(57)【要約】【課題】鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハおいて、金属不純物による汚染を低減できるシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法を提供する。【解決手段】電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造する際に用いられ、導電性を有し、シリコン原料を溶解させて連続鋳造する無底の冷却ルツボ７と、冷却ルツボを囲繞し、冷却ルツボ内に装入されたシリコン原料を電磁誘導により加熱する誘導コイル８と、前記各部材を収容するチャンバー１とを備えたシリコンインゴットの連続鋳造装置において、チャンバー１の内壁面および／またはチャンバー１内に収容される部材の表面の少なくとも一部にウール材１７を配置することを特徴とするシリコンインゴットの連続鋳造装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造する際に用いられ、導電性を有し、シリコン原料を溶解させて連続鋳造する無底の冷却ルツボと、前記冷却ルツボを囲繞し、前記冷却ルツボ内に装入されたシリコン原料を電磁誘導により加熱する誘導コイルと、前記各部材を収容するチャンバーとを備えたシリコンインゴットの連続鋳造装置において、
前記チャンバーの内壁面および／または前記チャンバー内に収容される部材の表面の少なくとも一部にウール材を配置することを特徴とするシリコンインゴットの連続鋳造装置。
【請求項２】
前記ウール材がアルミナ繊維、シリカ繊維またはアルミナシリカ繊維からなることを特徴とする請求項１に記載のシリコンインゴットの連続鋳造装置。
【請求項３】
前記ウール材は、密度が１〜１００ｋｇ／ｍ3かつ厚みが３〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコンインゴットの連続鋳造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のシリコンインゴットの連続鋳造装置を用い、電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造することを特徴とするシリコンインゴットの連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用基板の素材であるシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法に関し、さらに詳しくは、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハおいて、金属不純物による汚染を低減できるシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2排出による地球温暖化問題やエネルギー資源の枯渇問題が深刻化しており、それらの問題の対応策の一つとして、無尽蔵に降りそそぐ太陽光エネルギーを活用する太陽光発電が注目されている。太陽光発電は、太陽電池を使用して太陽光エネルギーを直接電力に変換する発電方式であり、太陽電池の基板には、多結晶のシリコンウェーハを用いるのが主流である。
【０００３】
太陽電池用の多結晶シリコンウェーハは、一方向性凝固のシリコンインゴットを素材とし、このインゴットをスライスして製造される。このため、太陽電池の普及を図るには、シリコンウェーハの品質を確保するとともに、コストを低減する必要があり、その前段階で、高品質のシリコンインゴットを安価に製造することが要求される。この要求に対応できる方法として、例えば、特許文献１に開示されるように、電磁誘導を利用した連続鋳造方法であるＥＭＣ法（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃａｓｔｉｎｇ法、電磁鋳造法）が実用化されている。
【０００４】
図３は、従来のＥＭＣ法に用いられる連続鋳造装置（以下、単に「ＥＭＣ炉」ともいう。）の構成を示す模式図である。同図に示すように、ＥＭＣ炉はチャンバー１を備える。チャンバー１は、内部を外気から隔離し鋳造に適した不活性ガス雰囲気に維持する二重壁構造の水冷容器である。チャンバー１の上壁には、開閉可能なシャッター２を介し、図示しない原料供給装置が連結されている。チャンバー１は、上部の側壁に不活性ガス導入口５が設けられ、下部の側壁に排気口６が設けられている。また、チャンバー１の内壁面は、通常、ステンレス鋼といった金属からなる。
【０００５】
チャンバー１内には、無底の冷却ルツボ７、誘導コイル８およびアフターヒーター９が配置されている。無底の冷却ルツボ７は角筒体であり、融解容器としてのみならず、鋳型としても機能し、熱伝導性および電気伝導性に優れた金属（例えば、銅）からなる。この冷却ルツボ７は、上部を残して周方向で複数の短冊状の素片に分割され、内部を流通する冷却水によって強制冷却される。このような冷却ルツボ７は、通常、天板１０に固定され、天板１０はチャンバー１の上壁に取付けられた複数の支持棒１６を用いて固定される。天板１０はステンレス鋼といった金属からなり、その内部には冷却ルツボ７に給排される冷却水が流通する。
