專利名稱：硅錠及其制造裝置和方法、硅晶圓、太陽(yáng)能電池和硅零件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使積存于坩堝內(nèi)的硅熔液?jiǎn)蜗蚰虂?lái)制造硅錠的硅錠制造裝置、硅錠的制造方法及硅錠、硅晶圓、太陽(yáng)能電池和硅零件。
背景技術(shù)：
例如如專利文獻(xiàn)I所記載，前述的硅錠通過切成預(yù)定厚度且被切出預(yù)定形狀而成為硅晶圓。該硅晶圓主要用作太陽(yáng)能電池用基板的原材料。在此，太陽(yáng)能電池中，成為太陽(yáng)能電池用基板的原材料的硅錠的特性對(duì)轉(zhuǎn)換效率等性能的影響較大。尤其，若硅錠所含的雜質(zhì)量較多，則太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率會(huì)大幅下降。在此，由于硅為凝固時(shí)膨脹的金屬，因此當(dāng)進(jìn)行鑄造時(shí)，需使硅熔液?jiǎn)蜗蚰桃悦?殘留于鑄塊的內(nèi)部。并且，通過單向凝固，隨著凝固的相變化，硅熔液內(nèi)的雜質(zhì)根據(jù)平衡分凝系數(shù)分配至液相側(cè)，坩堝內(nèi)的雜質(zhì)從固相(鑄塊)排出至液相(硅熔液)中，因此能夠得到雜質(zhì)較少的娃錠。并且,專利文獻(xiàn)2 4中公開有在坩堝的上部配設(shè)有板狀蓋的娃錠制造裝置。在該硅錠制造裝置中，成為朝向坩堝內(nèi)供給氬氣的結(jié)構(gòu)。通過該氬氣去除從硅熔液中產(chǎn)生的氧化硅氣體等，從而防止氧化硅氣體與爐內(nèi)的碳反應(yīng)。由此，可抑制CO氣體產(chǎn)生，且可抑制碳向硅錠中混入。并且，抑制氧化硅氣體混入硅熔液中而氧量増加的現(xiàn)象。專利文獻(xiàn)I :日本專利公開平10-245216號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開2000-158096號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本專利公開2004-058075號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本專利公開2005-088056號(hào)公報(bào)然而，最近要求進(jìn)ー步提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，需要比以往更加降低硅錠中的雜質(zhì)量。并且，為了從硅晶圓高效地制造太陽(yáng)能電池用基板，要求硅晶圓的大面積化且硅錠本身也趨于大型化。大面積的硅晶圓中，有在晶圓內(nèi)的雜質(zhì)量容易產(chǎn)生偏差而無(wú)法穩(wěn)定地得到太陽(yáng)能電池用基板之虞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述狀況而完成的，其目的在于提供一種能夠制造雜質(zhì)量較少且雜質(zhì)量的偏差較小的娃錠的娃錠制造裝置、娃錠的制造方法及娃錠、可由該娃錠得到的娃晶圓、太陽(yáng)能電池和硅零件。為了解決這種課題并實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的硅錠制造裝置具備有保持硅熔液的坩堝、加熱該坩堝的加熱器及朝向所述坩堝內(nèi)供給惰性氣體的惰性氣體供給構(gòu)件，所述硅錠制造裝置的特征在于，具有載置于所述坩堝上的蓋，在所述蓋的平面中心附近連接有所述惰性氣體供給構(gòu)件，所述蓋具備載置部，載置于所述坩堝的側(cè)壁上端面；檐部，從所述坩堝的側(cè)壁外邊向外側(cè)突出；及開ロ部，沿厚度方向貫穿，所述檐部配置于所述坩堝的側(cè)壁上端外周邊的10%以上區(qū)域的外周側(cè)，并且從所述側(cè)壁上端外邊的突出長(zhǎng)度為50mm以上，所述開ロ部形成在距所述坩堝的側(cè)壁上端內(nèi)邊IOOmm以內(nèi)的區(qū)域，由所述開ロ部形成的所述坩堝的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)為所述坩堝的整個(gè)上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的面積的I. 5%以上且10%以下。