JPH1121120A

JPH1121120A - 多結晶半導体の製造方法および製造装置

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Publication number: JPH1121120A
Application number: JP9177360A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiro Okuno; 哲啓奥野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-26
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: EP0889148A1; CN1204704A; DE69830024T2; JP3523986B2; US6110274A; DE69830024D1; CN1115427C; EP0889148B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質で結晶学的に優れる半導体多結晶イン
ゴットを製造する。【解決手段】密閉容器１内を、半導体に対して不活性
な雰囲気に保つ。るつぼ９内に半導体材料１７を装入
し、半導体材料１７を誘導加熱コイル５によって加熱融
解させる。るつぼ９の底部から熱を奪いながら凝固さ
せ、多結晶半導体を製造する。下方から上方に向う一方
向の凝固工程で、半導体材料１７の凝固速度が一定とな
るように、熱放出量を予め求められる関係に従って変化
させながら、半導体結晶の成長を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶半導体の製
造方法および製造装置に関する。さらに詳しくは、応力
歪の小さい多結晶シリコン半導体の製造方法および製造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンはＩＣ（集積回路）等に用いる
半導体の材料として、または太陽電池の材料として工業
生産の面からも、資源の面からも優れた材料であり、こ
れらの用途に汎用されている。特に、太陽電池として、
実用化されているものはほとんどシリコンである。現
在、電力供給用太陽電池としては単結晶シリコンを用い
たものが主流である。低コストを実現するために、多結
晶シリコンを用いる太陽電池の開発が期待されている。
現状では多結晶シリコンの変換効率が単結晶シリコンよ
りも低いので、太陽電池に使用するには、先ず、高品質
の多結晶シリコンを得ることが必要である。

【０００３】多結晶シリコン半導体の一般的な製造方法
では、シリカるつぼに固体シリコンを挿入して加熱炉内
で融解し、黒鉛るつぼに鋳込む。最近では、真空中、あ
るいは不活性ガス中で融解して、酸素、窒素ガス等のシ
リコンへの混入を防止し、品質向上とダスト防止を行う
方法が知られている。

【０００４】たとえば、独国ワッカー社の半連続鋳造炉
では、真空中または不活性ガス雰囲気中で、シリカるつ
ぼ内で融解したシリコンを、黒鉛等の鋳型内にるつぼを
傾けて注入する（特公昭５７−２１５１５）。米国クリ
スタルシステムズ社のＨＥＭ法（熱交換法）では、真空
中でシリカるつぼ内のシリコンを融解し、そのまま、そ
の中で固める（特公昭５８−５４１１５）。また、前記
ワッカー社法の改良として、シリコン融解るつぼに水冷
した鋼板を用いる方法（特開昭６２−２６０７１０）等
も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のいずれのシリコ
ン製法においても、シリコン半導体の凝固工程での熱放
出量は一定となることを目的として制御されている。そ
の結果、シリコンが凝固して液相から固相に変る成長の
初期に比べて、終期ほど多くの固体部分を通して熱伝達
を行うようになる。シリコンは固体の方が液体よりも熱
抵抗が大きくなるので、凝固工程で放出される熱を排出
することが困難となり、結局、成長速度が遅くなる。成
長速度が一定でないと、そこで歪みや欠陥が生じ易くな
り、結晶の品質低下をもたらす。たとえば、得られる結
晶の品質を評価する指標の１つであるＥＰＤ（Etch Pit
Density，エッチピット密度）は、通常約１０⁵／ｃｍ²
であり、単結晶の１０²／ｃｍ²未満と比較して著しく高
い値となっている。

【０００６】そこで、焼なまし（アニール）処理を行っ
て、ＥＰＤの改善を図る試みがなされている。たとえ
ば、特公昭５８−５４１１５では、凝固後に、焼なまし
のためにるつぼ温度を調節している（同公報第２欄３３
行〜３６行目を参照）。しかしながら、通常、半導体イ
ンゴットの形状は、３０〜５０ｃｍ角程度で比較的大き
いため、凝固後に焼なましを行うと、インゴット中央部
と周辺部とで焼なまし中に温度差が発生する。その結
果、歪応力を開放する目的で行われる焼なまし工程で、
かえって歪が発生する傾向があり、焼なましの効果はほ
とんど期待できなくなってしまう。当然、得られる多結
晶のＥＰＤも高くなる傾向にある。

【０００７】本件出願人は、前述の試みをさらに改善す
るため、半導体結晶の成長と焼なましとを交互に行わせ
て、結晶学的に優れ、かつ応力歪みの小さい多結晶半導
体を製造する方法および装置を、特願平７−３４４１３
６として出願している。しかしこの方法では、実際に結
晶の成長が進行している間の熱放出量が、成長初期から
終期まで、常に一定になっているため、結果的に、成長
速度は固化初期に比べて終期になるほど遅くなる。その
結果、焼なましによる効果が半減していると判断されて
いる。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は成長速度、すなわち凝固速度
が常に一定になるようにして、結晶学的に優れ、かつ応
力歪の小さく、欠陥の少ない多結晶半導体の製造方法お
よび装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本明細書中用いる「不活
性な雰囲気下」とは、真空中あるいは、その中で半導体
材料が加熱時に酸化されない不活性ガス等が存在する雰
囲気下を意味し、密閉容器内で実現される。

【００１０】本発明は、半導体に対して不活性な雰囲気
下で、るつぼ内に半導体材料を装入し、るつぼ内で半導
体材料を加熱手段によって加熱融解し、るつぼ底部から
熱を奪いながら融解した半導体材料を凝固させ、続いて
るつぼを冷却しながら、凝固した半導体を冷却させる多
結晶半導体の製造方法において、半導体材料の固液界面
が移動する凝固の速度と熱放出量との関係を予め求めて
おき、融解した半導体材料を凝固させる際に、凝固速度
が一定になるように、予め求められている関係に従っ
て、熱放出量を時間に対して変化させることを特徴とす
る多結晶半導体の製造方法である。

【００１１】本発明に従えば、融解した半導体材料を凝
固させる際に、半導体材料の固液界面が移動する凝固速
度が一定になるように、予め求められている凝固の速度
と熱放出量との関係に従って、熱放出量を時間に対して
変化させる。凝固速度が一定になるので半導体の結晶の
成長速度も一定になり、結晶学的に優れ、応力歪みが小
さく、欠陥の少ない多結晶半導体を製造することができ
る。

