JP2010013307A - シリコンの精製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥粒成分を含むシリコン粉から高純度のシリコン原料を回収するシリコンの精製方法を提供することを課題とする。
【解決手段】不活性ガス雰囲気下、砥粒を用いた機械加工により発生するシリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱してシリコン溶湯を得る溶融工程、前記シリコン溶湯を一方向凝固により前記坩堝の下部から上部に向けて凝固させてシリコン塊を得る凝固工程、および前記坩堝における前記シリコン塊の下部領域および上部領域を、切断、研磨およびブラストから選択される物理的方法、または酸溶解およびアルカリ溶解から選択される化学的方法で除去する除去工程を含むことを特徴とするシリコンの精製方法により、上記の課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、砥粒を使用してシリコンを研削、切断、研磨およびウエハスライスなどの機械加工に付した際に発生するシリコン粉を回収し、シリコン原料として再生するシリコンの精製方法に関する。特にシリコンカーバイト（炭化珪素）、シリコンナイトライド（窒化珪素）およびダイヤモンドから選択される少なくとも１つの砥粒成分を含むシリコン粉をシリコン原料として再生するシリコンの精製方法に関する。

金属級シリコンなどの低純度シリコンを精製して、太陽電池用などのシリコン原料を得るための様々な方法が検討されている。その方法としては、主として、
（１）偏析を利用して不純物を除去して、シリコンを精製する方法
（２）溶融したシリコンに酸素などの反応ガス、スラグなどを導入し、不純物を化学的に除去して、シリコンを精製する方法
などがある。

上記の方法（１）は、主に金属不純物を除去する方法として用いられる。
この方法では、低純度シリコンを１５００℃程度に加熱した後、一方向凝固により偏析係数の小さい鉄、アルミニウムなどの金属不純物をシリコン上面に偏析させ、金属不純物を除去する。

上記の方法（２）は、主にリン、ホウ素を除去する方法として用いられる。
この方法では、特開平５−１３９７１３号公報（特許文献１）に開示されているように、溶融したシリコンにプラズマを接触させ、プラズマガスに水蒸気、二酸化炭素または酸素を含むガスを導入してホウ素などを酸化させて除去する。

また、特開昭６２−２９２６１３号公報（特許文献２）には、シリコン中の炭化珪素や炭素を除去する方法が開示されている。
この方法では、炭素または炭化珪素、窒化珪素からなるフィルターに溶融シリコンを通過させて飽和溶解度（３９ｐｐｍ）以上の炭化珪素を捕捉し（濾過処理）、その後、シリコンの融点を超える１８００℃の温度域で、かつ１０^-1〜１０^-4気圧の圧力範囲で減圧処理（高温高真空処理）することにより、融液中と酸素との反応（Ｃ＋Ｏ→ＣＯ）で炭素を化学的に除去する。この方法では、処理前のシリコン中の炭素濃度７００ｐｐｍを、濾過処理後に５０ｐｐｍ、高温高真空処理後に４ｐｐｍまで減少させている。
しかしながら、この方法は、不純物濃度が１重量％を超えるようなシリコン原料を処理する場合には、高価な濾布の交換頻度が高くなり経済的でないという問題がある。

さらに、特開平１０−１２０４１２号公報（特許文献３）には、溶融シリコンに酸素、水蒸気などの酸化性ガスを吹き込み、炭素と酸素との反応により、炭素を化学的に除去する方法が開示されている。この方法では、処理前のシリコン中の炭素濃度４０〜５０ｐｐｍ、処理後に２．５〜３ｐｐｍまで減少させている。
しかしながら、この方法は、不純物濃度が１重量％を超えるようなシリコン原料を処理する場合には、酸化性ガスの使用量が膨大となる上、炭素以外にシリコンと反応して酸化珪素が生成し、シリコンの収率が低下するという問題がある。

