JP2013144623A - Method for refining silicon - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for refining silicon, which can easily obtain high purity silicon without forming high melting point insoluble matter such as silicon carbide even when using silicon separated from silicon-containing waste liquid containing carbon as impurities.SOLUTION: A device for refining silicon includes: a crucible for holding molten silicon; a heater for heating the crucible; a silicon charging part for charging silicon separated from silicon-containing waste liquid into the molten silicon; a carbon concentration calculation part for calculating the carbon concentration of the molten silicon in the crucible; and a control part for controlling the addition amount of the silicon to the molten silicon according to the carbon concentration of the molten silicon calculated by a carbon concentration calculation device.

Description

本発明は、太陽電池の原料となるシリコンの精製装置及びシリコン精製方法に関する。本発明は、特に、シリコン含有廃液から分離したシリコンのシリコン精製装置及びシリコン精製方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for purifying silicon and a method for purifying silicon, which are raw materials for solar cells. The present invention particularly relates to a silicon purification apparatus and a silicon purification method for silicon separated from a silicon-containing waste liquid.

従来、太陽電池用のシリコンウェーハの原料となるシリコン材料には、主にポリシリコンや、円柱のインゴットを角柱に成形する際に得られる切断端材が用いられている。これらは不純物が極めて少なく、太陽電池グレードのシリコンウェーハの材料としては十分な純度である。   Conventionally, as a silicon material as a raw material for a silicon wafer for solar cells, polysilicon or a cut end material obtained when a cylindrical ingot is formed into a prismatic column is used. These have very few impurities and are sufficiently pure as materials for solar cell grade silicon wafers.

一方、近年、太陽電池の生産量は世界的に増加しており、材料となるシリコンの需要も伸びているため、シリコンが不足している現状がある。その中で、ウェーハを製造するためのインゴットをスライスする工程によって発生する切削廃液中には重量比にすると約半分近いシリコンが切削屑となって混じっており、そのまま処分されているため、これらの再利用方法が求められている。しかし、これらのシリコン屑には切削時に多くの異物が混入し、また、シリコン自身が酸化して酸化シリコンとなってしまうため、純度が著しく低下してしまう。そこで、これらのシリコン屑を再利用する手段として、例えば、特許文献1のような方法が提案されている。以下、その処理方法について図を参照しながら説明する。   On the other hand, in recent years, the production amount of solar cells has increased worldwide, and the demand for silicon as a material has also increased. Among them, cutting waste liquid generated by the process of slicing the ingot for manufacturing the wafer contains about half of the silicon as cutting waste in terms of weight ratio and is disposed of as it is. There is a need for a reuse method. However, a lot of foreign matters are mixed in these silicon scraps at the time of cutting, and the silicon itself is oxidized to silicon oxide, so that the purity is remarkably lowered. Therefore, for example, a method as disclosed in Patent Document 1 has been proposed as means for reusing these silicon scraps. The processing method will be described below with reference to the drawings.

図4に示すように、従来のシリコン精製装置101は、シリコンの機械加工を行った際に発生する廃液から分離され、かつ酸化シリコンを有するシリコン粉を含む粉末102を溶融して溶湯103とする加熱容器104、加熱容器104を加熱する加熱手段105および溶湯103に含まれるシリコン融液を出湯する出湯手段106を有する溶融炉107と、溶湯103に含まれる粘度の低いシリコン融液を収納し冷却する冷却容器108と、加熱容器104の内壁または底に付着する粘度の高い酸化シリコンを含む残留部を収納する残留部容器109とを備える。この従来のシリコン精製装置101では、シリコン粉を分離する粉末分離工程と、減圧または不活性ガス雰囲気下の加熱容器104中においてシリコン粉をシリコンの融点以上2000℃以下の温度に加熱し、シリコンが溶融し溶湯103とする溶融工程と、溶湯103に含まれる加熱容器104の内壁または底に付着する粘度の高い酸化シリコンを加熱容器104に残し、粘度の低いシリコン融液を冷却容器108に出湯する出湯工程とを経ることにより、加熱容器104から粘度の低いシリコン融液を冷却容器108に出湯することで高純度のシリコンを得ることができる。   As shown in FIG. 4, a conventional silicon refining device 101 melts a powder 102 containing silicon powder containing silicon oxide, which is separated from waste liquid generated when silicon is machined, to form a molten metal 103. A heating furnace 104, a heating means 105 for heating the heating container 104, and a melting furnace 107 having a hot water discharging means 106 for discharging a silicon melt contained in the molten metal 103, and a low-viscosity silicon melt contained in the molten metal 103 are accommodated and cooled. And a residual container 109 for storing a residual part containing silicon oxide having a high viscosity that adheres to the inner wall or bottom of the heating container 104. In this conventional silicon refining apparatus 101, the silicon powder is heated to a temperature not lower than the melting point of silicon and not higher than 2000 ° C. in a heating container 104 under a reduced pressure or an inert gas atmosphere by separating the silicon powder. The melting step to melt the molten metal 103 and the high viscosity silicon oxide adhering to the inner wall or bottom of the heating vessel 104 contained in the molten metal 103 are left in the heating vessel 104, and the low viscosity silicon melt is discharged into the cooling vessel 108. By passing through the hot water discharge step, high-purity silicon can be obtained by discharging a low-viscosity silicon melt from the heating container 104 to the cooling container 108.

特開2010−47443号公報JP 2010-47443 A

インゴットのスライス工程などのシリコンの機械加工において発生するシリコン含有廃液には様々な不純物が混入する。特に、カーボンの混入が多く、例えば加工時の冷却液や潤滑剤として用いられる加工液には有機系のカーボンが含まれている。また、インゴットを固定する土台には主にカーボン製の板が使用されており、スライス時には土台まで切り込むために、それらのカーボンが混入する。更に、スライスには金属ワイヤーと一緒に固定砥粒や遊離砥粒と呼ばれる砥粒としてダイヤモンドやシリコンカーバイドなどが用いられており、これらの無機系カーボンも多く混入する。これら有機系カーボンと無機系カーボンの混入量は廃液中の固形分として数atom%〜10atom%にも達し、不純物の大部分を占めている。   Various impurities are mixed in the silicon-containing waste liquid generated in silicon machining such as an ingot slicing process. In particular, carbon is often mixed, and for example, a processing liquid used as a cooling liquid or a lubricant during processing contains organic carbon. In addition, a carbon plate is mainly used as a base for fixing the ingot, and these carbons are mixed to cut into the base when slicing. Further, diamond and silicon carbide are used for slicing together with metal wires as abrasive grains called fixed abrasive grains or loose abrasive grains, and a lot of these inorganic carbons are also mixed. The mixing amount of these organic carbon and inorganic carbon reaches several atom% to 10 atom% as a solid content in the waste liquid, and occupies most of impurities.

