(57)【要約】  【課題】微量の水分、酸素、窒素などのアウトガスや反応ガスが活性の激しいシリコン融液と反応し二酸化珪素や炭化珪素など濡れ促進化合物を生じさせ、同時に窒化ホウ素粉末、窒化アルミ粉末、窒化珪素粉末などの離型材を酸化させ、離型材の溌液効力を低下させる環境の中で、シリコン融液を長時間安定的な溌液状態に維持することは極めて難しかった。  【解決手段】大気から隔離された作業空間内で、シリコン融液の保持具を包囲し前記保持具の周囲に隔離空間を形成し、前記隔離空間を含む前記作業空間を真空排気した後、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスを、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけながら継続して注入する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気から隔離された作業空間内で、シリコン融液の保持具を包囲し前記保持具の周囲に隔離空間を形成し、前記隔離空間とともに前記作業空間を真空排気した後、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスを、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけながら継続して注入することを特徴とするシリコン融液の絶対溌液化方法。
【請求項２】
前記キラーガスは、モノシラン（ＳｉＨ４）、モノクロロシラン（ＳｉＣｌＨ３）、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３Ｈ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）から得らればれた１種又は２種以上の混合物である請求項１に記載のシリコン融液の絶対溌液化方法。
【請求項３】
大気から隔離された作業空間を形成する真空容器と前記真空容器内の真空排気を行なう排気手段を備え、前記真空容器内に、加熱用ヒーターとシリコン融液の保持具が配置され、前記保持具はその周囲に隔離空間を形成する隔離手段で包囲され、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスが、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけられながら継続して注入されることを特徴とする高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置。
【請求項４】
前記保持具は、中空の箱体と、柱状体に複数の平行するスリットを設けた櫛歯状をなす中子で構成され、前記中子は、前記箱体の内部に摺動自在に配置され、前記箱体の底側に前記シリコン融液を貯留する空間を形成した状態から、前記空間を塞いだ状態へと移動可能とされている請求項３に記載の高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置。
【請求項５】
前記保持具は、シリコン結晶体よりも熱膨張係数が小さく、融点が高い材質で形成され円柱形の凹部を有する融液貯留容器と、シリコン結晶体よりも熱膨張係数が大きく、融点が高い材質で形成された円柱形の中子で構成され、前記中子の外面と前記融液貯留容器の内面とで前記シリコン融液を充填する空隙が形成されている請求項３に記載の高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削や切断の機械加工を行なうことなくシリコン原料から所望の形状をなす結晶体（以下、シリコン成形体という）を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池などの材料となるシリコン結晶は、シリコン原料の融液から所定の大きさの塊（インゴット）として製造される。そして、これらのインゴットに、切削や切断などの機械加工を施し、太陽電池の基板（シリコンウエハー）などの製品の製造に必要となる所望の形状とする。ところが、インゴットを加工して所望の形状を作る場合、その加工には時間やエネルギーを要し、また切削や切断により生じる原料のくずは原料として再利用することが難しく廃棄せざるを得ない実情において、時間やエネルギー、そして資源の多大な損失をもたらすという問題がある。そこで、これらの損失を低減するために、融液から薄い板状のシリコン（シリコンウエハー）やパイプ状（筒状）のシリコンを直接生産する試みがなされている。そして、本発明者も、高品質のシリコンウエハーを量産するための方法として、特開平４−２９２４９４号公報に開示されている整形結晶の製造方法及び製造装置を、更に、パイプ状のシリコンを生産するための方法として、特許第４６９３９３２号公報に開示されている筒状シリコン結晶体製造方法を提案している。
【０００３】
上記整形結晶の製造方法及び製造装置では、結晶の原材料が、所定の雰囲気に設定された整形容器内で加熱され融液とされ、整形容器内に配置された整形治具に収容された後、整形治具の一端より冷却され結晶化される。そのため、インゴットを切削或いは切断することなく、シリコンウエハーを製造することが可能となる。また、結晶面は容器により外界から保護された状態となり、不純物による結晶の汚染が低減され、高品質の結晶を製造することが可能となる。更に、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可能となる。
