薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法与流程

1.本发明涉及一种能连续地制造厚度为数百μm左右的薄板状的单晶的薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法。


背景技术：

2.近年来，呼吁从化石燃料向可再生能量的转换，以世界级规模进行从消耗石油的发电方式向采用利用太阳光的太阳能电池的发电方式的转换。然而，太阳光发电的发电成本仍然比其他发电方式高，期望开发高效率且廉价的太阳能电池。
3.作为构成太阳能电池的基板材料，已知半导体晶体硅、非晶硅、化合物半导体晶体等各种材料，分别进行了开发。其中，半导体晶体硅是主要的基板材料。基板的通用尺寸是155mm见方且厚度0.3mm左右，对该通用尺寸的晶体硅基板施加使高效率太阳光发电成为可能的处理，将安装有取出发电而得的电力的电极的产品称为“单元”，将使多个该单元呈面状排列而得的产品称为“模块”。配合使用环境设置该模块以用作太阳光发电装置。
4.为了削减太阳能电池的发电成本，重要的是，开发出一种新的制造方法，能提高作为单元的主要构成部件且由半导体晶体硅构成的基板的性能，与现状相比能削减基板材料的制造成本。
5.然而，作为被认为能以太阳能电池的形式达成高效率发电的太阳能电池单元的结构，存在如下的方式：通过用非晶硅层从两侧夹住添加了磷的n型单晶硅板来扩大可利用太阳光波长范围的、被称作hit(heterojunction with intrinsic thin-layer：本征薄膜异质结)型。
6.采用上述被称作hit型的方式并将取出发电而得的电力的电极全部集中在背侧且从正侧排除掉电极的背触点型的并用方式被认为能达成最高效率。在这里所使用的n型单晶硅基板中，磷必须以最佳组成均质地添加。
7.目前主要的通用太阳能电池用晶体硅基板的制造方法有两种方法。第一种方法是在大型石英制坩埚中使原料熔解，从下方朝上方进行凝固的单向凝固法，且该方法是将所得的大型晶体块切断成通用尺寸从而制造晶体基板的方法。
8.然而，通过该方法制造的晶体块是添加了硼的p型多晶，在原理上无法利用该单向凝固法制造用于上述高效率太阳能电池所需的n型硅单晶基板。
9.第二种方法是如下的方法：通过所谓的引上法来制造圆棒状单晶，将制造出的圆棒状单晶进行切断加工，从而制造通用尺寸的单晶基板，上述引上法中，在石英制坩埚中使原料熔解，使种晶单晶浸于得到的熔融液，一边生长一边向上方提起。
10.该引上法存在两大技术问题。第一个技术问题是制造单价高昂。用引上法获得的单晶的制造成本随着单晶棒的直径变大而增大。要获得通用尺寸的基板，需要直径250mm左右的单晶棒，但为了削减制造成本，使用直径200mm左右的单晶棒制造通用尺寸的基板。因此造成四边形的四角缺损的形状，显然效率会比准确的四边形形状的产品低。
11.引上法的第二个技术问题是，为了成为n型而添加的磷的含有浓度难以均质化。向硅原料添加磷并熔解而得的熔融液中的磷浓度是均质的，但作为单晶最初固化的部分的磷浓度低于熔融液中的磷浓度。将该现象称作“分配现象”，将熔融液中的磷浓度和固化物中的磷浓度之比称作“分配系数”。
12.在硅的情况下，磷的分配系数被设为0.35左右，因而最初固化的部分的磷浓度稀，差量残留在熔融液中。因此，随着固化推进，熔融液中的磷浓度变浓，伴随于此固化物中的磷浓度也根据分配系数变浓。故而，最佳组成部分限定于得到的单晶中的一部分。
13.而且，在最初于坩埚中熔解的原料的一半左右已固化的阶段，磷的浓度变得过浓，无法用于太阳能电池。因此，采用如下的制造方法：使单晶的制造作业停止，在将制造炉内的气氛维持为惰性气体气氛并维持原料熔融液温度的状态下取出产品，向残留原料熔融液中补给新的粒状原料以恢复到起初的原料熔融液组成，重新开始第二根单晶的制造。
14.在该制造方法中，会发生保持原料熔融液的石英坩埚的消耗，因此，重复的使用次数是两次，即便使用特别调制的高品质石英坩埚，顶多重复三次是极限了。
15.该制造方法最大的问题在于无法使产品中的磷浓度变均质。虽然通过仅用最佳组成品制造太阳能电池用单元能达成高效率，但最佳组成品的成品率低，因而价格高昂，这将直接关系到发电成本的上升。
16.若因此使用与最佳组成品相比磷浓度过稀的产品和磷浓度过浓的产品以谋求成本削减，则显然会造成模块的发电效率恶化。除上述以外，削减太阳能电池用单晶硅基板的制造成本的方法的开发也是至今都在致力进行。当然，与将大型晶体块切断以制造薄板单晶相比，一开始就制造规定厚度的薄板单晶并将其切断成规定尺寸的方法更可能降低切断损耗或生产成本。
17.至今为止已报告的薄板状晶体硅的制造方法有三种方法。第一种方法是如下的方法：向在坩埚中熔解的原料熔融液插入设置有狭缝的被称作模具(die)的夹具，使薄板状种晶单晶浸于通过表面张力从模具(die)的狭缝向上部流出的熔融液，一边进行固化一边向上方提起，从而制造薄板状单晶，该方法被称作efg(edge defined film-fed growth：限边馈膜生长)法。
18.该制造方法是以美国为中心致力开发起来的，但尚未作为太阳能电池用硅基板制造用而实用化。作为其原因，可例举：找不到能经受住稳定且长时间使用的夹具的原材料、难以进行原料熔融液的固化时的温度控制、难以大型化等。
19.第二种方法是被命名为esr(edge stabilized ribbon：边缘稳定绳)法的方法，且该方法是使用绳代替上述模具(die)的方法。在该esr法中，最初将绳浸于原料熔融液的表面并横向地贴上，稍微抬起后，因表面张力而附随绳被抬起的原料熔融液固化，而形成薄板状晶体。
20.在绳的两侧也连上绳，将它们一起向上方提起后，固化的薄板状晶体也一起边生长边向上方提起。但是，该方法中，最初被绳抬起而固化的部分是“多晶”，附随地生长的薄板也是“多晶”而非“单晶”。
21.第三种方法是被命名为：树枝状网膜(树枝状布)生长法(英文：dendritic web growth method)的方法。枝晶体(树枝状晶体)具有如下的性质：若生长速度达到某个速度，则优先朝导热性高的方位方向生长。该方法是利用上述枝晶体(树枝状晶体)的性质制造薄
板状晶体的方法。
22.该方法是并非像efg法或esr法那样使用夹具或绳的方法，被认为只要将生长控制成最佳就能生长单晶。然而，现实中，只要没有使最初的枝晶体(树枝状晶体)变单一就无法进行单晶的制造，因此，并没有通过该方法持续生长大型且长条的薄板状单晶的实例，尚未实现工业化生产。