在該結(jié)構(gòu)的硅錠制造裝置中，在蓋的平面中心附近連接有惰性氣體供給構(gòu)件，設(shè)置于蓋的開ロ部形成在距所述坩堝的側(cè)壁上端內(nèi)邊IOOmm以內(nèi)的區(qū)域，因此從惰性氣體供給構(gòu)件供給的惰性氣體在坩堝內(nèi)的硅熔液上通過并從位于坩堝的側(cè)壁上端內(nèi)邊的開ロ部排出。這樣，由于設(shè)置有惰性氣體的通過路徑，因此惰性氣體不會(huì)滯留在坩堝內(nèi)，能夠?qū)墓枞垡褐猩傻难趸铓怏w等可靠地去除至坩堝的外部。在此，由于由所述開ロ部形成的所述坩堝的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)為所述坩堝的上端內(nèi)側(cè)面積的I. 5%以上，因此即使在惰性氣體的流量較多時(shí)，也能夠向坩堝的外部排出惰性氣體，不會(huì)阻礙惰性氣體的流動(dòng)。并且，由于由所述開ロ部形成 的所述坩堝的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)為所述坩堝的上端內(nèi)側(cè)面積的10%以下，因此坩堝內(nèi)的硅熔液不會(huì)向外部大量露出即可防止雜質(zhì)向硅熔液內(nèi)混入。另外，所述蓋具有從所述坩堝的側(cè)壁外邊向外側(cè)突出的檐部，所述檐部配設(shè)于所述坩堝的側(cè)壁上端的10%以上區(qū)域的外周側(cè)，并且從所述側(cè)壁上端外邊的突出長(zhǎng)度為50mm以上，因此可通過該檐部被加熱器加熱來(lái)抑制從坩堝的側(cè)壁散熱。由此，結(jié)晶從坩堝的底部朝上方成長(zhǎng)而促進(jìn)單向凝固。因此，在凝固的過程中，坩堝內(nèi)的雜質(zhì)會(huì)向液相側(cè)濃縮，能夠降低娃錠中的雜質(zhì)量。在本發(fā)明的硅錠制造裝置中，所述蓋優(yōu)選至少朝向所述坩堝的面由碳化硅構(gòu)成。這時(shí)，可抑制從硅熔液中生成的氧化硅氣體與蓋反應(yīng)，井能夠防止蓋的早期劣化。本發(fā)明的硅錠的制造方法為利用上述硅錠制造裝置制造硅錠的方法，其特征在于，利用所述惰性氣體供給構(gòu)件，向所述坩堝內(nèi)供給11/min以上且1001/min以下流量的惰性氣體。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的硅錠的制造方法，能夠通過惰性氣體可靠地去除氧化硅氣體，井能夠制造雜質(zhì)量較少且雜質(zhì)量的偏差較小的硅錠。本發(fā)明的硅錠，其通過上述硅錠制造裝置來(lái)制造，所述硅錠的特征在于，在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為I. 5以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3以下。該構(gòu)成的硅錠中，由于在同一水平截面上的氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差被抑制在I. 5以下且碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差被抑制在3以下，所以在水平截面內(nèi)特性會(huì)穩(wěn)定。因此，利用從該硅錠得到的硅晶圓的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率會(huì)穩(wěn)定。本發(fā)明的硅錠中，優(yōu)選在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的平均值為5X1017atm/cc以下,在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的平均值為lX1017atm/cc以下。該結(jié)構(gòu)的硅錠中，由于氧濃度的平均值成為5X 1017atm/cc以下且碳濃度的平均值為lX1017atm/cc以下，因此能夠提高利用由該硅錠得到的硅晶圓的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。另外，氧濃度的平均值優(yōu)選為3X1017atm/cc以下,進(jìn)ー步優(yōu)選為lX1017atm/cc以下。并且，碳濃度的平均值優(yōu)選為O. 71 X 1017atm/cc以下,進(jìn)一步優(yōu)選為O. 5 X 1017atm/cc以下。