特許文献1に見られるように、シリコンの溶融は減圧雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気で行われることが殆どである。したがって、シリコン中のカーボン(特に無機系カーボン)は、酸化でガス化されることなく残留し、溶融時に溶融シリコンと反応してシリコンカーバイドSiCとして不溶物を形成し、シリコン結晶中に残留してしまうという課題があった。また、それら不溶物の形成を防ぐために、有機溶剤や酸による洗浄を行ったり、溶融時の温度をシリコンの融点よりも遥かに高い温度に設定するなどの方法をとっているが、工程が煩雑になり、処理コストが高くなるなどの課題があった。   As seen in Patent Document 1, the melting of silicon is mostly performed in a reduced pressure atmosphere or an inert gas atmosphere. Therefore, carbon (especially inorganic carbon) in silicon remains without being gasified by oxidation, reacts with molten silicon at the time of melting to form insoluble matter as silicon carbide SiC, and remains in the silicon crystal. There was a problem of ending up. In addition, in order to prevent the formation of these insoluble materials, washing with an organic solvent or an acid is performed, or the temperature at the time of melting is set to a temperature much higher than the melting point of silicon, but the process is complicated. Thus, there are problems such as an increase in processing cost.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、原料として、カーボンを不純物とするシリコン含有廃液から分離したシリコンを用いた場合にも、シリコンカーバイド等の不溶物を形成することなく、高純度のシリコンを容易に得ることのできるシリコン精製装置及びシリコン精製方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and even when silicon separated from silicon-containing waste liquid containing carbon as an impurity is used as a raw material, high purity without forming insoluble matter such as silicon carbide. An object of the present invention is to provide a silicon purification apparatus and a silicon purification method capable of easily obtaining silicon.

上記目的を達成するために、本発明に係るシリコン精製装置は、シリコン溶湯を保持する、るつぼと、
前記るつぼを加熱する加熱ヒータと、
シリコン含有廃液から分離したシリコンを前記シリコン溶湯に投入するシリコン投入部と、
前記るつぼ内のシリコン溶湯の炭素濃度を算出する炭素濃度算出部と、
前記炭素濃度算出装置によって算出された前記シリコン溶湯の炭素濃度に応じて、前記シリコン溶湯への前記シリコンの添加量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。これにより所期の目的を達成することができる。
In order to achieve the above object, a silicon purification apparatus according to the present invention comprises a crucible for holding a silicon melt,
A heater for heating the crucible;
A silicon charging unit for charging silicon separated from the silicon-containing waste liquid into the silicon melt;
A carbon concentration calculation unit for calculating the carbon concentration of the silicon melt in the crucible;
A control unit that controls the amount of silicon added to the molten silicon according to the carbon concentration of the molten silicon calculated by the carbon concentration calculating device;
It is characterized by providing. As a result, the intended purpose can be achieved.

また、本発明に係るシリコン精製方法は、シリコン溶湯のシリコンを精製するシリコン精製方法であって、
シリコンを溶融させてシリコン溶湯とするステップと、
シリコン含有廃液から分離したシリコンを前記シリコン溶湯に断続的に添加するステップと、
前記シリコン溶湯の炭素濃度を算出するステップと、
を含み、
前記シリコン溶湯の前記炭素濃度に応じて、前記シリコン溶湯への前記シリコンの添加量を制御することを特徴とする。これにより所期の目的を達成することができる。
Moreover, the silicon purification method according to the present invention is a silicon purification method for purifying silicon in molten silicon,
Melting silicon to form silicon melt;
Intermittently adding silicon separated from the silicon-containing waste liquid to the molten silicon;
Calculating the carbon concentration of the molten silicon;
Including
The amount of silicon added to the silicon melt is controlled in accordance with the carbon concentration of the silicon melt. As a result, the intended purpose can be achieved.

以上のように、本発明に係るシリコン精製装置及びシリコン精製方法によれば、シリコン含有廃液から分離したシリコンに不純物としてカーボンが含まれていても、シリコンカーバイドSiCなどの不溶物を形成することなく、従来の精製方法に比べて低コストでありながら高純度の多結晶シリコンを得ることができる。   As described above, according to the silicon purification apparatus and the silicon purification method according to the present invention, even if carbon separated from the silicon-containing waste liquid contains carbon as an impurity, it does not form insoluble matter such as silicon carbide SiC. As a result, high-purity polycrystalline silicon can be obtained at a low cost as compared with conventional purification methods.

本発明の実施の形態1におけるシリコン精製装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the silicon | silicone purification apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるシリコン精製方法のプロセスフロー図である。It is a process flow figure of the silicon purification method in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2におけるシリコン精製装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the silicon refinement | purification apparatus in Embodiment 2 of this invention. 特許文献1に記載された従来のシリコン精製方法を示す図である。It is a figure which shows the conventional silicon | silicone purification method described in patent document 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態に係るシリコン精製装置及びシリコン精製方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。   Hereinafter, a silicon purification apparatus and a silicon purification method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, substantially the same members are denoted by the same reference numerals.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるシリコン精製装置の構成を示す概略断面図である。
図1において、本発明の実施の形態1に係るシリコン精製装置は、精製炉1内部に具備された加熱ヒータ2によってるつぼ3を加熱する構成を備える。るつぼ3に入れられたシリコンは、ガス導入部9から供給されるアルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気中において加熱ヒータ2で加熱されることで溶融し、シリコン溶湯4となる。また、このシリコン精製装置は、機械加工等によって発生したシリコン含有廃液から分離回収したシリコン粒5を投入口6からシリコン溶湯4内に断続的に添加する構成を備え、投入口6と連動した制御部8によってシリコン粒5の投入量を制御することができる。なお、ここで投入量(添加量ともいう。)とは、時間当たりの投入量であってもよい。制御部8は、ガス測定装置7と連動しており、シリコン溶湯4界面から発生する一酸化炭素の濃度をモニタリングし、その一酸化炭素濃度の値から算出される炭素濃度によって、シリコン粒5の投入量が制御される構成としている。炉1内のガスは排気口10から排出されるようになっており、ガス濃度の上昇を防いでいる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon purification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the silicon refining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention has a configuration in which a crucible 3 is heated by a heater 2 provided in a refining furnace 1. The silicon put in the crucible 3 is melted by being heated by the heater 2 in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen supplied from the gas introduction unit 9 to become a silicon melt 4. In addition, this silicon refining apparatus has a configuration in which silicon particles 5 separated and recovered from silicon-containing waste liquid generated by machining or the like are intermittently added from the inlet 6 into the molten silicon 4, and control linked with the inlet 6. The amount of silicon grains 5 can be controlled by the portion 8. Here, the input amount (also referred to as addition amount) may be the input amount per time. The control unit 8 is interlocked with the gas measuring device 7 and monitors the concentration of carbon monoxide generated from the interface of the molten silicon 4, and the silicon concentration of the silicon particles 5 is determined by the carbon concentration calculated from the value of the carbon monoxide concentration. The input amount is controlled. The gas in the furnace 1 is discharged from the exhaust port 10 to prevent an increase in gas concentration.