【００１２】また本発明で、前記凝固の際には、一定速
度での凝固と焼なましとを、交互に行わせることを特徴
とする。

【００１３】本発明に従えば、一定の速度で凝固と焼な
ましとを交互に行わせるので、応力歪みをさらに少なく
することができる。

【００１４】また本発明は、前記熱放出量の変化を、る
つぼ底部から熱を奪う冷媒の入口側と出口側との間の温
度変化の検出値に基づいて制御することを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、るつぼ底部から熱を奪う
冷媒は、熱放出量に対応して温度が変化する。冷媒の入
口側と出口側との間の温度変化を検出すれば、熱放出量
の変化を容易に検出して制御することができる。

【００１６】また本発明は、前記熱放出量の変化を、凝
固初期から終了期に向って増大するように行わせること
を特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、凝固が進行して、液相に
比べて熱伝導率が低い固化した部分を通る熱放出の割合
が増大しても、熱放出量を増大させて、凝固速度を一定
にすることができる。

【００１８】また本発明では、前記熱放出量の増大が一
次関数に従って行われることを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、凝固の進行に伴う熱放出
量の増大が一次関数に従うように行われるので、簡単な
制御で応力歪みの少ない多結晶半導体を得ることができ
る。

【００２０】また本発明では、前記熱放出量の変化を、
るつぼ底部から熱を奪う冷媒の流量の調節によって行わ
せることを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、るつぼ底部から熱を奪う
冷媒の流量を増減して熱放出量を増減する調節を容易に
行うことができる。

【００２２】また本発明では、前記るつぼの底部を中空
構造を有する支持台に乗載させ、前記熱放出量の変化
を、中空構造に断熱体片を出し入れして、るつぼ底部か
ら奪う熱を調整することによって行わせることを特徴と
する。

【００２３】本発明に従えば、るつぼの底部を乗載する
支持台の中空構造に断熱体片を挿入すると、中空構造内
での輻射伝熱を抑制し、熱放出量を減少させることがで
きる。中空構造から断熱体片を出すようにすれば、輻射
伝熱に対する抑制が減少し、熱放出量を増加させること
ができる。

【００２４】また本発明では、前記半導体材料をるつぼ
に装入する前に、るつぼの底面に半導体の種結晶を配置
し、凝固の際に種結晶から多結晶を成長させることを特
徴とする。

【００２５】本発明に従えば、種結晶から結晶学的に優
れた半導体多結晶を成長させることができる。

【００２６】また本発明では、前記半導体材料がポリシ
リコンであり、前記多結晶半導体が多結晶シリコンであ
ることを特徴とする。

【００２７】本発明に従えば、半導体材料としては、ポ
リシリコンが好ましく、その場合、生成する多結晶半導
体は多結晶シリコンである。凝固速度が一定になるの
で、応力歪みが少なく、結晶学的に優れたシリコン多結
晶を成長させることができ、変換効率の高い太陽電池な
どに適用することができる。

【００２８】さらに本発明は、半導体に対して不活性な
雰囲気に保ち得る密閉容器と、密閉容器内に配置され、
半導体材料を装入するためのるつぼと、るつぼをその底
部よりも上方で加熱して半導体を融解する加熱手段と、
るつぼの底部の下面を支持してるつぼを乗載する支持台
と、支持台を冷却する冷却手段と、支持台を鉛直軸線ま
わりに回転駆動し、かつ昇降駆動する駆動手段と、予め
求められる凝固速度と熱放出量との関係に従って、半導
体材料の凝固時に、凝固速度が一定となるように、熱放
出量を制御する熱放出量制御手段とを含むことを特徴と
する多結晶半導体の製造装置である。

【００２９】本発明に従えば、半導体に対して不活性な
雰囲気下で、るつぼ内に半導体材料を装入し、るつぼ内
で半導体材料を加熱手段によって加熱融解する。半導体
材料が融解したら、冷却手段がるつぼ底部から熱を奪い
ながら融解材料を凝固させ、下方から上方に一方向凝固
した多結晶半導体を製造することができる。半導体材料
からの熱放出量を予め求められる凝固速度と熱放出量と
の関係に従って制御するので、結晶学的に優れ、応力歪
の小さい多結晶半導体を得ることができる。

【００３０】また本発明で、前記支持台は、断熱材を出
し入れ可能な中空構造を有することを特徴とする。

【００３１】本発明に従えば、支持台の中空構造に断熱
体片を出し入れすると、中空構造内での輻射伝熱を調節
し、熱放出量を制御することができる。

【００３２】また本発明で、前記冷却手段は、冷媒を流
通させて支持台を冷却し、前記熱放出量制御手段は、冷
媒の入口と出口との間の温度変化を検知する温度変化検
知手段と、温度変化検知手段が検知する温度変化に基づ
いて、冷媒の流量または断熱材の出し入れ量を調整する
調整手段とを備えることを特徴とする。

【００３３】本発明に従えば、るつぼ底部から熱を奪う
冷媒は、熱放出量に対応して温度が変化する。冷媒の入
口側と出口側との間の温度変化を検出すれば、熱放出量
の変化を容易に検出し、るつぼ底部から熱を奪う冷媒の
流量を増減して熱放出量を増減する調節を容易に行うこ
とができる。また支持台の中空構造に断熱体片を出し入
れして、るつぼ底部から奪う熱を調整することによって
熱放出量の調節を容易に行うことができる。

【００３４】また本発明は、前記加熱手段によって加熱
されるるつぼの加熱温度Ｔ１を検出する加熱温度検出手
段と、るつぼの底部の下面の底面温度Ｔ２を検出する底
面温度検出手段と、加熱温度検出手段および底面温度検
出手段の各出力に応答し、加熱温度Ｔ１が半導体材料の
融解温度以上になるように加熱手段を制御し、底面温度
Ｔ２の時間変化率ΔＴａが設定値以上になるとき、加熱
温度Ｔ１が下降するように加熱手段を制御する制御手段
とを含むことを特徴とする。

