本发明专利技术提供使石英坩埚的较长期使用成为可能而且能够改善工作效率的晶体生长装置及晶体生长方法。本发明专利技术的晶体生长装置包括具有石英坩埚的晶体生长炉、原料熔融炉、从所述原料熔融炉向所述石英坩埚重复供给熔融原料的供给单元。所述晶体生长炉具有供给所述熔融原料的供给口，所述供给口也可以相对于所述原料熔融炉连接分离自如。另外，在所述原料熔融炉的周围也可以配置有多个所述晶体生长炉。并且，所述原料熔融炉也可以具有不熔解物质分离单元。另外，本发明专利技术的晶体生长方法中向石英坩埚填充预先熔化的熔融原料。在本发明专利技术的晶体生长方法中，也可以在所述填充之前从所述熔融原料除去不熔解物质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为半导体材料、太阳能电池使用的硅的。
技术介绍
作为半导体用的硅晶体生长方法，广泛使用切克劳斯基(Czochralski)法(CZ法) 及垂直梯度凝固法(VGF法)。该CZ法或垂直梯度凝固法(VGF法)在进行大口径晶体的生长方面具有优势，但是从节约资源、节能的观点考虑存在一些问题。并且，作为这样的问题中的一个，可以举出需要频繁更换每一批次的石英坩埚的问题。即，在CZ法或垂直梯度凝固法(VGF法)中，将填充于石英坩埚内的多晶硅熔解，并从该熔融液制造硅晶体，但石英坩埚的内表面暴露于高温的硅熔融液并发生老化，因此每制成一个或数个硅晶体都需要进行更换。因此，设计了降低石英坩埚的老化、或使能够从一个石英坩埚生产的硅晶体的数目增加等降低石英坩埚的更换频率的方法。并且，作为这样的方法有例如日本特开 2000-247788号公报(专利文献1)所公开的单晶硅的制造方法、日本特开2004-338978号公报(专利文献2)所公开的单晶硅提拉法。根据上述专利文献1所公开的制造方法，通过对石英坩埚内的硅熔融液施加磁场，能够抑制石英坩埚内表面的老化，从而延长石英坩埚的寿命。并且，能够将使用石英坩埚制造硅晶体的时间长期稳定在100小时以上。另外，根据专利文献2所公开的单晶硅提拉法，不是重复进行利用现有的再装料方法所进行的在每次提拉结束后打开提拉室并取出晶体的操作，而是能够从一个石英坩埚重复进行再装料并同时连续提拉硅晶体。另外，能够省略如现有的在每次晶体提拉结束时进行的开闭闸阀的操作和取出提拉晶体的操作，与现有技术相比工作效率提高，并且能够防止由上述开闭及取出操作造成的炉内污染，并能够进一步提高合格率。专利文献1 日本特开2000-247788号公报 专利文献2 日本特开2004-338978号公报
技术实现思路
石英是坚硬的矿物，因此从机械强度方面考虑，理论上也能够较长期地使用，并且能够较长期地使用可以说是社会的要求。但是，石英坩埚只要存在在硅的熔解温度下保持的时间，就是在晶体制造工序中最高温度区域下使用，因此与硅熔融液的界面、特别是熔融液表面的接触部上的侵蚀增多，即使是上述专利文献1或专利文献2所公开的方法也不能充分降低石英坩埚的更换频率。另一方面，现有方法中除石英坩埚的更换频率高这样的问题外，还存在工作效率差这样的问题。例如，进行太阳能电池用的垂直梯度凝固的VGF法中存在的问题是，制造晶体时在使硅熔融的期间不能使晶体生长，从而浪费了该熔融时间。另外，垂直梯度凝固法(VGF法)在熔解时有可能产生大型坩埚的变形或破损，不能除去不熔解物质。因此，本专利技术的目的在于提供使石英坩埚的较长期的使用成为可能，而且能够改善工作效率的。另外，目的在于，在垂直梯度凝固法(VGF法) 中，抑制熔解时大型坩埚的变形或破损，事前制作并供给熔融物，由此提高炉的安全和工作效率，并在除去不熔解物质后进行晶体生长。本专利技术的晶体生长装置包括具有石英坩埚的晶体生长炉、原料熔融炉及从所述原料熔融炉向所述石英坩埚重复供给熔融原料的供给单元。所述晶体生长炉也可以具有供给所述熔融原料的供给口，所述供给口相对于所述原料熔融炉连接分离自如。在所述原料熔融炉的周围也可以配置有多个所述晶体生长炉。所述原料熔融炉也可以具有不熔解物质分离单元。本专利技术的晶体生长方法中向石英坩埚填充预先熔化的熔融原料。在本专利技术的晶体生长方法中，也可以在所述填充之前从所述熔融原料除去不熔解物质。专利技术效果 根据本专利技术的晶体生长装置及晶体制造方法，石英坩埚不使用于熔融用于生成晶体的原料，只接受预先熔化的熔融原料，因此内面不会损伤。