【０００４】
また、上記筒状シリコン結晶体製造方法では、シリコン結晶体よりも熱膨張係数が小さく、融点が高い材質で形成された融液貯留容器と、シリコン結晶体よりも熱膨張係数が大きく、融点が高い材質で形成された中子を使用する。そして、融液貯留容器の内面及び中子の外面に窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を塗布し、融液貯留容器の内面と前記中子の外面とで形成された空隙にシリコン融液を充填し、シリコン融液の溌液性を維持しながら、融液貯留容器の底面側から上側へ温度勾配を設け、シリコン融液を固化させることで、筒状シリコン結晶体を製造することができる。
【０００５】
しかしながら、整形結晶や筒状シリコン結晶体などのシリコン成形体を製造する装置においてシリコン融液を保持する電気炉を真空にし温度を上げていくと、その内壁や断熱材などの低温度部材表面からは絶えず微量のアウトガス（水分、酸素、窒素など）が放出されている。一方、電気炉内部の空間には、１４００℃以上の高温度になったヒーターや断熱材が存在することから、前記アウトガスは、例えば、酸素はシリコンを容易いに酸化して酸素汚染を、水分はカーボンヒーターと反応して一酸化炭素（反応ガス）を発生させこれが炭素汚染を引き起こすなど、結晶の品質を低下させる不純物として存在することになる。そのため、シリコン融液を単に容器で保護するのみでは、その結晶の品質を保つことは難しかった。そこで、本発明者は、シリコン融液を保持する空間のアウトガスを除去する方法として、特開２００９−１６７０７３号に開示されている単結晶成長方法を提案している。この単結晶成長方法では、結晶成長を行なう結晶成長炉に、０．０１〜３％のモノシランガスやクロルシランガス（水分のキラーガス）を混合した不活性ガスが加熱して供給されるため、結晶成長炉内の水分が二酸化珪素、水素及び塩化水素に転換され、水分が効果的に除去されるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２９２４９４号公報
【特許文献２】特許第４６９３９３２号公報
【特許文献３】特開２００９−１６７０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリコン成形体を製造するためには、シリコン融液を保持する型枠や容器などの部材とシリコン成形体との付着を防止するために窒化ホウ素（ＢＮ）粉末、窒化アルミ（ＡｌＮ）粉末、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末などの離型材を用い、シリコン融液の溌液状態を維持することが必要不可欠となる。しかしながら、包囲した空間には、上記の通り、微量の水分、酸素、窒素などのアウトガスや反応ガスが存在し、型枠などに入れた原料シリコンを融点（１４１４℃）まで昇温する過程や、シリコン融液を保持している間、シリコン融液は、これらアウトガスや反応ガスに曝された状態となる。そして、これらのガスが活性の激しいシリコン融液と反応し二酸化珪素や炭化珪素など濡れ促進化合物を生じさせ、同時に窒化ホウ素粉末、窒化アルミ粉末、窒化珪素粉末などの離型材を酸化させ、離型材の溌液効力を低下させる。このような環境の中でシリコン融液を長時間安定的な溌液状態に維持することは極めて難しかった。そのため、従来の技術では、シリコンウエハーを含め、高品質のシリコン成形体の量産に至っていないのが実情である。
【０００８】
そこで、本発明者は、このような実情に対し鋭意研究を行った結果、シリコン融液を極めて安定的な溌液状態に維持する方法、すなわち、シリコン融液の絶対溌液化方法を見出した。また、この絶対溌液化方法を使用することにより、シリコンの安定的な溌液状態を維持し、シリコンウエハーや筒状シリコン結晶体も含めた、高品質のシリコン成形体を量産することを可能とする高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置（以下、精密鋳造装置という）を見出した。
【０００９】
なお、本発明において溌液状態とは、高温の素材融液が、それを支える基板や容器の表面で「濡れ性のない状態」にあることをいう。「濡れ」とは、液体と固体表面との相互作用を表現し、固体表面に置かれた液体がその固体表面に一様に広がることをいい、濡れない場合の液体は、水平面上では、玉、球状となる。水などが濡れない状態となる性質は「撥水性」といわれるが、この言葉は常温近傍の液体に対するものであるのに対し、「溌液」は、より幅広い温度領域での「濡れ性のない状態」を普遍的に表現するものである。また、絶対溌液状態とは、シリコンやその他の無機素材融液の溌液を阻害する酸素や水分などを完全に除去した空間で、融液が長時間に亘り保持具の表面で表面張力により球状（サイズが直径５ｍｍ以上になると重力により扁平した球状）を呈し、接触角が１８０度に限りなく近い、完全・完璧な溌液状態をいう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るシリコン融液の絶対溌液化方法では、大気から隔離された作業空間内で、シリコン融液の保持具を包囲し前記保持具の周囲に隔離空間を形成し、前記隔離空間を含む前記作業空間を真空排気した後、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスを、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけながら継続して注入する。