【０００６】
誘導コイル８は、冷却ルツボ７を囲繞するように、冷却ルツボ７と同芯に周設され、図示しない電源装置に接続されている。アフターヒーター９は、冷却ルツボ７と同芯に、冷却ルツボ７の下方に配置され、冷却ルツボ７から引き下げられるシリコンインゴット３を加熱して、その軸方向に適切な温度勾配を与えつつ、長時間かけて室温まで冷却する。アフターヒーター９は、通常、インゴットを加熱する複数のヒーターと、インゴットを保温する断熱材と、これらを固定する金属部材から構成される。
【０００７】
また、チャンバー１内には、原料供給装置に連結されたシャッター２の下方に原料導入管１１が取り付けられている。シャッター２の開閉に伴って、粒状や塊状のシリコン原料１２が原料供給装置から原料導入管１１内に供給され、冷却ルツボ７内に装入される。
【０００８】
チャンバー１の底壁には、アフターヒーター９の下方に、インゴット３を抜き出すための引出し口４が設けられ、この引出し口４はガスでシールされている。インゴット３は、引出し口４を貫通して下降する支持台１５によって支えられながら引き下げられる。
【０００９】
冷却ルツボ７の真上には、プラズマトーチ１４が昇降可能に設けられている。プラズマトーチ１４は、図示しないプラズマ電源装置の一方の極に接続され、他方の極は、インゴット３側に接続されている。このプラズマトーチ１４を、下降させ冷却ルツボ７内に挿入される。
【００１０】
このようなＥＭＣ炉を用いたＥＭＣ法では、無底の冷却ルツボ７の内側にシリコン原料１２を装入し、誘導コイル８に交流電流を印加するとともに、下降させたプラズマトーチ１４に通電を行う。このとき、冷却ルツボ７を構成する短冊状の各素片が互いに電気的に分割されていることから、誘導コイル８による電磁誘導に伴って各素片内で渦電流が発生し、冷却ルツボ７の内壁の渦電流が冷却ルツボ７内に磁界を発生させる。これにより、冷却ルツボ７内のシリコン原料は電磁誘導加熱されて融解し、溶融シリコン１３が形成される。また、プラズマトーチ１４とシリコン原料、さらには溶融シリコン１３との間にプラズマアークが発生し、そのジュール熱によっても、シリコン原料が加熱されて融解し、電磁誘導加熱の負担を軽減して効率良く溶融シリコン１３が形成される。
【００１１】
溶融シリコン１３は、冷却ルツボ７の内壁の渦電流に伴って生じる磁界と、溶融シリコン１３の表面に発生する電流との相互作用により、溶融シリコン１３の表面の内側法線方向に力（ピンチ力）を受けるため、冷却ルツボ７と非接触の状態に保持される。無底の冷却ルツボ７内でシリコン原料１２を融解させながら、溶融シリコン１３を支える支持台１５を徐々に下降させると、誘導コイル８の下端から遠ざかるにつれて誘導磁界が小さくなることから、発熱量およびピンチ力が減少し、さらに冷却ルツボ７からの冷却により、溶融シリコン１３は外周から凝固が進行する。そして、支持台１５の下降に伴ってシリコン原料１２を連続的に装入し、融解および凝固を継続することにより、溶融シリコン１３が一方向に凝固し、インゴット３を連続して鋳造することができる。
【００１２】
このようなＥＭＣ法によれば、溶融シリコン１３と無底の冷却ルツボ７との接触が軽減されるため、その接触に伴う冷却ルツボ７からの不純物の汚染が防止され、高品質のインゴット３を得ることができる。しかも、連続鋳造であることから、安価に一方向凝固されたインゴット３を製造することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０２／０５３４９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来のＥＭＣ炉を用いたＥＭＣ法によるシリコンインゴットの連続鋳造方法では、鋳造されたインゴットから切り出されたウェーハについて、ライフタイム評価や全溶解解析により金属不純物による汚染を調査すると、ＦｅやＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒといった金属不純物が検出される。金属不純物による汚染は、ウェーハを太陽電池に用いた際に光電変換効率を悪化させることから、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されるウェーハにおいて、可能な限り金属不純物による汚染を低減することが望まれる。
【００１５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されるウェーハにおいて、金属不純物による汚染を低減できるシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた結果、ＥＭＣ炉を用いてＥＭＣ法によりシリコンインゴットを連続鋳造する際に発生する粒子が、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハを金属不純物で汚染する要因であると推測した。
【００１７】
