JPH05294791A - 多結晶基板の製造方法および製造装置 - Google Patents
多結晶基板の製造方法および製造装置Info
- Publication number
- JPH05294791A JPH05294791A JP10001492A JP10001492A JPH05294791A JP H05294791 A JPH05294791 A JP H05294791A JP 10001492 A JP10001492 A JP 10001492A JP 10001492 A JP10001492 A JP 10001492A JP H05294791 A JPH05294791 A JP H05294791A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polycrystalline substrate
- producing
- raw material
- silicon
- melted portion
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高純度で粒径が大きく、かつ均一なシリコンな
どの多結晶基板の生産性を向上させる。 【構成】原材料からなる平板の複数枚を相互間に間隔を
保って水平に配置し、一つの高周波コイルを用いての誘
導加熱などにより各平板に同時に帯状溶融部を形成し、
その溶融部を移動させて水平浮遊帯域溶融法を同時に実
施する。
どの多結晶基板の生産性を向上させる。 【構成】原材料からなる平板の複数枚を相互間に間隔を
保って水平に配置し、一つの高周波コイルを用いての誘
導加熱などにより各平板に同時に帯状溶融部を形成し、
その溶融部を移動させて水平浮遊帯域溶融法を同時に実
施する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばシリコンなどか
らなる多結晶基板の製造方法および製造装置に関する。
らなる多結晶基板の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶基板、特にシリコンなどの半導体
の単結晶基板は、半導体素子の材料として広く用いら
れ、素子特性のために結晶の無欠陥化なども進められて
いる。一方、単結晶基板に比して製造の容易な多結晶基
板も、その低コストを生かしての利用が進められ、例え
ば太陽電池の基板に適用される。しかし、多結晶基板の
場合も、それを用いたデバイスの特性の向上のために
は、純度の向上、結晶粒径の増大および均一化が望まれ
る。
の単結晶基板は、半導体素子の材料として広く用いら
れ、素子特性のために結晶の無欠陥化なども進められて
いる。一方、単結晶基板に比して製造の容易な多結晶基
板も、その低コストを生かしての利用が進められ、例え
ば太陽電池の基板に適用される。しかし、多結晶基板の
場合も、それを用いたデバイスの特性の向上のために
は、純度の向上、結晶粒径の増大および均一化が望まれ
る。
【０００３】多結晶基板の純度の向上、結晶粒径の増
大、均一化のため技術の一例として、図２に示すような
シリコンリボン結晶の引き上げが知られている。この方
法はＥＦＧ (edge-defined film-feed growth)法と呼ば
れ、るつぼ11の中で、高周波コイル12を流れる電流によ
って誘導加熱されて生成したシリコン融液13に、シリコ
ン融液の濡れ性のよい硬質黒鉛製の形状規定体14を入
れ、その形状規定体の細長い断面の案内孔15における毛
細管現象によって案内孔上端まで融液13を盛り上がら
せ，そこに種多結晶をつけてリボン状のシリコン多結晶
16を矢印17の方向に引き上げる方法である。この方法
は、形状規定体14の案内孔15の断面の長さを長くするこ
とにより、理論的には大面積の多結晶基板を形成するこ
とが可能である。
大、均一化のため技術の一例として、図２に示すような
シリコンリボン結晶の引き上げが知られている。この方
法はＥＦＧ (edge-defined film-feed growth)法と呼ば
れ、るつぼ11の中で、高周波コイル12を流れる電流によ
って誘導加熱されて生成したシリコン融液13に、シリコ
ン融液の濡れ性のよい硬質黒鉛製の形状規定体14を入
れ、その形状規定体の細長い断面の案内孔15における毛
細管現象によって案内孔上端まで融液13を盛り上がら
せ，そこに種多結晶をつけてリボン状のシリコン多結晶
16を矢印17の方向に引き上げる方法である。この方法
は、形状規定体14の案内孔15の断面の長さを長くするこ
とにより、理論的には大面積の多結晶基板を形成するこ
