(57)【要約】  【課題】  製造する多結晶のシリコンインゴットの品質を向上させるインゴット製造装置を提供すること。  【解決手段】  本発明のインゴット製造装置１は、鋳型９と冷却棒１９とを備え、鋳型９は、上側に開口した第１凹部１４および第１凹部１４の底面中央部に開口した貫通孔１５を有した容器１２と、容器１２の第１凹部１４の底面中央部に固定された、下側に開口して貫通孔１５と重なっている第２凹部１６を有した中空棒状部材１３とを備えており、第２凹部１６は、冷却棒１９の先端部の太さに対応する大きさであるとともに中空棒状部材１３の上端近傍まで至っており、冷却棒１９の先端部は、貫通孔１５を経由して第２凹部１６に挿入されて、外周面が全周で第２凹部１６の内周面に接触している。これにより、製造する多結晶のシリコンインゴットの品質を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン融液を固化してシリコンインゴットを製造するインゴット製造装置であって、前記シリコン融液を保持して固化させる鋳型と、該鋳型の底部に先端部が挿入されて前記鋳型の底部近傍の前記シリコン融液を熱伝導によって冷却する冷却棒とを備え、
前記鋳型は、上側に開口した第１凹部および該第１凹部の底面中央部に開口した貫通孔を有した容器と、該容器の前記第１凹部の底面中央部に固定された、下側に開口して前記貫通孔と重なっている第２凹部を有した中空棒状部材とを備えており、
前記第２凹部は、前記冷却棒の先端部の太さに対応する大きさであるとともに前記中空棒状部材の上端近傍まで至っており、
前記冷却棒の先端部は、前記貫通孔を経由して前記第２凹部に挿入されて、外周面が全周で前記第２凹部の内周面に接触しているインゴット製造装置。
【請求項２】
前記中空棒状部材は、側面と前記第２凹部の内周面との間の厚みが上面と前記第２凹部の天井面との間の厚みよりも小さい請求項１に記載のインゴット製造装置。
【請求項３】
前記中空棒状部材は、側面と前記第２凹部の内周面との間の厚みが前記容器の下面と前記第１凹部の底面との間の厚みよりも小さい請求項１または２に記載のインゴット製造装置。
【請求項４】
前記中空棒状部材は、形状が円柱状である請求項１〜３のいずれかに記載のインゴット製造装置。
【請求項５】
前記中空棒状部材は、筒状の本体部と、該本体部に上側の開口を塞ぐように取り付けられた蓋部とを備えている請求項１〜４のいずれかに記載のインゴット製造装置。
【請求項６】
前記鋳型の前記容器を下側から支持する、該容器の貫通孔に重なって前記冷却棒が通る貫通部を有する支持板をさらに備えた請求項１〜５のいずれかに記載のインゴット製造装置。
【請求項７】
前記冷却棒の外周面と前記第２凹部の内側面とが重なる面積が、前記冷却棒の上面と前記第２凹部の天井面とが重なる面積よりも大きい請求項１〜６のいずれかに記載のインゴット製造装置。
【請求項８】
前記冷却棒が、前記第２凹部の天井面に接触していない前記請求項１〜７のいずれかに記載のインゴット製造装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のインゴット製造装置およびシリコン融液を準備する工程と、
前記鋳型内に前記シリコン融液を供給する工程と、
前記鋳型内の前記中空棒状部材の温度を前記冷却棒で冷却することによって前記容器の温度よりも低くして、前記中空棒状部材から前記容器の前記第１凹部の内周面に向かって前記シリコン融液を固化させる第１固化工程と、
該第１固化工程の後、固化した部分から上方向に向かって前記シリコン融液を固化させてシリコンインゴットを得る第２固化工程とを備えるシリコンインゴットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶のシリコンインゴットを製造するインゴット製造装置およびこのインゴット製造装置を使用したシリコンインゴットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多結晶のシリコンインゴットの製造方法として、キャスト法が知られている（例えば、下記の特許文献１を参照）。