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第４中間種結晶部Ｃｓ４の結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第４中間領域Ａｃ４は、例えば、第４中間種結晶部Ｃｓ４に対応する領域と、この第４中間種結晶部Ｃｓ４に対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。
図１７（ａ）および図１７（ｂ）の例では、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれに対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する棒状の領域である。そして、第１中間領域Ａｃ１は、棒状の第１中間種結晶部Ｃｓ１に対応する領域を最下部として含む、板状の領域である。このため、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第１中間領域Ａｃ１との境界（第１境界ともいう）Ｂ１および第２擬似単結晶領域Ａｍ２と第１中間領域Ａｃ１との境界（第２境界ともいう）Ｂ２のそれぞれの形状が、矩形状となっている。また、第２中間領域Ａｃ２は、棒状の第２中間種結晶部Ｃｓ２に対応する領域を最下部として含む、板状の領域である。このため、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第２中間領域Ａｃ２との境界（第３境界ともいう）Ｂ３および第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第２中間領域Ａｃ２との境界（第４境界ともいう）Ｂ４のそれぞれの形状が、矩形状となっている。また、第３中間領域Ａｃ３は、棒状の第３中間種結晶部Ｃｓ３に対応する領域を最下部として含む、板状の領域である。このため、例えば、第２擬似単結晶領域Ａｍ２と第３中間領域Ａｃ３との境界（第５境界ともいう）Ｂ５および第４擬似単結晶領域Ａｍ４と第３中間領域Ａｃ３との境界（第６境界ともいう）Ｂ６のそれぞれの形状が、矩形状となっている。また、第４中間領域Ａｃ４は、棒状の第４中間種結晶部Ｃｓ４に対応する領域を最下部として含む、板状の領域である。このため、例えば、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第４中間領域Ａｃ４との境界（第７境界ともいう）Ｂ７および第４擬似単結晶領域Ａｍ４と第４中間領域Ａｃ４との境界（第８境界ともいう）Ｂ８のそれぞれの形状が、矩形状となっている。
ここで、例えば、第１中間領域Ａｃ１および第４中間領域Ａｃ４は、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。第１中間領域Ａｃ１と第４中間領域Ａｃ４とは、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った１つの板状の領域を構成していてもよいし、相互に第２方向としての＋Ｘ方向にずれている状態で位置していてもよい。また、例えば、第２中間領域Ａｃ２および第３中間領域Ａｃ３は、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する。第２中間領域Ａｃ２と第３中間領域Ａｃ３とは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った１つの板状の領域を構成していてもよいし、相互に第３方向としての＋Ｙ方向にずれている状態で位置していてもよい。図１７（ｂ）の例では、第１中間領域Ａｃ１および第４中間領域Ａｃ４で構成される部分と、第２中間領域Ａｃ２および第３中間領域Ａｃ３で構成される部分と、が十字状に交差するように位置している。
また、ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１の幅（第１の幅ともいう）Ｗ１および第２擬似単結晶領域Ａｍ２の幅（第２の幅ともいう）Ｗ２のそれぞれは、第１中間領域Ａｃ１の幅（第３の幅ともいう）Ｗ３よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１の幅（第４の幅ともいう）Ｗ４および第３擬似単結晶領域Ａｍ３の幅（第５の幅ともいう）Ｗ５のそれぞれは、第２中間領域Ａｃ２の幅（第６の幅ともいう）Ｗ６よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第２擬似単結晶領域Ａｍ２の幅（第７の幅ともいう）Ｗ７および第４擬似単結晶領域Ａｍ４の幅（第８の幅ともいう）Ｗ８のそれぞれは、第３中間領域Ａｃ３の幅（第９の幅ともいう）Ｗ９よりも大きい。また、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域Ａｍ３の幅（第１０の幅ともいう）Ｗ１０および第４擬似単結晶領域Ａｍ４の幅（第１１の幅ともいう）Ｗ１１のそれぞれは、第４中間領域Ａｃ４の幅（第１２の幅ともいう）Ｗ１２よりも大きい。
ここで、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１面Ｆ１および第２面Ｆ２のそれぞれが、一辺の長さが３５０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第１の幅Ｗ１、第２の幅Ｗ２、第４の幅Ｗ４、第５の幅Ｗ５、第７の幅Ｗ７、第８の幅Ｗ８、第１０の幅Ｗ１０および第１１の幅Ｗ１１は、それぞれ５０ｍｍから２５０ｍｍ程度とされる。また、例えば、第３の幅Ｗ３、第６の幅Ｗ６、第９の幅Ｗ９および第１２の幅Ｗ１２は、それぞれ２ｍｍから２５ｍｍ程度とされる。
また、ここでは、例えば、第１境界Ｂ１、第２境界Ｂ２、第３境界Ｂ３、第４境界Ｂ４、第５境界Ｂ５、第６境界Ｂ６、第７境界Ｂ７および第８境界Ｂ８のそれぞれが、対応粒界を有する。ここで、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位、ならびに第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。
この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。このような構成を有するシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。このため、ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってシリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。ここで、第１境界Ｂ１、第２境界Ｂ２、第３境界Ｂ３、第４境界Ｂ４、第５境界Ｂ５、第６境界Ｂ６、第７境界Ｂ７および第８境界Ｂ８のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いた測定で確認され得る。
また、ここでは、例えば、図１７（ａ）および図１７（ｂ）で示されるように、シリコンインゴットＩｎ１は、４つの側面を含む第３面Ｆ３に沿って位置している領域（外周部領域ともいう）Ａ０を有していてもよい。外周部領域Ａ０は、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に鋳型１２１の内周側面部を起点として生じた転位による欠陥を含み得る。この外周部領域Ａ０は、後述するシリコンブロックＢｋ１（図１８（ａ）および図１８（ｂ）などを参照）およびシリコン基板１（図２１（ａ）および図２１（ｂ）などを参照）を製造する際に、シリコンインゴットＩｎ１から切除される。
また、ここでは、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞とされてもよい。このような構成は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、上面の面方位がミラー指数における（１００）となるように種結晶部群２００ｓを配置し、種結晶部群２００ｓの結晶方位を受け継いでシリコン融液ＭＳ１を一方向に成長させることで実現され得る。また、この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３、第４擬似単結晶領域Ａｍ４、第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４が容易に得られる。その結果、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
さらに、ここで、例えば、第１境界Ｂ１、第２境界Ｂ２、第３境界Ｂ３、第４境界Ｂ４、第５境界Ｂ５、第６境界Ｂ６、第７境界Ｂ７および第８境界Ｂ８のそれぞれに位置している対応粒界が、Σ値が２９の対応粒界を含んでいてもよい。この場合には、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させてシリコンインゴットＩｎ１を製造する際に、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方にΣ値が２９のランダム粒界が随時形成され、このランダム粒界において歪みがさらに緩和されて欠陥が生じにくくなる。このため、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の上記構成を採用すれば、さらに欠陥の低減によってシリコンインゴットＩｎ１の品質を向上させることができる。
また、ここで、例えば、第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第４の幅Ｗ４と第５の幅Ｗ５とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２とが異なる関係（第１幅関係ともいう）および第４の幅Ｗ４と第５の幅Ｗ５とが異なる関係（第２幅関係ともいう）のうちの少なくとも１つの幅関係を有していれば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に配置する第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２と第３種結晶部Ｓｄ３との間で幅が異なっていてもよい。これにより、例えば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２および第３種結晶部Ｓｄ３として利用することができる。その結果、例えば、高品質のシリコンインゴットＩｎ１を容易に製造することができる。換言すれば、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
また、ここで、例えば、第７の幅Ｗ７と第８の幅Ｗ８とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第１０の幅Ｗ１０と第１１の幅Ｗ１１とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第７の幅Ｗ７と第８の幅Ｗ８とが異なる関係（第３幅関係ともいう）および第１０の幅Ｗ１０と第１１の幅Ｗ１１とが異なる関係（第４幅関係ともいう）のうちの少なくとも１つの幅関係を有していれば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に配置する第２種結晶部Ｓｄ２と第３種結晶部Ｓｄ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間で幅が異なっていてもよい。これにより、例えば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４として利用することができる。その結果、例えば、高品質のシリコンインゴットＩｎ１を容易に製造することができる。換言すれば、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
ところで、上述したシリコンインゴットＩｎ１の一例は、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる、２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を有していた。また、上述したシリコンインゴットＩｎ１の一例は、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる、２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を有していた。しかしながら、これに限られない。シリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる、３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域のうちの隣り合う２つの擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。また、シリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる、３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域のうちの隣り合う２つの擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。これにより、例えば、さらなるシリコンインゴットＩｎ１の大型化が可能となる。
＜１－４．シリコンブロック＞
第１実施形態に係るシリコンのブロック（シリコンブロックともいう）Ｂｋ１の構成について、図１８（ａ）および図１８（ｂ）を参照しつつ説明する。図１８（ａ）および図１８（ｂ）の例では、シリコンブロックＢｋ１の形状は、直方体状である。このシリコンブロックＢｋ１は、例えば、上述したシリコンインゴットＩｎ１から、比較的欠陥が存在している状態になりやすい、シリコンインゴットＩｎ１の外周部分をワイヤーソー装置などで切除することで製造され得る。ここで、シリコンインゴットＩｎ１の外周部分は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１のうち、第１面Ｆ１に沿った第１の厚さを有する部分と、第２面Ｆ２に沿った第２の厚さを有する部分と、第３面Ｆ３に沿った第３の厚さを有する部分と、を含む。第１の厚さは、例えば、数ｍｍから２０ｍｍ程度とされる。第２厚さは、例えば、種結晶部群２００ｓに対応する領域が切除される程度の厚さとされる。第３厚さは、例えば、外周部領域Ａ０が切除される程度の厚さとされる。
図１８（ａ）および図１８（ｂ）で示されるように、シリコンブロックＢｋ１は、例えば、第４面Ｆ４と、第５面Ｆ５と、第６面Ｆ６と、を有する。図１８（ａ）および図１８（ｂ）の例では、第４面Ｆ４は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（上面ともいう）である。第５面Ｆ５は、第４面Ｆ４とは逆側に位置している。図１８（ａ）および図１８（ｂ）の例では、第５面Ｆ５は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（下面ともいう）である。第６面Ｆ６は、第４面Ｆ４と第５面Ｆ５とを接続している状態で第１方向に沿って位置している。図１８（ａ）および図１８（ｂ）の例では、第６面Ｆ６は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿って上面と下面とを接続している状態で位置しており、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った４つの面（側面ともいう）を含む。
また、シリコンブロックＢｋ１は、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７擬似単結晶領域Ａｍ７、第８擬似単結晶領域Ａｍ８、第５中間領域Ａｃ５、第６中間領域Ａｃ６、第７中間領域Ａｃ７および第８中間領域Ａｃ８を備えている。ここでは、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と、第５中間領域Ａｃ５と、第６擬似単結晶領域Ａｍ６と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直である第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と、第６中間領域Ａｃ６と、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直であり且つ第２方向としての＋Ｘ方向に交差している第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第６擬似単結晶領域Ａｍ６と、第７中間領域Ａｃ７と、第８擬似単結晶領域Ａｍ８と、は第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と、第８中間領域Ａｃ８と、第８擬似単結晶領域Ａｍ８と、は第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７擬似単結晶領域Ａｍ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８は、それぞれ擬似単結晶で構成されている領域（擬似単結晶領域）である。第５擬似単結晶領域Ａｍ５は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１擬似単結晶領域Ａｍ１の少なくとも一部によって構成されている領域である。第６擬似単結晶領域Ａｍ６は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第２擬似単結晶領域Ａｍ２の少なくとも一部によって構成されている領域である。第７擬似単結晶領域Ａｍ７は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第３擬似単結晶領域Ａｍ３の少なくとも一部によって構成されている領域である。第８擬似単結晶領域Ａｍ８は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第４擬似単結晶領域Ａｍ４の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）の例では、第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７擬似単結晶領域Ａｍ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８は、それぞれ、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する、直方体状の領域である。