とが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＥＦＧ
法においては、融液13の凝固、すなわち多結晶化は、融
液の熱が固液界面18を通じて多結晶固体16の方へ散逸す
ることだけによって行われる。しかしながら、案内孔の
幅は、毛細管現象を引き起こすため狭くされねばなら
ず、多結晶固体16の厚さは薄く、固液界面18の面積が小
さいため、固液界面を通じての熱の散逸量は少ない。多
結晶固体16の引き上げ速度は、液相から固相への熱の散
逸速度で律速され、通常毎分２cm程度と低く、多結晶基
板の生産性が上がらないという問題があった。
法においては、融液13の凝固、すなわち多結晶化は、融
液の熱が固液界面18を通じて多結晶固体16の方へ散逸す
ることだけによって行われる。しかしながら、案内孔の
幅は、毛細管現象を引き起こすため狭くされねばなら
ず、多結晶固体16の厚さは薄く、固液界面18の面積が小
さいため、固液界面を通じての熱の散逸量は少ない。多
結晶固体16の引き上げ速度は、液相から固相への熱の散
逸速度で律速され、通常毎分２cm程度と低く、多結晶基
板の生産性が上がらないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上述の問題を解決し、生
産性の高い多結晶基板の製造方法および製造装置を提供
することにある。
産性の高い多結晶基板の製造方法および製造装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の多結晶基板の製造方法は原材料からなる
平板の複数枚を相互間に間隔を保って板面を水平にして
配置し、各平板に一辺から対向辺に達する帯状溶融部を
両側の固体部の間に支持される程度の幅で同時に形成
し、その溶融部をその長手方向と直角方向に一定速度で
移動させるものとする。そして、原材料がシリコンを主
成分とすること、溶融部をすべての原材料平板をとり囲
むコイルに高周波電流を通電して行う誘導加熱により形
成すること、もしくは、レーザ光あるいは赤外ランプ光
の局部的な照射により形成することが有効である。そし
て、本発明の多結晶基板の製造装置は、不活性ガスの導
入口および排気口を備えた処理室と、その処理室内で原
材料からなる平板の複数枚を相互間に間隔を保って水平
に支持する可動支持手段と、その支持手段の移動方向に
ほぼ垂直な面内に巻かれた高周波コイルと、その高周波
コイルに接続された高周波電源とを備えたものとする。
めに、本発明の多結晶基板の製造方法は原材料からなる
平板の複数枚を相互間に間隔を保って板面を水平にして
配置し、各平板に一辺から対向辺に達する帯状溶融部を
両側の固体部の間に支持される程度の幅で同時に形成
し、その溶融部をその長手方向と直角方向に一定速度で
移動させるものとする。そして、原材料がシリコンを主
成分とすること、溶融部をすべての原材料平板をとり囲
むコイルに高周波電流を通電して行う誘導加熱により形
成すること、もしくは、レーザ光あるいは赤外ランプ光
の局部的な照射により形成することが有効である。そし
て、本発明の多結晶基板の製造装置は、不活性ガスの導
入口および排気口を備えた処理室と、その処理室内で原
材料からなる平板の複数枚を相互間に間隔を保って水平
に支持する可動支持手段と、その支持手段の移動方向に
ほぼ垂直な面内に巻かれた高周波コイルと、その高周波
コイルに接続された高周波電源とを備えたものとする。
【０００７】
【作用】原材料からなる平板の複数枚の各々に一辺から
対向辺に達する帯状溶融部を両側に支持される程度の幅
で同時に形成し、溶融部の長手方向と直角方向に一定速
度に移動されれば、各平板に同時に水平浮遊帯域溶融法
を実施することになるので、原材料の純度を向上させな
がら、均一な粒度で、粒径の増大した多結晶基板が製造
できる。
対向辺に達する帯状溶融部を両側に支持される程度の幅
で同時に形成し、溶融部の長手方向と直角方向に一定速
度に移動されれば、各平板に同時に水平浮遊帯域溶融法
を実施することになるので、原材料の純度を向上させな
がら、均一な粒度で、粒径の増大した多結晶基板が製造
できる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例の多結晶シリコン基
板の製造方法を示し、原材料の純度99.9％のシリコンよ
りなる平板１を複数枚、この図では５枚を、長さ方向の
両端に１mmの高さのアルミナ製スペーサ２をはさんで水
平になるように図示しない可動支持台の上に配置し、処
理室３の中に収容した。シリコン平板１は、原材料シリ
コンを溶融して鋳型に流し込んで作製した幅50mm、長さ
100mm 、厚さ0.４mmの板である。処理室３は、給気口４