加熱ヒータ2は、二珪化モリブデンやモリブデン、タングステン、カーボンなどの抵抗体による加熱方式や、高周波電源を用いた誘導加熱方式など、炉の材質や、耐熱温度、加熱時の炉内ガス雰囲気に合わせて選ぶことができる。   Heater 2 is suitable for furnace material, heat resistance, and furnace gas atmosphere, such as heating using a resistor such as molybdenum disilicide, molybdenum, tungsten, or carbon, or induction heating using a high frequency power source. You can choose.

るつぼ3としては、シリコン溶融時にるつぼ3自身からの不純物の混入が極力少ないものを選ぶことが望ましく、例えばシリカや石英などの珪素を主成分とするるつぼ3を選ぶことで、溶融シリコンへの不純物の混入を抑制することができる。   As the crucible 3, it is desirable to select a crucible 3 that contains as little impurities as possible from the crucible 3 itself. For example, by selecting the crucible 3 mainly composed of silicon such as silica or quartz, impurities into the molten silicon are selected. Can be prevented.

なお、シリコン溶湯4の材料となるシリコンは、後から投入するシリコン粒5とは異なり、純度の高い、いわゆる半導体や太陽電池の原料となるものを選ぶことが望ましくはあるが、例えば、太陽電池用の原料としてよく用いられるポリシリコンなどを用いると、材料コストが高くなり、トータルとしての処理コストが高くなってしまう。本発明においてはポリシリコンの原料である金属シリコンなどのより安価なものや、インゴットの加工によって発生する端材など比較的低コストで入手できるものを用いることができる。シリコンの初期充填量は、るつぼ3の大きさや、シリコン粒5の炭素濃度に合わせて増減させれば良いが、概ね、溶融時にるつぼ3の容積の3割から5割程度になるように充填することが好ましい。   The silicon used as the material of the molten silicon 4 is desirably different from the silicon grains 5 to be charged later, but it is desirable to select a high-purity so-called semiconductor or solar cell material. If polysilicon or the like that is often used as a raw material is used, the material cost increases, and the total processing cost increases. In the present invention, it is possible to use a material that is available at a relatively low cost, such as metal silicon that is a raw material of polysilicon, or a scrap material generated by processing an ingot. The initial filling amount of silicon may be increased or decreased in accordance with the size of the crucible 3 or the carbon concentration of the silicon grains 5, but the filling is generally performed so that the volume of the crucible 3 is about 30% to 50% at the time of melting. It is preferable.

シリコンの融点は約1410℃とされており、るつぼ3内の温度をそれ以上の温度、例えば、1450℃〜1600℃の温度範囲に設定することでシリコンを溶融することができる。1450℃以下であれば不純物を含んだシリコン粒が十分に溶けない可能性が高く、また、1600℃以上では、るつぼ3の耐久性に支障がでたり、処理コストの上昇にもなってしまうため、上記温度範囲内とすることが好ましい。   The melting point of silicon is about 1410 ° C., and silicon can be melted by setting the temperature in the crucible 3 to a temperature higher than that, for example, 1450 ° C. to 1600 ° C. If it is 1450 ° C. or lower, there is a high possibility that impurities-containing silicon grains are not sufficiently melted, and if it is 1600 ° C. or higher, the durability of the crucible 3 is hindered and the processing cost is increased. The temperature is preferably within the above temperature range.

シリコン含有廃液から分離したシリコン粒5としては、例えば、シリコンの機械加工等によるシリコン含有廃液から水分を分離して得られたものが用いられる。水分の分離には様々な方法が挙げられるが、例えば遠心分離や、フィルタープレスなどの方式が比較的容易で、処理量も稼げることから好ましい。このように分離されたシリコンには、まだ水分が残っており、さらに水分を除去するために乾燥させることがさらに好ましい。このとき、型に詰めたり、板状に成形するなどして乾燥させることで、るつぼ3への添加に適したサイズのシリコン粒5の大きさを揃えることが容易になる。なお、ここではシリコン含有廃液から分離したシリコンを「シリコン粒」としているが、その形状は必ずしも粒状に限るものではない。シリコン5は、例えば、粉末や、より大きいサイズの固形物であってもよいことはいうまでもない。   As the silicon particles 5 separated from the silicon-containing waste liquid, for example, those obtained by separating water from the silicon-containing waste liquid by silicon machining or the like are used. Various methods can be used to separate the water. For example, a method such as centrifugal separation or a filter press is relatively easy, and it is preferable because the processing amount can be increased. Moisture still remains in the silicon thus separated, and it is more preferable to dry it to remove the moisture. At this time, it becomes easy to arrange the silicon particles 5 having a size suitable for addition to the crucible 3 by being packed in a mold or formed into a plate shape and dried. In addition, although the silicon | silicone isolate | separated from the silicon-containing waste liquid is set as "silicon grain" here, the shape is not necessarily restricted to a granular form. Needless to say, the silicon 5 may be, for example, a powder or a solid having a larger size.