また、特開２００１−２７８６１２号公報（特許文献４）には、シリコン、砥粒（炭化珪素）を含む使用済スラリーの固液分離で得られた固形物を有機溶剤で洗浄して分散剤を除去し、気流分級装置などを用いて得られた固形分から酸化シリコンおよび砥粒を除去してシリコンを回収する方法が開示されている。
しかしながら、この方法では、充分な純度のシリコンは得られておらず、この方法を用いた技術は実用化されていない。

さらに、特開２００７−２４６３６６号公報（特許文献５）には、水溶性クーラント、砥粒およびシリコン粒を少なくとも含有するスラリーから水溶性クーラントを予め除去して固形分を得、その固形分から、水溶性クーラントに対し相溶性を有しかつ水溶性クーラントよりも低沸点の有機溶剤を用いて固形分中に残留する水溶性クーラントを抽出し、抽出に用いた有機溶剤を濾過によって除去し、濾過により得られる固形分を回収するシリコン含有材料の回収方法が開示されている。

また、特開２００６−２４０９１４号公報（特許文献６）には、ＣＯ分圧８００Ｐａ以下の雰囲気中で、鋳型内の溶融状態のシリコンを３０分以上保持した後、鋳型下部から上部に向けて一方向凝固させて、シリコン中の炭素（Ｃ）を３質量ｐｐｍ以下まで低減するシリコンからの炭素除去方法が開示されている。

特開平５−１３９７１３号公報 特開昭６２−２９２６１３号公報 特開平１０−１２０４１２号公報 特開２００１−２７８６１２号公報 特開２００７−２４６３６６号公報 特開２００６−２４０９１４号公報

シリコンを固定砥粒または遊離砥粒を用いた円筒研削、切断、裏面研磨およびウエハスライスなどの機械加工に付した際に発生するシリコン粉を回収して、シリコン原料として再生するためには、シリコン粉から次のような不純物を除去する必要がある。
（ａ）粒度０．０１〜１μｍの、酸化膜（ＳｉＯｘ）を含むシリコン粉
（ｂ）シリコンカーバイト、シリコンナイトライド、ダイヤモンドなどの砥粒成分
（ｃ）切断刃、ワイヤーなどの金属成分
（ｄ）潤滑油のオイル成分

上記の不純物（ｃ）の金属成分は、酸洗浄や偏析などにより除去することができ、不純物（ｄ）のオイル成分は、オイルの沸点以上での加熱や酸または有機溶剤を用いた洗浄により除去することができる。
しかしながら、不純物（ａ）の酸化膜（酸化シリコン）は、酸を用いた洗浄により除去できても、大気中に放置すると酸化膜が再度形成されてしまう。
また、不純物（ｂ）の砥粒成分として一般的に用いられる、シリコンカーバイト、シリコンナイトライド、ダイヤモンドは化学的に不活性であるために、これらを化学反応を利用して除去することは困難である。
このように、シリコンを機械加工に付した際に発生するシリコン粉を回収して、シリコン原料として再生すること、すなわちシリコンを再利用することは困難であった。

本発明は、砥粒成分を含むシリコン粉から高純度のシリコン原料を回収するシリコンの精製方法を提供することを課題とする。

かくして、本発明によれば、
不活性ガス雰囲気下、砥粒を用いた機械加工により発生するシリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱してシリコン溶湯を得る溶融工程、
前記シリコン溶湯を一方向凝固により前記坩堝の下部から上部に向けて凝固させてシリコン塊を得る凝固工程、および
前記坩堝における前記シリコン塊の下部領域および上部領域を、切断、研磨およびブラストから選択される物理的方法、または酸溶解およびアルカリ溶解から選択される化学的方法で除去する除去工程
を含むことを特徴とするシリコンの精製方法が提供される。

本発明によれば、砥粒成分を含むシリコン粉から高純度のシリコン原料を回収するシリコンの精製方法を提供することができる。
すなわち、本発明によれば、シリコンを円筒研削、切断、裏面研磨およびウエハスライスなどの機械加工に付した際に発生するシリコン粉から、シリコンカーバイト、シリコンナイトライド、ダイヤモンドなどの砥粒成分および酸化シリコン成分を簡便な方法で除去し、太陽電池グレードのシリコン原料を回収することができる。
また、本発明によれば、副回収の砥粒を再利用することができる。

