(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された材料の管状の結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
前記選択された材料の液体供給分を保持する内部スペースを画成する底部壁と、外側壁と、内側壁と、前記外側壁と一体に形成されたキャピラリダイとを有するるつぼとを備え、
前記ダイが、（ａ）液体／固体の成長境界面を支持するときに使用されると共に、前記結晶体の形状を制御する前記外側壁の上端における先端手段であって、上端面と、該上端面に交差する内側面及び外側面とを有する先端手段と、（ｂ）前記結晶体が成長する間、前記上端面が前記溶融体にて常時、濡れ状態とされるように液体形態にある前記選択された材料を毛管作用により前記るつぼから前記先端手段まで輸送すべく前記外側壁に設けられた輸送手段とを備え、
前記内側壁が開口部を画定し、前記底部壁が底面と、該底面の位置の下方に突き出す環状のネック部分とを有し、
前記るつぼを支持する受容体であって、前記底部壁の前記底面と実質的に同程度の広さの上面を有し、また、前記開口部と整合された中央穴を有し、該中央穴が該穴の直径よりも大きい外径を有する肩部を画定し得るようにその上端に端ぐり穴が形成され、前記底部壁の前記ネック部分が、前記肩部と対向する関係にて前記端ぐり穴内に延びるようにした前記受容体を備える、装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記ネック部分が前記肩部上に置かれる、装置。
【請求項３】
請求項１の装置において、前記内側壁の上面に形成された環状溝と、前記溝内に取り付けられ且つ前記内側壁から上方に伸びて離れる石英で出来たリングと、前記内側壁及び前記開口部と同心状の関係に前記リングに取り付けられた供給材の分配部材とを更に備える、装置。
【請求項４】
請求項３の装置において、前記中央穴、前記開口部及び前記供給材の分配部材を貫通して伸びる供給管を更に備える、装置。
【請求項５】
選択された材料の管状の結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
加熱炉の取囲み体と、
該取囲み体内に配置され、貫通穴を有する熱受容体と、
前記取囲み体内で前記熱受容体により支持されたるつぼ／キャピラリダイアセンブリであって、底部壁と、外側壁と、前記受容体の穴及び前記選択された材料の液体供給を保持するために開口部を取り巻いているるつぼと整列して配置された前記開口部を画定する内側壁と、前記外側壁と一体に形成されたキャピラリダイにして、液体−固体の成長境界面を支持し且つ成長した結晶体の断面形状を制御する先端を有するキャピラリダイと、液体状態の前記選択された材料を毛管作用により前記るつぼから前記ダイ先端まで輸送すべく前記外側壁に設けられた輸送手段とを備える前記るつぼ／キャピラリダイアセンブリと、
前記選択された材料の粒子を前記るつぼ／キャピラリダイアセンブリの上方のスペース内に運ぶガス流を噴射するときに使用される、前記受容体の穴及び前記開口部を貫通して上方に伸びる供給管と、
前記供給管を取り巻く関係にて前記内側壁の上に支持された石英のスタンドオフリングと、
前記選択された材料の固体粒子を捕捉し且つ該粒子を前記るつぼに向けて下方に向きをそらせるように前記供給管の上端の上方の所定の位置に配置された、向きをそらせる部材と、
前記供給管の上端に対し取り巻く関係にて前記スタンドオフリングにより支持された分配部材であって、前記向きをそらせる部材により下方にそらされた前記選択された材料の固体粒子を捕捉し且つ該粒子をるつぼ内に向け、これにより、該るつぼ内の前記選択された材料の溶融体を補給する分配部材とを備える、装置。
【請求項６】
請求項５の装置において、前記選択された材料がシリコンである、装置。
【請求項７】
請求項５の装置において、前記底部壁が底面を有し、前記るつぼ／キャピラリダイアセンブリが、前記開口部を取り巻く関係にて前記底部壁の前記底面の位置の下方に突き出す環状のネック部分を有し、前記受容体の穴には、前記穴の直径よりも大きい外径を有する肩部を画定し得るようにその上端に端ぐり穴が形成され、前記底部壁の前記ネック部分が、前記肩部と対向する関係にて前記端ぐり穴内に延びるようにした、装置。
