WO2005092791A1

WO2005092791A1 - シリコン鋳造装置および多結晶シリコンインゴットの製造方法

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Publication number: WO2005092791A1
Application number: PCT/JP2005/006549
Authority: WO
Inventors: Youhei Sakai
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US20070227189A1; JPWO2005092791A1; JP4777880B2; US7867334B2

Abstract

鋳型４の内部に保持したシリコン融液８を、ヒータ３によって上方から加熱すると共に、シリコン融液８の固液界面の上昇に合わせて、鋳型４を載置した台座５と、底面冷却部材６との間に構成される熱交換領域ＨＥの熱交換面積を変化させながら、下方から冷却することで、鋳型４の下方から上方へ一方向凝固させて多結晶シリコンインゴットを製造するシリコン鋳造装置と、それを用いた多結晶シリコンインゴットの製造方法である。この製造方法によれば、熱交換面積を調整することで、シリコン融液８に付与される温度勾配を一定に維持して、良好な特性を有する多結晶シリコンインゴットを、再現性よく製造できる。

Description

明細書

シリコン^ t装置および多結晶シリコンインゴットの法技術分野

本発明は、太陽電池用シリコン S反等に用いられる^！吉晶シリコンインゴヅトを Setするためのシリコン鎳造装置と、多結晶シリコンィンゴットの製 3 ^法に関するものである。背景漏

ァメリカの PVN ews紙によれば、 2 0 0 3年の、全世界における太陽電池の銷量は、その発電出力の総量に換算して 7 4 4MWであり、過去 1 0年間で 1 2倍に増加している。この生産量の急激な伸びは、環境問題への関心の高まりによるもので、それを牵引しているのが、全世界の太陽池の^ *の 9 0 %近くを占める結晶シリコン»；陽電特に、の 6 0 %を超え、今日、最も多く銷されている、キャスト（m^)法によって製される多結晶シリコンィンゴットを使用した多結晶シリコン太陽電池である。多結晶シリコン太陽 urnとしては、より低コストで、かつ高い変働率を持つ高品質の製品が求められる。そして、多結晶シリコン太陽電池の変 ί ΐ率ゃ缠コストは、麵する多結晶シリコンィンゴヅトに大きく依存することから、多結晶シリコンィンゴットの、更なる高品質化と低コスト化とが重要なとなっている。

多結晶シリコンィンゴヅトの品質は、太陽電池内にぉ、て、キヤリァ絲ゃキヤリァ移動度を短縮させて、太陽電池のエネルギー敏カ率を低下させる要因となる、結曰立界の数（面積）や粒界の性質、あるいは結鼸立内の配向性や欠陥密度等に大きく左右される。そのため、多結晶シリコンを用いた太陽電池のエネルギー J率を向上させるためには、これらの項目につ、ての幅広レ、研究と、の確立とが必要である。

多結晶シリコンィンゴヅトは、シリコンを加熱して溶融させたシリコン融液を鏡型内に注ぐか、または、シリコン原料を β内に入れてカロ熱することで溶融させてシリコン雨嫌とした後、翻の上部を保温あるいは加熱しながら、讓の戯反を Ρして、顏内のシリコン ΐ撤に、慰反側から上方へ向けて正の勾配を付与することで、当該シリコン融液を、一方向凝固させて製造するのが一般的である。

こうして得られる多結晶シリコンインゴヅトは、欠陥や不純物の多いィンゴットの側面部や底面凝固偏析職によって不純物が濃化しているインゴットの頭部の組織を、通常は、厚み数 mmm:に亘つて切断して除去した後、マルチワイヤ一ソ一等を用いて厚み方向に薄くスライスすることで、太陽電池用の多結晶シリコン¾©こ加工される。

図 1 2 A、図 1 2 Bは、曰本国特言公報 J P 0 4— 0 6 8 2 7 6 B ( 1 9 9 2 ) に記載された、上記一方向凝固の手法によって多結晶シリコンィンゴットを製造するための、のシリコン^^置の一例を示す縦断面図である。

両図を参照して、この例のシリコン^ t装置は、底部が開口 2 1 aによって開放された炉 2 1を備えている。炉 2 1の、開口 2 l aの部分には、昇降可能な水冷チルプレート 2 6が配されていると共に、この水冷チノレプレート 2 6の外周縁と、開口 2 1 aの内周面との隙間には、 7冷チルプレート 2 6とは別個に開口 2 1 a内を昇降可能な、筒状の断謝本 2 7が設けられている。また、断本 2 7の上端には、藤反 2 4 aと、この劇:反 2 4 aの周縁から上方に立ち上げた側板 2 4 bとを備え、内部にシリコン融液 2 2を保持するための鍵 2 4が、断謝本 2 7と共に昇降可能な忧態で配設されている。

上記のシリコン^ ^置を用いて、多結晶シリコンインゴットを難するためには、まず、図 1 2 Aに示すように、内部にシリコン赚 2 2を保持した麵 2 4を、所定の ί驢にカロ熱した炉 2 1内の上昇位置に配置する。この際、水冷チルプレート 2 6は下降させて、 2 4の底面から離間させた优態とする。

次に、図 1 2 Bに示すように、内部に冷却水 2 5を通して冷却しながら、水冷チルプレート 2 6を上昇させて、羅 2 4の底面に当接させることで、麵 2 4の麵 2 4 a側を冷却する。そして、鍩型 2 4と、水冷チルプレート 2 6と、断謝本 2 7とを徐々に下降させて、開口 2 l aを通して、炉 2 1の外方へ徐々に引き出して行くと、炉 2 1内は、編 3 のように所定のにカロ熱されているため、羅 2 4内のシリコン謹 2 2に勾配が生じて、当該シリコン赚 2 2がー方向凝固されることで、多結晶シリコンインゴットが

上記のシリコン織装置にぉレヽて、 P初期の段階で、シリコン夜 2 2の固液界面は、水冷チルプレート 2 6に近い、錶型 2 4の鎌 2 4 aの近傍に存在するため、凝固避が大きいが、凝固が進行して固液界面が上昇するほど、固層の厚みに起因する謝維が増加して、水冷チルプレート 2 6による抜熱量力 ¾下する結果、凝固速度が小さくなる傾向にある。そこで、先の文献には、鎳型 2 4と水冷チルプレート 2 6と断謝本 2 7とを下降させて、炉 2 1の外に引き出す際の避と、炉 2 1の加との組み合わせによって、凝固 ¾¾を$卿することが記載されている。

しかし、上記のシリコン^^置におレヽては、水冷チルプレート 2 6の冷却能力が一定であるため、たとえ、上記のように、鍵 2 4を炉 2 1の外に引き出す避や、炉 2 1のカロ « ^を調整したとしても、凝固初期か完全凝固に至るまでの間、勾配を一定の範囲内で安定に縦寺して、シリコン赚をほぼ一定の避で凝固させながら、シリコンを結晶成長させることは難しい。そのため、結晶粒径や結晶粒界の数、粒界の性質、結晶粒内の配向性、欠陥密度等が、厚み方向にほぼ均一な多結晶シリコンインゴット（これは、すなわち、厚み方向にスライスすることで、各種の特性が等しい多結晶シリコン基 I：反を、できるだけ数多く生産できる多結晶シリコンインゴットである）を、再 ίΙ'注よく S¾gできないという問題がある。

図 1 3は、日本国特^開公報 J P 2 0 0 2 - 2 9 3 5 2 6 Aに言 3¾された、 |&|3—方向凝固の手法によって多結晶シリコンィンゴットをするための、 ί ^のシリコン^ i 装置の他の例を示す縦断面図である。

図 1 3を参照して、この例のシリコン^^置は、力 n «溝としてのヒ一夕 3 4を有する上部室（炉） 3 1と、冷却水 4 2によって冷却される冷却板 4 1を有する下部室 3 2とを、断熱材からなる障壁 3 3で測り、かつ、障壁 3.3に設けた舰ロ 3 5で繋ぐと共に、鎌 3 8 aと、この鎌 3 8 aの周縁からに立ち上げた側板 3 8 bとを備え、内部にシリコン瞧 3 9を保持するための顧 3 8を、上部室 3 1内に、昇隱 3 7によって昇降させることで、連通口 3 5を¾1可能に設けたものである。

錶型 3 8は、図 1 3に示す上立置において、麵ロ 3 5を閉じると共に、置き台 3 6 と冷却板 4 1との間を断熱するための断熱材 4 0と、図示しない下降位置において、冷却板 4 1と対向して、鏡型 3 8を冷却板 4 1と熱的に繋いで冷却するための置き台 3 6とを、昇隱3 7上に、この順にした上に配設されている。

上記のシリコン麟装置を用レゝて多結晶シリコンィンゴットを纖するためには、まず、図 1 3に示すように、内部にシリコン鬲嫌 3 9を保持した麵 3 8を、所定のに加熱した上部室 3 1内の上 1立置に配置する。

次に、昇 P權 3 7を側させて «3 8、置き台 3 6および断熱材 4 0を下降させて、置き台 3 6と? )]板 4 1とを対向させることで、鏡型 3 8の戯反 3 8 a側をする。そうすると、上部室 3 1内は、上記のように所定のに加熱されていることから、麵 3 8内のシリコン融液 3 9に温度勾配が生じ、当該シリコン融液 3 9がー方向凝固されることで、多結晶シリコンインゴットが鍵される。

しカゝし、上記のシリコン^^置においては、多結晶シリコンインゴヅトの品質を左右するシリコン酣夜 3 9の冷却、固化時に、上記のように錡型 3 8を下降させているため、当 1^^3 8とヒー夕 3 4との距離や、ヒ一夕 3 4のある上部室 3 1に対する、鐯型 3 8 の揷 Λ が変動することによって、铸型 3 8への熱の出入りが変動しやすい。特に、上部室 3 1内を、 Ar等の不活性ガスによる雰囲気とした; t 、ヒ一夕 3 4からの熱の大半は、腿によって麵 3 8に伝わることになるため、両者の g隱が変化することで、ヒ —夕 3 4から麵 3 8への入熱量が大きく変動してしまう。

そのため、上記のシリコン^ ¾¾置にぉヽても、凝固初期から完全凝固に至るまでの間、 ¾g勾配を安定にすることが難し《結晶粒径や結晶粒界の数、粒界の性質、結晶粒内の配向性、欠陥密度等が、厚み方向にほほ均一な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく S¾gすることができなレ、。

また、近一方向凝固の手法によって多結晶シリコンインゴットを i¾tするに際し、日本国特言½：開公報 J P 2 0 0 1 - 1 0 8 1 O Aに記載されているように、炉内にノズルを設け、このノズルを通して、シリコン謝夜の表面に、 A r等の不活性ガスを吹き付けることで、シリコン瞧に、熱流によるかく拌を識して、固液界面の麵不純物の濃化を抑制しながら、分配係数が小さい^ ¾不純物をインゴット上部に精製して行って、インゴット内部の不純物元素の量を低減する一方向凝固精 S¾法が行われる。

ところが、編 32つの例のように、羅が、炉に対して昇降する：^には、鍵内のシリコン瞧の液面と、ノズル¾¾との距離が変化すると共に、不活性ガスの忧態が変動するため、上で説明した一方向凝固精製方法を、スムースかつ均一に行うことができないという問題がある。

曰本国特言開公報 JP 0 9 - 7 1 4 9 7 A ( 1 9 9 7 ) には、を載置する台座をカロ熱炉に対して固定した忧態で、水によって冷却することで、台座を介しての底板を? !]するようにしたシリコン^ it装置が記載されている。また、上記の文献には、シリコン夜の凝固初期に、台座に供給する^¾Ρ水量を抑制することによって、麵からの熱量を抑制し、凝固の進行と共に冷却水量を徐々に増加させて、醒からの熱量を増力 Πさせることで、凝固初期から完全凝固に至るまでの間の勾配を安定に繊寺することが言 3載されている。

しかし、冷却水量の変化によってもたらされる、熱量を調整する効果は十分ではなレ。発明者の麵によると、高温の鏡型からの腿量は、麵と^ ¾]醒との間の差と、熱交換が行われる面積（熱面積）の大きさに比例し、特に、後者の、熱 ¾1奐面積の大きさにより多くを依存している。しかし、上記の文献では、冷却水量を増減させることで、鏡型と P漏との間の差を変化させているだけで、熱交換が行われる面積については一定である。しカゝも、冷却水量の変化によってもたらされる? ロ «の変化量は、 1 4 1 4°C以上という高温であるシリコン謝夜の離に比べるとごく小さな変化に過ぎない。

