JP2947529B2 - 整形結晶の製造方法及び製造装置 - Google Patents
整形結晶の製造方法及び製造装置Info
- Publication number
- JP2947529B2 JP2947529B2 JP5297291A JP5297291A JP2947529B2 JP 2947529 B2 JP2947529 B2 JP 2947529B2 JP 5297291 A JP5297291 A JP 5297291A JP 5297291 A JP5297291 A JP 5297291A JP 2947529 B2 JP2947529 B2 JP 2947529B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaping
- melt
- shaped
- jig
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
d Crystal)の製造方法及び製造装置、特にシ
リコン結晶リボンの製造に好適な整形結晶の製造方法及
び製造装置に関するものである。
えば(1)「高橋 清他編 太陽光発電、P.182、
(株)森北出版、昭和57年11月5日発行」、もしく
は(2)「電気学会編 太陽電池ハンドブック、P.3
5〜P.40、(株)コロナ社、昭和60年7月30日
発行」に記載されたものが知られている。
法(Edge−defined Film−Fed G
rowth)と呼ばれる従来のシリコン結晶リボンの製
造方法を示す模式図で、石英ルツボの中で融解したシリ
コンの融液をキャピラリ・ダイにより整形し、10mm
〜50mm/分の速度で引き上げることによりシリコン
結晶リボンを製造するように構成している。
横引き法と呼ばれる従来のシリコン結晶リボンの製造方
法を示す模式図で、シリコンの融液をローラを用いて1
00mm〜900mm/分の速度で横に引いて取り出す
ことによりシリコン結晶リボンを製造するように構成し
ている。
来のシリコン結晶リボンの製造方法においては、前記し
たように量産を前提として10mm〜数100mm/分
の速度で融液の固化を行うため、出来上がった結晶は数
mm以下の細かな結晶粒からなる多結晶であり品質が悪
い。その結果、太陽電池として用いたときに光電変換効
率が低く、実用化が困難であるという問題点があった。
高品質のシリコン結晶リボンを量産することが可能な整
形結晶の製造方法及び製造装置を提供することを目的と
する。
めに、本発明における整形結晶の製造方法は、所定の雰
囲気に設定された整形容器中で結晶の原材料を加熱して
融液にする工程と、融液を整形容器中に配置された整形
治具に収容する工程と、整形治具の一端より融液を冷却
して結晶化する工程とからなることを特徴とするもので
ある。
明における整形結晶の製造装置は、結晶の原材料を収容
する整形容器と、整形容器中に配置され、融液を収容す
る整形治具と、整形容器中に配置され、融液を整形治具
に収容させる部材と、整形容器内の温度を制御する温度
制御装置と、整形容器を収納し、整形容器の雰囲気を管
理する筐体とを備えることを特徴とするものである。
方法を構成したので、整形容器に結晶の原材料を収容
し、真空等の雰囲気に設定するとともに、原材料を加熱
して融解する。そして、整形治具を移動する等により融
液を整形治具中に収容した後、整形治具の一端より徐々
に冷却を行って結晶を形成する。
結晶の製造装置を構成したので、整形容器に結晶の原材
料を収容し、筐体内を真空等に保った後に温度制御装置
を動作させて原材料を加熱し融液にする。そして、整形
治具を移動させる等により整形治具中に融液を収容した
後、温度制御装置を制御して整形治具の一端より徐々に
温度を低下させ、結晶を形成する。
ながら詳細に説明する。 (第1実施例)図1は本発明の第1の実施例における整
形結晶の製造装置の構成図である。図において、1は装
置筐体、2は本体2aと蓋2bとから構成される保温容
器、3は本体3aと蓋3bとから構成される整形容器、
4は整形治具、5は整形容器3の内部を移動して整形治
具4を移動させるピストン、6は外力Fを加えてピスト
ン5を移動させる加圧棒、7はヒータ、8はヒータ7を
制御する温度制御装置、9は真空ポンプ、10はガスボ
ンベ、11は原材料又はその融液である。
形容器及び整形治具の長手方向の水平断面図であり、図
3は整形治具の横方向の断面図である。図2及び図3に
示されているように、整形治具4は整形容器3内に配置
される。整形容器3及び整形治具4はカーボンや石英ガ
ラスで形成されている。この整形治具は結晶との濡性を
防ぎ、結晶を整形治具から容易に取り出せるようにする
ために、表面を化学洗浄、真空ベーキングによる洗浄を
行っておく。
ように、板状の基部4bと段部4cとを有する多数のト
レイ4aから構成されている。このトレイ4aを複数枚
重ねると、それぞれのトレイの間には基部4bと段部4
cとの厚みの差により、結晶融液を収容する隙間が形成
される。この隙間の高さ(図3における垂直方向の長
さ)は基部4bの長さに相当し、この隙間の奥行はトレ
イ4aの奥行、すなわち、トレイ4aの整形容器3の長
手方向の長さに相当する。この隙間の巾は製造する結晶
リボンの厚さに対応するもので、例えば500μmに設
定する。本実施例においては、図3(a)に示すよう
に、トレイ4aを整形容器3の横方向(長手方向と直交
する方向)に重ねて配置した。この場合のトレイ4aの
数は例えば200枚である。
1実施例による整形結晶の製造方法を説明する。 (イ)まず、整形容器3の一端(図では左端)にシリコ
ン結晶製造用の原材料11(多結晶シリコン顆粒等)を
配置する。そして、真空ポンプ9及びヒータ7を動作さ
せて、原材料11の表面の不純物、整形容器3内の水分