【請求項８】
請求項７の装置において、前記ネック部分が前記肩部と係合する、装置。
【請求項９】
選択された材料の管状の結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
前記選択された材料の溶融体を保持するるつぼであって、中央開口部を画成すべく環状である、るつぼと、
前記溶融体から前記選択された材料の管状の結晶体を成長させる成長手段であって、（１）前記結晶体がその上で成長する種を支持する種ホルダと、（２）前記管状の結晶体及び前記種ホルダを前記るつぼから引張って離す引張り手段とを有する前記成長手段と、
前記るつぼと一体に形成された形成手段であって、前記中空の管状の結晶体がそこから成長する前記選択された材料の膜を支持し且つ前記結晶体の断面形状を決定する先端手段にして、上端面と、該上端面と交差する内側面及び外側面と、溶融状態にある前記選択された材料を毛管作用により前記るつぼから前記上端面まで輸送する毛管手段と、溶融した状態にある前記選択された材料を前記るつぼから前記内面及び前記外面まで輸送し、前記結晶体が成長する間、前記内側面及び外側面が前記選択された材料にて濡れ状態とされるようにする通路手段とを有する先端手段を備えた、形成手段と、
前記るつぼを支持する熱受容体であって、前記開口部と整合する貫通穴を有する前記熱受容体と、
該受容体を加熱する電気的手段と、
前記選択された材料の固体の粒子を前記るつぼの上方のスペース内に噴射する供給管であって、前記管の上端が前記内側壁の上方にて終わるように前記穴及び前記開口部を貫通して伸びる前記供給管と、
前記粒子を捕捉し且つ該粒子を前記るつぼに向けて下方に向きをそらせるように前記管の前記上端の上方の所定の位置に配置された、向きをそらせる板と、
前記内側壁に取り付けられた石英のスタンドオフリングと、
前記選択された材料の落下する粒子を前記るつぼ内に向け得るように前記向きをそらせる板の下方の所定の位置にて前記供給管を取り巻く分配部材とを備える、装置。
【請求項１０】
請求項９の装置において、前記るつぼが、前記開口部を取り巻く垂下する環状のネック部分を有し、前記受容体が、前記ネック部分を受け入れるべく前記穴を取り巻くリセス部を有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、米国一次契約ＤＥ−ＡＣ３６−８３ＣＨ１００９３に基づく二次契約である米国二次契約ＺＡＦ−６−１４２７１−１３に基づいて為されたものである。
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、ＥＦＧ（Edge-defined Film-fed Growth）法により溶融体から結晶体を成長させる装置、より具体的には、ＥＦＧ法により中空の結晶体を成長させるときに使用される改良されたダイ／受容体アセンブリに関する。
【０００３】
【発明の背景】
ＥＦＧ法において、例えば、丸形又は多角形の断面を有する中空体は、るつぼ内に保持された溶融体からダイ内の１つ以上の毛管を通じてダイの上端面まで毛管作用により輸送される、選ばれた供給材料の液体膜から種上で成長させる。ＥＦＧダイは、典型的に、上端面と、上端面と交差する内側面と、外側面と、少なくとも１つの毛管、すなわちダイの上端面にて終わる上端及びるつぼ内の溶融体と連通する下端を有する毛管割り当て部分の通路とを備えている。結晶体の形状は、ダイの上端面の外側又は端縁の形状により決定される。例えば、ＥＦＧ法により成長させた「九角形」又は「八角形」のような、多角形の形状のシリコン中空体は、その隅部にて複数の平坦な基板に分割され、該基板は、光起電力太陽電池を形成するために使用される。シリコン八角形体を成長させるＥＦＧダイの初期の設計のものは、Ａ．Ｓ．テイラー（Ｔａｙｌｏｒ）らに対し発行された米国特許第４，２３０，６７４号及びＲ．Ｗ．ストールモント（Ｓｔｏｒｍｏｎｔ）らに対し発行された米国特許第４，６４７，４３７号に例示されている。
【０００４】
