JP2003313023A - シリコン鋳造用鋳型 - Google Patents
シリコン鋳造用鋳型Info
- Publication number
- JP2003313023A JP2003313023A JP2002271767A JP2002271767A JP2003313023A JP 2003313023 A JP2003313023 A JP 2003313023A JP 2002271767 A JP2002271767 A JP 2002271767A JP 2002271767 A JP2002271767 A JP 2002271767A JP 2003313023 A JP2003313023 A JP 2003313023A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- mold
- silicon nitride
- release material
- silicon dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
低下したり、離型材とシリコン融液を接触させたときに
離型材が剥離してシリコン融液中に入って異物としてイ
ンゴット内部に残って異物不良となる。 【解決手段】 黒鉛製鋳型内表面に窒化シリコンと二酸
化シリコンを窒化シリコン:二酸化シリコン=28:7
2〜69:31の重量比率で混合した離型材と、窒化シ
リコンと二酸化シリコンを窒化シリコン:二酸化シリコ
ン=70:30〜94:6の重量比率で混合した離型材
とを重ねて2層に塗布する。あるいは、黒鉛製鋳型内表
面に窒化シリコンと二酸化シリコンを窒化シリコン:二
酸化シリコン=28:72〜69:31の重量比率で混
合した離型材を塗布した上に、窒化シリコンと二酸化シ
リコンを窒化シリコン:二酸化シリコン=94:6より
も重量比率で窒化シリコンを多く混合した(窒化シリコ
ン:二酸化シリコン=100:0も含む)離型材を0.
04g/cm2〜0.60g/cm2塗布する。
Description
に関し、特に太陽電池等を形成するための多結晶シリコ
ンの鋳造用鋳型に関する。
から太陽電池を形成するための半導体基板の一種として
多結晶シリコンが用いられている。このような多結晶シ
リコンは、通常分割可能な黒鉛製鋳型の内表面に離型材
を塗布して、この鋳型内に高温度で加熱溶融させたシリ
コン融液を注湯して凝固させることによって形成した
り、鋳型内に入れたシリコン原料を一旦溶解した後、再
び凝固させることによって形成していた。
な黒鉛製鋳型の内表面に離型材を塗布したものが用いら
れ、離型材としてはシリコンの窒化物である窒化シリコ
ンが用いられる。一般に、窒化シリコン、炭化珪素、酸
化珪素等の粉末を適当なバインダーと溶剤とから構成さ
れる溶液中に混合して攪拌してスラリーとし、これを鋳
型内面に塗布もしくはスプレー等の手段でコーテイング
することが公知の技術として知られている(例えば非特
許文献1参照)。
表面に塗布してシリコンを鋳造する場合、窒化シリコン
膜は脆弱であることから、シリコン融液を注湯する際、
またその後の凝固の際に窒化シリコン膜が破損して鋳型
に窒化シリコン融液が接触し、鋳型がシリコンの鋳塊に
付着して脱型する際にシリコンの鋳塊に欠けが発生する
という問題があった。また、鋳型内に入れたシリコン原
料を溶解する際に、窒化シリコン膜が破損してシリコン
融液中に落下して異物不良になるという問題があった。
面に塗布してシリコンを鋳造することも提案されている
が、二酸化シリコンを離型材として用いる場合、二酸化
シリコンは黒鉛と付着性がよく、また二酸化シリコンと
シリコン鋳塊とも付着性がよいために、二酸化シリコン
が鋳型に付着して鋳型の再使用ができなくなったり、鋳
型が離型材を介してシリコンの鋳塊に付着し、脱型する
ときにシリコン鋳塊の一部に欠けが発生するという問題
があった。
に二酸化シリコンを塗布し、二層目に二酸化シリコンと
窒化シリコンとの混合物を塗布し、さらに三層目に窒化
シリコンを塗布することが提案されている(特許文献1
参照)。
塗布すると、それぞれの層に対応する離型材を調合して
塗布しなければならず、離型材の塗布と調合に手間がか
かるという問題がある。さらに多層に塗布する場合、各
層の乾燥が不十分であると上層を塗布した際に塗布層が
下地の層から剥がれてしまうという問題が発生する。
化シリコンのみを使用した場合、窒化シリコン層は脆弱
であるため、大量に塗布すると層が剥離してシリコン融
液中に落下するという問題がある。
化シリコンとの混合比を最適化した離型材を提案した
(特許文献2参照)。
窒化シリコン膜の脆弱性を回避することが可能である
が、その際、二酸化シリコンと接触させるとシリコン内
部の酸素濃度が増加して太陽電池の変換効率が低くなる
という問題があった。
鑑みてなされたものであり、鋳型内にシリコン融液を注
湯する際、またその後の凝固の際、あるいは鋳型に入れ