図４は、従来の連続鋳造装置を用いてシリコンインゴットを連続鋳造する際に発生した粒子がチャンバー内を浮遊する状態を示す模式図であり、同図（ａ）は発生した粒子がチャンバー内を浮遊する状態、同図（ｂ）は粒子が冷却ルツボ内に混入する状態をそれぞれ示す。
【００１８】
ＥＭＣ法による連続鋳造において、冷却ルツボに装入されたシリコン原料を誘導コイルおよびプラズマトーチにより加熱して溶解する際、シリコン原料の一部が蒸発してベーパーとなる。このベーパーは、同図（ａ）に示すように、チャンバー内の雰囲気に冷却されて粒子となり、チャンバー内を浮遊する。チャンバー内を浮遊する粒子は、チャンバーの内壁面や、チャンバー内に収容された冷却ルツボやアフターヒーターといった部材の表面と接触する場合がある。浮遊する粒子の大部分は落下してチャンバー内に堆積するが、浮遊する粒子の一部は同図（ｂ）に示すように冷却ルツボ内に混入する。
【００１９】
ここで、チャンバーの内壁やチャンバー内に収容された部材はステンレス鋼や銅、アルミナ、カーボン材から構成されているので、チャンバー内を浮遊する粒子がチャンバーの内壁面やチャンバー内に収容された部材の表面と接触すると、粒子はＦｅやＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒといった金属不純物に汚染される。本発明者らは、チャンバー内を浮遊して金属不純物に汚染された粒子が冷却ルツボ内に混入し、シリコン原料とともに溶解・凝固して鋳造されるインゴットを金属不純物で汚染した結果、鋳造されたインゴットから切り出されたウェーハが金属不純物で汚染されると考えた。
【００２０】
本発明者らは、さらに種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた結果、ＥＭＣ法に用いる連続鋳造装置において、チャンバーの内壁面またはチャンバー内に収容される部材の表面にウール材を配置することにより、チャンバー内を浮遊する粒子が冷却ルツボ内に混入する量を減少でき、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハが金属不純物で汚染されるのを低減できることを知見した。
【００２１】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（３）のシリコンインゴットの連続鋳造装置、下記（４）のシリコンインゴットの連続鋳造方法を要旨としている。
【００２２】
（１）電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造する際に用いられ、導電性を有し、シリコン原料を溶解させて連続鋳造する無底の冷却ルツボと、前記冷却ルツボを囲繞し、前記冷却ルツボ内に装入されたシリコン原料を電磁誘導により加熱する誘導コイルと、前記各部材を収容するチャンバーとを備えたシリコンインゴットの連続鋳造装置において、前記チャンバーの内壁面および／または前記チャンバー内に収容される部材の表面の少なくとも一部にウール材を配置することを特徴とするシリコンインゴットの連続鋳造装置。
【００２３】
（２）前記ウール材がアルミナ繊維、シリカ繊維またはアルミナシリカ繊維からなることを特徴とする上記（１）に記載のシリコンインゴットの連続鋳造装置。
【００２４】
（３）前記ウール材は、密度が１〜１００ｋｇ／ｍ3かつ厚みが３〜５０ｍｍであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のシリコンインゴットの連続鋳造装置。
【００２５】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のシリコンインゴットの連続鋳造装置を用い、電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造することを特徴とするシリコンインゴットの連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法は、チャンバー内を浮遊する粒子をウール材で捕捉することにより、鋳造されるインゴットに金属不純物に汚染された粒子が混入するのを抑えることができる。このため、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハおいて、金属不純物による汚染を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置を説明する模式図である。
【図２】本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置でウール材がチャンバー内を浮遊する粒子を捕捉する状態の一例を説明する図である。
【図３】従来のＥＭＣ法に用いられる連続鋳造装置の構成を示す模式図である。
【図４】従来の連続鋳造装置を用いてシリコンインゴットを連続鋳造する際に発生した粒子がチャンバー内を浮遊する状態を示す模式図であり、同図（ａ）は発生した粒子がチャンバー内を浮遊する状態、同図（ｂ）は粒子が冷却ルツボ内に混入する状態をそれぞれ示す。
【図５】シリコンインゴットを分割する位置を示す模式図である。