から供給され、排気口５から排出される大気圧のアルゴ
ンガス６で満たされている。そして、各平板１を取囲む
１重巻の高周波コイル７に高周波電源８により周波数３
MHz の高周波数電力を加え、矢印９の方向に支持台を等
速で移動させる。これにより各シリコン平板１に板幅方
向に横切って形成された帯状溶融部を左から右へと移動
させた。その際、赤外線温度計10により加熱部分の温度
を測定し、溶融部の中心の温度が1450℃になるように高
周波電源８の出力をフィードバック制御した。帯状溶融
部は数mmの幅で表面張力により両側の固体部に支持され
ているので、移動中も落下することがなかった。こうし
て約５分後、スペーサ２により支持された両端部分を除
く部分が、一旦溶融した後再び固化した。コイルの移動
速度は、図２の方法における引き上げ速度と同様の毎分
２cm程度であるが、５枚の平板１について同時に行うの
で、実効処理速度は従来の５倍であった。
板の製造方法を示し、原材料の純度99.9％のシリコンよ
りなる平板１を複数枚、この図では５枚を、長さ方向の
両端に１mmの高さのアルミナ製スペーサ２をはさんで水
平になるように図示しない可動支持台の上に配置し、処
理室３の中に収容した。シリコン平板１は、原材料シリ
コンを溶融して鋳型に流し込んで作製した幅50mm、長さ
100mm 、厚さ0.４mmの板である。処理室３は、給気口４
から供給され、排気口５から排出される大気圧のアルゴ
ンガス６で満たされている。そして、各平板１を取囲む
１重巻の高周波コイル７に高周波電源８により周波数３
MHz の高周波数電力を加え、矢印９の方向に支持台を等
速で移動させる。これにより各シリコン平板１に板幅方
向に横切って形成された帯状溶融部を左から右へと移動
させた。その際、赤外線温度計10により加熱部分の温度
を測定し、溶融部の中心の温度が1450℃になるように高
周波電源８の出力をフィードバック制御した。帯状溶融
部は数mmの幅で表面張力により両側の固体部に支持され
ているので、移動中も落下することがなかった。こうし
て約５分後、スペーサ２により支持された両端部分を除
く部分が、一旦溶融した後再び固化した。コイルの移動
速度は、図２の方法における引き上げ速度と同様の毎分
２cm程度であるが、５枚の平板１について同時に行うの
で、実効処理速度は従来の５倍であった。
【０００９】このあと、溶融しなかった両端部を切り落
として得られた多結晶シリコン基板の粒径を測定したと
ころ、平均約200 μｍの比較的大きく、均一な結晶粒を
有することが分かった。さらに周知の帯域溶融効果によ
り、原料平板１中の不純物が進行方向に掃き出されて純
度が向上し、２次イオン質量分析法で測定した純度は9
9.98 ％であった。
として得られた多結晶シリコン基板の粒径を測定したと
ころ、平均約200 μｍの比較的大きく、均一な結晶粒を
有することが分かった。さらに周知の帯域溶融効果によ
り、原料平板１中の不純物が進行方向に掃き出されて純
度が向上し、２次イオン質量分析法で測定した純度は9
9.98 ％であった。
【００１０】上記の実施例では、加熱、溶融を高周波電
力による誘導加熱で行ったが、レーザ光あるいは赤外ラ
ンプ光の各平板に対する局部的な照射を同時に行うこと
によっても実施できる。また、本発明の方法は、シリコ
ンに限らず、サファイアなどの他の材料に対しても実施
することができる。
力による誘導加熱で行ったが、レーザ光あるいは赤外ラ
ンプ光の各平板に対する局部的な照射を同時に行うこと
によっても実施できる。また、本発明の方法は、シリコ
ンに限らず、サファイアなどの他の材料に対しても実施
することができる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、複数枚の原材料平板に
対して同時に水平浮遊帯域溶融法を実施して、高純度
化、粒径の均一化、粗粒化を行うので、製造速度は同時
処理の枚数分だけ実効的に向上する。そして、原材料平
板の溶融部は、両側の溶融しない部分に支えられている
ので、帯域溶融法実施の際に不純物が取り込まれないと
いう利点もある。
対して同時に水平浮遊帯域溶融法を実施して、高純度
化、粒径の均一化、粗粒化を行うので、製造速度は同時
処理の枚数分だけ実効的に向上する。そして、原材料平
板の溶融部は、両側の溶融しない部分に支えられている
ので、帯域溶融法実施の際に不純物が取り込まれないと
いう利点もある。
【図１】本発明の一実施例の多結晶シリコン基板製造装
置の概念的断面図
置の概念的断面図
【図２】従来の多結晶シリコン基板製造装置の断面図
１ シリコン平板 ２ スペーサ ３ 処理室 ４ 給気口 ５ 排気口 ６ アルゴンガス ７ 高周波コイル
