JP2016164113A - Method for refining silicon sludge - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for refining silicon sludge capable of satisfactorily refining by a simple method.SOLUTION: Provided is a method for refining silicon sludge generated when machine working is performed to the object to be worked made of silicon while using a working liquid including organic matter, comprising: the first removal step where the silicon sludge is heated at the first temperature lower than the melting point of silicon, and the organic matter-containing first gas is exhausted from the silicon sludge to obtain the first treated product; and the second removal step where the first treated product is heated at the second temperature higher than the first temperature and lower than the melting point of silicon in the first atmosphere where oxygen partial pressure is lower than air after the first removal step, and the second gas at least containing one or more kinds selected from carbon and oxygen is exhausted from the first treated product to obtain the second treated product.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シリコンからなる被加工物を機械加工する際に発生するシリコンスラッジの精製方法に関する。   The present invention relates to a method for purifying silicon sludge generated when machining a workpiece made of silicon.

太陽電池などの半導体基板にはシリコン基板が一般的に用いられる。シリコン基板は、シリコンのインゴットなどのシリコン塊に対し、切断、研削、研磨等の機械加工を実施することによって製造される。通常、機械加工後に得られるシリコン基板の重量は、インゴットの重量の半分程度である。また、機械加工の過程で、シリコン粉(シリコン屑)と使用済みの加工液等との混合物であるシリコンスラッジが発生する。通常、シリコンスラッジは廃棄されたり、金属精錬用の脱酸剤、耐火物の原料などに用いられる。しかし、近年、太陽電池用シリコン基板の需要の伸びに伴い、その原料シリコンの供給不足および価格高騰が懸念されている。   A silicon substrate is generally used for a semiconductor substrate such as a solar cell. A silicon substrate is manufactured by performing machining such as cutting, grinding, and polishing on a silicon lump such as a silicon ingot. Usually, the weight of the silicon substrate obtained after machining is about half of the weight of the ingot. In addition, silicon sludge that is a mixture of silicon powder (silicon scrap) and used processing liquid or the like is generated during the machining process. Usually, silicon sludge is discarded or used as a deoxidizer for metal refining, a raw material for refractories, and the like. However, in recent years, with the growth in demand for silicon substrates for solar cells, there is a concern that the supply of raw material silicon will be insufficient and the price will rise.

そこで、シリコンスラッジを精製して太陽電池用の原料シリコンとして利用する方法が提案されている。例えば、砥粒およびクーラントなどを含むシリコンスラッジに対して、有機溶剤洗浄、水洗浄および酸洗浄を行い、シリコンスラッジを精製する方法が提案されている(下記の特許文献1を参照)。また、易蒸発性成分を減圧雰囲気で蒸発除去し、易酸化性成分を酸化させて酸化物気体として除去し、その後融解させ、一方向凝固させるシリコンスラッジの精製方法が提案されている(下記の特許文献2を参照)。さらに、シリコンスラッジを固液分離および洗浄などの後、シリコンを含む粉体を焼成して、融解、固化させて精製する方法も開示されている(下記の特許文献3を参照)。   Therefore, a method of refining silicon sludge and using it as raw material silicon for solar cells has been proposed. For example, a method for purifying silicon sludge by performing organic solvent cleaning, water cleaning and acid cleaning on silicon sludge containing abrasive grains and coolant has been proposed (see Patent Document 1 below). In addition, a method for purifying silicon sludge is proposed in which an easily evaporable component is removed by evaporation in a reduced-pressure atmosphere, the easily oxidizable component is oxidized and removed as an oxide gas, and then melted and unidirectionally solidified (described below). (See Patent Document 2). Furthermore, a method is also disclosed in which silicon sludge is purified by solid-liquid separation and washing, and then a powder containing silicon is baked, melted and solidified (see Patent Document 3 below).

特開2001−278612号公報JP 2001-278612 A 特開2003−212533号公報JP 2003-212533 A 特開2008−115040号公報JP 2008-1105040 A

しかしながら、従来の方法では、シリコンスラッジ中に存在する炭素、酸素などの不純物成分とシリコンとの反応によって、炭化シリコン、酸化シリコンなどのシリコンよりも融点の高い副生成物が生成されることがあった。そして、この副生成物がシリコンの融解を妨げたり、精製後のシリコン中に析出物として残ることがあった。   However, in the conventional method, a by-product having a melting point higher than that of silicon such as silicon carbide and silicon oxide may be generated due to the reaction between silicon and impurity components such as carbon and oxygen present in the silicon sludge. It was. And this by-product sometimes prevented the melting of silicon or remained as a precipitate in the purified silicon.

一方、上記副生成物を融解させるために、シリコン融液を高温に保持すれば、シリコンが蒸発して精製されるシリコンの量が減少する。また、この場合に用いられる精製用の装置の熱負荷が増加するので、装置が故障しやすい上に、装置の複雑化・大型化を招くなどの課題があった。   On the other hand, if the silicon melt is kept at a high temperature in order to melt the by-product, the amount of silicon purified by evaporation of silicon is reduced. In addition, since the heat load of the refining apparatus used in this case increases, there is a problem that the apparatus is liable to break down and the apparatus is complicated and enlarged.

そこで本発明は、簡便な方法で良好に精製が可能なシリコンスラッジの精製方法を提供することを目的の1つとする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for purifying silicon sludge that can be well purified by a simple method.

本発明に係るシリコンの精製方法は、シリコンからなる被加工物に対して、有機物を含む加工液を用いながら機械加工を施した際に発生するシリコンスラッジの精製方法であっ
て、シリコンの融点よりも低い第1温度で前記シリコンスラッジを加熱して、前記シリコンスラッジから前記有機物を含む第1ガスを排出して第1処理物を得る第1除去工程と、該第1除去工程の後に、大気圧よりも圧力が低い第1雰囲気において、前記第1温度よりも高くシリコンの融点よりも低い第2温度で前記第1処理物を加熱して、前記第1処理物から炭素および酸素の少なくとも1種以上を含む第2ガスを排出して第2処理物を得る第2除去工程と、を有する。
A method for purifying silicon according to the present invention is a method for purifying silicon sludge that is generated when machining is performed on a workpiece made of silicon while using a processing liquid containing organic matter. A first removal step of heating the silicon sludge at a lower first temperature and discharging the first gas containing the organic matter from the silicon sludge to obtain a first treated product, and a large amount after the first removal step. In the first atmosphere having a pressure lower than the atmospheric pressure, the first treatment object is heated at a second temperature that is higher than the first temperature and lower than the melting point of silicon, and at least one of carbon and oxygen from the first treatment object. And a second removal step of discharging a second gas containing seeds or more to obtain a second processed product.