本発明のシリコンの精製方法は、
不活性ガス雰囲気下、砥粒を用いた機械加工により発生するシリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱してシリコン溶湯を得る溶融工程、
前記シリコン溶湯を一方向凝固により前記坩堝の下部から上部に向けて凝固させてシリコン塊を得る凝固工程、および
前記坩堝における前記シリコン塊の下部領域および上部領域を、切断、研磨およびブラストから選択される物理的方法、または酸溶解およびアルカリ溶解から選択される化学的方法で除去する除去工程
を含むことを特徴とする。

図１を用いて本発明のシリコンの精製方法を具体的に説明するが、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明のシリコンの精製方法を説明するための溶融装置の概略図である。
この溶融装置３は、主にシリコン粉１を収容する坩堝２、それらを加熱する加熱手段５、一方向凝固のために坩堝２を昇降させる移動手段６および溶融装置３内を不活性ガス雰囲気に置換するためのボンベ４からなる。なお、溶融装置３内のガス置換に用いる脱気装置（真空ポンプ）などは省略する。

（溶融工程）
不活性ガス雰囲気下、砥粒を用いた機械加工により発生するシリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱してシリコン溶湯を得る。
まず、シリコン粉１の所定量を坩堝２に充填する。
坩堝２の材質としては、石英、シリカ、アルミナ、カーボンなどが挙げられるが、坩堝は基本的には使い捨てになることから、安価であるシリカが好ましい。

次いで、シリコン粉１を充填した坩堝２を一方向凝固が可能な溶融装置３内に設置し、溶融装置３内を不活性ガス雰囲気に置換する。
具体的には、真空ポンプなどの脱気装置（図示せず）を用いて脱気した後、ボンベ４からアルゴンガスなどの不活性ガスを導入して、溶融装置３内を不活性ガス雰囲気にする。
不活性ガス雰囲気は、シリコンが酸化されない条件であればよい。

次いで、加熱手段５によりシリコン粉をシリコンの融点（１４１２℃）以上の温度、好ましくは１６００℃以上１８００℃以下の温度に加熱してシリコン粉を溶融させる。
加熱の昇温速度は、適宜設定すればよく、一般に５〜１０℃／分程度が好ましい。
設定温度に到達した後、溶融したシリコン粉（シリコン溶湯）をシリコンの融点以上の温度で１〜１０時間保持するのが好ましく、５〜１０時間保持するのが特に好ましい。

シリコン溶湯が対流により撹拌され、含有する酸化シリコン成分は粘度が高いために、坩堝壁面に付着し、砥粒成分はその一部がシリコン溶湯との比重差により沈降し、その一部が酸化シリコンの粘性により捕捉される。
シリコン溶湯を効果的に攪拌するためには、加熱方法、すなわち加熱手段５を誘導加熱方式にするのが好ましい。

（凝固工程）
次いで、シリコン溶湯を一方向凝固により前記坩堝の下部から上部に向けて凝固させてシリコン塊を得る。
具体的には、坩堝下部から冷却が開始されるように、坩堝２または加熱手段５を相対的に一方向に移動させる。すなわち、坩堝２の下部が加熱手段５から遠ざかるように、坩堝２および加熱手段５のいずれか一方または両方を移動させる。図１では、移動手段６を用いて坩堝２を下方に移動させている。
移動速度は、坩堝の大きさなどにより適宜設定すればよく、一般に等速で５〜３０ｍｍ／時間程度が好ましい。

坩堝２の下部から冷却されたシリコン溶湯は、下部から砥粒成分がない状態で固化され、上部に砥粒成分が偏析する。このとき、鉄などの金属不純物も同時に偏析する。
すなわち、砥粒が局在する溶湯下部は砥粒の影響により、融点（凝固点）が高いため、冷却が開始されれば即座に凝固する。
このように凝固された点を除くシリコン溶湯内にも砥粒成分が残留するが、一方向凝固を継続することにより、カーボンの偏析、表面張力による捕捉、坩堝壁面への付着などにより、シリコン内部には砥粒がほとんど存在しなくなる。