【図６】本発明例および比較例により得られたウェーハのライフタイム値を示す図である。
【図７】本発明例および比較例により得られたウェーハにおけるＦｅおよびＮｉ濃度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置を説明する模式図である。同図に示す本発明の電磁鋳造装置は、前記図３に示す連続鋳造装置の構成を基本とし、それと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。同図に示す連続鋳造装置は、前記図３に記す連続鋳造装置に、ウール材１７を加えたものである。
【００３０】
本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置は、電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造する際に用いられ、導電性を有し、シリコン原料を溶解させて連続鋳造する無底の冷却ルツボ７と、冷却ルツボを囲繞し、冷却ルツボ内に装入されたシリコン原料を電磁誘導により加熱する誘導コイル８と、前記各部材を収容するチャンバー１とを備えたシリコンインゴットの連続鋳造装置において、チャンバーの内壁面および／またはチャンバー内に収容される部材の表面の少なくとも一部にウール材１７を配置することを特徴とする。
【００３１】
チャンバーの内壁面および／またはチャンバー内に収容される部材の表面の少なくとも一部に繊維構造であるウール材１７を配置することにより、チャンバー内を浮遊する粒子の一部をウール材で捕捉する。
【００３２】
図２は、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置でウール材がチャンバー内を浮遊する粒子を捕捉する状態の一例を説明する図である。同図では、チャンバー１の内壁面のうちの側壁面と、側壁面に配置されたウール材１７とを示す。チャンバー内を浮遊する粒子１８の一部は、同図に示すように、ウール材１７の繊維構造内に入り込み捕捉される。ウール材１７に捕捉された粒子１８は、ウール材１７の繊維が絡み付いていることから、チャンバー内の雰囲気流れに流され難く、再び浮遊し難い。
【００３３】
特に粒子径が１μｍ以下の粒子は、落下し難いことから、浮遊してから落下して堆積するまでに時間を要する。また、粒子径が１μｍ以下の粒子は、落下して堆積した場合でもチャンバー内の雰囲気流れにより再び浮遊し易い。このような粒子径が１μｍ以下の粒子を、ウール材は捕捉することができ、捕捉された粒子径が１μｍ以下の粒子は、ウール材１７の繊維が絡み付いていることから、再び浮遊し難い。
【００３４】
このようにチャンバーの内壁面および／またはチャンバー内に収容される部材の表面に配置されたウール材により、チャンバー内を浮遊する粒子を捕捉し、チャンバー内を浮遊する粒子の量を減少させることができる。このため、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置は、チャンバー内を浮遊して金属不純物で汚染された粒子が冷却ルツボ内に混入する量を減少でき、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハが金属不純物で汚染されるのを低減できる。
【００３５】
ウール材は、連続鋳造に支障を来たさない限り、チャンバーの内壁面のより多くの領域に配置するのが好ましい。チャンバー内を浮遊する粒子は、雰囲気流れによりチャンバー内のあらゆる位置に流されることから、チャンバーの内壁面においてウール材が配置された領域が増えるのに伴い、ウール材で捕捉される粒子の量も増加する。このため、より多くの領域にウール材を配置することにより、チャンバー内を浮遊する粒子の量をさらに減少させることができ、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハが金属不純物で汚染されるのをさらに低減できるからである。
【００３６】
また、ウール材は、連続鋳造に支障を来たさない限り、チャンバー内に収容される部材の表面のより多くの領域に配置するのが好ましい。チャンバー内を浮遊する粒子は、チャンバー内に収容された部材とも接触するので、チャンバー内に収容された部材の表面のより多くの領域にウール材が配置されるのに伴い、ウール材で捕捉される粒子の量も増加する。このため、チャンバー内を浮遊する粒子の量をより減少させることができ、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハが金属不純物で汚染されるのをさらに低減できるからである。
【００３７】
具体的には、前記図１の示すように、チャンバー１の内壁面には、上壁面および側壁面にウール材を配置することができ、チャンバー内に収容される部材の表面には、誘導コイル８で囲繞される部分を除く冷却ルツボ７の外周面、アフターヒーター９の上面および外周面、天板１０の上面並びに支持棒１６の外周面にウール材を配置することができる。
【００３８】