や酸素等を除去して、筐体1の内部に整形結晶と整形治
具4とが化学的に結合しない清浄な雰囲気を作りなが
ら、原材料を融液にする。
等の外力Fを加圧棒6に加えてピストン5を移動させ整
形治具4を融液11の方向へ移動させる。このとき、融
液11はトレイ4aの基部4bと段部4cにより形成さ
れる隙間以外に逃げ場がないため、図2に矢印で示され
ているように、前記隙間に移動し、図3(a)に示され
ているように、前記隙間に収容される。
4の一端より徐々に冷却を行って、整形治具におけるト
レイ4aの隙間に収容された融液11を固化させる。本
実施例において、0.2mm〜5mm/分程度の速度で
冷却を行ったところ、結晶粒界の大きい(数mm〜数1
0mm)多結晶シリコンのリボン結晶が得られた。ま
た、2mm/分の冷却速度でリボン結晶のサイズが10
0mm×100mm×0.5mmのものが1時間当たり
100枚得られ、低成長速度下での量産性が確認され
た。
真空状態にした後、ガスボンベ8よりアルゴン、ヘリウ
ム等の不活性ガスを導入してもよい。また、トレイ4a
の一端にトレイ間の隙間の厚さを有する板状の種結晶を
セットしておけば、板状の単結晶シリコンを製造するこ
とができる。さらに、トレイ4aを整形容器3内の垂直
方向に重ねて配置してもよい。このように配置すれば、
融液の対流を抑制することができるので、より良質の結
晶を製造することができるし、結晶シートの大面積化が
可能になる。
における整形容器及び整形治具の長手方向の垂直断面図
である。本実施例においては、各トレイ4aの一端の近
傍に少なくとも1個ずつ孔4dが設けられており、かつ
各トレイ4aは整形容器3内に垂直方向に重ねて配置さ
れている。また、ピストン5は整形治具4の上を移動す
るように構成されている。ここで、孔4dを切欠にして
もよい。
容器3の上部に配置し、加熱して融解した後、ピストン
5を移動させると、整形容器3、整形治具4及び蓋3a
に囲まれた融液11は、トレイ4aの一端の近傍に設け
た孔4dとそれに連通しているトレイ4a間の隙間以外
に逃げ場がないため、この孔4dを通ってトレイ4a間
の隙間に収容される。本実施例においては、第1実施例
に比較して可動部が小さくなり、かつ整形容器が小さく
なる。
における整形容器及び整形治具の長手方向の垂直断面図
である。本実施例においては、各トレイ4aには一端か
ら他端の間の所定の位置(図においては6カ所)に、融
液を整形治具4に収容させる部材である孔4dが設けら
れており、かつ各トレイは整形容器3内に垂直方向に重
ねて配置されている。また、ピストンは設けられていな
い。ここで、孔4dは融液11をトレイ4a間の隙間に
収容させる作用を有するものであればよく、その形状、
数等は任意である。
の上部に配置し、容器3の一端より原材料を部分的に加
熱すると、加熱された領域の原材料が融解し、その部分
の近くの孔4dを通ってトレイ4a間の隙間に収容され
る。そして、加熱領域を図の矢印のように移動させる
と、隙間に収容された融液は加熱領域の移動によって順
次冷却されるので固化して結晶になる。図においては、
容器3のほぼ中央部が加熱中で融液が形成されており、
中央より右は加熱が終了し、冷却されて結晶が形成され
た状態を示している。加熱領域を一端から他端に移動さ
せることにより、一端から他端に順次結晶を形成するこ
とができる。
容させるための機械的可動部材を必要としない。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発
明の範囲から排除するものではない。例えば、各実施例
においてトレイ4aにより形成される隙間は融液の浸入
する方向(第1実施例においては整形治具4の移動する
方向)に貫通していなくてもよい。また、トレイ4aに
おける基部4bの断面の形状を曲線にして断面が曲線状
の隙間を形成し曲面状の結晶シートを製造するように構
成してよい。さらに、整形治具4を構成する多数のトレ
イ4aの形状をすべて同一にしなくてもよい。また、整
形治具の凹部を複数の板状トレイの隙間により形成する
のではなく、例えば、図6(a)〜(c)に示されてい
るように形成してもよい。
ば、NaCl等のアルカリハライド、CaF2 等の2−
7族化合物、CdTe等の2−6族化合物、GaAs等
の3−5族化合物、Gu等の金属、PbMoO4 ,Li
NbO3 等の酸化物の製造に適用することができる。た
だし、その際、例えばアルカリハライドの場合には、石
英ガラスで形成した整形治具を用い、塩素ガス雰囲気中
で製造する等、製造する結晶に応じて雰囲気及び整形容
器、整形治具の材料を選定する必要があることはいうま
でもない。
れば、次のような効果を奏する。 (1)結晶面は容器により外界から保護されているた
め、不純物による結晶の汚染を防ぐことができる。した
がって、高品質の結晶を製造することができる。 (2)整形治具に多数の凹部(融液収容部)を設けるこ
とにより、低成長速度にもかかわらず短時間に多量の結
晶を製造することがてきる。
とにより、多種多様な形状を有する結晶を製造すること
ができる。
造装置の構成図である。
整形治具の長手方向の水平断面図である。
方向の断面図である。
整形治具の長手方向の垂直断面図である。
整形治具の長手方向の垂直断面図である。
おける整形治具の横方向の断面図である。
製造方法を示す模式図である。
製造方法を示す模式図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 (a)所定の雰囲気に設定された整形容
器内で結晶の原材料を加熱して融液にする工程と、
(b)該融液を前記整形容器内に配置された整形治具に
収容する工程と、(c)該整形治具の一端より前記融液
を冷却して結晶化する工程とからなることを特徴とする