そのため、上記; «に記載のシリコン^ 置を用いても、醒量を十分に $啣することができないため、凝固初期から^:凝固に至るまでの間、勾配を安定に維持することは難しく、結晶粒径や結識立界の数、粒界の性質、結識立内の配向性、欠陥密度等が厚み方向にほぼ均一な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく離することができないのである。発明の開示

本発明の目的は、より高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、できるだけコスト安価にすることができるシリコン^^置と、多結晶シリコンインゴッ卜の製法とを ϋί共することにある。

上記の目的を麵するための、本発明のシリコン^^置は、藤と、この戲反の周縁から上方に立ち上げた側板とを備え、内部にシリコン酸夜を保持するための鍵と、铸型の上方に配設される加と、

铸型の下方に配設される冷去離構と、

を具備し、加 l«によるカロ熱と^ SP漏による冷却とによって、顯内のシリコン薩に勾配を生じさせることで、当該シリコン S键を、鍵の藤反側から上方へ一方向凝固させるためのシリコン鎳造装置であって、

鏡型と加麵冓とは、距離が一定に繊寺された扰態で配設さ

騰は、錡型の厳の下面である底面を?铽 Pするための底面铩賠附を備え、底面冷却部材は、

(1) »Mの底面、または、

(2) 錡型が、その底面を、載置面に翻虫させた犹態で載置される台座の、載置面以外の面、である放熱面に対向して配設されて、当誠燃面と共に熱領域を構成する^面を有すると共に、対向する腿面と受熱面との間の熱交換面積を変化させるため、麵または台座に対して相対移動されることをとするものである。本発明においては、麵と加 I»とを、距離が一定に樹寺された態で配設しているため、上言佳が変動することに伴う、力ロ奏纖構から鍵への入熱量の変動を抑制することができる。また、冷却謹の底面冷却部材を、錄型等に対して相鄉動させることで、当 JS面冷却に設けた受熱面と、鍵の底面等に設けた放熱面との間に構成される熱交換領域の熱奐面積を変化させているため、冷却騰による羅からの抜熱量を、十分に良好に §卿することもできる。したがって、本発明によれば、凝固初期から^:凝固に至るまでの間、離勾配を一定の範囲内で安定に縦寺して、シリコン ΐ嫩をほぼ一定の速度で凝固させながら、シリコンを結晶成長させることができるため、結識立径や結曰立界の数、粒界の性質、結 Β 立内の配向性、欠陥密度等が厚み方向にほぼ均一で、より高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、できるだけコスト安価に as することが可能となる。

なお、麵と加との s隱を一定に維寺するのは、少なくとも、一方向凝固によつて多結晶シリコンインゴットを sstする工程の間であればよい。それ以外の、例えば、シリコン原料を鍵内に収容する際や、 s¾iした多結晶シリコンインゴットを鎳型内から取り出す際には、その作業性を向上するために、例えば、いずれか一方を移動させて、両者の距離を増加させたり、を装り出したり、カロを取り外したりできるようにしてもよい。

底面冷却部材としては、熱奐面積を変化させるため、その面を、熱面と謝妾に誦させたえ態を麟しながら、鍵または台座に対して、面方向に相鄉動されるものが挙げられる。

上言 as面部材においては、翻等の腿面に対して、受熱面を直接に誰させているため、熱働率が高い上、鎵型等に対して相鄉動させることによって熱奐面積を変化させた際に、 ¾熱量を、応答 !■生よく、速やかに変化させることができる。

また、底丽 ^！としては、熱奐面積を変化させるため、その受熱面を、放熱面に対して一定間隔で離間させた忧態を繊寺しながら、铸型または台座に対して、面方向に相動される ¾の¾挙げられる。

上言脑面^ ¾職材においては、その面を、錶型等の放熱面に対して直接に ί鐘させずに、一定間隔で離間させた忧態を維持して、摺動面をなくした扰態で、相辦動させながら熱奐させているため、両面の的摩耗を防ぐことができる。

なお、上言 31S面冷却滅においては、熱奐は、放熱面と受熱面との間の熱の輻射や対流によって行われる。そのため、より効率的に熱效奐を行うためには、方激面と受熱面との間隔は、 1 0 mm以下であるのが好ましレヽ。

放熱面が、台座の、鍵を載置した載置面以外の面であるとき、鍵から台座を介して底面冷却部材への漏をより効率よく行うためには、台座の謝云が 4 OW/ (m - K) 以上であるのが好ましい。

また、台座は、鍵の藤反側における?驢分布を小さくして、シリコン謝夜 8の一方向凝固性を向上させるために、と底面冷却との間での熱奐の妨げにならない範囲で、厚いことが好ましい。すなわち、台座は、その片面が載置面とさ^載置面と、その反対側の面とが TOで、厚みが一定に形成されると共に、その厚みが、載置面と、その上に載置されるの底面との^ 4領域の差し渡し長さの 1/61¾±であるのが好ましい。本発明のシリコン^^置は、凝固初期から完全凝固に至るまでの間の勾配を、より一層、安定に緞寺して、さらに高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく S¾g することを考慮すると、鎳型の ¾gを測定するための驢検出手段と、この検出手段によって測定した麵のに基づいて、カロ »ttによる力!]献態と、冷却騰の熱交換領域の熱奐面積とを$卿することで、シリコン謝夜の凝固速度を脚する$卿手段とを備えているのが好ましい。

また、本発明のシリコン^^置は、多結晶シリコンインゴットを i¾iするに際し、先に説明した一方向凝固精 1¾法を、スムースかつ均一に難するために、鐃型の内部に保持するシリコン謝夜に不活性ガスを吹き付ける不活注ガス吐出手段を有し、不活性ガス吐出手段は、 ^^および加熱機構との距離が一定に繊寺された优態で酉されるのが好ましい。

なお、不活性ガス吐出手段の、麵および加 «との S隱を一定に縦寺するのは、篛型のと同様に、少なくとも、一方向凝固によって多結晶シリコンインゴットを難する工程の間であればよい。

例えば、シリコン原料を鏡型内に収容する!^、した多結晶シリコンィンゴヅトを内から取り出す際には、そのィ權性を向上するために、例えば、不活性ガス吐出手段を、鍵と加奔«との間から弓 ίき出すことができるようにしてもよい。

本発明の他のシリコン^ i装置は、麵と、この鎌の周縁からに立ち上げた側板とを備え、内部にシリコン酣夜を保持するための鏡型と、

錶型の上方に配設される加堯纖構と、錶型の下方および側方に配設される冷却漏と、

を具備し、力ロ奏纏構による加熱と ϋ謹による冷却とによって、翻内のシリコン鬲嫩に勾配を生じさせることで、当該シリコン謝夜を、鎳型の歸反側から上方へ一方向凝固させるためのシリコン鎵造装置であって、

鍩型と加とは、距離が一定に縦寺された扰態で配設さ

冷去 IWは、翻の藤反の下面である底面を 13するための底面冷却謝と、纏の側板の外側面である側面を冷却するための側面冷却部材とを備え、

側面冷却 »は、錡型の側面に対向して酉嚴されて、当該側面と共に熱交換領域を構成する面を有すると共に、当該熱奐領域を、踌型の高さ方向の下方から上方へ順に拡犬させるため、に対して相対移動されることを稱数とするものである。

本発明においては、 ,と加 i¾»とを、距離が一定に緩寺された优態で配設しているため、上 S3S巨離が変動することに伴う、力暖漏から麵への入熱量の変動を抑制することができる。また、冷却機構の底丽铄 P部材によって、鍵の底面を冷却しながら、側面冷却謝を、鍵に対して相鄉動させることで、当該側面冷却謝に設けた面と、放熱面としての、觀の側面との間の熱奐領域を、讓内のシリコン難の凝固が進行して固液界面が上昇するのに合わせて、 ,の高さ方向の下方から上方へ順にさせるように変化させることができる。そのため、冓による鎵型からの量を、十分に良好に制御することができ、凝固初期から^:凝固に至るまでの間、 ¾S勾配を安定に維持することができる。したがって、本発明によれば、結晶粒径や結識立界の数、粒界の性質、結晶粒内の配向性、欠陥密度等が厚み方向にほぼ均一で、より高品質な多結晶シリコンィンゴットを、再現性よく、できるだけコスト安価に S することが可能となる。なお、铸型と加堯碎段との距離を一定に維寺するのは、編3のように、少なくとも一方向凝固によって多結晶シリコンィンゴットを製造する工程の間であればよい。

側面冷却»としては、錶型の側画こ構成される熱奐領域を、鍵の高さ方向の下方からへ順に拡大させるため、その受熱面を、錶型の側面と Hi妾に ί¾ させた优態を維持しながら、に対して、その下方から上方へ面方向に相鄉動されるものカ举げられる。

上記側面^ ¾！部材においては、方燃面としての鎳型の側面に対して、受熱面を直接に接触させているため、熱麵率が高い上、讓に対して相鄉動させることによって熱交換面積を変化させた際に、熱量を、応答 ffiよく、速やかに変化させることができる。また、側面冷却としては、鍵の側面に対向する受熱面を、績の高さ方向に複数に分割した分割受熱面を有する複数の冷却部分を備えると共に、各冷却部分が、鐯型の側面に構成される熱奐領域を、 ,の高さ方向の下方から上方へ順に拡大させるため、個別に、その分割受熱面を、側面に対して当接またはさせた扰態と、離間させた扰態との間で相 ^^動されるものも挙げられる。

上記側面冷却部材においては、各冷却部分の分割受熱面を、個別に、麵の側面に対して、摺動させることなく、当接またはさせた忱態と、離間させた忧態との間で相鄉動させることによって熱交換させているため、摺動面をなくして、各面の的摩耗を防ぐことができる。また、特に、分割受熱面を、 ,の側面に直接に当接させる^ ^は、熱交 ί ι率を向上できる上、鐯型に対して相^]^動させることによって熱奐面積を変化させた際に、漏量を、応答注よく、速やかに変化させることもできる。

また、側面^ と組み合わせる底面冷却としては、

(1) 錡型の底面、または、

(2) 鐯型が、その底面を、載置面に纖させた优態で載置される台座の、載置面以外の面、である放熱面に対向して配設されて、当誠婧面と共に熱奐領域を構成する受熱面を有すると共に、対向する放熱面と受熱面との間の熱交換面積を変化させるため、■または台座に対して相鄉動されるものカ举げられる。'

上言 3¾面冷却部材を側面冷却と組み合わせれば、凝固初期から完全凝固に至るまでの間の句配を、より一層、安定に縦寺して、さらに高品質な多結晶シリコンインゴヅトを、再現性よく、できるだけコスト安価に i¾iすることができる。

また、上言面冷却謝としては、鍵の底面に対向して配設されて、当醜面と共に熱奐領、 ί或を構成する面を、 ,の底面の中央部と周 »とに分割した分害 !1受費 Α面を有する複数の冷却部分を備えると共に、各冷却部分が、翻の底面に構成される熱雄領域を、底面の中央部から周縁部へ順に駄させるため、個別に、その分割受熱面を、底面に対して当接またはさせた枕態と、離間させた態との間で相動されるものが挙げら lる。

上言脆面^ ¾P部材を側面冷却謝と組み合わせれば、錶型内のシリコン謝夜の凝固に合わせて^ g勾配をさらに細かく制御して、より一層、高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、できるだけコスト安価に製造することができる。

本発明のシリコン^^置は、凝固初期から完全凝固に至るまでの間の勾配を、より一層、安定に縦寺して、さらに高品質な多結晶シリコンインゴヅトを、再現性よく ISi することを考慮すると、鏡型の温度を測定するための温度検出手段と、この温度検出手段によって測定した麵の ¾gに基づいて、カロ «による加翻え態と、曜構の熱奐領域の熱奐面積とを制御することで、シリコン謝夜の凝固適度を缶卿する制御手段とを備えているのが好ましい。

また、本発明のシリコン^^置は、多結晶シリコンインゴットを § ^するに際し、先に説明した一方向凝固精製方法を、スムースかつ均一に «するために、 ,の内部に保持するシリコン謝夜に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吐出手段を有し、不活 ffiガス吐出手段は、錶型および加齊媚冓との距離が一定に維寺された t態で醒殳されるのが好ましい。なお、不活性ガス吐出手段の、纏およひ加¾»との距離を一定に維寺するのは、編3のように、少なくとも一方向凝固によって多結晶シリコンインゴットを製造する工程の間であればよい。