キャスト法では、底面と側面とを有する鋳型に供給されたシリコン融液を、鋳型底面から上方に向けて一方向凝固させることによって、シリコンインゴットを作製（鋳造）する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多結晶のシリコンインゴットは、単結晶のシリコンインゴットよりも簡便、かつ安価に製造され得る。しかしながら、例えば鋳型の表面に付着した不純物に起因してシリコンの多結晶中に転位が発生し、多結晶のシリコンインゴットの品質が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、製造した多結晶のシリコンインゴットの品質を向上させることができるインゴット製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係るインゴット製造装置は、シリコン融液を固化してシリコンインゴットを製造するインゴット製造装置であって、前記シリコン融液を保持して固化させる鋳型と、該鋳型の底部に先端部が挿入されて前記鋳型の底部近傍の前記シリコン融液を熱伝導によって冷却する冷却棒とを備え、前記鋳型は、上側に開口した第１凹部および該第１凹部の底面中央部に開口した貫通孔を有した容器と、該容器の前記第１凹部の底面中央部に固定された、下側に開口して前記貫通孔と重なっている第２凹部を有した中空棒状部材とを備えており、前記第２凹部は、前記冷却棒の先端部の太さに対応する大きさであるとともに前記中空棒状部材の上端近傍まで至っており、前記冷却棒の先端部は、前記貫通孔を経由して前記第２凹部に挿入されて、外周面が全周で前記第２凹部の内周面に接触している。
【０００７】
本発明の一実施形態に係るシリコンインゴットの製造方法は、上記のインゴット製造装置およびシリコン融液を準備する工程と、前記鋳型内に前記シリコン融液を供給する工程と、前記鋳型内の前記中空棒状部材の温度を前記冷却棒で冷却することによって前記容器の温度よりも低くして、前記中空棒状部材から前記容器の前記第１凹部の内周面に向かって前記シリコン融液を固化させる第１固化工程と、該第１固化工程の後、固化した部分から上方向に向かって前記シリコン融液を固化させてシリコンインゴットを得る第２固化工程とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、鋳型の底面の中央部に配置されている中空棒状部材の内部に形成された第２凹部に冷却棒が挿入され、この冷却棒によって中空棒状部材を冷却することができ
る。その結果、鋳型の内部に保持されたシリコン融液を、冷却される中空棒状部材から鋳型の内周面に向かって多結晶シリコンとして固化させ（第１固化工程）、次いでこの多結晶シリコンを土台として、シリコン融液を上方向へ固化させることができる（第２固化工程）。したがって、シリコン融液を上方向へ固化してなる多結晶のシリコンインゴットにおける転位等の発生を、鋳型底面から上方に向けて一方向凝固させることによって固化してなる多結晶のシリコンインゴットに比べて低減することができ、多結晶のシリコンインゴット全体の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るインゴット製造装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインゴット製造装置の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態に係るインゴット製造装置について、図１および図２を参照しつつ説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るインゴット製造装置を示す断面図であって、インゴット製造装置の断面を模式的に示している。図１は、インゴット製造装置の一部を示す断面図であって、具体的にはインゴット製造装置が備える鋳型および鋳型の周辺の構造を模式的に示している。なお、図ではシリコン融液を製造した直後の状態を示している。
【００１２】