整形結晶の製造方法。 - 【請求項2】 所定の形状を有する少なくとも1個所の
凹部を形成した整形治具を用い、該凹部に融液を収容す
ることを特徴とする請求項1記載の整形結晶の製造方
法。 - 【請求項3】 (a)複数枚の板状トレイを互いに間隙
を設けて水平方向又は垂直方向に重ねて配置することに
より凹部を形成した整形治具を、前記整形容器内の一端
から他端へ水平面内で移動可能に構成し、 (b)前記整形容器内の一端に前記原材料を配置し、 (c)前記整形治具を前記整形容器内の他端から移動さ
せることにより前記融液を前記凹部に収容することを特
徴とする請求項2記載の整形結晶の製造方法。 - 【請求項4】 (a)複数枚の板状トレイを互いに間隙
を設けて垂直方向に重ねて配置することにより凹部を形
成し、かつそれぞれの端部又はその近傍に孔又は切欠を
有する整形治具を用い、 (b)前記整形治具の上に前記原材料を配置し、 (c)前記整形治具の上を移動する部材により前記融液
を前記孔又は切欠を通して前記凹部に収容することを特
徴とする請求項2記載の整形結晶の製造方法。 - 【請求項5】 (a)複数枚の板状トレイを互いに間隙
を設けて垂直方向に重ねて配置することにより凹部を形
成し、かつそれぞれの一端から他端の間の所定の位置に
孔を有する整形治具を用い、 (b)前記整形治具の上に前記原材料を配置し、 (c)前記整形治具の一端から他端へ順次、加熱領域を
移動させることにより、前記融液を前記孔を通して前記
凹部に収容するとともに、前記整形治具の一端より前記
融液を順次、冷却することを特徴とする請求項2記載の
整形結晶の製造方法。 - 【請求項6】 (a)結晶の原材料を収容する整形容器
と、(b)該整形容器中に配置され、結晶融液を収容す
る整形治具と、(c)前記整形容器中に配置され、前記
結晶融液を前記整形治具に収容させる部材と、(d)前
記整形容器内の温度を制御する温度制御装置と、(e)
前記整形容器を収納し、前記整形容器の雰囲気を管理す
る筐体とを備えたことを特徴とする整形結晶の製造装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5297291A JP2947529B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 整形結晶の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5297291A JP2947529B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 整形結晶の製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04292494A JPH04292494A (ja) | 1992-10-16 |
JP2947529B2 true JP2947529B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=12929808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5297291A Expired - Lifetime JP2947529B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 整形結晶の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2947529B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7601618B2 (en) | 2007-06-29 | 2009-10-13 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for producing semi-conditioning material wafers by moulding and directional crystallization |
WO2013105019A1 (fr) | 2012-01-09 | 2013-07-18 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de preparation de silicium a l'etat solide |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3596828B2 (ja) * | 1995-07-17 | 2004-12-02 | キヤノン株式会社 | 基体の製造方法 |
FR2931297B1 (fr) | 2008-05-16 | 2010-08-27 | Commissariat Energie Atomique | Film autosupporte et plaquette en silicium obtenue par frittage |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5297291A patent/JP2947529B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7601618B2 (en) | 2007-06-29 | 2009-10-13 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for producing semi-conditioning material wafers by moulding and directional crystallization |
WO2013105019A1 (fr) | 2012-01-09 | 2013-07-18 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de preparation de silicium a l'etat solide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04292494A (ja) | 1992-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0795630B1 (en) | Method of manufacturing shaped crystals by upward pressurization type liquid injection | |
US4382838A (en) | Novel silicon crystals and process for their preparation | |
US4447289A (en) | Process for the manufacture of coarsely crystalline to monocrystalline sheets of semiconductor material | |
CA1193521A (en) | Methods and apparatus for melt growth of crystalline semiconductor sheets | |
US7601618B2 (en) | Method for producing semi-conditioning material wafers by moulding and directional crystallization | |
EP0738791A1 (en) | Process for producing spherical crystal | |
JP2947529B2 (ja) | 整形結晶の製造方法及び製造装置 | |
US4461671A (en) | Process for the manufacture of semiconductor wafers | |
JP4060106B2 (ja) | 一方向凝固シリコンインゴット及びこの製造方法並びにシリコン板及び太陽電池用基板及びスパッタリング用ターゲット素材 | |
JPH0139998B2 (ja) | ||
JP4011335B2 (ja) | 固相シートの製造方法 | |
US6951585B2 (en) | Liquid-phase growth method and liquid-phase growth apparatus | |
US4125425A (en) | Method of manufacturing flat tapes of crystalline silicon from a silicon melt by drawing a seed crystal of silicon from the melt flowing down the faces of a knife shaped heated element | |
JP3513046B2 (ja) | 単結晶の製造装置 | |
JP3647964B2 (ja) | 単結晶基板の製造方法および装置 | |
JP3640454B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
JPS62265193A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法及び装置 | |
JP2000302431A (ja) | 板状シリコンの製造装置及び製造方法 | |
JP2773441B2 (ja) | GaAs単結晶の製造方法 | |
TW202225500A (zh) | 薄板狀單晶製造裝置及薄板狀單晶製造方法 | |
CA1062588A (en) | Making a continuous crystalline tape of semiconductor material | |
US4539173A (en) | Process for preparing plates of a metallic or semimetallic material from a liquid mass | |
JPS61275121A (ja) | 多結晶シリコンウエハの製造方法 | |
JPS62153184A (ja) | 3−v族化合物半導体単結晶の製造装置 | |
JPS63185885A (ja) | 横型結晶成長装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990525 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313118 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070702 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080702 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090702 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100702 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110702 Year of fee payment: 12 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110702 Year of fee payment: 12 |