次に、るつぼ3内のシリコン溶湯4中の炭素濃度の測定方法について説明する。シリコン溶湯4中に存在するカーボンは、同じくシリコン溶湯4中に存在する酸素と反応することで一酸化炭素となって気化し、シリコン溶湯4の液界面から脱気していく。この場合の化学反応式は以下のように示される。

Figure 2013144623
Next, a method for measuring the carbon concentration in the molten silicon 4 in the crucible 3 will be described. The carbon present in the silicon melt 4 reacts with oxygen present in the silicon melt 4 to vaporize as carbon monoxide and is degassed from the liquid interface of the silicon melt 4. The chemical reaction formula in this case is shown as follows.
Figure 2013144623

このとき、精製炉1内において、シリコン溶湯4に溶けているカーボンC及び酸素O、そしてガス化した一酸化炭素COの各物質の濃度が一定である場合、化学的に平衡状態にあるという。この場合の平衡定数を表す式を以下に示す。

Figure 2013144623
At this time, when the concentrations of the carbon C and oxygen O dissolved in the silicon melt 4 and the gasified carbon monoxide CO in the refining furnace 1 are constant, they are said to be in a chemical equilibrium state. An expression representing the equilibrium constant in this case is shown below.
Figure 2013144623

上記式1の左辺にあるKは平衡定数を表しており、一定の温度下では、その化学反応特有の一定値を取る。右辺の[C]、[O]、[CO]は、それぞれシリコン溶湯4に溶けているカーボン、酸素、そしてガス化した一酸化炭素の物質濃度を表す。さらに平衡定数Kは熱力学的データに基づいて温度の関数で表されるため、精製炉1内の温度が一定であれば、計算によって求めることができる。一方で、シリコン溶湯4に溶けている酸素の供給源は、原料のシリコン表面の酸化膜や、るつぼ3として用いる石英からの溶出が主な供給源であり、特に石英の溶解に伴うシリコン溶湯4への酸素の溶け込みが多い。つまり、シリコン溶湯4には常に新たな酸素が溶け込んでいる状態であり、その量はシリコン溶湯4に対する酸素の溶解度(例えばシリコンの融点付近では約40ppma(parts per million atomic))の上限に近い量で、温度によってほぼ一定と考えることができる。そこで、上記式1中で酸素濃度[O]を温度によって一定値とおくことができるため、計算的に上記式1において、シリコン溶湯4の炭素濃度を算出することができる。以上より、炉1内の一酸化炭素の濃度[CO]をガス測定装置7で測定することで、温度に対応する一定値の酸素濃度[O]を用いて、間接的にシリコン溶湯4中の炭素濃度[C]を把握することができる。   K on the left side of the above equation 1 represents an equilibrium constant, and takes a certain value peculiar to the chemical reaction at a certain temperature. [C], [O], and [CO] on the right side respectively represent the substance concentrations of carbon, oxygen, and gasified carbon monoxide dissolved in the molten silicon 4. Further, since the equilibrium constant K is expressed as a function of temperature based on thermodynamic data, it can be obtained by calculation if the temperature in the refining furnace 1 is constant. On the other hand, the supply source of oxygen dissolved in the silicon melt 4 is mainly the elution from the oxide film on the silicon surface of the raw material and quartz used as the crucible 3, and in particular, the silicon melt 4 accompanying the dissolution of quartz. There is a lot of oxygen dissolved in. That is, new oxygen is always dissolved in the silicon melt 4, and the amount is close to the upper limit of the solubility of oxygen in the silicon melt 4 (for example, about 40 ppma (parts per million atomic) near the melting point of silicon). Thus, it can be considered to be almost constant depending on the temperature. Therefore, since the oxygen concentration [O] can be set to a constant value depending on the temperature in the above equation 1, the carbon concentration of the silicon melt 4 can be calculated in the above equation 1. As described above, the concentration [CO] of carbon monoxide in the furnace 1 is measured by the gas measuring device 7 to indirectly use the oxygen concentration [O] corresponding to the temperature in the silicon melt 4. The carbon concentration [C] can be grasped.

シリコン溶湯4中の炭素の飽和濃度は、シリコンの融点である1410℃付近でおよそ91ppmaと言われている。それ以上のカーボンが存在する場合は、シリコン溶湯4中のシリコンとカーボンとが反応してシリコンカーバイドSiCが形成される。一旦シリコンカーバイドが形成されてしまうと、シリコンカーバイドは非常に高温で分解する(大気圧では液体にはならずSiと黒鉛に分解する)ため不溶物となってシリコン溶湯4中に残存してしまう。これを抑制するにはシリコン溶湯4中の炭素濃度を飽和濃度以上に上げないことが重要であり、炭素濃度をシリコン溶融温度である1410℃での飽和濃度である91ppma以下に制御することで、確実にシリコンカーバイドの形成を防ぐことが可能である。そのため、本実施の形態1に係るシリコン精製装置及びシリコン精製方法において、シリコン溶湯4中の炭素濃度を把握することはシリコンカーバイドの形成を防ぐために有効な手段である。   The saturation concentration of carbon in the molten silicon 4 is said to be approximately 91 ppma around 1410 ° C., which is the melting point of silicon. When more carbon is present, silicon in the silicon melt 4 reacts with carbon to form silicon carbide SiC. Once silicon carbide is formed, silicon carbide decomposes at a very high temperature (it does not become liquid at atmospheric pressure, but decomposes into Si and graphite), so that it remains insoluble in silicon melt 4. . In order to suppress this, it is important not to raise the carbon concentration in the silicon melt 4 to a saturation concentration or higher, and by controlling the carbon concentration to 91 ppma or less which is the saturation concentration at 1410 ° C. which is the silicon melting temperature, It is possible to reliably prevent the formation of silicon carbide. Therefore, in the silicon purification apparatus and the silicon purification method according to the first embodiment, grasping the carbon concentration in the molten silicon 4 is an effective means for preventing the formation of silicon carbide.

