(57)【要約】チョクラルスキー型結晶引上装置を用いて多結晶シリコンインゴットを作製する方法、多結晶シリコンインゴットを引き上げるための複数のシード結晶を含む引上アセンブリ。
2012513950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶シリコンインゴットを作製する方法であって、
多結晶シリコンを坩堝に投入しシリコン充填物を調製する工程と、
上記シリコン充填物のおよそ溶融温度を超える温度まで当該シリコン充填物を加熱しシリコン溶融物を調製する工程と、
上記シリコン溶融物にシード結晶を接触させる工程と、
上記シリコン溶融物からシリコンインゴットを引上げる引上工程と、を備え、
当該引上工程には、多結晶シリコンインゴットを作製するため上記インゴットの成長条件を制御することが含まれる方法。
【請求項２】
上記のインゴットの成長条件を制御する工程には、多結晶の結晶成長のための多重核形成ポイントを提供することが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項３】
多結晶の結晶成長を引き起こすため、２つのシード結晶を上記シリコン溶融物に接触させる請求項２記載の方法。
【請求項４】
上記インゴット成長条件が、約１ｍｍ〜約２５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記インゴット成長条件が、約１ｍｍ〜約１５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
上記インゴット成長条件が、約５ｍｍ〜約２５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記インゴット成長条件が、約５ｍｍ〜約１５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
上記シリコンインゴットは、インゴット引上装置のホットゾーンへ引き上げられ、上記ホットゾーンは、熱の主要な軸フローを提供するように構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
上記シリコンインゴットは、約０．３ｍｍ／分〜約２．０ｍｍ／分の速度で引き上げられる請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
上記シリコンインゴットは、約１．０ｍｍ／分〜約２．０ｍｍ／分の速度で引き上げられる請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記の成長条件を制御する工程には、転位の増大を防止するため温度勾配を維持することが含まれる請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
上記の成長条件を制御する工程には、温度勾配を０．２℃／ｍｍ未満に維持することが含まれる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
インゴット引上装置においてシリコンインゴットを成長させる方法であって、
多結晶シリコンを坩堝に投入しシリコン充填物を調製する工程と、
上記シリコン充填物を上記充填物のおよそ溶融温度を超える温度まで加熱しシリコン溶融物を調製する工程と、
少なくとも２つのシード結晶を上記シリコン溶融物に接触させる工程と、
シリコンインゴットを上記シリコン溶融物から引き上げる工程と、を備える方法。
【請求項１４】
上記のインゴットの成長条件が、多結晶シリコンインゴットが作製されるように選択される請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも約４個のシード結晶を上記シリコン溶融物と接触させる請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも約１０個のシード結晶を上記シリコン溶融物と接触させる請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも約１００個のシード結晶を上記シリコン溶融物と接触させる請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも約２００個のシード結晶を上記シリコン溶融物と接触させる請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも約３００個のシード結晶を上記シリコン溶融物と接触させる請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項２０】
上記シード結晶が、上記シード結晶を保持するよう構成されたチャックと、上記シリコン溶融物から上記シード結晶上に成長するインゴットと、に接触する請求項１３〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
上記シード結晶が、上記チャックに接続されたマウンティングブラケットに取付けられる請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
上記マウンティングブラケットが、上記チャックに接続されたサスペンションロッドに取り付けられる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積４００ｃｍ２当たり、少なくとも約１である請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり、少なくとも約１である請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり、少なくとも約１０である請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり、少なくとも約２０である請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり、少なくとも約３０である請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約３０である請求項２０記載の方法。
【請求項２９】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約２０である請求項２０記載の方法。
【請求項３０】
上記シリコン溶融物に接触したシードの数が、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり約１０〜約３０である請求項２０記載の方法。
【請求項３１】
上記シード結晶が円状のパターンで配列された請求項１３〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
上記インゴット成長条件が、約１ｍｍ〜約２５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１３〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
上記インゴット成長条件が、約１ｍｍ〜約１５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１３〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