本發(fā)明的硅晶圓的特征在于，其為將上述硅錠沿水平方向切片而成的硅晶圓，在所述硅晶圓的表面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為I. 5以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3以下。在該結(jié)構(gòu)的硅晶圓中，由于可抑制表面上的氧濃度及碳濃度的偏差，因此能夠構(gòu)成轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)的太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池，其特征在于，利用上述硅晶圓構(gòu)成。在該結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池中，由于可抑制氧量和碳量的偏差，因此轉(zhuǎn)換效率會(huì)穩(wěn)定。本發(fā)明的硅零件，其特征在干，由上述硅錠構(gòu)成。在該結(jié)構(gòu)的硅零件中，氧濃度和碳濃度的偏差較少，因此能夠得到穩(wěn)定的特性。另夕卜，作為硅零件，例如可舉出半導(dǎo)體制造裝置用部件、CVD裝置用部件、退火爐及擴(kuò)散爐用部 件、液晶制造裝置用部件、濺射靶等。根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠制造雜質(zhì)量較少且雜質(zhì)量的偏差較小的硅錠的硅錠制造裝置、硅錠的制造方法及硅錠、可從該硅錠得到的硅晶圓、太陽(yáng)能電池和硅零件。


圖I是作為本發(fā)明的實(shí)施方式的硅錠制造裝置的概要截面說明圖。圖2是具備于圖I所示的硅錠制造裝置的坩堝及蓋部的上面說明圖。圖3是圖2中的X-X截面圖。圖4是通過圖I所示的硅錠制造裝置制造的硅錠的立體圖。圖5是表示圖4所示的硅錠的水平截面中的氧濃度及碳濃度的測(cè)定點(diǎn)的說明圖。圖6是具備于作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式的硅錠制造裝置的坩堝及蓋部的上面說明圖。圖7是具備于作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式的硅錠制造裝置的坩堝及蓋部的上面說明圖。圖8是實(shí)施例中使用的坩堝及蓋部的上面說明圖。圖9是實(shí)施例中使用的坩堝及蓋部的上面說明圖。符號(hào)說明I-硅錠，3-硅熔液，10-硅錠制造裝置，20-坩堝，22-側(cè)壁部，33-下部加熱器，43-上部加熱器，50-蓋部，52-檐部，53-開ロ部。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式的硅錠制造裝置、硅錠的制造方法及硅錠進(jìn)行說明。作為本實(shí)施方式的硅錠制造裝置10具備有腔室11，將內(nèi)部保持在氣密狀態(tài)；坩堝20，積存硅熔液3 ;冷卻板31，載置該坩堝20 ;下部加熱器33，位于該冷卻板31的下方；上部加熱器43，位于坩堝20的上方；蓋部50，載置于坩堝20的上端；及氣體供給管42，向坩堝20與蓋部50之間的空間導(dǎo)入惰性氣體(Ar氣體)。并且，坩堝20的外周側(cè)配設(shè)有絕熱壁12，在上部加熱器43的上方配設(shè)有絕熱頂棚13，下部加熱器33的下方配設(shè)有絕熱底板14。S卩，以圍繞坩堝20、上部加熱器43及下部加熱器33等的方式配設(shè)絕熱材料(絕熱壁12、絕熱頂棚13及絕熱底板14)。并且，絕熱底板14配設(shè)有排氣孔15。上部加熱器43及下部加熱器33分別連接于電極棒44、34。連接于上部加熱器43的電極棒44貫穿絕熱頂棚13而被插入。連接于下部加熱器33的電極棒34貫穿絕熱底板14而被插入。載置坩堝20的冷卻板31設(shè)置于插通在下部加熱器33的支承部32的上端。該冷卻板31成為空心結(jié)構(gòu)，成為通過設(shè)置于支承部32的內(nèi)部的供給路(未圖示)向內(nèi)部供給Ar氣體的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，坩堝20的水平截面形狀成為方形(矩形狀)，本實(shí)施方式中，水平截面形狀呈正方形。如圖3所示，該坩堝20由石英構(gòu)成，具備有與冷卻板31接觸的底面21及從該底面21朝向上方立設(shè)的側(cè)壁部22。