【００１１】
本発明に係る精密鋳造装置は、大気から隔離された作業空間を形成する真空容器と前記真空容器内の真空排気を行なう排気手段を備え、前記真空容器内に、加熱用ヒーターとシリコン融液の保持具が配置され、前記保持具はその周囲に隔離空間を形成する隔離手段で包囲され、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスが、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけられながら継続して注入される。
【００１２】
本発明においてキラーガスとは、貯留容器などの保持具周囲の気密に包囲された空間において、保持具や保持具を包囲する容器、或いはその包囲された空間内に配置された冶具などから発生する酸素や水分などのアウトガス成分と反応し、シリコン融液に対し無活性な物質に変えるものをいう。それらは、モノシラン（ＳｉＨ４）、モノクロロシラン（ＳｉＣｌＨ３）、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３Ｈ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）から得らればれた１種又は２種以上の混合物が好適である。キラーガスの例としてテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）が酸素や水分などと反応してシリコン融液に対し無活性な物質に変える化学反応式を以下に示す。
ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ＝ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ  （１）
ＳｉＣｌ４＋Ｏ２＝ＳｉＯ２＋２Ｃｌ２      （２）
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る絶対溌液化方法によれば、大気から隔離された作業空間内やその作業空間内に設けられた隔離空間内で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスを、隔離空間内に、シリコン融液の保持具とシリコン融液に優先的に噴きつけながら継続して注入することにより、シリコン融液近傍を、水分や酸素などのアウトガス成分の残量が測定限界以下のＰＰＴオーダーの雰囲気にすることができる。また、保持具とシリコン融液に優先的に吹き付けられた後の浄化ガスは隔離空間内から作業空間全域へ拡散し、混合ガス中の残留キラーガスが作業空間全体のアウトガス成分の残量を低下させる。この結果、シリコン融液近傍から、シリコン融液と反応を起こすアウトガス成分がほぼ完全に取り除かれることとなり、絶対溌液状態を安定的に維持することが可能となる。すなわち、従来技術において実現を目指していた溌液状態よりも、更に良好な溌液状態（絶対溌液状態）を維持することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る精密鋳造装置は、大気から隔離された作業空間を形成する真空容器内で、シリコン融液の保持具はその周囲に隔離空間を形成する隔離手段で包囲され、その隔離空間内には、作業空間内及び隔離空間内で発生するアウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスが、保持具又は保持具とシリコン融液に優先的に噴きつけられながら継続して注入されるため、本発明の絶対溌液化方法を実施し、高品質のシリコン成形体を量産することができる。
【００１５】
既述のように、従来技術においても、シリコン融液の保持具を含む空間に存在するアウトガス成分を、そのキラーガスで取り除く試みはなされていた。しかしながら、本発明者は、従来技術では、シリコン融液の溌液状態を安定的に維持するために必要な程度までにはアウトガス成分を除去することはできないこと、そして、水分や酸素などのアウトガス成分の残量を測定限界以下のＰＰＴオーダー（一兆分の一）の雰囲気にすることで絶対溌液状態が発現することを見出した。更に、従来技術では、保持具を含む空間全体を、シリコン融液と反応しない気体で置換することを意図していたため、置換ガスやキラーガスの流れ等によりシリコン融液近傍の雰囲気が変化し、その結果、溌液状態を安定的に維持できない事実を見出した。本発明は、この新たな知見に基づくものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るシリコン融液の絶対溌液化方法を実施して得たシリコン球体を示し、（ａ）は外観の図面代用写真、（ｂ）は裏面の図面代用写真、（ｃ）は中央切断面の図面代用写真である。