チャンバーの内壁面またはチャンバー内に収容される部材の表面にウール材を配置する方法としては、従来から用いられている種々の方法を採用でき、例えば耐熱性の結束帯を用いてシート状のウール材を縛りつけたり、チャンバーの内壁面に設けたフックにシート状のウール材を吊るしたりすることができる。
【００３９】
ウール材は、チャンバー内に収容されることから汚染の原因となる金属不純物を含まないとともに、連続鋳造する際に高温となることから耐熱性を備えるものが好ましい。また、ウール材は、金属不純物に汚染された粒子を捕捉して保持することから、インゴットを連続鋳造する都度あるいは定期的に交換する必要がり、低コストであるものが好ましい。このため、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置は、ウール材として、アルミナ繊維、シリカ繊維またはアルミナシリカ繊維からなるものを用いるのが好ましい。アルミナ繊維、シリカ繊維またはアルミナシリカ繊維からなるウール材を用いることにより、上述の金属不純物による汚染、耐熱性およびコストの懸念を解消することができる。
【００４０】
ウール材は、密度が１〜１００ｋｇ／ｍ3かつ厚みが３〜５０ｍｍであるものを用いるのが好ましい。ウール材の密度が１００ｋｇ／ｍ3を超えると、浮遊する粒子が繊維構造の内部深くまで侵入することができず、ウール材の表面近傍でのみ粒子が捕捉されることから、ウール材で捕捉できる粒子の量が減少する。このため、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハで金属不純物による汚染を低減する効果が薄れるおそれがある。
【００４１】
一方、ウール材の密度が１ｋｇ／ｍ3未満であると、捕捉された粒子へのウール材の繊維の絡み付きが不足し、捕捉された粒子が再び浮遊し易くなることから、ウール材で捕捉して保持できる粒子の量が減少する。このため、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハで金属不純物による汚染を低減する効果が薄れるおそれがある。ウール材の密度は、２〜６０ｋｇ／ｍ3がより好ましい。
【００４２】
ウール材の厚みが５０ｍｍを超えると、取り扱いが難しくなり、ウール材をチャンバーの内壁面またはチャンバー内に収容される部材の表面に配置や交換する際に作業性が低下する。一方、ウール材の厚みが３ｍｍ未満であると、ウール材で捕捉できる粒子の量が減少し、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハで金属不純物による汚染を低減できないおそれがある。ウール材の厚みは、５〜２０ｍｍがより好ましい。
【００４３】
チャンバーの内壁面またはチャンバーに収容される部材の表面に配置されたウール材で捕捉される粒子の量は、チャンバー内における位置により異なる。例えば、前記図１に示す連続鋳造装置では、粒子の大部分が発生する冷却ルツボ７の上方に位置するチャンバーの内壁面、天板１０の上面および支持棒１６の外周面に配置されたウール材は、冷却ルツボの下方に位置するチャンバーの内壁面およびアフターヒーター９の外周面に配置されたウール材に比べ、多量の粒子が捕捉される。
【００４４】
これは、粒子の大部分が冷却ルツボの上部で発生して冷却ルツボより上方のチャンバー内を浮遊し、その一部が雰囲気流れに流されて冷却ルツボより下方のチャンバー内を浮遊する。このため、冷却ルツボより上方のチャンバー内を浮遊する粒子の量が、冷却ルツボより下方のチャンバー内を浮遊する粒子の量より多いことによる。
【００４５】
したがって、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置は、配置される位置で捕捉される粒子の量に応じて、位置ごとにウール材の密度および厚みを調整するのが好ましい。例えば、前記図１に示す連続鋳造装置では、冷却ルツボ７の上方に位置するチャンバーの内壁面、天板１０の上面および支持棒１６の外周面に配置されるウール材の厚さを、冷却ルツボの下方に位置するチャンバーの内壁面およびアフターヒーター９の外周面に配置されるウール材に比べ、厚くする。これにより、配置するウール材の量を抑え、チャンバー内を浮遊する粒子を効果的に捕捉することができる。
【００４６】
本発明のシリコンインゴットの連続鋳造方法は、前述の本発明の連続鋳造装置を用い、電磁鋳造法により多結晶シリコンを連続的に鋳造することを特徴とする。このため、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造方法は、チャンバー内を浮遊する粒子をウール材により捕捉し、チャンバー内を浮遊する粒子の量を減少させることができることから、チャンバー内を浮遊して金属不純物で汚染された粒子が冷却ルツボ内に混入する量が減少する。
【００４７】
したがって、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造方法は、シリコン原料とともに金属不純物に汚染された粒子が溶解、凝固して鋳造されるインゴットが金属不純物で汚染されるのを低減でき、その結果、鋳造されたインゴットから切り出されたウェーハにおいて、金属不純物による汚染を低減することができる。