23.另一方面，如上所述，至今为止已报告的薄板状晶体的制造方法都是将硅熔融液保持于石英坩埚中来制造晶体的方法。若像上述制造方法那样使原料硅在石英坩埚中熔解，则会像式1那样，硅熔融液与石英反应而产生一氧化硅(sio)。
24.[方程式1]
[0025]
反应生成的一氧化硅(sio)作为固熔体混入产品即晶体硅中，成为单晶的性能恶化的主要原因。因此，为了制造高品质单晶，期望无需使用石英坩埚的制造方法。
[0026]
目前，作为不使用坩埚地制造单晶硅的方法，使用高频感应加热使原料棒熔解、固化以制造单晶的高频悬浮区域熔融法被实用化(例如专利文献1)。通过该高频悬浮区域熔融法，能获得产品中不含一氧化硅(sio)的高纯度单晶。
[0027]
然而，可用于高频悬浮区域熔融法的原料棒是特别调制的高致密的产品，这种原料棒昂贵且供给量被限定，不适合用于期望低成本的太阳能电池。此外，上述高频悬浮区域熔融法中，薄板状单晶的制造极为困难，未见有记述已制造出的报告。
[0028]
作为其他不使用坩埚地制造高纯度单晶的方法，已知使用红外线的方法。作为使用红外线制造单晶的方法，已知将原料粉末加工成棒状并将对其局部加热以进行熔解、固化从而制造单晶棒的红外线悬浮区域熔融法。
[0029]
该红外线悬浮区域熔融法使通过红外线加热而形成的熔融液在熔融液自身的表面张力的作用下保持于原料棒，持续进行原料的熔融和固化。另外，该红外线悬浮区域熔融法中，以往采用从水平方向照射红外线的方式。然而，该从水平方向进行的照射方式中，原理上无法制造直径大的单晶。
[0030]
因此，开发了如下的上表面熔解法：对配置在下部的直径大的种晶单晶的上表面照射红外线使其熔解，向该处滴下使原料熔解而得的原料熔融液，从而能制造直径大的单晶。根据该上表面熔解法，能制造的单晶的直径在原理上是没有限制的，因而其适用范围显著扩大。
[0031]
另一方面，作为目前的工业用单晶的材料，除上述太阳能电池用材料以外，也使用作为铁电体材料的铌酸锂、钽酸锂、作为荧光体材料的硅酸镥、硅酸钆、作为激光材料的钇铝石榴石、钆镓石榴石型铁氧体等众多氧化物材料。
[0032]
通过引上法将上述氧化物材料制造成圆棒状单晶，将其切断加工成厚度0.3mm左右的薄板状单晶，从而用于各种器件制造。然而，在引上法中，无法避免从坩埚材料到产品中的污染，而且，由于如上所述的分配现象，在原理上无法使有用添加物在产品中的浓度均质化。因此，会在高品质器件制造中发生不良状况。
[0033]
因此，与在制造圆棒状单晶之后切断加工成薄板状单晶来利用的情况相比，一开始就以最佳组成制造规定厚度的薄板状单晶来利用的情况明显能以低成本制造高性能产
品。
[0034]
现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特许第5279727号公报


技术实现要素：

[0035]
发明所要解决的技术问题然而，至今为止的薄板状单晶制造方法的研究开发的成果并不充分，制造薄板状单晶并用于工业用的例子仅仅处于基于efg法的蓝宝石单晶板和氧化镓单晶板的制造等被知晓的程度。
[0036]
本发明是鉴于上述实际情况而形成的，目的是提供一种薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法，该薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法能够以低成本连续且高精度地制造添加剂浓度为最佳组成且均质的、厚度为数百μm左右的薄板状单晶。
[0037]
解决技术问题所采用的技术方案本发明是为了解决上述现有技术的技术问题而发明的，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，包括：红外线照射单元，该红外线照射单元对薄板状单晶制造用原料块(以下，也称原料块)的上侧面照射红外线，使所述上侧面的表面熔解；以及升降单元，该升降单元将薄板状种晶单晶的下侧面浸于用所述红外线照射单元熔解且在所述上侧面的表面获得的熔融液中，并且将所述薄板状种晶单晶从浸入的状态向上方提起，所述薄板状单晶制造装置构成为：通过经由所述升降单元使薄板状种晶单晶的所述下侧面浸于利用所述红外线照射手段在薄板状单晶制造用原料块的上侧面的表面获得的熔融液中，以从浸入的薄板状种晶单晶的所述下侧面开始单晶的培育，还通过经由所述升降单元将薄板状种晶单晶向上方提起，以连续地制造薄板状单晶。
[0038]
若如此构成，则构成装置的构件少，添加剂浓度是最佳组成且均质，能够以低成本连续且高精度地制造添加剂浓度为最佳组成且均质的厚度数百μm左右的薄板状单晶。此外，能高精度地制造分解熔融物质、固熔体物质等所谓的不一致熔融物质的均质组成薄板状单晶。
[0039]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，从所述红外线照射单元照射的红外线是激光。若像这样是激光，则能准确地加热原料块的规定范围，因而能准确地持续形成熔融液(熔融液积存部)而不会造成熔融液从原料块的上侧面洒落。
[0040]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，所述激光的照射区域的形状是在水平方向上细长的中空四边形形状，以形成所述中空四边形形状的照射区域的形式对所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面的除中心部以外的周缘区域照射激光。
[0041]
若如此以形成中空四边形形状的照射区域的形式使激光对准原料块的上侧面的除中心部以外的周缘区域照射，则原料块的上侧面的除中心部以外的周缘区域先熔解，激
光未照射的中心部通过来自先熔解的周缘区域的熔融液的热传导而熔解。
[0042]
因此，能将中心部的温度控制得比周缘区域的温度低。另外，作为形成激光的中空四边形形状的照射区域的方法，例如也可以从四方照射直线状的激光。
[0043]
而且，相对于原料块的上侧面，可以从斜上方的方向照射激光，也可以从正上方沿垂直方向照射激光，优选能根据单晶材料的热传导特性、所制造的薄板状单晶的厚度，将照射角度调节成最佳角度。另外，为了熔解原料块并连续地制造薄板状单晶，需要同时进行并持续原料块的熔解以及固化为薄板状单晶。然而，原料块的熔解需要加热，薄板状单晶的固化需要熔融液的冷却。
[0044]
因此，为了使薄板状单晶的稳定制造变得可能，必须使“加热”和“冷却”的相反行为以良好的控制性稳定地持续。通过将上述中空四边形形状的激光照射到原料块，能实现上述目的。即，通过使原料块的上侧面的熔融液积存部具有这样的温度分布，能从上述中心部稳定且连续地进行薄板状单晶的生长。