【図２】シリコン融液の保持具を含む空間に従来の方式で浄化ガスを注入する方法を実施して得たシリコン球体を示し、（ａ）は外観の図面代用写真、（ｂ）は裏面の図面代用写真、（ｃ）は中央切断面の図面代用写真である。
【図３】本発明に係る精密鋳造装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る精密鋳造装置の他の実施例の構成を模式的に示す横断面図である。
【図５】シリコン成形体を連続生産するための精密鋳造装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜３を参照しながら、本発明に係るシリコン融液の絶対溌液化方法とその方法を使用した精密鋳造装置の実施例を説明する。図３に示す精密鋳造装置は、大気から隔離された作業空間３０を形成する真空容器１を備え、真空容器１の内部にはシリコン原料を載置する保持具２が配置されている。なお、保持具２は、表面に離型材として窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）が塗布された石英板で形成されている。ただし、保持具２の材質は、シリコンを汚染することなく溶融シリコンを保持できる耐熱性を備えるものであれば制限はなく、炭化珪素セラミックスなどで形成してもよい。
【００１８】
保持具２の周囲は断熱材３が配置され、保持具２と断熱材３の間に、ヒーター４が配置されている。ヒーター４には真空容器１の外部から図示しない導線を介して電力が供給され、真空容器１の外部から加熱処理の制御を行なうものとなっている。
【００１９】
真空容器１は、排気管５を介し排気装置６に、浄化ガス供給管７を介し２本のガスボンベ８、９に連通するものとなっている。なお、排気装置６は本発明の排気手段に相当するもので、公知の真空ポンプが採用されている。また、２本のガスボンベ８、９のうち、一方のガスボンベ８にはアルゴンガスが他方のガスボンベ９にはテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）が充填されている。アルゴンガスとテトラクロロシランガスの混合割合は、ガスボンベ８、９からの排出管と浄化ガス供給管７との合流部分に設けられた調節バルブ１０、１１を介して調整可能となっている。
【００２０】
浄化ガス供給管７の真空容器１内部側開口に、ドーム形の隔離導入部１２が設けられ、ている。隔離導入部１２は本発明の隔離手段に相当し、保持具２の周囲には隔離空間３１が形成されている。そして、浄化ガス供給管７を介して供給された浄化ガスが、作業空間３０の全方位に拡散することなく、保持具２及びその上のシリコン融液１３に対し優先的に噴きつけられるものとなっている。なお、図３において、導入部１２の内部に描かれた矢線は、浄化ガスの流れを概念的に示している。
【００２１】
この精密鋳造装置でシリコン融液の絶対溌液化方法を実施するにあたっては、まず、保持具２のうえに固体のシリコン原料を載置する。次に、排気装置６を稼動させ、真空容器１内を真空状態（０．０１Ｐａ程度）とする。真空状態にしながらヒーター４で加熱し８００℃程度となったら、排気系のバルブを閉じ調節バルブ１０、１１を開放し、真空容器１内の隔離空間３１へ浄化ガスの注入を開始する。このとき、浄化ガスにおけるテトラクロロシランの割合は、０．１〜１％とする。浄化ガスが注入され始めたら、続いてヒーター４を稼動させシリコン原料を加熱し融点まで昇温させる。このとき、断熱材３やヒーター４から発生するアウトガスを取り除くキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスを、保持具２とシリコン原料或いはシリコン融液１３に優先的に噴きつけながら、隔離空間３１内部に継続して注入することにより、シリコン融液１３近傍を、水分や酸素などのアウトガス成分の残量が測定限界以下のＰＰＴオーダーの雰囲気にすることができる。また、保持具２とシリコン融液１３に吹き付けられた後の浄化ガスは真空容器１内部の作業空間３０全域に拡散し、浄化ガス中の残留キラーガスが真空容器１内部全体のアウトガス成分の残量を低下させる。この結果、シリコン融液１３近傍から、シリコン融液１３と反応を起こすアウトガス成分がほぼ完全に取り除かれることとなり、絶対溌液状態を安定的に維持することが可能となる。そのため、この状態でヒーター４を止めてシリコン融液１３を除冷することにより、高品質のシリコン成形体を製造することができる。
【実施例】
【００２２】
図３に示す精密鋳造装置を使用して、シリコン球体を作成した。なお、作成の条件は以下の通りである。
真空容器の内部圧力：１気圧（１００ＫＰａ）
希ガス種と純度：アルゴンガス、９９．９９９９％
浄化ガス組成：アルゴンガス９９〜９９．９％、テトラクロロシランガス０．１〜１％
浄化ガスの噴射量：３００ｃｍ３／分
また、比較例として、隔離導入部１２を設けず、浄化ガスを真空容器１内に従来の方式で注入し、上記と同じ条件でシリコン球体を作成した。隔離導入部１２を設けた場合、すなわち、絶対溌液状態から固化して得られたシリコン球体を図１に示す。また、隔離導入部１２を設けない場合、すなわち、従来の溌液状態から固化して得られたシリコン球体を図２に示す。