結晶体を成長させるためにダイが使用されるとき、ＥＦＧダイの周縁にて温度変化が生ずることによってＥＦＧ法の使用は煩雑となる。ダイの周縁の周りで熱対称が変化することは、成長する結晶中空体の厚さを局部的に変化させる可能性がある。かかる厚さの変化は、結晶体をより割れ易くし、これにより結晶体から切断したより薄い基板が破損し易い程度に、中空の多角形の結晶体から製造することのできる太陽電池の数が減少するのに十分、顕著となる。ダイの周縁の周りの顕著な温度変化は、成長を維持することを困難にし、その結果、ダイと成長する結晶体との間を伸びる液体メニスカスが破断することにもなる。メニスカスが破断したとき、すなわち、液体／固体の成長境界面が終わるとき、液体シリコンは、ダイの内面及び／又は外面上にはね返り又は溢れ出て、その結果、ダイの表面に炭化ケイ素（ＳｉＣ）の局部的な付着物を形成し、これは、ダイの放出率及び熱伝導率に悪影響を与え、ダイの周りの温度分布を更に不均一にする。最終的に、付着物は、ダイを更に使用するのに不適当にするのに十分に顕著となる。ダイの過早の損失は、ＥＦＧ法による中空体の製造コストを増すことになる。
【０００５】
ハーベイ（Ｈａｒｖｅｙ）らに対して発行された米国特許第５，０３７，６２２号に開示されたウエットダイ先端の設計は、ダイの周縁の周りの熱対称の変化を少なくし、これにより、成長した中空体の品質を向上させ且つメニスカスの破断率を少なくすることにより、従来のダイの設計を改良するものである。しかし、ハーベイらの設計を具体化するダイであっても、結晶の成長中、高温区域内の中央ハブ領域付近にて溶融したシリコンが凝固する傾向がある。凝固したシリコンは、中央ハブ領域の外方に成長し且つ最終的に、溶融体の補給を妨げるのに十分に大きくなる「キノコ状の」固体片を形成することになる。中央ハブ領域付近のかかる凝固は、また、成長する結晶体の均一さに影響を与え且つ成長を妨げることにもなる。また、温度の変動は、キノコ状片の一部分が破断して且つ溶融体中に落下して、るつぼが過剰充填され且つダイから溢れるようにする可能性がある。更に、成長過程の終了時に装置が冷却するに伴って、るつぼが支持された受容体が破損して、その交換が必要となることがしばしばある。破損した受容体の交換は、特に、製造品の損失の点にてコスト高である。
【０００６】
【発明の目的及び概要】
本発明の１つの目的は、ダイの中央領域付近にて溶融材料の望ましくない凝固を実質的に防止し又は最小にする、中空体を成長させる改良されたＥＦＧダイ／るつぼ／受容体アセンブリを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、結晶成長装置の冷却期間中、ダイの下方にある受容体の損傷を防止し得る設計とされた改良されたＥＦＧダイ／受容体／るつぼアセンブリを提供することである。
【０００８】
更なる目的は、ＥＦＧダイ／るつぼアセンブリの中央ハブ領域と関係した特定の構成要素と溶融シリコンとの間の濡れ程度を少なくすることである。
本発明の別の目的は、ＥＦＧダイと関係した部材上へのシリコンの凝固に起因するダイの温度変化を少なくすることである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、溶融体のプールから管状の結晶体を成長させる新規且つ改良された方法を提供することである。
中央領域の低温箇所を少なくし、これにより、溶融したシリコンがダイの表面にて又はダイと関係した部材の表面にて凝固するのを実質的に防止し得るように、ハーベイらの米国特許第５，０３７，６２２号に開示された型式のＥＦＧダイ／受容体アセンブリを改良することにより本発明の上記及びその他の目的が実現される。かかるシリコンの凝固は成長過程を妨げ且つ／又は不良な品質の管状体を製造することになるから、その凝固は望ましくない。
【００１０】
本発明の目的は、結晶が成長する間のキノコ状の問題点を解消し且つ冷却期間中、ダイが再使用可能な受容体を破断するのを防止し得るようにＥＦＧダイ及び受容体の設計を変更することである。
【００１１】
本発明の性質及び目的を更に完全に理解するため、添付図面に関する、以下の詳細な説明を参照すべきである。幾つかの図面を通じて同一の要素は同一の参照番号で表示する。
【００１２】
【発明の詳細な説明】