上記のシリコンスラッジの精製方法によれば、酸化シリコン、炭化シリコンなどのシリコンよりも融点の高い副生成物を低減できて、シリコンスラッジから簡便に多くの原料シリコンを回収することができる。   According to the method for purifying silicon sludge described above, by-products having a melting point higher than that of silicon such as silicon oxide and silicon carbide can be reduced, and a large amount of raw silicon can be easily recovered from the silicon sludge.

図1は、本発明の一実施形態に係るシリコンスラッジの精製方法のフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram of a method for purifying silicon sludge according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の他の実施形態に係るシリコンスラッジの精製方法のフロー図である。FIG. 2 is a flowchart of a method for purifying silicon sludge according to another embodiment of the present invention. 図3は、マルチワイヤソー装置の構成例を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration example of the multi-wire saw device. 図4は、各温度による各々のガスの発生量を示すグラフであり、図4(a)は各温度による水分の発生量を示すグラフ、図4(b)は各温度による二酸化炭素の発生量を示すグラフ、図4(c)は各温度による水素の発生量を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the amount of gas generated at each temperature, FIG. 4 (a) is a graph showing the amount of water generated at each temperature, and FIG. 4 (b) is the amount of carbon dioxide generated at each temperature. FIG. 4C is a graph showing the amount of hydrogen generated at each temperature. 図5は、各温度による一酸化炭素の発生量を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the amount of carbon monoxide generated at each temperature. 図6は、比較例のシリコンスラッジの精製方法のフロー図である。FIG. 6 is a flow diagram of a method for purifying silicon sludge of a comparative example.

以下、本発明に係るシリコンスラッジの精製方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図4および図5の縦軸の目盛に記載されたAE−B(ただし、左記のAおよびBは数字)は、A×10を意味する(例えば1.00E−03は1×10−3を意味する)。 Hereinafter, embodiments of a method for purifying silicon sludge according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, AE-B (however, A and B on the left are numbers) described on the scale of the vertical axis in FIGS. 4 and 5 means A × 10 B (for example, 1.00E-03 is 1 × 10 6). -3 ).

<<機械加工およびシリコンスラッジ>>
インゴットなどのシリコン塊に対し、切断、研削、研磨等の機械加工を実施することによってシリコン基板を製造する。これら機械加工では、砥石、砥粒などを用いた加工工具およびクーラントなどの加工液を使用する。
<< Machine processing and silicon sludge >>
A silicon substrate is manufactured by performing machining such as cutting, grinding, and polishing on a silicon lump such as an ingot. In these machining processes, machining tools using a grindstone, abrasive grains, and the like, and machining fluids such as coolant are used.

インゴットは、キャスト法またはチョクラルスキー法などの方法によって、角柱状または円柱状などの塊状に形成される。製造されたインゴットに対して、バンドソー装置、研磨装置、研削装置などを用いて機械加工を行う。この機械加工には、インゴットの外周部の切断、インゴットの分割、インゴットの端面処理などがある。これらの加工によって、インゴットから所望の形状およびサイズのブリックを得る。これらインゴットまたはブリックなどのシリコン塊を、マルチワイヤソー装置などを用いて切断することによって複数のシリコン基板を得る。さらに、シリコン基板は必要に応じて研磨装置などによって表面研磨されたり、ダイシング装置などによって素子サイズに切断される。   The ingot is formed into a lump shape such as a prismatic shape or a cylindrical shape by a method such as a casting method or a Czochralski method. The manufactured ingot is machined using a band saw device, a polishing device, a grinding device, or the like. This machining includes cutting the outer periphery of the ingot, dividing the ingot, and treating the end face of the ingot. By these processes, a brick having a desired shape and size is obtained from the ingot. A plurality of silicon substrates are obtained by cutting these silicon ingots or bricks using a multi-wire saw device or the like. Further, the silicon substrate is subjected to surface polishing by a polishing apparatus or the like as necessary, or cut into element sizes by a dicing apparatus or the like.

本実施形態のシリコンスラッジの精製方法は、上記のような機械加工で発生したシリコンスラッジに対して適用可能である。また、特にマルチワイヤソー装置を用いてシリコン基板を得る機械加工工程では多量のシリコンスラッジが発生する。このため、本実施形態のシリコンスラッジの精製方法は、例えばマルチワイヤソー装置から回収されるシリコンスラッジの精製に有用である。   The silicon sludge refining method of this embodiment can be applied to silicon sludge generated by machining as described above. In particular, a large amount of silicon sludge is generated in a machining process for obtaining a silicon substrate using a multi-wire saw device. For this reason, the refinement | purification method of the silicon sludge of this embodiment is useful for refinement | purification of the silicon sludge collect | recovered, for example from a multi-wire saw apparatus.

以下に、マルチワイヤソー装置を用いた場合に発生するシリコンスラッジの精製方法を例にとり説明する。   Hereinafter, a method for purifying silicon sludge generated when a multi-wire saw apparatus is used will be described as an example.

<<マルチワイヤソー装置>>
図3に示すように、マルチワイヤソー装置Sは複数のワイヤ列を備えている。表面にワイヤ3用の複数の溝を有する複数のローラ5間にワイヤ3を架け渡して巻き付けている。マルチワイヤソー装置Sでは、砥粒を含んだ加工液をワイヤ3に供給しながら、または砥粒を固着させたワイヤ3に加工液を供給しながら、ワイヤ3を走行させる。そして、このワイヤ3に被加工物1を押し付けて、被加工物1をスライスすることができる。この際、被加工物1は、スライスベース2に固定されているので、被加工物1が切断されるとともにスライスベース2の一部が切断される。なお、砥粒をワイヤ3に供給しながら切断する方式を遊離砥粒方式といい、砥粒を固着させたワイヤを使用する方式を固着砥粒方式という。また、切断加工時には、被加工物1および装置部材の冷却等を目的として、クーラント等の加工液が供給ノズル4からワイヤ3に供給される。
<< Multi-wire saw device >>
As shown in FIG. 3, the multi-wire saw apparatus S includes a plurality of wire rows. The wire 3 is wound around a plurality of rollers 5 having a plurality of grooves for the wire 3 on the surface. In the multi-wire saw apparatus S, the wire 3 is caused to travel while supplying the machining liquid containing abrasive grains to the wire 3 or supplying the machining liquid to the wire 3 to which the abrasive grains are fixed. Then, the workpiece 1 can be pressed against the wire 3 to slice the workpiece 1. At this time, since the workpiece 1 is fixed to the slice base 2, the workpiece 1 is cut and a part of the slice base 2 is cut. A method of cutting while supplying abrasive grains to the wire 3 is called a free abrasive grain system, and a system using a wire to which abrasive grains are fixed is called a fixed abrasive grain system. Further, at the time of cutting, a working fluid such as a coolant is supplied from the supply nozzle 4 to the wire 3 for the purpose of cooling the workpiece 1 and the apparatus member.