たシリコン原料を溶解する際に、離型材が剥離したり、
太陽電池にした際の変換効率が低下することを解消した
シリコン鋳造用鋳型を提供することを目的とする。
f.(1981),P576〜P580,"A NEW DIRECTINALSOLIDIFICATIO
N TECHIQUE FOR POLYCRYSTALLINE SOLAR GRADE SILOCO
N"
に、本発明に係るシリコン鋳造用鋳型では、黒鉛製鋳型
内表面に窒化シリコンと二酸化シリコンを窒化シリコ
ン:二酸化シリコン=28:72〜69:31の重量比
率で混合した離型材と、窒化シリコンと二酸化シリコン
を窒化シリコン:二酸化シリコン=70:30〜94:
6の重量比率で混合した離型材とを重ねて2層に塗布し
たことを特徴とする。
型では、黒鉛製鋳型内表面に窒化シリコンと二酸化シリ
コンを窒化シリコン:二酸化シリコン=28:72〜6
9:31の重量比率で混合した離型材を塗布した上に、
窒化シリコンと二酸化シリコンを窒化シリコン:二酸化
シリコン=94:6よりも重量比率で窒化シリコンを多
く混合した(窒化シリコン:二酸化シリコン=100:
0も含む)離型材を0.04g/cm2〜0.60g/
cm2塗布したことを特徴とする。
詳細に説明する。図1は、本発明に係るシリコン鋳造用
鋳型の一例を示す図である。
と4つの側部材1bとを組み合わせた分割、組立て可能
な分割鋳型等で構成される。なお、底部材1aと側部材
1bはボルト(不図示)等で固定することによって分割
可能に組み立てられたり、底部材1aと側部材1bがち
ょうどはまる枠部材(不図示)で固定することによって
分割可能に組み立てられる。
底部材1aや側部材1bを何回も繰り返して使用するこ
とができるように内面側離型材2a及び表面側離型材2
bが塗布される。このような内面側離型材2aとして
は、鋳造用鋳型1と離型材2の融着を防ぐ目的で窒化シ
リコンと二酸化シリコンを28:72〜69:31の重
量比率で混合したものを用いる。この比率が鋳造用鋳型
1と内面側離型材2aの融着を防ぐためによいことは特
開平9−175809号公報(特許文献2)に示すよう
にかねてから確認している。
リコンと二酸化シリコンを94:6〜70:30の重量
比率で混合したものを用いる。また、94:6よりも重
量比率で窒化シリコンを多く混合したものを用いる場合
には、塗布重量を0.04g/cm2〜0.60g/c
m2とする。内面側離型材2a、表面側離型材2bはい
ずれも窒化シリコン粉末と二酸化シリコン粉末をポリビ
ニルアルコール水溶液で混ぜ合わせて鋳型1の内面に塗
布する。窒化シリコンと二酸化シリコンをポリビニルア
ルコール水溶液などで混合することによって、粉末であ
る窒化シリコンと二酸化シリコンがスラリー状となり、
黒鉛性鋳型に塗布しやすくなる。
0.6μm程度の平均粒径を有するものが用いられる。
また、二酸化シリコンの粉末としては、15〜23μm
程度の平均粒径を有するものが用いられる。このような
窒化シリコンと二酸化シリコンを濃度が5〜15重量%
程度のポリビニルアルコール水溶液と混合してスラリー
状とし、へらや刷毛等で鋳型1の内表面に塗布する。そ
の状態で自然乾燥、またはホットプレ−トに載せてドラ
イヤー等を使って乾燥させて鋳型1内にシリコン融液を
注湯する。
化シリコンの比率は重量比率で70:30〜94:6と
する。窒化シリコンの重量比率が70%より小さくなる
と、二酸化シリコンから融液シリコン内部へ混入する酸
素濃度が増加することによって太陽電池の変換効率が下
がる。また窒化シリコンの重量比率が94%より大きく
なると、塗布量が多い場合は、離型材2bを塗布して形
成した皮膜が破損してシリコン融液中に落下して異物不
良として残ってしまう。
コンが表面側離型材2b中に拡散して表面側離型材2b
中の紛体を固着する効果があるため、表面側離型材2b
の塗布量が0.04g/cm2〜0.60g/cm2の場
合は、窒化シリコンと二酸化シリコンの比率を重量比率
で94:6よりも窒化シリコンが多くなるようにして
も、異物不良の原因となる皮膜が破損してシリコン融液
中に落下することを防止できる。表面側離型材2bの塗
布量が0.60g/cm2より多くなると表面側離型材
2b中への二酸化シリコンの拡散効果が表面側離型材2
bの層全体に及ばなくなるため、表面側離型材2bを塗
布して形成した皮膜が破損してシリコン融液中に落下し
て異物不良として残ってしまう。また、表面側離型材2
bの塗布量が0.04g/cm2より少ない場合、太陽
電池を作成した場合、変換効率が低下する。
1の内面に内面側離型材2aと表面側離型材2bを塗布
して乾燥させた後に、鋳型1を7.0〜90Torrに
減圧した不活性ガス(例えばアルゴンガス等)雰囲気中
に置き、鋳型1をシリコン融液と同程度か若干低い温度
で加熱してシリコン融液を注湯する。また鋳型1内にシ
リコンを入れ、直接溶解してもよい。しかる後、鋳型1
の底部から徐々に降温させてシリコン融液を鋳型1の底
部1a側から徐々に凝固させる。最後に鋳型1を分割し