インゴット製造装置１は、いわゆるキャスト法によって、シリコンの融液から多結晶のシリコンインゴットを製造するものである。なお、インゴット製造装置１で製造されたシリコンインゴットは、例えば、太陽電池の製造プロセスを経て太陽電池の一部になる。インゴット製造装置１は、図１に示すように、シリコン融液２を製造するシリコン溶融装置３と、シリコン融液２を固化（凝固）して多結晶のインゴットにするシリコン固化装置４とを有している。
【００１３】
シリコン溶融装置３は、図１に示すように、主にシリコン融液２を保持する坩堝５と、坩堝５の側部に配置されて坩堝５を加熱する第１加熱装置６とを有している。シリコン溶融装置３は、坩堝５内にシリコンの塊を入れ、第１加熱装置６によって、シリコンの融点（１４１４℃）以上に坩堝５を加熱することで、シリコンの塊を溶融させてシリコン融液２を製造する。
【００１４】
坩堝５は、シリコンの塊が溶融したシリコン融液２を保持し、シリコン固化装置４にシリコン融液２を供給するものである。坩堝５は、耐熱性の材料からなる。具体的には、坩堝５は、グラファイトまたは石英等で形成されている。坩堝５は、これらの材料で形成されることで、シリコンの融点以上に加熱されても、シリコン融液２を安全に保持することができる。なお、シリコン融液２は、シリコンの塊を溶融して製造される場合に限られず、例えばシリコンの粉末を溶融して製造されてもよい。
【００１５】
坩堝５は、坩堝５の底部を貫通する第１貫通孔７が形成されている。坩堝５は、例えばシリコン固化装置４の上方に配置され、第１貫通孔７を通じて坩堝５内のシリコン融液２をシリコン固化装置４に供給する。なお、坩堝５は、第１貫通孔７が形成されなくてもよい。この場合、例えば、坩堝５を傾けて、坩堝５の開口の縁からシリコン固化装置４にシリコン融液２を注ぎ込んでもよい。
【００１６】
シリコン固化装置４は、図１に示すように、主に、支持板８と、支持板８の上面中央部に配された、シリコン融液２を保持する鋳型９と、鋳型９を冷却する冷却機構１０とを有
している。シリコン固化装置４は、シリコン溶融装置３の坩堝５から供給されるシリコン融液２を鋳型９で受け止めて保持し、冷却機構１０によって鋳型９を冷却することで、鋳型９内のシリコン融液２を冷却して固化させる。その結果、シリコン固化装置４は、多結晶のシリコンインゴットを製造することができる。
【００１７】
支持板８は、鋳型９を下側から支持するものである。支持板８は、例えば円状または多角形状等の平面形状を有した板状に形成される。支持板８は、例えば、グラファイトまた石英等から形成される。また、支持板８には、中央部を上下方向に貫通する貫通部１１が形成されている。
【００１８】
鋳型９は、シリコン融液２を保持して固化させるものである。鋳型９は、図１に示すように、シリコン融液２を保持する容器１２と、容器１２の底面に固定された、シリコン融液２を冷却する起点になる中空棒状部材１３とを有している。なお、鋳型９は、バルク状の塊を削ることで形成すればよい。または、鋳型９は、シリコン融液２を保持可能なように、複数の板状部材を組み立てることによって形成してもよい。
【００１９】
容器１２は、シリコン融液２を保持するものである。容器１２は、上側に開口した第１凹部１４と、第１凹部１４の底面中央部に開口した第２貫通孔１５とを有している。容器１２は、溶解したシリコン融液２を保持するために、耐熱性の材料からなる。具体的には、容器１２は、グラファイトまたは石英等で形成されている。容器１２を構成する材料の熱伝導率は、例えば５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００２０】
容器１２の外形は、例えば直方体または立方体に形成される。容器１２の外形における底面の一辺（ＸＹ平面方向の長さ）は、例えば４０ｃｍ以上６０ｃｍ以下に設定されている。容器１２の外形における高さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば３０ｃｍ以上６０ｃｍ以下に設定される。
【００２１】