[0045]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，所述升降单元是将所制造的所述薄板状单晶连续地以卷筒状进行卷绕的卷绕单元，所述卷绕单元包括：卷装轴，该卷装轴连续地卷绕所述薄板状单晶；以及转动单元，该转动单元使所述卷装轴转动，构成为将所述薄板状种晶单晶悬挂于所述卷装轴。
[0046]
若如此构成卷绕单元，则能可靠地将连续地制造出的薄板状单晶卷绕于卷装轴，不会使装置过度大型化。此外，制造出的薄板状单晶呈卷筒状，因而在出货时能容易地搬运，能提高操作性。
[0047]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，所述薄板状种晶单晶经由多个细线悬挂于所述卷装轴。若如此利用耐热且高强度的细线进行薄板状种晶单晶的悬挂，则能够将连续地制造出的薄板状单晶可靠地卷绕于卷装轴。
[0048]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，优选的是，在所述薄板状种晶单晶中，安装所述细线的部分的厚度是在所制造的所述薄板状单晶的厚度以下的大小。
[0049]
若如此在薄板状种晶单晶中将安装细线的部分的厚度设置成在所制造的薄板状单晶的厚度以下的大小，则在将薄板状单晶卷绕于卷装轴时，能够可靠地防止薄板状单晶的表面与细线接触而产生破损。
[0050]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，最初在所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面配置有必要量的与所制造的所述薄板状单晶的组成平衡共存的液相的组合物。
[0051]
若如此从最初开始在原料块的上侧面配置必要量的与所制造的薄板状单晶的组成平衡共存的液相的组合物，则能够连续地制造均质且最佳组成的薄板状单晶。
[0052]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，在所述升降单元与所述薄板状单晶制造用原料块之间配设有止摆构件，该止摆构件对连续地制造的所述薄板状单晶的摆动进行防止。
[0053]
若如此配设止摆构件，则能够对制造出的薄板状单晶过度左右摆动进行抑制。因此，能以生长位置不产生偏差的形式保持在规定的范围内，能够连续且稳定地制造高品质的薄板状单晶。
[0054]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，优选的是，在所述升降单元与所述薄板状单晶制造用原料块之间配设有遮蔽构件，该遮蔽构件对从所述熔融液发出的辐射热以难以到达连续地制造的薄板状单晶的形式进行遮蔽。
[0055]
薄板状单晶一边从熔融液提起一边固化，但若从熔融液发出的辐射热到达了制造出的薄板状单晶，则难以使薄板状单晶的制造速度变快。因此，通过设置遮蔽构件，使熔融液的辐射热以难以到达制造出的薄板状单晶，能提高薄板状单晶的制造效率。
[0056]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，所述薄板状单晶制造用原料块呈大致长方体。如果是这样的形状，则能通过红外线的照射将熔融液(熔融液积存部)持续地设置于原料块的上侧面的表面。
[0057]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面的大小设定为：与所述薄板状种晶单晶的下侧面的大小相比，在厚度方向和横向上均大数mm以上。
[0058]
若如此设定原料块和薄板状种晶单晶的大小，则能将薄板状种晶单晶的下侧面全部浸于熔融液中，能够连续地制造期望的尺寸的薄板状单晶。
[0059]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，包括：载置台，该载置台载置所述薄板状单晶制造用原料块；以及位置控制单元，该位置控制单元以使所述载置台的位置成为规定位置的形式进行位置控制。
[0060]
若如此设置成能对载置台的位置(尤其是上下方向的位置)进行控制，则即使原料块的熔融液的液面位置随着薄板状单晶的提起而下降，也能以保持起初的位置的形式使原料块的位置上升，能够始终将液面位置控制在相同的位置。因此，始终使红外线的照射位置固定于相同的位置即可，能够稳定且以良好的成品率连续地制造薄板状单晶。在从垂直方向对原料块的上侧面照射平行地行进的激光的情况下，即使原料块的熔融液的液面位置下降，激光的照射强度也不变，因而可以不进行将原料块的熔融液的液面位置维持为固定的位置控制。
[0061]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，所述升降单元构成为将所述薄板状种晶单晶的所述下侧面浸于通过所述红外线照射单元熔解的薄板状单晶制造用原料块的上侧面的熔融液的中心部。
[0062]
熔融液的中心部是熔融液持续积存的部位，若使薄板状种晶单晶的下侧面浸于上述中心部，则通过用升降单元将薄板状种晶单晶向上方提升，能连续地制造薄板状单晶。
[0063]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，在所述薄板状单晶制造用原料块的周围设置有预热单元，该预热单元对所述薄板
状单晶制造用原料块进行预先加热。
[0064]
若如此将原料块预先加热至熔点附近，则能削减红外线照射单元的红外线的照射量，同时提供调节精度，由此，能对熔融液积存部的范围进行微调节。因此，能够稳定且高精度地连续地制造薄板状单晶。
[0065]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，优选的是，至少将所述薄板状单晶制造用原料块配设于腔室内，在所述腔室的上部配设有所述升降单元。若如此将原料块配设于腔室内，则能在与单晶材料匹配的气氛下制造薄板状单晶。
[0066]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，包括气体导入装置，该气体导入装置用含有添加剂的气氛气体将所述腔室内填满。
[0067]
若如此包括气体导入装置，则能使腔室内成为与所制造的薄板状单晶的材料的特性匹配的气氛，由此，能制造添加剂浓度是最佳组成且均质的高品质薄板状单晶。
[0068]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，其特征是，多个所述升降单元设置于所述薄板状单晶制造用原料块的上部。
[0069]