【００３５】本発明に従えば、半導体材料が融解すると
き融解熱を吸収するので、るつぼの温度を一定に保ち続
けるように、制御手段によって加熱手段の電力を制御す
ると、るつぼ内の材料が融解するにつれて失われる融解
熱が減少し、るつぼ、特にるつぼの底部の下面の温度が
上昇する。したがって、このるつぼの底面温度Ｔ２の変
化は、るつぼ内の半導体材料の融解状態を反映している
ことになり、該温度の時間変化率ΔＴａを測定し、これ
が設定値以上になると直ちにるつぼの加熱手段による加
熱を停止する。特に、種結晶を半導体多結晶の成長に使
用する場合は、るつぼの底面に敷かれた種結晶の融解が
阻止されるので、このような加熱温度の制御は特に好ま
しい。続いて、るつぼの徐冷を開始し、融解した半導体
材料を凝固させる。本発明の製造方法に従えば、るつぼ
底部から熱を奪いながら凝固させるので、るつぼ底面か
ら上部に向けて方向性を持つ多結晶半導体の結晶が成長
する。

【００３６】本発明の製造方法の特徴は、凝固工程で、
冷却による半導体材料の凝固（すなわち、結晶の成長）
と焼なましを同時に行うことである。これは、半導体材
料の熱放出量を周期的に変化させることで達成できる。
すなわち、熱放出量が比較的大きい期間に結晶の成長が
起こり、続いて、熱放出量が比較的小さく抑えられた期
間に焼なましが起こる。凝固工程中、これらの段階を経
時的に繰返し、熱放出量を周期的に変化させる。本発明
の製造方法を実施するにあたっては、融解半導体材料の
固液界面付近の温度（以下、「固液温度」と称する）
を、るつぼの底部の底面温度Ｔ２として較正し、固液温
度が半導体の融点（たとえば、ポリシリコンならば約１
４２０℃）を基準にして、所定の範囲内で上下するよう
にＴ２を調節することにより、熱放出量大の状態、およ
び熱放出量小の状態を作り出す。このようにして本発明
によれば、凝固時に結晶の歪応力が開放され、歪応力の
少ない高品質、かつ結晶学的に優れた半導体多結晶を再
現性よく成長させることができる。

【００３７】また、前記凝固工程で、熱放出量が比較的
大きい期間の合計時間を熱放出量の比較的小さい期間の
合計時間の１０倍以下に設定すると、得られる多結晶半
導体の品質がさらによくなる。

【００３８】前記多結晶半導体の製造方法において、種
結晶を用いて結晶の成長を図る場合、るつぼの底部の底
面温度Ｔ２の時間変化率ΔＴａの設定値を、約０．２℃
／分〜約０．５℃／分の範囲の値に設定すると種結晶の
融解が抑えられ、得られる多結晶半導体の品質がよくな
る。ΔＴａが０．２℃／分未満であると種結晶のみなら
ず半導体材料も未融解で残り、均質な半導体多結晶が得
られない。また、ΔＴａが０．５℃／分を超えると種結
晶も融解する場合があり、良好な多結晶の結晶成長が期
待できない。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の多結晶半導体の
製造方法および製造装置を図１〜図８を参照して、好適
な実施の形態を用いて詳細に説明する。本発明に使用で
きる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）のみについ
て例示するけれども、その他の材料、たとえばゲルマニ
ウム（Ｇｅ）等の材料も同様に本発明の製造方法におい
て使用することができる。

【００４０】図１は、本発明の実施の第１形態に基づく
多結晶半導体の製造装置の概略構成を示す縦断面図であ
る。この装置には、密閉容器１が大気から遮断されて設
けられている。密閉容器１は、図には示していない真空
遮断用扉などを介して、外部の真空ポンプに連結され、
容器内部が真空に保たれる構成でもよい。あるいは、ア
ルゴンなどの不活性ガスが内部を常圧またはやや正圧に
保って循環する構成でもよい。密閉容器１内の雰囲気が
非酸化的環境に保たれていれば、半導体材料が密閉容器
１内で加熱溶解されても、酸化による悪影響を受けな
い。

【００４１】密閉容器内１には、熱絶縁体２および、加
熱体３から成る円筒状の加熱炉４が容器側壁から離れて
設けられている。熱絶縁体２および加熱体３はいずれ
も、たとえば、カーボンファイバおよびグラファイト製
である。加熱体３は、金属等の導電体で構成されていて
もよい。加熱炉４の周囲、特に加熱体３が位置する部分
に対応する外周辺に誘導加熱コイル５が巻付けられてい
る。誘導加熱コイル５には、たとえば１０ｋＨｚ前後の
周波数の高周波電流を通電し、加熱体３を誘導によって
熱する。加熱体３の側壁部には、加熱体３の温度である
加熱温度Ｔ１を測定するための第１の熱電対６が、導入
管を通して挿入されている。

【００４２】熱電対６および誘導加熱コイル５は、それ
ぞれリード線８によって密閉容器１の外部に設けられる
制御部７に接続される。制御部７は、熱電対６からの出
力に応答して、誘導加熱コイル５に与える電力を制御
し、加熱炉４の昇温または降温を自由に行うことができ
る。

【００４３】密閉容器１の内部には、半導体材料、およ
び必要ならば種結晶が装入されるるつぼ９が配置され
る。るつぼ９は、加熱炉４が形成する内部空間内で、加
熱炉４の側壁および上部から離間するように配置され
る。るつぼ９は、たとえばシリカ材、グラファイト材、
その他の材料としてタンタル、モリブデン、タングステ
ン、窒化ケイ素、窒化ホウ素から成っていてもよい。る
つぼ９の形状は、加熱炉４の内部空間の形状に適合すれ
ばよく、円筒状あるいは四角柱状などに選ぶ。

【００４４】るつぼ９は、密閉容器１中で、その底部が
支持台１０に乗載されて支持されている。支持台１０
は、たとえば表層１０ａおよび底層１０ｃがグラファイ
トから成り、中間層１０ｂがカーボンファイバから成る
積層構造であることが好ましい。支持台１０は、さらに
台座１１上に載置され、台座１１は下方に連結する筒体
１２の上端に取付けられ、中央の長軸のまわりに回転可
能である。筒体１２の回転は、台座１１から支持台１０
を介してるつぼ９に伝わり、るつぼ９も筒体１２の回転
に従って回転する。るつぼ９に半導体が装入され、加熱
炉４内でるつぼ９が加熱される際に、回転も行えば、る
つぼ９内の半導体材料の温度分布は均一となる。