てシリコンのインゴットを取り出すことにより完成す
る。
平均粒径20μmの二酸化シリコン粉末を秤量し、8.
25重量パーセントのポリビニルアルコール水溶液で攪
拌混合してスラリー状にした内面側離型材及び表面側離
型材を作製する。内面側離型材としては、表1に示すよ
うに、窒化シリコン:二酸化シリコン=28:72〜7
5:25のものがよい。
ように、その離型材と鋳型の付着状況から窒化シリコ
ン:二酸化シリコン43:57を使用した。内面側離型
材を分割した黒鉛製鋳型の表面にへらで塗布してホット
プレートに載せて十分乾燥した後、内面側離型材の上に
重ねて表2に示す比率の表面側離型材をへらで0.80
g/cm2塗布してホットプレートに載せて十分乾燥し
た。乾燥終了後、鋳型を組み立て組み合わせ部分にふで
を用いて内面側離型材及び表面側離型材を充填し、ホッ
トプレート及びドライヤーで乾燥する。乾燥終了後、鋳
型を80Torrに減圧したアルゴンガス雰囲気中に置
き、黒鉛ヒーターを使用して1000℃に加熱した状態
で鋳型内にシリコン融液70kgを注湯し、8時間かけ
て徐々に凝固させた。冷却後固化したシリコン鋳塊を鋳
型から取り出したものを切断してスライスし、でき上が
ったウエハーの目視検査を行って異物の有無を確認し
た。さらにウエハーを太陽電池にして変換効率を確認し
た。その結果を表2及び表3に示す。
窒化シリコンの重量比率が94%以下の場合、異物不良
が減少する。また、表3から明らかなように、窒化シリ
コンの重量比率が70%以上の場合、太陽電池変換効率
の低下は見られない。従って、表面側離型材の窒化シリ
コンと二酸化シリコンの重量比率は94:6〜70:3
0に設定しなければならない。
に、その離型材と鋳型の付着状況から窒化シリコン:二
酸化シリコン=43:57の重量比率で混合したものを
使用した。内面側離型材を分割した黒鉛製鋳型の表面に
へらで0.13g/cm2塗布してホットプレートに載
せて十分乾燥した後、内面側離型材の上に重ねて表4に
示す比率と塗布重量の表面側離型材をへらで塗布してホ
ットプレートに載せて十分乾燥した。乾燥終了後、鋳型
を組み立て組み合わせ部分にふでを用いて内面側離型材
及び表面側離型材を充填し、ホットプレート及びドライ
ヤーで乾燥する。乾燥終了後、鋳型を80Torrに減
圧したアルゴンガス雰囲気中に置き、黒鉛ヒーターを使
用して1000℃に加熱した状態で鋳型内にシリコン融
液70kgを注湯し、8時間かけて徐々に凝固させた。
冷却後固化したシリコン鋳塊を鋳型から取り出したもの
を切断してスライスし、でき上がったウエハーの目視検
査を行って異物の有無を確認した。さらにウエハーを太
陽電池にして変換効率を確認した。その結果を表4に示
す。
塗布重量が0.60g/cm2以下の場合、異物不良が
減少する。また、窒化シリコンの塗布重量が0.04g
/cm2以上の場合、太陽電池変換効率の低下は見られ
ない。従って、表面側離型材の窒化シリコンと二酸化シ
リコンの重量比率で94:6よりも窒化シリコンが多い
場合、その塗布重量は0.04g/cm2〜0.60g
/cm2に設定しなければならない。
鋳造用鋳型によれば、表面側離型材として窒化シリコン
と二酸化シリコンを94:6〜70:30の重量比率で
混合したものを用いることで、内面側離型材との剥離は
なく、表面側離型材がシリコン融液中に落下することを
抑制することができる。さらに、二酸化シリコンと接触
させるが、シリコン内部の酸素濃度は増加しないため太
陽電池基板の変換効率の低下をもたらすこともない。
によれば、表面側離型材として窒化シリコンと二酸化シ
リコンを94:6よりも重量比率で窒化シリコンを多く
混合したもの(窒化シリコン:二酸化シリコン=10
0:0も含む)を0.04g/cm2〜0.60g/c
m2塗布することで、内面側離型材との剥離はなく、表
面側離型材がシリコン融液中に落下することを抑制する
ことができる。
型の一例を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 黒鉛製鋳型内表面に窒化シリコンと二酸
化シリコンを窒化シリコン:二酸化シリコン=28:7
2〜69:31の重量比率で混合した離型材と、窒化シ
リコンと二酸化シリコンを窒化シリコン:二酸化シリコ
ン=70:30〜94:6の重量比率で混合した離型材
とを重ねて2層に塗布したことを特徴とするシリコン鋳
造用鋳型。 - 【請求項2】 黒鉛製鋳型内表面に窒化シリコンと二酸
化シリコンを窒化シリコン:二酸化シリコン=28:7
2〜69:31の重量比率で混合した離型材を塗布した
上に、窒化シリコンと二酸化シリコンを窒化シリコン:
二酸化シリコン=94:6よりも重量比率で窒化シリコ
ンを多く混合した(窒化シリコン:二酸化シリコン=1
00:0も含む)離型材を0.04g/cm2〜0.6
0g/cm2塗布したことを特徴とするシリコン鋳造用