第５中間領域Ａｃ５、第６中間領域Ａｃ６、第７中間領域Ａｃ７および第８中間領域Ａｃ８は、それぞれ１つ以上の擬似単結晶領域を含む領域（中間領域）である。第５中間領域Ａｃ５は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１中間領域Ａｃ１の少なくとも一部によって構成されている領域である。第６中間領域Ａｃ６は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第２中間領域Ａｃ２の少なくとも一部によって構成されている領域である。第７中間領域Ａｃ７は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第３中間領域Ａｃ３の少なくとも一部によって構成されている領域である。第８中間領域Ａｃ８は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第４中間領域Ａｃ４の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）の例では、第５中間領域Ａｃ５、第６中間領域Ａｃ６、第７中間領域Ａｃ７および第８中間領域Ａｃ８は、それぞれ第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する板状の領域である。このため、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第５中間領域Ａｃ５との境界（第９境界ともいう）Ｂ９および第６擬似単結晶領域Ａｍ６と第５中間領域Ａｃ５との境界（第１０境界ともいう）Ｂ１０のそれぞれの形状が、矩形状となっている。また、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第６中間領域Ａｃ６との境界（第１１境界ともいう）Ｂ１１および第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第６中間領域Ａｃ６との境界（第１２境界ともいう）Ｂ１２のそれぞれの形状が、矩形状となっている。また、例えば、第６擬似単結晶領域Ａｍ６と第７中間領域Ａｃ７との境界（第１３境界ともいう）Ｂ１３および第８擬似単結晶領域Ａｍ８と第７中間領域Ａｃ７との境界（第１４境界ともいう）Ｂ１４のそれぞれの形状が、矩形状となっている。また、例えば、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第８中間領域Ａｃ８との境界（第１５境界ともいう）Ｂ１５および第８擬似単結晶領域Ａｍ８と第８中間領域Ａｃ８との境界（第１６境界ともいう）Ｂ１６のそれぞれの形状が、矩形状となっている。
ここで、例えば、第５中間領域Ａｃ５および第８中間領域Ａｃ８は、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。第５中間領域Ａｃ５と第８中間領域Ａｃ８とは、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った１つの板状の領域を構成していてもよいし、相互に第２方向としての＋Ｘ方向にずれている状態で位置していてもよい。また、例えば、第６中間領域Ａｃ６および第７中間領域Ａｃ７は、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する。第６中間領域Ａｃ６と第７中間領域Ａｃ７とは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った１つの板状の領域を構成していてもよいし、相互に第３方向としての＋Ｙ方向にずれている状態で位置していてもよい。図１８（ｂ）の例では、第５中間領域Ａｃ５および第８中間領域Ａｃ８で構成される部分と、第６中間領域Ａｃ６および第７中間領域Ａｃ７で構成される部分と、が十字状に交差するように位置している。
ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の幅（第１３の幅ともいう）Ｗ１３および第６擬似単結晶領域Ａｍ６の幅（第１４の幅ともいう）Ｗ１４のそれぞれは、第５中間領域Ａｃ５の幅（第１５の幅ともいう）Ｗ１５よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の幅（第１６の幅ともいう）Ｗ１６および第７擬似単結晶領域Ａｍ７の幅（第１７の幅ともいう）Ｗ１７のそれぞれは、第６中間領域Ａｃ６の幅（第１８の幅ともいう）Ｗ１８よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第６擬似単結晶領域Ａｍ６の幅（第１９の幅ともいう）Ｗ１９および第８擬似単結晶領域Ａｍ８の幅（第２０の幅ともいう）Ｗ２０のそれぞれは、第７中間領域Ａｃ７の幅（第２１の幅ともいう）Ｗ２１よりも大きい。また、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第７擬似単結晶領域Ａｍ７の幅（第２２の幅ともいう）Ｗ２２および第８擬似単結晶領域Ａｍ８の幅（第２３の幅ともいう）Ｗ２３のそれぞれは、第８中間領域Ａｃ８の幅（第２４の幅ともいう）Ｗ２４よりも大きい。
ここで、例えば、シリコンブロックＢｋ１における第４面Ｆ４および第５面Ｆ５のそれぞれが、一辺の長さが３００ｍｍから３２０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第１３の幅Ｗ１３、第１４の幅Ｗ１４、第１６の幅Ｗ１６、第１７の幅Ｗ１７、第１９の幅Ｗ１９、第２０の幅Ｗ２０、第２２の幅Ｗ２２および第２３の幅Ｗ２３は、それぞれ５０ｍｍから２５０ｍｍ程度とされる。また、例えば、第１５の幅Ｗ１５、第１８の幅Ｗ１８、第２１の幅Ｗ２１および第２４の幅Ｗ２４は、それぞれ２ｍｍから２５ｍｍ程度とされる。
また、ここでは、例えば、第９境界Ｂ９、第１０境界Ｂ１０、第１１境界Ｂ１１、第１２境界Ｂ１２、第１３境界Ｂ１３、第１４境界Ｂ１４、第１５境界Ｂ１５および第１６境界Ｂ１６のそれぞれが、対応粒界を有する。ここで、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７擬似単結晶領域Ａｍ７、第８擬似単結晶領域Ａｍ８、第５中間領域Ａｃ５、第６中間領域Ａｃ６、第７中間領域Ａｃ７および第８中間領域Ａｃ８のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７擬似単結晶領域Ａｍ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第５中間領域Ａｃ５、第６中間領域Ａｃ６、第７中間領域Ａｃ７および第８中間領域Ａｃ８のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。
この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。このような構成を有するシリコンブロックＢｋ１は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際には、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくい。このため、このシリコンインゴットＩｎ１の外周部分の切除によって得られるシリコンブロックＢｋ１における欠陥も低減され得る。ここでは、例えば、欠陥が低減され得るシリコンブロックＢｋ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質が向上し得る。ここで、第９境界Ｂ９、第１０境界Ｂ１０、第１１境界Ｂ１１、第１２境界Ｂ１２、第１３境界Ｂ１３、第１４境界Ｂ１４、第１５境界Ｂ１５および第１６境界Ｂ１６のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いて確認され得る。
また、ここでは、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７擬似単結晶領域Ａｍ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第５中間領域Ａｃ５、第６中間領域Ａｃ６、第７中間領域Ａｃ７および第８中間領域Ａｃ８のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位とされてもよい。このような構成は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、上面の面方位がミラー指数における（１００）となるように種結晶部群２００ｓを配置し、種結晶部群２００ｓの結晶方位を受け継いでシリコン融液ＭＳ１を一方向に成長させることで実現され得る。また、この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３、第４擬似単結晶領域Ａｍ４、第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４を備えたシリコンインゴットＩｎ１が容易に製造され得る。そして、例えば、シリコンインゴットＩｎ１からシリコンブロックＢｋ１を切り出すことで、シリコンブロックＢｋ１の品質を容易に向上させることができる。
さらに、ここで、例えば、第９境界Ｂ９、第１０境界Ｂ１０、第１１境界Ｂ１１、第１２境界Ｂ１２、第１３境界Ｂ１３、第１４境界Ｂ１４、第１５境界Ｂ１５および第１６境界Ｂ１６のそれぞれに位置している対応粒界が、Σ値が２９の対応粒界を含んでいてもよい。この場合には、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させてシリコンインゴットＩｎ１を製造する際に、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方にΣ値が２９のランダム粒界が随時形成され、このランダム粒界において歪みがさらに緩和されて欠陥が生じにくくなる。このため、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の上記構成を採用すれば、さらに欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質を向上させることができる。
また、ここで、例えば、第１３の幅Ｗ１３と第１４の幅Ｗ１４とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第１６の幅Ｗ１６と第１７の幅Ｗ１７とは、同一であっても異なっていてもよい。ここでは、例えば、第１３の幅Ｗ１３と第１４の幅Ｗ１４とが異なる関係（第５幅関係ともいう）および第１６の幅Ｗ１６と第１７の幅Ｗ１７とが異なる関係（第６幅関係ともいう）のうちの少なくとも１つの幅関係を有していれば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に配置する第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２と第３種結晶部Ｓｄ３との間で幅が異なっていてもよい。これにより、例えば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２および第３種結晶部Ｓｄ３として利用することができる。その結果、例えば、高品質のシリコンブロックＢｋ１を容易に製造することができる。換言すれば、例えば、シリコンブロックＢｋ１の品質を容易に向上させることができる。
また、例えば、第１９の幅Ｗ１９と第２０の幅Ｗ２０とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第２２の幅Ｗ２２と第２３の幅Ｗ２３とは、同一であっても異なっていてもよい。ここでは、例えば、第１９の幅Ｗ１９と第２０の幅Ｗ２０とが異なる関係（第７幅関係ともいう）および第２２の幅Ｗ２２と第２３の幅Ｗ２３とが異なる関係（第８幅関係ともいう）のうちの少なくとも１つの幅関係を有していれば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に配置する第２種結晶部Ｓｄ２と第３種結晶部Ｓｄ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間で幅が異なっていてもよい。これにより、例えば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４として利用することができる。その結果、例えば、高品質のシリコンブロックＢｋ１を容易に製造することができる。換言すれば、例えば、シリコンブロックＢｋ１の品質を容易に向上させることができる。
また、ここで、例えば、シリコンブロックＢｋ１が、第４面Ｆ４側の端部（第３端部ともいう）を含む第３部分と、第３端部とは反対側（第５面Ｆ５側）の端部（第４端部ともいう）を有する第４部分と、を有していてもよい。シリコンブロックＢｋ１の第３端部から第４端部までの全長を１００としたときに、第３部分は、例えば、第３端部を基準として０から３０程度の部分であってもよいし、第４部分は、例えば、第３端部を基準として５０程度から１００の部分であってもよい。ここで、第３部分における対応粒界では、第４部分における対応粒界よりもΣ値が２９の対応粒界（ランダム粒界）の割合が大きくなっていてもよい。これにより、例えば、第３部分において、ランダム粒界における歪みの緩和によって欠陥が生じにくくなっている。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって製造されるシリコンインゴットＩｎ１から切り出されたシリコンブロックＢｋ１では、高さ方向において低い第３部分における欠陥が低減され得る。したがって、シリコンブロックＢｋ１の品質が向上し得る。また、ここでは、第４部分における対応粒界では、第３部分における対応粒界よりもΣ値が５の対応粒界の割合が大きくなっていてもよい。これにより、例えば、第４部分において結晶品質を向上させることができる。また、シリコンブロックＢｋ１における対応粒界の存在および種類については、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）法などを用いた測定で確認され得る。ここでは、例えば、Σ値が５である対応粒界とΣ値が２９である対応粒界とが重複して検出される部分については、Σ値が５である対応粒界が存在している部分として扱う。
ところで、上述したシリコンブロックＢｋ１の一例は、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を有していた。また、上述したシリコンブロックＢｋ１の一例は、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を有していた。しかしながら、これに限られない。シリコンブロックＢｋ１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域のうちの隣り合う２つの擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。また、シリコンブロックＢｋ１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域のうちの隣り合う２つの擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。これにより、例えば、さらなるシリコンブロックＢｋ１の大型化が可能となる。
ここで、例えば、図１９（ａ）および図１９（ｂ）で記載されているように、シリコン基板１を製造するために、第２方向としての＋Ｘ方向でシリコンブロックＢｋ１を２等分し、第３方向としての＋Ｙ方向でシリコンブロックＢｋ１を２等分する場合を想定する。例えば、シリコンブロックＢｋ１を、ＹＺ平面に沿った第１切断面Ｃｌ１に沿って切断し、ＸＺ平面に沿った第２切断面Ｃｌ２に沿って切断することで、４つの比較的小さなシリコンのブロック（小シリコンブロックともいう）が得られる。４つの小シリコンブロックは、第１小シリコンブロックＢｋ１ａ、第２小シリコンブロックＢｋ１ｂ、第３小シリコンブロックＢｋ１ｃおよび第４小シリコンブロックＢｋ１ｄを含む。シリコンブロックＢｋ１は、例えば、ワイヤーソー装置などで切断される。