マルチワイヤソー装置Sでは、通常、使用後の加工液は、加工液を回収するための容器6などに回収されて繰り返し使用される。ただし、使用頻度に応じて加工液中に含まれるシリコンを含む切断屑などの比率が高くなる。この比率が高くなると、シリコン基板の切断不良、ワイヤ3の断線などの原因になる。このため、回収された加工液からシリコンスラッジなどの不要成分が排出されて、再生された残りの加工液がマルチワイヤソー装置Sに供給される。このとき、排出されたシリコンスラッジが、本実施形態の精製方法によって処理される。マルチワイヤソー装置Sで回収されたシリコンスラッジには、固形成分として、シリコンおよびスライスベース2の切断屑、砥粒、ワイヤ3の摩耗片である金属屑などが混入している。   In the multi-wire saw apparatus S, the used processing liquid is usually collected in a container 6 for collecting the processing liquid and repeatedly used. However, the ratio of cutting scraps including silicon contained in the machining liquid increases depending on the frequency of use. If this ratio is increased, it may cause cutting defects of the silicon substrate, disconnection of the wire 3, and the like. For this reason, unnecessary components such as silicon sludge are discharged from the collected machining fluid, and the regenerated remaining machining fluid is supplied to the multi-wire saw device S. At this time, the discharged silicon sludge is processed by the purification method of the present embodiment. In the silicon sludge collected by the multi-wire saw apparatus S, silicon, cutting scraps of the slice base 2, abrasive grains, metal scraps that are wear pieces of the wire 3, etc. are mixed as solid components.

<<被加工物の切断>>
太陽電池用のシリコン基板を作製するために、ブリックを被加工物1として用いる。被加工物1の形状は、例えば156mm×156mm×300mmの直方体である。被加工物1は、カーボン材または有機樹脂等からなるスライスベース2上に接着剤などを介して接着される。この接着剤としては、熱硬化型二液性のエポキシ系、アクリル系もしくはアクリレート系の樹脂、またはワックスなどを用いることができる。接着剤は、被加工物1から基板にスライス後、この基板をスライスベース2から剥離しやすくするために、接着剤の温度が上がると接着力が低下するものを用いるとよい。なお、スライスベース2に接着された被加工物1は、ワークホルダ10によって、マルチワイヤソー装置S内に1本または複数本配置される。ワークホルダ10は、ステンレス等からなる直方体状である。スライスベース2はワークホルダ10に対して上述のような接着剤によって固定される。
<< Cutting of workpiece >>
A brick is used as the workpiece 1 in order to produce a silicon substrate for a solar cell. The shape of the workpiece 1 is, for example, a rectangular parallelepiped of 156 mm × 156 mm × 300 mm. The workpiece 1 is bonded to a slice base 2 made of a carbon material or an organic resin via an adhesive or the like. As the adhesive, a thermosetting two-component epoxy resin, acrylic resin or acrylate resin, wax, or the like can be used. In order to make it easier to peel the substrate from the slice base 2 after slicing the workpiece 1 to the substrate, it is preferable to use an adhesive whose adhesive strength decreases as the temperature of the adhesive increases. Note that one or a plurality of workpieces 1 bonded to the slice base 2 are arranged in the multi-wire saw device S by the work holder 10. The work holder 10 has a rectangular parallelepiped shape made of stainless steel or the like. The slice base 2 is fixed to the work holder 10 with the adhesive as described above.

ワイヤ3は、供給リール7から供給され、巻取リール8に巻き取られる。ワイヤ3は、供給リール7と巻取リール8との間において、複数のメインローラ5(例えば、第1メインローラ5a、第2メインローラ5b、第3メインローラ5c)に巻かれ、メインローラ5同士の間に複数列形成するように張られている。ワイヤ3は、例えば、鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線を用いる。ワイヤ3の線径は80〜180μm、より好ましくは120μm以下である。以下、固着砥粒タイプのマルチワイヤソー装置Sを用いる場合について説明する。   The wire 3 is supplied from the supply reel 7 and taken up on the take-up reel 8. The wire 3 is wound around a plurality of main rollers 5 (for example, a first main roller 5a, a second main roller 5b, and a third main roller 5c) between the supply reel 7 and the take-up reel 8, and the main roller 5 It is stretched so as to form a plurality of rows between them. As the wire 3, for example, a piano wire whose main component is iron or an iron alloy is used. The wire 3 has a wire diameter of 80 to 180 μm, more preferably 120 μm or less. Hereinafter, the case where the fixed abrasive type multi-wire saw apparatus S is used will be described.

ワイヤ3は、固着砥粒タイプのマルチワイヤソー装置Sでは、ワイヤ3の外周にダイヤモンドもしくは炭化シリコンからなる砥粒がニッケルまたは銅・クロムによるメッキにて固着された砥粒固着ワイヤを用いる。この場合、砥粒の平均粒径は、5〜30μmとするとよい。   In the fixed abrasive type multi-wire saw apparatus S, the wire 3 uses an abrasive fixed wire in which abrasive grains made of diamond or silicon carbide are fixed to the outer periphery of the wire 3 by plating with nickel, copper, or chromium. In this case, the average particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 to 30 μm.