図１には、管状体を成長させる従来のＥＦＧ結晶成長装置が図示されている。図１には、取囲み体２４（図面の簡略化のためその一部のみを図示）と、取囲み体２４を取り巻く加熱コイル２６とを備える加熱炉内に設置された、米国特許第５，０３７，６２２号の教示に従って製造したるつぼ／キャピラリダイユニット２０が図示されている。るつぼ／ダイユニットは、直立した外側壁３２と、底部壁３４と、環状ハブを形成する環状の内側壁３６とを備える、頂部が開放した短いるつぼを有している。外側壁３２、底部壁３４及び内側壁３６は、共に、溶融体３８が内部に保持される環状スペースを画定する。図１には図示しないが、外側壁３２は、上記の米国特許第５，０３７，６２２号の図３乃至図７に図示されたものと実質的に同一の構造を有するキャピラリダイ部分を有している。図１の装置は、るつぼ／キャピラリダイユニット２０の真下に配置され且つるつぼ／キャピラリダイユニット２０の支持体として機能する熱受容体４０を更に備えている。図示しないが、加熱炉の取囲み体２４内に取り付けられた台座は受容体４０及びるつぼ／ダイユニット２０の支持体として機能することを理解すべきである。Ｂ．Ｒ．バセイ（Ｂａｔｈｅｙ）に対し発行された米国特許第５，１５６，９７８号には、過熱炉内で受容体及びるつぼを支持する台座の使用状態が図示されている。受容体４０は、グラファイト又はその他の適当な材料で出来ており、加熱コイル２６により発生された電磁エネルギを捕捉することで加熱される。受容体４０は、るつぼ内のシリコンを溶融状態に保ち得るようにその熱をるつぼ／ダイユニット２０に伝導する。
【００１３】
ダイ／るつぼユニット２０の中央ハブ３６は、肩部４４を形成し得るように端ぐり穴とされた中央穴４３を画定する。受容体４０は、肩部４４を形成し得るように端ぐり穴とされた中央穴４６を有している。受容体４０は、また、その中央穴４６と同心状であるその上側部に環状突起すなわちハブ５０を有している。肩部４４が受容体のハブ５０に重なり合った状態でハブ５０は、ハブ３６の中心穴内に伸び且つ該中心穴と緊密に嵌まる。るつぼ／ダイユニットの上側部及び受容体の上側部の穴に配置された１つ以上の位置決めピン５２は、これらの部材を互いに対して適正に方向決めする働きをする。この点に関して、多角形断面の形状の中空体を成長させるとき、受容体及びダイの双方がその断面形状に全体として適合する形状とされていることを認識すべきである。
【００１４】
受容体の中央穴４６は、供給管５４を取り巻くグラファイトフェルトの多数の絶縁層５２にて充填されており、この供給管５４は、参照番号５６で概略図で示した溶融体の補給装置に接続される。この補給装置は、シリコンの供給材料の固体の粒子をるつぼの上方領域内に供給し得るようにされており、この領域から粒子は溶融体３８内に落下する。
【００１５】
上記米国特許第５，０３７，６２２号に示唆された制限値の範囲内でるつぼ２４内の溶融体の液位を保ち得るように装置が制御されることを条件として、図１に図示した装置と共に、色々な溶融体の補給装置を使用することができる。適宜の溶融体の補給装置は、Ｇ．Ｍ．フリードマン（Ｆｒｅｅｄｍａｎ）らに対して発行された米国特許第４，９６８，３８０号、Ｂ．Ｈ．マッキントッシュ（Ｍａｃｋｉｎｔｏｓｈ）らに対して発行された米国特許第５，０８５，７２８号及びＦ．Ｕ．メイヤー（Ｍｅｉｅｒ）らに対して発行された米国特許第５，０９８，２２９号に記載されている。
【００１６】
るつぼ／ダイユニット２０の中央ハブに取り付けられているのは、グラファイトで出来たスタンドオフ（ｓｔａｎｄｏｆｆ）リング６０及び受容体の上方ハブ５０であり、グラファイトフェルト絶縁体は、その内端縁に環状フランジ６４を有する環状のグラファイトプレートすなわちディスク６２である。円錐形の形状とした上面６８を有するシリコン供給材の分配装置又は方向決め部材６６は、リング６０によりその外端縁付近にて支持されている。供給材の分配部材６６は、また、グラファイトで出来ており、供給管５４の上端及びプレート６２のフランジ６４に安着するように垂下する管状伸長部７０を受け入れる中央穴を有している。分配部材６６は、落下するシリコン粒子を捕捉する点で傘のように機能し、次に、そのシリコン粒子はその傾斜した上面６８に沿って下方に摺動し且つるつぼ内に流れ込む。
【００１７】