若如此构成，则例如通过使多个薄板状种晶单晶排列地浸于一个熔融液积存部并分别利用升降单元向上部提起，与升降单元为一个的情况相比，能显著提高薄板状单晶的制造效率。
[0070]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，优选的是，所述薄板状种晶单晶的厚度在300μm～500μm的范围内。如果是这样的厚度，则能连续地制造高纯度的薄板状单晶，能通过卷绕达成长条化。
[0071]
而且，本发明的薄板状单晶制造装置，优选的是，所述薄板状单晶的厚度在100μm～3000μm的范围内。所制造的薄板状单晶的厚度在100μm～3000μm的范围内能够制造，而在假定用卷绕单元进行卷绕的情况下，优选在100μm～500μm的范围内。然而，通过调节熔融液温度和提起速度，可以调节成比100μm薄或比500μm厚。
[0072]
不过，在比500μm厚的薄板状单晶的情况下，在将薄板状单晶卷绕于卷绕单元的卷装轴时的直径大型化。在该情况下，也可不卷绕地向上方提起而产品化。尤其在制造太阳能电池用薄板状单晶硅的情况下，优选薄板状单晶的厚度在200μm～400μm的范围内。
[0073]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，至少具有：熔解工序，该熔解工序中，经由红外线照射单元将红外线照射到薄板状单晶制造用原料块的上侧面，使所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面的表面熔解；培育工序，该培育工序中，经由升降单元将薄板状种晶单晶的下侧面浸于通过所述熔解工序在所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面的表面获得的熔融液中，从所述薄板状种晶单晶的所述下侧面开始单晶的培育；以及连续制造工序，该连续制造工序中，将通过所述培育工序开始了单晶的培育的所述薄板状种晶单晶向上方提起，连续地制造薄板状单晶。
若是这样的制造方法，则能够以低成本连续且高精度地制造添加剂浓度为最佳组成且均质的厚度数百μm左右的薄板状单晶。
[0074]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，在所述熔解工序中，从所述红外线照射单元照射的红外线是激光。
[0075]
若像这样是激光，则能准确地以所需的形状加热原料块的规定范围，因而能准确地持续形成熔融液积存部而不会造成熔融液从原料块的上侧面洒落。
[0076]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，在所述熔解工序中，所述激光的照射区域的形状是在水平方向上细长的中空四边形形状，以形成所述中空四边形形状的照射区域的形式对所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面的除中心部以外的周缘区域照射激光。
[0077]
若如此以形成中空四边形形状的照射区域的形式使激光对准原料块的上侧面的除中心部以外的周缘区域照射，则原料块的上侧面的除中心部以外的周缘区域先熔解，激光未照射的中心部通过来自先熔解的周缘区域的熔融液的热传导而熔解。
[0078]
因此，能将中心部的温度控制得比周缘区域的温度低。由此，能稳定地以良好的控制性使原料块的熔解以及从熔融液的固化这样相反的行为持续。即，通过使原料块的上侧面的熔融液积存部具有这样的温度分布，能从上述中心部稳定且连续地进行薄板状单晶的生长。
[0079]
而且，相对于原料块的上侧面，可以从斜上方的方向照射激光，也可以从正上方沿垂直方向照射激光，优选根据薄板状单晶材料的导热率、厚度，将照射角度调节成最佳角度。在导热率高的材料的情况下，激光的照射角度优选将离水平方向的角度控制得大，在导热率低的材料的情况下，激光的照射角度优选将离水平方向的角度控制得小。
[0080]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，还具备卷绕工序，所述卷绕工序在所述连续制造工序之后，将连续地制造出的所述薄板状单晶以卷筒状卷绕。若如此具有卷绕工序，则能可靠地将连续地制造出的薄板状单晶以卷筒状卷绕，能够高效地制造薄板状单晶。
[0081]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，在所述熔解工序中，在所制造的所述薄板状单晶是分解熔融物质的情况下，最初在所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面配置必要量的与所述薄板状单晶的组成平衡共存的液相(将其称为溶剂相)的组合物。
[0082]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，在所述熔解工序中，在所制造的所述薄板状单晶是包括添加剂的固熔体物质的情况下，最初在所述薄板状单晶制造用原料块的上侧面配置必要量的与所述薄板状单晶的组成平衡共存的液相(将其称为溶剂相)的组合物。
[0083]
由此，当薄板状单晶从最初形成于原料块的上侧面的溶剂相固化时，溶剂相的量减少，组成中结晶成分变少。因此，在溶剂相的下侧，激光的到达强度上升，温度上升，因而原料块的熔解推进。
[0084]
由此，结晶和原料块的熔解同时推进，因此，所得的产品(薄板状单晶)中的添加剂
浓度变得与原料块中的添加剂浓度相同且变均质。上述体系(scheme)被称作“溶剂移动法”，是能通过熔融液法制造均质组成的单晶产品的唯一方法。
[0085]
若如此一开始就在原料块的上侧面配置必要量的与所制造的薄板状单晶的组成平衡共存的液相的组合物，则能够连续地制造均质且最佳组成的薄板状单晶。
[0086]
而且，本发明的薄板状单晶制造方法，其特征是，在所述培育工序中，将所述薄板状种晶单晶的所述下侧面浸于所述熔解的薄板状单晶制造用原料块的上侧面的表面的熔融液的中心部。
[0087]
熔融液的中心部是熔融液持续积存的部位，若使薄板状种晶单晶的下侧面浸于上述中心部，则通过用升降单元将薄板状种晶单晶向上方提升，能连续地制造薄板状单晶。
[0088]
发明效果根据本发明的薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法，通过用红外线熔解薄板状单晶制造用原料块的上侧面的表面，形成熔融液，且将薄板状种晶单晶浸于上述熔融液内并向上方提起，能够以低成本连续且高精度地制造添加剂浓度为最佳组成且均质的厚度数百μm左右的薄板状单晶。