上記インゴット成長条件が、約５ｍｍ〜約２５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１３〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
上記インゴット成長条件が、約５ｍｍ〜約１５ｍｍの平均公称結晶サイズを有する多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御される請求項１３〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
上記シリコンインゴットが上記シリコン溶融物から引き上げられ冷却されるにしたがって、結晶の横方向移動が可能となるようにシード結晶が配置された請求項１３〜３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
直径一定部分、外周部分、中央部、上記中央部から上記外周部分まで延びる半径を有する円柱状インゴットを切断するための方法であって、
各インゴットの断面の対角線長さがインゴットの半径とおよそ同じである４つの中央インゴットセグメントを作製する工程と、
２つの中央インゴットセグメントに近接するインゴット部分から４つの外周インゴットセグメントを作製する工程と、を備える方法。
【請求項３８】
各外周インゴットセグメントが、上記インゴットの外周部分まで延びる請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
上記４つの外周インゴットセグメントが、第１部分と第２部分とに分割される請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
シリコン溶融物から上方に成長インゴットを引き上げるため複数のシード結晶を保持するように構成された引上アセンブリであって、
チャックと、
上記チャックに接続された複数のシード結晶と、を備える引上アセンブリ。
【請求項４１】
上記シリコンインゴットが上記シリコン溶融物から引き上げられ冷却されるにしたがって結晶の横方向移動が可能となるようシード結晶が配置された請求項４０に記載された引上アセンブリ。
【請求項４２】
さらに、上記チャックに接続されたマウンティングブラケットを有し、
上記シード結晶は、上記マウンティングブラケットに取付けられている請求項４０又は４１記載の引上装置。
【請求項４３】
さらに、上記チャックに接続されたサスペンションロッドを有し、
上記マウンティングブラケットが上記サスペンションロッドに取付けられている請求項４２記載の引上装置。
【請求項４４】
上記マウンティングブラケットが少なくとも２つのレッグを有する請求項４２記載の引上装置。
【請求項４５】
上記マウンティングブラケットが少なくとも４つのレッグを有する請求項４２記載の引上装置。
【請求項４６】
上記マウンティングブラケットは、形状が円形であることを特徴とする請求項４２記載の引上装置。
【請求項４７】
少なくとも約４個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項４８】
少なくとも約１０個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項４９】
少なくとも約２５個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５０】
少なくとも約５０個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５１】
少なくとも約１００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５２】
少なくとも約２００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５３】
少なくとも約３００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５４】
約２個〜約４００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５５】
約２個〜約３００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５６】
約２個〜約２００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５７】
約２個〜約１００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５８】
約２個〜約５０個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項５９】
約２個〜約２５個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項６０】
約１０個〜約４００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項６１】
約１０個〜約３００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項６２】
約１０個〜約２００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項６３】
約１０個〜約１００個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項６４】
約１０個〜約５０個のシード結晶が上記チャックに接続された請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上装置。
【請求項６５】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり少なくとも約１である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項６６】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項６７】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１０である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項６８】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約２０である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項６９】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約３０である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項７０】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約３０である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項７１】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約２０である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項７２】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり約１０〜約３０である請求項４０〜４６のいずれかに記載の引上アセンブリ。