図１９（ａ）および図１９（ｂ）の例では、第１小シリコンブロックＢｋ１ａは、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の一部を含む。第２小シリコンブロックＢｋ１ｂは、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の一部、第５中間領域Ａｃ５の一部および第６擬似単結晶領域Ａｍ６の一部を含む。第３小シリコンブロックＢｋ１ｃは、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の一部、第６中間領域Ａｃ６の一部および第７擬似単結晶領域Ａｍ７の一部を含む。第４小シリコンブロックＢｋ１ｄは、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の一部、第５中間領域Ａｃ５の一部、第６擬似単結晶領域Ａｍ６の一部、第６中間領域Ａｃ６の一部、第７擬似単結晶領域Ａｍ７の一部、第７中間領域Ａｃ７、第８擬似単結晶領域Ａｍ８および第８中間領域Ａｃ８を含む。
この例では、例えば、図２０（ａ）および図２０（ｂ）で示されるように、第４小シリコンブロックＢｋ１ｄにおいて、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の第１３の幅Ｗ１３および第６擬似単結晶領域Ａｍ６の第１４の幅Ｗ１４のそれぞれが、第５中間領域Ａｃ５の第１５の幅Ｗ１５よりも大きくてもよい。第１３の幅Ｗ１３と、第１４の幅Ｗ１４と、は同一であっても異なっていてもよい。第３方向としての＋Ｙ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の第１６の幅Ｗ１６および第７擬似単結晶領域Ａｍ７の第１７の幅Ｗ１７のそれぞれが、第６中間領域Ａｃ６の第１８の幅Ｗ１８よりも大きくてもよい。第１６の幅Ｗ１６と、第１７の幅Ｗ１７と、は同一であっても異なっていてもよい。第３方向としての＋Ｙ方向において、第６擬似単結晶領域Ａｍ６の第１９の幅Ｗ１９および第８擬似単結晶領域Ａｍ８の第２０の幅Ｗ２０のそれぞれが、第７中間領域Ａｃ７の第２１の幅Ｗ２１よりも大きくてもよい。第１９の幅Ｗ１９と、第２０の幅Ｗ２０と、は同一であっても異なっていてもよい。第２方向としての＋Ｘ方向において、第７擬似単結晶領域Ａｍ７の第２２の幅Ｗ２２および第８擬似単結晶領域Ａｍ８の第２３の幅Ｗ２３のそれぞれが、第８中間領域Ａｃ８の第２４の幅Ｗ２４よりも大きくてもよい。第２２の幅Ｗ２２と、第２３の幅Ｗ２３と、は同一であっても異なっていてもよい。
＜１－５．シリコンの基板＞
第１実施形態に係るシリコンの基板（シリコン基板ともいう）１の構成について、図２１（ａ）および図２１（ｂ）を参照しつつ説明する。図２１（ａ）および図２１（ｂ）の例では、シリコン基板１は、矩形状の表裏面を有する板状のものである。このシリコン基板１は、例えば、上述した第４小シリコンブロックＢｋ１ｄなどの小シリコンブロックを、第１方向としての＋Ｚ方向において所定の間隔で、第４面Ｆ４および第５面Ｆ５に平行なＸＹ平面に沿って薄切りにすることで製造され得る。図２１（ａ）および図２１（ｂ）の例では、第４小シリコンブロックＢｋ１ｄをそれぞれ薄切りにすることで作製したシリコン基板１が示されている。ここでは、例えば、ワイヤーソー装置などを用いて、第４小シリコンブロックＢｋ１ｄを薄切りにすることで、厚さが１００マイクロメートル（μｍ）から３００μｍ程度であり且つ一辺が１５０ｍｍ程度の正方形状の板面を有するシリコン基板１が作製され得る。シリコン基板１の表層において小シリコンブロックの切断時に生じたダメージ層は、例えば、水酸化ナトリウム溶液などを用いたエッチングによって除去され得る。
図２１（ａ）および図２１（ｂ）で示されるように、シリコン基板１は、例えば、第７面Ｆ７と、第８面Ｆ８と、第９面Ｆ９と、を有する平板状の基板である。第８面Ｆ８は、第７面Ｆ７の裏側に位置している。第９面Ｆ９は、第７面Ｆ７と第８面Ｆ８とを接続している状態で第１方向としての＋Ｚ方向に沿って位置している外周面である。図２１（ａ）および図２１（ｂ）の例では、第７面Ｆ７は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（前面ともいう）である。第８面Ｆ８は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（裏面ともいう）である。第９面Ｆ９は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿って前面と裏面とを接続している状態で位置しており、第７面Ｆ７および第８面Ｆ８のそれぞれの４辺に沿った外周面である。
また、シリコン基板１は、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１、第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２、第９中間領域Ａｃ９、第１０中間領域Ａｃ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２中間領域Ａｃ１２を備えている。第９擬似単結晶領域Ａｍ９と、第９中間領域Ａｃ９と、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と、は第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。第９擬似単結晶領域Ａｍ９と、第１０中間領域Ａｃ１０と、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と、は第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と、第１１中間領域Ａｃ１１と、第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２と、は第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と、第１２中間領域Ａｃ１２と、第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２と、は第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２は、それぞれ擬似単結晶で構成されている領域（擬似単結晶領域）である。第９擬似単結晶領域Ａｍ９は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第５擬似単結晶領域Ａｍ５の少なくとも一部によって構成されている領域である。第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第６擬似単結晶領域Ａｍ６の少なくとも一部によって構成されている領域である。第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第７擬似単結晶領域Ａｍ７の少なくとも一部によって構成されている領域である。第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第８擬似単結晶領域Ａｍ８の少なくとも一部によって構成されている領域である。図２１（ａ）および図２１（ｂ）の例では、第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２のそれぞれは、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の前面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の裏面と、を有する、板状の領域である。
第９中間領域Ａｃ９、第１０中間領域Ａｃ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２中間領域Ａｃ１２のそれぞれは、１つ以上の擬似単結晶領域を含む領域（中間領域）である。第９中間領域Ａｃ９は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第５中間領域Ａｃ５の少なくとも一部によって構成されている領域である。第１０中間領域Ａｃ１０は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第６中間領域Ａｃ６の少なくとも一部によって構成されている領域である。第１１中間領域Ａｃ１１は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第７中間領域Ａｃ７の少なくとも一部によって構成されている領域である。第１２中間領域Ａｃ１２は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第８中間領域Ａｃ８の少なくとも一部によって構成されている領域である。
図２１（ａ）および図２１（ｂ）の例では、第９中間領域Ａｃ９、第１０中間領域Ａｃ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２中間領域Ａｃ１２のそれぞれは、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する、板状の領域である。ここでは、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第９中間領域Ａｃ９との境界（第１７境界ともいう）Ｂ１７および第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と第９中間領域Ａｃ９との境界（第１８境界ともいう）Ｂ１８のそれぞれの形状が、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った細長い形状となっている。また、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第１０中間領域Ａｃ１０との境界（第１９境界ともいう）Ｂ１９および第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第１０中間領域Ａｃ１０との境界（第２０境界ともいう）Ｂ２０のそれぞれの形状が、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った細長い形状となっている。また、例えば、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と第１１中間領域Ａｃ１１との境界（第２１境界ともいう）Ｂ２１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２と第１１中間領域Ａｃ１１との境界（第２２境界ともいう）Ｂ２２のそれぞれの形状が、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った細長い形状となっている。また、例えば、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第１２中間領域Ａｃ１２との境界（第２３境界ともいう）Ｂ２３および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２と第１２中間領域Ａｃ１２との境界（第２４境界ともいう）Ｂ２４のそれぞれの形状が、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った細長い形状となっている。
ここで、例えば、第９中間領域Ａｃ９および第１２中間領域Ａｃ１２は、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。第９中間領域Ａｃ９と第１２中間領域Ａｃ１２とは、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った１つの細長い形状の領域を構成していてもよいし、相互に第２方向としての＋Ｘ方向にずれている状態で位置していてもよい。また、例えば、第１０中間領域Ａｃ１０および第１１中間領域Ａｃ１１は、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する。第１０中間領域Ａｃ１０と第１１中間領域Ａｃ１１とは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に沿った１つの細長い形状の領域を構成していてもよいし、相互に第３方向としての＋Ｙ方向にずれている状態で位置していてもよい。図２１（ｂ）の例では、第９中間領域Ａｃ９および第１２中間領域Ａｃ１２で構成される部分と、第１０中間領域Ａｃ１０および第１１中間領域Ａｃ１１で構成される部分と、が十字状に交差するように位置している。
ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９の幅（第２５の幅ともいう）Ｗ２５および第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０の幅（第２６の幅ともいう）Ｗ２６のそれぞれは、第９中間領域Ａｃ９の幅（第２７の幅ともいう）Ｗ２７よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９の幅（第２８の幅ともいう）Ｗ２８および第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１の幅（第２９の幅ともいう）Ｗ２９のそれぞれは、第１０中間領域Ａｃ１０の幅（第３０の幅ともいう）Ｗ３０よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０の幅（第３１の幅ともいう）Ｗ３１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２の幅（第３２の幅ともいう）Ｗ３２のそれぞれは、第１１中間領域Ａｃ１１の幅（第３３の幅ともいう）Ｗ３３よりも大きい。また、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１の幅（第３４の幅ともいう）Ｗ３４および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２の幅（第３５の幅ともいう）Ｗ３５のそれぞれは、第１２中間領域Ａｃ１２の幅（第３６の幅ともいう）Ｗ３６よりも大きい。
ここで、例えば、シリコン基板１における第７面Ｆ７および第８面Ｆ８が、一辺の長さが１５０ｍｍ程度である正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第２５の幅Ｗ２５、第２６の幅Ｗ２６、第２８の幅Ｗ２８、第２９の幅Ｗ２９、第３１の幅Ｗ３１、第３２の幅Ｗ３２、第３４の幅Ｗ３４および第３５の幅Ｗ３５のそれぞれは、５０ｍｍから１００ｍｍ程度とされる。また、例えば、第２７の幅Ｗ２７、第３０の幅Ｗ３０、第３３の幅Ｗ３３および第３６の幅Ｗ３６のそれぞれは、２ｍｍから２５ｍｍ程度とされる。
また、ここでは、例えば、第１７境界Ｂ１７、第１８境界Ｂ１８、第１９境界Ｂ１９、第２０境界Ｂ２０、第２１境界Ｂ２１、第２２境界Ｂ２２、第２３境界Ｂ２３および第２４境界Ｂ２４のそれぞれが、対応粒界を有する。ここで、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１、第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２、第９中間領域Ａｃ９、第１０中間領域Ａｃ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２中間領域Ａｃ１２のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第９中間領域Ａｃ９、第１０中間領域Ａｃ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２中間領域Ａｃ１２のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。
この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。このような構成を有するシリコン基板１は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくい。このため、このシリコンインゴットＩｎ１の外周部分の切除によって得られたシリコンブロックＢｋ１の薄切りで得たシリコン基板１における欠陥も低減され得る。ここでは、例えば、欠陥が低減され得るシリコン基板１の製造に適したシリコン基板１の上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってシリコン基板１の品質が向上し得る。ここで、第１７境界Ｂ１７、第１８境界Ｂ１８、第１９境界Ｂ１９、第２０境界Ｂ２０、第２１境界Ｂ２１、第２２境界Ｂ２２、第２３境界Ｂ２３および第２４境界Ｂ２４のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いて確認され得る。
