JPH04292494A - 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
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
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.18
2、(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.35〜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
Growth)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、10
mm〜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。
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れ性を防ぎ、
結晶を整形治具から容易に取り出すために、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。
うに、平板状の基部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4c
と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整形
容器3内にこのトレイを垂直方向に200枚収容した。
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4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
収容する。そして、真空ポンプ9を及びヒータ7を動作
させて、原材料表面の不純物、整形容器内の水分や酸素
等を除去して、筐体1の内部を整形結晶と整形治具とが
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100
mm×100mm×0.5mmのものが1時間当たり1
00枚得られ、低成長速度下での量産性が確認された。
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を水平方向に収容するよう
に構成してもよく、そのように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。
例による整形結晶の製造方法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内に水
平に固定して配置されている。また、ピストン5は整形
治具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。
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の一端に設けた孔4dを
通ってトレイ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。
例による整形結晶の製造方法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内に水平に固定して配置されている。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 ,
LiNbO3 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。
、多種多様の形状を有する結晶を製造することができる
。
装置の構成図である。
形治具の長手方向の水平断面図である。
面図である。
形治具の長手方向の垂直断面図である。
形治具の長手方向の垂直断面図である。
ける整形治具の横断面図である。
造方法を示す模式図である。
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配置することにより
凹部を形成した整形治具を、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)整形容器内の一
端に原材料を配置し、(c)整形治具を整形容器内の他
端から移動させることにより融液を整形治具に収容する
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
隙を設けて水平方向に配置することにより凹部を形成し
、かつそれぞれの端部に孔又は切欠を有する整形治具を
用い、(b)整形治具の上に原材料を配置し、(c)整
形治具の上を移動する部材により融液を前記孔又は切欠
を通して整形治具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
隙を設けて水平方向に配置することにより凹部を形成し
、かつそれぞれ一端から他端の所定の位置に孔を有する
整形治具を用い、(b)整形治具の上に原材料を設置し
、(c)整形治具の一端から他端に順次加熱する領域を
移動させることにより、融液を前記孔を通して整形治具
に収容するとともに、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。
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JP5297291A JP2947529B2 (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 整形結晶の製造方法及び製造装置 |
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JPH04292494A true JPH04292494A (ja) | 1992-10-16 |
JP2947529B2 JP2947529B2 (ja) | 1999-09-13 |
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ID=12929808
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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 |
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JP (1) | JP2947529B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0936403A (ja) * | 1995-07-17 | 1997-02-07 | Canon Inc | 基体の製造方法およびそれを用いた太陽電池 |
US8110285B2 (en) | 2008-05-16 | 2012-02-07 | Commissariat A L'energie Atomique | Self-supported film and silicon wafer obtained by sintering |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2918080B1 (fr) | 2007-06-29 | 2010-12-17 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif et procede d'elaboration de plaquettes en materiau semi-conducteur par moulage et cristallisation dirigee |
FR2985524B1 (fr) | 2012-01-09 | 2014-03-07 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation de silicium a l'etat solide |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5297291A patent/JP2947529B2/ja not_active Expired - Lifetime
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