【００２３】
図１に示すシリコン球体は、その形状が重力により扁平した球状を呈し、その表面には図１（ａ）に示すように鏡面光沢を有している。これは、不純物汚染が無いことを示している。また、裏面には、図１（ｂ）の実矢線で示された部分に離型材の窒化珪素粉末の付着が全く見られず、更に、図１（ｂ）の破断矢線で示された離型材との接触部分の輪郭が不明瞭となっている。更にまた、図１（ｃ）に示すように、離型材との相互作用がないために接触角θは１８０度に限りなく近い１７４度となっている。これに対し、図２に示すシリコン球状体は、その表面が図２（ａ）に示すように曇っている。これは、炭素化珪素で覆われているためであり、不純物汚染があることを示している。また、裏面には、図２（ｂ）の実矢線で示された部分に離型材の窒化珪素粉末の付着が見られ、更に、図２（ｂ）の破断矢線で示された離型材との接触部分の輪郭が明確に現れている。更にまた、図２（ｃ）に示すように、離型材との相互作用があるために接触角θは１８０度よりも小さい１５６度となっている。この結果、本発明により、従来よりも高品質のシリコン成形体を製造できることが確認された。
【００２４】
図３に示す精密鋳造装置では、シリコン球体が製造されるが、保持具２の形状を変えることによりシリコンウエハーや筒状シリコン結晶体を製造することも可能である。更に、図３に示す精密鋳造装置では、説明の便宜上、１バッチで一つの製品のみを製造するものとなっているが、真空容器１と隔離導入部１２をトンネル状とし、保持具２の多数を連続的に供給することで量産することも可能である。シリコンウエハーの量産に適した精密鋳造装置の実施例を図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４及び図５において、図３に示す精密鋳造装置と実質的に同一の部分には同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００２５】
図４に示す精密鋳造装置の保持具２０は、中空の箱体２１と、この箱体２１に内部に摺動自在に配置された中子２２とで構成されている。中子２２は、柱状体に複数の平行するスリットを設けた櫛歯状をなすものとなっており、次の手順でシリコンウエハーを製造することができる。まず、固形のシリコン原料を箱体２１の内部に配置し、その上に中子２２を嵌め込んだ状態でシリコン原料を含む保持具２０全体を加熱する。シリコン原料がシリコン融液となったら、中子２２を下方に移動させ、スリット内にシリコン融液を流入させる。そして、その状態のまま徐冷すれば、シリコンウエハーを製造することができる。なお、中子２２の上面からは棒体２３が延出しており、この棒体２３を真空容器１の外部に延出しているハンドル２４で押し下げることで、中子２２を下方へ移動させることが可能となっている。
【００２６】
図５に示すように、この精密鋳造装置の真空容器１は、水平方向に長く伸びたトンネル状をなし、隔離導入部１２もまた同様に、水平方向に長く伸びたトンネル状をなしている。なお、図５において、排出管５の位置は、図示の便宜上、図４に示す位置と一致していない。また、各部位の大きさの関係も、図示の便宜上、正確ではない。
【００２７】
真空容器１の内部には、図５において白抜矢線で示す水平方向に移動するコンベア１４が設置されており、コンベア１４の上流側（図５における右側）から順に、供給セクションＳ１、加熱セクションＳ２、押込みセクションＳ３、徐冷セクションＳ４とされている。供給セクションＳ１は、シリコン原料を含み中子２２が上側にある状態の保持具２０を精密鋳造装置に供給するための領域であり、図示しないインターロック機構などで、保持具２０をコンベア１４に載置する領域と仕切ることとしてもよい。加熱セクションＳ２は、保持具２０を加熱しシリコン原料をシリコン融液とする領域であり、供給セクションＳ１においてコンベア１４に載置された保持具２０は、まず、この加熱セクションＳ２に搬送されることになる。押込みセクションＳ３は、ハンドル２４により中子２２を下方に押込み、中子２２のスリット内にシリコン融液を流入させるための領域で、加熱セクションＳ２において加熱された保持具２０がこの押込みセクションＳ３に搬送されることになる。徐冷セクションＳ４は、シリコン融液を緩やかに冷やす領域で、この徐冷セクションＳ４の最後に、中子２２のスリット内に流入したシリコン融液が凝固し、スリットと同じ形状の板体、すなわち、シリコンウエハーとなる。
【００２８】
この精密鋳造装置では、隔離導入部１２がトンネル状となっており、ハンドル２４の挿通孔から注入された浄化ガスは、図５において矢線で示す方向に流れ、隔離導入部１２の全域に亘って絶対溌液化に必要な雰囲気を保つことができる。そのため、多数の保持具２０を使用して、多数のシリコンウエハーを連続的に製造することができる。
【００２９】