本発明の多結晶シリコンインゴットの法は、上記レヽずれかのシリコン^^置を用いて多結晶シリコンインゴットを lする方法であって、麵と、この麵の周縁から上方に立ち上げた側板とを備える,の内部にシリゴン融液を倒寺させる工程と、■の上方に配設される加 «tiと鍵との距離を一定に維寺した t態で、錶型の下方、または下方および側方に酉嚴される冷却機による冷却に伴う、麵内部のシリコン謝夜の固液界面の上昇に応じて、鍵の歸反側および働反側のうちの少なくとも一方の方爆面と、冷却«の、上君 a¾熱面と対向する受熱面との間に構成される熱奐領域の熱交換面積を増カロさせながら、シリコン薩を、鎖の獻反側から上方へ一方向凝固させることをとするものである。

本発明によれば、先に説明したように、滅量を十分に制御できるため、凝固初期から完全;疑固に至るまでの間、勾配を安定に維持して、結晶粒径や結晶粒界の数、粒界の性質、結晶粒内の配向性、欠陥密度等が厚み方向にほぼ均一な多結晶シリコンインゴヅトを、再現性よく、コスト安価に S¾tすることが可能となる。

また、上記本発明の ϋϋ^法において、検出手段によって測定した錶型の離に基づき、制御手段によって、加纖構による加齊歉態と、 ^^騰の熱奐領域の熱奐面積とを制御しながら、シリコン雨撤を、錶型の戲反側からへ一方向凝固させるようにすると、凝固初期から完全凝固に至るまでの間の驢勾配を、より一層、安定に樹寺して、さらに高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、コスト安価にすることができる。

また、本発明の i ^法において、不活性ガス吐出手段から、鏡型の内部に保持するシリコン融液に不活性ガスを吹き付けながら、シリコン融液を、 «の J¾反側から上方へ一方向凝固させるようにすると、一方向凝固精 ϋ坊法を、スムースかつ均一に^することができるため、不純物元素の量が著しく鶴咸されて、より一層、高品質な多結晶シリコンインゴヅトを、再現性よく、コスト安価に i することができる。図面の簡単な説明

図 1 Aは、本発明のシリコン^^置の、難の形態の"^]を示す縦断面図、図 1 Bは、上記例のシリコン^^置の底面冷却謝を相鄉動させた態を示す画面図である。図 2は、図 1 A、図 1 Bのシリコン^^置に、 ¾g検出手段と铕御手段とを組み合わせた実施の幵態の他の例を示す縦断面図である。

図 3は、本発明のシリコン鏡造装置の、不活性ガス吐出手段を組み合わせた実施の形態の他の例を示す縦断面図である。

図 4 Aは、本発明のシリコン^^置の、謹の形態の他の例を示す纖面図、図 4 B は、上記例のシリコン^^置の底面冷却を相鄉動させた优態を示す縦断面図である o

図 5 Aは、本発明のシリコン^^置の、鍾の形態の他の例を示す蘭面図、図 5 B は、上記例のシリコン纖装置の底面冷却滅を相鄉動させた优態を示す縦断面図である。

図 6 Aは、本発明のシリコン^ ¾置の、謹の形態の他の例を示す謹面図、図 6 B は、上記例のシリコン鎳造装置の底面冷却部材を相対移動させた状態を示す縦断面図であ図 7 Αは、本発明のシリコン^ ϋ¾置の、麵の形態の他の例を示す謹面図、図 7 Β は、上記例のシリコン纖装置の底面謝および側面冷却部材を相鄉動させた忧態を示す縦断面図である。

図 8 Αは、本発明のシリコン ^^置の、魏の形態の他の例を示す謹面図、図 8 B は、上記例のシリコン鎖装置の底面冷却謝および側面冷却部材を相鄉動させた优態を示す縦断面図である。

図 9 Aは、本発明のシリコン^^置の、難の形態の他の例を示す,籠面図、図 9 B は、上記例のシリコン鍵装置の底面冷却 ¾P および側面冷却き附を相雕動させた忱態を示す縦断面図である。

図 1 0は、図 9 A、図 9 Bのシリコン^^置に、検出手段と制御手段とを組み合わせた実施の形態の他の例を示す縦断面図である。

図 1 1 Aは、本発明の謹例で離したシリコン^^置を示す薩面図、図 1 1 Bは、 ^例で製造したシリコン錶置の変更部分を示す «晰面図である。

図 1 2 Aは、 «のシリコン^^置の一例を示す縦断面図、図 1 2 Bは、上記例のシリコン鏡置の,を下降させた状態を示す縦断面図である。

図 1 3は、 ί ^のシリコン^^置の他の例を示す縦断面図である。発明をするための最良の开態

図 1 Aは、本発明のシリコン^^置 1の、難の形態の Η¾を示す謹面図、図 1 B は、上記例のシリコン^^装置 1の底面冷却 6を相 ¾ ^動させた態を示す縦断面図である。

両図を参照して、この例のシリコン^ ϋ¾置 1は、舊 4 aと、この麵 4 aの周縁から上方に立ち上げた側板 4 bとを備え、内部にシリコン融液 8を保持するための鍀型 4と、羅 4のに酉 51殳される、力ロ費漏としてのヒ一夕 3と、

醒 4が、その麵 4 aの下面である底面 4 cを、載置面 5 aに誦させた扰態で載置される台座 5と、

これらの部材の周囲を取り囲むように配設される断熱部材 2と、

台座 5との間での熱奐によって、台座 5上に載置された錶型 4の底面 4 cを冷却するための底面 ^ί!¾Ι¾ί 6を含む冷却騰 Cと、

を備えている。

このうち、ヒータ 3と鏡型 4とは、少なくとも一方向凝固によって多結晶シリコンインゴヅトを！^する工程の間、距離が一定に繊寺された態で保持される。それ J^k、例えば、シリコン原料を内に収容する際や、製した多結晶シリコンィンゴヅトを錶型内から取り出す際には、そのィ僕性を向上するために、例えば、いずれか一方を移動させて、両者の距離を増加させたり、 ,を装り出したり、力 c纖構を取り外したりできるように構成するのが好ましレ。

鐯型 4は、特にされないが、例えば、二酸化珪素 (S i 0₂)や黒、炭素纖強ィ匕難材料等からなり、した多結晶シリコンインゴットを取り出す際に分割できると共に、取り出し後に再度、組み立てることができる分割^ として構成するのが好ましい。また、 4の内面には、図示していないが、多結晶シリコンインゴットの融着を防止して取り出しを容易にすると共に、 ,4を何度でも雨魏できるようにするために、 . 層を設けるのが好ましい。

离としては、例えば、シリコンの窒化物である窒化 (S i ₃N₄)、炭化物である炭化鶴（S i C)ヽ酸化物である化纏 (S i 0₂)等の、鶴化^ )の層が挙げられる。 ,4の内面に离 ϋを形成するためには、上言 Β¾¾化^ )の粉末を、適当なバインダと共に^ 0中に混合してスラリーを形成し、このスラリーを、塗布あるいはスプレ一等して、讓 4の内面にコーティングすればよい。

ヒー夕 3としては、 ,4内に収容したシリコン原料を加熱して溶融させて、シリコン瞧 8を賊させたり、賊したシリコン謝夜 8を鏡型 4の上方から加熱して、隱 Cによる, 4の底面 4 c側からの冷却との組み合わせによって、当該シリコン謝夜 8に勾配を生じさせて、一方向凝固させたりすることができる種々のヒ一夕力■可能である。これらの機能を有するヒータ 3としては、例えば、ドーナツ开猶とした Ϊ編口熱式のヒータや、誘導加熱式のコイル等が挙げられる。ヒータ 3は、図に示した炉内の天井部だけでなく、図示していないが、铸型 4を取り囲むように、炉内の側面部と天井部の両方に設けてもよい。

台座 5は、 ,4の底面 4 cから熱して底面^ 3¾i¾i6に 1¾するために用いられることから、その謝云が高い上、 A r等の不活性ガス雰囲気中で、シリコンの鬲 ( 1 4 1 °C)以上、特に 1 6 0 0。C の高温に耐えることができる材料、特に、謝云酵が 4 0W/ (m ' K) で、かつ高い耐熱を有する材料によって形成するのが好ましい。

これらの条件を満たす、台座 5を形成するのに適した材料としては、例えば、グラファイト〔謝云 4 9W/ (m · K)〕、サファイア〔謝云 4 5W/ (m · K)〕、窒化ァルミニゥム〔Α 1 Ν、 #^8 4W/ (m - K) 炭化璩〔S i C、謝云 2 0 0 W/ (m - K) 等が挙げら中でも、カロェが簡単で低コストであることから、グラファィトが好ましい。

断熱部材 2は、先に説明したように、錶型 4と、ヒータ 3と、台座 5の周囲を取り囲むように配設されている。断熱部材 2は、隱注ゃ断熱 I"生等を考慮して、カーボンを分として含む材料、例えばグラフアイトフェルト等によって形成するのが好ましい。断熱部材 2を設けることによって、ヒ一夕 3からの熱の輻射を、鍾 4の内部のシリコン冨赚 8 にロス少なく伝えることができる。また、 4の側板 4 bや台座 5の下面 5 cからの余分な熱を抑制して、冷却謹 Cの底面冷却部材 6のみによって効果的に雄することで、シリコン ΐ嫌を効率的に一方向凝固させることができる。

なお、台座 5の下面 5 c側の断熱謝 2には、底面冷却 g|¾i6の、鍵する受熱面 6 a を有する側板 6 cを挿入するための開口部 2 aが設けられていると共に、この開口部 2 a に続いて、台座 5の側面 5 bと断熱謝 2との間には、挿入された側板 6 cを受容するための隙間 2 bが設けられている。

ロ機構 Cは、台座 5の、載置面 5 aの周縁から下方に続く、放熱面として ©ί則面 5 b と直接にする受熱面 6 aを備え、図中に実線の矢印で示すように、受熱面 6 aを側面 5 bに誦させた態を縦寺しながら、台座 5に対して、側面 5 bの面方向に相鄉動される、面冷却謝 6と、この底面冷却部材 6を、上記面方向に相鄉動させるための、昇降用モータ（図 2中の 1 2 ) とを備えている。

また、底面;锚 Ρ¾¾ί 6は、台座 5の下方に、当該台座 5の下面 5 cと亍に酉徵された平板状の戲反 6 bと、この戲反 6 bの縁から上方に立ち上げた、その内側面が Ιϋί3¾¾ 面 6 aとされた側板 6。と、劇反 6 bの下面中央から下方に延設されて、編3 降用モー夕 1 2と接続される接続部 6 dとを、例えば、ステンレス鋼等の材料によって ~f本に开成して構成されている。

上記のうち、側板 6 cは、台座 5の側面 5 bを包囲する开狱に形成するのが好ましい。例えば、台座 5が直方 ί 犬である:^には、側板 6 cを、直方体の 4面の側面 5 bに合わせた、互いに ¾売した、あるいは個々に独立した 4面の板状に形成すればよい。また、台座 5が円柱状である：^には、側板 6 cを、円柱の側面 5 bに合わせた円筒状や、円筒を周方向に複数の部分に分割した幵^^に形成すれば良い。また、上記の組み合わせにおいて、台座 5は、載置面 5 aの分布をできるだけ一様にして、錶型 4の底面 4 cを均一に冷却することを考慮すると、錶型 4と底面冷却部材 6との間での熱交換の妨げにならなレ、範囲で、その厚みができるだけ大きいことが望ましい。

側板 6 cの上 »には、図 1 Aに示すように、底面^ ί暗附 6を下降させて、側板 6 c を、断熱部材 2の開口部 2 aから弓 ίき出した忧態で、当該開口部 2 aを塞ぐための可動断熱片 7が、底面冷却部材 6と共に昇降可能に取り付けられている。可動断熱片 7は、断熱部材 2と同様の断熱材によって开诚される。 ― 図示していないが、底面^ ¾部材 6の内部には、水等の^ ¾|3液体を循環させる配管を設けて、この冷却液体の循環によって、底面冷却謝 6を冷却するようにしてもよい。冷却液体は、シリコン^ t装置 1の外部で、熱によって^]したものを、底面冷却部材 6の内部の配管内を循環させた後、再び熱 βに還流させるようにすればよい。

底面冷却部材 6は、先に説明したように、昇降用モータ 1 2によって昇降されることで、台座 5に対して、方燃面としての側面 5 bの面方向に相動される。そして、それによつて、側面 5 bと、受熱面 6 aとの間に形成される熱奐領域 HE (図 I Bに示す）の熱雄面積が変化される。

例えば、図 1 Aは、底面¼Ρ部材 6を最も下方まで下降させた忧態を示しており、この枕態では、台座 5の側面 5 bと底面冷却滅 6の受熱面 6 aと力 ¾:く漏しておらず、熱奐領域 HEの熱奐面積はゼロである。また、図の tt態では、先に説明したように、断熱部材 2の開口部 2 a力可動断熱片 7によって塞がれるため、特に、シリコン原料を溶融してシリコン瞧 8をさせる際等、冷却謹 Cを ί細しないときに、謝云の高い台座 5等から、装へ熱がリークするのを有効に防止することができ、多結晶シリコンインゴット靠 ¾iの時間およびコストを節約することができる。