図２を用いて一方向凝固によるシリコン溶湯の状態について説明する。
図２は、本発明のシリコンの精製方法を説明するための、シリコン原料の溶湯の状態を示す模式図である。
図２（ａ）〜（ｃ）は、設定温度に保持されている状態で、図２（ａ）では液体シリコン（シリコン溶湯）７に砥粒８が分散され、これらが矢印の方向に攪拌されている。その後、溶湯内部よりも溶湯表面付近の粘度が徐々に高くなり、図２（ｂ）では攪拌により上昇した砥粒８がその高粘度層に取り込まれ、図２（ｃ）では砥粒８が凝集している。
図２（ｄ）は、一方向凝固途中の状態で、坩堝の下部に液体シリコン７の凝固物、すなわち固体シリコン９が生成し、坩堝の上部に砥粒８が凝集している。
このようにして、一方向凝固が進行し、シリコン塊の坩堝上部側に砥粒と金属不純物が偏析する

（除去工程）
坩堝におけるシリコン塊の下部領域および上部領域を、切断、研磨およびブラストから選択される物理的方法、または酸溶解およびアルカリ溶解から選択される化学的方法で除去する
例えば、冷却したシリコン塊を取り出し、その下部領域、外周領域および上部領域を切断、除去すれば、酸化シリコン成分および砥粒成分をほとんど含有しないシリコン精製塊を得ることができる。

シリコン塊の除去量は、溶融前のシリコン粉に含まれる砥粒の予想重量の２倍以上５倍以下とするのが好ましい。
溶融前のシリコン粉に含まれる砥粒の予想重量は、例えば、シリコン粉がシリコンカーバイト（ＳｉＣ）を含む場合、予めシリコン粉のＣ濃度を測定し、その測定値からＳｉＣ換算して求めることができる。このＣ濃度には、例えば、
堀場製作所製の固体中炭素分析装置ＥＭＩＡを用いることができる。

また、除去したシリコン塊を酸またはアルカリで処理してシリコンを溶解させ、かつその残部を砥粒成分として回収し、再利用することができる。

しかしながら、上記の方法では、シリコン溶湯中に存在する酸化シリコン成分に起因する粘度上昇により、捕捉や溶湯の攪拌不足が発生し、内部の残留砥粒濃度、酸素濃度が高くなることがある。
したがって、溶融工程前に、不活性ガス雰囲気下、前記シリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱して溶融し、次いで冷却して、前記シリコン粉中の酸化シリコンを除去するのが好ましい。

（酸化シリコンの除去工程）
具体的には、溶融工程と同様にして、シリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱して溶融し、溶解が完了した段階で冷却する。
溶融時にシリコン溶湯を、物理的に、またはガス吹き付けなどにより攪拌するのが好ましい。

冷却後、坩堝から取り出したシリコン塊を粉砕して、得られたシリコン粒を溶融工程用のシリコン粉とする。
シリコン粒の粒径は、特に限定されないが０．５〜３０ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍである。
粉砕後のシリコン粒を、酸化シリコンに対して可溶性を示すフッ酸（濃度０．５〜５％程度）など酸を用いて洗浄するのが好ましい。シリコン粒の粒径が小さい場合には、酸処理による酸化シリコンの除去効果は大きいが、再酸化の影響が大きくなる。

本発明で用いられるシリコン粉としては、例えば、シリコンの円筒研削、切断、研磨、ウエハスライスなどの機械加工を行った際に発生するシリコン粉を回収したもので、かつ０．１重量％以上５０重量％未満の砥粒成分を含むが挙げられる。
機械加工では、一般に水やオイルなどのクーラントを用いるため、その廃液から液分（クーラント）と固形分（シリコン粉）とを粗分離し、シリコン粉を回収する。
本発明で用いられるシリコン粉は、通常、砥粒が、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドおよびダイヤモンドから選択される少なくとも１つを含む。