該側(cè)壁部22的水平截面呈矩形環(huán)狀。蓋部50具備有載置部51，載置于坩堝20的側(cè)壁部22的上端面；檐部52，從坩堝 20的側(cè)壁部22的外邊向外側(cè)突出；開ロ部53，沿厚度方向貫穿；及插入孔54，供前述氣體供給管42插入。如圖2所示，該蓋部50在俯視觀察時(shí)呈十字狀。即，在正方形的4個(gè)角部形成有切成正方形狀的開ロ部53。在此，在坩堝20上載置蓋部50的狀態(tài)下，檐部52從坩堝20的側(cè)壁部22的上端外邊的突出長(zhǎng)度a成為50mm以上。并且，該檐部52構(gòu)成為占坩堝20的側(cè)壁部22的上端外周邊的10%以上區(qū)域。本實(shí)施方式中，如圖2所示，側(cè)壁部22的寬度B與檐部52的寬度b之比b/B成為80%，檐部52構(gòu)成為占坩堝20的側(cè)壁部22的上端外周邊的80%區(qū)域。如上所述，開ロ部53通過蓋部50的角部切成正方形狀來(lái)形成。坩堝20的上端內(nèi)側(cè)的區(qū)域的一部分因該開ロ部53而露出，由開ロ部53形成的坩堝20的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)成為坩堝20的整個(gè)上端內(nèi)側(cè)的面積的I. 5%以上且10%以下。并且，該開ロ部53形成在距坩堝20的側(cè)壁部22上端內(nèi)邊IOOmm以內(nèi)的區(qū)域。本實(shí)施方式中，如圖2所示，在距坩堝20的側(cè)壁部22上端內(nèi)邊的距離c = IOOmm的部分形成有開ロ部53。并且，供氣體供給管42插入的插入孔54形成在蓋部50的平面中心。接著，對(duì)利用上述硅錠制造裝置10制造硅錠的方法進(jìn)行說明。首先，在坩堝20內(nèi)裝入硅原料(硅原料裝入エ序S01)。在此，使用粉碎IlN(純度99. 999999999% )的高純度硅而得到的被稱為“大塊”的塊狀物質(zhì)作為硅原料。該塊狀的娃原料的粒徑例如成為從30mm至100mm。接著，通過給上部加熱器43及下部加熱器33通電來(lái)加熱裝入至坩堝20內(nèi)的硅原料并生成硅熔液3 (熔解エ序S02)。這時(shí)，坩堝20內(nèi)的硅熔液3的液面會(huì)設(shè)定在低于坩堝20的側(cè)壁部22的上端的位置。 接著，使坩堝20內(nèi)的硅熔液3凝固(凝固エ序S03)。首先，停止向下部加熱器33通電，通過供給路向冷卻板31的內(nèi)部供給Ar氣體。由此，冷卻坩堝20的底部。這時(shí)，通過持續(xù)上部加熱器43的通電，在坩堝20內(nèi)從底面21朝向上方產(chǎn)生溫度梯度，因該溫度梯度硅熔液3會(huì)朝向上方單向凝固。另外，通過逐漸減少向上部加熱器43通電，從而坩堝20內(nèi)的娃熔液3會(huì)朝向上方凝固并生成娃錠I。并且，在該凝固エ序S03中，通過氣體供給管42及插入孔54，向坩堝20與蓋部50之間的空間導(dǎo)入作為惰性氣體的Ar氣體。從蓋部50的平面中心的插入孔54導(dǎo)入的Ar氣體以放射狀擴(kuò)散的同時(shí)在坩堝20內(nèi)的硅熔液3上通過，并從開ロ部53排出至坩堝20的外部，且通過設(shè)置于絕熱底板14的排氣孔15排氣至腔室11的外側(cè)。在此，通過氣體供給管42及插入孔54導(dǎo)入的Ar氣體量設(shè)定在11/min以上且1001/min以下的范圍內(nèi)。這樣，通過單向凝固法制造硅錠I。該硅錠I成為例如作為太陽(yáng)能電池用基板使用的娃晶圓或其他娃零件的原材料。在此，如圖4所示，硅錠I呈四邊形柱狀。關(guān)于該硅錠1，在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的平均值為5X1017atm/cc以下，標(biāo)準(zhǔn)偏差為I. 5以下。并且，在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的平均值為