【請求項７３】
シリコン溶融物からシリコンインゴットを成長させるためのインゴット引上装置であって、
上記インゴット引上装置は、
ハウジングと、
坩堝内に保持されたシリコン溶融物から上方に成長インゴットを引き上げるための引上機構と、を有し、
上記引上機構は、
複数のシード結晶と、
上記シード結晶を保持するように構成されたチャックと、
上記シード結晶上において上記シード結晶から成長させたインゴットと、を備える引上アセンブリを有することを特徴とするインゴット引上装置。
【請求項７４】
上記シリコンインゴットが上記シリコン溶融物から引き上げられ冷却されるにしたがって、結晶の横方向移動が可能となるよう上記シード結晶が配置された請求項７３記載のインゴット引上装置。
【請求項７５】
上記シード結晶は、上記チャックに接続されたマウンティングブラケットに取付けられた請求項７３又は７４に記載のインゴット引上装置。
【請求項７６】
上記マウンティングブラケットは、上記チャックに取付けられたサスペンションロッドに取付けられた請求項７５記載のインゴット引上装置。
【請求項７７】
上記マウンティングブラケットが少なくとも２つのレッグを含む請求項７５記載のインゴット引上装置。
【請求項７８】
上記マウンティングブラケットが少なくとも４つのレッグを含む請求項７５記載のインゴット引上装置。
【請求項７９】
上記マウンティングブラケットは、形状が円状であることを特徴とする請求項７５記載のインゴット引上装置。
【請求項８０】
上記少なくとも約４個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８１】
上記少なくとも約１０個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８２】
上記少なくとも約２５個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８３】
上記少なくとも約５０個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８４】
上記少なくとも約１００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８５】
上記少なくとも約２００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８６】
上記少なくとも約３００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８７】
上記約２個〜約４００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８８】
上記約２個〜約３００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項８９】
上記約２個〜約２００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９０】
上記約２個〜約１００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９１】
上記約２個〜約５０個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９２】
上記約２個〜約２５個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９３】
上記約１０個〜約４００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９４】
上記約１０個〜約３００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９５】
上記約１０個〜約２００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９６】
上記約１０個〜約１００個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９７】
上記約１０個〜約５０個のシード結晶が上記チャックに接続されている請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９８】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり少なくとも約１である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項９９】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１００】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１０である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１０１】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約２０である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１０２】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約３０である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１０３】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約３０である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１０４】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約２０である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１０５】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり約１０〜約３０である請求項７３〜７９のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１０６】
シリコン溶融物からシリコンインゴットを成長させるためのインゴット引上装置であって、
上記インゴット引上装置は、坩堝内に保持されたシリコン溶融物から上方に成長インゴットを引き上げるための引上機構を備え、
上記引上機構は、（１）形状が円状であるか、又は、（２）少なくとも２つのレッグを有するマウンティングブラケットを備える引上アセンブリを有することを特徴とするインゴット引上装置。
【請求項１０７】
上記マウンティングブラケットは、形状が円形であることを特徴とする請求項１０６記載のインゴット引上装置。
【請求項１０８】
上記マウンティングブラケットは、少なくとも２つのレッグを有する請求項１０６記載のインゴット引上装置。