即，无需接近石英的软化点温度来熔解多晶体原料，连石英的变形也少。另外，现有的再装料方法中伴随有熔解固体原料硅的无效时间，但是，本专利技术中能够在短时间内转移至晶体生长作业，因此能够更长期地使用石英坩埚，而且能够改善工作效率。另外，向石英坩埚填充熔融原料前，若从那里除去伴随有杂质的不熔解物质，则在对原料进行再利用的情况下，也能够防止由不熔解物质混入熔融原料而造成的结晶不良。 因此，能够降低由原料中的不熔解物质造成的晶体品质下降、晶体崩解，能够使用低成本原料并且能够长期使用石英坩埚。并且，在本专利技术的晶体生长装置中，若晶体生长炉具有相对于原料熔融炉连接分离自如的供给口，则晶体生长炉和原料熔融炉能够保持仅在向石英坩埚供给熔融原料时结合并在其以外的时间分离的状态。因此，能够更准确地进行晶体生长炉中的压力管理，并能够更长期地使用石英坩埚。并且，若在原料熔融炉的周围配置多个具有相对于原料熔融炉连接分离自如的供给口的晶体生长炉，则多个晶体生长炉能够同时工作，从而能够更加改善整个装置的工作效率。附图说明 图1是表示本专利技术的晶体生长装置的概略构成并且处于结合状态的晶体提拉炉和原料熔融炉的侧视图。图2是表示晶体提拉炉和原料熔融炉的配置关系的俯视图。图3是表示本专利技术的晶体生长装置的其它实施例的概略构成并且处于结合状态的晶体提拉炉和原料熔融炉的侧视图。标号说明 1石英坩埚 2、12真空腔室 3熔融原料 4晶体 5主闸阀 6副闸阀 7提拉机构 10原料熔融炉 11熔融坩埚 13料斗 14供给路 15闸阀 20供给装置 21蛇管结构部 22供给管 23架台 30引导件 31监视窗 具体实施例方式图1及图2中表示本专利技术的晶体生长装置的主要部分的概略构成。图1是表示处于结合状态的晶体提拉炉和原料熔融炉的侧视图，图2是表示晶体提拉炉和原料熔融炉的配置关系的俯视图。另外，为了易于理解并便于说明装置的概略，各部分的大小及形状在各图中进行了适宜调整，有在各图之间不一致的情况。该装置具有进行基于CZ法的晶体提拉的四个晶体提拉炉9。该晶体提拉炉9由石英坩埚1和容纳该石英坩埚1的真空腔室2构成，能够在氦气、氩气等惰性气体的气氛中进行保持熔融原料3、提拉晶体4的操作。真空腔室2中设置有在取出被提拉的晶体4和向石英坩埚1填充原料时进行开闭的主闸阀5及副闸阀6。另外，在真空腔室2的内部设置有晶体4的提拉机构7。另外，该装置具有原料熔融炉10。原料熔融炉10由熔融坩埚11和容纳该熔融坩埚11的真空腔室12构成，能够在氦气、氩气等惰性气体的气氛中使晶体的原料在熔融坩埚 11中熔化。另外，在熔融坩埚11的上方设置有用于向熔融坩埚11供给固形原料(多晶硅等)的料斗13，固形原料经由从该料斗13的下部伸出的供给路14被供给至熔融坩埚11。 另一方面，原料熔融炉10的真空腔室12具有如下结构设置有用于填充固形原料的闸阀 15，在料斗内的固形原料变少时通过该闸阀15补充原料。另外，闸阀15具有用于在补充原料时不使炉内气氛恶化的未图示的气闸结构。如图2所示，所述晶体提拉炉9以原料熔融路10为中心并在其周围以等间隔的方式进行配置。并且，在晶体提拉炉9和原料熔融炉10之间设置有熔融原料3的供给装置 20。供给装置20由以气密方式连结晶体提拉炉9和原料熔融炉10的蛇管结构部21、和在蛇管结构部21内从熔融坩埚3到达石英坩埚1的供给管22构成。供给管22是在透明石英管的外周卷绕有加热线圈并由绝热材料覆盖而成，在原料熔融炉10的内部以在铅直方向及水平方向(图1的箭头方向)上自如移动的方式由架本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种晶体生长装置，其特征在于，包括具有石英坩埚的晶体生长炉、原料熔融炉及从所述原料熔融炉向所述石英坩埚重复供给熔融原料的供给单元。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：堀冈佑吉，
申请(专利权)人：三菱综合材料技术株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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