また、図 1 Bは、底面?铩 Pg|¾i 6を最も上方まで上昇させた扰態を示しており、この状態では、台座 5の側面 5 bと底面冷却部材 6の面 6 aとが、図の例の装置で設定される最も広い面積に亘つて ί纖しており、熱奐領域 HEの熱交換面積は ¾ ^となる。さらに、図示していないが、底面^ ίΡ咅附 6を、上記図 1 Αと図 1 Bの間の任意の位置に移動させれば、熱奐領域 HEの熱交換面積を、ゼロと最大の間の任意の面積に、無段階で設定することができる。

そのため、図の例のシリコン^^置 1によれば、最初は図 1 Aの！え態からスタートし、シリコン融液 8の凝固が進行することによる固液界面の上昇に合わせて、底面冷却部材 6 を徐々に上昇させて、熱奐領域 HEの熱雄面積を徐々に増加させることで、錶型 4の、 β4 aの下面である底面 4 cから、台座 5を経由して、上記熱奐領域 HEを通して底面冷却 S¾i6に ¾ ^される熱（図 I B中に白矢印で示す）の移動量、すなわち熱量を、徐々に増加させることができる。

したがって、ヒータ 3と冷却観冓 Cとによって鏡型 4内のシリコン夜8に付与される勾配を、固液界面の上昇に伴う f»tの増加に関係な凝固初期から完全凝固に至るまでの間、安定に緩寺することができ、結晶粒径や結晶粒界の数、粒界の性質、結晶粒内の配向性、欠陥密度等が厚み方向にほぼ均一で、高品質な多結晶シリコンィンゴットを、再現性よく、コスト安価に^ tすること力可能となる。

台座 5は、その厚み!）（図 I B参照）が小さすぎると、側面 5 bの近傍のみが集中的に ^]さ中央部は十分に¼(1されない忧態を生じるおそれがある。そのため、 ,4の戲反 4 a側における^ ^分布をできるだけ一様にして、シリコン夜 8の一方向凝固性を向上させるために、台座 5は、厚み Dができるだけ大きいことか望ましい。厚み Dの具体的な範囲については特に P跪されないが、載置面 5 aと、その上に載置される麵 4の底面 4 cとの ί纖領域の差し渡し長さ L (図 1 A参照）の 1/6 m:であるのが好ましい。また、台座 5が厚すぎて、铸型 4と底面冷却部材 6との間での熱交換の妨げになるのを防止するためには、厚み Dは、上記の範囲内でも、特に、差し渡し長さ Lの 2/3以下であるのが好ましい。

なお、ここでいう差し渡し長さ Lとは、載置面 5 aと、その上に載置される鍵 4の底面 4 cとの ί纖領域の平面頻犬の重心点を迎する直線が、当該平面开狱の輪郭線によつて切り取られてできる線分のうち、最小の長さを示すものを指すこととする。例えば、接触領域の平面开狱が長方^！犬であるとき、差し渡し長さ Lは、：R¾形の^ 2の長さと一致する。また、翻虫領域の平面犬が円形であるとき、差し渡し長さ Lは、円の直径と一致する。また、纖領域の平面开狱は、図 1 A、図 I Bの例のように、台座 5の載置面 5 a が、醒 4の底面 4 cより小さいときは、載置面 5 aの平面开狱と一致し、図 1 1 Aの例のように、逆であるときは、 4の底面 4 cの平面犬と一致する。

図 2は、図 1 A、図 1 Bのシリコン^ 装置 1に、 ¾ ^検出手段としての熱謝 1 0と、制御手段 1 1とを組み合わせたの形態の他の例を示す縦断面図である。これらの部材以外の構成は、先に説明したとおりであるので、以下では、相についてのみ説明する。図 2を参照して、熱電対 1 0は、鎢型 4の側板 4 bの上 ®i£f旁、下辺近傍および両者の中間の 3箇所に設けられている。これにより、 4内のシリコン |¾ 8に付与される温度勾配を求めることができる。各熱 ItM l 0の出力は、制御ケ一ブル 1 3を介して、制御手段 1 1に与えられる。制御手段 1 1は、 3つの熱劇 1 0の出力から、シリコン鬲嫌 8 に付与される勾配を演算し、その結果に基づいて、制御ケーブル 1 3を介して、ヒー夕 3、および昇降用モー夕 1 2を層隱制御する。

なお、 ί 検出手段は、 i 0には限られず、例えば、離虫の赤外線^ g計等を用いることもできる。また、卿手段 1 1としては、例えば、周知のプログラマブルコントロ一ラ等を用いることができる。プログラマブルコントローラ（シーケンサ）は、漏 $卿の分野においてきわめてよく知られているものであって、単機能を有するモジュールを組み合わせてュニット化して用いたり、機能を樹匕した 1つのモジュールを用いたりして構成することができる。上記脚手段 1 1のは、熱 ¾¾ 1 0からの出力が、例えば、アナログの «ΕΕ値として取り込まれることから、これをデジタルデータに変換するモジュールなどを ¾：、組み合わせて^ fflすればよい。

以下に、上記のシリコン^^置 1を用いて、多結晶シリコンインゴットを離する手順を、図 1 A〜図 2を参照しながら説明する。

まず、讓 4の内部にシリコン原料を充てんして缶卿手段 1 1をさせると、当該制御手段 1 1は、図 1 Aに示すように、 P機構 Cの底面冷却部材 6を最も下方まで下降させて、断熱部材 2の開口部 2 aを可動断熱片 7によって塞ぐことで、ヒ一夕 3、麵 4、および'台座 5を、断堯部材 2と可動断熱片 7とによって包囲させる。そして、ヒ一夕 3に通電して、錶型 4を、 ¾ 1 4 2 0°C~ 1 5 5 0 °C禾號に加熱させることで、シリコン原料を溶融させる。これにより、ヒータ 3からの輻射熱がロスされることを防いで、効率的に、より短時間で、シリコン原料を溶融させることができる。

シリコン原料が溶融してシリコン鬲嫌 8となると、缶啣手段 1 1は、 3つの熱^ o の出力から、シリコン融液 8の温度勾配をモニタリングしながら、昇降用モー夕 1 2を駆動させることで、底面冷却部材 6を徐々に上昇させて、台座 5との間に熱交接領域 HEを生じさせて熱を開始させる。

そして、ヒー夕 3と冷却機冓 Cとによってシリコン融液 8に付与される温度勾配を、引き続き、熱 «¾· 1 0の出力によってモニタリングしながら、当譜勾配が、固液界面の上昇に伴う謝厳の増加に関係なく、安定に繊されるように、底面冷却部材 6の昇降と、それに伴う台座 5との間の熱奐領域 HEの熱奐面積の増減とを S卿すると共に、ヒー夕 3に供給する電力を卿する。具体的には、脚手段 1 1は、例えば、シリコン ΐ鎌の離勾配が所定値より小さい:^、（a) ヒータ 3に供給する電力を増加させる、 (b) 底面冷却部材 6を上昇させて、熱交換領域 H Eの熱交換面積を増加させる、のレヽずれか一方、または両方のを行って、 ¾S勾配を大きくする。また、勾配が所定値より大きい上記と逆の膨里を行って、勾配を小さくする。

制御手段 1 1によって上記の制御を行うと、シリコン ΐ嫌 8を一方向凝固させる際の温度勾配を、凝固初期から完全凝固に至るまでの間、より一層、安定に維寺することができ、さらに高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、コスト安価に S¾iすることが可能となる。

なお、麵 4のだけでなく、ヒータ 3、台座 5、装置内雰囲底面 ¼P部材 6、冷却流体等のや、あるいは、冷却流体の^ *等を計測して、これらを制御するようにすれば、より高い再現性を得ることができる。また、底面冷却謝 6を昇降させる昇降用モータ 1 2として、昇降が可変なインバ一タ制御のモ一夕やステッピングモー夕、リ二ァモ一夕などを用い、の各制難頁目に合わせて、昇降のを制御するようにすれば、さらに細かぐ勾配を制御することができる。

図 3は、本発明のシリコン観装置 1の、難の形態の他の例を示す麵面図である ₀ 上記シリコン^ g装置 1の大部分の構成は、先の図 1 A、図 1 Bのものと同様であるので、以下では、相違点についてのみ説明する。

図 3を参照して、この例のシリコン^^置 1におヽては、底面謝 6の受熱面 6 aが、台座 5の、方 iL熱面である側面 5 bに対して一定の間隔 Gを隔てて離間させて酉 HI殳されており、底面冷却 g|¾"6は、この間隔 Gを麟しながら、台座 5に対して、上記側面 5 bの面方向に相雕動される。これにより、摺動面をなくして、両面の觀的摩耗を防ぐことができる。熱奐は、側面 5 bと受熱面 6 aとの間の熱の輻射や流によって行われる。そのため、より効率的に熱奐を行うためには、両面 5 b、 6 aの間隔 Gは、 1 0 m m以下であるのが好ましい。

また、台座 5は、その厚み Dが小さすぎると、側面 5 bの近傍のみが集中的に冷却さ^ 中央部は十分に冷却されない扰態を生じるおそれがある。そのため、錶型 4の j«4 a側における温度分布をできるだけ一様にして、シリコン融液 8の一方向凝固性を向上させるために、台座 5は、厚み Dができるだけ大きいことが望ましい。厚み Dの具体的な範囲については特に P腕されないが、載置面 5 aと、その上に載置される讓 4の底面 4 cとの撤虫領域の差し渡し長さ Lの 1/6以上であるのが好ましい。また、台座 5が厚すぎて、鎵型 4と底面冷却 6との間での熱奐の妨げになるのを防止するためには、厚み Dは、上記の範囲内でも、特に、差し渡し長さ Lの 2/3以下であるのが好ましい。

なお、ここでいう差し渡し長さ Lとは、載置面 5 aと、その上に載置される顯 4の底面 4 cとの撤虫領域の平面开狱の重心点を ® する直線が、当該平面开犬の輪郭線によつて切り取られてできる線分のうち、最小の長さを示すものを指すこととする。例えば、接触領域の平面开犬が長方舰犬であるとき、差し渡し長さ Lは、：形の麵の長さと一致する。また、翻虫領域の平面开狱が円形であるとき、差し渡し長さ Lは、円の直径と一致する。また、機領域の平面腦犬は、図の例のように、台座 5の載置面 5 aが、錄型 4の底面 4 cより小さいときは、載置面 5 aの平面職と一致し、逆であるときは、羅 4の底面 4 cの平面頻犬と一致する。

また、■台座 5は、錶型 4の底面 4 cを均一に冷却することを考慮すると、図の例のように、載置面 5 aと下面 5 cとが共に平面で、かつ Ffi¹であって、厚みが均一であることが好ましく、その際の厚み Dは、両面間の距離によって縦することができるが、台座 5の厚みが等しくないときは、その最小の厚みでもって、台座 5の厚み Dと職することとする。

また、図の例のシリコン ^^置 1には、断熱部材 2を貫通して、錡型 4の上方の、ヒ —夕 3との間の領域に^ βを突出させるようにして、先に説明したように、少なくとも一方向凝固によって多結晶シリコンインゴヅトを織する工程の間、鏡型 4およびヒータ 3との距離が一定に維寺された扰態で、不活性ガス吐出手段としてのノズル 9が配設されている。そのため、一方向凝固によって多結晶シリコンインゴットを纖する際に、このノズル 9から、鏡塑 4の内部に傲寺するシリコン謝夜 8に、 Ar等の不活 f生ガスを、シリコン酣夜 8の液面とノズル 9の先端との g隱が変化したり、不活性ガスの離扰態が変動したりすることなしに、常に一定の状態で吹き付けることができる。そのため、先に説明した一方向凝固精 ¾法を、スムースかつ均一に、再 it生よく、 ¾Sすることができる。なお、ノズル 9は、一方向凝固の工程以外の、例えば、シリコン原料を綱内に収容する際や、 itした多結晶シリコンインゴットを β内から取り出す際には、その作業性を向上するために、例えば、錶型 4とヒータ 3との間から弓 [き出したりできるように構成するのが好ましい。また、一方向凝固の工程において、ノズル 9の先端は、シリコン瞧 8 の液面の概ね中央部を狙って不活性ガスを噴出させるように配置するのが好ましい。不活性ガスとしては、例えば H e、 N e、 A r等の希ガスが挙げら; 特に入手のしゃすさから、上記のように Arが好ましい。