図１の装置は、また、分配部材６６を取り囲む帽子形状の部材７２をも備えている。部材７２は、側壁７４と、頂部壁７６と、側壁の底端縁における周縁フランジ７８とを備えている。部材７２は、グラファイトで出来ており、そのフランジ７８は、るつぼ／ダイユニットの底部壁３４の盲穴内に取り付けられた複数のスタンドオフピン８０に安着する。部材７２の中央には、供給管５４を介して供給されるシリコン粒子の反らせ板として作用する交換可能なグラファイト挿入体８２が設けられる。部材７２は、二重の作用を果たす。該部材は、シリコン粒子を供給管５４に沿って上方に輸送するために使用されるガスを保持し且つそのガスをゆっくりと解放するプレナムとして作用する。このガスは、スタンドオフピン８０の間、及びフランジ７８とるつぼ／ダイユニット２０との間を通り、成長する中空の結晶体８８の内部スペースに入る。部材７２は、成長する中空の結晶体８８に対する内側アフターヒータとしても作用する。図示しないが、上記の米国特許第５，０３７，６２２号に参照番号２８に示したものと同様の第二のアフターヒータは、成長する結晶体８８の底端部を取り巻き、成長境界面の真上の領域内でその中空体の温度を一層良く制御することを可能にする。
【００１８】
図１の装置は、結晶体８８がその上で成長する種（図示せず）を保持する、参照番号９０で概略図的に示した種ホルダを更に備えている。この種は、通常、成長過程の開始を容易にし得るようにその前に成長させた結晶体の短い部分の形態をとる。種ホルダ９０は、該種ホルダ９０をキャピラリダイ／るつぼユニット２０に向けて且つ該ユニットから離れるように軸方向に動かし得るようにされた引張り機構９２に取り付けられる。
【００１９】
図１に図示した装置を使用して例えば八角形のようなシリコンの中空体の成長が簡略化される。るつぼ／ダイユニット２０は、グラファイト受容体４０を通じての誘導加熱によって加熱される。米国特許第５，０３７，６２２号に記載した方法にて成長を開始し且つ維持した状態にて、球状のシリコン粒子は、不活性ガスのジェットにより供給管５４を通じて連続的に供給される。管５４から排出された粒子は、プレナムとして機能するグラファイト部材７２により収容される。排出されたシリコン粒子は、反らせ板８２に衝突し、この反らせ板は、それらの粒子を傘形状の供給材分配部材６６の上面６８に反らす。るつぼ／ダイユニットのダイ部分の上端面が八角形の形状であると想定して、成長させ且つグラファイトダイから引出した結晶体８８は、「八角形」である、すなわち、これは、八角形の断面形状を有する管である。
【００２０】
図１に図示した従来の装置により結晶体を成長させるときに必ず、問題が生じる。るつぼ／ダイユニットの中央領域に幾つかの局部的な低温領域が存在し、この低温領域はその中央領域内で幾つかの溶融シリコンを凝固させ勝ちとなることが問題の始まりとなる。温度変化に起因する垂直方向の表面張力の勾配は、内壁３６の隣接する面に沿ってるつぼ内を溶融体３８から上方に溶融シリコンを引張る作用を果たす。溶融シリコンは、この表面張力の勾配に起因する対流によって中央のハブ領域に連続的に輸送される。溶融シリコンは、グラファイトを容易に濡れ状態にし、その結果、溶融シリコンの一部は、表面張力の勾配によってリング６０に達し且つ該リングを濡れ状態にさせる。シリコンは、るつぼ／ダイユニットよりも低温度であるスタンドオフリング上で凝固する。より多くのシリコン粒子が供給管５４を介してるつぼ内に供給されるに伴い、リング６０上で凝固したシリコンは、外方に成長し且つキノコ状の固体片（略して「キノコ体」）を形成する。このキノコ体は、傘状部材７０の周縁部分までも成長する。キノコ形状の固体が成長を続けると、この固体は、新たなシリコン粒子が溶融体に達するのを妨害し始め且つ成長境界面にて周方向への温度の分布を著しく不均一にもする。
【００２１】
場合によっては、固体の「キノコ体」は、何らかの顕著な量のシリコンがるつぼ内に落下して、るつぼ内での溶融体３８の供給部分の枯渇に起因して成長の過早の停止となるのを防止するのに十分な大きさまで成長する。また、別の場合、温度の変動は、非溶融シリコンの比較的大きい塊りが急激にキノコ体から分離して溶融体中に落下し、その結果、るつぼが過剰に充填され且つ溢れ、通常、成長が停止するようにする可能性がある。かかる成長の過早の停止が生じない場合でも、成長境界面における不均一な温度分布の結果、肉厚は望ましくない程に大きく変化し、その結果、成長した中空体から切った許容可能なシリコンウエハの全体収率が低下することになる。
【００２２】