したがって、本発明のシリコンの精製方法は、溶融工程前に、または前記酸化シリコンの除去工程を含むときはその工程前に、前記シリコン粉を回収する回収工程をさらに含むのが好ましい。
回収工程は、フィルタープレス、蒸留、遠心分離などの公知の方法により行うことができる。

（シリコン粉の回収方法）
機械加工の一例として、マルチワイヤソーを用いたシリコンの切断の場合について説明する。
マルチワイヤソーでは、一般に水やオイルなどの潤滑剤中にシリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの砥粒を混合したスラリー（遊離砥粒）を切断部分に供給しつつ、金属ワイヤーを走行させながらシリコンに送りを与えてシリコンを切断する。
切断後にスラリーを回収し、このスラリーからフィルタープレス、遠心分離などの公知の方法を用いて切断屑（シリコン粉）を回収する。

回収されたシリコン粉には、オイル成分、ワイヤーの金属粉などの金属成分、砥粒などが含まれ、予めオイル成分や金属成分を除去しておくのが好ましい。
したがって、本発明のシリコンの精製方法は、回収工程と溶融工程との間に、シリコン粉を水、酸、アルカリおよび有機溶剤から選択される少なくとも１つを用いて洗浄する洗浄工程をさらに含むのが好ましい。

（洗浄工程）
（シリコン粉からのオイル成分の除去方法）
塩酸、硫酸などの酸、イソプロピルアルコール、エタノール、アセトンなどの低分子でありオイルに対して可溶性の有機溶剤でシリコン粉を洗浄することにより、シリコン粉からのオイル成分を除去することができる。

例えば、次にように塩酸を用いて、シリコン粉からのオイル成分を除去することができる。
（１）シリコン粉：塩酸（３５％）：水＝１：２：２で混合する。
（２）攪拌しながら１時間保持する。
（３）フィルタープレスを用いて固形分（シリコン粉）を回収し、リンス水を流して酸を除去する。
（４）シリコン粉を乾燥する。
本発明の発明者らの試験によれば、シリコン粉中のオイル成分の含有率を２０％から１％以下に低減できた。

例えば、次にようにイソプロピルアルコールを用いて、シリコン粉からのオイル成分を除去することができる。
（１）シリコン粉：イソプロピルアルコール＝１：４で混合する。
（２）攪拌しながら１時間保持する。
（３）フィルタープレスを用いて固形分（シリコン粉）を回収する。
（４）シリコン粉を乾燥する。
本発明の発明者らの試験によれば、シリコン粉中のオイル成分の含有率を２０％から１％以下に低減できた。

また、加熱処理によってもシリコン粉からのオイル成分を除去することができる。
本発明の発明者らの試験によれば、潤滑剤として水溶性オイル（大智化学製、商品名：ルナクーラント）を用いてシリコンをスライス加工した後に回収したシリコン粉を、１０Ｔｏｒｒ、３００℃で６時間加熱することにより、シリコン粉中のオイル成分の含有率２０％から１％以下に低減できた。

（シリコン粉からの金属成分の除去方法）
シリコン粉は、金属不純物（例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒなど）を０．１〜１％オーダで含んでいることがある。このような高濃度の金属不純物を含有しているシリコン粉を高温で溶融すれば合金を形成し、偏析により除去することが困難になる。
したがって、このような金属成分を予め除去することが好ましい。
シリコン粉には金属が単一粒として存在しているので、塩酸、硫酸、フッ酸などの酸処理（洗浄）により金属成分を除去することができる。

例えば、本発明の発明者らの試験によれば、次にようにシリコン粉を塩酸で洗浄することにより、金属成分の含有率３％から１０００ｐｐｍに低減できた。
（１）シリコン粉：塩酸（３５％）：水＝１：２：２で混合する。
（２）攪拌しながら１時間保持する。
（３）フィルタープレスを用いて固体を回収し、リンス水を流して酸を除去する。
（４）振動乾燥機などを用いて乾燥する。