附图说明
[0089]
图1是本发明第一实施方式的薄板状单晶制造装置的概略图。图2是示出从红外线照射单元照射的激光的照射区域的形状的图。图3是在本发明的薄板状单晶制造装置中从上侧面侧观察薄板状单晶制造用原料块的状态的概念图。图4是本发明第一实施方式的薄板状单晶制造装置的另一概略图。图5是用于说明在图1示出的薄板状单晶制造装置中形成于薄板状单晶制造用原料块的上侧面的熔融液(熔融液积存部)的状态的图。图6是用于说明在图4示出的薄板状单晶制造装置中形成于薄板状单晶制造用原料块的上侧面的熔融液(熔融液积存部)的状态的图。图7是用于说明薄板状单晶制造用原料块、薄板状种晶单晶和薄板状单晶的状态的概略立体图。图8是本发明第二实施方式的薄板状单晶制造装置的概略图。图9是本发明第二实施方式的另一薄板状单晶制造装置的概略图。图10是本发明第三实施方式的薄板状单晶制造装置的概略图。图11是图10示出的薄板状单晶制造装置的主要部分放大图。图12是示出本发明的薄板状单晶制造方法的各工序的概略图。图13是示出本发明的薄板状单晶制造方法的各工序的概略图。
具体实施方式
[0090]
以下，基于附图对本发明的薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法进行详细说明。本发明的薄板状单晶制造装置及薄板状单晶制造方法用于以低成本连续且高精度地制造添加剂浓度为最佳组成且均质的厚度为数百μm左右的薄板状单晶。
[0091]
《薄板状单晶制造装置10》[第一实施方式]本发明的第一实施方式的薄板状单晶制造装置10中，如图1所示，首先在配设于腔室80内的下方的载置台82上设置有薄板状单晶制造用原料块(以下，称为原料块)12。上述原料块12呈大致长方体，例如呈像书那样的板状体。
[0092]
而且，在腔室80的上部侧方包括红外线照射手段20，该红外线照射手段20对上述大致长方体的原料块12的上侧面14照射红外线16，使上侧面14的表面熔解。另外，从红外线照射手段20照射的红外线16优选为激光16a。
[0093]
即，如图2所示，将激光16a的照射区域的形状设为在水平方向(图2中是上下方向)上细长的中空四边形形状，如图3所示，优选以形成上述在水平方向上细长的中空四边形形状的照射区域的形式，使激光16a对准照射在原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域。
[0094]
这里，优选使从红外线照射手段20照射的红外线16从设置于腔室80的侧部的窗22入射到腔室80内，并经由腔室80内的反射镜24照射到原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域。此时，激光16a可以如图1所示相对于原料块12的上侧面14从斜上方的方向照射，也可以如图4所示相对于原料块12的上侧面14从正上方沿垂直方向照射，但与单晶材料的导热率及所制造的薄板状单晶40的厚度等匹配地将照射角度控制成最佳角度。
[0095]
由此，原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域比中心部先熔解，激光16a未照射的中心部通过来自先熔解的周缘区域的熔融液18的热传导而熔解。
[0096]
因此，能将中心部的温度控制成比周缘区域的温度低，通过使原料块12的上侧面14的熔融液18(熔融液积存部)具有这种温度分布，能从上述中心部稳定地连续进行薄板状单晶40的生长。
[0097]
即，如图5和图6所示，通过将激光16a照射到原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域，周缘区域的熔融液18形成至较深处，中心部形成有与周缘部相比较浅且较低温度的熔融液18。
[0098]
另外，优选的是，如图1、图3、图4所示，在原料块12的周围设置有对原料块12进行预先加热的预热单元70，在利用红外线照射手段20熔解原料块12的上侧面14的表面之前，预先将原料块12加热至熔点附近。若如此进行预先加热，则之后能大幅减小红外线照射单元20的红外线16照射量，通过对位置或照射量进行微调节，能对熔融液18(熔融液积存部)的范围进行微调节。
[0099]
另一方面，在腔室80的上方设置有升降单元30，该升降单元30将薄板状种晶单晶32的下侧面34浸于用红外线照射单元20熔解且在原料块12的上侧面14的表面获得的熔融液18中，并且将薄板状种晶单晶32从浸入的状态向上方提起。
[0100]
升降单元30没有特别限定，但优选例如将制造出的薄板状单晶40连续地卷绕成卷筒状的卷绕单元50。作为具体的结构，具有将制造出的薄板状单晶40连续卷绕的卷装轴36和使卷装轴36转动的转动单元38。
[0101]
这里，薄板状种晶单晶32的下侧面34的大小设定为比原料块12的上侧面14小一圈。例如，具体的两者的大小关系设定为：与薄板状种晶单晶32的下侧面34的大小相比，原料块12的上侧面14的大小分别在厚度方向和横向上均大数mm以上。即，设定为能将薄板状
种晶单晶32的下侧面34完全浸于熔融液18中的大小。
[0102]
而且，如图7所示，通过经由升降单元30使薄板状种晶单晶32的下侧面34浸于利用红外线照射手段20在原料块12的上侧面14的表面获得的熔融液18的中心部，从浸入的薄板状种晶单晶32的下侧面34开始单晶的培育，进一步通过经由升降单元30将薄板状种晶单晶32向上方提起，连续地制造薄板状单晶40。
[0103]
制造的薄板状单晶40的厚度在稳定状态下可根据熔融液温度以及薄板状种晶单晶32的提起速度等来调节，例如，可以设置为超过100μm～3000μm的程度的厚度。不过，当薄板状单晶40的厚度超过500μm时会造成卷绕单元50大型化，因而在超过500μm的情况下，也可以在不卷绕的状态下向上方提起并做成产品。尤其在制造太阳能电池用薄板状单晶硅的情况下，优选薄板状单晶40的厚度在200μm～400μm的范围内。
[0104]
另外，熔融液温度和提起速度之间存在相关关系。即，在熔融液温度高的情况下，薄板状单晶40的生长所需的冷却量增加，因而使提起速度变慢，并在熔融液温度低的情况下使薄板状单晶40的提起速度变快，由此，能提高薄板状单晶40的生产性。不过，当提起速度过快时容易发生所谓的“单元生长(日语：
セル
成長)”，薄板状单晶40的晶体特性恶化，因此，优选适当地调节提起速度。
[0105]
另外，作为浸于熔融液18的薄板状种晶单晶32的厚度，例如只要设为300μm～500μm左右的厚度即可。如果是这种厚度的薄板状种晶单晶32，则优选能通过调节熔融液温度和提起速度来连续地制造期望的厚度的薄板状单晶40。
[0106]
而且，在图1和图4中，使薄板状单晶40的厚度和薄板状种晶单晶32的厚度不同地进行图示，但这是为了在图中区分薄板状单晶40和薄板状种晶单晶32而特意为之，并非特别限定两者的厚度关系。
[0107]
另外，此时，优选经由多个(图7中为三根)耐热且高强度的细线52将薄板状种晶单晶32悬挂于卷绕单元50的卷装轴36。尤其若在薄板状种晶单晶32中将安装有细线52的部位的厚度设为薄板状种晶单晶32的厚度以下，则在将薄板状单晶40卷绕于卷装轴36时，能可靠地防止薄板状单晶40的表面与细线52接触而产生破损。
[0108]
将细线52安装于薄板状种晶单晶32的方法没有特别限定，例如，可以设置为：在薄板状种晶单晶32的端部设置多处用于连接细线的通孔，并以与上述通孔相连的形式在薄板状种晶单晶32的两面设置凹槽，在将细线52连接于薄板状种晶单晶32时，该细线52嵌于上述凹槽内，细线52不突出至比薄板状种晶单晶32靠外侧处。通过如此设置，能在卷绕薄板状单晶40时可靠地防止薄板状单晶40的表面与细线52接触而产生破损。
[0109]
而且，在本薄板状单晶制造装置10中，优选在升降单元30和原料块12之间设置有止摆构件60和遮蔽构件62，上述止摆构件60对连续地制造的薄板状单晶40的摆动进行防止，以生长位置不产生偏差的形式保持在规定的范围内，上述遮蔽构件62对从熔融液18发出的辐射热以难以到达连续地制造的薄板状单晶40的形式进行遮蔽。
[0110]
通过设置止摆构件60，能对制造出的薄板状单晶40过度地向左右摇动、生长位置产生偏差进行抑制，能够连续地制造高品质的薄板状单晶40。
[0111]
而且，通过设置遮蔽构件62，能使薄板状单晶40的制造速度变快。即，将原料熔解并固化成单晶的方法被称作熔融液法，但该熔融液法中的单晶的生长速度可通过利用与熔融液接触的单晶中的热传导将晶体固化时放出的结晶化潜热高效地排热而被加快。
[0112]
因此，当例如以不遮挡红外线16(激光16a)的光路的形式设置遮蔽构件62时，能减少向薄板状单晶40的热辐射的到达量，通过不使薄板状单晶40的温度上升来将结晶化潜热高效地排热，能提高薄板状单晶40的制造效率。
[0113]
如此，通过使用本薄板状单晶制造装置10，能连续地制造薄板状单晶40，而如果连续地制造薄板状单晶40，则在原料块12的上侧面14的表面获得的熔融液18减少，上侧面14的位置会下降。如果变成这样，则需要将红外线照射单元20的红外线的照射位置控制成期望的位置。
[0114]
在本实施方式中，代替控制红外线16的照射位置而在载置原料块12的载置台82包括位置控制单元84，该位置控制单元84对载置台82的上下方向的位置进行控制。
[0115]
通过包括这样的位置控制单元84，即使原料块12的上侧面14的熔融液18的位置随着连续的制造出的薄板状单晶40的提起而下降，也能使抬起载置台82以使原料块12的上侧面14的熔融液18的位置保持在与起初的位置相同的位置，能够始终使熔融液18的液面位置处于相同位置。
[0116]
因此，使红外线16始终照射相同位置即可，能够稳定地以良好的成品率连续地制造薄板状单晶40。这里，在像图4和图6示出的薄板状单晶制造装置10那样将激光16a从原料块12的正上方垂直照射到原料块12的上侧面14的情况下，即便原料块12的上侧面14的位置变动，熔融液18的温度也不变，因而也可以不进行原料块12的上侧面14的位置控制。另外，用于上述的薄板状单晶制造装置10的原料块12是所制造的薄板状单晶40的材料的组成的原料块12。不过，在薄板状单晶40的材料是分解熔融物质的情况下，即便使上述原料块12在本薄板状单晶制造装置10中直接熔解并固化，也得不到作为目标的薄板状单晶40。
[0117]
因此，使与所制造的薄板状单晶40的材料的组成平衡共存的液相的组合物以液相的量的程度载置于原料块12的上侧面14，在最初时将其熔解。如此，则变成在原料块12的上侧面14载有溶解的溶剂的状态。
[0118]
若在这样之后制造薄板状单晶40，则与固化为单晶的量相同的量的原料块12熔解，因此，溶剂的量和组成从最初到最后未改变，表观上，看起来是溶剂相使原料块12一边溶解并析出单晶一边移动的样子。
[0119]
上述的体系叫做“溶剂移动法”。在利用本薄板状单晶制造装置10获得的薄板状单晶40是分解熔融物质的情况下或是包括添加剂的固熔体物质的情况下，为了使获得的薄板状单晶40中的添加剂浓度均质，使用上述“溶剂移动法”是重要的。
[0120]
[第二实施方式]接下来对本发明的薄板状单晶制造装置10的第二实施方式进行说明。图8和图9是本发明第二实施方式的薄板状单晶制造装置10。
[0121]
图8和图9示出的薄板状单晶制造装置10基本上是与图1～图7示出的第一实施方式的薄板状单晶制造装置10相同的结构，因此对相同的构成构件标以相同参照符号并省略其详细说明，对不同点进行说明。
[0122]
如图8和图9所示，本发明第二实施方式的薄板状单晶制造装置10在包括在腔室80中用含有添加剂的气氛气体将腔室80内填满的气体导入装置90这点上与第一实施方式的薄板状单晶制造装置10不同。
[0123]
气体导入装置90设置于腔室80的上部侧方，形成为从气体导入装置90经由导入管92将气氛气体导入腔室80内。而且，腔室80的下部侧方设置有排出管94，形成为能将气氛气体从上述排出管94排出至腔室80外。
[0124]
如此，能维持腔室80内被适合于薄板状单晶40的制造的气氛气体充满的状态，能够连续地制造添加剂浓度均质且高品质的薄板状单晶40。
[0125]
另外，与所制造的薄板状单晶40的材料特性匹配地准备气氛气体即可，例如，在制造n型硅的薄板状单晶的情况下，优选将含有最佳浓度的磷化氢(ph3)的高纯度氩气作为气氛气体导入腔室80内。
[0126]
而且，如图9所示，例如，可以设置为：用罩构件42覆盖用于将从红外线照射手段20照射的红外线16(激光16a)向腔室80内进行导光的窗22、或用于将被导光至腔室80内的红外线16(激光16a)向原料块12的上侧面14导光的反射镜24等，从气体导入装置90积极地向上述罩构件42内导入气氛气体。
[0127]
当如此向罩构件42内导入气氛气体时，能防止从熔融液18产生的蒸发物附着于窗22或反射镜24等，能够稳定地以良好的成品率连续地制造添加剂浓度均质且高品质的薄板状单晶40。
[0128]
[第三实施方式]接下来对本发明的薄板状单晶制造装置10的第三实施方式进行说明。图10和图11是本发明第三实施方式的薄板状单晶制造装置10。
[0129]
图10和图11示出的薄板状单晶制造装置10基本上是与图1～图7示出的第一实施方式的薄板状单晶制造装置10相同的结构，因此，对相同的构成构件标以相同参照符号并省略其详细说明，对不同点进行说明。
[0130]
如图10和图11所示，本发明第三实施方式的薄板状单晶制造装置10在多个(图10中为两个)升降单元30设置于原料块12的上部这方面与第一实施方式的薄板状单晶制造装置10不同。
[0131]
具体而言，两个升降单元30(卷绕单元50)左右排列地设置于腔室80的上部，将薄板状种晶单晶32、32浸于原料块12的上侧面14的熔融液18并分别用升降单元30、30(卷绕单元50、50)向上方提起，由此，能分别制造薄板状单晶40、40。当如此使多个升降单元30设置于原料块12的上部时，与设置一个升降单元30的情况相比，能够显著提高薄板状单晶40的制造效率。
[0132]
《薄板状单晶制造方法》接下来对本发明的使用薄板状单晶制造装置10的薄板状单晶制造方法进行说明。
[0133]
首先，如图12的(a)所示，将原料块12载置在腔室80内的载置台82并使腔室80内密闭，以原料块12的长度方向与薄板状种晶单晶32的延伸方向一致的形式将薄板状种晶单晶32配设于原料块12的上侧面的上部。薄板状种晶单晶32经由细线52悬挂于卷绕单元50的卷装轴36。
[0134]
另外，腔室80内，经由排气管(未图示)对气氛进行真空排气，经由气体导入装置(未图示)将与所制造的薄板状单晶40的材料的特性匹配的气氛气体导入腔室80内。
[0135]
接着，通过预热单元70使原料块12的温度上升至熔点附近。接着，如图12的(b)所示，经由红外线照射手段20对原料块12的上侧面14照射红外线16(激光16a)，使上侧面14的
表面熔解。
[0136]
红外线16(激光16a)的照射区域的形状是在水平方向上细长的中空四边形形状，以形成上述在水平方向上细长的中空四边形形状的照射区域的形式，使激光16a匹配地照射在原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域。
[0137]
由此，原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域比中心部先熔解，激光16a未照射的中心部通过来自先熔解的周缘区域的熔融液18的热传导而熔解。
[0138]
接着，如图12的(c)所示，经由升降单元30(卷绕单元50)将薄板状种晶单晶32的下侧面34浸于在原料块12的上侧面14获得的熔融液18的中心部，从薄板状种晶单晶32的下侧面34开始单晶的培育。
[0139]
接着，如图13的(a)所示，经由升降单元30(卷绕单元50)将薄板状种晶单晶32向上方提起，连续地制造薄板状单晶40。接着，如图13的(b)所示，随着薄板状单晶40的连续地制造，经由位置控制单元84使载置台82的位置向上方移动。由此，即便随着提起，原料块12的熔融液18的位置下降，也以保持起初的位置的形式对原料块12的位置进行位置控制，始终使熔融液18的液面位置处于相同的位置。这里，在像图4和图6示出的薄板状单晶制造装置10那样将激光16a从原料块12的正上方垂直照射到原料块12的上侧面14的情况下，即便原料块12的上侧面14的位置变动，熔融液18的温度也不变，因而可以不将原料块12的上侧面14的位置控制在固定的位置。
[0140]
最后，如图13的(c)所示，使红外线照射手段20的红外线16(激光16a)的照射量增加以使熔融液18的温度上升，使薄板状单晶40从熔融液18切离，当结束由升降单元30(卷绕单元50)进行的连续地制造出的薄板状单晶40的卷绕，且结束由红外线照射手段20进行的红外线16(激光16a)的照射时，薄板状单晶40的制造完成。[実施例]
[0141]
[实施例1]使用本发明的薄板状单晶制造装置10制造添加磷的n型硅的薄板状单晶40。
[0142]
另外，作为原料块12，使用宽度400mm、厚度50mm、高度500mm的立方体状的原料块12。另一方面，作为薄板状种晶单晶32，使用具有(111)面的宽度350mm、厚度0.3mm、高度100mm的硅的薄板状种晶单晶32。硅具有容易在(111)面方向上出现被称作小平面(facet)的平坦状的面的性质，将该平坦状的面设为薄板状种晶单晶32的板面。薄板状种晶单晶32预先经由三根细线52安装于卷绕单元50的卷装轴36。
[0143]
首先，将上述原料块12载于腔室80内的载置台82上，关闭腔室80并将内部的气氛设为真空状态。接着，向腔室80内导入气氛气体。作为气氛气体采用使用高纯度氩气且为了添加磷而添加了必要量的磷化氢(ph3)气体。
[0144]
首先通过预热单元70将上述原料块12加热至熔点附近，在确认加热之后，在上述原料块12的上侧面14的除中心部及最周缘部以外的周缘区域，使宽20mm、长396mm的激光分别从左右以离水平方向的角度为60度且距离终端部2mm的形式进行照射，同时，在原料块12的长度方向的两端部，以在原料块12的中心线上距离端部2mm的形式使具有宽6mm的直角的
照射区域形状的激光16a以离水平方向60度的角度分别进行照射。照射区域的形状整体上呈在水平方向上细长的中空四边形形状。由此，对上侧面14的整个区域进行熔解。
[0145]
使卷绕单元50的卷装轴36转动，将上述硅的薄板状种晶单晶32的下侧面34浸于熔解得到的熔融液18的中心部，从薄板状种晶单晶32的下侧面34生长薄板状单晶40，并且下次使卷装轴36反向转动，将薄板状种晶单晶32向上方提起，在上部使薄板状单晶40连续地以卷筒状卷绕于卷装轴36，制造长度超过10m的长条的薄板状单晶40。
[0146]
另外，薄板状种晶单晶32通过直径0.05mm左右的碳纤维细线52安装于卷绕单元50的卷装轴36，通过利用转动单元38控制卷装轴36的转动方向或转动速度，以使薄板状种晶单晶32沿上下方向移动。
[0147]
确认到如果将薄板状种晶单晶32浸于熔融液18的中心部，则结晶立即开始，薄板状种晶单晶32的浸入部分变厚，但若就这样放置的话，变厚的部分熔解而变薄。
[0148]
在上述状态下，将薄板状种晶单晶32向上方提起，并利用相机确认制造出的薄板状单晶40的厚度，对提起速度和激光16a的照射强度进行调节并将厚度控制在0.3mm地使卷装轴36转动，使薄板状单晶40连续地卷绕于卷装轴36。
[0149]
另外，确认到若使薄板状种晶单晶32的提起速度变慢，则薄板状单晶40的厚度变厚，若使提起速度变快，则薄板状单晶40的厚度变薄。以厚度0.3mm的薄板状单晶40以每分30mm的速度连续地提起的形式调节熔融液温度。
[0150]
这里，伴随薄板状单晶40的提起，原料块12的熔融液18的液面位置下降，因而经由位置控制单元84将载置原料块12的载置台82的位置以保持起初的位置的形式控制在规定位置，始终使原料块12的熔融液18的液面位置处于与起初的位置相同的位置。
[0151]
采用二次离子质量分析(sims：secondary ion mass spectrometry)对以上述方式制造的超过10m的长条的、厚度0.3mm、宽度383～386mm的薄板状单晶40进行了确认，可确认到作为添加剂的磷的浓度是最佳组成且均质，属于高品质，能确认本发明的薄板状单晶制造装置10及薄板状单晶制造方法的优越性。
[0152]
接下来对于本发明的薄板状单晶制造装置10及使用薄板状单晶制造装置10的薄板状单晶制造方法的总结进行说明。通过本发明的薄板状单晶制造装置10及薄板状单晶制造方法能连续且稳定地制造薄板状单晶40的最大的因素是能分别独立地大致控制原料块12的熔解和从获得的熔融液18的单晶化。
[0153]
即，为了熔解原料块12以获得熔融液18需要加热，而为了使熔融液18固化结晶需要冷却，两者是相反的。由此，本发明构成为：不直接对进行结晶的部分(熔融液18的中心部)照射激光16a，对除进行结晶的部分以外的部分(熔融液18的除中心部以外的周缘区域)照射激光16a以熔解原料块12的上侧面14，并使熔融液18的热量传导至进行结晶的部分(熔融液18的中心部)以在上侧面14的中心部也形成熔融液18。
[0154]
由此，进行结晶的部分(熔融液18的中心部)的温度低于接收激光16a的照射而熔解的部分(熔融液18的除中心部以外的周缘区域)的温度，使结晶变得容易。
[0155]
若将薄板状种晶单晶32浸于熔融液18的中心部，则熔融液18的热量传向浸入的薄板状种晶单晶32的下侧面34，因而，与下侧面34接触的熔融液的温度变低，结晶急剧推进。
若放置一段时间，则沿着薄板状种晶单晶32逃逸的热量成为稳定状态，至此已急剧固化的部位被来自周围的熔融液18的热量逐渐熔解，成为稳定状态。
[0156]
若在上述状态下将薄板状种晶单晶32向上方提起，则薄板状种晶单晶32向低温部移动，因而结晶在与熔融液18接触的下侧面34处推进。若使薄板状种晶单晶32的提起速度变快，结晶变得赶不上，则制造出的薄板状单晶40的厚度变薄，若使提起速度变慢，则结晶推进，因而制造出的薄板状单晶40的厚度增加。
[0157]
因此，当将熔融液18的温度控制得较低时结晶变得容易，薄板状单晶40的厚度变厚，因而即便使提起速度变快，也能连续地制造规定厚度的薄板状单晶40。
[0158]
另外，当使提起速度变快时，能提高薄板状单晶40的制造效率，但如果过快的话，发生单元生长的可能性变高。如果发生单元生长，则作为添加剂的磷的浓度局部大幅地变动，单晶的特性恶化。因此，在抑制单元生长的同时尽可能加快提起速度连续地制造薄板状单晶40是重要的。
[0159]
此外，根据本发明，即使对于分解熔融物质(日文：分解融解物質)或固熔体物质等所谓的不一致熔融物质，也能开始实现均质组成且高品质的薄板状单晶40的制造。这种不一致熔融物质的均质组成的薄板状单晶40在以往被认为不可能制造。
[0160]
即，为了用熔解原料形成熔融液并使其固化而制造单晶的所谓的熔融液法来制造上述不一致熔融物质的均质组合单晶，除了应用如下的溶剂移动法以外，原理上没有其它办法了，上述溶剂移动法是先制造目标组成的原料块12，并使用与目标组成物质平衡共存的溶剂组成的溶剂同时进行并推进原料块12的溶解以及单晶从溶剂的析出的方法。
[0161]
本发明中，在原料块12的上侧面14配置必要量的溶剂相成分后照射红外线16进行熔解，形成溶剂溶液。然后，通过同时进行从溶剂制造单晶以及原料块12溶解到溶剂来应用溶剂移动法，能制造均质组成的薄板状单晶40。
[0162]
以上，对本发明的薄板状单晶制造装置10以及使用薄板状单晶制造装置10的薄板状单晶制造方法进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。
[0163]
例如，在上述的薄板状单晶制造装置10中，从第一实施方式到第三实施方式分别进行了记载，但也可以将它们组合来作为本发明的薄板状单晶制造装置10。即，例如可以是将第一实施方式与第二实施方式及第三实施方式结合而成的薄板状单晶制造装置10。
[0164]
此外，在上述薄板状单晶制造装置10中，以将红外线照射单元20设置成能平行地照射四边形形状的各边的情况为例，但不限于此，也可以仅设置一个红外线照射单元20。
[0165]
而且，只要能够以能形成与原料块12的上侧面14的除中心部以外的周缘区域匹配且在水平方向上细长的中空四边形形状的照射区域的形式照射激光16a，则也可以通过多个激光16a形成上述细长的中空四边形形状的照射区域，从多个或一个红外线照射单元20照射的激光16a的截面形状不作限定。
[0166]
即，也可以是，使截面
コ
字状的激光16a分别从左右照射到原料块12的上侧面14，通过两个截面
コ
字状的激光16a来形成在水平方向上细长的中空四边形形状的截面形状的照射区域，或者通过截面棒状的四个激光来形成在水平方向上细长的中空四边形形状的照射区域。
[0167]
而且，作为所制造的薄板状单晶40的厚度，记载了100μm～3000μm左右的厚度，但
进一步地例如即使是5000μm以上的厚度在原理上也能制造，厚度不限于上述的范围。
[0168]
而且，关于浸于熔融液18的薄板状种晶单晶32的厚度，虽然记载成例如300μm～500μm左右的厚度，但同样地即使是范围外的厚度在原理上也能制造，厚度不限于上述的范围。
[0169]
如此，本发明的薄板状单晶制造装置10及薄板状单晶制造方法能在不脱离本发明的目的的范围内进行各种改变。
[0170]
(符号说明)10
ꢀꢀ
薄板状单晶制造装置；12
ꢀꢀ
薄板状单晶制造用原料块(原料块)；14
ꢀꢀ
上侧面；16
ꢀꢀ
红外线；16a
ꢀꢀ
激光；18
ꢀꢀ
熔融液；20
ꢀꢀ
红外线照射单元；22
ꢀꢀ
窗；24
ꢀꢀ
反射镜；30
ꢀꢀ
升降单元；32
ꢀꢀ
薄板状种晶单晶；34
ꢀꢀ
下侧面；36
ꢀꢀ
卷装轴；38
ꢀꢀ
转动单元；40
ꢀꢀ
薄板状单晶；42
ꢀꢀ
罩构件；50
ꢀꢀ
卷绕单元；52
ꢀꢀ
细线54
ꢀꢀ
供给单元；56
ꢀꢀ
供给管；60
ꢀꢀ
止摆构件；62
ꢀꢀ
遮蔽构件；70
ꢀꢀ
预热单元；80
ꢀꢀ
腔室；82
ꢀꢀ
载置台；84
ꢀꢀ
位置控制单元；90
ꢀꢀ
气体导入装置；92
ꢀꢀ
导入管；94
ꢀꢀ
排出管。