第１凹部１４は、例えば容器１２の相似形に形成され、直方体または立方体に形成される。第１凹部１４の開口の直径は、例えば２５ｃｍ以上５５ｃｍ以下に設定される。第１凹部１４の深さは、例えば２５ｃｍ以上５５以下に設定される。
【００２２】
中空棒状部材１３は、シリコン融液２を冷却する起点になるものである。すなわち、中空棒状部材１３は、シリコン融液２の固化が開始される箇所になる。中空棒状部材１３は、下側に開口した第２凹部１６を有している。そして、中空棒状部材１３は、第２凹部１６の開口が容器１２の第２貫通孔１５に重なるように容器１２の底面中央部に固定されている。
【００２３】
中空棒状部材１３は、耐熱性の材料からなる。また、中空棒状部材１３は、例えば容器１２以上の熱伝導率を有している材料からなる。具体的には、中空棒状部材１３は、例えばグラファイトまたは石英等の材料から形成される。中空棒状部材１３を構成する材料の熱伝導率は、例えば５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定される。なお、本実施形態では、容器１２と中空棒状部材１３とは一体的に形成されている。容器１２と中空棒状部材１３とを一体的に形成することによって、シリコン融液２の漏れを防止しやすくなる。
【００２４】
中空棒状部材１３の外形は、例えば円状または多角形状の平面形状を有した棒状に形成される。本実施形態では、中空棒状部材１３の外形は、円柱状に形成されている。中空棒状部材１３の外形が円柱状に形成されていることで、中空棒状部材１３を均一に冷却しやすくすることができる。なお、中空棒状部材１３の直径は、例えば５ｃｍ以上１０ｃｍ以下に設定される。中空棒状部材１３の高さは、例えば３ｃｍ以上７ｃｍ以下に設定される
。
【００２５】
第２凹部１６は、例えば中空棒状部材１３を長さ方向から見たときに、この中空棒状部材１３の外形の相似形に形成されている。第２凹部１６は、例えば平面形状が円状または多角形状である柱状に形成される。本実施形態では、第２凹部１６は、円柱状に形成されている。第２凹部１６の開口の直径は、例えば３ｃｍ以上８ｃｍ以下に設定される。第２凹部１６の高さは、例えば２ｃｍ以上６ｃｍ以下に設定される。なお、第２凹部１６の高さとは、第２凹部１６の開口から第２凹部１６の天井面までの上下方向に沿った長さをいう。
【００２６】
冷却機構１０は、鋳型９内に保持されたシリコン融液２を固化するために、鋳型９を冷却するものである。冷却機構１０は、中央部を上下方向に貫通した第３貫通孔１８を有した冷却板１７と、冷却板１７の第３貫通孔１８を通って配された冷却棒１９とを有している。具体的に、図１に示すように、冷却機構１０の冷却板１７は、上面が支持板８の下面に接触するように配されている。また、図１に示すように、冷却機構１０の冷却棒１９は、支持板８の貫通部１１および鋳型９の容器１２の第２貫通孔１５を経由して、先端部が鋳型９の中空棒状部材１３の第２凹部１６に挿入されている。その結果、冷却棒１９は、鋳型９の底部近傍のシリコン融液２を熱伝導によって、中空棒状部材１３を介して冷却することができる。
【００２７】
冷却板１７は、平面形状が例えば円状または多角形状の板状に形成される。冷却棒１９は、平面形状が例えば円状または多角形状の棒状に形成される。本実施形態では、冷却棒１９は、円状の平面形状を有した棒状に形成されている。冷却棒１９の直径は、例えば３ｃｍ以上８ｃｍ以下に設定される。
【００２８】
冷却板１７および冷却棒１９は、良熱伝導性の材料からなる。具体的には、冷却板１７および冷却棒１９は、銅またはアルミニウム等の金属材料からなる。冷却板１７および冷却棒１９を構成する材料の熱伝導率は、例えば４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上３００Ｗ／（ｍ・／）Ｋ以下に設定される。
【００２９】
冷却棒１９は、冷却板１７の第３貫通孔１８の内面に接触してもよい。その結果、冷却棒１９と冷却板１７との間の熱伝導が効果的に行なわれる。また、冷却板１７と冷却棒１９とは一体的に形成されてもよい。また、冷却板１７および冷却棒１９は、内部を中空にして、内部に鋳型９を冷却するための水またはガス等を循環させてもよい。