本発明を図１の溶融装置を用いた実施例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
実施例において、シリコン粉、シリコン精製塊などのシリコン中のシリコンカーバイト濃度は、堀場製作所製の固体中炭素分析装置ＥＭＩＡを用いて測定した炭素（Ｃ）濃度から換算して求めた。測定では、予めシリコンを塩酸で洗浄して、シリコンカーバイト以外のカーボン不純物を除去した。
また、シリコン粉、シリコン精製塊などのシリコン中の酸素濃度は、ＥＤＡＸ製の蛍光Ｘ線装置で測定した。

（実施例１）
砥粒成分としてシリコンカーバイト濃度３〜５重量％および酸素濃度５〜１０重量％を含むシリコン粉（１）１５ｋｇを、坩堝（２）としてシリカ坩堝（内寸２００ｍｍ×２００ｍｍ×高さ４００ｍｍ）に投入した。
次いで、シリカ坩堝を溶融装置（一方向凝固炉）（３）に固定し、炉内を密閉し、炉内圧力が１Ｐａ（１０^-2ｔｏｒｒ）になるまで脱気した後、ボンベ（４）から不活性ガスとしてアルゴンガスを導入し、炉内圧力を常圧にした。
加熱手段（５）により昇温速度５℃／分でシリコン粉（１）を加熱し、温度１６００℃に到達した後、その温度で１０時間保持した。

次いで、移動手段（６）により移動速度１０ｍｍ／時間で坩堝（２）を下降させた。坩堝（２）が加熱手段（５）からの熱供給を受けない、初期位置から２５０ｍｍ下降した位置で坩堝（２）の移動と共に加熱を止めた。
放冷により坩堝（２）が常温になったところで、溶融装置（３）から坩堝（２）を取り出し、寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×高さ１６０ｍｍのシリコン塊を得た。

得られたシリコン塊の下部領域の厚さ１０ｍｍ（０．９ｋｇ：予想砥粒含有量の約２倍に相当）、上部領域の厚さ２０ｍｍ（１．８ｋｇ：予想砥粒含有量の約４倍に相当）および外周領域の厚さ７ｍｍ（０．４ｋｇ×４枚：予想砥粒含有量の約１倍に相当）を、バンドソーを用いて切断し、寸法１８６ｍｍ×１８６ｍｍ×高さ１３０ｍｍのシリコン精製塊を得た。目視観察では、シリコン精製塊の切断面に砥粒は確認されなかった。
シリコン塊中のシリコンカーバイト濃度および酸素濃度を測定したところ、それぞれ１５ｐｐｍおよび０．２％以下まで低減していることがわかった。

（実施例２）
溶融工程前に酸化シリコンの除去工程を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、シリコン粉を精製した。
砥粒成分としてシリコンカーバイト濃度３〜５重量％および酸素濃度５〜１０重量％のシリコン粉（１）１５ｋｇを、坩堝（２）としてシリカ坩堝（内寸２００ｍｍ×２００ｍｍ×高さ４００ｍｍ）に投入した。
次いで、シリカ坩堝を溶融装置（一方向凝固炉を兼用）（３）に固定し、炉内を密閉し、炉内圧力が１Ｐａ（１０^-2ｔｏｒｒ）になるまで脱気した後、ボンベ（４）から不活性ガスとしてアルゴンガスを導入し、炉内圧力を常圧にした。
加熱手段（５）により昇温速度５℃／分でシリコン粉（１）を加熱し、温度１６００
℃に到達した後、加熱を止めた。
放冷により坩堝（２）が常温になったところで、溶融装置（３）から坩堝（２）を取り出し、シリコン塊を得た。

得られたシリコン塊をカッターミルを用いて粉砕し、粒径１〜３ｍｍになるように粉砕して溶融工程用のシリコン粉としてシリコン粒を得た。
シリコン粒中のシリコンカーバイト濃度および酸素濃度を測定したところ、それぞれ３〜５重量％および検出限界以下（０．２％以下）であることがわかった。