Claims (6)
- 【請求項１】原材料からなる平板の複数枚を相互間に間
隔を保って板面を水平にして配置し、各平板の一辺から
対向辺に達する帯状溶融部を両側の固体部の間に支持さ
れる程度の幅で同時に形成し、その溶融部をその長手方
向とと直角方向に一定速度で移動させることを特徴とす
る多結晶基板の製造方法。 - 【請求項２】原材料がシリコンを主成分とする請求項１
記載の多結晶基板の製造方法。 - 【請求項３】溶融部を、すべての原材料平板をとり囲む
コイルに高周波電流を通電して行う誘導加熱により形成
する請求項１あるいは２記載の多結晶基板の製造方法。 - 【請求項４】溶融部をレーザ光の局部的照射により形成
する請求項１あるいは２記載の多結晶基板の製造方法。 - 【請求項５】溶融部を赤外ランプ光の局部的照射により
形成する請求項１あるいは２記載の多結晶基板の製造方
法。 - 【請求項６】不活性ガスの導入口および排気口を備えた
処理室と、その処理室内で原材料からなる平板の複数枚
を相互間に間隔を保って水平に支持する可動支持手段
と、その支持手段の移動方向にほぼ垂直な面内に巻かれ
た高周波コイルと、その高周波コイルに接続された高周
波電源とを備えたことを特徴とする多結晶基板の製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10001492A JPH05294791A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 多結晶基板の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10001492A JPH05294791A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 多結晶基板の製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05294791A true JPH05294791A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14262705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10001492A Pending JPH05294791A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 多結晶基板の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05294791A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022130651A1 (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 株式会社クリスタルシステム | 薄板状単結晶製造装置および薄板状単結晶製造方法 |
| WO2023017670A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 株式会社クリスタルシステム | 薄板状単結晶製造装置および薄板状単結晶製造方法 |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP10001492A patent/JPH05294791A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022130651A1 (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 株式会社クリスタルシステム | 薄板状単結晶製造装置および薄板状単結晶製造方法 |
| US11939696B2 (en) | 2020-12-15 | 2024-03-26 | Crystal Systems Corporation | Thin plate-shaped single-crystal production equipment and thin plate-shaped single-crystal production method |
| WO2023017670A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 株式会社クリスタルシステム | 薄板状単結晶製造装置および薄板状単結晶製造方法 |
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