一方向凝固精製方法では、ノズル 9のから、シリコン薩夜 8の液面に不活性ガスを吹き付けると、吹き付けられた液面の中央にキヤビティが形成されると共に、その周睡こ、液面を覆う流れが形成される。そして、この流れに伴って、シリコン融液 8の表面に、不活性ガスの吹き付けによる揺動が発生することで、次々と新しいシリコン融液 8が液面に供給されるため、シリコン瞧 8の内部でする S i Oガスの、周囲の雰囲気中への排出力されて、不純物である 0力カ果的に除去される。また、不活性ガスの流れによつてシリコン融液 8の液面が覆われるので、周囲の雰囲気中から C 0ガスがシリコン融液 8 中に¾λすることが防止される。

ノズル 9には、装置外部に設けたガス供給手段から、配管（いずれも図示せず）を通して、不活性ガスが供給される。ガス供給手段の最も単純な構成としては、不活性ガスが充てんされたボンベにレギユレ一夕（圧力調整器）とガス計とを ί妾続して、戶 j淀の圧力およびで不活性ガスを供給できるようにした装置力牮げられる。また、マスフ口一コントローラを用いて、ガス流量をより細かく調整できるようにしてもよい。

図 4 Aは、本発明のシリコン^^置 1の、離の形態の他の例を示す縦断面図、図 4 Bは、上記例のシリコン^ t装置 1の、底面嘟材 6を相鄉動させた)！え態を示す縦断面図である。この例のシリコン^^置 1は、底面冷却部材 6に連動して昇降する可動断熱片 7の、昇降方向の去を、鏡型 4©|則板 4 bの外側面である側面 4 d、および台座 5 の側面 5 bの全面を覆う大きさにし、当該可動断熱片 7を、底面冷却の昇降に合わせて昇降させることで、麵 4の側面 4 dの断熱謝と、台座 5の側面 5 bの断熱部材として共用させるようにしたものである。

鏡型 4の側面 4 dと台座 501目』面 5 bとは同平面に形成されると共に、両側面と、断 m 2との間には、可動断熱片 7、および底面冷却 6の側板 6 cとほぼ等 Uヽ幅を有し、これらのを受容することができる隙間 2 cが設けられている。

図 4 Aを参照して、底面冷却部材 6を最も下方まで下降させて、側板 6 cを、断熱部材 2の開口部 2 aから完全に弓【き出すと、底面冷却音附 6と共に下降した可動断熱片 7が、台座 5の側面 5 bの全面を覆い、かつ、断熱部材 2の開口部 2 aを塞ぐと共に、錶型 4の側面 4 dを、炉内に露出させた状態となる。そのため、図の状態でヒータ 3に通電すると、錶型 4に、ヒータ 3の熱をより効率よく ί して、速やかに、シリコン原料を溶解させることができる。

また、図 4 Bを参照して、底面冷却 3¾ί 6を最も上方まで上昇させると、底面^ ¾賠附 6と共に上昇した可動断熱片 7が、錶型 4の側面 4 dの全面を覆って、ヒータ 3の熱から断熱した扰態となる。また、図示していないが、底面^ SP細ォ 6を、上記図 4 Aと図 4 B の間の任意の位置まで上昇させると、顧 4の側面 4 dの下部のみ可動断熱片 7によって覆わそれより上部は露出された忱態となる。そのため、例えば、シリコン碰夜 8の固液界面の上昇に合わせて、底面冷却部材 6と可動断熱片 7とを徐々に上昇させて、麵 4内のシリコン謝夜 8を、鎖 4の上部では、ヒ一夕 3の熱によって効率よく加熱し、かつ、下部では、可動断熱片 7によってヒー夕 3の熱から断熱すると共に、鏡型 4の底面 4 cでは、台座 5の側面 5 bと底面冷却音附 6の受熱面 6 aとの間に形成される熱奐領域 HEの熱雄面積を徐々に増加させて、当該熱交換領域 HEを通して底面冷却 ¾¾ί6に讓される熱（図 4 Β中に白矢印で示す） o を徐々に増加させながら冷却することによって、よりスムースに、一方向凝固させることができ、高品質な多結晶シリコンインゴヅトを、再現性よく、コスト安価に tすることが可倉となる。

図 5 Aは、本発明のシリコン^^置 1の、纖の形態の他の例を示す縦断面図、図 5 Bは、上記例のシリコン^^置 1の底面冷却滅 6を相鄉動させた扰態を示す Ιί簾面図である。この例のシリコン鏡造装置 1は、台座 5と底面冷却部材 6の犬が異なっている。

すなわち、底面冷却謝 6は、その外周側面が受熱面 6 aとされた、一枚の厚肉の板部 6 eと、この板部 6 eの下面 6 fから下方へ延設された、昇降用モー夕 1 2との接^ fflの接続部 6 dとを、例えば、ステンレス鋼等の^ S材料によって-^本に形成して構成されている。また、台座 5は、下面 5 cに、上記底面冷却部材 6の板部 6 eが挿入される座ぐり部 5 dを有すると共に、この座ぐり部 5 dの、面 6 aと雄に觀する内側面 5 eを放熱面とした Jl¾犬に形成されている。

そして、図 5 Bに示すように、板部 6 eを座ぐり部 5 dに挿入して、受熱面 6 aを内側面 5 eに議させた忱態を縦寺しながら、図中に実線の矢印で示すように、底面冷却部材 6を、台座 5に対して、上記内側面 5 eの面方向に相動させることで、上記両面間に形成される熱奐領域 HEの熱雄面積を変ィ匕させるように構成されている。なお、底面 ; ¾Ρ滅 6の、板部 6 eの上面 6 gは、台座 5との間での不要な熱奐を防止するために、その全面が、可動断熱片 7によって覆われている。

図 5 Aを参照して、底面冷却部材 6を最も下方まで下降させて、板部 6 eを、座ぐり部 5 d、および断熱 ¾¾ί 2の開口部 2 aから完全に弓 1き出すと、台座 5の内側面 5 eと、底面冷却部 iォ 6の受熱面 6 aとが全く撤虫しない、熱交換領域 HEの熱交換面積がゼロの状態となる。この t態では、断熱滅 2の開口部 2 a力 s、底面^ 部材 6と共に下降した可動断熱片 7によって塞がれるため、例えば、シリコン原料を溶融してシリコン融液 8を生成させる際等に、謝云の高い台座 5等から、装歸へ熱がリークするのを有効に防止することができる。

図 5 Bを参照して、底面冷却部材 6を最も上方まで上昇させると、台座 5の内側面 5 e と、底面¾Ρ部材 6の受熱面 6 aとが、図の例の装置で設定される最も広レヽ面積に亘って擁し、熱交換領域 H Eの熱 3¾奐面積が默となる。さらに、図示していないが、底面冷却部材 6を、上記図 5 Aと図 5 Bの間の任意の位置に移動させれば、熱交換領:域 HEの熱交換面積を、ゼロとの間の任意の面積に、無段階で 1½することができる。

そのため、図の例のシリコン^^置 1によれば、最初は図 5 Aの tt態からスタートし、固液界面の上昇に合わせて底面冷却部材 6を徐々に上昇させて、熱交換領域 HEの熱奐面積を徐々に増加させることで、麵 4の底面 4 cから、台座 5を経由して、熱奐領域 H Eを通して底面冷却 6に握もされる熱（図 5 B中に白矢印で示す）の ¾ ®を、徐々に増加させることができる。

したがって、ヒータ 3と? P機構 Cとによって錶型 4内のシリコン融液 8に付与される勾配を、凝固ネ膚から^:凝固に至るまでの間、安定に緞寺して、高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、コスト安価に S ^することが可能となる。

また、図の例では、底面冷却部材 6を台座 5の内側に納めることで、シリコン^ 置 1の全体をコンパクト化することもできる。

図 6 Aは、本発明のシリコン^^置 1の、霞の形態の他の例を示す縦断面図、図 6 Bは、上記例のシリコン^^置 1の底面冷却謝 6を相鄉動させた扰態を示す画面図である。この例のシリコン^ i¾置 1は、底面冷却滅 6の幵狱と、相鄉動させる方向とが異なっている。

すなわち、底面冷却咅 Ι¾ί 6は、その上面が受熱面 6 aとされた、複数敉の板材 6 hによつて形成されている。そして、図 6 Bに示すように、魏面 6 aを、台座 5の、放熱面である下面 5 cに直接に擬虫させた忱態を縦寺しながら、両図中に截泉の矢印で示すように、板材 6 hを、台座 5に対して、上記下面 5 cの面方向に相鄉動させることで、上記両面間に形成される熱奐領域 H Eの熱奐面積を変化させるように構成されている。

板材 6 hの ^ 5には、図 6 Aに示すように、当該板材 6 hを、断熱音附 2の側面に設けた開口部 2 aから引き出した態で、当該開口部 2 aを塞ぐための可動断熱片 7が、板材 6 hと共に移動可能に取り付けられている。また、台座 5の T® 5 cと、その下の断熱部材 2との間には、板材 6 hとほほ等しい幅を有し、板材 6 hを受容することができる隙間 2 dが設けられている。

図 6 Aを参照して、板材 6 hを隙間 2 d、および断熱部材 2の開口部 2 aから完全に引き出すと、台座 5の下面 5 cと、底面冷却财 6の受熱面 6 aとが全く魏虫しない、熱交換領域 H Eの熱交換面積がゼロの忧態となる。この態では、断熱部材 2の開口部 2 aが、底面冷却 6と共に引き出された可動断熱片 7によって塞がれるため、例えば、シリコン原料を溶融してシリコン ΐ嫌 8を越させる際等に、謝云醉の高い台座 5等から、装置外へ熱がリ一クするのを有効に防止することができる。

図 6 Βを参照して、底面冷却部材 6を、隙間 2 dの最も奥まで挿入させると、台座 5の下面 5 cと、底面^ 4P部材 6の受熱面 6 aとが、図の例の装置でされる最も広い面積に亘つて漏し、熱奐領域 HEの熱奐面積が ¾ となる。さらに、図示していないが、底面冷却部材 6を、上記図 6 Aと図 6 Bの間の任意の位置に移動させれば、熱奐領域 H Eの熱交換面積を、ゼロと默の間の任意の面積に、無段階ですることができる。そのため、図の例のシリコン^^置 1によれば、最初は図 6 Aの態からスタートし、固液界面の上昇に合わせて板材 6 hを徐々に隙間 2 dの奥に挿入して、熱奐領域 HEの熱雄面積を徐々に増加させることで、鍵 4の底面 4 c力ゝら、台座 5を経由して、熱交換領域 H Eを通して底面冷却部材 6に抜熱される熱（図 6 B中に白矢印で示す）の抜熱量を、徐々に増加させることができる。

したがって、ヒ一夕 3と冷去薩冓 Cとによって 4内のシリコン融液 8に付与される勾配を、凝固ネ蕭から完全凝固に至るまでの間、安定に緞寺して、高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、コスト安価に I8iすることが可能となる。

また、図の例では、台座 5の側面 5 bや内側面 5 eよりも広い底面 5 cを放熱面としているため、熱 3¾奐領域 HEの熱交換面積をより大きくして、冷去胶カ率を向上することもできる。また、台座 5の側面 5 bや内側面 5 eを方 il熱面とする;^に比べて、当該台座 5の全体の驢分布をさらに一様にして、鍵 4の底面 4 cを均一に冷却し、それによつて、シリコン融液 8の一方向凝固性を向上させることができる。

図 7 Aは、本発明のシリコン^^置 1の、建の形態の他の例を示す縦断面図、図 7 Bは、上記例のシリコン麟装置 1の底面冷却 gP#C 1および側面^ ίΡき附 C 2を相鄉動させた状態を示す縦断面図である。

両図を参照して、この例のシリコン髓装置 1は、麵 4 aと、この鎌 4 aの周縁から上方に立ち上げた側板 4 bとを備え、内部にシリコン融液 8を保持するための鏡型 4と、鏡型 4の上方に酉嚴される、力 tlMiとしてのヒ一夕 3と、

鏡型 4の、麵 4 aの下面である底面 4 cを冷却するための底面冷却謝 C 1と、麵 4の、側板 4 bの外側面である側面 4 dを冷却するための側面冷却滅 C 2とを含む^ ¾ロこれらの部材を収容して密閉可能で、その内部を、 0. 6 5〜4 0 kP aに Eした A r等の不活性ガス雰囲気とした枕態で、一方向凝固による多結晶シリコンインゴヅトの製造力河能な殻体 l aと、