加工液がクーラント液である場合、加工液は、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコール等のグリコール系の水溶性有機溶剤および水からなる。そして、加工液は、複数の開口部を有する供給ノズル4の開口部から、複数本のワイヤ3に対して供給される。また、加工液を循環させて使用してもよく、循環させた加工液がワイヤ3に供給される際には、加工液中に含まれる砥粒、切屑等が、シリコンスラッジとして排出されて除去される。   When the processing liquid is a coolant liquid, the processing liquid includes, for example, a glycol-based water-soluble organic solvent such as ethylene glycol, propylene glycol, or polyethylene glycol, and water. Then, the machining liquid is supplied to the plurality of wires 3 from the openings of the supply nozzle 4 having a plurality of openings. In addition, the machining fluid may be circulated and used. When the circulated machining fluid is supplied to the wire 3, abrasive grains and chips contained in the machining fluid are discharged and removed as silicon sludge. Is done.

メインローラ5は、被加工物1の下方に配置される第1メインローラ5aおよび第2メインローラ5bを含む。また、メインローラ5は、例えば、エステル系、エーテル系、尿素系等のウレタンゴム、または超高分子量ポリエチレン等の樹脂からなる。メインローラ5の直径は150〜500mm、長さは200〜1000mm程度である。メインローラ5の表面には、供給リール7から供給されたワイヤ3を所定間隔に配列させるための多数の溝が設けられている。これら溝の間隔とワイヤ3の直径との関係によって、被加工物1から切り出される基板の厚みが定まる。   The main roller 5 includes a first main roller 5a and a second main roller 5b disposed below the workpiece 1. The main roller 5 is made of, for example, urethane rubber such as ester, ether or urea, or resin such as ultra high molecular weight polyethylene. The main roller 5 has a diameter of 150 to 500 mm and a length of about 200 to 1000 mm. A large number of grooves for arranging the wires 3 supplied from the supply reel 7 at predetermined intervals are provided on the surface of the main roller 5. The thickness of the substrate cut out from the workpiece 1 is determined by the relationship between the interval between the grooves and the diameter of the wire 3.

ワイヤ3は供給リール7から供給され、ガイドローラ9によってメインローラ5に案内される。そして、ワイヤ3をメインローラ5に巻き付けて、隣り合うワイヤ3同士を所定間隔に配列している。メインローラ5を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤ3の長手方向にワイヤ3を走行させることができる。また、メインローラ5の回転方向を反転させることによって、ワイヤ3を往復運動させる。このとき、供給リール7からワイヤ3を供給する長さの方が、ワイヤ巻取リール8からワイヤ3を供給する長さよりも長い。これにより、未使用のワイヤ3をメインローラ5に供給できる。なお、ワイヤ3を往復走行させずに一方向に走行させて被加工物1を切断してもよい。   The wire 3 is supplied from the supply reel 7 and is guided to the main roller 5 by the guide roller 9. Then, the wire 3 is wound around the main roller 5 and the adjacent wires 3 are arranged at a predetermined interval. By rotating the main roller 5 at a predetermined rotational speed, the wire 3 can travel in the longitudinal direction of the wire 3. Further, the wire 3 is reciprocated by reversing the rotation direction of the main roller 5. At this time, the length for supplying the wire 3 from the supply reel 7 is longer than the length for supplying the wire 3 from the wire take-up reel 8. Thereby, the unused wire 3 can be supplied to the main roller 5. Note that the workpiece 1 may be cut by traveling in one direction without reciprocating the wire 3.

被加工物1の切断は、高速に走行しているワイヤ3に向かって供給ノズル4から加工液を供給しながら、被加工物1を下降させて、ワイヤ3に被加工物1を相対的に押圧することによってなされる。被加工物1は、例えば厚さ200μm以下の複数枚の基板に分割される。このとき、ワイヤ3の張力、ワイヤ3が走行する速度(走行速度)、および被加工物1を下降させる速度(フィード速度)は、それぞれ適宜制御されている。例えば、ワイヤ13の最大走行速度は、500〜1000m/分に設定され、最大フィード速度は350〜1100μm/分に設定する。   The workpiece 1 is cut by lowering the workpiece 1 while supplying the machining liquid from the supply nozzle 4 toward the wire 3 running at a high speed, so that the workpiece 1 is relatively moved to the wire 3. This is done by pressing. The workpiece 1 is divided into a plurality of substrates having a thickness of 200 μm or less, for example. At this time, the tension of the wire 3, the speed at which the wire 3 travels (travel speed), and the speed at which the workpiece 1 is lowered (feed speed) are each appropriately controlled. For example, the maximum traveling speed of the wire 13 is set to 500 to 1000 m / min, and the maximum feed speed is set to 350 to 1100 μm / min.

そして、被加工物1をスライスすると同時に、スライスベース2も、例えば2〜5mm程度が切断され、ワイヤ3が基板間から引き抜かれる。この際、スライスベース2に接着した状態でシリコン基板を取り出すことができる。そして、洗浄工程と剥離工程を経て、スライスベース2から分離したシリコン基板を得ることができる。   At the same time as slicing the workpiece 1, the slice base 2 is also cut, for example, by about 2 to 5 mm, and the wire 3 is pulled out from between the substrates. At this time, the silicon substrate can be taken out while being adhered to the slice base 2. And the silicon substrate isolate | separated from the slice base 2 can be obtained through a washing | cleaning process and a peeling process.

なお、加工液として砥粒を含む切削液を用いてもよい。このような加工液は、例えば、砥粒をワイヤ3の表面に固着せずに、砥粒を加工液に入れた遊離砥粒タイプのマルチワイヤソー装置で用いることができる。この場合、使用するワイヤ3は、メインローラ5に巻かれている。ワイヤ3は、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線を用いればよい。ワイヤ3の線径は80〜180μm、より好ましくは120μm以下とする。加工液は、例えば炭化シリコン、酸化アルミニウム、ダイヤモンド等の砥粒、鉱物油、界面活性剤および分散剤からなるラッピングオイルを混合して構成される。また、加工液は、複数の開口部を有する供給ノズル4から複数本に張られたワイヤ3に供給される。砥粒の平均粒径としては、例えば5〜20μmであって粒度分布が狭いものが用いられる。供給ノズル4に供給する加工液の供給流量は、被加工物1の大きさ、本数によって適宜設定される。また、加工液を循環して使用する際は、使用した加工液に新しい砥粒を適宜追加して、これをワイヤ3に供給するようにしても構わない。   A cutting fluid containing abrasive grains may be used as the processing fluid. Such a working fluid can be used, for example, in a free-abrasive grain type multi-wire saw device in which abrasive grains are placed in the working fluid without fixing the abrasive grains to the surface of the wire 3. In this case, the wire 3 to be used is wound around the main roller 5. As the wire 3, for example, a piano wire whose main component is iron or an iron alloy may be used. The wire diameter of the wire 3 is 80 to 180 μm, more preferably 120 μm or less. The processing liquid is configured by mixing wrapping oil composed of abrasive grains such as silicon carbide, aluminum oxide, diamond, mineral oil, surfactant and dispersant. Further, the machining liquid is supplied to a plurality of wires 3 stretched from a supply nozzle 4 having a plurality of openings. As an average particle diameter of an abrasive grain, what is 5-20 micrometers and a particle size distribution is narrow, for example. The supply flow rate of the processing liquid supplied to the supply nozzle 4 is appropriately set depending on the size and number of the workpieces 1. Further, when the working fluid is circulated and used, new abrasive grains may be appropriately added to the used working fluid and supplied to the wire 3.