另外，本實(shí)施方式中，從該水平截面采取50mmX50mmX2mm的測(cè)定樣品，通過傅里葉變換紅外線分光法(FI-IR)測(cè)定氧濃度及碳濃度。另外，在硅錠I中，如圖4所示，在凝固開始部即底部側(cè)區(qū)域Zl中氧濃度較高，在凝固結(jié)束部即頂部側(cè)區(qū)域Z3中雜質(zhì)濃度較高，因此這些底部側(cè)部分Zl及頂部側(cè)部分Z2被切割去除，只有產(chǎn)品部Z2加工成硅零件等。因此，上述氧濃度及碳濃度的測(cè)定在產(chǎn)品部Z2的任意水平截面上實(shí)施。另外，在本實(shí)施方式中，底部側(cè)區(qū)域Zl為距底部20mm的部分，頂部側(cè)區(qū)域Z3為距頂部IOmm的部分。并且，如圖5所示，作為水平截面中的測(cè)定部位，優(yōu)選測(cè)定包括水平截面的平面中心點(diǎn)SI、在連結(jié)該平面中心點(diǎn)SI與外周邊中離平面中心SI最短的距離的點(diǎn)的直線LI上的距外周邊20mm的點(diǎn)S2、SI與S2的2等分點(diǎn)S3、在連結(jié)該平面中心點(diǎn)SI與外周邊中離平面中心SI最長(zhǎng)的距離的點(diǎn)的直線L2上的距外周邊20mm的點(diǎn)S4及SI與S4的2等分點(diǎn)S5這5個(gè)點(diǎn)在內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)。根據(jù)成為如上結(jié)構(gòu)的作為本實(shí)施方式的硅錠制造裝置10，在蓋部50的平面中心SI附近設(shè)置有供氣體供給管42插入的插入孔54，因設(shè)置于蓋部50的開ロ部53，距坩堝20的側(cè)壁部22的上端內(nèi)邊IOOmm以內(nèi)的區(qū)域會(huì)被露出，因此從氣體供給管42供給的Ar氣體在坩堝20內(nèi)的硅熔液3上通過并從位于坩堝20的側(cè)壁部22的上端內(nèi)邊的開ロ部53排出。因此，Ar氣體不會(huì)滯留在坩堝20內(nèi)，能夠?qū)墓枞垡?中生成的氧化硅氣體等可靠地去除至坩堝20的外部。由此，能夠抑制硅熔液3中的碳濃度及氧濃度上升。并且，由于由開ロ部53而形成的坩堝20的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)成為坩堝20的整個(gè)上端內(nèi)側(cè)的面積的I. 5%以上，因此即使在Ar氣體的流量較多時(shí)，也能夠?qū)r氣體排出至坩堝20的外部。并且，由于所述露出面積的合計(jì)為坩堝20的整個(gè)上端內(nèi)側(cè)的面積的10%以下，因此坩堝20內(nèi)的硅熔液3不會(huì)朝向外部大量露出即可防止雜質(zhì)向硅熔液3混入。本實(shí)施方式中，由于將Ar氣體向坩堝20內(nèi)的供給量設(shè)在11/min以上且1001/min以下的范圍，因此能夠?qū)墓枞垡?中生成的氧化硅氣體等可靠地去除至坩堝的外部，并能夠制造雜質(zhì)量較少且雜質(zhì)量的偏差較小的硅錠I。另外，蓋部50具有從坩堝20的側(cè)壁部22向外側(cè)突出的檐部52，該檐部52配設(shè)于坩堝20的側(cè)壁部22的上端的10%以上區(qū)域的外周側(cè)，并且從側(cè)壁部22的上端外邊的突出長(zhǎng)度成為50mm以上。S卩，檐部52以覆蓋側(cè)壁部22的方式配設(shè)。因此,檐部52被上部加熱器43加熱，由此可抑制從坩堝20的側(cè)壁部22的散熱，并可促進(jìn)單向凝固。由此，在凝固的過程中，坩堝20內(nèi)的雜質(zhì)會(huì)向液相側(cè)濃縮，能夠降低硅錠I中的雜質(zhì)量。并且，在本實(shí)施方式中，由于蓋部50由碳化硅構(gòu)成，因此能夠抑制從硅熔液3中生成的氧化硅氣體與蓋部50反應(yīng)，并能夠防止蓋部50的早期劣化。并且，能夠防止雜質(zhì)混入硅熔液3中。作為本實(shí)施方式的硅錠I中，在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為I. 5以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3以下，因此可抑制水平截面內(nèi)的特性偏差。并且，作為本實(shí)施方式的硅錠I中，在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的平均值為5X1017atm/cc以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的平均值為IX 1017atm/cc以下，因此能夠提聞娃淀I的特性。 這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠制造雜質(zhì)量較少且雜質(zhì)量的偏差較小的硅錠I。