JPH0479970B2 - - Google Patents

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JPH0479970B2
JPH0479970B2 JP17220088A JP17220088A JPH0479970B2 JP H0479970 B2 JPH0479970 B2 JP H0479970B2 JP 17220088 A JP17220088 A JP 17220088A JP 17220088 A JP17220088 A JP 17220088A JP H0479970 B2 JPH0479970 B2 JP H0479970B2
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JP
Japan
Prior art keywords
silicon
nozzle
molten silicon
pressure
mold
Prior art date
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Expired
Application number
JP17220088A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH0222118A (en
Inventor
Takashi Yokoyama
Naoki Ishikawa
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Hokusan Co Ltd
Original Assignee
Hokusan Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hokusan Co Ltd filed Critical Hokusan Co Ltd
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Publication of JPH0222118A publication Critical patent/JPH0222118A/en
Publication of JPH0479970B2 publication Critical patent/JPH0479970B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は太陽電池その他の光電変換素子等に用
いられている多結晶シリコンシートの製造方法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <<Industrial Application Field>> The present invention relates to a method for producing polycrystalline silicon sheets used in solar cells and other photoelectric conversion elements.

《従来の技術》 既に多結晶シリコンシートの製造方法としては
各種のものが実施されており、その一つであるリ
ボン法は第7図のように、不活性ガス雰囲気内に
あつて坩堝a内に存する溶融シリコンbにダイc
を浸漬起立させ、ダイcの上端口c′から引き出さ
れた溶融シリコンbを、ダイcの外である不活性
ガス雰囲気内で冷却固化させるようにしたもの
で、このリボン技術では、溶融シリコンbのメニ
スカス(表面張力)を利用してシートを形成して
いるため、均一な厚さの多結晶シリコンシートを
得難く、この結果太陽電池のデイバイスとして用
いようとする際、これに電極を形成しようとして
も、スクリーン印刷法を適用することが困難とな
つてしまう欠陥がある。
《Prior art》 Various methods have already been implemented for producing polycrystalline silicon sheets, and one of them, the ribbon method, as shown in Fig. die c to molten silicon b existing in
In this ribbon technology, the molten silicon b drawn out from the upper end c' of the die c is cooled and solidified in an inert gas atmosphere outside the die c. Because the sheet is formed using the meniscus (surface tension) of polycrystalline silicon, it is difficult to obtain a polycrystalline silicon sheet with a uniform thickness.As a result, when trying to use it as a solar cell device, it is difficult to form electrodes on it. However, there are deficiencies that make it difficult to apply the screen printing method.

また、上記の如く溶融シリコンとの濡れを活用
しようとするのがリボン技術であるため、ダイ、
フイラメント、基板など多くの消耗品を要するこ
とになるだけでなく、濡れのよいカーボン、SiC
等を用いることから、これが溶融シリコンへの不
純物源となつてしまう欠陥がある。
In addition, since ribbon technology attempts to utilize wetting with molten silicon as described above, the die,
Not only will many consumables such as filaments and substrates be required, but carbon, SiC, etc.
etc., there is a defect that this becomes a source of impurities to the molten silicon.

さらに、当該リボン法によるときは、結晶の成
長が、多結晶シリコンシートの引き出し方向への
成長であり、当該結晶の成長速度はあまり大きく
できず、品質および生産能率の点からも満足すべ
きものとなつていない。
Furthermore, when using the ribbon method, the crystal growth is in the drawing direction of the polycrystalline silicon sheet, and the growth rate of the crystal cannot be increased too much, which is satisfactory from the standpoint of quality and production efficiency. I'm not used to it.

さらに別途所謂キヤステイング法(鋳造法)な
るものも実施されているが、同法ではシリコン母
材を加熱して融液となし、これを製品ウエハの寸
法に応じた鋳型に流し込み、さらに当該型の可動
部分により融液を押圧成型して固化させるもので
あるが、同法によるときは、一度に所定形状のウ
エハが得られ、量産性の点で望ましい結果が期待
できるものの、上記のように融液は四方から押え
つけられることになる。
Furthermore, a so-called casting method (casting method) is also carried out, but in this method, the silicon base material is heated to form a melt, this is poured into a mold according to the dimensions of the product wafer, and then the mold is The movable part of the molten liquid is press-molded and solidified, but when using this method, wafers of a predetermined shape can be obtained at once, and desirable results can be expected in terms of mass production. The melt will be pressed down from all sides.

このため同法では鋳型の上下面と側面が上記融
液の固化に際し、シリコン結晶(グレイン)の成
長を抑制してしまうこととなり、固化製品の前記
各面と接する部分近傍が、非常に細かい結晶粒と
なつて大きな結晶粒が得られず、太陽電池用シリ
コンウエハ等にあつて望ましいとされている大結
晶粒生成の要請を満足させることができないた
め、当該ウエハによつて得られた太陽電池の光電
変換効率も2〜3%と極度に悪くなつてしまう欠
陥をもつている。
For this reason, in this method, the upper and lower surfaces and side surfaces of the mold suppress the growth of silicon crystals (grains) when the melt solidifies, and the areas near the parts of the solidified product that contact the above-mentioned surfaces have very fine crystals. Because large crystal grains cannot be obtained and the requirement for large crystal grain formation, which is considered desirable for silicon wafers for solar cells, etc., cannot be achieved, solar cells obtained using such wafers cannot be used. However, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion efficiency is extremely poor at 2 to 3%.