【００３０】
鋳型９の中空棒状部材１３の第２凹部１６は、中空棒状部材１３の上端近傍まで至っている。言い換えれば、第２凹部１６の天井面は、中空棒状部材１３の上端近傍に位置している。また、第２凹部１６は、冷却棒１９の先端部の太さに対応する大きさを有している。すなわち、冷却棒１９の外周面が全周で第２凹部１６の内周面に接触している。
【００３１】
ここで、従来、シリコン融液２を固化して多結晶のシリコンインゴットを製造する際に、例えば不純物が付着しているなどの鋳型９の表面状態に起因して、シリコンインゴット中にシリコン融液２が固化する方向に伸びた転位が発生するという問題があった。これに対して、本発明によれば、冷却棒１９が第２凹部１６に挿入されて、冷却棒１９の外周面が全面で第２凹部１６の内周面に接触していることから、鋳型９内でシリコン融液２を固化する際に、中空棒状部材１３を選択的に冷却することにより、この中空棒状部材１３の周囲の領域を固化の起点とすることができる。
【００３２】
このように、まずシリコン融液２は、中空棒状部材１３から第１凹部１４の内周面に向かって固化され（第１固化工程）、次いで、第１固化工程のときに固化した多結晶シリコ
ンを土台として、上方向に向かって固化される（第２固化工程）が、上述の構成によれば、これらの固化工程を明確に分けて行なうことができる。
【００３３】
したがって、第２固化工程においてシリコン融液２を上方向へ固化させて多結晶のシリコンインゴットを製造する際に、第１固化工程で形成された多結晶シリコンを土台にすることができるため、鋳型９の表面状態に起因する影響を低減することができる。その結果、多結晶のシリコンインゴットにおける転位等の発生を低減することができ、多結晶のシリコンインゴット全体の品質を向上させることができる。また、鋳型９の表面状態に起因した転位を、第１固化工程で形成された多結晶シリコン内に留めやすくなり、第２固化工程で形成されたシリコンインゴットの品質を向上させることができる。
【００３４】
中空棒状部材１３は、側面と第２凹部１６の内周面との間の厚みが、上面と第２凹部１６の天井面との間の厚みよりも小さいことが好ましい。これにより、中空棒状部材１３の上端面よりも側面を効果的に冷却することができるため、シリコン融液２を第１凹部１４の内周面に向かって固化させやすくすることができる。
【００３５】
中空棒状部材１３は、側面と第２凹部１６の内周面との間の厚みが、容器１２の下面と第１凹部１４の底面との間の厚みよりも小さいことが好ましい。これにより、容器１２と比較して中空棒状部材１３の温度を下げやすくすることができ、中空棒状部材１３をシリコン融液２の固化の起点にしやすくすることができる。
【００３６】
中空棒状部材１３は、図２に示すように、上下方向に開口した筒状の本体部２０と、本体部２０に上側の開口を塞ぐように取り付けられた蓋部２１とを有していることが好ましい。これにより、本体部２０と蓋部２１とが別体であることから、中空棒状部材１３の上端部と側部との熱伝導を抑制することができる。その結果、中空棒状部材１３の側部の温度を下げやすくすることができる。なお、本実施形態では、本体部２０と蓋部２１とは接着剤２２を介して接続している。接着剤２２は、例えばカーボン接着剤等が使用される。
【００３７】
冷却棒１９の外周面と第２凹部１６の内側面とが重なる面積は、冷却棒１９の上面と第２凹部１６の天井面とが重なる面積よりも大きいことが好ましい。この結果、中空棒状部材１３の側部の温度を下げやすくすることができる。
【００３８】
冷却棒１９は、第２凹部１６の天井面に接触していなくてもよい。この結果、中空棒状部材１３の側部の温度を下げやすくすることができる。
【００３９】
冷却棒１９の先端は尖っていてもよい。この結果、第１凹部１４の天井面との接触面積を制限することができる。したがって、中空棒状部材１３の側部の温度を下げやすくすることができる。
【００４０】