また、シリコン溶湯4中の炭素濃度は、溶融状態の保持時間を長くすればその分ガス化して下げることが可能であるが、低濃度に近づくほど反応速度は低下するため効率が悪くなる。太陽電池用ウェーハに用いられるインゴットの炭素濃度の基準はおよそ1ppmaと言われており、本発明におけるシリコン溶湯4中の炭素濃度も1ppmaまで下げておけば、太陽電池用の材料としては十分に適用できる。なお、実際はシリコン溶湯4が凝固するときには、液体部分と固体部分の界面において偏析現象が起こり、固化したシリコンから、まだ固化していない液体のシリコン溶湯4にカーボンが移動する。この現象を利用した結晶の精製方法を一方向凝固と呼び、古くからシリコン溶湯4中の金属不純物を除去する結晶育成手法として用いられているが、カーボンもこの原理によって取り除くことができる。よって、例えばシリコン溶湯4中の炭素濃度が10ppma程度であったとしても、偏析現象を利用して一部を凝固させることで、固体シリコン中の炭素濃度を1ppma以下にすることは可能である。すなわち、シリコン溶湯4中の炭素濃度を91ppma以下に抑えてあれば、シリコン粒5の添加スピードを上げても問題はないが、凝固させる段階においては1ppma〜10ppmaの範囲にまで炭素濃度を下げる必要がある。シリコン溶湯4中の炭素濃度が10ppma程度であった場合、上述のように一部を凝固させることで固化したシリコンの炭素濃度を1ppma以下に抑えることができる。あるいは、シリコン溶湯4中の炭素濃度が10ppmaを超える場合には、シリコン溶湯4内のカーボンと酸素との反応による一酸化炭素生成、及び、その脱気によって炭素濃度が低下して1ppma〜10ppmaの範囲になるまで待つ必要がある。そのため、添加を止めた後も溶融状態を保持し、シリコン溶湯4内の炭素濃度が下がるのを待てばよい。あるいは、炭素濃度が常に1〜10ppmaの範囲に収まるようにシリコン粒5の添加量を制御することで、即座に凝固を始めることも可能である。   The carbon concentration in the molten silicon 4 can be reduced by gasification if the holding time in the molten state is lengthened. However, the reaction rate decreases as the concentration decreases, and the efficiency deteriorates. The standard of the carbon concentration of the ingot used for the wafer for solar cells is said to be about 1 ppma, and if the carbon concentration in the silicon melt 4 in the present invention is also reduced to 1 ppma, it is sufficiently applicable as a material for solar cells. it can. In fact, when the molten silicon 4 solidifies, a segregation phenomenon occurs at the interface between the liquid portion and the solid portion, and carbon moves from the solidified silicon to the liquid silicon melt 4 that has not yet solidified. The crystal refining method using this phenomenon is called unidirectional solidification and has been used for a long time as a crystal growth technique for removing metal impurities in the molten silicon 4, but carbon can also be removed by this principle. Therefore, for example, even if the carbon concentration in the molten silicon 4 is about 10 ppma, it is possible to reduce the carbon concentration in the solid silicon to 1 ppma or less by solidifying a part using the segregation phenomenon. That is, if the carbon concentration in the molten silicon 4 is suppressed to 91 ppma or less, there is no problem even if the addition speed of the silicon grains 5 is increased, but it is necessary to lower the carbon concentration to the range of 1 ppma to 10 ppma at the solidifying stage. There is. When the carbon concentration in the molten silicon 4 is about 10 ppma, the carbon concentration of the solidified silicon can be suppressed to 1 ppma or less by solidifying a part as described above. Alternatively, when the carbon concentration in the molten silicon 4 exceeds 10 ppma, carbon monoxide is generated by the reaction between carbon and oxygen in the molten silicon 4, and the degassing causes the carbon concentration to be reduced to 1 ppma to 10 ppma. You have to wait until you reach the range. Therefore, it is only necessary to hold the molten state after the addition is stopped and wait for the carbon concentration in the molten silicon 4 to decrease. Alternatively, solidification can be started immediately by controlling the amount of silicon grains 5 added so that the carbon concentration always falls within the range of 1 to 10 ppma.

ガス測定装置7は連続的にガス濃度を測定できる手段であれば如何なる手段を用いても何ら効果に差異はない。なお、精製炉1内が減圧雰囲気の場合はガスのサンプリングに工夫が必要である。また、幅広い濃度範囲で測定できることを加味すれば、ガスクロマトグラフやFT−IRガス分析装置などがより好ましい。   As long as the gas measuring device 7 is a means capable of continuously measuring the gas concentration, there is no difference in the effect no matter what means is used. In addition, when the inside of the refining furnace 1 is a reduced pressure atmosphere, it is necessary to devise gas sampling. In addition, a gas chromatograph, an FT-IR gas analyzer, and the like are more preferable considering that measurement can be performed in a wide concentration range.

次に、本発明のシリコン精製方法について、フローチャートを用いて説明する。図2にフローチャートを示す。
(1)初めに、高純度のシリコンを入れたるつぼ3を炉内にセットする(S101)。
(2)次いで、加熱ヒータ2を作動させる(S102)。
(3)るつぼ3内のシリコンを融点以上に加熱して溶融させ、シリコン溶湯4を生成する(S103)。尚、このときの温度は、投入するシリコン粒5の不純物濃度によって増減させることができるが、1450℃から1600℃の温度範囲内で保持すればよい。また、シリコン溶湯4の炭素濃度によっては、一酸化炭素へのガス化を促進させたいときには、温度を上昇させ、炭素濃度が下がってきたら温度を下げるといった温度変化を与えてもよい。
Next, the silicon purification method of the present invention will be described using a flowchart. FIG. 2 shows a flowchart.
(1) First, the crucible 3 containing high-purity silicon is set in the furnace (S101).
(2) Next, the heater 2 is operated (S102).
(3) The silicon in the crucible 3 is heated to the melting point or higher and melted to generate the molten silicon 4 (S103). Although the temperature at this time can be increased or decreased depending on the impurity concentration of the silicon grains 5 to be added, it may be maintained within the temperature range of 1450 ° C. to 1600 ° C. Further, depending on the carbon concentration of the molten silicon 4, when it is desired to promote gasification to carbon monoxide, the temperature may be increased, and the temperature may be decreased when the carbon concentration decreases.