を備えている。殻体 l a内の、ヒータ 3の上方には、当該ヒータ 3からの輻射を、謝員失を極力、抑えながら、錶型 4内のシリコン鬲 «8にィ ¾iさせるための断熱部材 2が配設されている。断熱部材 2、ヒータ 3、および羅 4としては、 Ι Ι3と同様の構成を有するものを用いることができる。

ヒータ 3と ,4とは、先の^"と同様に、少なくとも一方向凝固によって多結晶シリコンインゴットを製造する工程の間、 £匪が一定に編寺された优態で保持される。それ以外の、例えば、シリコン原料を麵内に収容する際や、 i¾tした多結晶シリコンインゴヅトを羅内から取り出す際には、そのィ權性を向上するために、例えば、いずれか一方を移動させて、両者の距離を増加させたり、を装り出したり、力 ni¾Wを取り外したりできるように構成するのが好ましい。 ■

錶型 4は、底面冷却 ¾¾iC 1を当接させるために、その底面 4 cの周辺部のみを寺し、他を露出させた支^ 1によって、殻体 l a内の所定の位置に麟されている。支持部材 5 1は、不活性ガス雰囲気中で、 1 6 0 0°C離の高温に耐え得る種々の材料によつて开成することができるが、カロェが簡単で、かつ低コストであること、多結晶シリコンィンゴットの品質を低下させる不純物の濃度を、化によって低減できることから、グラフアイトによって形成するのが好ましい。また、表体 l aは、例えばステンレス鋼等によって开$成される。

底面冷却部材 C 1は、錄型 4の底面 4 cに当接される受熱面を、その中央部と周 ϋ¾とに分割した分割受熱面 6 l a, 6 2 aを有する、複数の冷却部分 6 1、 6 2を備えている。それぞれの冷却部分 6 1、 6 2の下側には、下方へ延設されて殻体 l aの外側に達する接続部 6 l b, 6 2 bが接続されており、各接続部 6 1 b、 6 2 bには、冷却部分 6 1、 6 2を個別に昇降させるための、図示しない昇降用モ一夕が接続されている。

各冷却部分 6 1、 6 2は、翻 4の底面 4 cに構成される熱奐領域を、底面 4 cの中央部から周縁部へ順に ¾Λさせるため、昇降用モー夕を個別に遷隱させて、分割受熱面 6 l a、 6 2 aを、個別に、鍩型 4の底面 4 cに対して当接させた扰態と、離間させた態との間で、上記底面 4 _Cと直交する、図中に実線の矢印で示す上下方向に相鄉動（昇降）される。

すなわち、図 7 Aに示すように、全ての冷却部分 6 1、 6 2を下降させて、分割受熱面 6 l a, 6 2 aを、 ,4の底面 4 cから離間させた!え態からスタートして、図示していないが、まず、中央部の冷却部分 6 1を上昇させて、その分割面 6 l aを底面 4 cに当接させ、最後に、図 7 Bに示すように、周縁部の冷却部分 6 2を上昇させて、その分割受熱面 6 2 aを底面 4 cに当接させることによって、 ,4の底面 4 cに構成される熱交換領域を、底面 4 cの中央部から周 «へ順にさせることができる。

冷却部分 6 1は、その分割受熱面 6 l aを、例えば、円开楕円开多角形等の任意の平面犬に形成することができる。また、冷却部分 6 2は、上記の平面幵犬を有する分割受熱面 6 1 aを囲む壩犬の分割魏面 6 2 aを備えた環状に形成することができる。また、複数の冷却部分 6 2を、冷却部分 6 1の周囲に獄に配置することもできる。

側面^ 部材 C 2は、鏡型 4の側面 4 dに当接される受熱面を、当 |^¾4の高さ方向に 3つに分割した分割面 6 3 a、 6 4 a, 6 5 aを有する、複数の冷却部分 6 3、+ 6 4、 6 5を備えている。それぞれの令去 P部分 6 3、 6 4、 6 5の、分割受熱面 6 3 a、 6 4 a、 6 5 aと反対側には、水平方向へ延設されて殻体 1 aの外側に達する接続部 6 3 b、 6 4 b、 6 5 bカ妾続されており、妾続部 6 3 b、 6 4 b、 6 5 bには、冷去 P部分 6 3、 6 4、 6 5を個別に、水平方向に移動させるための、図示しない水平移動用モ一夕力³ ί妾続されている。

各冷却部分 6 3、 6 4、 6 5は、錶型 4の側面 4 dに構成される熱奐領域を、下方から上方へ順に!^させるため、水平移動用モータを個別に屠隱させて、分割魏面 6 3 a、 6 4 a, 6 5 aを、個別に、画 4の側面 4 dに対して当接させた忧態と、離間させた状態との間で、上記側面 4 dと直交する、図中に実線の矢印で示す水平方向に相対移動（水平移動）される。

すなわち、図 7 Aに示すように、全ての冷却部分 6 3、 6 4、 6 5を、殻体 l aの壁面方向へさせて、分割受熱面 6 3 a、 6 4 a、 6 5 aを、の側面 4 dから離間させた状態からスタートして、図示していないが、まず、一番下の^ ¾|3部分 6 3を錄型 4の方向に水平移動させて、その分割受熱面 6 3 aを側面 4 dに当接させ、次ヽで、図 7 Bに示すように、真ん中の冷却部分 6 4を錄型 4の方向に水平移動させて、その分割受熱面 6 4 aを側面 4 dに当接させ、最後に、図示していないが、一番上の冷却部分 6 5を麵 4 の方向に水平移動させて、その分割受熱面 6 5 aを側面 4 dに当接させることによって、 4の側面 4 dに構成される熱奐領域を、下方から上方へ順にさせることができる。

？铽 13部分 6 3〜6 5は、それぞれ讓 4の周囲を囲むように、複数個ずつ、設けるのが好ましい。例えば、鍵 4力 s、 4つの平板状の側板 4 bを備える； ^は、各冷却部分 6 3〜6 5を、各面に対応させて 4つずつ、 ,4の周囲に配置することができる。また、鎵型 4が円筒状の側板 4 bを備える;^には、各冷却部分 6 3〜6 5を、この円筒を囲むように、撤個ずつ、羅 4の周囲に配置することができる。

上記各^ ¾]部分 6 1〜6 5は、それぞステンレス鋼等によって形成することができる。また、その内部に水等の ^ίΡ液体を循環させて冷却するようにしてもよい。

図のシリコン鏡 ^ ^置 1を用いて、一方向;疑固の手法によって多結晶シリコンィンゴヅトを i¾gするためには、まず、難 4内にシリコン原料を充てんし、殻体 1 aを密閉して、減圧された不活性ガス雰囲気とする。

次いで、図 7 Aに示すように、底面冷却部材 C l、および側面冷却部材 C 2の全ての冷却部分 6 1〜6 5の分割魏面 6 1 a〜6 5 aを、錡型 4の底面 4 cおよび則面 4 dから離間させた忧態で、ヒータ 3に通電して、鍵 4内に充てんしたシリコン原料を溶融させて、シリコン酉夜 8を生成させる。これにより、ヒ一夕 3からの輻射熱がロスされることを防いで、効率的に、より短時間で、シリコン原料を溶融させることができる。

次に、底面^ ¾¾l¾iC 1の冷却部分 β 1を上昇させて、その分割受熱面 6 1 aを、鍵 4の底面 4 cの中央部に当接させると、踌型 4内のシリコン融液 8に、ヒー夕 3によって加熱されている上方との間で勾配を生じて一方向凝固が開始されて、シリコンの固層 (凝固組織） 8 aとシリコン赚 8との麟である固液界面カ々に上昇を開始する。そして、固液界面が上昇して、顏 4の底面 4 cからの距離か灕れるほど謝戯が増加して、 ί驢勾配が小さくなる傾向があるので、次に、一方向凝固の進行による固液界面の上昇に合わせて、底面冷却 ¾¾†C 1の^^部分 6 2を上昇させて、その分割受熱面 6 2 aを、上言 BJ¾面 4 cの周 ϋ¾に当接させ、さらに、側面冷却部材 C 2の口部分 6 3〜 6 5を、前記のように下から順に水平移動させて、それぞれの分割受熱面 6 3 a〜 6 5 aを、讓 4 の側面 4 dに、下から順に当接させて行く。そうすると、側面冷却部材 C 2と、纏 4の側面 4 dとの間の熱奐領域を、高さ方向の下方から上方へ順にさせるように変化させることができる。そのため、上記のシリコン^^置 1によれば、冷却騰 Cによる雜 4からの熱量を、より精密に制御して、凝固初期から完全凝固に至るまでの間、 ^^勾配を安定に縦寺することができ、より高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、できるだけコスト安価に製造することが可能となる。また、上記の^ ^置 1では、摺動面をなくして、各面の觀的摩耗を防ぐこともできる。

なお、固液界面が上昇する前に、それより上側に位置する冷却部分 6 3〜6 5の分割受熱面6 3 〜6 5 を、涯 4の側面 4 dに当接させると、本来、一方向凝固の最終段階まで謝夜状態を保たなければならなレ \ シリコン融液 8の液面近傍が凝固してしまって、凝固組織の内部に謝夜が取り残された忧態となる。そして、その後、取り残された内部の瞧が凝固する際の張によって、多結晶シリコンインゴットが割れてしまうおそれ' がある。そのため、分割受熱面 6 3 a〜6 5 aは、そのときの固液界面が十分に上方、具体的には 5 0 mmWJ：、上昇した時点で、側面 4 dに当接させるようにするのが好ましい。なお、図示していないが、割受熱面 6 1 a〜6 5 aが、麵 4の底面 4 cおよび側面 4 dから離間しているときに、これら底面 4 cおよび側面 4 dに当接できる可動式の断熱 ¾¾ίを別途、設ければ、例えば、シリコン原料を溶融させてシリコン夜 8をさせる際の熱リークを有効に抑制して、多結晶シリコンインゴットの時間およびコストを、さらに節約することができる。

図 8 Αは、本発明のシリコン^^置 1の、謹の形態の他の例を示す縦断面図、図 8 Bは、上記例のシリコン鎖装置 1の底面冷却謝 C 1および側面冷却謝 C 2を相雕動させた扰態を示«断面図である。この例のシリコン^^置 1は、両冷却謝 C l、 C 2の構成が異なっている。

すなわち、底面冷却 ¾¾iC lは、錶型 4の底面 4 cの、喆附 5 1間に露出したほぼ全面の平面犬に対応する平面犬を有し、上言面 4 cに直接に当接される受熱面 6 6 aを備えた 1つの冷却部分 6 6のみを備えている。铽 P部分 6 6の下側には、下方へ延設されて壳本 1 aの外側に達する接続部 6 6 bが接続されており、接続部 6 6 bには、冷却部分 6 6を、図中に実線の矢印で示す上下方向に昇降させるための昇降用モータ（図 1 0 中の^ " 1 2 ) が接続されている。そして、部分 6 6は、昇降用モータ 1 2を馬隱させることで、その受熱面 6 6 aを、図 8 Aに示すように、 ,4の底面 4 cから離間させた最下降位置と、図 8 Bに示すように、铸型 4の底面 4 cに当接させた: ¾± f立置の 2つの位置の間で昇降される。

また、側面 Ρ謝 C 2は、鍩型 4©f則面 4 dに直接に機する受熱面 6 7 aを備え、図中に実線の矢印で示すように、勞¾面 6 7 aを側面 4 dに撤虫させた扰態を麟しながら、羅 4に対して、側面 4 dの面方向に相鄉動される冷却部分 6 7を備えている。冷却部分 δ 7の下 ί目』には、下方へ延設されて殻体 1 aの外側に達する接続部 6 7 bが接続されており、接,镜部 6 7 bには、 ^¾]部分6 7を、上記のように上下方向に昇降させるための昇降用モータ（図 1 0中の符号 1 2 ) 力妾続されている。

また、 P部分 6 7の上 ¾ ^には、可動断熱片 7が、冷却部分 6 7と共に昇降可能に取り付けられている。また、麵 4の側面 4 dと、附5 1の側面は同一平面に形成されると共に、両側面と、断熱 »2との間には、冷却部分 6 7、および可動断熱片 7とほぼ等しい幅を有し、これらのを受容することができる隙間 2 eが設けられている。

[3部分6 7は、昇降用モータ 1 2を馬隱させることで、図 8 Aに示すように、隙間 2 eから下方へに弓 ίき出された、受熱面 6 7 a力， j面 4 dと餓しない最下降位置と、図 8 Bに示すように、隙間 2 eに揷通されて、受熱面 6 7 aが最も広い面積に亘つて側面 4 dと ί する最上昇位置と、図示していないが、この 2つの位置の間の ί壬意の上 |立置との間で昇降さそれによつて、受熱面 6 7 aと側面 4 dとの ί ^面積を無段階で増減できるように構成されている。