【００４５】図２に示すように、台座１１は中空二重構
造を有して、冷却部１１ａを備え、筒体１２も同様に二
重管状である。たとえば冷却水などの冷媒が冷却部１１
ａ内を強制循環され、台座１１が支持する支持台１０を
冷却する。るつぼ９の底面温度Ｔ２は、第２の熱電対１
３によって検出される。

【００４６】図１に示すように、加熱炉４の頭頂部、す
なわちるつぼ９の真上の加熱体３中には、パイロメータ
１４が取付けられている。このパイロメータ１４は、る
つぼ９内の半導体材料からの熱放射を検知し、材料の表
面温度を測定できる。また半導体材料が液相状態である
か固相状態であるかで異なる放射率の違いも検知するこ
とができる。したがって、装入された半導体材料の加熱
融解時には材料の融解状態を、あるいは材料の冷却凝固
時には材料の凝固状態を判別するのに、パイロメータ１
４は有用である。パイロメータ１４の出力は、制御部７
に入力される。

【００４７】冷媒は、冷媒槽１５から連続的に筒体１２
に供給される。この冷却機構は、結果的には支持台１０
が当接するるつぼ９の底部の下面と熱交換し、底部を冷
却する役割を果す。台座１１および筒体１２は、密閉容
器１の外部に設けられた駆動手段１６によって上下方向
に駆動され、るつぼ９もそれらの上下動に伴って昇降す
る。こうして、加熱炉４とるつぼ９との間の距離も、近
接あるいは離間するように調節することができる。さら
に、駆動手段１６は、前述のように、筒体１２を軸線ま
わりに回転駆動させる。るつぼ９内に装入されている半
導体材料１７は、上方から加熱されて融解され、下方か
ら冷却されて凝固する。

【００４８】本発明の製造装置の１つの構成上の特徴
は、るつぼ９の底部中央付近に、底部の下面と当接し
て、支持台１０の表層１０ａ中に第２の熱電対１３が埋
設されていることである。図２では、るつぼ９の底部中
央部付近の要部を拡大して示す。この熱電対１３は、る
つぼの底部下面の温度である底面温度Ｔ２を測定するた
めに用いられ、そして第１の熱電対６と同様に、制御部
７にリード線８を介して電気的に接続されている。した
がって、制御部７は第２の熱電対１３からの底面温度Ｔ
２の出力に応答して、誘導加熱コイル５に供給する電力
を制御し、加熱炉４の昇温や降温を行うこともできる。

【００４９】図３および図４は、本発明の基礎として、
特願平７−３４１１３６における制御の考え方を示す。
図３は、第１の熱電対６および第２の熱電対１３からそ
れぞれ出力される加熱温度Ｔ１および底面Ｔ２の時間的
な変化の例をそれぞれ示す。図中、曲線Ｌ１は加熱温度
Ｔ１のカーブを、曲線Ｌ２は底面温度Ｔ２のカーブを、
曲線Ｌ３はパイロメータ１４の出力を示す。また、図４
は、後述するように、図１に示す制御部７の動作を説明
するためのフローチャートである。第１の熱電対６が検
出する加熱温度Ｔ１と、第２の熱電対１３が検出する底
面温度Ｔ２との出力に応答して、制御部７は図４の各ス
テップを順次的に実行する。図４のようなフローチャー
トに従わず、加熱温度Ｔ１および底面Ｔ２の経時変化
を、たとえば図３上で追跡しながら、制御部７を手動に
よって制御し、加熱炉４の昇温や降温ならびにその他の
工程、たとえば筒体１２の昇降等を行わせることも可能
である。

【００５０】なお、凝固速度を一定にするためには、熱
放出量を連続的に変化させる必要があり、凝固後の焼な
まし行程では、熱放出量を周期的に変化させる必要があ
る。

【００５１】以下、図３および図４を参照して、本発明
の基礎となる多結晶半導体の製造方法を、各工程毎にさ
らに詳しく説明する。図４のステップａ０のスタートと
して、先ず、半導体材料１７であるポリシリコンをるつ
ぼ９に装入する。この充填作業は、図１の密封容器１外
部で行うことが好ましい。次に、ポリシリコンを含むる
つぼ９を、台座１１の上に載置された支持台１０の上面
に載せ、るつぼ９の中心が台座１１、支持台１０の中央
を通る軸に一致するように合わせる。駆動手段１６を用
いて、筒体１２、台座１１を上昇させ、るつぼ９が加熱
炉４内部の所定の位置に配置されるように、るつぼ９の
セッティングを行う。加熱炉４を作動させる前に、台座
１１および筒体１２に冷媒を循環させ、るつぼ９の底
部、特に、底部の下面が冷却機構によって冷却されてい
ることを確かめる。

【００５２】さらに、加熱炉４の加熱を始める前に、筒
体１２を駆動手段１６で鉛直軸線まわりに回転させ、る
つぼ９内のポリシリコンへの加熱が均一に行われるよう
にする。

【００５３】続いて、ステップａ１で、誘導加熱コイル
５に約７ｋＨｚの周波数の交流を印加し、たとえば常温
である温度Ｔ３０から加熱を開始する。加熱昇温は、第
１の熱電対６の検出する加熱温度Ｔ１が設定温度Ｔ２
０、たとえば約１５４０℃に到達するまで、約４００℃
／時間の温度勾配で昇温を行う。到達時ｔ１時は、典型
的には加熱を開始してから約４．５時間後である。ステ
ップａ１での判定が否定ならばステップａ１を継続し、
肯定になればステップａ２に移る。ステップａ２では、
第１の熱電対６の検出する加熱温度Ｔ１を設定温度Ｔ２
０に保持するための電力を、誘導加熱コイル５に、制御
部７で制御しながら供給し続ける。ステップａ２で、る
つぼ９内のポリシリコンは融解温度である約１４２０℃
に達し、るつぼ９の上部から下部に向かって融解が進行
する。この融解の状態は、パイロメータ１４を使用して
モニタすることができる。

【００５４】図２に示すように、台座１１中には冷媒が
循環し、支持台１０、さらにるつぼ９の底部の下面を冷
却するので、るつぼ９の底部、および下部はるつぼ９の
上部に比較して低温度に保たれる。これは、図３に示す
曲線Ｌ１，Ｌ２の立上り勾配からも明らかである。熱電
対６が検出する加熱温度Ｔ１が前述のように一定値Ｔ２
０に保たれ、るつぼ９の上部あるいは側壁部からの加熱
が継続するので、第２の熱電対１３の検出する底面温度
Ｔ２も、やはり第１の熱電対６の検出する加熱温度Ｔ１
と同様に、より緩やかな勾配で上昇する。