シリコン固化装置４は、鋳型９内のシリコン融液２の固化の進行をコントロールするために、鋳型９の側部側に配された第２加熱装置２３をさらに有している。第２加熱装置２３は、コイル（図示せず）とコイルに接続された交流電源（図示せず）とを有しており、コイルに電流を流してコイル自体を発熱させる、いわゆる抵抗加熱方式で鋳型９を加熱するものである。また、第２加熱装置２３は、上下方向に並べられた複数のコイルを有しており、電流を流すコイルを選択することで、鋳型９全体を加熱したり、鋳型９の上部を加熱したりと、加熱箇所を選択することができる。
【００４１】
シリコン固化装置４は、鋳型９内のシリコン融液２の固化の進行をコントロールするために、鋳型９の上側に配された第３加熱装置２４をさらに有している。第２加熱装置２３も第２加熱装置２３と同様の構造を有している。
【００４２】
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せなどが可能である。
【００４３】
前述した本発明の実施形態では、鋳型９を支持板８で支持した構成を示したが、鋳型９は冷却板１７で支持しても構わない。また、支持板８は着脱可能に設置されても構わない。また、冷却板１７は上下方向に移動可能に設けられても構わない。
【００４４】
前述した本発明の実施形態では、中空棒状部材１３の本体部２０と蓋部２１とが、接着剤２２を介して接続している構成を例に示したが、蓋部２１は下側に開口した第３凹部を有しており、筒状の本体部２０の上端部は、外周面の全面で蓋部２１の第３凹部の内面に接触するように蓋部２１の第３凹部に挿入されていても構わない。
【００４５】
また、本体部２０の上端部が蓋部２１の第３凹部に挿入されている場合、第３凹部に挿入された本体部２０の上端部の太さは、第３凹部に挿入されていない本体部２０の他の部分に比較して小さくなっていても構わない。そして、蓋部２１は、外周面が第３凹部に挿入されていない本体部２０の外周面と同一面を形成するように、本体部２０の上端面に配されても構わない。すなわち、蓋部２１および本体部２０は同等の太さを有していても構わない。
【００４６】
また、本体部２０の上端面には溝が形成され、蓋部２１の下端面には本体部２０の溝に対応した突出部が形成されても構わない。そして、蓋部２１は、突出部が本体部２０の溝に合わさるように、本体部２０の上端に配されても構わない。また、このとき、蓋部２１は、外周面が本体部２０の外周面と同一面を形成するように、本体部２０の上端面に配されている。また、このとき、本体部２０の溝には、本体部２０および蓋部２１よりも熱伝導率の小さい熱伝導抑制部材が配されていても構わない。熱伝導抑制部材は、例えば酸化ジルコニウムまたは炭素等で形成される。より詳細には、熱伝導抑制部材は、例えば炭素からなるフェルト等を使用することができる。熱伝導抑制部材の熱伝導率は、例えば０・５２以上２．５以下に設定されている。
【００４７】
＜シリコンインゴットの製造方法＞
以下、本発明の一実施形態に係るシリコンインゴットの製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係るシリコンインゴットの製造方法は、主に、準備工程、供給工程、第１固化工程および第２固化工程を有する。なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００４８】
（準備工程）
上記したインゴット製造装置１を準備する。インゴット製造装置１は、例えばキャスト法によって多結晶のシリコンインゴットを製造するものである。すなわち、シリコン融液２を固化して多結晶のシリコンインゴットを製造するものである。
【００４９】
この準備工程では、シリコン融液２を準備する。シリコン融液２の準備は、インゴット製造装置１のシリコン溶融装置３によって行なう。具体的には、シリコン融液２は、シリコン溶融装置３の坩堝５にシリコンの塊を充填し、坩堝５を第１加熱装置６によってシリコンの融点（１４１４℃）以上に加熱することで、坩堝５に充填したシリコンを溶融して、坩堝５内に準備する。
【００５０】
（供給工程）
この供給工程では、坩堝５内に準備したシリコン融液２を、インゴット製造装置１のシリコン固化装置４の鋳型９内に供給する。本実施形態では、シリコン融液２の供給は、坩