冷却部分 6 7は、鍀型 4の側面 4 dを包囲する犬に形成するのが好ましい。例えば、鏡型 4が、 4つの平板状の側板 4 bを備えるには、 ^¾3部分6 7を、上記側板 4 bの側面 4 dに合わせた、互いに連続した、あるいは個々に独立した 4面の板状に形成すればよい。また、顯 4が円筒状の側板 4 bを備える^^には、冷却部分 6 7を、その側面 4 dに合わせた円筒状や、円筒を周方向に複数の部分に分割した形状等に形成すれば良レ。図のシリコン鏡置 1を用いて、一方向凝固の手法によって多結晶シリコンィンゴットをするためには、まず、親 4内にシリコン原料を充てんし、殻体 1 aを密閉して、 Eされた不活性ガス雰囲気とする。

次いで、図 8Aに示すように、底面冷却部材 C 1の冷却部分 6 6を最下降位置まで下降させて、その受熱面 6 6 aを、鍩型 4の底面 4 cから離間させると共に、側面冷却滅 C 2の部分 6 7を隙間 2 eから完全に引き出して最下降位置まで下降させて、受熱面 6 7 aカ簡面 4 dと撤虫しないお t態として、ヒータ 3に通電する。そうすると、冷却部分 6 7と共に下降した可動断熱片 7によって、隙間 2 eの、支 ί 材 5 1側の開口が塞がれると共に、鍵 4の側面 4 dが炉内に露出された扰態となるため、醒 4に、ヒー夕 3の熱をより効率よく iSlして、速やかに、シリコン原料を溶解させて、効率的に、より短時間で、シリコン丽夜 8を生成させることができる。

次に、底面冷却謝 C 1の冷却部分 β 6を、図 8 Bに示す最上昇位置まで上昇させて、その受熱面 6 6 aを、 4の底面 4 cに当接させると、鏡型 4内のシリコン融液 8に、ヒータ 3によってカロ熱されているとの間で ί 勾配を生じて一方向凝固が開始されて、シリコンの固層（凝固組織） 8 aとシリコン謝夜 8との:^である固液界面：^余々に上昇を開始する。

この際、鍵 4の側面 4 dと冷却部分 6 7とは、間に介在されて隙間 2 eの開口を塞いでいる可動断熱片 7によって断熱されるため、凝固のごく初期の段階で、羅 4の側面 4 dの下辺近傍が冷却部材 6 7によって冷やされて、冷却部分 6 6によるスムースな一方向凝固の開始が妨げられるのを防止することもできる。

固液界面が上昇して、錶型 4の底面 4 cからの距離が灕れるほど謝纖が増加して、温度勾配が小さくなる傾向があるので、次に、一方向凝固の進行による固液界面の上昇に合わせて、側面 P¾¾iC 2の冷却部分 6 7を徐々に上昇させて、その受熱面 6 7 aを、鎢型 4の側面 4 に、下から徐々に撤虫させて行く。

そうすると、側面冷却部材 C 2と、鍵 4の側面 4 dとの間の熱奐領域を、高さ方向の下方から上方へ順に、しかも、この驗は、先に説明したように無段階で、駄させるように変化させることができる。そのため、上記のシリコン^^置 1によれば、 m 構 Cによる铸型 4からの抜熱量を、より精密に $卿して、凝固ネ應から完全凝固に至るまでの間、勾配を安定に維寺することができ、より高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現†生よく、できるだけコスト安価に i¾tすることが可能となる。

なお、部分 6 7の面 6 7 aの上が固液界面より上に出てしまうと、應己と同様のメカニズムによって、凝固組織の内部に廳夜が取り残された忧態となり、取り残された内部の謝夜が凝固する際の鎖彭張によって、多結晶シリコンインゴヅトが割れてしまうおそれがある。そのため、铽賠分 6 7は、その上が、常に、固液界面より所定寸法（好ましくは 5 0 mm)以上、下にある状態を緩寺しながら、固液界面の上昇に合わせて徐々に上昇させるようにするのが好ましい。

図 9 Aは、本発明のシリコン^^置 1の、難の形態の他の例を示す縦断面図、図 9 Bは、上記例のシリコン^^置 1の底面冷却 1および側面冷却を相動させた状態を示す縦断面図である。

この例のシリコン^^置 1は、不活性ガス吐出手段としてのノズル 9を備える点が相違している。ノズル 9は、ヒータ 3の上側の殻体 l aと断熱部材 2とを貫通して、例えば円環犬のヒータ 3の中央部に先 βを突出させるようにして、先の場合と同様に、少なくとも一方向凝固によって多結晶シリコンインゴヅトを S¾gする工程の間、顯 4およびヒ —夕 3との距離が一定に g寺された扰態で配設されている。

そのため、一方向凝固によって多結晶シリコンインゴヅトを S¾iiする際に、このノズル 9から、 4の内部に保持するシリコン謝夜 8に、 Ar等の不活†生ガスを、シリコン融液 8の液面とノズル 9の先端との隱が変化したり、不活性ガスの? 仗態が変動したりすることなしに、常に一定の枕態で吹き付けることができ、先に説明した一方向凝固精製方法を、スムースかつ均一に、再 ί見' I生よく、 ¾ϋすることができる。

なお、ノズル 9は、やはり、一方向凝固の工程以外の、例えば、シリコン原料を麵内に収容する際や、 i¾gした多結晶シリコンインゴヅトを «内から取り出す際には、そのィ樓性を向上するために、例えば、錶型 4とヒータ 3との間から弓 ίき出したりできるように構成するのが好ましい。また、一方向凝固の工程において、ノズル 9の先端は、シリコン融液 8の液面の概ね中央部を狙って不活性ガスを噴出させるように配置するのが好ましレ^

¾ί¾|¾·5 1は、部分 6 7の昇降方向の^去が、当該冷却部分 6 7の同方向の寸法より大きめにされており、図 9 Αに示すように、冷却部分 6 7を最下降位置まで下降させた状態において、当該冷去！]部分 6 7の受熱面 6 7 aが 4の下方に露出しないように覆う働きをする。また、冷却部分 6 7上の可動断熱片 7は、その昇降方向のポ去が、錶型 4の側面 4 dの高さとほぼ同體にされており、図 9 Aに示すように、 ¾Ρ部分 6 7を最下降位置まで下降させた態において、羅 4の側面 4 dを覆って、熱が逃げるのを防止する働きをする。そのため、錶型 4に、ヒー夕 3の熱をより効率よく fSlして、速やかに、シリコン原料を溶解させて、効率的に、より短時間で、シリコン S 8を賊させることができる。

図 1 0は、図 9 A、図 9 Bのシリコン^^置に、 ί驢検出手段と制御手段とを組み合わせた魏の形態の他の例を示す縦断面図である。これらの部材以外の構成は、先に説明したとおりであるので、以下では、相違点についてのみ説明する。図 1 0を参照、して、熱^ T 1 0は、 4の側板 4 bの ¾ 旁、下傍および両者の中間の 3箇所に設けられている。これにより、 ,4内のシリコン謝夜 8に付与される鍵勾配を求めることができる。各熱餅 1 0の出力は、啣ケ一ブル 1 3を介して、制御手段 1 1に与えられる。制御手段 1 1は、 3つの熱劇 1 0の出力から、シリコン鬲嫌 8に付与される勾配を演算し、その結果に基づいて、卿ケーブル 1 3を介して、ヒ一夕 3、および昇降用モ一夕 1 2を馬隱卿する。また、 $卿手段 1 1は、図示していないが、ノズル 9に接続したガス供給手段や、殻体 l a内を赃するための排気ポンプ系等も屠隱制御する。上記各部としては、編己と同様の構成を有するものを用いることができる。

以下に、上記のシリコン^^置 1を用いて、多結晶シリコンインゴットを i ^する手順を、図 9 A〜図 1 0を参照しながら説明する。，

まず、讓 4の内部にシリコン原料を充てんし、殻体 l aを密閉して卿手段 1 1を起動させると、当該 $啣手段 1 1は、排気ポンプ系を作動させて、殻体 l a内を账すると共に、ガス供給手段を働させて、ノズル 9を通して不活性ガスを殻体 1 a内に供給することで、当該殻体 l a内を、豪された不活性ガス雰囲気とする。

次に、脚手段 1 1は、図 9 Aに示すように、底面冷却の冷却部分 6 6を最下降位置まで下降させて、その受熱面 6 6 aを、鍵 4の底面 4 cから離間させると共に、側面冷却 g)¾iC 2の冷却部分 6 7を最下降位置まで下降させることで、ヒー夕 3と顏 4 とを、断熱部材 2と可動断熱片 7とによって包囲させる。そして、ヒ一夕 3に通鼋して、鐯型 4を、 1 4 2 0 °C〜； L 5 5 0 °C禾號に力 Π熱させることで、シリコン原料を溶融させる。これにより、ヒータ 3からの輻懸がロスされることを防いで、効率的に、より短時間で、シリコン原料を溶融させることができる。

シリコン原料が溶融してシリコン謝夜 8となると、脚手段 1 1は、ノズル 9のから、シリコン藤夜 8の液面に不活性ガスを吹き付けさせると共に、 3つの熱電対 1 0の出力から、シリコン謝夜 8の勾配をモニタリングしながら、昇降用モータ 1 2を馬隱させて、底丽 (!部材0 1の冷却部分6 6を、 09 Bに示す最上層位置まで上昇させることで、受熱面 6 6 aを續 4の底面 4 cに当接させて脑を開始させる。そうすると、シリコンの固層（凝固組織） 8 aとシリコン謝夜 8とのである固液界面力々に上昇を開始する。

そして、制御手段 1 1は、ヒー夕 3と冷却機構 Cとによってシリコン赚 8に付与される勾配を、弓 ίき続き、熱 m^ i 0の出力によってモニタリングしながら、その結果に基づいて、 ί壬意の時点で、昇降用モータ 1 2を駆動させて、側面部材 C 2の冷却部分 6 7を徐々に上昇させて、その受熱面 6 7 aを、錄型 4の側面 4 dに纖させると共に、両面の誦領域である熱交換領域を、高さ方向の下方から ± ^へ順に、無段階で、徐々に駄させるように変化させる。また、それと共に、脚手段 1 1は、ヒータ 3に供給する電力を制御する。

そうすると、シリコン ¾t夜 8を一方向凝固させる際の勾配を、凝固初期から完全凝固に至るまでの間、より一層、安定に,することができ、さらに高品質な多結晶シリコンインゴットを、再現性よく、コスト安価に S ^す ¾ことが可能となる。

なお、 4の温度だけでなく、ヒ一夕 3、殻体 l a内雰囲冷却部分 6 6、 6 7、 ^413流体等のや、あるいは、冷却流体の^ *等を計測して、これらを制御するようにすれば、より高い再現性を得ることができる。また、特に、側面冷却の冷却部分 6 7を昇降させる昇降用モータ 1 2として、昇随度が可変なインバー夕制御のモー夕やステッピングモータ、リニアモ一夕などを用い、 _t の各肺頁目に合わせて、昇降の速度を$卿するようにすれば、さらに細かく、 ¾g勾配を制御することができる。

なお、本発明の構成は、以上で説明した各図の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を週兌しない範囲で、種々の変更を施すことができる。

例えば、図 2や図 1 0の例では、制御手段 1 1として、プログラマプルコントロ一ラを例示したが、それに代えて、？凡用のパーソナルコンピュータに缶 I脚用のインターフェースを組み合わせたものを、制御手段 1 1として用いることもできる。謂列

以下に、本発明を、実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

《シリコン^ i装置》

錶型 4の底面 4 cが台座 5の載置面 5 aより小さく、繳虫領域の平面犬が、鏡型 4の底面 4 cの平面犬と一致すること以外は図 2に示すものと同様の構成を有する、図 1 1 Aに示すシリコン装置 1を、下記の各财を組み合わせて構成した。

(断熱咅附）

断熱部材 2としては、グラフアイトフェルトに力一ボン粉末をコーティングした、 3 0 mm厚のものを使用した。 (ヒータ）

ヒ一夕 3としては、外径 360 mni、内径 220 mmのドーナツリング状の黒ヒー夕を用いた。

(顏）

鏡型 4としては、高糸艘黒 J&からなる厚み 2mmの板材を組み合わせて、正方形の鎌 4 aの周縁から、上方に、 4枚の平板状の側板 4 bを立ち上げた开狱を有し、内法寸法が、縦 33 Ommx横 33 Ommx深さ 32 Omm、底面 4 cの去カ誓 334mmx横 33 4mmであるを準備した。錶型の内面には、窒化粉末と二酸化粉末とからなる离を开成した。