以上，對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式的硅錠制造裝置、硅錠的制造方法及硅錠進(jìn)行了說明，但不限于此，能夠適當(dāng)?shù)刈兏O(shè)計(jì)。例如，將蓋部看作是俯視觀察時(shí)呈十字狀的蓋部進(jìn)行了說明，但不限于此，例如如圖6所示，可以在蓋部150的內(nèi)側(cè)設(shè)置多個(gè)開ロ部153。并且，如圖7所示，也可以構(gòu)成為通過正方形的角部切成三角狀來(lái)形成開ロ部253，俯視觀察時(shí)蓋部呈8邊形狀。并且，將坩堝看作是水平截面形狀呈正方形的坩堝進(jìn)行了說明，但不限于此，例如水平截面形狀可以呈圓形。當(dāng)水平截面形狀呈圓形時(shí)，就同一水平截面內(nèi)的氧濃度及碳濃度的測(cè)定部位而言，優(yōu)選測(cè)定連結(jié)平面中心與外邊的任意點(diǎn)的第I直線上的點(diǎn)及通過平面中心而與第I直線正交的第2直線上的點(diǎn)。另外，對(duì)由碳化硅構(gòu)成的蓋部進(jìn)行了說明，但不限于此，可由碳等構(gòu)成。并且，也可以只有朝向硅熔液側(cè)的面由碳化硅構(gòu)成。[實(shí)施例]示出為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而實(shí)施的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在本實(shí)施方式中說明的硅錠制造裝置中，變更蓋部的形狀來(lái)制造邊長(zhǎng)為680mm的方形X高度250mm的四邊形柱狀的硅錠。另外，將凝固速度設(shè)為5mm/h。并且，將通過氣體供給管供給的Ar氣體的供給量設(shè)為501/min。首先，如圖8所示，利用俯視觀察時(shí)呈十字狀的蓋部，變更檐部的突出長(zhǎng)度a和檐部的寬度b。由此，調(diào)整形成有檐部的區(qū)域的比例(相對(duì)于坩堝的側(cè)壁上端外周邊的比例)，制造了本發(fā)明例1、2及比較例1、2。另外，比較例I中未形成檐部且也未形成開ロ部。并且，如圖9所示，利用俯視觀察時(shí)呈正方形狀的蓋部，變更開ロ部的配置(距坩堝的側(cè)壁部上端內(nèi)邊的距離c)及開ロ部的大小d，制造了本發(fā)明例3-6及比較例3-6。關(guān)于所得的硅錠，在距底部50mm的位置的水平截面中，從圖5所示的各部位采取50mmX50mmX2mm的測(cè)定樣品，通過傅里葉變換紅外線分光法(FI-IR)，測(cè)定了硅中的氧濃度及碳濃度。另外，本實(shí)施例中，利用日本分光株式會(huì)社制FT/IR-4000，在JEIDA-61-2000中規(guī)定的條件下進(jìn)行了測(cè)定。并且，通過向水平方向切開所得的硅錠來(lái)制造硅晶圓，以如下順序構(gòu)成太陽(yáng)能電池。首先，制造硅錠時(shí)，添加B(硼)作為受體來(lái)制造電阻值I 2Ω ·αιι左右的P型硅晶圓。對(duì)該P(yáng)型硅晶圓使用P (磷)摻雜劑，實(shí)施850°c X 30分鐘的熱處理，從而在P型娃層上形成N型娃層。接著，為了降低反射率，對(duì)硅晶圓的表面實(shí)施了蝕刻。在蝕刻時(shí)使用KOH水溶液。在蝕刻后的硅晶圓的兩個(gè)面上通過網(wǎng)版印刷涂布Ag漿料(dupont公司制solamet)并進(jìn)行燒成。將涂布厚度設(shè)為30 μ m，在750°C X I分鐘的條件下進(jìn)行燒成。這時(shí)，使Al楽;料(dupont公司制solamet)涂布/擴(kuò)散于娃晶圓的里面來(lái)在電極附近形成P+層(Al-BSF)。在此，Al漿料的涂布厚度設(shè)為20 μ m。并且，利用等離子體化學(xué)氣相法(CVD)在硅晶圓的表面形成作為抗反射膜的SiNx。利用株式會(huì)社島津制作所制的太陽(yáng)能電池抗反射膜制造用裝置(SLPC)將厚度設(shè)為lOOnm。 利用該試驗(yàn)用太陽(yáng)能電池，通過太陽(yáng)能模擬器評(píng)價(jià)了轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)施例中，利用株式會(huì)社三永電機(jī)制作所制的XES-155S1以1000W/m2、AMl. 5、25°C的條件實(shí)施。