<<シリコンスラッジの精製方法>>
<例1>
図1を用いて、シリコンスラッジの精製方法の一例について説明する。まず、本実施形態の基本フローについて説明する。シリコンからなる被加工物に対して、有機物を含む加工液を用いながら機械加工を施した際に発生するシリコンスラッジを精製する。このため、少なくとも第1除去工程S2および第2除去工程S3を順次行えばよい。
<< Silicon sludge purification method >>
<Example 1>
An example of a method for purifying silicon sludge will be described with reference to FIG. First, the basic flow of this embodiment will be described. Silicon sludge generated when machining is performed on a workpiece made of silicon while using a machining fluid containing organic matter. For this reason, at least the first removal step S2 and the second removal step S3 may be performed sequentially.

第1除去工程S2では、シリコンの融点よりも低い第1温度でシリコンスラッジを加熱して、シリコンスラッジから有機物を含む第1ガスを排出して第1処理物を得る。   In the first removal step S2, the silicon sludge is heated at a first temperature lower than the melting point of silicon, and a first gas containing organic substances is discharged from the silicon sludge to obtain a first processed product.

第2除去工程S3は、第1除去工程S2の後に、酸素を含み大気圧(1気圧)よりも低い圧力の第1雰囲気において、第1温度よりも高くシリコンの融点よりも低い第2温度で第1処理物を加熱して、炭素および酸素の少なくとも1種以上を含む第2ガスを排出する。   In the first removal step S3, after the first removal step S2, in a first atmosphere containing oxygen and having a pressure lower than atmospheric pressure (1 atm), the second removal step S3 is performed at a second temperature higher than the first temperature and lower than the melting point of silicon. A 1st processed material is heated and the 2nd gas containing at least 1 or more types of carbon and oxygen is discharged | emitted.

ここで、図1に示すように、第1除去工程S2の前に、シリコンスラッジから水分を乾燥させる乾燥工程S1を行ってもよい。また、第2除去工程S3の後に、第2処理物をシリコンの融点以上に加熱して融液化する融解工程S4と、融液を冷却し一方向凝固させて不純物を偏析凝固させる凝固工程S5とを行ってもよい。   Here, as shown in FIG. 1, you may perform drying process S1 which dries a water | moisture content from silicon sludge before 1st removal process S2. Further, after the second removal step S3, a melting step S4 in which the second processed material is heated to a melting point of silicon or higher to be melted, and a solidification step S5 in which the melt is cooled and solidified in one direction to segregate impurities. May be performed.

マルチワイヤソー装置Sから回収されたシリコンスラッジには、液体成分である廃加工液のほかに、シリコンの切断屑、砥粒、スライスベース2の切断屑、ワイヤ3の摩耗片である金属屑などの固形成分が含まれている。   The silicon sludge recovered from the multi-wire saw apparatus S includes, in addition to the waste processing liquid that is a liquid component, silicon cutting waste, abrasive grains, cutting waste from the slice base 2, metal scrap that is a wear piece of the wire 3, and the like. Contains solid components.

砥粒は、例えば、炭化シリコン、ダイヤモンドまたは酸化アルミニウムなどからなる。加工液は、例えば、油性クーラント(鉱物油をベースとしたオイル)、水性クーラント(水をベースとしてグリコール系溶媒(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコール)、界面活性剤などが添加されたもの)からなる。スライスベース2は、例えば、カーボン材または有機樹脂等からなる。ワイヤ3は、例えば鉄または鉄合金からなる。従ってシリコンスラッジには上記成分が含まれ得る。   The abrasive grains are made of, for example, silicon carbide, diamond, or aluminum oxide. The processing fluid is, for example, oil-based coolant (oil based on mineral oil), aqueous coolant (water-based glycol solvent (for example, ethylene glycol, propylene glycol or polyethylene glycol), surfactant added, etc.) ). The slice base 2 is made of, for example, a carbon material or an organic resin. The wire 3 is made of, for example, iron or an iron alloy. Accordingly, the above components may be contained in the silicon sludge.

シリコンスラッジを回収するための装置として、遠心分離装置、濾過装置、分級装置またはそれらの組み合わせ等が利用される。例えば、回収された使用済み加工液を遠心分離することで、再使用可能な加工液とシリコンスラッジとに分離することができる。また、例えば、1度目の遠心分離工程でシリコンよりも密度の大きい成分を遠心分離してから、残った加工液成分からシリコンスラッジを遠心分離するなど、遠心分離工程、濾過工程および分級工程を2回以上実施してシリコンスラッジを回収してもよい。   As a device for recovering the silicon sludge, a centrifugal separator, a filtration device, a classification device, or a combination thereof is used. For example, the collected used processing liquid can be separated into reusable processing liquid and silicon sludge by centrifuging. Further, for example, the centrifugal separation step, the filtration step, and the classification step are performed by, for example, centrifuging a component having a density higher than that of silicon in the first centrifugation step and then centrifuging the silicon sludge from the remaining processing liquid component. It may be carried out more than once to recover the silicon sludge.

以下に、各工程について詳述する。   Below, each process is explained in full detail.