(台座）

台座 5としては、載置面 5 aの寸法カ 40 Ommx横 40 Ommで、かつ、その厚み Dが、台座 5の載置面 5aと、その上に載置される顯 4の底面 4cとの攤虫領域である 4の底面 4 cの差し渡し長さ L (=334mm)に対して、表 1に示す比率である直方倾のものを用いた。台座 5は、的に、グラフアイト〔謝云 49W/ (πι· K)〕によって形成したものを用いたが、台座 5の謝云の効果を見るため、下記のセラミツクによって形成した、同一の去と开狱とを有し、かつ、謝云の異なる台座 5をも用いた。

サンプル No. 1 〜5、 10~14：グラフアイト C¾云醉 49W/ (m- K)〕サンプル N o . 6 ： 92%酸ィ匕 Tレミ—ゥム〔A1₂0₃、謝云 #^13W/ (m · K)〕サンプル No. 7 ：窒化聽！: Si₃N₄、謝云 35W/ (m-K)〕

サンプル No. 8 ：サファイア〔謝云醉 45W/ (πι· K)〕

サンプル No. 9 ：窒化アルミ—ゥム〔Α1Ν、謝云 84W/ (πι· Κ)〕

(御騰）

冷却賺 Cの底面冷却部材 6としては、ステンレス鋼によって形成すると共に、内部に、水の配管を形成したものを用いた。底面冷却部材 6としては、的に、受熱面 6 a を台座 5の側面 5 bに誦させた扰態で、側面 5 bの面方向に相鄉動可能とされたものを用いたが、両面を一定間隔で離間させた際の効果をも見るため、図 11 Bに示すように、魏面 6a:¾、台座 5の側面 5 bに対して、表 1に示すす法 Gで離間された优態で、側面 5 bの面方向に相鄉動可能とされたものも用いた。

(可動断熱片）可動断熱片 7としては、断熱部材と同じ材料からなるものを用いた。

■手段）

制御手段 1 1としてはプログラマブルコントローラを用い、 β4の高さ方向の 3箇所に設けた熱電対 1 0の出力によって、 4内のシリコン融液 8の温度勾配をモニタリングできるように構成した。

(昇降用モータ） .

昇降用モ一夕 1 2としては、その回によって、底面冷却 ¾¾ί 6の昇降量を自在に設定できるステヅピングモ一夕を用いた。上記のシリコン^ i装置を用いて、以下の手 j噴で、多結晶シリコンィンゴヅトの製馬矣を fつた。

まず、麵 4内に、所趕のシリコン原料を充てんし、装置の内部を 1 0. 7 kP aに Eした A rガス雰囲気とし、次いで、ヒータ 3に通電して 1 5 0 0°Cに加熱してシリコン原料を溶融させて、シリコン ΐ赚 8を^ gさせた。そして、内部に冷却水を通した底面冷却 g|¾i6を用いて、翻 4の底面側を、台座 5を介して冷却しながら、シリコン鬲赚 8 を一方向凝固させて、多結晶シリコンィンゴットをした。

體追従鼠験》

上記多結晶シリコンインゴットの難中に、昇降用モータを馬隱させることで、底面冷却部材 6を上昇させて、台座 5の側面 5 bと底面冷却 ¾† 6の面 6 aとの間の熱奐領域 HEの熱交換面積を増加させた際に、この面積の変化が、熱謝 1 0によって測定される ,4の^^の変化となって現れるのに要した時間を求め、その結果から、下記の基準で追従注を ΐ平価した。

◎: 1分以内。非常に良好。

〇： 1分を超え、 5分以内。良好。

Δ： 5分を超え、 1 0分以内。許容範囲内。

X： 1 0分を超えた。不可。

〈く結晶品質の再現性試験》

上記多結晶シリコンインゴットのを、同じ条件ごとに 5回ずつ、繰り返し行って、それぞれ 5個ずつの多結晶シリコンインゴヅトを製造し、それぞれの多結晶シリコンインゴットについて、マイクロ波を利用した光導電減衰法（〃一 P CD法）によって、少数キャリア ^を測定した。そして、 5個の多結晶シリコンインゴットにおける少数キャリアが全て 2 0〃 s e c以上であるときを合格として、下記の鮮で、結晶品質の再琅性を言した。

◎： 5個全ての多結晶シリコンインゴットの少数キャリア寿命が 3 O s e c以上。非常に良好。

〇： 5個全ての多結晶シリコンインゴットの少数キヤリァ ^が 2 5 s e c以上、 3 O S θ c未満。良好。

△：少なくとも 1個の多結晶シリコンインゴットの少激キヤリァが 2 0〃 s e c以上、 2 5〃 s e c未満（他は 2 5〃 s e c超)。許容範囲内。

X：少なくとも 1個の多結晶シリコンインゴットの少キヤリア^が 2 0〃 s e c未満。不可。

以上の吉果を、図 1 2 A、図 1 2 Bに示すのシリコン鏡置を用いた^の結果と併せて表 1に示す。

表 1

表より、縣のシリコン^^置を用いたサンプル 1 4では、熱奐面積が一定で、錄型内のシリコン謝夜の勾配を制御できないため、結晶品質の再現性が悪かった。これに対し、本発明のシリコン ^^置を用いたサンプル 1〜 1 3では、従性、および結晶品質の再現性が、レヽずれも許容範囲以上であり、発明の効果が認められた。

Claims

請求の範囲

1.麵と、この齒反の周縁から上方に立ち上げた側板とを備え、内部にシリコン謝夜を保持するための鏡型と、

鐘型の上方に配設されるカロ «と、

鐯型の下方に配設される冷去 P«と、

を具備し、カロ i¾Wによるカロ熱と冷却 »による^ことによって、内のシリコン夜に ^匂配を生じさせることで、当該シリコン酣夜を、鐯型の戯反側から上方へ一方向凝固させるためのシリコン錄造装置であって、

鍵と加赛騰とは、距離が一定に繊寺された態で配設さ^

冷却 βは、錶型の反の下面である底面を冷却するための底面冷却 »を備え、底面冷却脚ま、

(1) 铸型の底面、または.、

(2) 篛型が、その底面を、載置面に接触させた状態で載置される台座の、載置面以外の面、である放熱面に対向して配設されて、当 |¾»面と共に熱奐領域を構成する受熱面を有すると共に、対向する方面と受熱面との間の熱交換面積を変化させるため、 ,または台座に対して相動されることとするシリコン^^置。

2.底面 ^SpgWは、熱交換面積を変化させるため、その^面を、放熱面と慰妾に, させた忱態を縦寺しながら、顧または台座に対して、面方向に相 ¾ ^動される請求項 1 記載のシリコン^^置。

3.底面冷却部材は、熱奐面積を変化させるため、その受熱面を、放熱面に対して一定間隔で離間させた枕態を縦寺しながら、铸型または台座に対して、面方向に相動される請求項 1記載のシリコン^^置。

4.方夂熱面と^ ¾面との間隔が、 1 0mm以下である請求項 3言のシリコン^ t装置。

5. 台座の云酵が 4 0W/ (m . K)社である請求項 1言 B«のシリコン鎖装置。

6. 台座は、その片面が載置面とさ載置面と、その側の面とが TOで、厚みが一定に形成されると共に、その厚みが、載置面と、その上に載置される錶型の底面との, 領域の差し渡し長さの 1 / 6 である請頁 5記載のシリコン^^置。

7. の温度を測定するための温度検出手段と、

この検出手段によって測定した錶型の驢に基づレ、て、カロ麵搆による加え態と、 !]謹の熱奐領域の熱奐面積とを制御することで、シリコン謝夜の凝固避を制御する $卿手段と、

を備える請求項 1記載のシリコン^ t装置。

8. «の内部に保持するシリコン ΐ嫌に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吐出手段を有し、不活性ガス吐出手段は、錶型およひ加 M との距離が一定に膽された忱態で配設される請求項 1言 3|¾のシリコン^^置。

9 .藤反と、この藤反の周縁からに立ち上げた側板とを備え、内部にシリコン融液を保持するための鎳型と、

顏のに配設される加 M と、

鍩型の下方およひ側方に配設される冷却漏と、

を具備し、加舞纖構による加熱と謹による冷却とによって、麵内のシリコン瞧に^ ^勾配を生じさせることで、当該シリコン謝夜を、の反側から上方へ一方向凝固させるためのシリコン鏡常置であって、

錶型と加齊誦とは、距離が一定に縦寺された扰態で配設さ！^

画は、鏡型の藤反の下面である底面を冷却するための底面冷却 gP#と、顏の側板の外側面である側面を冷却するための側面冷却 §Ι¾ίとを備え、

側面冷却 3¾は、錶型の側面に対向して酉されて、当該側面と共に熱奐領域を構成する面を有すると共に、当該熱交換領域を、の高さ方向の下方から上方へ順に拡大させるため、錶型に対して相対移動されることをとするシリコン装置。

1 0 .側面 !] は、錶型の側面に構成される熱奐領域を、鎳型の高さ方向の下方から上方へ順に拡大させるため、その受熱面を、 ,の側面と直接に接触させた状態を緩寺しながら、麵に対して、その下方から上方へ面方向に相鄉動される請求項 9記載のシリコン^^置。

1 1 .側歸令却部材は、鏡型の側面に対向する受熱面を、の高さ方向に複数に分割した分割受熱面を有する複数の冷却部分を備えると共に、各^]部分は、讓の側面に構成される熱 3¾奐領域を、翻の高さ方向の下方から上方へ順に拡大させるため、個別に、その分割受熱面を、側面に対して当接または g ^させた枕態と、離間させた態との間で相対移動される請求項 9記載のシリコン鏡造装置。

1 2 .底面冷却部材は、

(1) 鏡型の底面、または、 (2) 鏡型が、その底面を、載置面に雄させた扰態で載置される台座の、載置面の面、である放熱面に対向して配設されて、当誠 ic熱面と共に熱奐領域を構成する受熱面を有すると共に、対向する方熱面と受熱面との間の熱奐面積を変化させるため、 ,または台座に対して相¾ ^動される請求項 9記載のシリコン β装置。

1 3.底面 !]部材は、鎵型の底面に対向して配設されて、当魏面と共に熱奐領域を構成する受熱面を、錄型の底面の中央部と周縁部とに分割した分割受熱面を有する «の冷却部分を備えると共に、各; 13部分は、顏の底面に構成される熱交換領域を、底面の中央部から周へ順に拡大させるため、個別に、その分割受熱面を、底面に対して当接または接近させた状態と、離間させた状態との間で相対移動される請求項 1 2Ϊ3載のシリコン鍵装置。

1 4.羅のを測定するための^ g検出手段と、

この検出手段によつて測定した翻のに基づレ、て、力ロ^»による力 α謝尤態と、冷却漏の熱奐領域の熱交換面積とを制御することで、シリコン赚の凝固避を制御する $卿手段と、

を備える請求項 9記載のシリコン^ i装置。

1 5.鏡型の内部に保持するシリコン謝夜に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吐出手段を有し、不活性ガス吐出手段は、麵および加画構との Sglが一定に麟された枕態で配設される請求項 9記載のシリコン^ i¾置。

1 6. 請求項 1〜1 5のいずれかに記載のシリコン^^置を用レヽて多結晶シリコンインゴットを I ^する方法であって、麵と、この蔽の周縁からに立ち上げた側板とを備える錶型の内部にシリコン謝夜を保持させる呈と、錶型の上方に配設される力 ΠΜ と鎳型との隱を一定に縦寺した忧態で、の下方、または下方および側方に配設される冷却機構による Pに伴う、鏡型内部のシリコン瞧の固液界面の上昇に応じて、錶型の慰反側および惻板側のうちの少なくとも一方の放熱面と、冷却機構の、上言 BSL熱面と対向する受熱面との間に構成される熱交換領域の熱奐面積を増加させながら、シリコン融液を、錶型の戲反側から上方へ一方向凝固させることをとする多結晶シリコンィンゴヅトの法。

1 7. 食出手段によって測定した鍵の^ Sに基づき、制御手段によって、力ロ齊漏による加翻え態と、冷却機構の熱奐領域の熱奐面積とを制御しながら、シリコン嫩を、 ,の)^反側から上方へ一方向凝固させる請求項 1 6言 3«のシリコンインゴヅトの製法。

1 8. 不活性ガス吐出手段から、纏の内部に保持するシリコン雨夜に不活性ガスを吹き付けながら、シリコン鬲嫌を、鐯型の戯反側から上方へ一方向凝固させる請求項 1 6記載のシリコンインゴットの^ t方法。