【実施例】
【００４８】
本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法の効果を確認するため、下記の試験を行った。
【００４９】
［試験条件］
本試験では、前記図１に示す連続鋳造装置を用い、ＥＭＣ法により引き下げ長さが７０００ｍｍからなるシリコンインゴットを連続鋳造した。本試験に用いた連続鋳造装置には、前記図１に示すように、チャンバー１の内壁面のうち上壁面および側壁面にウール材を配置するとともに、誘導コイル８で囲繞される部分を除く冷却ルツボ７の外周面、アフターヒーター９の上面および外周面、天板１０の上面並びに支持棒１６の外周面にウール材を配置した。
【００５０】
本発明例１では、ウール材として、密度が１０ｋｇ／ｍ3、厚みが１０ｍｍであって、アルミナシリカ繊維からなるものを用いた。本発明例２では、ウール材として、密度が５ｋｇ／ｍ3、厚みが２０ｍｍであって、アルミナシリカ繊維からなるものを用いた。比較例では、前記図３に示す連続鋳造装置を用い、チャンバーの内壁面およびチャンバーに収容される部材の表面にウール材を配置することなく、ＥＭＣ法によりシリコンインゴットを連続鋳造した。本発明例および比較例ともに鋳造されたインゴットを切断して鋳肌面を除去した後、インゴットを切断して分割した。
【００５１】
図５は、シリコンインゴットを分割する位置を示す模式図である。同図に示すように、シリコンインゴット３は引き下げ軸に平行な面において縦２個、横３個に分割し、引き下げ軸方向を長手方向とする６個の分割インゴット３１とした。本発明例および比較例ともに斜線を付した位置の分割インゴット３１からウェーハを切り出した。
【００５２】
本発明例および比較例ともに切り出されたウェーハについて、ライフタイム値を測定するとともに、全溶解解析によりＦｅおよびＮｉの濃度を測定して金属不純物による汚染を調査した。ライフタイム値の測定では、切り出されたウェーハを、フッ硝酸で表面ダメージ層をエッチングし、その後、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）で表面酸化膜を除去した。さらに、ウェーハ表面をヨウ素によりケミカルパシベーションした後、μ−ＰＣＤ法によりウェーハ表面のライフタイム値を測定した。
【００５３】
［試験結果］
図６は、本発明例および比較例により得られたウェーハのライフタイム値を示す図である。同図では、ライフタイム値を、比較例を基準（１．０）とした相対値で示す。同図に示す結果から、本発明例１および２では、比較例に比べ、ライフタイム値が上昇しており、鋳造されたインゴットから切り出されたウェーハにおいて金属不純物による汚染が低減されることが確認できた。
【００５４】
図７は、本発明例および比較例により得られたウェーハにおけるＦｅおよびＮｉ濃度を示す図である。同図では、ＦｅおよびＮｉ濃度を、比較例を基準（１．０）とした相対値で示す。同図に示す結果から、本発明例１および２では、比較例に比べ、ＦｅおよびＮｉ濃度が低下しており、鋳造されたインゴットから切り出されたウェーハにおいて金属不純物による汚染が低減されることが確認できた。
【００５５】
これらから、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置およびそれを用いた連続鋳造方法は、ウール材を配置することにより、鋳造されたインゴットから切り出されたウェーハにおいて、金属不純物による汚染を低減できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法は、チャンバー内を浮遊する粒子をウール材で捕捉することにより、鋳造されるインゴットに金属不純物に汚染された粒子が混入するのを抑えることができる。このため、鋳造されるインゴットおよびインゴットから切り出されたウェーハおいて、金属不純物による汚染を低減できる。
【００５７】
したがって、本発明のシリコンインゴットの連続鋳造装置および連続鋳造方法を、太陽電池用ウェーハの製造に適用すれば、太陽電池の品質向上に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１：チャンバー、  ２：シャッター、  ３：シリコンインゴット、  ４：引出し口、
５：不活性ガス導入口、  ６：排気口、  ７：無底冷却ルツボ、  ８：誘導コイル、
９：アフターヒーター、  １０：天板、  １１：原料導入管、  １２：シリコン原料、
１３：溶融シリコン、  １４：プラズマトーチ、  １５：支持台、  １６：支持棒、
１７：ウール材、  １８：粒子、  ３１：分割インゴット、
【図１】
2012041197.tif 000003
【図２】
2012041197.tif 000004
【図３】
2012041197.tif 000005
【図４】
2012041197.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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