図１の従来技術の構成は、また、成長過程が終了した後、特に、成長過程が過早に停止したとき、装置の冷却中に第二の問題点が生じ易いという欠点もある。凝固時、溶融シリコンは膨張する。るつぼ／ダイユニットが冷却すると、るつぼ内に残るシリコンは膨張し且つ凝固するとき、るつぼ／ダイユニットの中央における環状壁３６が収縮し、これにより、その内径を縮小させることになる。環状壁３６の内径が収縮する結果、その壁は受容体４０のハブ部分５０に対し半径方向への圧縮力を加えて、該ハブ部分５０を破断させることになる。このことは、受容体を除去し且つ交換することを必要とする。かかる破断の損傷が生じないならば、受容体は多数回、再使用することができる。
【００２３】
次に、図２乃至図６を参照すると、本発明は、上述した相応する構成要素２０、４０、６０の改良であり且つ図１の成長装置におけるものに置換することを目的とするものである、るつぼ／ダイユニット２０Ａと、受容体４０Ａと、スタンドオフリング６０Ａとを提供する。
【００２４】
以下に説明することを除いて、単一体のるつぼ／ダイユニット２０Ａは、米国特許第５，０３７，６２２号により開示された設計を具体化するものであり、図１に図示したるつぼ／ダイユニット２０と実質的に同一である。該ユニット２０Ａは、外側壁３２の上端面と一体で且つ該上端面より上方に突き出すキャピラリダイ１９（図３）を備えている。次に、図３を参照すると、ダイ１９は、上面１０２と、内側面１０４と、外側面１０６と、中央の毛管スロット１０８とを有する立上りダイ先端１００を備えている。るつぼ／ダイユニット２０Ａは、内側谷状凹所（ｍｏａｔ）１１４と、外側谷状凹所１１６と、外側壁３２の上端面に形成されたオーバフロー谷状凹所１１８とを備えている。好ましくは、平面図で見たときの内側谷状凹所１１４の形状は、ダイ先端１００の形状に相応するものとする。このように、例えば、ダイ先端１００の上面が八角形の形状であるならば、内側谷状凹所１１４もまた、八角形の形状をしている。
【００２５】
ダイ１９は、また、外側壁３２に形成された周方向に隔てた複数の傾斜通路１２０も備えている。通路１２０は、米国特許第５，０３７，６２２号の通路１８０に相応する。通路１２０は、（１）谷状凹所１１４、毛管スロット１０８、及び（３）谷状凹所１１６に交差するように配置される。その結果、傾斜した通路１２０は、内側谷状凹所１１４及び外側谷状凹所１１６並びに毛管スロット１０８をるつぼの内部と接続し、これにより、液体シリコンを毛管作用によりるつぼ内の溶融体３８から内側谷状凹所及び外側谷状凹所並びに毛管スロット１０８まで供給することを許容する。以下に説明する点を除いて、るつぼ／ダイユニット２０Ａのキャピラリダイ部分のその他の詳細は、その開示内容を参考として引用し本明細書に含めた米国特許第５，０３７，６２２号に示したるつぼ／ダイの設計の好ましい形態のものと実質的に同一である。
【００２６】
図２を再度参照すると、るつぼ／ダイユニット２０Ａは、その中央穴４３がフランジ４４を備えず、その代わり、中央穴４３が一定の直径を有する点にて図１に図示した相応するユニット２０と相違している。しかし、底部壁３４には、その内面及び外面が円筒状である、下方に伸びる環状突起又はネック部分１２４が形成されている。フランジ４４を不要にした結果として、るつぼ／ダイユニット２０Ａの内側壁３６はるつぼ／ダイユニット２０の相応する壁３６よりも厚く形成することができる。以下に説明するように、そのより厚い内側壁は、温度変化を少なくするのを助長する。
【００２７】
受容体４０Ａは、受容体４０と同様であるが、その中央穴４６が図１に図示した肩部４８のような肩部の存在によりその底端部の直径が縮小していない点で相違する。その代わり、その中央穴４６は、ネック部分１２４を締まり嵌め状態に受け入れ得る寸法とされた環状のリセス部１２６を形成し得るようにその上端に端ぐり穴が形成されている。絶対的に必要というわけではないが、好ましくは、受容体４０Ａの上面は、その中央穴を取り巻く盛り上った環状部分１２８を有している。参照番号１２８で示すような環状部分が存在することは新規なことではない。受容体４０Ａの周縁は、るつぼ／ダイユニット２０Ａの外側壁３２の外面により画成された相応する周縁形状（図示せず）に適合するように全体として八角形の形状を有する。受容体４０Ａは、その８つの平坦な外面４１が外側壁３２の相応する外面と整合するように方向決めされている。