乾燥工程:
水性クーラントを使用するマルチワイヤソー装置Sから回収されたシリコンスラッジは、多量の水を含む。そこで、シリコンスラッジを容器に入れて乾燥させる乾燥工程S1を実施する。乾燥工程S1は自然乾燥でもよいが、ホットプレートなどを用いて、例えば80〜120℃で数時間程度加熱して、水分を蒸発させるとよい。また、乾燥工程S1は大気圧下でもよいし、大気圧よりも低い圧力の減圧下で行ってもよい。また、水の沸点(大気圧であれば100℃)を超える温度で加熱すれば、乾燥時間が短縮できるのでよい。ただし、大気圧で加熱する場合は、乾燥温度はクーラントに含まれる有機溶剤の引火点(例えば、エチレングリコールであれば111℃)以下であることが好ましい。
Drying process:
The silicon sludge recovered from the multi-wire saw device S that uses an aqueous coolant contains a large amount of water. Therefore, a drying step S1 is performed in which silicon sludge is put in a container and dried. The drying step S1 may be natural drying, but it is preferable to evaporate moisture by heating at 80 to 120 ° C. for several hours using a hot plate or the like. Moreover, drying process S1 may be under atmospheric pressure, and may be performed under pressure reduction of a pressure lower than atmospheric pressure. In addition, drying time can be shortened by heating at a temperature exceeding the boiling point of water (100 ° C. if atmospheric pressure). However, when heating at atmospheric pressure, the drying temperature is preferably not more than the flash point of the organic solvent contained in the coolant (for example, 111 ° C. for ethylene glycol).

乾燥工程S1で使用するシリコンスラッジを入れる容器は、使用温度(例えば80〜120℃)において変形しにくく、化学的にも安定で、シリコンスラッジを汚染しにくい材料であればよい。例えば、ガラス、セラミックス、石英、耐熱性樹脂などが使用できる。   The container for storing the silicon sludge used in the drying step S1 may be any material that does not easily deform at the use temperature (for example, 80 to 120 ° C.), is chemically stable, and does not easily contaminate the silicon sludge. For example, glass, ceramics, quartz, heat resistant resin, etc. can be used.

第1除去工程:
続いて、シリコンスラッジの入った容器を、クリーンオーブンなどを用いて空気中で、シリコンの融点よりも低い温度(350〜600℃)の第1温度で数時間程度加熱して、気化(例えば、エチレングリコールの沸点は197℃)、熱分解、酸化・燃焼(例えば、エチレングリコールの引火点は410℃)を利用して有機成分を揮発成分として除去する。
First removal step:
Subsequently, the container containing the silicon sludge is heated in the air using a clean oven or the like at a first temperature lower than the melting point of silicon (350 to 600 ° C.) for several hours to evaporate (for example, The boiling point of ethylene glycol is 197 ° C.), and organic components are removed as volatile components using thermal decomposition, oxidation / combustion (for example, the flash point of ethylene glycol is 410 ° C.).

ここで第1温度は、シリコンスラッジに含まれている接着剤、有機系溶媒などの有機物の中で一番含有量の多い有機物の引火点以上で、シリコンの融点よりも低い温度であり、好ましくは一番含有量の多い有機物の引火点よりも50〜150℃高い温度である。ここで一番含有量の多い有機物の引火点よりも50〜150℃高くするのは、マルチワイヤーソー装置Sなどによる被加工物の切断において、有機物が変質した場合でも、気化、熱分解、酸化・燃焼させるためである。また加熱時間は、容器に入ったシリコンスラッジのほぼ全量が第1温度に達してから1〜2時間程度が好適である。また、クリーンオーブン内の雰囲気は、有機物の分解物などがシリコンスラッジに付着しないように、例えば1〜10リットル/分程度の適当な流量で空気を流し、排気することが好ましい。   Here, the first temperature is higher than the flash point of the organic substance having the largest content among organic substances such as adhesives and organic solvents contained in the silicon sludge, and is lower than the melting point of silicon, preferably Is a temperature that is 50 to 150 ° C. higher than the flash point of the organic substance with the highest content. The reason why the flash point is 50 to 150 ° C. higher than the flash point of the organic matter having the largest content is to vaporize, pyrolyze, and oxidize even when the organic matter changes in the cutting of the workpiece by the multi-wire saw device S or the like.・ To burn. The heating time is preferably about 1 to 2 hours after almost the entire amount of silicon sludge contained in the container reaches the first temperature. Further, the atmosphere in the clean oven is preferably exhausted by flowing air at an appropriate flow rate of, for example, about 1 to 10 liters / minute so that decomposition products of organic substances and the like do not adhere to the silicon sludge.

第1除去工程によって、シリコンスラッジから有機物および有機物の分解物を含む第1ガスを排出する。これにより、第1処理物を得ることができる。   By the first removal step, the first gas containing the organic matter and the decomposition product of the organic matter is discharged from the silicon sludge. Thereby, a 1st processed material can be obtained.

第1除去工程S2以降の工程で使用するシリコンスラッジを入れた容器も、使用温度において変形しにくく、化学的に安定で、シリコンスラッジを汚染しにくい材料を用いるとよい。例えば、炭化シリコン、酸化珪素などが容器として使用できる。特に、炭化シリコン製の容器が好ましい。   The container containing the silicon sludge used in the steps after the first removal step S2 is also preferably made of a material that is not easily deformed at the use temperature, is chemically stable, and hardly contaminates the silicon sludge. For example, silicon carbide, silicon oxide or the like can be used as the container. In particular, a container made of silicon carbide is preferable.