また、初期のシリコン溶湯4の重量としては、処理したいシリコン粒5の炭素濃度と添加量に合わせて設定すればよい。シリコン粒5の添加量としては、例えば1日に処理したい量によって時間当りの添加量が決まってくるが、生産性を考えると1g/秒以上の添加量が好ましい。より好ましくは10g/秒の添加量である。しかし、あまり添加量を増やしすぎると、シリコン溶湯4中の炭素濃度が上昇し、飽和濃度である91ppma以上になるとシリコンカーバイドが形成されてしまう。よって、生産性との兼ね合いで、シリコン粒5を添加してもシリコン溶湯4の炭素濃度が91ppma以上にならないよう、シリコン粒5の炭素濃度とシリコン粒5の添加量から初期のシリコン溶湯4の重量を設定すればよい。例えば、シリコン粒5の炭素濃度が1atom%であれば、添加量が1g/秒ならばその1000倍の1kgのシリコン溶湯を初期重量とすることで、急激な炭素濃度上昇が生じることもなく、炭素の飽和濃度である91ppmaを超えることはまずない。この希釈倍率から考えると、添加量を10g/秒まで上げたければ10kgシリコン溶湯4を初期重量とすればよい。一方、シリコン粒5の炭素濃度は場合によっては10atom%にまで達することもある。その場合はシリコン溶湯4の初期重量を100kgにすることで添加量を10g/秒まではシリコン粒5を添加することができる。しかし、これ以上シリコン溶湯4の初期重量を増やすことは生産性や処理コストに悪影響を及ぼすことになるため、シリコン粒5の添加量は10g/秒以下とすることが好ましい。シリコン粒5の添加量を上記添加量の上限(10g/秒)以下とすることで、たとえ10atom%程度のカーボンが不純物として含まれているシリコン粒5が添加された場合であっても、生産性を損なうことなく、連続的にシリコン粒5を添加することができる。   Moreover, what is necessary is just to set as the weight of the silicon melt 4 of an initial stage according to the carbon concentration and addition amount of the silicon grain 5 to process. As the addition amount of the silicon grains 5, for example, the addition amount per hour is determined depending on the amount to be treated per day, but an addition amount of 1 g / second or more is preferable in view of productivity. More preferably, the addition amount is 10 g / sec. However, if the addition amount is excessively increased, the carbon concentration in the silicon melt 4 increases, and silicon carbide is formed when the saturation concentration is 91 ppma or more. Therefore, in consideration of productivity, even if silicon grains 5 are added, the initial concentration of silicon melt 4 is determined from the carbon concentration of silicon grains 5 and the amount of silicon grains 5 added so that the carbon concentration of silicon melt 4 does not exceed 91 ppma. What is necessary is just to set a weight. For example, if the carbon concentration of the silicon grains 5 is 1 atom%, if the addition amount is 1 g / second, 1 kg of molten silicon of 1 kg is used as the initial weight, so that a rapid increase in carbon concentration does not occur. It is unlikely to exceed the saturation concentration of 91 ppma. Considering this dilution factor, if the amount of addition is to be increased to 10 g / second, the 10 kg silicon melt 4 may be used as the initial weight. On the other hand, the carbon concentration of the silicon grains 5 may reach 10 atom% depending on circumstances. In that case, the silicon grain 5 can be added up to 10 g / sec by setting the initial weight of the molten silicon 4 to 100 kg. However, since increasing the initial weight of the molten silicon 4 further adversely affects productivity and processing costs, the amount of silicon particles 5 added is preferably 10 g / second or less. By making the addition amount of the silicon grains 5 below the upper limit (10 g / second) of the above addition quantity, even if the silicon grains 5 containing about 10 atom% of carbon as impurities are added, production is possible. The silicon grains 5 can be continuously added without impairing the properties.

(4)次に、ガス測定装置7を作動させる(S104)。
(5)シリコン溶湯4にシリコン粒5を添加する(S105)。
(6)シリコン粒5中に含まれる炭素とシリコン溶湯4中の酸素との反応によって発生した一酸化炭素を測定する(S106)。炭素濃度の測定からシリコン粒5添加の制御周期としては、例えば0.5〜1分に一度の頻度であれば良い。シリコン粒5の添加量は前述したように1g〜10g/秒とする。添加量及び濃度制御の周期を上記範囲にすることで、シリコンカーバイドを形成させることなく、効率よくシリコンの精製を連続的に行うことができる。
(7)次に、一酸化炭素の測定値から前記式1によってシリコン溶湯4中の炭素濃度を算出する(S107)。
(8)シリコン溶湯4の炭素濃度が1ppma以下であるか、判断し、炭素濃度が1ppma以下であればシリコン粒5の添加スピードを上げ(S108)、その時点で再び炭素濃度を算出し(S106〜S107)、それでもなお、炭素濃度が1ppma以下であれば、更に添加スピードを上げるように制御部8によってフィードバック制御する。
(4) Next, the gas measuring device 7 is operated (S104).
(5) Silicon particles 5 are added to the molten silicon 4 (S105).
(6) Carbon monoxide generated by the reaction between carbon contained in the silicon grains 5 and oxygen in the silicon melt 4 is measured (S106). From the measurement of the carbon concentration, the control period for adding the silicon grains 5 may be, for example, once every 0.5 to 1 minute. As described above, the addition amount of the silicon grains 5 is 1 g to 10 g / second. By setting the amount of addition and the period of concentration control within the above ranges, silicon can be purified efficiently and continuously without forming silicon carbide.
(7) Next, the carbon concentration in the molten silicon 4 is calculated from the measured value of carbon monoxide according to Equation 1 (S107).
(8) It is determined whether or not the carbon concentration of the molten silicon 4 is 1 ppma or less. If the carbon concentration is 1 ppma or less, the addition speed of the silicon grains 5 is increased (S108), and the carbon concentration is calculated again at that time (S106). -S107) If the carbon concentration is still 1 ppma or less, feedback control is performed by the control unit 8 so as to further increase the addition speed.

(9)一方、炭素濃度が1ppmaを超えていると判断されれば、次に時間当りの炭素濃度の変化率を測定する(S109)。炭素濃度の変化率が増加するようであれば、シリコン粒5の添加スピードを減少させる(S110)。その時点で再び炭素濃度の変化率を測定し(S109)、それでもなお変化率が上昇するようであれば、更に添加スピードを減少させる(S110)ように制御部8によってフィードバック制御する。この操作によって、炭素濃度の変化率がほぼ一定になるようにシリコン粒5の添加量を制御し、その状態で保持する。このときのシリコン溶湯4中の炭素濃度としては1〜10ppmaの範囲にあることが好ましい。こうすることで、シリコン粒5の添加による炭素濃度の上昇と、一酸化炭素発生による炭素濃度の減少がつり合い、連続的にシリコン粒5を添加することができる。尚、シリコン粒5の添加量を一定に保持している間(S111)も炭素濃度の変化率は逐次測定(S109)し、変化があった場合はそれに合わせてシリコン粒5の添加量を減少(S110)又は保持(S111)させると良い。 (9) On the other hand, if it is determined that the carbon concentration exceeds 1 ppma, then the rate of change of the carbon concentration per time is measured (S109). If the change rate of the carbon concentration increases, the addition speed of the silicon grains 5 is decreased (S110). At that time, the change rate of the carbon concentration is measured again (S109). If the change rate still increases, feedback control is performed by the control unit 8 so as to further reduce the addition speed (S110). By this operation, the addition amount of the silicon grains 5 is controlled so that the rate of change of the carbon concentration is substantially constant, and is maintained in that state. The carbon concentration in the molten silicon 4 at this time is preferably in the range of 1 to 10 ppma. By doing so, the increase in the carbon concentration due to the addition of the silicon grains 5 and the decrease in the carbon concentration due to the generation of carbon monoxide balance, and the silicon grains 5 can be continuously added. In addition, while the addition amount of the silicon grains 5 is kept constant (S111), the change rate of the carbon concentration is sequentially measured (S109), and if there is a change, the addition amount of the silicon grains 5 is decreased accordingly. (S110) or hold (S111) is good.