鋳型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002271767A JP4025611B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-09-18 | シリコン鋳造用鋳型 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002043751 | 2002-02-20 | ||
JP2002-43751 | 2002-02-20 | ||
JP2002271767A JP4025611B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-09-18 | シリコン鋳造用鋳型 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003313023A true JP2003313023A (ja) | 2003-11-06 |
JP4025611B2 JP4025611B2 (ja) | 2007-12-26 |
Family
ID=29551762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002271767A Expired - Fee Related JP4025611B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-09-18 | シリコン鋳造用鋳型 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4025611B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005177851A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Kyocera Corp | 鋳造装置 |
EP2116637A2 (en) | 2008-05-07 | 2009-11-11 | Covalent Materials Corporation | Crucible for melting silicon and release agent used to the same |
WO2012046674A1 (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Jx日鉱日石金属株式会社 | シリコンインゴット製造用容器 |
JP2012176871A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-09-13 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器並びに多孔質シリカ板体及びその製造方法 |
JP2012201547A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器並びに多孔質シリカ板体及びその製造方法 |
JP2015214473A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-12-03 | 京セラ株式会社 | 多結晶シリコンのインゴットの製造方法 |
-
2002
- 2002-09-18 JP JP2002271767A patent/JP4025611B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005177851A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Kyocera Corp | 鋳造装置 |
JP4535720B2 (ja) * | 2003-12-22 | 2010-09-01 | 京セラ株式会社 | シリコンインゴットの製造方法 |
EP2116637A2 (en) | 2008-05-07 | 2009-11-11 | Covalent Materials Corporation | Crucible for melting silicon and release agent used to the same |
WO2012046674A1 (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Jx日鉱日石金属株式会社 | シリコンインゴット製造用容器 |
CN103140443A (zh) * | 2010-10-08 | 2013-06-05 | 吉坤日矿日石金属株式会社 | 硅锭制造用容器 |
JP5788892B2 (ja) * | 2010-10-08 | 2015-10-07 | Jx日鉱日石金属株式会社 | シリコンインゴット製造用容器 |
JP2012176871A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-09-13 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器並びに多孔質シリカ板体及びその製造方法 |