【請求項１０９】
上記マウンティングブラケットは、少なくとも４つのレッグを有する請求項１０６記載のインゴット引上装置。
【請求項１１０】
上記マウンティングブラケットは、上記レッグに接続された棒状体を有する請求項１０８又は１０９に記載のインゴット引上装置。
【請求項１１１】
上記マウンティングブラケットは、上記レッグに形成された溝部を有する請求項１０９又は１０９記載のインゴット引上装置。
【請求項１１２】
上記マウンティングブラケットは、チャックに接続されている請求項１０６〜１１１のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１１３】
上記マウンティングブラケットは、上記チャックに取付けられたサスペンションロッドに取付けられている請求項１１２記載のインゴット引上装置。
【請求項１１４】
上記引上装置は、上記マウンティングブラケットに取付けられたシード結晶を含む請求項１０６〜１１３のいずれかに記載のインゴット引上装置。
【請求項１１５】
少なくとも約４個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１１６】
少なくとも約１０個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１１７】
少なくとも約２５個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１１８】
少なくとも約５０個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１１９】
少なくとも約１００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２０】
少なくとも約２００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２１】
少なくとも約３００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２２】
約２個〜約４００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２３】
約２個〜約３００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２４】
約２個〜約２００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２５】
約２個〜約１００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２６】
約２個〜約５０個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２７】
約２個〜約２５個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２８】
約１０個〜約４００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１２９】
約１０個〜約３００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３０】
約１０個〜約２００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３１】
約１０個〜約１００個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３２】
約１０個〜約５０個のシード結晶が上記マウンティングブラケットに接続されている請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３３】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり少なくとも約１である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３４】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３５】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１０である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３６】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約２０である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３７】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約３０である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３８】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約３０である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１３９】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積４００ｃｍ２当たり約１〜約２０である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１４０】
上記チャックに接続されたシード結晶の数が、上記引上アセンブリにより引き上げられるよう構成されたインゴットの断面積１００ｃｍ２当たり約１０〜約３０である請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【請求項１４１】
上記シリコンインゴットが上記シリコン溶融物から引き上げられ冷却されるにしたがって、結晶の横方向移動が可能となるように上記シード結晶が配置された請求項１１４記載のインゴット引上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、概して、多結晶シリコンの製造に関し、より詳細には、多結晶シリコンインゴットを引き上げることによる多結晶シリコンの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーエネルギーを取り出すために使用される従来の太陽電池は多結晶シリコンを利用する。多結晶シリコンは従来から方向性凝固（ＤＳ）プロセスにより製造されている。当該プロセスにおいて、シリコンは坩堝内で溶融され、別の坩堝において又は同一の坩堝において方向性凝固が行われる。インゴットの凝固は、溶融シリコンが鋳物の凝固される前面に供給されるように制御される。このようにして作製された多結晶シリコンは、坩堝側壁において不均一核形成サイトの濃度が高いために、粒子の互いの配向がランダムである結晶粒子凝集体となる。多結晶シリコンは、概して、単結晶シリコンと異なり、そのコストがより低いことから、太陽電池のための好ましいシリコンソースとなる。そのため、単結晶シリコン生成物に比してより高いスループットが得られる。
【０００３】