第2除去工程:
次に、シリコンスラッジの第1処理物の入った容器を、ロータリーポンプなどで減圧排気可能な装置の炉内に保持する。そして、減圧下(例えば100Pa以下、望ましくは、10〜20Pa程度)の第1雰囲気の炉内で、第1温度よりも高くシリコンの融点よりも低い第2温度で第1処理物を加熱して、第1処理物から炭素および酸素の少なくとも1種以上を含む第2ガスを排出して第2処理物を得る第2除去工程を行う。この際、抵抗加熱式ヒーターなどを用いて第1温度〜950℃の第2温度で数分から数時間程度加熱する。この温度領域で、シリコンスラッジ(第1処理物)から、第1除去工程S2で脱離しなかった物理的吸着水と化学的吸着水とが揮発して脱離する。また、水分の分解により発生した水素も脱離する。さらに、シリコンスラッジ中に含まれる、第1除去工程S2で揮発しなかったダイヤモンドなどを含む炭素分およびタール化した炭素分が、シリコンスラッジ中に含まれる水分および酸素分と反応して、主として二酸化炭素として揮発、脱離する。これらのガスは、特定の温度範囲で特に脱離が多くなる。この脱離によって装置の炉内の圧力が一旦上昇する。このため、シリコンスラッジを一定の温度範囲に保持して、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、第2温度に保持する前の圧力よりも低くなるまで温度を保持するとよい。もし、ガスの脱離が増加した時に温度保持をしない場合には、上記の炭素または酸素を含む脱離ガスがシリコンスラッジのシリコンと反応して、シリコンの表面に炭化シリコン、酸化珪素などの固形成分が形成されやすい。そして、第2温度でシリコンスラッジを保持することによって、これらの固形成分の発生を減少させることができる。また、第2除去工程S3は、脱離したガスを炉外に速やかに排出するために、排気を続けることが必要である。この第2除去工程S3により、炭素および酸素の少なくとも1種以上を含む第2ガスを排出して第2処理物を得る。
Second removal step:
Next, the container containing the first treated product of silicon sludge is held in a furnace of an apparatus that can be evacuated by a rotary pump or the like. Then, the first processed product is heated at a second temperature higher than the first temperature and lower than the melting point of silicon in a furnace in a first atmosphere under reduced pressure (for example, 100 Pa or less, preferably about 10 to 20 Pa). Then, a second removal step is performed to discharge the second gas containing at least one or more of carbon and oxygen from the first processed product to obtain the second processed product. At this time, it is heated for about several minutes to several hours at a second temperature of the first temperature to 950 ° C. using a resistance heater or the like. In this temperature region, the physically adsorbed water and the chemically adsorbed water that have not been desorbed in the first removal step S2 are volatilized and desorbed from the silicon sludge (first processed product). In addition, hydrogen generated by the decomposition of moisture is also eliminated. Further, the carbon content including diamond that has not volatilized in the first removal step S2 and the carbonized tar content contained in the silicon sludge react with the moisture and oxygen content contained in the silicon sludge to mainly react with the dioxide. Volatilizes and desorbs as carbon. These gases are particularly desorbed in a specific temperature range. Due to this desorption, the pressure in the furnace of the apparatus once rises. For this reason, until the silicon sludge is kept in a certain temperature range and the gas desorption is reduced and the pressure in the furnace of the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at the second temperature. It is good to keep the temperature. If the temperature is not maintained when the desorption of the gas increases, the desorption gas containing carbon or oxygen reacts with the silicon in the silicon sludge, so that a solid such as silicon carbide or silicon oxide is formed on the silicon surface. Ingredients are easily formed. And generation | occurrence | production of these solid components can be reduced by hold | maintaining silicon sludge at 2nd temperature. Further, in the second removal step S3, it is necessary to continue exhausting in order to quickly exhaust the desorbed gas outside the furnace. By this second removal step S3, a second gas containing at least one of carbon and oxygen is discharged to obtain a second processed product.

より詳細には、第2除去工程S3は、550℃から950℃までの第2温度のとり得る範囲において、100℃程度(例えば80〜120℃)ごとに高くした所定の各温度に段階的に高くする。また、これらの各温度でガスの脱離が減少して炉内の圧力が、再び減少に転じるか、各温度に保持する前の圧力よりも低くなるまで、各温度を保持する。このため、以下の工程に分けて行うことが望ましい。ここで温度を100℃程度ごとに高くするのは、これよりも温度間隔を高くすると、第2除去工程において第1処理物から脱離、排出させるべき水分および炭素成分が残る可能性があり、これよりも温度間隔を低くしても工数がかかり非効率になるためである。   More specifically, in the second removal step S3, in a range where the second temperature from 550 ° C. to 950 ° C. can be obtained, the second removal step S3 is performed stepwise to each predetermined temperature increased by about 100 ° C. (for example, 80 to 120 ° C.). Make it high. Further, at each of these temperatures, each temperature is maintained until the desorption of gas decreases and the pressure in the furnace starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at each temperature. For this reason, it is desirable to carry out by dividing into the following steps. Here, the temperature is increased by about 100 ° C. If the temperature interval is made higher than this, there is a possibility that moisture and carbon components to be desorbed and discharged from the first processed product may remain in the second removal step. This is because even if the temperature interval is lower than this, man-hours are required and inefficiency occurs.

第2-1除去工程:
この工程は、600℃近傍(550〜650℃)の温度で行う。例えば600℃で第1処理物の入った容器を、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、600℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
2-1 Removal step:
This step is performed at a temperature around 600 ° C. (550 to 650 ° C.). For example, the container containing the first processed material at 600 ° C. is reduced until the gas desorption is reduced and the pressure in the furnace of the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at 600 ° C. Hold at temperature.

図4(a)に示すように、600℃近傍(550〜650℃)の温度範囲において、シリコンスラッジの第1処理物からの、第1除去工程S2で脱離できなかった水分(物理的吸着水と化学的吸着水)の脱離量は多くなっている。発明者らが繰り返し行ったテストでは、この600℃近傍において脱離した水分は、これよりも高い温度(例えば700℃または800℃程度)において保持した場合でも、水分の吸着状態や水分に溶解している成分の違いにより脱離することなく残存する。そして、第1処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合があることが判明している。そこで、急激に例えば700℃または800℃程度の温度に上げるのではなく、600℃近傍の温度において脱離しやすい水分をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、600℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持することがよい。   As shown in FIG. 4A, in the temperature range near 600 ° C. (550 to 650 ° C.), the moisture (physical adsorption) that could not be desorbed in the first removal step S2 from the first treated product of silicon sludge. The amount of desorption of water and chemically adsorbed water) is increasing. In tests repeatedly conducted by the inventors, the moisture desorbed in the vicinity of 600 ° C. is dissolved in the moisture adsorption state and moisture even when held at a higher temperature (for example, about 700 ° C. or 800 ° C.). It remains without detachment due to the difference in the components. And it has been found that there is a case where it reacts with a component in the first processed product to form a solid. Therefore, instead of abruptly raising the temperature to, for example, about 700 ° C. or 800 ° C., as much water as possible is easily desorbed at a temperature near 600 ° C. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 600 degreeC.