【００５５】図３に示すように、シリコンの融解温度近
傍になると、曲線Ｌ２の勾配は平坦になる。このｔ２時
では、ｔ１時から約２．５時間経過している。このｔ２
以降の時間領域においては、ポリシリコンが融解するに
際して融解熱を奪うため、第２の熱電対１３の検出する
底面温度Ｔ２の上昇が抑制されている。そこで、ステッ
プａ３では、底面温度Ｔ２の単位時間ΔＷあたりの時間
変化率ΔＴａ（℃／分）を第２の熱電対１３からの出力
でモニタし、ΔＴａがたとえば、０．２（℃／分）など
の設定値以上になる時点ｔ３を検知する。このｔ３時
は、たとえばｔ２時から約４時間経過後である。ステッ
プａ３の判定が否定であるならば、加熱温度Ｔ１を初期
の設定値Ｔ２０に設定したまま、ステップａ２を継続す
る。

【００５６】次にステップａ４に移り、制御部７を用い
て加熱温度Ｔ１を温度勾配が３００（℃／時間）となる
ように降温させる。それと同時に、台座１１を駆動手段
１６で下降させる。下降速度は、約７（ｍｍ／時間）で
ある。台座１１は融解するポリシリコンの温度制御がよ
り正確に行われるように、１ｒｐｍ以下のスピードで回
転させる。以降のステップでも、るつぼ９の回転は持続
させる。ステップａ４で加熱温度Ｔ１を下げ続け、ステ
ップａ５で、たとえば、約１４４０℃である所定温度Ｔ
２１に到達すると判断されると、ステップａ６に移る。
この時点ｔ４は、たとえばｔ３時から約０．３時間経過
後である。ステップａ５で否定的な判断のときにはステ
ップａ４に戻る。

【００５７】ステップａ６では、第１の熱電対６が検出
する加熱温度Ｔ１を設定温度Ｔ２１に保持するための電
力を、誘導加熱コイル５に制御部７で制御しながら供給
し続ける。ステップａ７で、パイロメータ１４の出力の
変化に基づき、凝固工程が完了しているか否かを判断す
る。完了していないと判断されるときは、ステップａ６
に戻る。パイロメータ１４からの出力は、曲線Ｌ３で示
されるように、ポリシリコンが融解しているときには、
液体からの熱放射を検出するので、出力信号のレベルが
細かく変動している。凝固が完了すると、パイロメータ
１４は固体からの熱放射を検出するようになるので、出
力信号のレベルには細かな変動が無くなる。このような
変化を検知することによって、凝固完了か否かを判断す
ることができる。

【００５８】ステップａ７において、たとえば約１４〜
１７時間後のｔ５時にシリコンの冷却が終了したことが
確認されると、ステップａ８では、加熱温度Ｔ１が常温
付近まで下がるように、温度勾配１００（℃／時間）程
度で冷却する。ステップａ９で、たとえば約１５時間後
に、シリコンの冷却が終了したことを確認し、るつぼ９
を密封容器１から取出す。さらに、生成した多結晶シリ
コンインゴットをるつぼ９から取除くと、るつぼ９の底
面から上面方向へ一方向性で凝固した多結晶シリコンが
得られる。典型的には、ステップａ１〜ａ９を完了する
のに要する時間は、約４０時間程度である。

【００５９】ステップａ１、ａ３あるいはａ５で、設定
温度Ｔ２０、時間変化率ΔＴａあるいは設定温度Ｔ２１
等を予め適当な値に設定しておき、それらをコンピュー
タに入力し、これらの設定値に到達したか否かで各ステ
ップの判定を行い、制御部７を制御し、加熱炉４内の温
度制御および冷却、凝固工程を実施することは、本発明
にとって非常に有利である。

【００６０】本発明の実施の第１形態では、熱放出量の
連続的または周期的な変化を、前記製造装置の台座１１
を循環する冷媒の流量を調節することによって行わせ
る。この場合、熱放出量は、冷媒が水の場合には、次の
第１式によって表されることが判明している。

【００６１】

【数１】

【００６２】このようにして、求める熱放出量を連続的
または周期的に変化させるには、図５に示すように半導
体材料１７の凝固工程で、所定の冷却パターンを設定
し、連続的変化では、冷媒の流量を連続的に変化させれ
ばよい。また周期的変化では、熱放出量が大きい設定値
Ｑ１と小さい設定値Ｑ２との間を交互するように、冷媒
の流量を調節する。

【００６３】本発明で、結晶の成長速度を一定にするた
めの最も簡便な方法は、実行を意図する半導体製造条件
と実質的に同一の条件下で、るつぼ９内で半導体を加熱
融解し、凝固し始めた融解半導体材料１７に、高融点材
料、たとえばセラミックス棒を挿入し、固液界面に触れ
たときの棒の位置から固液界面位置を記録することであ
る。記録された固液界面位置の時間的変化に基づいて、
凝固速度が求められる。さらに、このとき、図１に示す
ような第３および第４の熱電対２２，２３によって、冷
媒の入口温度Ｔ３および出口温度Ｔ４をそれぞれ測定し
記録する。これを凝固行程完了まで繰返す。△Ｔ＝Ｔ４
−Ｔ３であるので、冷媒の流量が判れば、第１式に従っ
て熱放出量を求め、凝固速度との相関を求めることがで
きる。このようにして、凝固速度は、半導体製造中、常
時、読出すことができる入口温度Ｔ３と出口温度Ｔ４と
の温度差△Ｔと、そのときの冷媒流量から制御すること
が可能になる。

【００６４】本実施形態においては、半導体１７の凝固
速度を、冷媒の入口温度Ｔ３および出口温度Ｔ４の温度
差△Ｔに置換えて、一定になるように設定する。さらに
詳しくは、熱放出量の制御を、冷媒、たとえば冷却水の
水量を変化させることによって、実質的には行うことに
なる。

【００６５】図６は、凝固速度の時間的変化の一例を示
す。図６（ａ）は、熱放出量を一定にしたときの凝固速
度の変化を示す。凝固初期に比べて、終期になると、固
体部分が熱抵抗となるために、凝固速度が低下する。こ
れに対して、図６（ｂ）は、冷却水量を変化させて、冷
却水の入口温度Ｔ４と出口温度Ｔ３との温度差をモニタ
しながら、熱放出量を時間に対して連続的に変化させる
ことによって、凝固速度を制御させた結果を示す。ここ
で、冷却水量は、１５（リットル／分）から２０（リットル／
分）まで、連続的に変化させている。ただし、今回の条
件は、るつぼ９のサイズや台座１１の構造等に依存して
いるので、半導体１７のバッチ毎に最適条件を求める必
要がある。

【００６６】図７は、結晶の成長速度と時間との関係を
示す。図７（ａ）に示すように、るつぼ９内の半導体１
７であるシリコンの固体部１７Ｓと融解部１７Ｌとの固
液界面１８は、底面からＬ（ｔ）の長さであり、時間ｔ
の関数である。るつぼ９の底面での冷却状態が一定であ
れば、図７（ｂ）に示すように、成長速度は変化する。
ここで、成長速度について、次の第２式の関係を想定す
ることができる。

【００６７】

【数２】

【００６８】したがって、成長速度を一定にするために
は、固液界面の熱放出量を一定にする必要がある。冷却
部の熱放出量の変化量を△Ｈ（ｔ）とし、Ｓｉ固体の熱
伝導率をσとすると、次の第３式を満たす必要がある。

【００６９】

【数３】

【００７０】ここで、Ａは、るつぼ９のサイズや冷却能
力に依存する定数である。第３式からは、次の第４式が
得られる。

【００７１】 △Ｈ（ｔ）＝Ａ／（σ×Ｓ）×Ｌ（ｔ） …（４）Ｌ（ｔ）、すなわち、成長速度が一定であれば、熱放出
量の変化△Ｈ（ｔ）も時間に対して一定である。したが
って、図８に示すように、熱放出量Ｈ（ｔ）は、時間に
対して一次関数で増大させる必要がある。

【００７２】図９は本実施形態の温度制御特性を示し、
図１０は温度制御についてのフローチャートを示す。図
９のｔ４時までの処理は、基本的に図３と同等である。
また、図１０のステップｂ０〜ｂ５およびステップｂ７
〜ｂ９は、図４のステップａ０〜ａ５およびステップａ
７〜ａ９とそれぞれ同等である。本実施形態では図９の
ｔ４時〜ｔ５時に、熱放出量Ｈ（ｔ）を予め実験的に求
められる関係に従って制御し、凝固速度すなわち結晶の
成長速度を一定にしている。この関係は、図８に示すよ
うな一次関数で直線的に増加するように近似することが
できる。一次関数で制御すると、制御が簡易化される。

【００７３】凝固初期から、実験で求めた凝固速度、お
よび、冷媒の入口と出口との温度差△Ｔとそのときの冷
媒の流量とから求める熱放出量の関係に従って、凝固速
度が工程中一定になるように、冷媒流量を制御する。

【００７４】たとえば、図１に示すように、予め制御部
２４に設定されているプログラムに基づいて、冷媒とし
ての冷却水の水量を制御する。冷却水の入口温度Ｔ３お
よび出口温度Ｔ４と、冷却水量計２５によって検出され
る水量とを制御部２４に入力し、温度差をモニタしなが
ら、電磁弁２６の開閉度を制御することができるように
しておけば、自動的に凝固速度を一定にすることができ
るので、非常に有利である。

【００７５】熱放出量の制御は、冷媒の流量を変えるこ
とによって行うことが適当であるけれども、代替的に冷
媒そのものを代えることによっても行うことができる。
このため、冷却機構を２系統あるいはそれ以上設ける方
式とし、それぞれの系統間を電磁バルブで開閉して冷媒
を切換えるような構成としてもよい。このような構成に
用いられる冷媒としては、水、ヘリウムガス、炭酸ガス
等から成る適当な組合せを選び、それらを交互に使用す
ることによって冷媒としての熱を奪う効果を制御するこ
とができる。

【００７６】図１１および図１２は、本発明の実施の第
２形態に基づく多結晶半導体の製造装置の支持台２０の
構成を示す。本実施形態の製造装置は、実施の第１形態
の製造装置と、支持台１０以外の構成要素については、
実質的に同一である。本実施形態の製造装置が実施の第
１形態の製造装置と異なる点は、支持台２０が中空構造
になっており、この中に断熱材片２１が出し入れ可能な
ことである。支持台２０は、表層２０ａ、中空部２０ｂ
および底層２０ｃからなる。表層２０ａ、底層２０ｃお
よび側壁部２０ｄをグラファイトで形成し、中空部２０
ｂを残す。

【００７７】本実施形態では、支持台２０の冷却によっ
て、るつぼ９の底部から熱が奪われて凝固が進行する際
に、中空部２０ｂについての熱の伝達は輻射によって起
こる。そこで、中空部２０ｂに輻射を遮る断熱体片２１
を挿入すると、るつぼ９の底面下部からの冷却を抑制す
ることができる。この目的で使用することができる断熱
材片２１としては、金、白金、銀、タングステン、カー
ボンファイバそしてタンタルから成る群より選ばれる１
種または２種以上の材料から形成されることが好まし
い。しかしながら、輻射率が低く、しかも高融点材料な
らば、必ずしも前述の材料に限定されない。この断熱体
片２１の形状は、単なる板金状でもよいけれども、図１
１および図１２に示すように、スライド式で伸縮自在な
積層構造体としてもよい。このような断熱体片２１を中
空部２０ｂに挿入し、さらに伸長させると、図１２に示
すように、断熱体片２１が支持台２０の表層２０ａおよ
び底層２０ｃ間の熱輻射を遮ることになる。このとき、
熱放出量最小の状態が達成され、逆に断熱体片２１を取
除くか、または図１１に示すように縮退させると、熱放
出量大の状態が達成される。

【００７８】図１３は本発明の実施の第３形態の温度制
御特性を示し、図１４は温度制御についてのフローチャ
ートを示す。図１３のｔ４時までの処理は、基本的に図
３および図９と同等である。また、図１４のステップｃ
０〜ｃ５およびステップｃ７〜ｃ９は、図４のステップ
ａ０〜ａ５およびステップａ７〜ａ９、ならびに図１０
のステップｂ０〜ｂ５およびステップｂ７〜ｂ９とそれ
ぞれ同等である。本実施形態では図９のｔ４時〜ｔ５時
に、熱放出量Ｈ（ｔ）を予め実験的に求められる関係に
従って制御しながら、焼きなまし工程も行う。焼きなま
しは、冷媒である冷却水量を制御して、加熱温度Ｔ１と
して計測される固液温度がたとえば１４２２℃となるよ
うにしたら、そのままで冷却水の流量を保持し、最適時
間継続させる。続いて、実施の第１形態のように、凝固
速度が一定になる条件に、冷却水の流量を戻す。図１４
のステップｃ６では、定期的に一定時間ずつ、熱放出量
を小さくして、焼きなましと凝固とを繰返して行いなが
ら、るつぼ９を下降させ、凝固を進めることを示す。

【００７９】図１５は、本実施形態で焼きなましと凝固
とを繰返す際の固液界面の状態を模式的に示す。るつぼ
９内の半導体材料１７であるシリコンは、融液１７Ｌが
上方に存在し、固体１７Ｓが下方に存在して、その間に
固液界面１８が形成される。凝固中は、固液界面１８が
一定速度で上方に向って進行するように制御される。焼
きなまし中は、固液界面１８を一時停止させ、その状態
で、Ｓｉの固体１７Ｓの部分にたまっている内部歪みを
上面に逃すことになる。

【００８０】

【実施例】るつぼ９（一辺５５ｃｍ、高さ４０ｃｍの四
角柱状）の底面中央部に、シリコン種結晶（ＣＺ（１０
０）、直径５インチ、厚み１０ｍｍ）を置いた。このシ
リコン種結晶は、好ましくは、化学エッチング（３０μ
ｍ）により前処理した結晶を使用した。このエッチング
は、結晶表面を結晶成長に適するように円滑にするため
である。このるつぼに、融解されるべきポリシリコン約
１４０ｋｇを充填した。

【００８１】本発明の実施の第３形態に従って、図１４
のｃ０〜ｃ７のステップを実行し、多結晶シリコンイン
ゴットを製造した。本実施例では、ステップｃ６で固液
温度を１４２１℃に保ったまま、熱放出量を凝固時間に
対して直線的に増加させて成長させた。また、ステップ
ｃ６の凝固および焼なまし工程での時間比は、約５で行
った。凝固工程（ステップｃ６およびｃ７）の所要時間
は、約２０時間であった。製造試験で得られた多結晶シ
リコンインゴットについてＥＰＤを測定し、品質を評価
した。ＥＰＤの測定は、ＪＩＳＨ０６０９に従って行
った。ＥＰＤの測定結果および太陽電池を試作したとき
の変換効率を、次の表１に表す。なお、比較のため、本
発明の実施の第１形態に従い、凝固速度を一定として、
焼きなまし工程を行わないもの、および、図３に示すよ
うに熱放出量を一定として凝固速度が凝固中変動するも
のについての評価も示す。

【００８２】

【表１】

【００８３】これらの製造試験例から明らかなように、
本実施例の多結晶シリコンインゴットは比較例のそれと
比べて、低いＥＰＤで特徴づけられ、ＥＰＤがより改善
され、良好な多結晶インゴットが得られたことが判る。

【００８４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、融解した
半導体材料を凝固させる際に、半導体材料の固液界面が
移動する凝固速度が一定になるので半導体の結晶の成長
速度も一定になり、結晶学的に優れ、応力歪みが小さ
く、欠陥の少ない多結晶半導体を製造することができ
る。

【００８５】また本発明によれば、焼なましも凝固と交
互に行わせるので、応力歪みをさらに少なくすることが
できる。

【００８６】また本発明によれば、冷媒の入口側と出口
側との間の温度変化を検出することによって、熱放出量
の変化を容易に検出して制御することができる。

【００８７】また本発明によれば、凝固が進行しても、
熱放出量を増大させて、凝固速度を一定にすることがで
きる。

【００８８】また本発明によれば、一次関数に従う簡単
な制御で応力歪みの少ない多結晶半導体を得ることがで
きる。

【００８９】また本発明によれば、冷媒の流量を増減し
て熱放出量を増減する調節を容易に行うことができる。

【００９０】また本発明によれば、支持台の中空構造に
断熱体片を出し入れして、熱放出量を制御することがで
きる。

【００９１】また本発明によれば、種結晶から結晶学的
に優れた半導体多結晶を成長させることができる。

【００９２】また本発明によれば、凝固速度が一定にな
るので、応力歪みが少なく、結晶学的に優れたシリコン
多結晶を成長させることができ、変換効率の高い太陽電
池などに適用することができる。

【００９３】さらに本発明によれば、下方から上方に一
方向凝固して、結晶学的に優れ、応力歪の小さい多結晶
半導体を得ることができる。

【００９４】また本発明によれば、支持台の中空構造に
断熱体片を出し入れして、容易に熱放出量を制御するこ
とができる。

【００９５】また本発明によれば、冷媒の入口側と出口
側との間の温度変化を検出し、るつぼ底部から熱を奪う
冷媒の流量を増減して熱放出量を増減する調節を容易に
行うことができる。また支持台の中空構造に断熱体片を
出し入れして、るつぼ底部から奪う熱を調整することに
よって熱放出量の調節を容易に行うことができる。

【００９６】また本発明によれば、るつぼの底面温度Ｔ
２の時間変化率ΔＴａを測定し、これが設定値以上にな
ると直ちにるつぼの加熱手段による加熱を停止する。特
に、種結晶を半導体多結晶の成長に使用する場合は、る
つぼの底面に敷かれた種結晶の融解を阻止することがで
きる。

【００９７】さらにまた本発明によれば、結晶成長過程
における全ての工程の自動化が可能である。さらに、種
結晶を使用して多結晶半導体を成長させる場合、種結晶
の融解を信頼性高く、抑制することができるので、高品
質の多結晶半導体を得ることができる。さらに、半導体
の材料の熱放出量を周期的に変化させながら、結晶の成
長と焼なましを交互に行わせるので、ＥＰＤが低く改善
された、応力歪の少ない、したがって割れにくい多結晶
半導体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多結晶半導体の製造装置の概略構成を
示す縦断面図である。

【図２】本発明の多結晶半導体の製造装置の要部縦断面
拡大図である。

【図３】本発明の基礎となる考え方に従う場合に、第１
の熱電対６および第２の熱電対１３の検出温度Ｔ１，Ｔ
２ならびにパイロメータ１４の出力の経時変化を示す温
度制御特性図である。