評(píng)價(jià)結(jié)果示于表I中。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種硅錠制造裝置，具備有保持硅熔液的坩堝、加熱該坩堝的加熱器及朝向所述坩堝內(nèi)供給惰性氣體的惰性氣體供給構(gòu)件，所述硅錠制造裝置的特征在干， 具有載置于所述坩堝上的蓋，在所述蓋的平面中心附近連接有所述惰性氣體供給構(gòu)件， 所述蓋具有載置部，載置于所述坩堝的側(cè)壁上端面；檐部，從所述坩堝的側(cè)壁外邊向外側(cè)突出；及開ロ部，沿厚度方向貫穿， 所述檐部配置于所述坩堝的側(cè)壁上端外周邊的10%以上區(qū)域的外周側(cè)，且從所述側(cè)壁上端外邊的突出長(zhǎng)度為50mm以上， 所述開ロ部形成在距所述坩堝的側(cè)壁上端內(nèi)邊IOOmm以內(nèi)的區(qū)域中，由所述開ロ部形成的所述坩堝的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)為所述坩堝的整個(gè)上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的面積的I. 5%以上且10%以下。
2.如權(quán)利要求I所述的硅錠制造裝置，其特征在干， 所述蓋的至少朝向所述坩堝的面由碳化硅構(gòu)成。
3.ー種利用權(quán)利要求I或2所述的硅錠制造裝置制造硅錠的方法，其特征在干， 利用所述惰性氣體供給構(gòu)件，向所述坩堝內(nèi)供給11/min以上且1001/min以下流量的惰性氣體。
4.ー種通過權(quán)利要求I或2所述的硅錠制造裝置制造的硅錠，其特征在干， 在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為I. 5以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3以下。
5.如權(quán)利要求4所述的硅錠，其特征在干， 在同一水平截面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的平均值為5X1017atm/cc以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的平均值為lX1017atm/cc以下。
6.ー種硅晶圓，其特征在于，所述硅晶圓為將權(quán)利要求4或5所述的硅錠沿水平方向切片而成的娃晶圓， 在所述硅晶圓的表面上，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為I. 5以下，在至少5處以上的點(diǎn)測(cè)定的碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3以下。
7.ー種太陽(yáng)能電池，其特征在干， 利用權(quán)利要求6所述的硅晶圓而構(gòu)成。
8.—種硅零件，其特征在于， 由權(quán)利要求4或5所述的硅錠構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅錠制造裝置、硅錠的制造方法及硅錠、硅晶圓、太陽(yáng)能電池和硅零件，所述硅錠制造裝置能夠制造雜質(zhì)量較少且雜質(zhì)量的偏差較小的硅錠，其具有載置于坩堝上的蓋，在蓋的平面中心附近連接有惰性氣體供給構(gòu)件，蓋具有載置部，載置于坩堝的側(cè)壁上端面；檐部，從坩堝的側(cè)壁外邊向外側(cè)突出；及開口部，沿厚度方向貫穿，檐部配置于坩堝的側(cè)壁上端外周邊的10％以上區(qū)域的外周側(cè)且從側(cè)壁上端外邊的突出長(zhǎng)度為50mm以上，開口部形成在距坩堝的側(cè)壁上端內(nèi)邊100mm以內(nèi)的區(qū)域，由開口部形成的坩堝的上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的露出面積的合計(jì)為坩堝的整個(gè)上端內(nèi)側(cè)區(qū)域的面積的1.5％以上且10％以下。
文檔編號(hào)B22D27/04GK102689001SQ20121007380
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者中田嘉信, 二田伸康, 池田洋 申請(qǐng)人:三菱材料電子化成株式會(huì)社, 三菱綜合材料株式會(huì)社