堝５の底部に設けられた第１貫通孔７を介して行なわれる。なお、シリコン融液２の供給は、例えば、坩堝５を傾けて、坩堝５の開口の縁から供給してもよい。
【００５１】
（第１固化工程）
鋳型９の中空棒状部材１３から容器１２の第１凹部１４の内周面に向かって、鋳型９内に保持されたシリコン融液２を固化させる。シリコン融液２は、鋳型９のシリコンの融点よりも温度が低い箇所で固化する。したがって、鋳型９の中空棒状部材１３を冷却棒１９で冷却することによって中空棒状部材１３の温度を容器１２の温度よりも低くすることで、中空棒状部材１３から第１凹部１４の内周面に向かって固化させることができる。なお、第１固化工程では、多結晶のシリコンインゴットの下側の表層部を形成することになる。
【００５２】
この第１固化工程において、シリコン融液２の上方向への固化を抑制するために、鋳型９の上部の温度が鋳型９の下部の温度よりも大きくなるように鋳型９を加熱してもよい。これにより、シリコン融液２を効果的に中空棒状部材１３から第１凹部１４の内側面に向かって固化させることができる。なお、鋳型９の上部の温度を下部の温度よりも大きくするのは、シリコン固化装置４の第２加熱装置２３および第３加熱装置２４によって、鋳型９の上部を集中的に加熱することによって実現可能である。
【００５３】
第１固化工程において、鋳型９の上部の温度の加熱は、主に鋳型９の側部に配された第２加熱装置２３で行なってもよい。その結果、鋳型９の第１凹部１４の底面中央部に位置した中空棒状部材１３の温度上昇を低減することができる。
【００５４】
第１固化工程において、冷却板１７および冷却棒１９の内部に冷却水等を循環させている場合は、冷却水等の循環経路として、冷却棒１９にまず循環させた後に冷却板１７に循環させてもよい。その結果、中空棒状部材１３を冷却しやすくすることができる。
【００５５】
（第２固化工程）
第１固化工程においてシリコン融液２を固化して形成したシリコンの多結晶を土台にして、上方向に向かってシリコン融液２を固化させる。第２固化工程におけるシリコン融液２の固化は、シリコン固化装置４の第２加熱装置２３および第３加熱装置２４による加熱を弱めることによって、次第に上方向に固化させることができる。なお、第２固化工程では、多結晶のシリコンインゴットの主要部を形成することになる。
【００５６】
この第２固化工程において、中空棒状部材１３の上面にシリコンの単結晶からなる種結晶を貼り付けてもよい。その結果、中空棒状部材１３の上面の上に位置する多結晶のシリコンインゴットに転位が発生することを低減することができる。なお、本実施形態では、準備工程において、予め中空棒状部材１３の上面に種結晶を貼り付けている。
【００５７】
第２固化工程において、中空棒状部材１３が、本体部２０と蓋部２１とに分かれている場合には、中空棒状部材１３の側面に、本体部２０と蓋部２１との境界を覆うように種結晶を貼り付けてもよい。その結果、本体部２０と蓋部２１との境界に起因した転位等を低減させることができる。
【００５８】
以上のようにして、シリコン融液２全体を固化させて多結晶のシリコンインゴットを製造することができる。本発明で得られた多結晶のシリコンインゴットでは、第２固化工程によって形成された多結晶のシリコンインゴットの主要部の転位等は、第１固化工程によって形成された多結晶のシリコンインゴットの下側の表層部と比較して、低減している。
【符号の説明】
【００５９】
１    インゴット製造装置
２    シリコン融液
３    シリコン溶融装置
４    シリコン固化装置
５    坩堝
６    第１加熱装置
７    第１貫通孔
８    支持板
９    鋳型
１０  冷却機構
１１  貫通部
１２  容器
１３  中空棒状部材
１４  第１凹部
１５  第２貫通孔
１６  第２凹部
１７  冷却板
１８  第３貫通孔
１９  冷却棒
２０  本体部
２１  蓋部
２２  接着剤
２３  第２加熱装置
２４  第３加熱装置
【図１】
2015189588.tif 000003
【図２】
2015189588.tif 000004