【００２８】
スタンドオフリング６０Ａは、グラファイトではなくて、石英で出来ている点を除いて、スタンドオフリング６０と同様である。溶融シリコンは、グラファイトに対する場合のように石英を容易に濡れ状態にせず、上述したようなキノコ固体を形成する傾向を実質的に少なくし得るように、リング６０をリング６０Ａにて置換することが可能である。
【００２９】
図６に図示するように、この新規な設計は、ダイと受容体との間の接続を逆にする。この場合、るつぼ／ダイユニットがそのネック部分１２４を受容体の溝１２６内に伸長させるため、装置が冷却したとき、ダイは、半径方向に自由に収縮して、これにより、受容体を破断させる危険性を防止する。
【００３０】
装置の改良によって、（ａ）グラファイトハブリング６０を石英ハブリング６０Ａにて置換する結果として溶融したシリコンと中央領域との間の濡れ程度を少なくし、（ｂ）るつぼ／ダイユニット２０Ａの内側壁３６を厚くすることにより低温箇所を少なくし、それにより中央ハブ部分の加熱程度を改良することにより、上述したキノコ体の問題点をも解決する。このキノコ体の問題点を解決することは、流入するシリコン粒子が、分配部材６６の周りに蓄積してその部材上に凝固した塊りを形成せずに、溶融体３８中に流れ込み且つその一部を形成することを保証する。
【００３１】
更なる有利な点は、図１に図示するように改良されたるつぼ／ダイユニット２０Ａ、受容体４０Ａ及びスタンドオフリング６０Ａを結晶装置内に設置するためには、その装置に又はその中空体の成長方法に対し何ら更なる変更を加えることを必要としない点である。この点に関して、本発明は、米国特許第５，０３７，６２２号に開示され且つ特許請求の範囲に記載した利点の全てを保持することを認識すべきである。
【００３２】
本明細書に記載した本発明の範囲から逸脱せずに、上述した装置に対し特定の変更及び改変を加えることができる。このため、例えば、キャピラリダイの上端面は、中空体を成長させる形状に依存して、円形、楕円形、三角形、矩形又はその他の形状とすることができる。また、ダイ／るつぼユニット２０Ａ、受容体４０Ａ及びスタンドオフリング６０Ａの異なる部分の相対的な寸法は変更可能である。また、本発明の原理から逸脱せずに、るつぼ／ダイアセンブリの設計のその他の変更も可能である。このように、例えば、るつぼ及びＥＦＧダイは、２つの別個で且つ独立的な部材として形成し、これらの部材は、図面に図示した一体形のるつぼ／ダイユニット２０Ａと機能上同等物を形成し得るように互いに組み立てることができる。
【００３３】
その他の更なる可能な改変例は、当該技術分野の当業者に明らかであろう。このため、上記の説明に含め且つ添付図面に図示した全ての事項は、説明のためであり、限定的な意味にて解釈されるべきではないことを意図するものである。
【００３４】
本明細書で使用するように、「管状」という語は、例えば、八角形又は九角形のような多角形の形状とすることが好ましいリングの形態の断面形状を有するが、代替的に、円形又はその他の形状とすることができる中空の細長い本体を意味するものとする。また、環状という語は、多角形、円形又はその他の形状を有するリングを包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明以前に使用された型式の捕捉／キャピラリダイアセンブリを示す、従来のＥＦＧ結晶成長加熱炉装置の一部断面図とした正面図である。
【図２】  本発明を具体化するるつぼ／ダイアセンブリの拡大縮尺による断面図である。
【図３】  図２のるつぼ／ダイアセンブリの拡大部分図である。
【図４】  図２及び図３のるつぼ／ダイアセンブリを支持し且つ該アセンブリに熱を付与するために使用される、本発明に従って形成された受容体の断面平面図である。
【図５】  上記受容体の平面図である。
【図６】  図２乃至図５に図示したるつぼ／ダイユニット及び受容体の入れ子式の関係を示す部分図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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