更に、保持具２０を、円柱形の凹部を有する融液貯留容器と円柱形の中子で構成し、中子の外面と融液貯留容器の内面とで形成される空隙にシリコン融液を充填するものとすれば、筒状シリコン結晶体を連続的に製造することができる。そして、その場合に得られる筒状シリコン結晶体は、従来のシリコン結晶体よりも表面の純度が高く、切削などの表面処理が不要となる。なお、固化したシリコン結晶体の取り出し作業を容易に行なうために、融液貯留容器はシリコン結晶体よりも熱膨張係数が小さく融点が高い材質で形成し、中子はシリコン結晶体よりも熱膨張係数が大きく融点が高い材質で形成する。また、中子の外面と融液貯留容器の内面には、窒化珪素粉末などの離型材を塗布しておく。
【００３０】
図３、或いは図４及び図５に示す精密鋳造装置において、ガスボンベ７から供給される浄化ガスの組成はアルゴンとテトラクロロシランとされているが、浄化ガスの組成は、真空容器１内部の状況に応じ、適宜選択することができる。例えば、キラーガスとしては、テトラクロロシランに代わりに、モノシラン、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシランを使用してもよく、或いは、これらキラーガスの２種以上を混合したものとしてもよい。
【００３１】
尚、図４、図５に示す精密鋳造装置は、従来のバッチ式又は連続式のシリコンインゴットの製法に適用して高品質単結晶、多結晶の製造が可能であることは言うまでもない。この場合シリコン融液保持具２、２０は多結晶シリコン用の場合は角断面形状の容器となり、単結晶シリコン用のそれは容器底面に種結晶を置いたものとなる。
【符号の説明】
【００３２】
１    真空容器
２、２０  保持具
３    断熱材
４    ヒーター
５    排気管
６    排気装置
７    浄化ガス供給管
８、９  ガスボンベ
１０、１１  調節バルブ
１２  隔離導入部
１３  シリコン融液
１４  コンベア
２１  箱体
２２  中子
２３  棒体
２４  ハンドル
３０  作業空間
３１  隔離空間
Ｓ１  供給セクション
Ｓ２  加熱セクション
Ｓ３  押込みセクション
Ｓ４  徐冷セクション
【図３】
2013159539.tif 000003
【図４】
2013159539.tif 000004
【図５】
2013159539.tif 000005
【図１】
2013159539.tif 000006
【図２】
2013159539.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月4日(2012.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気から隔離された作業空間内で、シリコン融液の保持具を包囲し前記保持具の周囲に隔離空間を形成し、前記隔離空間とともに前記作業空間を真空排気した後、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガス成分と反応し前記シリコン融液に対し無活性な物質に変えることで前記アウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスを、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけながら継続して注入することを特徴とするシリコン融液の絶対溌液化方法。
【請求項２】
前記キラーガスは、モノシラン（ＳｉＨ４）、モノクロロシラン（ＳｉＣｌＨ３）、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３Ｈ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）から得らればれた１種又は２種以上の混合物である請求項１に記載のシリコン融液の絶対溌液化方法。
【請求項３】
大気から隔離された作業空間を形成する真空容器と前記真空容器内の真空排気を行なう排気手段を備え、前記真空容器内に、加熱用ヒーターとシリコン融液の保持具が配置され、前記保持具はその周囲に隔離空間を形成する隔離手段で包囲され、前記作業空間及び前記隔離空間で発生するアウトガス成分と反応し前記シリコン融液に対し無活性な物質に変えることで前記アウトガスを除去するキラーガスと希ガスで構成される浄化ガスが、前記隔離空間内に、前記保持具又は前記保持具と前記シリコン融液に優先的に噴きつけられながら継続して注入されることを特徴とする高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置。
【請求項４】
前記保持具は、中空の箱体と、柱状体に複数の平行するスリットを設けた歯状をなす中子で構成され、前記中子は、前記箱体の内部に動自在に配置され、前記箱体の底側に前記シリコン融液を貯留する空間を形成した状態から、前記空間を塞いだ状態へと移動可能とされている請求項３に記載の高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置。
【請求項５】
前記保持具は、シリコン結晶体よりも熱膨張係数が小さく、融点が高い材質で形成され円柱形の凹部を有する融液貯留容器と、シリコン結晶体よりも熱膨張係数が大きく、融点が高い材質で形成された円柱形の中子で構成され、前記中子の外面と前記融液貯留容器の内面とで前記シリコン融液を充填する空隙が形成されている請求項３に記載の高品質シリコン結晶体用精密鋳造装置。