ＤＳプロセスにより成長させた多結晶シリコンインゴットは、通常、インゴットの、坩堝に近い部分において、減少した平均粒子サイズを有する。当該部分では、坩堝表面に多数の核形成ポイントが存在するため多結晶シリコンインゴットが成長する。当該減少した平均粒子サイズ及び上記坩堝側壁からの不純物の固体状態拡散により、当該領域において少数キャリア寿命が減少し、結果として得られるセルの性能に悪影響を与える。したがって、インゴットの当該部分は、概して、太陽電池を作製するために用いられず、むしろ後続のシリコン充填に供され再生される。
【０００４】
さらに、ＤＳプロセスによりインゴットの上部近くにおいて成長させたシリコンインゴットの大部分は、当該領域において不純物含有量が高いために、デバイス製造のために用いることができず、別の使用のために再生することができない。このように不純物含有量が高いことにより、インゴットが作製されるにしたがって、当該溶融物中において不純物の偏析が引き起こされる。偏析係数が比較的小さいため、インゴットが作製されるにしたがって溶融物中における不純物の濃度は一般的に増加する。当該インゴットの上部領域は、典型的には、凝固する最後の領域であり、最も高い濃度の不純物を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
結果として得られるインゴットの外周部分において平均粒子サイズが減少しておらず、概して、当該インゴットにおいて、デバイス製造に用いることができず又は再生することができない領域をそれ程発生させない多結晶シリコンインゴットを製造する、高いスループットを有する方法に対してニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様は、多結晶シリコンインゴットを作製するための方法に関する。多結晶シリコンを坩堝に投入しシリコン充填物を調製し、上記シリコン充填物を当該充填物のおよそ溶融温度を超える温度まで加熱してシリコン溶融物を調製する。シード結晶を上記シリコン溶融物に接触させシリコンインゴットを上記シリコン溶融物から引き上げる。当該インゴットの成長条件は、多結晶シリコンインゴットが作製されるように制御される。
【０００７】
本発明の他の態様は、インゴット引上装置においてシリコンインゴットを成長させる方法に関する。多結晶シリコンを坩堝に投入しシリコン充填物を調製し、上記シリコン充填を当該充填物のおよそ溶融温度を超える温度まで加熱してシリコン溶融物を調製する。少なくとも２つのシード結晶を上記シリコン溶融物と接触させシリコンインゴットを上記シリコン溶融物から引き上げる。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、円柱状インゴットを切断する方法に関する。当該インゴットは、直径一定部分、外周部分、中心、上記中心から上記外周部分まで延びる半径を有する。各インゴットの断面の対角線長さがおよそインゴット半径と同じである４つの中央インゴットセグメントが形成される。４つの外周インゴットセグメントは、２つの中央インゴットセグメントに近接するインゴット部分から構成される。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、シリコン溶融物から上方に、成長するインゴットを引き上げるための引上アセンブリであって、複数のシード結晶を保持するように構成された引上アセンブリに関する。上記引上アセンブリは、チャックと、該チャックに接続された複数のシード結晶と、を含む。
【００１０】
本発明のある態様は、シリコン溶融物からシリコンインゴットを成長させるためのインゴット引上装置に関する。当該インゴット引上装置は、ハウジングと、坩堝内に保持されたシリコン溶融物から上方に、成長するインゴットを引き上げる引上機構と、を有する。当該引上機構は、引上アセンブリを含み、当該引上アセンブリは、複数のシード結晶と、上記シード結晶を保持するよう構成されたチャックと、上記シリコン溶融物から上記シード結晶上に成長したインゴットと、を備える。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、シリコン溶融物からシリコンインゴットを成長させるためのインゴット引上装置に関する。当該インゴット引上装置は、坩堝内に保持されたシリコン溶融物から上方に、成長するインゴットを引き上げる引上機構を有する。当該引上機構は、引上アセンブリを含み、該引上アセンブリは、（１）形状が円状であって、（２）少なくとも２つのレッグを有するマウンティングブラケットを備える。
【００１２】
本発明の上述の態様に関連して言及した特徴には様々な限定が存在する。別の特徴を本発明の上述の態様に組み込んでもよい。これらの限定及び付加的な特徴は、個々に又はいずれか任意に組み合わせて存在しうる。例えば、本発明の実施の形態のいずれかに関連して以下に言及される様々な特徴を本発明の上述の態様に単独で又はいずれかと組み合わせて組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、チョクラルスキータイプの結晶引上装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る引上アセンブリの斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る引上アセンブリの斜視図である。
【図４】図４は、図３の引上アセンブリの斜視図であり、複数の棒状体が示されている。
【図５】図５は、図３の引上アセンブリの斜視図であり、複数の溝部が示されている。
【図６】図６は、本発明に係る第３の実施の形態に係る引上アセンブリの斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係るシード結晶の斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係るシード結晶の斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係るシード結晶の斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る真円のシリコンインゴットを切断するためのパターンを示す概略図である。対応する参照文字は、図面を通して対応する部材を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照する。特に図１を参照する。チョクラルスキー法に従って多結晶シリコンインゴットを成長させるために使用されるタイプの本発明の方法に係る使用のためのインゴット引上装置を参照数字２３により示す。インゴット引上装置２３は、結晶成長チャンバ１６を規定するハウジング２５と、上記成長チャンバより小さな横断面を有する引上チャンバ２０とを備える。成長チャンバ１６は、該成長チャンバから、狭小化された引上チャンバ２０へと遷移する略ドーム形状上壁部４５を有する。インゴット引上装置２３は入口７及び出口１１を有し、結晶成長の間、選択的に雰囲気をハウジング２５へ導入するため又はハウジング２５から除去するため入口７及び出口１１を使用してもよい。
【００１５】