JP2012201547A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器並びに多孔質シリカ板体及びその製造方法 |
JP2015214473A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-12-03 | 京セラ株式会社 | 多結晶シリコンのインゴットの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4025611B2 (ja) | 2007-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6334603B1 (en) | Mold for producing silicon ingot and method for fabricating the same | |
WO2008026688A1 (fr) | Procédé de formation d'un moule pour la production d'un lingot de silicium, procédé de production d'un substrat pour élément de cellule solaire, procédé de production d'un élément de cellule solaire et moule pour la production d'un lingot de silicium | |
JP5452709B2 (ja) | シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法 | |
JP4328161B2 (ja) | シリコン鋳造用鋳型 | |
JP3450109B2 (ja) | シリコンの鋳造法 | |
JP2003313023A (ja) | シリコン鋳造用鋳型 | |
CN103130528B (zh) | 多晶硅铸锭用的免烧结坩埚涂层结构及其制备方法 | |
JP4192070B2 (ja) | シリコン鋳造用鋳型およびその製造方法 | |
EP2139820A1 (en) | A coating composition for a mould | |
JP4884150B2 (ja) | シリコン鋳造用鋳型の製造方法 | |
JP3206540B2 (ja) | シリコンインゴット製造用積層ルツボおよびその製造方法 | |
JP2005046851A (ja) | シリコン鋳造用鋳型およびその製造方法 | |
TWI798177B (zh) | 用於生長矽鑄塊的坩堝以及製備用於生長矽鑄塊的坩堝的方法 | |
JP2005104743A (ja) | シリコン鋳造用鋳型 | |
CN107460544A (zh) | 多晶硅铸锭用坩埚及其制备方法、多晶硅锭及其制备方法 | |
JP2005046866A (ja) | シリコン鋳造用鋳型およびその製造方法 | |
CN110483091A (zh) | 一种多孔氮化硅陶瓷的连接方法 | |
JP4025671B2 (ja) | シリコン鋳造用鋳型の製造方法 | |
JP4497943B2 (ja) | シリコン鋳造用鋳型とそれを用いたシリコン鋳造装置 | |
JP3161663B2 (ja) | シリコンインゴット鋳造用鋳型 | |
JP2004174527A (ja) | 多結晶シリコンインゴットの鋳造方法、それに用いるシリコン鋳造用鋳型、およびそれに用いる離型材 | |
JP2004298897A (ja) | 多結晶シリコン鋳造用部材 | |
JP4838591B2 (ja) | シリコン凝固用鋳型及びその製造方法 | |
JPS5936821B2 (ja) | シリコンウエハ−の製法 | |
JP4624178B2 (ja) | 離型層の形成方法およびシリコンインゴットの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050118 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070608 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070806 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070911 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071005 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121012 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |