JPS63233093A - シリコンリボンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は太陽電池用シリコン基板等の素材であるシリコ
ンリボンを製造するための新規な方法に関するものであ
る。

（従来の技術） この種シリコンリボンの製造方法としては、既知の如く
ＣＺ法（チョクラルスキー）、ＦＺ法（フローティング
ゾーン法）、キャスティング法、ウェブ法、ＥＦＧ法（
ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ　ｆｉｌ＋＊−ｆｅｄ　ｇｒ
ｏｗｔｈ）などがある。

ところが、ＣＺ法やＦＺ法によるときは、電気的特性に
つき信頼性の高いものが得られる利点があるものの、シ
リコンリボンの成長速度が遅いので生産効率が低く、か
つカッティングすることによる材料の損失が多いなどの
難点がある。

また前掲キャスティング法にあっては、材料の損失を伴
い、坩堝が破損し易い点については、適切なる離型材の
使用によって改善されつつあるものの、製造工程におい
て不純物による汚染が生ずることから、電気的特性も低
下してしまい、品質の点で満足すべき結果が得られない
欠陥がある。

ざらにウェブ法の場合には、シリコンリボンの成長速度
が遅いだけでなく、当該成長についての制御にも高度な
熟練が要求され、ＥＦＧ法にしても製造に用いられるグ
イからの不純物汚染があるため望ましい電気的特性が得
難い等の欠点をもっている。　　。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来法がもつ各種の難点に鑑み検討された
もので、石英製坩堝内の溶融シリコツを、当該溶融シリ
コン上に浮かせた石英製浮かせ蓋のスリットから引き出
すと共に、当該スリットの直上近傍における引上げ中の
溶融シリコンを、気体によって冷却することにより、生
産性が良好で製造コストを低減でき、しかも不純物によ
る汚染もなく、このことによって電気的特性も良好な製
品を得ようとするのが、その目的である。

（問題点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に、不活性ガス炉に
内装の石英製坩堝内にあって、加熱によって得られた溶
融シリコンの液面にスリットを開設した石英製浮かせ蓋
を浮上させておき、当該スリットから挿入した種結晶付
の初期引き上げ用リボンを炉外まで引き上げて、種結晶
に付着した溶融シリコンによるシリコンリボンを連続的
に引出するに際し、当該溶融シリコンの液面を一定に保
持しながら、上記スリットの直上近傍における引き上げ
中の溶融シリコンに、冷却用の不活性ガスを吹きつける
ようにしたことを特徴とするシリコンリボンの製造方法
を提供しようとするものである。

（実　施　例） 本発明を図面によって詳記すれば、本発明の実施に際し
第１図に示す如き製造装置を用いること　。

ができ、当該図示例では、アルゴンガス等の不活性ガス
炉ｌにあって、その断熱材２によって画成された内部に
、石英製坩堝３を配設するが、図示例では当該坩堝３が
、昇降装置４の受承部４ａ上に載置され、この受承部４
ａの軸心から下突した昇降杆４ｂが不活性ガス炉１の底
部を貫通して炉外設置の昇降作動部４ｃに連結されてい
ることで、当該昇降装置４が構成されている。

そこで、昇降作動部４Ｃの稼動により、受承部４ａ、従
って石英製坩堝３が、所望速さにて上動可能となってお
り、図中５は高周波加熱源等によるヒータで、石英製坩
堝３内に収納した原料シリコンを加熱して溶融シリコン
６を得るための熱源を示している。

さらに本発明に係る方法を実施するため、上記の溶融シ
リコン６の液面８ａに第１図の如く石英製浮かせ蓋７を
浮上させるのであり、邑該浮かせ蓋７には、その中央部
に、製造しようとするシリコンリボンの寸法に対応した
大きさのスリット８を第２図のように開口するのであり
、この浮上可能なるよう第２図（ｂ）の如く空洞７ａを
形成し、かつこの空洞７ａは真空状態とすることにより
、加熱に際してのガス膨張により破損しないようにして
おくのがよく、図中７ｂは当該石英製浮かせ蓋７にあっ
て、厚さ方向に貫設した、後述の補給用溶融シリコンを
補給するのに利用し得る通口を示しており、第１図にあ
って、９が上記通口？ｂから、石英製坩堝３内に溶融シ
リコンを供給することのできる溶融シリコン供給装置で
ある。

さらに、当該製造装置にあっては、上記石英製浮かせＭ
７の真上にあって、上記スリット８の近傍に冷却器１０
を臨設することで、この冷却器ｌＯより不活性ガスＧを
、後に詳記する効果を発揮させるため、当該スリット８
近傍方向へ向けて吹出可能とするのである。

そして上記冷却器１０として例示したものは、第３図と
第４図によって明示されている通り、上下方向に配設さ
れた不活性ガスＧの供給管部１０ａと、その下端から屈
曲して横方向へ延出された平面Ｕ字状の吹田管１０ｂと
からなり、当該吹出管１０ｂには噴気孔１０ｃ、１０ｃ
・・・・・・を多数穿設し、これから噴出される不活性
ガスＧが、前記の如く、スリット８の直上近傍に向けて
吹き出させ得るように、吹出管１０ｂがスリー２ト８を
挟んで配装されている。

尚ここで、１１は不活性ガス炉１の直状に配設したシリ
コンリボンの引上駆動部であり、当該実施例では一対の
駆動ローラｌｌａ、ｌｌｂによって構成されている。

そこで、」二記の製造装置を用いて本発明に係る方法を
実施するには、石英製坩堝３内に原料シリコンを収納し
ておき、これをヒータ５によって加熱すれば、溶融シリ
コン６が得られ、その液面６ａに予め配装してあった石
英製浮かせ蓋７が浮上することとなる。

ここで、別途用意したステンレス製等の初期引き上げ用
リボン１２の下端チャック１２ａに連着した種結晶１３
を不活性ガス炉１の上部より下動させて、当該種結晶１
３がスリット８から挿入されて前記溶融シリコン６の液
面６ａに接触したならば、当該接触面を強〃１冷却する
ために、冷却器１０を稼動させ、噴気孔１０ｃ　、　１
０ｃ・・・・・・からの不活性ガスＧを吹き付けるので
あるが、この際溶融シリコン６の温度はシリコンの融点
よりも５℃程度高温になるようヒータ５をセットしてお
くのがよい。

この状態から前記の引上駆動部１１を駆動して、駆動ロ
ーラｌｌａ、ｌｌｂを回転させ、これにより溶融シリコ
ン６が上記不活性ガスＧにより冷却固化されて形成され
たシリコンリボンＳを、不活性ガス炉１外まで引き上げ
る。

この場合、上記した溶融シリコン温度、駆動ローラｌｌ
ａ、ｌｌｂによる引き上げ速度、冷却用である不活性ガ
スの論量を変化させることで、製造すべきシリコンリボ
ンＳの厚さを調整することができる。

さて、上記のようにして石英製坩堝３内の溶融シリコン
６が消費されることとなるが本発明では当該消費に伴い
低下しようとする溶融シリコン８の液面６ａを一定に保
持させるのである。

そこで液面６ａの一定保持手段としては、種々の方策が
考えられるが、図示例では昇降装置４を稼動させて、そ
の昇降作動部４Ｃにより昇降杆４ｂ、受承部４ａを上昇
させ、これにより石英製坩堝３を上動させるようにして
いる。

これ以外の液面保持手段としては、第１図に示す如く不
活性ガス炉１内の溶融シリコン供給装置９から石英製浮
かせ蓋７の通ロアｂを介して溶融シリコン６を石英製坩
堝３内に補給するようにしてもよい。

本発明にあっては、このように溶融シリコンＢの液面６
ａを一定に保持するので、液面６ａの不活性ガス炉１内
における温度分布特性に基づく温度変化が生じなくなり
、かつ冷却器１０の噴気孔１０ｃ。

１０ｃ・・・・・・と当該液面６ａとの距離が変化する
ことによる冷却効果の変動に基づく温度変化がなく、こ
れによってシリコンリボンＳの厚さ、Ｉ’ｌｌが一定に
保持され、均一製品の生産が可能となる。

（発明の効果） 本発明によるときは、リボン状に形成されることで、原
料シリコンに無駄が生ぜず、固体と液体との界面近傍が
不活性ガスによって冷却されるから、シリコンリボンの
引き上げ速度を可成り高くすることができて生産効率も
改善され、さらにＥＦＧ法のようにカーボン製のダイを
使用しないことから、不純物による汚染を少なくでき、
原料シリコンの供給装置および製品であるシリコンリボ
ンのカットをするためのレーザーカッタ等を付加してや
ることで、理論上は連続して無限に製造していくことも
可能となる。

さらに本発明では溶融シリコン６の液面６ａ上に浮かせ
蓋７を浮上させるようにしたから、冷却器１０から吹き
付けられる不活性ガスが、当該液面６ａの全面にわたり
吹きかかってしまい、これにより液面６ａが不規則に揺
れ動いてしまい、この結果均一４さ及びｌ】のシリコン
リボンを引き上げることができなくなってしまうことが
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシリコンリボンの製造方法を実施
するのに用い得る製造装置の縦断正面説明図、第２図（
ａ）　（ｂ）は夫々同上装置の石英製浮かせ蓋を示す平
面図と縦断正面図、第３図は同装置の石英製坩堝近傍箇
所を示す斜視図、第４図（ａ）（ｂ）は同装置の冷却器
を示した夫々斜視図と縦断正面図である。 ！・・・・・・不活性ガス炉 ３”・・・・・・石英製坩堝 ８・・・・・・溶融シリコン ６ａ・・・・・・液面 ７・・・・・・石英製浮かせ蓋 ８・・・・・・スリット １２・・・・・・初期引き上げ用リボン１３・・・・・
・種結晶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）不活性ガス炉に内装の石英製坩堝内にあって、加
   熱によって得られた溶融シリコンの液面にスリットを開
   設した石英製浮かせ蓋を浮上させておき、当該スリット
   から挿入した種結晶付の初期引き上げ用リボンを炉外ま
   で引き上げて、種結晶に付着した溶融シリコンによるシ
   リコンリボンを連続的に引出するに際し、当該溶融シリ
   コンの液面を一定に保持しながら、上記スリットの直上
   近傍における引き上げ中の溶融シリコンに、冷却用の不
   活性ガスを吹きつけるようにしたことを特徴とするシリ
   コンリボンの製造方法。
2. （２）溶融シリコンの液面を一定に保持するため、石英
   製坩堝を、溶融シリコンの消費量に追随させて上動させ
   るようにした特許請求の範囲第１項記載のシリコンリボ
   ンの製造方法
3. （３）溶融シリコンの液面を一定に保持するため石英製
   坩堝内に、溶融シリコンの消費量に追随させて、所要の
   溶融シリコンを注入するようにした特許請求の範囲第１
   項記載のシリコンリボンの製造方法