インゴット引上装置２３内の坩堝２２はシリコン溶融物４４を含む。多結晶シリコンインゴットはシリコン溶融物４４から引き上げられる。シリコン溶融物４４は、坩堝２２に充填された多結晶シリコンを溶解させることにより得られる。坩堝２２は、インゴット引上装置２３の中央長手軸Ｘを中心として坩堝を回転させるため、ターンテーブル２９に搭載される。この点、ある実施の形態では当該坩堝は回転しないと理解すべきである。実質的に一定の水準に溶融物４４の表面を維持するため、インゴットが成長するにしたがって坩堝２２は成長チャンバ１６内において上昇可能である。上記シリコン充填物を溶融させ溶融物４４を生成させるため、電気抵抗ヒータ３９は坩堝２２を囲繞する。ヒータ３９は、溶融物４４の温度が引上プロセスにより正確に制御されるように、制御システム（不図示）により制御される。ヒータ３９を囲繞する絶縁体（不図示）は、ハウジング２５を介した熱の散逸を低減することができる。米国特許第６,７９７,０６２により詳細に記載されているように、インゴット引上装置２３は、また、固体−溶融物界面において軸方向温度勾配を増加させ、坩堝２２の熱からインゴットをシールドするため、上記溶融物表面上方に熱シールドアセンブリ（不図示）を有していてもよい。米国特許第６,７９７,０６２は、本明細書に引用して援用する。
【００１６】
引上機構（不図示）を引上ワイヤ２４に取り付けてもよい。引上ワイヤ２４は、上記機構から下方に延びる。当該機構は、引上ワイヤ２４を上昇及び降下させることができる。インゴット引上装置２３は、引上装置のタイプに依存して、ワイヤではなく引上シャフトを備えていてもよい。引上ワイヤ２４は引上アセンブリ５８で終了している。引上アセンブリ５８は、多結晶シリコンインゴットを成長させるために使用されるシード結晶１８を保持するシード結晶チャック３２を備える。インゴットを成長させるに際し、引上機構は、シード結晶１８がシリコン溶融物４４の表面に接触するまでシード結晶１８を降下させる。シード結晶１８が溶融し始めると、引上機構により、シード結晶を成長チャンバ１６及び引上チャンバ２０の中をゆっくりと上昇させ、単結晶又は多結晶インゴットを成長させる。引上機構がシード結晶１８を回転させる速度及び上記引上機構がシード結晶を引き上げる速度（すなわち、引上速度ｖ）は制御システムにより制御される。インゴット引上装置２３の一般的な構成及びオペレーションは、以下に、より詳細に説明した場合を除き、従来のものと同じであり、これは当該分野における通常の知識を有する者に知られている。
【００１７】
いくつかの実施の形態において、インゴット引上装置２３は円柱状であり、かつ、約１５０ｍｍの公称直径を、他の実施の形態では約２００ｍｍの公称直径を、さらに別の実施の形態では約３００ｍｍの公称直径を有するシリコンインゴットを調製するために適切に構成されている。いくつかの実施の形態では、インゴット引上装置２３は、少なくとも約３００ｍｍの公称直径を有するシリコンインゴット、さらに、少なくとも４５０ｍｍ以上の公称直径を有するシリコンインゴットを調製するために適切に構成されている。円柱状以外の形状（具体的には、矩形又は正方形）を有するインゴットが作製されるようにインゴットを引き上げてもよいことに留意すべきである。ただし、インゴットの最も大きい公称直径（インゴットの全長を含まず、又は換言すれば半径方向断面の最も大きい公称直径を含まない）は、円柱状インゴットについて列挙されたものと同じであってもよい。これに代えて又はこれに加重して、インゴット引上装置２３は、最も大きい公称直径（全長を含まない）、約５０ｍｍ〜約５００ｍｍ又は約１００ｍｍ〜約３５０ｍｍを有するシリコンインゴットを調製するために適切に構成されている。
【００１８】
インゴット引上装置２３のホットゾーンは、インゴット引上装置からの熱の主要な軸方向フローを与えるように構成されていてもよい。単結晶シリコンを引き上げるための従来の結晶引上装置のホットゾーンは、軸方向の及び半径方向の冷却を実現するように構成されている。従来のチョクラルスキー引上技術と比較して、主要な軸方向熱フローはインゴット内の半径方向温度勾配を低減し、それにより当該インゴット内の冷却ストレスを低減する。インゴット引上装置のホットゾーンは、溶融物表面上方において比較的厚い熱シールドアセンブリを備えてもよく、反射材上方の限定された絶縁により主要な軸方向熱フローが引き起こされる。適切な熱シールドアセンブリが、米国特許第６,４８２,２６３及び米国特許第７,２１７,３２０に示されている。これらは、本明細書に引用して援用する。米国特許第５,７６６,３４１及び５,５９３,４９８に開示された坩堝回転モジュレーション及び米国特許第７,１２５,４５０に開示された坩堝回転を用いて、インゴット内の温度勾配に影響を与えてもよい。これらは、本明細書に引用して援用する。
【００１９】
一の実施の形態において、インゴット内の残留応力を低減するため、少なくとも１時間、約１０００℃〜約１３００℃の温度までインゴットを加熱することによりインゴットをアニールする。他の実施の形態では、インゴット内の残留応力を低減するため、少なくとも２時間、約１０００℃〜約１３００℃の温度までインゴットを加熱することによりインゴットをアニールする。
【００２０】
インゴット引上装置のホットゾーンは、米国特許第６,１８３,５５３に開示されているように、ホットゾーン部材（特に、上部ホットゾーン部材）上において保護コーティングを用いて構成してインゴットのエッジ付近で鉄コンタミネーションを低減してもよい。米国特許第６,１８３,５５３は、本明細書に引用して援用する。任意ではあるが、鉄コンタミネーションを低減するため、上部ホットゾーン部材の純度を制御してもよいし、及び／又はインゴット引上装置２３へ導入及びインゴット引上装置２３から導出されるプロセスガスのフローを制御してもよい。従来のチョクラルスキー技術に対してプロセスガスのフローを増加させ気相における希釈を促進させてもよい。当該効果を達成するために要求されるガスフローは、用いられる特定のホットゾーンに依存して実験的に決定してもよい。
【００２１】
一の実施の形態において、インゴット引上装置のホットゾーンは、ホットゾーン部材の浄化のコストを低減するため、分割して構成されている（具体的には、絶縁体は、連続したピースではなくタイルに存在する）。
【００２２】
上述のような一つのシード結晶ではなく複数のシード結晶を用いて、シリコン溶融物からインゴットを引き上げてもよい。一の実施の形態では、少なくとも２つのシードを用いてインゴットを引き上げてもよく、他の実施の形態では、少なくとも約４つのシードを用いてもよい。他の実施の形態では、少なくとも約１０のシード、少なくとも約５０のシード、少なくとも約１００のシード又は少なくとも約２００のシードを用いる。さらに別の実施の形態では、少なくとも約３００のシード、約３５０のシード、又は少なくとも約４００のシードを用いてシリコンインゴットを引き上げてもよい。他の実施の形態では、約４シード〜約４００シードが用いられ、約１０シード〜約４００シード、約５０シード〜約４００シード、約１００シード〜約４００シード、約２００シード〜約４００シード、又は、約３００シード〜約４００シードを用いてシリコンインゴットを引き上げてもよい。シリコンインゴットを引き上げるために用いられるシードの数は、他の事項の中でも、引上げられるシリコンインゴットのサイズに依存してもよい。概して、インゴットを引き上げるために用いられるシードの数を増加させることにより、インゴットは、比較的少ないシード、より好ましくは１個のシードを用いる引上方法に比して、直径一定部分をより迅速に形成することができる（すなわち、インゴットは短い多重シードコーン領域を有する）。直径一定部分に相当するインゴット部分を最大化することにより、インゴット引上装置のスループットを増加させる。多重シードを用いることにより、多結晶成長のための多重核形成ポイントを形成する。当該インゴット中における不整合転位は、複数のシードの中で配向の相違を最小化することにより好ましくは選択することにより減少させてもよい。
【００２３】
多結晶シリコンインゴット又は単結晶シリコンインゴットは、多結晶シリコンを坩堝に投入しシリコン充填物を生成することにより調製してもよい。シリコン充填物を、上記充填物のおよそ溶融温度を超える温度まで加熱してシリコン溶融物を生成する。少なくとも２つのシード結晶をシリコン溶融物に接触させシリコンインゴットを上記シリコン溶融物から引き上げてもよい。
【００２４】
シリコンインゴットの成長条件は、シリコンインゴットが多結晶構造を有するように制御してもよい。このような成長条件には、さらに本明細書において記載されているように、多重シード結晶を用いることが含まれる。本明細書のため、インゴットやウェハ等の”多結晶”構造は、少なくとも約１ｍｍの平均公称結晶粒子サイズを有する。多結晶構造は、約１ｍｍ未満の平均公称結晶粒子サイズを有する。平均公称結晶粒子サイズは、シリコンインゴットからスライスされたウェハにおける光の反射率を観察することにより評価してもよい。結晶粒子は、当該粒子間の結晶配向における相違のため異なる方向に光を反射する。粒界間の公称距離はウェハに亘って評価してもよいし平均化してもよい。
【００２５】
多結晶シリコンを坩堝に投入しシリコン充填物を生成することにより多結晶インゴットを調製してもよい。シリコン充填物を上記充填物のおよそ溶融温度を超える温度まで加熱してシリコン溶融物を生成させる。シード結晶をシリコン溶融物と接触させるため降下させ、シリコンインゴットをシリコン溶融物から引き上げる。インゴットの成長条件を多結晶シリコンインゴットが生成されるように制御する。
【００２６】
他の具体例において、成長条件は、温度勾配が転位の増大を防止するに充分な程低くなるように制御してもよい。適切な温度勾配は、他の要因の中でも、ホットゾーン及びインゴットサイズに依存する。適切な温度勾配は、実験的に又はモデリングにより見つけ出すことができる。一の具体例においては、当該温度勾配は、０．２℃／ｍｍ未満に維持される（具体的には、２５０ｍｍのインゴットにおいて５０℃未満）。
【００２７】
一の実施の形態では、成長中の多結晶シリコンインゴットの成長速度を約０．３ｍｍ／分〜約２．０ｍｍ／分に制御する。他の実施の形態では、成長速度を約０．１ｍｍ／分〜約２．０ｍｍ／分に制御する。一の実施の形態では、格子間欠陥を最小化するため、支配的な真性点欠陥である空孔を有するインゴットが生成されるように成長速度を選択する。他の実施の形態では、支配的な真性点欠陥である格子間物質を有するように、かつ、インゴット成長速度が固体−溶融物界面近くにおいて転位速度を超えるように成長速度を選択する。より高いシードリフトを用いて生産性を向上させてもよいが、実際のインゴット歪み限度により制限される。
【００２８】
一の実施の形態において、シード回転はゼロであり（すなわち、シードは回転せず）、上部ホットゾーン部材は活性であり、正方形の断面を有し、これにより正方形の断面を有するインゴットが得られる。これらの条件は従来のチョクラルスキー結晶成長法とは異なる。
【００２９】
以下図２を参照する。一の実施の形態では、インゴットを溶融物から引き上げるために使用される引上アセンブリ５８はチャック３２を含み、チャック３２は、チャック３２に取付けられている（又はチャック３２に吊り下げられている）多重シード結晶１８を有する。多重シードを用いることにより、作製されたインゴットは、テイパー状のシードコーンを有しない。当該テイパー状のシードコーンは、一つのシードを含む従来の装置（複数のより短いシードコーンを含む装置ではない）を用いて引き上げられたシリコンインゴットの特徴である。単結晶シリコンインゴットを成長させるための従来の引上技術では、付加的なシードは多結晶の核形成ポイントとなりうるため、シードは一つだけ含まれていた。シード１８はマウンティングブラケット２８に取付けられている。マウンティングブラケット２８は、サスペンションロッド３６を介してチャック３２に取付けられる；しかしながら、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、ブラケットをチャック３２に直接取付けてもよいし又は他の方法により取付けてもよい。マウンティングブラケット２８はサスペンションロッド３６から延び、各エンド４１、４２を含む２つの放射対称性レッグ３８を含む。一の実施の形態では、エンド４１、４２間の距離は、少なくとも、溶融物から引き上げられたインゴットの直径の約７５％であり、他の実施の形態では、溶融物から引き上げられたインゴットの直径の少なくとも約８５％、少なくとも約９５％、少なくとも約１００％である。図２に示すように、各レッグは、当該レッグに取付けられた５つのシードを有する。本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、各レッグは、当該レッグに取付けられた５より多い又は５未満のシードを有していてもよい。
【００３０】
マウンティングブラケット２８、サスペンションロッド３６、及びチャック３２は、グラファイト、グラファイトでコートされたシリコンカーバイド、シリコン、シリコンカーバイド、又は高温耐火金属から構成されていてもよい。コストがより低く、強度、及び製造の容易さのため、グラファイトによりコートされたシリコンカーバイドを使用してもよい。
【００３１】
以下図３を参照する。マウンティングブラケット２８は、２以上のレッグを含んでいてもよい。図３〜５に示されているように、マウンティングブラケットは、４つのレッグ３８を有する。各レッグは、第２のレッグに対して放射状に対称的である。
【００３２】
シリコンインゴットはインゴット引上装置のホットゾーンから現われ冷却が開始されるため、インゴットは放射状に収縮する。本発明の一の実施の形態では、シードを横方向に動かすことができインゴットの熱収縮に備えている配置において、結晶シード１８はマウンティングブラケット２８に取付けられている。例えば、図２、３、６に示されたシード結晶１８をワイヤ６０（図７）に取付けてもよい。ワイヤ６０はボール６２で終了している。シード結晶１８をボール・ソケット接合でマウンティングブラケット２８に取付けシードの横方向移動を可能としてもよい。別の態様では、シードを、耐火性金属ワイヤを用いて直接マウンティングブラケット２８に取り付けてもよい。
【００３３】
別の態様では、図４に示すように、マウンティングブラケット２８は、シード１８の移動を抑制する無数の棒状体４６を含んでいてもよい。例示のため、図４に唯一つのシードを示す。シード１８は開口部４８（図８）を有する。開口部４８により、シードをマウンティングブラケット２８に配置することができる。インゴットは冷却されるため、開口部４８はシードの横方向移動が可能となる程充分大きい。シードを溶融物に接触させるために降下させ、そして、上記溶融物からインゴットを引き上げるにしたがって、棒状体４６は、シード１８の移動を制限し、各シードが一の棒状体内側にとどまる。マウンティングブラケット２８は、レッグ３８のエンド４２近傍に上方突出部６０を有していてもよい。これは、レッグのエンドにおいてシード１８の移動を制限するように助力する。別の態様では、上方突出部６０を棒状体により置き換えてもよい。本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、マウンティングブラケット２８は上方突出部６０を有していなくてもよい。