また、ここでは、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第９中間領域Ａｃ９、第１０中間領域Ａｃ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２中間領域Ａｃ１２のそれぞれに含まれる１つ以上の擬似単結晶における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位とされてもよい。このような構成は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、上面の面方位がミラー指数における（１００）となるように種結晶部群２００ｓを配置し、種結晶部群２００ｓの結晶方位を受け継いでシリコン融液ＭＳ１を一方向に成長させることで実現され得る。また、この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第１中間種結晶部Ｃｓ１、第２中間種結晶部Ｃｓ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４のそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３擬似単結晶領域Ａｍ３、第４擬似単結晶領域Ａｍ４、第１中間領域Ａｃ１、第２中間領域Ａｃ２、第３中間領域Ａｃ３および第４中間領域Ａｃ４を備えたシリコンインゴットＩｎ１が容易に製造され得る。そして、例えば、シリコンインゴットＩｎ１からシリコンブロックＢｋ１を経てシリコン基板１を切り出すことで、シリコン基板１の品質を容易に向上させることができる。
さらに、ここで、例えば、第１７境界Ｂ１７、第１８境界Ｂ１８、第１９境界Ｂ１９、第２０境界Ｂ２０、第２１境界Ｂ２１、第２２境界Ｂ２２、第２３境界Ｂ２３および第２４境界Ｂ２４のそれぞれに位置している対応粒界が、Σ値が２９の対応粒界を含んでいてもよい。ここでは、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させてシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合を想定する。この場合には、例えば、種結晶部と中間種結晶部との各境界のそれぞれの上方にΣ値が２９のランダム粒界が随時形成される際に、このランダム粒界において歪みがさらに緩和されて欠陥が生じにくくなる。このため、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコン基板１の上記構成を採用すれば、さらに欠陥の低減によってシリコン基板１の品質を向上させることができる。
ところで、上述したシリコン基板１の一例は、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を有していた。また、上述したシリコン基板１の一例は、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を有していた。しかしながら、これに限られない。シリコン基板１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域のうちの隣り合う２つの擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。また、シリコン基板１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向に並んでいる３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域のうちの隣り合う２つの擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。
＜１－６．太陽電池素子＞
上述した第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１からの切り出しによってシリコンブロックＢｋ１を経て作製されるシリコン基板１は、例えば、太陽電池としての太陽電池素子１０の半導体基板に用いられる。換言すれば、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適した構成を有するシリコン基板１を備えた太陽電池素子１０が採用される。これにより、例えば、太陽電池素子１０の出力特性などの品質が向上し得る。
太陽電池素子１０の構成の一例について、図２２から図２４を参照しつつ説明する。太陽電池素子１０は、光が入射する受光面１０ａと、この受光面１０ａの反対側の面である非受光面１０ｂと、を有する。
図２２から図２４で示されるように、太陽電池素子１０は、例えば、シリコン基板１と、反射防止膜２と、第１電極４と、第２電極５と、を備えている。
シリコン基板１は、例えば、第１導電型の第１半導体層１ｐと、この第１半導体層１ｐの受光面１０ａ側に位置している第２導電型の第２半導体層１ｎと、を有する。例えば、第１導電型がｐ型であれば、第２導電型がｎ型とされる。また、例えば、第１導電型がｎ型であれば、第２導電型がｐ型とされる。ここで、例えば、第１導電型がｐ型であれば、シリコンインゴットＩｎ１の導電型をｐ型とするために、ドーパントとなる元素として、ホウ素などが採用される。ここで、例えば、シリコンインゴットＩｎ１におけるホウ素の濃度（単位体積あたりの原子の個数）が、１×１０１６個／立方センチメートル（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）から１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であれば、シリコン基板１における比抵抗は、０．２オームセンチメートル（Ω・ｃｍ）から２Ω・ｃｍ程度となる。シリコン基板１に対するホウ素のドーピング方法としては、例えば、適量のホウ素元素の単体、またはホウ素の含有濃度が既知である適量のシリコン塊が、シリコンインゴットＩｎ１の製造時に混合される方法が考えられる。また、ここで、例えば、第１導電型がｐ型である場合には、シリコン基板１における第７面Ｆ７側の表層部にリンなどの不純物を拡散によって導入することで、第２半導体層１ｎが生成され得る。これにより、第１半導体層１ｐと第２半導体層１ｎとがｐｎ接合領域を形成している状態となる。
また、シリコン基板１は、例えば、第８面Ｆ８側に位置している、ＢＳＦ（Back-Surface-Field）領域１Ｈｐを有していてもよい。このＢＳＦ領域１Ｈｐは、例えば、シリコン基板１の第８面Ｆ８側の領域に内部電界を形成し、第８面Ｆ８の近傍における少数キャリアの再結合を低減する役割を有する。これにより、太陽電池素子１０の光電変換効率が低下しにくい。ＢＳＦ領域１Ｈｐは、第１半導体層１ｐと同一の導電型を有する。ＢＳＦ領域１Ｈｐが含有する多数キャリアの濃度は、第１半導体層１ｐが含有する多数キャリアの濃度よりも高い。例えば、シリコン基板１がｐ型を有する場合には、シリコン基板１の第８面Ｆ８側の表層部にホウ素またはアルミニウムなどのドーパントとなる元素を拡散によって導入することで、ＢＳＦ領域１Ｈｐが形成され得る。ここでは、ＢＳＦ領域１Ｈｐにおけるドーパントの濃度は、例えば、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。
反射防止膜２は、例えば、シリコン基板１の受光面１０ａ側の第７面Ｆ７上に位置している。反射防止膜２は、受光面１０ａにおける所望の波長域の光に対する反射率を低減させて、シリコン基板１内に所望の波長域の光が吸収されやすくする役割を果たす。これにより、シリコン基板１における光電変換で生成されるキャリアの量が増大し得る。反射防止膜２の素材には、例えば、窒化珪素、酸化チタンおよび酸化珪素などのうちの１種以上の素材が適用される。ここで、例えば、反射防止膜２の素材に応じて反射防止膜２の厚さが適宜設定されれば、所望の波長域の入射光がほとんど反射しない条件（無反射条件ともいう）が実現され得る。具体的には、例えば、反射防止膜２の屈折率が、１．８から２．３程度とされ、反射防止膜２の厚さが、５０ナノメートル（ｎｍ）から１２０ｎｍ程度とされる。
第１電極４は、例えば、シリコン基板１の受光面１０ａ側の第７面Ｆ７上に位置している。図２２および図２４で示されるように、第１電極４は、例えば、第１出力取出電極４ａと、複数の線状の第１集電電極４ｂと、を有する。図２２および図２４の例では、第１電極４は、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する３本の第１出力取出電極４ａと、＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する２２本の線状の第１集電電極４ｂと、を有する。各第１出力取出電極４ａの少なくとも一部は、各第１集電電極４ｂと交差している状態にある。第１出力取出電極４ａの線幅は、例えば、０．６ｍｍから１．５ｍｍ程度とされる。第１集電電極４ｂの線幅は、例えば、２５μｍから１００μｍ程度とされる。このため、第１集電電極４ｂの線幅は、第１出力取出電極４ａの線幅よりも小さい。複数の線状の第１集電電極４ｂは、＋Ｙ方向において、所定の間隔で、相互に略平行な状態で並んでいる状態で位置している。所定の間隔は、例えば、１．５ｍｍから３ｍｍ程度とされる。第１電極４の厚さは、例えば、１０μｍから４０μｍ程度とされる。第１電極４は、例えば、複数の第１集電電極４ｂにおける＋Ｘ方向の端部同士をつなぐように位置している補助電極４ｃと、複数の第１集電電極４ｂにおける－Ｘ方向の端部同士をつなぐように位置している補助電極４ｃと、を有していてもよい。補助電極４ｃの線幅は、例えば、第１集電電極４ｂの線幅と略同一とされる。第１電極４は、例えば、シリコン基板１の第７面Ｆ７側に、銀ペーストを所望のパターンで塗布した後に、この銀ペーストを焼成することで、形成され得る。銀ペーストは、例えば、銀を主成分とする粉末、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどが混合されることで生成され得る。主成分は、含有している成分のうち最も含有率が高い成分を意味する。銀ペーストの塗布法には、例えば、スクリーン印刷法などが適用される。
第２電極５は、例えば、シリコン基板１の非受光面１０ｂ側の第８面Ｆ８上に位置している。図２３および図２４で示されるように、第２電極５は、例えば、第２出力取出電極５ａと、第２集電電極５ｂと、を有する。図２３および図２４の例では、第２電極５は、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する３本の第２出力取出電極５ａを有する。第２出力取出電極５ａの厚さは、例えば、１０μｍから３０μｍ程度とされる。第２出力取出電極５ａの線幅は、例えば、１ｍｍから４ｍｍ程度とされる。この第２出力取出電極５ａは、例えば、第１電極４と同様な素材および製法で形成され得る。例えば、シリコン基板１の第８面Ｆ８側に、銀ペーストが所望のパターンで塗布された後に、この銀ペーストが焼成されることで、形成され得る。第２集電電極５ｂは、例えば、シリコン基板１の第８面Ｆ８側において第２出力取出電極５ａが形成される領域の大部分を除く略全面にわたって位置している。第２集電電極５ｂの厚さは、例えば、１５μｍから５０μｍ程度とされる。第２集電電極５ｂは、例えば、シリコン基板１の第８面Ｆ８側に、アルミニウムペーストを所望のパターンで塗布した後に、このアルミニウムペーストを焼成することで形成され得る。アルミニウムペーストは、例えば、アルミニウムを主成分とする粉末、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどが混合されることで生成され得る。アルミニウムペーストの塗布法には、例えば、スクリーン印刷法などが適用される。
＜１－７．太陽電池素子の出力特性の具体例＞
まず、図２で示された第２製造装置１００２および図１１から図１６で示されたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法を用いて、第１実施形態の具体例に係る直方体状のシリコンインゴットを作製した。ここでは、種結晶部群２００ｓとして、第２方向としての＋Ｘ方向に並んだ、５つの種結晶部と、これらの５つの種結晶部のうちの隣り合う２つの種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含み、第３方向としての＋Ｙ方向に並んだ、２つの種結晶部と、これらの２つの種結晶部のうちの隣り合う２つの種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含むものを採用した。ここでは、各種結晶部および各中間種結晶部における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位を、ミラー指数における＜１００＞方位とした。つまり、各種結晶部および各中間種結晶部の第１方向としての＋Ｚ方向に向いている各上面の面方位をミラー指数における（１００）とした。そして、相互に隣接する種結晶部と中間種結晶部との間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を４５度とした。また、中間種結晶部の第２方向としての＋Ｘ方向または第３方向としての＋Ｙ方向に沿った短手方向の幅を、約１０ｍｍとした。また、シリコンインゴットの原料としてシリコン塊にホウ素を添加したものを用いることで、ｐ型の導電型を有する第１実施形態の具体例に係るシリコンインゴットを作製した。
次に、バンドソーによるシリコンインゴットの切断によって、シリコンインゴットの８面に沿った部分をそれぞれ切除するとともに、一辺が約１５７ｍｍである正方形状の底面と約２１５ｍｍの高さとそれぞれを有する２５個の角柱状のシリコンブロックを作製した。その後、バンドソーによって各シリコンブロックを薄切りにして、一辺が約１５７ｍｍの正方形状の表裏面と約１７０μｍの厚さとをそれぞれ有する多数のシリコン基板を作製した。次に、苛性ソーダを用いたエッチングによって、各シリコン基板の表裏面に沿った機械的なダメージを有する層および汚染された層を除去した。その後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって、各シリコン基板の表面（第１面ともいう）に微細な凹凸（テクスチャ）を形成した。そして、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散源とした気相熱拡散法によって、各シリコン基板の第１面の表層部にｎ型のドーパントであるリン（Ｐ）を熱拡散で導入することで各シリコン基板にｐｎ接合領域を形成した。次に、シリコン基板の第１面上に蒸着によって窒化珪素の薄膜（反射防止膜ともいう）を形成した。さらに、シリコン基板の第１面側に銀ペーストの塗布および乾燥を施すとともに、シリコン基板の第１面とは逆の第２面側に銀ペーストおよびアルミニウムペーストの塗布および乾燥を施した後に、銀ペーストおよびアルミニウムペーストの焼成によって第１電極および第２電極を形成した。これにより、図２２から図２４で示されたような多数の具体例に係る太陽電池素子を作製した。
また、具体例に係るシリコンインゴットの製造方法に対して、種結晶部の配置の有無ならびに中間種結晶部および種結晶部の配置の態様を異ならせた、第１参考例および第２参考例に係るシリコンインゴットを作製した。
第１参考例に係るシリコンインゴットについては、図２で示された第２製造装置１００２を用いて、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に種結晶部群２００ｓを配置することなく作製した。
第２参考例に係るシリコンインゴットについては、図２で示された第２製造装置１００２を用いて、平面視して鋳型１２１の底部１２１ｂ上に一辺が約１６０ｍｍである正方形状の３６個の種結晶部を相互に隣接させるようにマトリックス状に配置して作製した。ここでは、中間種結晶部を配置することなく、第２方向としての＋Ｘ方向に並んだ６個の種結晶部をそれぞれ有する６列の種結晶部を第３方向としての＋Ｙ方向に並べるように３６個の種結晶部を配列した。また、ここでは、３６個の種結晶部の第１方向としての＋Ｚ方向に向いている各上面の面方位をミラー指数における（１００）とし、３６個の種結晶部の相互に隣接する種結晶部の間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を４５度とした。
さらに、具体例に係るシリコンインゴットから具体例に係る太陽電池素子を作製した工程と同様な工程によって、第１参考例に係るシリコンインゴットから第１参考例に係る太陽電池素子を作製するとともに、第２参考例に係るシリコンインゴットから第２参考例に係る太陽電池素子を作製した。
そして、具体例に係る太陽電池素子、第１参考例に係る太陽電池素子および第２参考例に係る太陽電池素子のそれぞれを対象として、変換効率の測定を行った。この変換効率の測定は、ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９９８）に準拠して行った。この測定結果が、表１に示されている。表１には、第１参考例に係る太陽電池素子についての変換効率を１００として規格化された数値が示されている。
Figure 0007201815000001
表１で示されるように、第２参考例に係る太陽電池素子の変換効率および具体例に係る太陽電池素子の変換効率は、第１参考例に係る太陽電池素子よりも向上していることが確認された。さらに、具体例に係る太陽電池素子の変換効率は、第２参考例に係る太陽電池素子の変換効率よりも向上していることが確認された。このため、第１実施形態に係る太陽電池素子１０を採用することで、出力特性の品質が向上し得ることが確認された。そして、種結晶部の間に中間種結晶部を配置してシリコンインゴットＩｎ１を作製することで、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得るものと推定された。
＜１－８．第１実施形態のまとめ＞
第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の製造方法では、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上において、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２との間に第１中間種結晶部Ｃｓ１を配置し、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１と第３種結晶部Ｓｄ３との間に第２中間種結晶部Ｃｓ２を配置する。ここで、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１および第２種結晶部Ｓｄ２のそれぞれの幅を、第１中間種結晶部Ｃｓ１の幅よりも大きくし、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１および第３種結晶部Ｓｄ３のそれぞれの幅を、第２中間種結晶部Ｃｓ２の幅よりも大きくする。そして、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との間における第１回転角度関係、第２種結晶部Ｓｄ２と第１中間種結晶部Ｃｓ１との間における第２回転角度関係、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との間における第３回転角度関係および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との間における第４回転角度関係のそれぞれが、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第１中間種結晶部Ｃｓ１および第２中間種結晶部Ｃｓ２を配置する。これにより、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第１中間種結晶部Ｃｓ１および第２中間種結晶部Ｃｓ２をそれぞれ起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって擬似単結晶を成長させる際に、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方において、機能性粒界としての対応粒界を形成させることができる。その結果、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されつつ、歪みが緩和され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２との間および第１種結晶部Ｓｄ１と第３種結晶部Ｓｄ３との間の各領域の上方では、相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界が形成される際に転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。
また、第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の製造方法では、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上において、第３方向としての＋Ｙ方向において、第２種結晶部Ｓｄ２と第４種結晶部Ｓｄ４との間に第３中間種結晶部Ｃｓ３を配置し、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３種結晶部Ｓｄ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間に第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置する。ここで、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第２種結晶部Ｓｄ２および第４種結晶部Ｓｄ４のそれぞれの幅を、第３中間種結晶部Ｃｓ３の幅よりも大きくし、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３種結晶部Ｓｄ３および第４種結晶部Ｓｄ４のそれぞれの幅を、第４中間種結晶部Ｃｓ４の幅よりも大きくする。そして、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との間における第５回転角度関係、第４種結晶部Ｓｄ４と第３中間種結晶部Ｃｓ３との間における第６回転角度関係、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との間における第７回転角度関係および第４種結晶部Ｓｄ４と第４中間種結晶部Ｃｓ４との間における第８回転角度関係のそれぞれが、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置する。これにより、例えば、第２種結晶部Ｓｄ２、第３種結晶部Ｓｄ３、第４種結晶部Ｓｄ４、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４中間種結晶部Ｃｓ４をそれぞれ起点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって擬似単結晶を成長させる際に、種結晶部と中間種結晶部との各境界の上方において、機能性粒界としての対応粒界を形成させることができる。その結果、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されつつ、歪みが緩和され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第２種結晶部Ｓｄ２と第４種結晶部Ｓｄ４との間および第３種結晶部Ｓｄ３と第４種結晶部Ｓｄ４との間の各領域の上方では、相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界が形成される際に転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。したがって、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
また、第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第２擬似単結晶領域Ａｍ２との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域Ａｃ１を有し、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第３擬似単結晶領域Ａｍ３との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第２中間領域Ａｃ２を有する。ここで、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１および第２擬似単結晶領域Ａｍ２のそれぞれの幅を、第１中間領域Ａｃ１の幅よりも大きくし、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１および第３擬似単結晶領域Ａｍ３のそれぞれの幅を、第２中間領域Ａｃ２の幅よりも大きくする。そして、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第１中間領域Ａｃ１との第１境界Ｂ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２と第１中間領域Ａｃ１との第２境界Ｂ２、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第２中間領域Ａｃ２との第３境界Ｂ３および第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第２中間領域Ａｃ２との第４境界Ｂ４のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第２種結晶部Ｓｄ２と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の構成を採用することで、シリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
また、第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第２擬似単結晶領域Ａｍ２と第４擬似単結晶領域Ａｍ４との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第３中間領域Ａｃ３を有し、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第４擬似単結晶領域Ａｍ４との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第４中間領域Ａｃ４を有する。ここで、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第２擬似単結晶領域Ａｍ２および第４擬似単結晶領域Ａｍ４のそれぞれの幅を、第３中間領域Ａｃ３の幅よりも大きくし、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域Ａｍ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４のそれぞれの幅を、第４中間領域Ａｃ４の幅よりも大きくする。そして、例えば、第２擬似単結晶領域Ａｍ２と第３中間領域Ａｃ３との第５境界Ｂ５、第４擬似単結晶領域Ａｍ４と第３中間領域Ａｃ３との第６境界Ｂ６、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第４中間領域Ａｃ４との第７境界Ｂ７および第４擬似単結晶領域Ａｍ４と第４中間領域Ａｃ４との第８境界Ｂ８のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第４種結晶部Ｓｄ４と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界および第４種結晶部Ｓｄ４と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の構成を採用することで、シリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
また、第１実施形態に係るシリコンブロックＢｋ１は、例えば、第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１からの切り出しで作製され得る。このシリコンブロックＢｋ１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第６擬似単結晶領域Ａｍ６との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第５中間領域Ａｃ５を有し、第３方向としての＋Ｙ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第７擬似単結晶領域Ａｍ７との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第６中間領域Ａｃ６を有する。ここで、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５および第６擬似単結晶領域Ａｍ６のそれぞれの幅を、第５中間領域Ａｃ５の幅よりも大きくし、第３方向としての＋Ｙ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５および第７擬似単結晶領域Ａｍ７のそれぞれの幅を、第６中間領域Ａｃ６の幅よりも大きくする。そして、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第５中間領域Ａｃ５との第９境界Ｂ９、第６擬似単結晶領域Ａｍ６と第５中間領域Ａｃ５との第１０境界Ｂ１０、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第６中間領域Ａｃ６との第１１境界Ｂ１１および第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第６中間領域Ａｃ６との第１２境界Ｂ１２のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第２種結晶部Ｓｄ２と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質が向上し得る。
また、第１実施形態に係るシリコンブロックＢｋ１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第６擬似単結晶領域Ａｍ６と第８擬似単結晶領域Ａｍ８との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第７中間領域Ａｃ７を有し、第２方向としての＋Ｘ方向において、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第８擬似単結晶領域Ａｍ８との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第８中間領域Ａｃ８を有する。ここで、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第６擬似単結晶領域Ａｍ６および第８擬似単結晶領域Ａｍ８のそれぞれの幅を、第７中間領域Ａｃ７の幅よりも大きくし、第２方向としての＋Ｘ方向において、第７擬似単結晶領域Ａｍ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８のそれぞれの幅を、第８中間領域Ａｃ８の幅よりも大きくする。そして、例えば、第６擬似単結晶領域Ａｍ６と第７中間領域Ａｃ７との第１３境界Ｂ１３、第８擬似単結晶領域Ａｍ８と第７中間領域Ａｃ７との第１４境界Ｂ１４、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第８中間領域Ａｃ８との第１５境界Ｂ１５および第８擬似単結晶領域Ａｍ８と第８中間領域Ａｃ８との第１６境界Ｂ１６のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第４種結晶部Ｓｄ４と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界および第４種結晶部Ｓｄ４と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質が向上し得る。
また、第１実施形態に係るシリコン基板１は、例えば、第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１からの切り出しによって得られる。このシリコン基板１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第９中間領域Ａｃ９を有し、第３方向としての＋Ｙ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１０中間領域Ａｃ１０を有する。ここで、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９および第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０のそれぞれの幅を、第９中間領域Ａｃ９の幅よりも大きくし、第３方向としての＋Ｙ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９および第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１のそれぞれの幅を、第１０中間領域Ａｃ１０の幅よりも大きくする。そして、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第９中間領域Ａｃ９との第１７境界Ｂ１７、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と第９中間領域Ａｃ９との第１８境界Ｂ１８、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第１０中間領域Ａｃ１０との第１９境界Ｂ１９および第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第１０中間領域Ａｃ１０との第２０境界Ｂ２０のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第２種結晶部Ｓｄ２と第１中間種結晶部Ｃｓ１との境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコン基板１の構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコン基板１の品質が向上し得る。
また、第１実施形態に係るシリコン基板１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１１中間領域Ａｃ１１を有し、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１２中間領域Ａｃ１２を有する。ここで、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２のそれぞれの幅を、第１１中間領域Ａｃ１１の幅よりも大きくし、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２のそれぞれの幅を、第１２中間領域Ａｃ１２の幅よりも大きくする。そして、例えば、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０と第１１中間領域Ａｃ１１との第２１境界Ｂ２１、第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２と第１１中間領域Ａｃ１１との第２２境界Ｂ２２、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第１２中間領域Ａｃ１２との第２３境界Ｂ２３および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２と第１２中間領域Ａｃ１２との第２４境界Ｂ２４のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成は、例えば、種結晶部群２００ｓを起点として擬似単結晶を成長させて、第２種結晶部Ｓｄ２と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第４種結晶部Ｓｄ４と第３中間種結晶部Ｃｓ３との境界、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界および第４種結晶部Ｓｄ４と第４中間種結晶部Ｃｓ４との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコン基板１の構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコン基板１の品質が向上し得る。
また、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適した構成を有するシリコン基板１を備えた太陽電池素子１０が採用されることで、太陽電池素子１０の出力特性などの品質が向上し得る。
＜２．他の実施形態＞
本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
＜２－１．第２実施形態＞
上記第１実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の製造方法の第２工程において、例えば、種結晶部群２００ｓが第４種結晶部Ｓｄ４を有していない種結晶部群２００ｓＡに置換された、第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造方法が採用されてもよい。この場合には、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、第４種結晶部Ｓｄ４を配置することなく、図２５で示されるように、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２Ａ、第３種結晶部Ｓｄ３、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａおよび第２中間種結晶部Ｃｓ２を配置してもよい。より具体的には、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上において、第２方向としての＋Ｘ方向において順に隣接するように、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａと第２種結晶部Ｓｄ２Ａとを配置し、第３方向としての＋Ｙ方向において順に隣接するように、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２と第３種結晶部Ｓｄ３とを配置してもよい。
図２５の例では、第２種結晶部Ｓｄ２Ａは、上記第１実施形態に係る第２種結晶部Ｓｄ２が、上記第１実施形態に係る第２種結晶部Ｓｄ２、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４種結晶部Ｓｄ４に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第３中間種結晶部Ｃｓ３および第４種結晶部Ｓｄ４を配置しない。また、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａは、上記第１実施形態に係る第１中間種結晶部Ｃｓ１が、上記第１実施形態に係る第１中間種結晶部Ｃｓ１および第４中間種結晶部Ｃｓ４に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第４中間種結晶部Ｃｓ４を配置しない。そして、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａのうちの第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向の途中の部分に、第２中間種結晶部Ｃｓ２のうちの第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向の端部が当接するように、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａと第２中間種結晶部Ｃｓ２とを配置する。換言すれば、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａと第２中間種結晶部Ｃｓ２とを、Ｔ字状に交差するように配置する。ここでは、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上において、第２方向としての＋Ｘ方向において順に隣接するように、第３種結晶部Ｓｄ３と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａと第２種結晶部Ｓｄ２Ａとが配置され得る。

このような第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造方法の第２工程では、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１の幅（第１種幅）Ｗｓ１および第２種結晶部Ｓｄ２Ａの幅（第２種幅）Ｗｓ２よりも、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａの幅（第３種幅）Ｗｓ３の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種幅Ｗｓ１および第２種幅Ｗｓ２のそれぞれは、第３種幅Ｗｓ３よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１種結晶部Ｓｄ１の幅（第４種幅）Ｗｓ４および第３種結晶部Ｓｄ３の幅（第５種幅）Ｗｓ５よりも、第２中間種結晶部Ｃｓ２の幅（第６種幅）Ｗｓ６の方が小さい。換言すれば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第４種幅Ｗｓ４および第５種幅Ｗｓ５のそれぞれは、第６種幅Ｗｓ６よりも大きい。そして、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの間における第１回転角度関係、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａと第２種結晶部Ｓｄ２Ａとの間における第２回転角度関係、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との間における第３回転角度関係および第２中間種結晶部Ｃｓ２と第３種結晶部Ｓｄ３との間における第４回転角度関係のそれぞれが、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２Ａ、第３種結晶部Ｓｄ３、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａおよび第２中間種結晶部Ｃｓ２を含む種結晶部群２００ｓＡを配置する。ここでは、例えば、第３種結晶部Ｓｄ３と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの間における回転角度関係および第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａと第２種結晶部Ｓｄ２Ａとの間における回転角度関係のそれぞれが、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となり得る。
このような第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造方法によれば、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１、第２種結晶部Ｓｄ２Ａ、第３種結晶部Ｓｄ３、第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａおよび第２中間種結晶部Ｃｓ２をそれぞれ起点とした融液ＭＳ１の一方向凝固によって擬似単結晶を成長させる際に、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界の上方、第２種結晶部Ｓｄ２Ａと第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界の上方、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界の上方および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界の上方のそれぞれにおいて、機能性粒界としての対応粒界を形成させることができる。その結果、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されつつ、歪みが緩和され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部Ｓｄ１と第２種結晶部Ｓｄ２Ａとの間および第１種結晶部Ｓｄ１と第３種結晶部Ｓｄ３との間の各領域の上方では、相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界が形成される際に転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。したがって、例えば、シリコンインゴットＩｎ１Ａの品質が向上し得る。
このような第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造方法によって製造されるシリコンインゴットＩｎ１Ａは、例えば、第４擬似単結晶領域Ａｍ４を有することなく、図２６（ａ）および図２６（ｂ）で示されるように、第１擬似単結晶領域Ａｍ１、第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａ、第３擬似単結晶領域Ａｍ３、第１中間領域Ａｃ１Ａおよび第２中間領域Ａｃ２を備えている。より具体的には、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第１中間領域Ａｃ１Ａと第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａとが、第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第２中間領域Ａｃ２と第３擬似単結晶領域Ａｍ３とが、第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
図２６（ａ）および図２６（ｂ）の例では、第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａは、上記第１実施形態に係る第２擬似単結晶領域Ａｍ２が、上記第１実施形態に係る第２擬似単結晶領域Ａｍ２、第３中間領域Ａｃ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第３中間領域Ａｃ３および第４擬似単結晶領域Ａｍ４が存在しない。また、第１中間領域Ａｃ１Ａは、上記第１実施形態に係る第１中間領域Ａｃ１が、上記第１実施形態に係る第１中間領域Ａｃ１および第４中間領域Ａｃ４に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第４中間領域Ａｃ４が存在しない。そして、第１中間領域Ａｃ１Ａのうちの第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向の途中の部分に、第２中間領域Ａｃ２のうちの第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向の端部が当接するように、第１中間領域Ａｃ１Ａと第２中間領域Ａｃ２とが位置している。換言すれば、第１中間領域Ａｃ１Ａと第２中間領域Ａｃ２とは、Ｔ字状に交差するように位置している。ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において順に隣接するように、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第１中間領域Ａｃ１Ａと第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａとが位置し得る。
このような第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１の幅（第１の幅）Ｗ１および第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａの幅（第２の幅）Ｗ２よりも、第１中間領域Ａｃ１Ａの幅（第３の幅）Ｗ３の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１の幅Ｗ１および第２の幅Ｗ２のそれぞれは、第３の幅Ｗ３よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１擬似単結晶領域Ａｍ１の幅（第４の幅）Ｗ４および第３擬似単結晶領域Ａｍ３の幅（第５の幅）Ｗ５よりも、第２中間領域Ａｃ２の幅（第６の幅）Ｗ６の方が小さい。換言すれば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第４の幅Ｗ４および第５の幅Ｗ５のそれぞれは、第６の幅Ｗ６よりも大きい。そして、例えば、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第１中間領域Ａｃ１Ａとの第１境界Ｂ１、第１中間領域Ａｃ１Ａと第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａとの第２境界Ｂ２、第１擬似単結晶領域Ａｍ１と第２中間領域Ａｃ２との第３境界Ｂ３および第２中間領域Ａｃ２と第３擬似単結晶領域Ａｍ３との第４境界Ｂ４のそれぞれが、対応粒界を有する。ここでは、例えば、第３擬似単結晶領域Ａｍ３と第１中間領域Ａｃ１Ａとの境界および第１中間領域Ａｃ１Ａと第２擬似単結晶領域Ａｍ２Ａとの境界のそれぞれが、対応粒界を有し得る。
このような第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａの構成は、例えば、種結晶部群２００ｓＡを起点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界、第２種結晶部Ｓｄ２Ａと第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１Ａに欠陥が生じにくくなる。したがって、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造に適したシリコンインゴットＩｎ１Ａの構成を採用することで、シリコンインゴットＩｎ１Ａの品質が向上し得る。
上記構成を有する第２実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１Ａから切り出されるシリコンブロックＢｋ１Ａは、例えば、第８擬似単結晶領域Ａｍ８を有することなく、図２７（ａ）および図２７（ｂ）で示されるように、第５擬似単結晶領域Ａｍ５、第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａ、第７擬似単結晶領域Ａｍ７、第５中間領域Ａｃ５Ａおよび第６中間領域Ａｃ６を備えている。より具体的には、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第５中間領域Ａｃ５Ａと第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａとが、第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第６中間領域Ａｃ６と第７擬似単結晶領域Ａｍ７とが、第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
図２７（ａ）および図２７（ｂ）の例では、第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａは、上記第１実施形態に係る第６擬似単結晶領域Ａｍ６が、上記第１実施形態に係る第６擬似単結晶領域Ａｍ６、第７中間領域Ａｃ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第７中間領域Ａｃ７および第８擬似単結晶領域Ａｍ８が存在しない。また、第５中間領域Ａｃ５Ａは、上記第１実施形態に係る第５中間領域Ａｃ５が、上記第１実施形態に係る第５中間領域Ａｃ５および第８中間領域Ａｃ８に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第８中間領域Ａｃ８が存在しない。そして、第５中間領域Ａｃ５Ａのうちの第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向の途中の部分に、第６中間領域Ａｃ６のうちの第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向の端部が当接するように、第５中間領域Ａｃ５Ａと第６中間領域Ａｃ６とが位置している。換言すれば、第５中間領域Ａｃ５Ａと第６中間領域Ａｃ６とは、Ｔ字状に交差するように位置している。ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において順に隣接するように、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第５中間領域Ａｃ５Ａと第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａとが位置し得る。
このような第２実施形態に係るシリコンブロックＢｋ１Ａでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の幅（第１３の幅）Ｗ１３および第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａの幅（第１４の幅）Ｗ１４よりも、第５中間領域Ａｃ５Ａの幅（第１５の幅）Ｗ１５の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１３の幅Ｗ１３および第１４の幅Ｗ１４のそれぞれは、第１５の幅Ｗ１５よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第５擬似単結晶領域Ａｍ５の幅（第１６の幅）Ｗ１６および第７擬似単結晶領域Ａｍ７の幅（第１７の幅）Ｗ１７よりも、第６中間領域Ａｃ６の幅（第１８の幅）Ｗ１８の方が小さい。換言すれば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第１６の幅Ｗ１６および第１７の幅Ｗ１７のそれぞれは、第１８の幅Ｗ１８よりも大きい。そして、例えば、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第５中間領域Ａｃ５Ａとの第９境界Ｂ９、第５中間領域Ａｃ５Ａと第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａとの第１０境界Ｂ１０、第５擬似単結晶領域Ａｍ５と第６中間領域Ａｃ６との第１１境界Ｂ１１および第６中間領域Ａｃ６と第７擬似単結晶領域Ａｍ７との第１２境界Ｂ１２のそれぞれが、対応粒界を有する。ここでは、例えば、第７擬似単結晶領域Ａｍ７と第５中間領域Ａｃ５Ａとの境界および第５中間領域Ａｃ５Ａと第６擬似単結晶領域Ａｍ６Ａとの境界のそれぞれが、対応粒界を有し得る。
このような第２実施形態に係るシリコンブロックＢｋ１Ａの構成は、例えば、種結晶部群２００ｓＡを起点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界、第２種結晶部Ｓｄ２Ａと第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１Ａに欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造に適したシリコンブロックＢｋ１Ａの構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１Ａの品質が向上し得る。
上記構成を有する第２実施形態に係るシリコンブロックＢｋ１Ａから切り出されるシリコン基板１Ａは、例えば、第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２を有することなく、図２８（ａ）および図２８（ｂ）で示されるように、第９擬似単結晶領域Ａｍ９、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａ、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１、第９中間領域Ａｃ９Ａおよび第１０中間領域Ａｃ１０を備えている。より具体的には、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第９中間領域Ａｃ９Ａと第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａとが、第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。また、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第１０中間領域Ａｃ１０と第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１とが、第３方向としての＋Ｙ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
図２８（ａ）および図２８（ｂ）の例では、第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａは、上記第１実施形態に係る第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０が、上記第１実施形態に係る第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第１１中間領域Ａｃ１１および第１２擬似単結晶領域Ａｍ１２が存在しない。また、第９中間領域Ａｃ９Ａは、上記第１実施形態に係る第９中間領域Ａｃ９が、上記第１実施形態に係る第９中間領域Ａｃ９および第１２中間領域Ａｃ１２に対応する部分まで拡げられたような構成を有する。換言すれば、ここでは、第１２中間領域Ａｃ１２が存在しない。そして、第９中間領域Ａｃ９Ａのうちの第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向の途中の部分に、第１０中間領域Ａｃ１０のうちの第２方向としての＋Ｘ方向に沿った長手方向の端部が当接するように、第９中間領域Ａｃ９Ａと第１０中間領域Ａｃ１０とが位置している。換言すれば、第９中間領域Ａｃ９Ａと第１０中間領域Ａｃ１０とは、Ｔ字状に交差するように位置している。ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において順に隣接するように、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第９中間領域Ａｃ９Ａと第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａとが位置し得る。
このような第２実施形態に係るシリコン基板１Ａでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９の幅（第２５の幅）Ｗ２５および第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａの幅（第２６の幅）Ｗ２６よりも、第９中間領域Ａｃ９Ａの幅（第２７の幅）Ｗ２７の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第２５の幅Ｗ２５および第２６の幅Ｗ２６のそれぞれは、第２７の幅Ｗ２７よりも大きい。また、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第９擬似単結晶領域Ａｍ９の幅（第２８の幅）Ｗ２８および第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１の幅（第２９の幅）Ｗ２９よりも、第１０中間領域Ａｃ１０の幅（第３０の幅）Ｗ３０の方が小さい。換言すれば、第３方向としての＋Ｙ方向において、第２８の幅Ｗ２８および第２９の幅Ｗ２９のそれぞれは、第３０の幅Ｗ３０よりも大きい。そして、例えば、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第９中間領域Ａｃ９Ａとの第１７境界Ｂ１７、第９中間領域Ａｃ９Ａと第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａとの第１８境界Ｂ１８、第９擬似単結晶領域Ａｍ９と第１０中間領域Ａｃ１０との第１９境界Ｂ１９および第１０中間領域Ａｃ１０と第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１との第２０境界Ｂ２０のそれぞれが、対応粒界を有する。ここでは、例えば、第１１擬似単結晶領域Ａｍ１１と第９中間領域Ａｃ９Ａとの境界および第９中間領域Ａｃ９Ａと第１０擬似単結晶領域Ａｍ１０Ａとの境界のそれぞれが、対応粒界を有し得る。
このような第２実施形態に係るシリコン基板１Ａの構成は、例えば、種結晶部群２００ｓＡを起点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界、第２種結晶部Ｓｄ２Ａと第１中間種結晶部Ｃｓ１Ａとの境界、第１種結晶部Ｓｄ１と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界および第３種結晶部Ｓｄ３と第２中間種結晶部Ｃｓ２との境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１Ａに欠陥が生じにくくなる。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１Ａの製造に適したシリコン基板１Ａの構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコン基板１Ａの品質が向上し得る。
＜３．その他＞
上記第１実施形態および上記第２実施形態において、第２方向と第３方向とが、例えば、互いに直交することなく、９０度とは異なる角度を成すように交差してもよい。ここでは、例えば、第２方向と第３方向とが成す角度を、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係に含まれるように設定する態様が考えられる。例えば、図２９で示されるように、第２方向と第３方向とが成す角度を、Σ値が２９の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係である４２度から４５度に含まれるように設定する態様が考えられる。図２９の例では、例えば、第１種結晶部Ｓｄ１と第１中間種結晶部Ｃｓ１との間の第１回転角度関係、第２種結晶部Ｓｄ２と第１中間種結晶部Ｃｓ１との第２回転角度関係、第３種結晶部Ｓｄ３と第４中間種結晶部Ｃｓ４との第７回転角度関係および第４種結晶部Ｓｄ４と第４中間種結晶部Ｃｓ４との第８回転角度関係のそれぞれを、Σ値が２９の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係に容易に設定することができる。ここで、例えば、第２方向と第３方向とが互いに直交していれば、種結晶および中間種結晶の作製だけでなく鋳型１２１の底部１２１ｂ上における種結晶および中間種結晶の配置が容易である。その結果、例えば、高品質のシリコンインゴットＩｎ１，Ｉｎ１Ａ、シリコンブロックＢｋ１，Ｂｋ１Ａおよびシリコン基板Ｉｎ１，Ｉｎ１Ａを容易に製造することが可能となる。
ところで、上述した第２方向と第３方向とが互いに直交している状態には、例えば、第２方向と第３方向とが９０度を成している状態を基準として、１度から３度程度の誤差が許容され得る。具体的には、第２方向と第３方向とが互いに直交している場合における第２方向と第３方向とが成す角度には、例えば、８７度から９３度の範囲の角度が含まれてもよい。ここで、第２方向と第３方向とが成す角度において９０度を基準として生じる誤差は、例えば、種結晶部および中間種結晶部を準備する際に切断で生じる誤差、ならびに種結晶部および中間種結晶部を配置する際に生じる誤差などを含む。
上記第１実施形態および上記第２実施形態では、例えば、シリコンインゴットＩｎ１，Ｉｎ１Ａの第１面Ｆ１および第２面Ｆ２ならびにシリコンブロックＢｋ１，Ｂｋ１Ａの第４面Ｆ４および第５面Ｆ５のそれぞれは、矩形状ではなく、シリコン基板１，１Ａの形状などに応じた種々の形状を有していてもよい。
上記第１実施形態、上記第２実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
１，１Ａ シリコン基板
４ 第１電極
５ 第２電極
１０ 太陽電池素子
１２１ 鋳型
１２１ｂ 底部
１２１ｉ 内部空間（第２内部空間）
１２１ｏ 上部開口部（第２上部開口部）
１００１ 第１製造装置
１００２ 第２製造装置
２００ｓ，２００ｓＡ 種結晶部群
Ａｃ１，Ａｃ１Ａ 第１中間領域
Ａｃ２，Ａｃ３，Ａｃ４ 第２～４中間領域
Ａｃ５，Ａｃ５Ａ 第５中間領域
Ａｃ６～Ａｃ８ 第６～８中間領域
Ａｃ９，Ａｃ９Ａ 第９中間領域
Ａｃ１０～Ａｃ１２ 第１０～１２中間領域
Ａｍ１ 第１擬似単結晶領域
Ａｍ２，Ａｍ２Ａ 第２擬似単結晶領域
Ａｍ３～Ａｍ５ 第３～５擬似単結晶領域
Ａｍ６，Ａｍ６Ａ 第６擬似単結晶領域
Ａｍ７～Ａｍ９ 第７～９擬似単結晶領域
Ａｍ１０，Ａｍ１０Ａ 第１０擬似単結晶領域
Ａｍ１１，Ａｍ１２ 第１１，１２擬似単結晶領域
Ｂ１～Ｂ２４ 第１～２４境界
Ｂｋ１，Ｂｋ１Ａ シリコンブロック
Ｂｋ１ａ，Ｂｋ１ｂ，Ｂｋ１ｃ，Ｂｋ１ｄ 第１～４小シリコンブロック
Ｃｓ１，Ｃｓ１Ａ 第１中間種結晶部
Ｃｓ２～Ｃｓ４ 第２～４中間種結晶部
Ｆ１～Ｆ９ 第１～９面
Ｉｎ１，Ｉｎ１Ａ シリコンインゴット
ＭＳ１ シリコン融液
ＰＳ０ シリコン塊
Ｓｄ１ 第１種結晶部
Ｓｄ２，Ｓｄ２Ａ 第２種結晶部
Ｓｄ３，Ｓｄ４ 第３，４種結晶部
Ｗ１～Ｗ３６ 第１～３６の幅
Ｗｓ１～Ｗｓ１２ 第１～１２種幅

Claims (26)

  1. 第１面と、該第１面とは逆側に位置している第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第３面と、を有するシリコンのインゴットであって、
    前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接している状態で位置している、第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域と、第２擬似単結晶領域と、を備えるとともに、
    前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第２中間領域と、第３擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第２方向において、前記第１擬似単結晶領域の第１の幅および前記第２擬似単結晶領域の第２の幅のそれぞれは、前記第１中間領域の第３の幅よりも大きく、
    前記第３方向において、前記第１擬似単結晶領域の第４の幅および前記第３擬似単結晶領域の第５の幅のそれぞれは、前記第２中間領域の第６の幅よりも大きく、
    前記第１擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界、前記第２擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界、前記第１擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界および前記第３擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンのインゴット。
  2. 請求項１に記載のシリコンのインゴットであって、
    前記第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第２擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第３中間領域と、第４擬似単結晶領域と、を備えるとともに、
    前記第２方向において順に隣接している状態で位置している、前記第３擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第４中間領域と、前記第４擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第３方向において、前記第２擬似単結晶領域の第７の幅および前記第４擬似単結晶領域の第８の幅のそれぞれは、前記第３中間領域の第９の幅よりも大きく、
    前記第２方向において、前記第３擬似単結晶領域の第１０の幅および前記第４擬似単結晶領域の第１１の幅のそれぞれは、前記第４中間領域の第１２の幅よりも大きく、
    前記第２擬似単結晶領域と前記第３中間領域との境界、前記第４擬似単結晶領域と前記第３中間領域との境界、前記第３擬似単結晶領域と前記第４中間領域との境界および前記第４擬似単結晶領域と前記第４中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンのインゴット。
  3. 請求項１または請求項２に記載のシリコンのインゴットであって、
    前記第２方向と前記第３方向とが互いに直交している、シリコンのインゴット。
  4. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のシリコンのインゴットであって、
    前記第１擬似単結晶領域、前記第２擬似単結晶領域、前記第３擬似単結晶領域、前記第１中間領域に含まれる１つ以上の擬似単結晶領域および前記第２中間領域に含まれる１つ以上の擬似単結晶領域、のそれぞれにおける前記第１方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位である、シリコンのインゴット。
  5. 請求項４に記載のシリコンのインゴットであって、
    前記対応粒界は、Σ値が２９の対応粒界を含む、シリコンのインゴット。
  6. 請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載のシリコンのインゴットであって、
    前記第１の幅と前記第２の幅とが異なる幅関係および前記第４の幅と前記第５の幅とが異なる幅関係のうちの少なくとも１つの幅関係を有する、シリコンのインゴット。
  7. 請求項５に記載のシリコンのインゴットであって、
    第１端部を含む第１部分と、前記第１端部とは反対の第２端部を含む第２部分と、を有し、
    前記第１部分における対応粒界では、前記第２部分における対応粒界よりも前記Σ値が２９の対応粒界の割合が大きく、
    前記第２部分における対応粒界では、前記第１部分における対応粒界よりも前記Σ値が５の対応粒界の割合が大きい、シリコンのインゴット。
  8. 第４面と、該第４面とは逆側に位置している第５面と、前記第４面と前記第５面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第６面と、を有するシリコンのブロックであって、
    前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接している状態で位置している、第５擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第５中間領域と、第６擬似単結晶領域と、を備えるとともに、
    前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第５擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第６中間領域と、第７擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第２方向において、前記第５擬似単結晶領域の第１３の幅および前記第６擬似単結晶領域の第１４の幅のそれぞれは、前記第５中間領域の第１５の幅よりも大きく、
    前記第３方向において、前記第５擬似単結晶領域の第１６の幅および前記第７擬似単結晶領域の第１７の幅のそれぞれは、前記第６中間領域の第１８の幅よりも大きく、
    前記第５擬似単結晶領域と前記第５中間領域との境界、前記第６擬似単結晶領域と前記第５中間領域との境界、前記第５擬似単結晶領域と前記第６中間領域との境界および前記第７擬似単結晶領域と前記第６中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンのブロック。
  9. 請求項８に記載のシリコンのブロックであって、
    前記第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第６擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第７中間領域と、第８擬似単結晶領域と、を備えるとともに、
    前記第２方向において順に隣接している状態で位置している、前記第７擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第８中間領域と、前記第８擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第３方向において、前記第６擬似単結晶領域の第１９の幅および前記第８擬似単結晶領域の第２０の幅のそれぞれは、前記第７中間領域の第２１の幅よりも大きく、
    前記第２方向において、前記第７擬似単結晶領域の第２２の幅および前記第８擬似単結晶領域の第２３の幅のそれぞれは、前記第８中間領域の第２４の幅よりも大きく、
    前記第６擬似単結晶領域と前記第７中間領域との境界、前記第８擬似単結晶領域と前記第７中間領域との境界、前記第７擬似単結晶領域と前記第８中間領域との境界および前記第８擬似単結晶領域と前記第８中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンのブロック。
  10. 請求項８または請求項９に記載のシリコンのブロックであって、
    前記第２方向と前記第３方向とが互いに直交している、シリコンのブロック。
  11. 請求項８から請求項１０の何れか１つの請求項に記載のシリコンのブロックであって、
    前記第５擬似単結晶領域、前記第６擬似単結晶領域、前記第７擬似単結晶領域、前記第５中間領域に含まれる１つ以上の擬似単結晶領域および前記第６中間領域に含まれる１つ以上の擬似単結晶領域、のそれぞれにおける前記第１方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位である、シリコンのブロック。
  12. 請求項１１に記載のシリコンのブロックであって、
    前記対応粒界は、Σ値が２９の対応粒界を含む、シリコンのブロック。
  13. 請求項８から請求項１２の何れか１つの請求項に記載のシリコンのブロックであって、
    前記第１３の幅と前記第１４の幅とが異なる幅関係および前記第１６の幅と前記第１７の幅とが異なる幅関係のうちの少なくとも１つの幅関係を有する、シリコンのブロック。
  14. 請求項１２に記載のシリコンのブロックであって、
    第３端部を含む第３部分と、前記第３端部とは反対の第４端部を含む第４部分と、を有し、
    前記第３部分における対応粒界では、前記第４部分における対応粒界よりも前記Σ値が２９の対応粒界の割合が大きく、
    前記第４部分における対応粒界では、前記第３部分における対応粒界よりも前記Σ値が５の対応粒界の割合が大きい、シリコンのブロック。
  15. 第７面と、該第７面とは逆側に位置している第８面と、前記第７面と前記第８面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第９面と、を有するシリコンの基板であって、
    前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接している状態で位置している、第９擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第９中間領域と、第１０擬似単結晶領域と、を備えるとともに、
    前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第９擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１０中間領域と、第１１擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第２方向において、前記第９擬似単結晶領域の第２５の幅および前記第１０擬似単結晶領域の第２６の幅のそれぞれは、前記第９中間領域の第２７の幅よりも大きく、
    前記第３方向において、前記第９擬似単結晶領域の第２８の幅および前記第１１擬似単結晶領域の第２９の幅のそれぞれは、前記第１０中間領域の第３０の幅よりも大きく、
    前記第９擬似単結晶領域と前記第９中間領域との境界、前記第１０擬似単結晶領域と前記第９中間領域との境界、前記第９擬似単結晶領域と前記第１０中間領域との境界および前記第１１擬似単結晶領域と前記第１０中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンの基板。
  16. 請求項１５に記載のシリコンの基板であって、
    前記第３方向において順に隣接している状態で位置している、前記第１０擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１１中間領域と、第１２擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第２方向において順に隣接している状態で位置している、前記第１１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１２中間領域と、前記第１２擬似単結晶領域と、を備え、
    前記第３方向において、前記第１０擬似単結晶領域の第３１の幅および前記第１２擬似単結晶領域の第３２の幅のそれぞれは、前記第１１中間領域の第３３の幅よりも大きく、
    前記第２方向において、前記第１１擬似単結晶領域の第３４の幅および前記第１２擬似単結晶領域の第３５の幅のそれぞれは、前記第１２中間領域の第３６の幅よりも大きく、
    前記第１０擬似単結晶領域と前記第１１中間領域との境界、前記第１２擬似単結晶領域と前記第１１中間領域との境界、前記第１１擬似単結晶領域と前記第１２中間領域との境界および前記第１２擬似単結晶領域と前記第１２中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンの基板。
  17. 請求項１５または請求項１６に記載のシリコンの基板であって、
    前記第２方向と前記第３方向とが互いに直交している、シリコンの基板。
  18. 請求項１５から請求項１７の何れか１つの請求項に記載のシリコンの基板であって、
    前記第９擬似単結晶領域、前記第１０擬似単結晶領域、前記第１１擬似単結晶領域、前記第９中間領域に含まれる１つ以上の擬似単結晶領域および前記第１０中間領域に含まれる１つ以上の擬似単結晶領域、のそれぞれにおける前記第１方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位である、シリコンの基板。
  19. 請求項１８に記載のシリコンの基板であって、
    前記対応粒界は、Σ値が２９の対応粒界を含む、シリコンの基板。
  20. 第１方向に開口している開口部を有する鋳型を準備する第１工程と、
    前記鋳型内の底部上に、前記第１方向に垂直である第２方向において順に隣接するように、単結晶シリコンの第１種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第１種結晶部よりも前記第２方向における幅が小さな第１中間種結晶部と、該第１中間種結晶部よりも前記第２方向における幅が大きな単結晶シリコンの第２種結晶部と、を配置するとともに、前記鋳型内の底部上に、前記第１方向に垂直であり且つ前記第２方向に交差している第３方向において順に隣接するように、前記第１種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第１種結晶部よりも前記第３方向における幅が小さな第２中間種結晶部と、該第２中間種結晶部よりも前記第３方向における幅が大きな単結晶シリコンの第３種結晶部と、を配置する第２工程と、
    前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部をシリコンの融点付近まで昇温した状態で、前記鋳型内へシリコンの融液を注入するか、あるいは前記鋳型内において、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部の上で、シリコンの塊を溶融させてシリコンの融液を生成する第３工程と、
    前記シリコンの融液に対して、前記鋳型の前記底部側から上方に向かう一方向凝固を行わせる第４工程と、を有し、
    前記第２工程において、前記第１種結晶部と前記第１中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第１回転角度関係、前記第２種結晶部と前記第１中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第２回転角度関係、前記第１種結晶部と前記第２中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第３回転角度関係および前記第３種結晶部と前記第２中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第４回転角度関係のそれぞれが対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  21. 請求項２０に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    前記第２工程において、前記第３方向において順に隣接するように、前記第２種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第２種結晶部よりも前記第３方向における幅が小さな第３中間種結晶部と、該第３中間種結晶部よりも前記第３方向における幅が大きな単結晶シリコンの第４種結晶部と、を配置するとともに、前記第２方向において順に隣接するように、前記第３種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第３種結晶部よりも前記第２方向における幅が小さな第４中間種結晶部と、該第４中間種結晶部よりも前記第２方向における幅が大きな単結晶シリコンの前記第４種結晶部と、を配置し、
    前記第３工程において、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第４種結晶部、前記第１中間種結晶部、前記第２中間種結晶部、前記第３中間種結晶部および前記第４中間種結晶部をシリコンの融点付近まで昇温した状態で、前記鋳型内へシリコンの融液を注入するか、あるいは前記鋳型内において、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第４種結晶部、前記第１中間種結晶部、前記第２中間種結晶部、前記第３中間種結晶部および前記第４中間種結晶部の上で、シリコンの塊を溶融させてシリコンの融液を生成し、
    前記第２工程において、前記第２種結晶部と前記第３中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第５回転角度関係、前記第４種結晶部と前記第３中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第６回転角度関係、前記第３種結晶部と前記第４中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第７回転角度関係および前記第４種結晶部と前記第４中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第８回転角度関係のそれぞれが対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第４種結晶部、前記第３中間種結晶部および前記第４中間種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  22. 請求項２０または請求項２１に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    前記第２方向と前記第３方向とが互いに直交している、シリコンのインゴットの製造方法。
  23. 請求項２２に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    前記第２工程において、シリコンの結晶のミラー指数における面方位が（１００）である上面が前記第１方向に向いている状態で位置するように、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  24. 請求項２３に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    前記第２工程において、前記第１回転角度関係、前記第２回転角度関係、前記第３回転角度関係および前記第４回転角度関係のそれぞれが、ミラー指数における＜１００＞方位に沿った仮想軸を回転軸とした、Σ値が２９の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部、前記第２種結晶部、前記第３種結晶部、前記第１中間種結晶部および前記第２中間種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  25. 請求項２０から請求項２４の何れか１つの請求項に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    前記第２工程において、前記第２方向における前記第１種結晶部の幅と前記第２種結晶部の幅とを異ならせた状態、および前記第３方向における前記第１種結晶部の幅と前記第３種結晶部の幅とを異ならせた状態、のうちの少なくとも一方の状態とする、シリコンのインゴットの製造方法。
  26. 請求項１５から請求項１９の何れか１つの請求項に記載のシリコンの基板と、該シリコンの基板の上に位置する電極とを備えている、太陽電池。
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