(10)シリコン粒5の添加が継続(S111)されると、るつぼ3内のシリコン溶湯4の嵩が増してくる。そこで、ある一定のレベルに達した時点(S112)でシリコン粒5の添加を停止する(S113)。このとき、炭素濃度が10ppmaよりも高いようであれば、一定時間溶融状態を保持することで炭素濃度を下げることも可能である。
(11)最後に、加熱ヒータ2の出力を下げてシリコン溶湯4を冷却する(S114)。
以上によって、シリコンの精製が完了する。
(10) When the addition of the silicon grains 5 is continued (S111), the volume of the molten silicon 4 in the crucible 3 increases. Therefore, the addition of the silicon grains 5 is stopped (S113) when reaching a certain level (S112). At this time, if the carbon concentration is higher than 10 ppma, the carbon concentration can be lowered by maintaining the molten state for a certain period of time.
(11) Finally, the output of the heater 2 is lowered to cool the molten silicon 4 (S114).
Thus, the purification of silicon is completed.

かかる構成によれば、炭素濃度が高いシリコン粒5が添加されて溶融した際に、予め溶融していた高純度のシリコン溶湯4に拡散した場合に予想されるシリコンとカーボンの反応によるシリコンカーバイドの形成を抑制することができる。また、シリコン溶湯4の液界面から発生する一酸化炭素の濃度を、上記式1を用いてシリコン溶湯4中の炭素濃度[C]を算出することによってシリコン溶湯4中の炭素濃度を把握し、シリコンカーバイドの形成が起こらないようにシリコン粒5の添加スピードを制御することができる。   According to such a configuration, when silicon grains 5 having a high carbon concentration are added and melted, silicon carbide due to the reaction between silicon and carbon, which is expected when it diffuses into the high-purity molten silicon 4 previously melted, is obtained. Formation can be suppressed. Moreover, the carbon concentration in the silicon melt 4 is grasped by calculating the carbon concentration [C] in the silicon melt 4 by using the above equation 1 to calculate the concentration of carbon monoxide generated from the liquid interface of the silicon melt 4. The addition speed of the silicon grains 5 can be controlled so that the formation of silicon carbide does not occur.

尚、本実施の形態1においては炉1内を不活性ガス雰囲気としているが、真空ポンプなどで炉内を減圧した状態で不活性ガスを流す条件としても良い。   In the first embodiment, the inside of the furnace 1 is an inert gas atmosphere. However, the inert gas may be flowed in a state where the inside of the furnace is decompressed with a vacuum pump or the like.

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2におけるシリコン精製装置の構成を示す概略断面図である。図3において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
実施の形態2に係るシリコン精製装置では、図3に示すように、るつぼ3の底部には排出口11が設けられており、排出を制御する制御機構(図示なし)によって凝固用るつぼ12に精製されたシリコン溶湯4を移す構成を備える。凝固用るつぼ12は複数個並べられており、コンベア13によって連続的に搬入口14から搬入され、シリコン溶湯4が投入されると搬出口15へ運ばれる構成としている。搬入口14及び搬出口15の炉内側にはシャッター16が設けられており、搬入、搬出の際に外気が炉内に混入しない構成としている。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the silicon purification apparatus in the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG.
In the silicon refining device according to the second embodiment, as shown in FIG. 3, a discharge port 11 is provided at the bottom of the crucible 3, and the solidification crucible 12 is refined by a control mechanism (not shown) for controlling the discharge. The structure which moves the made silicon melt 4 is provided. A plurality of solidification crucibles 12 are arranged, and are continuously carried in from the carry-in port 14 by the conveyor 13 and are carried to the carry-out port 15 when the molten silicon 4 is introduced. A shutter 16 is provided inside the furnace at the carry-in port 14 and the carry-out port 15 so that outside air is not mixed into the furnace during carry-in and carry-out.

(1)排出口11からシリコン溶湯4を凝固用るつぼ12に移す際には、まずシリコン粒5の添加を止めてシリコン溶湯4内の炭素濃度を確認し、必要に応じて溶融状態を保持し、十分に炭素濃度を下げる。
(2)次に、排出口11を開いてシリコン溶湯4を凝固用るつぼ12に移し変える。このとき、全量を移し変えることはせずに、はじめに溶かしておいたシリコン溶湯4の初期量は残して、残りのシリコン溶湯4のみを移し変えるようにする。
(1) When transferring the molten silicon 4 from the discharge port 11 to the crucible 12 for solidification, first, the addition of the silicon particles 5 is stopped, the carbon concentration in the molten silicon 4 is confirmed, and the molten state is maintained if necessary. Reduce the carbon concentration sufficiently.
(2) Next, the discharge port 11 is opened, and the silicon melt 4 is transferred to the crucible 12 for solidification. At this time, the entire amount is not transferred, but the initial amount of the molten silicon 4 previously melted is left and only the remaining molten silicon 4 is transferred.

かかる構成によれば、るつぼ3に残ったシリコン溶湯4の初期量を再び高純度のシリコン溶湯4として利用することができる。このサイクルを繰り返すことで、高純度のシリコンを追加することなく、連続的にシリコンの精製が行える。尚、本実施の形態2においては、シリコン溶湯4を凝固用るつぼ12に移し変える手段として底部の排出口11から取り出す構造をとっているが、同様の効果が得られる構造であれば、いかなる手段を用いても何ら効果に差異はない。例えば、るつぼ3を傾ける、あるいは、るつぼ3上部からオーバーフローさせて凝固用るつぼ12に移し変えるなどの構成としてもよい。   According to this configuration, the initial amount of the molten silicon 4 remaining in the crucible 3 can be used again as the high-purity molten silicon 4. By repeating this cycle, silicon can be purified continuously without adding high-purity silicon. In the second embodiment, the silicon melt 4 is taken out from the bottom discharge port 11 as means for transferring the molten silicon 4 to the crucible 12 for solidification, but any means can be used as long as the same effect can be obtained. There is no difference in the effect even when using. For example, the crucible 3 may be tilted, or the crucible 3 may be overflowed from the upper part of the crucible 3 and transferred to the solidification crucible 12.