【００３４】
別の態様では、図５に示すように、マウンティングブラケット２８は、複数の溝部５２を有していてもよい。当該実施の形態では、シード１８は開口部４８（図９）を有する。当該シードはテイパー部５６を有する。テイパー部５６にはリッジ５４に向かって（内側に向かって）テイパーが形成されている。リッジ５４はマウンティングブラケット２８の溝部５２に配置され、インゴットが冷却されるにしたがってシードが横方向に動くことに備えている。例示のため、図５にはシードが唯一つだけ示されている。
【００３５】
以下図６を参照する。本発明の一実施の形態によれば、マウンティングブラケット２８は、形状が円形である。ブラケットの直径は、溶融物から引き上げられたインゴットの直径の少なくとも約７５％であってもよく、他の実施の形態では、溶融物から引き上げられたインゴットの直径の少なくとも約８５％、少なくとも約９５％、さらには、少なくとも約１００％である。
【００３６】
溶融物から引き上げられたシリコンインゴットは断面積を規定する。例えば、直径約４５０ｍｍのシリコンインゴットの場合、断面積は約１５９０ｃｍ２である。一の実施の形態では、チャックに取付けられ、そしてインゴットを引き上げるためシリコン溶融物との接触に使用されるシード結晶の数は、インゴット断面積４００ｃｍ２当たり少なくとも約１個のシード結晶であり、他の実施の形態では、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１個のシード結晶である。他の実施の形態では、シリコン溶融物に接触するシード結晶の数は、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約１０個のシード結晶であり、他の実施の形態では、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約２０個のシード結晶であり、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり少なくとも約３０個のシード結晶である。他の実施の形態では、シリコン溶融物に接触するシード結晶の数は、インゴット断面積４００ｃｍ２当たり約１個の結晶〜インゴット断面積１００ｃｍ２当たり約３０個の結晶、インゴット断面積４００ｃｍ２当たり約１個の結晶〜インゴット断面積１００ｃｍ２当たり約２０個の結晶、インゴット断面積１００ｃｍ２当たり約１０個の結晶〜インゴット断面積１００ｃｍ２当たり約３０個の結晶である。一の実施の形態では、シード結晶は円状パターンで又は正の幾何学的配列で配置される。
【００３７】
一の実施の形態では、シリコンインゴットが少なくとも１ｍｍの平均公称結晶粒子サイズを有するように成長条件を制御し、他の実施の形態では、約１ｍｍ〜約２５ｍｍの平均公称結晶粒子サイズを有するように制御する。他の実施の形態では、シリコンインゴットは、約１ｍｍ〜約１５ｍｍ、さらには、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの平均公称直径を有する。他の実施の形態では、シリコンインゴットの平均公称結晶粒子サイズは、約５ｍｍ〜約２５ｍｍ、約５ｍｍ〜約１５ｍｍ、又は約５ｍｍ〜約１０ｍｍである。
【００３８】
いくつかの実施の形態では、多結晶シリコンインゴットは円柱状であり、約１５０ｍｍの公称直径を有し、他の実施の形態では、約２００ｍｍの公称直径を有し、さらに別の態様では、約３００ｍｍの公称直径を有する。いくつかの実施の形態では、シリコンインゴットは、少なくとも約３００ｍｍの公称直径を有し、さらには、約４５０ｍｍの公称直径を有する。他の実施の形態では、インゴットは、円柱状以外の形状（具体的には、矩形又は正方形）を有し、そして、多結晶シリコンインゴットは、円柱状インゴットに関して上述したように、最大公称寸法（全長を含まない）を有し、及び／又は、約５０ｍｍ〜約５００ｍｍ、又は、約１００ｍｍ〜約３５０ｍｍの最大公称寸法を有する。
【００３９】
典型的なチョクラルスキー法の場合と同様、シリコンインゴットは、形状が環状であってもよい。正方形のインゴットは、シードを回転させないことにより、そして、高い半径方向溶融勾配を付与するよう設計された上部ホットゾーン部材を用いることにより、上記シリコン溶融物から引き上げてもよい。高い半径方向溶融勾配は、大きな絶縁体を使用することにより、又は、ヒータ等の活性素子を使用することにより達成してもよい。
【００４０】
多結晶シリコンインゴットは、太陽電池製造のための材料を最大限活用するように切断してもよい。特に、太陽電池製造オペレーションにおいて従来から製造されている、正方形の又は矩形のインゴットセグメント（当該セグメントは、正方形の又は矩形のウェハに切断される）が形成されるように切断してもよい。円柱状のインゴットを切断する際に使用される一の適切な切断パターンを図１０に示す。インゴット９０の直径一定部分を切断して４つの中央インゴットセグメント９２を作製する。各セグメント９２は、インゴットの中央Ｃから外周サイドまで延在する。換言すれば、断面の対角長さは、実質的に、インゴットの半径と等しい。インゴット９０の直径一定部分を切断して、４つの外周インゴット部分９４を作製する。各外周インゴットセグメント９４は、中央インゴットセグメント９２の２つに近接するインゴット９０の一部から切断される。外周インゴットセグメント９４はインゴット９０の外周サイドまで延在し、利用されていない部分９１のサイズを最小化する。各半径方向インゴットセグメント９４は、さらに、第１部分９５と第２部分９７とに分割してもよい。インゴットを切断する方法は、当該技術分野における通常の知識を有する者に良く知られており、インゴットを様々なセグメント９２、９４及びセクション９５、９７に分割するためにワイヤーソーを使用することが含まれる。一の実施の形態では、シリコンインゴットは、六方晶系の太陽電池が作製されるように切断される。本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、他の切断パターンを用いてもよい。
【００４１】
本発明の又はその実施の形態の構成要素を導入する際、冠詞”ａ”、”ａｎ”、”ｔｈｅ”、及び”ｓａｉｄ”は、１以上の構成要素が存在することを意味する。”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）”、”ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含有する）”及び”ｈａｖｉｎｇ（有する）”は、包括的であり、列挙された構成要素以外に付加的な構成要素が存在してもよいことを意味する。
【００４２】
本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、上述の装置及び方法において様々な変更を加えることが可能であるため、本明細書に記載され添付の図面に図示された全ての構成要素は例示であり、限定するものではないと解釈されるべきである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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