【図４】図３の制御に対応するフローチャートである。

【図５】図３の制御での凝固およびなまし工程における
熱放出量と時間との関係を示すグラフである。

【図６】熱放出量が一定の条件下での凝固速度と、凝固
速度を一定に制御する場合の凝固工程とを示すグラフで
ある。

【図７】熱放出量が一定の条件での固液界面の進行状態
を示す模式図、および成長速度の時間変化を示すグラフ
である。

【図８】本発明の実施の第１形態で熱放出量を時間的に
変化させる際の状態を示すグラフである。

【図９】本発明の実施の第１形態で、第１の熱電対６お
よび第２の熱電対１３の検出温度Ｔ１，Ｔ２ならびにパ
イロメータ１４の出力の経時変化を示す温度制御特性図
である。

【図１０】本発明の実施の第１形態で、図９の制御に対
応するフローチャートである。

【図１１】本発明の実施の第２形態に使用する支持台２
０の中空構造の一例を示す縦断面図である。

【図１２】図１１の支持台の２０中空部内で断熱材片２
１が伸長された状態を示す縦断面図である。

【図１３】本発明の実施の第３形態で、第１の熱電対６
および第２の熱電対１３の検出温度Ｔ１，Ｔ２ならびに
パイロメータ１４の出力のの経時変化を示す温度制御特
性図である。

【図１４】本発明の実施の第３形態で、図１３の制御に
対応するフローチャートである。

【図１５】本発明の実施の第３形態での凝固と焼なまし
とを繰返す際の固液界面についての模式図である。

【符号の説明】

１密閉容器２熱絶縁体３加熱体４加熱炉５誘導加熱コイル６，１３，２２，２３熱電対７，２４制御部９るつぼ１０，２０支持台１１台座１２筒体１４パイロメータ１５冷媒槽１６駆動手段２０ｂ中空部２１断熱体片２５冷却水量計２６電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ３０Ｂ 29/06 Ｃ３０Ｂ 29/06 ＤＨ０１Ｌ 21/208 Ｈ０１Ｌ 21/208 Ｔ 31/04 31/04 Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体に対して不活性な雰囲気下で、る
つぼ内に半導体材料を装入し、るつぼ内で半導体材料を
加熱手段によって加熱融解し、るつぼ底部から熱を奪い
ながら融解した半導体材料を凝固させ、続いてるつぼを
冷却しながら、凝固した半導体を冷却させる多結晶半導
体の製造方法において、半導体材料の固液界面が移動する凝固の速度と熱放出量
との関係を予め求めておき、融解した半導体材料を凝固させる際に、凝固速度が一定
になるように、予め求められている関係に従って、熱放
出量を時間に対して変化させることを特徴とする多結晶
半導体の製造方法。
【請求項２】前記凝固の際には、一定速度での凝固と
焼なましとを、交互に行わせることを特徴とする請求項
１記載の多結晶半導体の製造方法。
【請求項３】前記熱放出量の変化を、るつぼ底部から
熱を奪う冷媒の入口側と出口側との間の温度変化の検出
値に基づいて制御することを特徴とする請求項１記載の
多結晶半導体の製造方法。
【請求項４】前記熱放出量の変化を、凝固初期から終
了期に向って増大するように行わせることを特徴とする
請求項１記載の多結晶半導体の製造方法。
【請求項５】前記熱放出量の増大が一次関数に従って
行われることを特徴とする請求項４記載の多結晶半導体
の製造方法。
【請求項６】前記熱放出量の変化を、るつぼ底部から
熱を奪う冷媒の流量の調節によって行わせることを特徴
とする請求項１記載の多結晶半導体の製造方法。
【請求項７】前記るつぼの底部を中空構造を有する支
持台に乗載させ、前記熱放出量の変化を、中空構造に断熱体片を出し入れ
して、るつぼ底部から奪う熱を調整することによって行
わせることを特徴とする請求項１記載の多結晶半導体の
製造方法。
【請求項８】前記半導体材料をるつぼに装入する前
に、るつぼの底面に半導体の種結晶を配置し、凝固の際
に種結晶から多結晶を成長させることを特徴とする請求
項１〜７のいずれかに記載の多結晶半導体の製造方法。
【請求項９】前記半導体材料がポリシリコンであり、前記多結晶半導体が多結晶シリコンであることを特徴と
する請求項１〜８のいずれかに記載の多結晶半導体の製
造方法。
【請求項１０】半導体に対して不活性な雰囲気に保ち
得る密閉容器と、密閉容器内に配置され、半導体材料を装入するためのる
つぼと、るつぼをその底部よりも上方で加熱して半導体を融解す
る加熱手段と、るつぼの底部の下面を支持してるつぼを乗載する支持台
と、支持台を冷却する冷却手段と、支持台を鉛直軸線まわりに回転駆動し、かつ昇降駆動す
る駆動手段と、予め求められる凝固速度と熱放出量との関係に従って、
半導体材料の凝固時に、凝固速度が一定となるように、
熱放出量を制御する熱放出量制御手段とを含むことを特
徴とする多結晶半導体の製造装置。
【請求項１１】前記支持台は、断熱材を出し入れ可能
な中空構造を有することを特徴とする請求項１０記載の
多結晶半導体の製造装置。
【請求項１２】前記冷却手段は、冷媒を流通させて支
持台を冷却し、前記熱放出量制御手段は、冷媒の入口と出口との間の温度変化を検知する温度変化
検知手段と、温度変化検知手段が検知する温度変化に基づいて、冷媒
の流量または断熱材の出し入れ量を調整する調整手段と
を備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の
多結晶半導体の製造装置。
【請求項１３】前記加熱手段によって加熱されるるつ
ぼの加熱温度Ｔ１を検出する加熱温度検出手段と、るつぼの底部の下面の底面温度Ｔ２を検出する底面温度
検出手段と、加熱温度検出手段および底面温度検出手段の各出力に応
答し、加熱温度Ｔ１が半導体材料の融解温度以上になる
ように加熱手段を制御し、底面温度Ｔ２の時間変化率Δ
Ｔａが設定値以上になるとき、加熱温度Ｔ１が下降する
ように加熱手段を制御する制御手段とを含むことを特徴
とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の多結晶半導
体の製造装置。