本発明に係るシリコン精製装置及びシリコン精製方法によれば、カーボン等の不純物を多く含んだシリコンから純度の高い多結晶シリコンを精製する効果を有し、半導体ウェーハ等の製造工程など様々な工程で発生するシリコン含有廃液の精製用途にも適用できる。   The silicon purification apparatus and the silicon purification method according to the present invention have the effect of refining high-purity polycrystalline silicon from silicon containing a large amount of impurities such as carbon, and can be used in various processes such as semiconductor wafer manufacturing processes. It can also be applied to the purification of generated silicon-containing waste liquid.

1 精製炉
2 加熱ヒータ
3 るつぼ
4 シリコン溶湯
5 シリコン粒
6 投入口
7 ガス測定装置
8 制御部
9 ガス導入部
10 排気口
11 排出口
12 凝固用るつぼ
13 コンベア
14 搬入口
15 搬出口
16 シャッター
101 シリコン精製装置
102 粉末
103 溶湯
104 加熱容器
105 加熱手段
106 出湯手段
107 溶融炉
108 冷却容器
109 残留部容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refinement furnace 2 Heating heater 3 Crucible 4 Silicon molten metal 5 Silicon grain 6 Input port 7 Gas measuring device 8 Control part 9 Gas introduction part 10 Exhaust port 11 Discharge port 12 Solidification crucible 13 Conveyor 14 Carry-in port 15 Carry-out port 16 Shutter 101 Silicon Refining device 102 Powder 103 Molten metal 104 Heating vessel 105 Heating means 106 Heating means 107 Melting furnace 108 Cooling vessel 109 Residual portion vessel

Claims (10)

シリコン溶湯を保持する、るつぼと、
前記るつぼを加熱する加熱ヒータと、
シリコン含有廃液から分離したシリコンを前記シリコン溶湯に投入するシリコン投入部と、
前記るつぼ内のシリコン溶湯の炭素濃度を算出する炭素濃度算出部と、
前記炭素濃度算出装置によって算出された前記シリコン溶湯の炭素濃度に応じて、前記シリコン溶湯への前記シリコンの添加量を制御する制御部と、
を備える、シリコン精製装置。
Hold the molten silicon, crucible,
A heater for heating the crucible;
A silicon charging unit for charging silicon separated from the silicon-containing waste liquid into the silicon melt;
A carbon concentration calculation unit for calculating the carbon concentration of the silicon melt in the crucible;
A control unit that controls the amount of silicon added to the molten silicon according to the carbon concentration of the molten silicon calculated by the carbon concentration calculating device;
A silicon purification apparatus comprising:
前記炭素濃度算出部は、前記るつぼ内の前記シリコン溶湯界面のカーボン含有ガスの濃度を測定し、前記シリコン溶湯の前記炭素濃度を算出する、請求項1に記載のシリコン精製装置。   2. The silicon refining device according to claim 1, wherein the carbon concentration calculation unit measures a concentration of a carbon-containing gas at an interface of the silicon melt in the crucible and calculates the carbon concentration of the silicon melt. 前記制御部は、前記シリコン溶湯の前記炭素濃度が1ppma以上であって、かつ、91ppma以下の範囲内に維持されるように前記シリコンの添加量を制御する、請求項1に記載のシリコン精製装置。   2. The silicon purification apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the amount of silicon added so that the carbon concentration of the molten silicon is maintained within a range of 1 ppma or more and 91 ppma or less. . 前記制御部は、前記シリコン溶湯の前記炭素濃度の変化率が増加している場合には、前記シリコン溶湯への前記シリコンの添加量を減らす、請求項1に記載のシリコン精製装置。   The said control part is a silicon | silicone refinement | purification apparatus of Claim 1 which reduces the addition amount of the said silicon to the said molten silicon, when the change rate of the said carbon concentration of the said molten silicon is increasing. 前記るつぼは、前記シリコン溶湯の少なくとも一部を移す排出口を設けている、請求項1に記載のシリコン精製装置。   The silicon refining apparatus according to claim 1, wherein the crucible is provided with a discharge port for transferring at least a part of the molten silicon. シリコン溶湯のシリコンを精製するシリコン精製方法であって、
シリコンを溶融させてシリコン溶湯とするステップと、
シリコン含有廃液から分離したシリコンを前記シリコン溶湯に断続的に添加するステップと、
前記シリコン溶湯の炭素濃度を算出するステップと、
を含み、
前記シリコン溶湯の前記炭素濃度に応じて、前記シリコン溶湯への前記シリコンの添加量を制御することを特徴とするシリコン精製方法。
A silicon purification method for refining silicon in molten silicon,
Melting silicon to form silicon melt;
Intermittently adding silicon separated from the silicon-containing waste liquid to the molten silicon;
Calculating the carbon concentration of the molten silicon;
Including
A silicon refining method, wherein the amount of silicon added to the molten silicon is controlled in accordance with the carbon concentration of the molten silicon.
前記シリコン溶湯の前記炭素濃度が1ppma以上であって、かつ、91ppma以下の範囲内に維持されるように前記シリコンの添加量を制御する、請求項6に記載のシリコン精製方法。   The silicon refining method according to claim 6, wherein the silicon addition amount is controlled so that the carbon concentration of the molten silicon is maintained within a range of 1 ppma or more and 91 ppma or less. 前記シリコン溶湯の前記炭素濃度を測定するステップは、前記シリコン溶湯界面の炭素含有ガス濃度を測定することによって前記シリコン溶湯の前記炭素濃度を算出することを特徴とする請求項6に記載のシリコン精製方法。   The step of measuring the carbon concentration of the silicon melt calculates the carbon concentration of the silicon melt by measuring the carbon-containing gas concentration at the silicon melt interface. Method. 前記シリコン溶湯の前記炭素濃度の変化率が増加している場合には、前記シリコン溶湯への前記シリコンの添加量を減らす、請求項6に記載のシリコン精製装置。   The silicon purification apparatus according to claim 6, wherein when the rate of change in the carbon concentration of the molten silicon is increasing, the amount of silicon added to the molten silicon is reduced. 精製された前記シリコン溶湯のうち初期量残し、残りのシリコン溶湯を凝固用るつぼに移すステップをさらに含む、請求項6に記載のシリコン精製方法。   The method for purifying silicon according to claim 6, further comprising a step of leaving an initial amount of the refined molten silicon and transferring the remaining molten silicon to a crucible for solidification.
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