実施例１と同様にして、シリコン粉（２）として得られたシリコン粒を溶融工程に付して、シリコン塊を得た。
得られたシリコン塊の下部領域の厚さ１０ｍｍ（０．９ｋｇ：予想砥粒含有量の約２倍に相当）、上部領域の厚さ１０ｍｍ（０．９ｋｇ：予想砥粒含有量の約２倍に相当）および外周領域の厚さ５ｍｍ（０．３ｋｇ：予想砥粒含有量の約０．７倍に相当）を、バンドソーを用いて切断し、寸法１９０ｍｍ×１９０ｍｍ×高さ１４０ｍｍのシリコン精製塊を得た。目視観察では、シリコン精製塊の切断面に砥粒は確認されなかった。
シリコン塊中のシリコンカーバイト濃度および酸素濃度を測定したところ、それぞれ１０ｐｐｍおよび検出限界以下（０．２％以下）であることがわかった。
実施例２によれば、溶融工程前に酸化シリコンの除去工程を行うことにより、実施例１よりも、シリコン精製塊中の酸素濃度を低減できることがわかる。

本発明のシリコンの精製方法を説明するための溶解装置の概略図である。 本発明のシリコンの精製方法を説明するための、シリコン溶湯の状態を示す模式図である。

符号の説明

１ シリコン粉
２ 坩堝（シリカ坩堝）
３ 溶解装置（一方向凝固炉）
４ ボンベ
５ 加熱手段（ヒータ）
６ 移動手段
７ 液体シリコン（シリコン溶湯）
８ 砥粒
９ 固体シリコン

Claims (9)

1. 不活性ガス雰囲気下、砥粒を用いた機械加工により発生するシリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱してシリコン溶湯を得る溶融工程、
   前記シリコン溶湯を一方向凝固により前記坩堝の下部から上部に向けて凝固させてシリコン塊を得る凝固工程、および
   前記坩堝における前記シリコン塊の下部領域および上部領域を、切断、研磨およびブラストから選択される物理的方法、または酸溶解およびアルカリ溶解から選択される化学的方法で除去する除去工程
   を含むことを特徴とするシリコンの精製方法。
2. 前記溶融工程におけるシリコンの融点以上の温度が、最高到達温度で１６００℃以上１８００℃以下である請求項１に記載のシリコンの精製方法。
3. 前記溶融工程が、前記シリコン溶湯をシリコンの融点以上の温度で１〜１０時間保持することからなる請求項１または２に記載のシリコンの精製方法
4. 前記除去工程が、前記シリコン粉に含まれる前記砥粒の予想重量の２倍以上５倍以下の前記シリコン塊を除去することからなる請求項１〜３のいずれか１つに記載のシリコンの精製方法。
5. 前記溶融工程前に、不活性ガス雰囲気下、前記シリコン粉を坩堝中でシリコンの融点以上の温度に加熱して溶融し、次いで冷却して、前記シリコン粉中の酸化シリコンを除去する酸化シリコンの除去工程をさらに含む請求項１〜４のいずれか１つに記載のシリコンの精製方法。
6. 前記機械加工が、シリコンの研削、切断、研磨またはウエハスライスである請求項１〜５のいずれか１つに記載のシリコンの精製方法。
7. 前記砥粒が、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドおよびダイヤモンドから選択される少なくとも１つである請求項１〜６のいずれか１つに記載のシリコンの精製方法。
8. 前記溶融工程前に、または前記酸化シリコンの除去工程を含むときはその工程前に、前記シリコン粉を回収する回収工程をさらに含む請求項１〜７のいずれか１つに記載のシリコンの精製方法。
9. 前記回収工程と前記溶融工程との間に、前記シリコン粉を水、酸、アルカリおよび有機溶剤から選択される少なくとも１つを用いて洗浄する洗浄工程をさらに含む請求項８に記載のシリコンの精製方法。

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