そこで、本願人は既に上記難点を解消するた
め、前記キヤステイング法の利点を活用し、溶融
シリコンをモールドノズルに供給するが、不連続
でなく連続して供給すると共に、これをモールド
ノズル内にて固化させてしまい、この固化シリコ
ンシートを連続的に引き出すようにすることで、
均一厚の多結晶シリコンシートを、不純物による
汚染の心配なしに量産可能とすると共に、各種の
厚さ、寸法のものを容易に得られるようにし、デ
イバイス加工の工程でも、厚さの均一化処理など
を不要となし、歩留りの向上をも図ろうとする方
法を提案した。
Therefore, in order to solve the above-mentioned difficulties, the applicant has already utilized the advantages of the above-mentioned casting method to supply molten silicon to the mold nozzle. By continuously pulling out this solidified silicone sheet,
It enables mass production of polycrystalline silicon sheets with a uniform thickness without worrying about contamination by impurities, and it also makes it possible to easily obtain sheets of various thicknesses and dimensions, making it possible to uniformize the thickness even in the device processing process. We proposed a method that would eliminate the need for such processes and improve yields.

これは第5図に示す如き製造装置を用いて行う
もので、同図にあつて1はアルゴン等の不活性ガ
スか真空による不活性雰囲気1aをもつ炉体で、
この中にはヒータ2a,2bによつて加熱される
シリコン溶融管3と、ヒータ4によつて加熱され
るモールドノズル5とが設けられており、シリコ
ン溶融管3内に投入のシリコン母材は、前記ヒー
タ2aによつて溶融された後、不活性ガス等によ
る圧力pを受けて、当該溶融シリコンSiが、順次
シリコン溶融管3の供給口3a、そしてモールド
ノズル5の注入口5aを介して当該モールドノズ
ル5内へ送り込まれるようになつている。
This is carried out using a manufacturing apparatus as shown in Fig. 5, in which 1 is a furnace body having an inert atmosphere 1a made of inert gas such as argon or vacuum;
This includes a silicon melting tube 3 heated by heaters 2a and 2b, and a mold nozzle 5 heated by a heater 4. After being melted by the heater 2a, the molten silicon Si is sequentially passed through the supply port 3a of the silicon melting tube 3 and the injection port 5a of the mold nozzle 5 under the pressure p of an inert gas or the like. It is designed to be fed into the mold nozzle 5.

ここでモールドノズル5は、ノズル下板5bと
ノズル上蓋板5cとからなり、ノズル下板5bの
上面に所定の凹溝5dが形成されてあることで、
図示されていないビス等により両板5b,5cを
重積状態にて固定することにより、所定厚さと所
定巾の鋳造路6が形成され、図中7が引出手段と
しての引張り治具を示している。
Here, the mold nozzle 5 consists of a nozzle lower plate 5b and a nozzle upper cover plate 5c, and a predetermined groove 5d is formed on the upper surface of the nozzle lower plate 5b.
By fixing both plates 5b and 5c in a stacked state using screws (not shown), a casting path 6 of a predetermined thickness and width is formed. There is.

この製造装置を用いて上記の方法を実施するに
は、石英等により形成したシリコン溶融管3中に
シリコン母材を投入しておき、これをヒータ2a
の稼動によつて溶融(1450℃)し、前記不活性ガ
スによる圧力p(0.01〜0.1Kg/cm2)を当該溶融シ
リコンSiの上面に加え、ヒータ4によつて予め
1300℃〜1420℃の温度に加温してあるモールドノ
ズル5内へ、その注入口5aから連続的に当該溶
融シリコンSiを供給する。
In order to carry out the above method using this manufacturing apparatus, a silicon base material is placed in a silicon melting tube 3 made of quartz or the like, and the silicon base material is placed in a heater 2a.
The molten silicon Si is melted ( at 1450°C) by operation of
The molten silicon Si is continuously supplied from the injection port 5a into the mold nozzle 5 heated to a temperature of 1300°C to 1420°C.

これにより当該溶融シリコンSiはモールドノズ
ル5内にて固化することで、固化シリコンシート
MSiとなるが、その先端は予め炉体1外に引き出
され、その端末が前記の引張り治具7に嵌着して
あり、この引張り治具7をモールドノズル5の長
手方向である矢印Aへ向け連続的に引出すのであ
る。
As a result, the molten silicon Si is solidified in the mold nozzle 5, resulting in a solidified silicone sheet.
The tip of the MSi is drawn out of the furnace body 1 in advance, and its terminal end is fitted into the above-mentioned tensioning jig 7, and this tensioning jig 7 is moved toward the arrow A in the longitudinal direction of the mold nozzle 5. It is drawn out continuously.

ここで、前記の凹溝5dを深さ0.5mm、巾を25
mmにて250mmだけ固化シリコンシートを引き出し
たところ、製品である多結晶シリコンシートの厚
さは0.5mm、巾25mmのものが得られたのであり、
モールドノズルの材質としては、カーボン製の本
体表面に窒化表面シリコンコーテイングを施す
か、Si3N4とSiO2の混合物コーテイングを施して
用いるのがよい。
Here, the depth of the groove 5d is 0.5 mm, and the width is 25 mm.
When the solidified silicon sheet was pulled out by 250 mm, the product polycrystalline silicon sheet had a thickness of 0.5 mm and a width of 25 mm.
As for the material of the mold nozzle, it is preferable to use a carbon main body surface coated with nitrided silicon or a mixture coating of Si 3 N 4 and SiO 2 .

ところが、上記方法の実施に際しては、溶融シ
リコンが1450℃で溶解され、シリコン溶融管3の
供給口3a内で固化しないようにヒータ2bを臨
設することも必要であると共に、これに隣装のモ
ールドノズル5は、その温度をヒータ4によつ
て、溶融シリコンよりも50℃程度低温となるよう
に加熱しておかないと、当該モールドノズル5内
での適切な固化シリコンシートMSiの形成ができ
ないこととなる。
However, when implementing the above method, it is necessary to provide a heater 2b so that the molten silicon is melted at 1450°C and does not solidify inside the supply port 3a of the silicon melting tube 3, and it is also necessary to install a heater 2b next to the heater 2b. Unless the nozzle 5 is heated by the heater 4 to a temperature approximately 50° C. lower than that of the molten silicon, an appropriate solidified silicon sheet MSi cannot be formed within the mold nozzle 5. becomes.

ところが上記第5図の如き製造装置による製法
では、シリコン溶融管3を加熱するヒータ2a,
2bの熱が、どうしてもモールドノズル5を昇温
させてしまうこととなるので、上記50℃程度の温
度差を設定すること自体困難となり、よい製品を
得ることができない。
However, in the manufacturing method using the manufacturing apparatus as shown in FIG.
Since the heat of 2b inevitably raises the temperature of the mold nozzle 5, it becomes difficult to set the above-mentioned temperature difference of about 50° C., and a good product cannot be obtained.

そこで、上記のような難点を解消するため、第
6図に示す如き製造装置を用いることも試行し
た。
Therefore, in order to solve the above-mentioned difficulties, we also attempted to use a manufacturing apparatus as shown in FIG.

当該装置は、前記した供給口3aを長く下位ま
で延出させ長尺供給口3bとなし、ヒータ2aの
直下に段熱材8を配設したものであるが、このよ
うな手段をとることでヒータ2aによるモールド
ノズル5の加熱は回避されるものの、長尺供給口
3b内の溶融シリコンSiが冷却され固化してしま
という現象が発生することとなる。
In this device, the above-mentioned supply port 3a is extended to a lower part to form a long supply port 3b, and a stepped heating material 8 is disposed directly below the heater 2a. Although heating of the mold nozzle 5 by the heater 2a is avoided, a phenomenon occurs in which the molten silicon Si in the elongated supply port 3b is cooled and solidified.

このため、さらに上記方法の欠陥を解消するた
め、本願人は前記のように、シリコン溶融管から
圧力により流下される溶融シリコンを前記の如く
長尺供給口を介してモールドノズルに供給するの
ではなく、上記シリコン溶融管に連続させて下突
した落流管中を、これに触れることなく上記の溶
融シリコンを落下により通過させ、これをモール
ドノズル内へ供給するように改良することで、シ
リコン溶融管を加熱するヒータとモールドノズル
とを十分に離間させ得るようになし、しかも落下
する溶融シリコンが外部からの熱影響を可及的に
受けないようにし、これにより落流途上の団結が
生じないようにして、供給された溶融シリコンと
モールドノズルとが、所要温度差を確実に保有し
得るようにして試行されたものである。
Therefore, in order to further eliminate the drawbacks of the above-mentioned method, the applicant proposes to supply the molten silicon flowing down under pressure from the silicon melting tube to the mold nozzle through the elongated supply port as described above. By improving the method, the molten silicon is allowed to fall through a falling pipe that is continuous with the silicon melting pipe and protrudes downward without touching it, and is supplied into the mold nozzle. The heater that heats the molten tube and the mold nozzle are sufficiently spaced apart, and the falling molten silicon is prevented from being affected by heat from the outside as much as possible, thereby preventing clumps on the way down. This experiment was conducted to ensure that the supplied molten silicon and the mold nozzle could maintain the required temperature difference.

すなわち、上記方法を実施するための方法とし
ては、第3図に示す如き製造方法を用いて実施す
ることができるのであり、当該装置として前記第
5図と相違している点は以下の通りである。
That is, the above method can be carried out using a manufacturing method as shown in FIG. 3, and the difference in the apparatus from that shown in FIG. 5 is as follows. be.

すなわち、シリコン溶融管3の下端に開口して
いる下端細成ノズル3cが、通常これから溶融シ
リコンが自然流出しない程度に細成されており、
従つてアルゴン等による不活性ガスによつて圧力
pを、溶融シリコンSiに加えない限り、その流出
はないように設定されており、実際上この下端細
成ノズル3cの直径は1.2mm程度とすればよく、
図中3dはシリコン溶融管3の上端にOリング3
eを介して連結した圧力付加用管を示している。
That is, the lower end thinning nozzle 3c opening at the lower end of the silicon melting tube 3 is thinned to such an extent that the molten silicon does not naturally flow out.
Therefore, unless a pressure p is applied to the molten silicon Si using an inert gas such as argon, it is set so that it will not flow out, and in reality, the diameter of the lower end thinning nozzle 3c is approximately 1.2 mm. By the way,
3d in the figure is an O-ring 3 attached to the upper end of the silicon melting tube 3.
The pressure application pipes connected via e are shown.

さらに違う点は、上記のシリコン溶融管3に連
設して、図示のものは同じ太さの落流管9が下突
されており、当該落流管9の下端に開口した下端
連結通過ノズル9aが、モールドノズル5の注入
口5aに連着されている点であり、この下端連結
通過ノズル9aとして図示されているものは、第
4図bに示す通りスリツト状に開口され、もちろ
ん下端細成ノズル3cの直下に配設されていて、
当該ノズル3cの流通断面よりも大きく形成して
あり、前記の断熱材8は落流管9の外周側にあつ
て上下方向の熱遮断が行われるように配設され、
またヒータ2bは下端連結通過ノズル9aに臨設
されている。
A further difference is that a falling pipe 9 of the same thickness as shown in the figure is connected to the silicon melting pipe 3, and a lower end connecting passage nozzle is opened at the lower end of the falling pipe 9. 9a is connected to the injection port 5a of the mold nozzle 5, and this lower end connecting passage nozzle 9a is opened in the shape of a slit as shown in FIG. 4b, and of course has a narrow lower end. It is arranged directly under the growth nozzle 3c,
It is formed larger than the flow cross section of the nozzle 3c, and the heat insulating material 8 is disposed on the outer peripheral side of the downflow pipe 9 so as to perform heat insulation in the vertical direction,
Further, the heater 2b is provided adjacent to the lower end connecting passage nozzle 9a.

そこで上記製造装置を用いた方法とは、ヒータ
2aによつてシリコン溶融管3内のシリコン母材
を溶融(1450℃)して、これにより得られた溶融
シリコンSiをアルゴンガス等による圧力p(0.01
Kg/cm2)の印加により、下端細成ノズル3cから
落流管9内へ流下させるが、この際ヒータ4によ
つてモールドノズル5の温度は1350℃程度に加温
しておく。
Therefore, the method using the above-mentioned manufacturing apparatus is to melt the silicon base material in the silicon melting tube 3 (1450°C) with the heater 2a, and then apply the resulting molten silicon Si to the pressure p ( 0.01
Kg/cm 2 ) is applied to cause the mold nozzle 5 to flow down from the lower end fine nozzle 3c into the downflow tube 9. At this time, the temperature of the mold nozzle 5 is heated to about 1350° C. by the heater 4.

上記した下端細成ノズル3cから流下された溶
融シリコンSiは、落流管9に触れることなく、そ
の管内空所9b中を落下して行き、その真下に開
口の下端連結通過ノズル9aを通過して、モール
ドノズル5の注入口5aから鋳造路6内へ連続的
に供給されることとなる。
The molten silicon Si flowing down from the lower end thinning nozzle 3c mentioned above falls through the hollow space 9b in the pipe without touching the falling pipe 9, and passes through the lower end connecting passage nozzle 9a which is opened directly below. Thus, it is continuously supplied into the casting path 6 from the injection port 5a of the mold nozzle 5.

そこで、その後は前記方法につき説示した如く
引張り治具7を矢印A方向へ引いて、モールドノ
ズル5内にて冷却固化された固化シリコンシート
MSiを連続して引き出すのであり、溶融シリコン
Siの連続的供給量と、引出速度が適切に調整され
れば、多結晶シリコンシートである製品は連続的
に跡切れることなく生産される。
Then, as explained in the above method, the pulling jig 7 is pulled in the direction of the arrow A, and the solidified silicone sheet is cooled and solidified in the mold nozzle 5.
The MSi is drawn out continuously, and the molten silicon
If the continuous supply of Si and the drawing speed are appropriately adjusted, products in the form of polycrystalline silicon sheets can be produced continuously without any traces.

因に前記の如く0.01Kg/cm2の圧力pをかけたこ
とで、モールドノズルの凹溝5dの深さ0.5mm、
巾25mmとしたとき、約10秒で50〜100mmの引出速
度にて多結晶シリコンシートを引張ることができ
た。
Incidentally, by applying a pressure p of 0.01 Kg/cm 2 as described above, the depth of the concave groove 5d of the mold nozzle is 0.5 mm,
When the width was 25 mm, the polycrystalline silicon sheet could be pulled at a drawing speed of 50 to 100 mm in about 10 seconds.

上記方法によるときは、もちろんそれなりの改
善された結果が得られることになるが、この場合
も次の如き問題が生じ得る。
When using the above method, of course, a certain degree of improved results can be obtained, but in this case as well, the following problems may occur.

すなわち前記のようにシリコン溶融管3内の溶
融シリコンSiに圧力pをかけるが、この場合実際
上モールドノズル5の注入口5aに落流管9の下
端連結通過ノズル9aを嵌合することで、完全に
密封状態を確保し圧気の漏出がないようにするこ
とが難事となる。
That is, as described above, pressure p is applied to the molten silicon Si in the silicon melting tube 3, but in this case, in practice, by fitting the lower end connecting passage nozzle 9a of the downflow tube 9 to the injection port 5a of the mold nozzle 5, It is difficult to ensure a completely sealed state and to prevent pressure from leaking.

このため、上記不活性ガスの漏出を見越して圧
力pを大きくすると、シリコン溶融管3内の溶融
シリコンSiが、不本意に多量落流してしまうこと
となり、前記の如き整合された連続的生産を行い
にくくなつてしまう。
For this reason, if the pressure p is increased in anticipation of the leakage of the inert gas, a large amount of molten silicon Si in the silicon melting tube 3 will inadvertently flow down, making it impossible to maintain the integrated continuous production as described above. It becomes difficult to do.

また、上記モールドノズル5の鋳造路6を薄く
すればするほど、溶融シリコンSiの進入が困難と
なつてくるため、ある程度以上に薄い多結晶シリ
コンシートを製造しようとするときは、最早前記
圧力pの制御では実現不可能となる。
Furthermore, the thinner the casting channel 6 of the mold nozzle 5 is, the more difficult it becomes for molten silicon Si to enter. This is not possible with the control of

《発明が解決しようとする課題》 本発明は上記の諸方法がもつ欠陥を解消しよう
とするもので、シリコン溶融管からの圧力は、そ
の溶融シリコンを落流させることにのみ用いるよ
うにし、このことで溶融シリコンを落流管中に、
これと触れることなく落下させ、この溶融シリコ
ンがモールドノズルに供給されたならば、当該溶
融シリコンに別途モールドノズルに設けられた圧
気供給路からの不活性ガスにより圧力を印加する
ように改良することで、シリコン溶融管を加熱す
るヒータとモールドノズルとを十分に離間させ得
るようになし、しかも落下する溶融シリコンが外
部からの熱影響を可及的に受けないようにし、こ
れにより落流途上の固結が生じないようにして、
供給される溶融シリコンとモールドノズルとが、
所要の温度差を確実に保有し得るようにするの
が、第1の目的である。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention attempts to eliminate the deficiencies of the above-mentioned methods, and the pressure from the silicon melting tube is used only to cause the molten silicon to flow down. This allows the molten silicon to flow into the downflow tube.
When the molten silicon is dropped without touching it, and the molten silicon is supplied to the mold nozzle, the molten silicon is improved so that pressure is applied to the molten silicon by an inert gas from a pressurized air supply path separately provided in the mold nozzle. The heater that heats the silicon melting tube and the mold nozzle are made to be sufficiently spaced apart, and the falling molten silicon is prevented from being affected by heat from the outside as much as possible. Avoid caking,
The supplied molten silicon and mold nozzle are
The first objective is to ensure that the required temperature difference can be maintained.

そして本発明では溶融シリコンに対する圧力の
印加を、シリコン溶融管とモールドノズルの夫々
に分離して行うことで、引張り治具による連続的
製品の生産が熟練を要することなく格別の圧力調
整で容易になし得るようにすると共に、極めて薄
い多結晶シリコンシートをも製造できるようにす
るのが、第2の目的である。
In addition, in the present invention, pressure is applied to the molten silicon separately to the silicon melting tube and the mold nozzle, so that continuous production of products using a tensioning jig can be easily performed by special pressure adjustment without requiring any skill. The second objective is to make it possible to produce even very thin polycrystalline silicon sheets.

《課題を解決するための手段》 本発明は上記の目的を達成するため、不活性雰
囲気内にあつて、シリコン溶融管内のシリコン母
材を溶融した後、当該溶融シリコンに圧力をかけ
て、上記シリコン溶融管の下端細成ノズルより、
当該圧力に見合つた溶融シリコンを押出落流さ
せ、当該落流溶融シリコンを、前記シリコン溶融
管の下位に連設された落流管の管内空所へ落下さ
せた後、同上落流溶融シリコンが上記落流管の下
端連結通過ノズルを通過して、さらにこの下端連
結通過ノズルに連着されているモールドノズル内
の鋳造路へ送出すると共に、当該モールドノズル
に設けた不活性ガスの圧気供給路を介して、当該
鋳造路内の溶融シリコンに圧力を印加し、このモ
ールドノズル内にて当該溶融シリコンの固化した
シリコンシートを、所望引張り治具によつて連続
的に引出すようにしたことを特徴とする多結晶シ
リコンシートの製造方法を提供しようとするもの
である。
<<Means for Solving the Problems>> In order to achieve the above object, the present invention melts the silicon base material in the silicon melting tube in an inert atmosphere, and then applies pressure to the molten silicon. From the lower end thinning nozzle of the silicon melting tube,
The molten silicon commensurate with the pressure is extruded and dropped, and the falling molten silicon is dropped into the hollow space in the falling pipe connected below the silicon melting pipe, and then the falling molten silicon is It passes through the lower end connecting passage nozzle of the above-mentioned falling pipe and is further sent to the casting path in the mold nozzle connected to this lower end connecting passage nozzle, and the inert gas pressure supply passage provided in the mold nozzle. Pressure is applied to the molten silicon in the casting channel through the mold nozzle, and a silicon sheet of the molten silicon solidified is continuously pulled out by a desired tensioning jig. The present invention aims to provide a method for manufacturing a polycrystalline silicon sheet.

《作用》 不活性雰囲気内で圧力を受けたシリコン溶融管
内の溶融シリコンは、当該圧力に対応した量だ
け、その下端細成ノズルから落流管内に流下さ
れ、この落流溶融シリコンは落流管に触れること
なく、従つて外部の温度により実質的に冷却され
ない状態で落下した後、落流管の下端連結通過ノ
ズルを介して、モールドノズル内に連続的に供給
され、この際このモールドノズルの鋳造路内にお
ける溶融シリコンにも、直接圧気が印加されるこ
とから、当該溶融シリコンは円滑に、かつ確実に
鋳造路内へ進入し、当該鋳造路が薄い場合にも進
入が保証されると共に、引張り治具の引出速度
を、この圧気による圧力と整合させれば、前記の
シリコン溶融管内の溶融シリコンに加えられる圧
力とは無関係に正常な多結晶シリコンの引出が可
能となる。
<<Operation>> The molten silicon in the silicon melting tube, which is under pressure in an inert atmosphere, flows down from the lower end fine nozzle into the downflow tube in an amount corresponding to the pressure, and this falling molten silicon flows into the downflow tube. is continuously fed into the mold nozzle via the connecting passage nozzle at the lower end of the downflow pipe, without being touched and thus substantially uncooled by the external temperature. Since pressure is directly applied to the molten silicon in the casting channel, the molten silicon smoothly and reliably enters the casting channel, and even if the casting channel is thin, the molten silicon is guaranteed to enter the channel. By matching the drawing speed of the pulling jig with the pressure caused by this air pressure, normal drawing of polycrystalline silicon becomes possible regardless of the pressure applied to the molten silicon in the silicon melting tube.

《実施例》 本発明を第1図の製造装置を用いて実施する場
合につき詳記すれば、当該装置は前記第3図のも
のと近似しており、同一部材は同一符号によつて
明示されているが、相違している点はモールドノ
ズル5に圧気供給路10が付設されていることで
ある。
<<Example>> To describe in detail the case in which the present invention is carried out using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the apparatus is similar to that shown in FIG. However, the difference is that a pressurized air supply path 10 is attached to the mold nozzle 5.

第1図の実施例では、圧気供給路10がモール
ドノズル5にあつて、ノズル上蓋板5cの上端部
分に、パイプの端部を固着することで形成されて
おり、パイプの端口10aがモールドノズル5の
注入口5aに開口しており、このパイプには図示
されていない不活性ガス供給源から、アルゴン等
の圧気が送り込まれるようになつている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the pressurized air supply path 10 is provided in the mold nozzle 5 and is formed by fixing the end of a pipe to the upper end portion of the nozzle upper cover plate 5c, and the end port 10a of the pipe is formed in the mold nozzle 5. It opens into the injection port 5a of the nozzle 5, and pressurized air such as argon is fed into this pipe from an inert gas supply source (not shown).

第2図は圧気供給路10の他実施例を示してお
り、モールドノズル5の上端部に取付器体11を
固着して、注入口5aの上位に連通する圧気用空
所10bを形成し、この取付器体11の天板部
に、下端連結通過ノズル9aを貫着すると共に、
同上器体11の周壁部に圧気供給路10としての
パイプを貫着するようにしてある。
FIG. 2 shows another embodiment of the pressurized air supply path 10, in which a mounting body 11 is fixed to the upper end of the mold nozzle 5 to form a pressurized air space 10b communicating with the upper part of the injection port 5a. The lower end connecting passage nozzle 9a is attached to the top plate portion of this mounting body 11, and
A pipe serving as a pressurized air supply path 10 is inserted through the peripheral wall of the container body 11.

これを用いて本願発明を実施するには、前記第
3図によつて説示した方法と同じく、シリコン溶
融管3内でシリコン母材を1450℃にて溶融させ、
このシリコン溶融管3内に圧力p1をかけ、モール
ドノズル5内に溶融シリコンを供給するが、この
際供給すべき溶融シリコンの量は、圧力値と圧力
をかける時間によつて制御することができる。
In order to carry out the present invention using this, the silicon base material is melted at 1450°C in the silicon melting tube 3, as in the method illustrated in FIG.
A pressure p 1 is applied inside this silicon melting tube 3 to supply molten silicon into the mold nozzle 5. At this time, the amount of molten silicon to be supplied can be controlled by the pressure value and the time for applying the pressure. can.

ここで一実施例によつて具体的に説示すると約
30gの溶融シリコンSiを供給することで、引張り
治具7内と、25mm×150mm×0.5mmの鋳造路6にこ
れが充填されて、固化シリコンシートMSiが鋳造
路6に形成されるが、その後10mm/secの速度で、
引張り治具7を約10sec引き(100mmだけ引張る)、
次に溶融シリコンを約3gモールドノズル5に供
給した後、圧気供給路10により不活性であるア
ルゴンガスを供給し、この際その圧力p2を0.01〜
0.1Kg/cm2に保持した。
Here, to specifically explain using one example, approximately
By supplying 30g of molten silicon Si, it is filled into the tension jig 7 and the casting path 6 of 25 mm x 150 mm x 0.5 mm, and a solidified silicon sheet MSi is formed in the casting path 6. At a speed of /sec,
Pull the tension jig 7 for about 10 seconds (pull 100 mm),
Next, after supplying about 3 g of molten silicon to the mold nozzle 5, inert argon gas is supplied through the pressure supply path 10, and at this time, the pressure p 2 is set to 0.01 to 0.01.
It was maintained at 0.1Kg/ cm2 .

その後約10mm/secの速度で、引張り治具7を
約100mm引出し、次にまた溶融シリコンを約3g供
給し、上記と同じ手順を踏んで固化シリコンシー
トMSiを引張した。
Thereafter, the tension jig 7 was pulled out by about 100 mm at a speed of about 10 mm/sec, and then about 3 g of molten silicon was again supplied, and the solidified silicon sheet MSi was pulled by following the same procedure as above.

このようにして25mmの巾、厚さ0.5mmの多結晶
シリコンシートを約600mmだけ引き出すことがで
きた。
In this way, we were able to pull out approximately 600 mm of a 25 mm wide, 0.5 mm thick polycrystalline silicon sheet.

上記の実験にあつて3gの溶融シリコンを供給
するようにしたのは、25mm×100mm×0.5mmの体積
をもつシリコンの重量が約3gであるためである。
The reason why 3 g of molten silicon was supplied in the above experiment was because silicon having a volume of 25 mm x 100 mm x 0.5 mm weighs approximately 3 g.

もちろん、上記の如く3gを断続的に供給しな
くとも、0.3g/secにて溶融シリコンを供給し、
連続的に引き出してもよく、そのときには上記ア
ルゴンガスも連続的に供給されることとなる。
Of course, you can supply molten silicon at 0.3g/sec instead of intermittently supplying 3g as described above.
It may be drawn out continuously, and in that case, the argon gas will also be continuously supplied.

《発明の効果》 本発明は以上のようにして実施し得るものであ
るから、所望均一厚さ、巾の製品を自由に、かつ
高い精度で効率よく生産することができ、従つて
デイバイス加工も容易で歩留りが向上し、不純物
の混入しない良質のものを安価に提供し得るだけ
でなく、落流管中を溶融シリコンが落下して行く
ようにしたものであるから、外部から落下途上で
熱を奪われ固化してしまう心配がなくなり、この
結果シリコン溶融管側とモールドノズル側との間
に断熱材を配して、上下の熱影響を支障なく遮断
することができるようになるから、モールドノズ
ル側の温度を1350℃以下といつた温度にし、かつ
シリコン溶融管側を1450℃とするといつた大きな
温度差に設定することも可能となり、この結果モ
ールド内へ注入された溶融シリコンを速やかに固
結させて固化シリコンシートMSiとすることがで
き、それだけ引張り速度も上げ得ることとなる。
<<Effects of the Invention>> Since the present invention can be carried out as described above, products with desired uniform thickness and width can be produced freely and efficiently with high precision, and device processing is also possible. Not only is it easy to use, the yield is improved, and high-quality products free of impurities can be provided at low cost, but since the molten silicon falls through the downflow tube, it absorbs heat while falling from the outside. There is no need to worry about the silicon melting tube being taken away and solidifying, and as a result, it is possible to place a heat insulating material between the silicon melting tube side and the mold nozzle side to block the upper and lower heat effects without any problems. It is also possible to set the temperature on the nozzle side to a temperature below 1350℃ and the silicon melting tube side to a large temperature difference such as 1450℃.As a result, the molten silicon injected into the mold can be quickly heated. It can be solidified to form a solidified silicone sheet MSi, and the pulling speed can be increased accordingly.

さらに、本発明は溶融シリコンの供給用である
圧力の印加と、モールドノズル内へ溶融シリコン
を進入させるための圧力印加とを別々に行うよう
にしたことから、所望量の溶融シリコンを正確に
供給でき、かつこれとは別個にモールドノズルに
所定の圧力をかけることで、熟練を要することな
く容易に引張り治具による多結晶シリコンシート
の引き出しができて、その生産性を向上できると
共に、極めて薄い製品の製造をも行うことが可能
となる。
Furthermore, in the present invention, the application of pressure for supplying molten silicon and the application of pressure for injecting molten silicon into the mold nozzle are performed separately, so that the desired amount of molten silicon can be accurately supplied. By separately applying a predetermined pressure to the mold nozzle, polycrystalline silicon sheets can be easily pulled out using a pulling jig without requiring any skill, improving productivity and making extremely thin sheets possible. It also becomes possible to manufacture products.

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

第1図は本発明を実施するのに用い得る製造装
置の縦断正面説明図、第2図は第1図とは別異の
製造装置例を示した要部の縦断正面説明図、第3
図は近時本願人の提示した多結晶シリコンシート
の製造方法を実施するのに用い得る製造装置の縦
断正面説明図、第4図a,bは夫々第3図のa−
a線矢視断面図とモールドノズルの注入口側端面
図、第5図は既往提示の同上製造方法用製造装置
の縦断正面説明図、第6図は第5図の改良された
製造装置を示す縦断正面説明図、第7図は従来の
リボン法による多結晶シリコンシートの製造方法
用製造装置を示す縦断正面説明図である。 1a……不活性雰囲気、3……シリコン溶融
管、3a……下端細成ノズル、5……モールドノ
ズル、6……鋳造路、7……引張り治具、9……
落流管、9a……下端連続通過ノズル、9b……
管内空所、10……圧気供給路、p1……圧力、p2
……圧力、Si……溶融シリコン、MSi……固化シ
リコンシート。
FIG. 1 is a longitudinal sectional front explanatory view of a manufacturing apparatus that can be used to carry out the present invention, FIG.
The figure is a vertical cross-sectional front explanatory view of a manufacturing apparatus that can be used to carry out the method for manufacturing polycrystalline silicon sheets recently proposed by the applicant, and FIGS. 4a and 4b are respectively a--
A sectional view taken along line A and an end view on the side of the injection port of the mold nozzle, FIG. 5 is a longitudinal sectional front explanatory view of the manufacturing device for the same manufacturing method as previously presented, and FIG. 6 shows the improved manufacturing device of FIG. 5. FIG. 7 is an explanatory vertical cross-sectional view showing a manufacturing apparatus for a method for manufacturing a polycrystalline silicon sheet by a conventional ribbon method. 1a...Inert atmosphere, 3...Silicon melting tube, 3a...Lower end thinning nozzle, 5...Mold nozzle, 6...Casting path, 7...Tension jig, 9...
Falling pipe, 9a... lower end continuous passage nozzle, 9b...
Pipe cavity, 10...Pressure air supply path, p 1 ...Pressure, p 2
...Pressure, Si...molten silicon, MSi...solidified silicon sheet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 不活性雰囲気内にあつて、シリコン溶融管内
のシリコン母材を溶融した後、当該溶融シリコン
に圧力をかけて、上記シリコン溶融管の下端細成
ノズルより、当該圧力に見合つた溶融シリコンを
押出落流させ、当該落流溶融シリコンを、前記シ
リコン溶融管の下位に連設された落流管の管内空
所へ落下させた後、同上落流溶融シリコンが上記
落流管の下端連結通過ノズルを通過して、さらに
この下端連結通過ノズルに連着されているモール
ドノズル内の鋳造路へ送出すると共に、当該モー
ルドノズルに設けた不活性ガスの圧気供給路を介
して、当該鋳造路内の溶融シリコンに圧力を印加
し、このモールドノズル内にて当該溶融シリコン
の固化したシリコンシートを、所望引張り治具に
よつて連続的に引出するようにしたことを特徴と
する多結晶シリコンシートの製造方法。
1 After melting the silicon base material in the silicon melting tube in an inert atmosphere, pressure is applied to the molten silicon, and molten silicon commensurate with the pressure is extruded from the lower end fine nozzle of the silicon melting tube. After the falling molten silicon falls into the hollow space in the falling pipe connected below the silicon melting pipe, the falling molten silicon passes through the lower end connecting passage nozzle of the falling pipe. , and is further delivered to the casting path in the mold nozzle connected to this lower end connecting passage nozzle, and is also sent to the casting path in the casting path through the inert gas pressure supply path provided in the mold nozzle. Production of a polycrystalline silicon sheet, characterized in that pressure is applied to molten silicon, and a silicon sheet in which the molten silicon is solidified within the mold nozzle is continuously pulled out using a desired tensioning jig. Method.
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