また同様に、図4(b)に示すように、600℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第1処理物から、第1除去工程S2で脱離できなかった炭素、シリコンの表面に結合した水酸基などが反応した二酸化炭素の脱離が見られる。この600℃近傍において脱離した二酸化炭素は、これよりも高い温度(例えば700℃または800℃程度)において保持した場合でも、二酸化炭素の吸着状態、第1処理物内の他の成分との結合状態の違いにより脱離することなく残存して、第1処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば700℃または800℃程度の温度に上げるのではなく、600℃近傍の温度において脱離しやすい二酸化炭素をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して炉内の圧力が再び減少に転じるか、600℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。なお、図4(b)の400℃近傍部分に見られる二酸化炭素の脱離量のピークは、有機物の燃焼によって見られる。この二酸化炭素のピークは、上述の第1除去工程において除去済みであるため、第2除去工程の対象ではない。600℃近傍より高温側で見られる二酸化炭素の脱離が、タール化した炭素分の燃焼によって発生する二酸化炭素が、第2除去工程の対象となる。   Similarly, as shown in FIG. 4B, in the temperature range near 600 ° C., the carbon sludge bonded to the surface of carbon and silicon that could not be desorbed in the first removal step S2 from the first treated product of silicon sludge. Desorption of carbon dioxide reacted with hydroxyl groups is observed. Even when the carbon dioxide desorbed in the vicinity of 600 ° C. is held at a temperature higher than this (for example, about 700 ° C. or 800 ° C.), the carbon dioxide is adsorbed and bonded to other components in the first processed product. There may be cases where it remains without desorption due to a difference in state and reacts with components in the first processed product to form a solid. Therefore, instead of rapidly increasing the temperature to, for example, about 700 ° C. or 800 ° C., as much carbon dioxide as is easily desorbed at a temperature in the vicinity of 600 ° C. is desorbed as much as possible. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in a furnace starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 600 degreeC. Note that the peak of the carbon dioxide desorption amount seen in the vicinity of 400 ° C. in FIG. Since the carbon dioxide peak has been removed in the first removal step described above, it is not a target of the second removal step. The carbon dioxide generated by the combustion of the carbonized part of the carbon dioxide desorbed on the higher temperature side near 600 ° C. is the target of the second removal step.

この温度の保持は、例えば600℃のほぼ一定で保持してもよいし、550〜650℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げていくようにしてもよい。   For example, the temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 600 ° C., or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 550 to 650 ° C.

第2-2除去工程:
この工程は、700℃近傍(650〜750℃)の温度で行う。例えば700℃で第1処理物の入った容器を、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、700℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
2-2 Removal step:
This step is performed at a temperature around 700 ° C. (650 to 750 ° C.). For example, the container containing the first processed material at 700 ° C. is reduced until the gas desorption is reduced and the pressure in the furnace of the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at 700 ° C. Hold at temperature.

図4(a)、(b)に示すように、700℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第1処理物からの水分および二酸化炭素の多くの脱離が観られる。この700℃近傍において脱離した水分および二酸化炭素は、これより低い温度(例えば600℃近傍)では脱離しにくい。また、これより高い温度(例えば800℃または900℃)において保持した場合でも、上記の水分および二酸化炭素は脱離することなく残存して、第1処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば800℃または900℃の温度に上げるのではなく、700℃近傍の温度において脱離しやすい水分および二酸化炭素をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、700℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。   As shown in FIGS. 4A and 4B, in the temperature range near 700 ° C., many desorptions of moisture and carbon dioxide from the first treated product of silicon sludge are observed. Moisture and carbon dioxide desorbed in the vicinity of 700 ° C. are difficult to desorb at a lower temperature (for example, near 600 ° C.). In addition, even when held at a higher temperature (for example, 800 ° C. or 900 ° C.), the moisture and carbon dioxide remain without being desorbed, and react with the components in the first processed product to form solids. May form. Therefore, instead of abruptly raising the temperature to, for example, 800 ° C. or 900 ° C., as much water and carbon dioxide as are easily desorbed at a temperature in the vicinity of 700 ° C. are desorbed as much as possible. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 700 degreeC.

さらに、第2-2除去工程においては、図4(c)に示すように700℃近傍において
脱離しやすい水素の脱離も対象となる。また、この温度の保持は、例えば700℃のほぼ一定で保持してもよいし、650〜750℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げていくようにしてもよい。
Furthermore, in the 2-2 removal step, as shown in FIG. 4C, the desorption of hydrogen that tends to desorb near 700 ° C. is also an object. Further, the temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 700 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 650 to 750 ° C.

第2-3除去工程:
この工程は、800℃近傍(750〜850℃)の温度で行う。例えば800℃で第1処理物の入った容器を、ガスの脱離が減少して装置内の圧力が再び減少に転じるか、800℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
2-3 removal process:
This step is performed at a temperature around 800 ° C. (750 to 850 ° C.). For example, the container containing the first processed material at 800 ° C. is kept at this temperature until the desorption of gas decreases and the pressure in the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before holding at 800 ° C. Hold.

図4(a)、(b)、(c)に示すように、800℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第1処理物からの、第2-1除去工程および第2-2除去工程で脱離できなかった水分、二酸化炭素、水素の脱離が見られる。この800℃近傍において脱離した水分、二酸化炭素、水素は、これよりも低い温度(例えば550〜750℃)では脱離しにくい。また、これよりも高い温度(例えば900℃または1000℃)において保持した場合でも、上記の水分、二酸化炭素、水素は脱離することなく残存して、第1処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば900℃または1000℃の温度に上げるのではなく、800℃近傍の温度において脱離しやすい水分、二酸化炭素、水素をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、800℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。   As shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, in the temperature range near 800 ° C., the 2-1 removal process and the 2-2 removal process from the first treated silicon sludge are performed. Moisture, carbon dioxide, and hydrogen that could not be desorbed are observed. Moisture, carbon dioxide, and hydrogen desorbed near 800 ° C. are difficult to desorb at a lower temperature (eg, 550 to 750 ° C.). In addition, even when held at a higher temperature (for example, 900 ° C. or 1000 ° C.), the moisture, carbon dioxide, and hydrogen remain without being desorbed and react with the components in the first processed product. Solids may be formed. Therefore, instead of abruptly raising the temperature to, for example, 900 ° C. or 1000 ° C., as much water, carbon dioxide, and hydrogen as are easily desorbed at temperatures near 800 ° C. are desorbed as much as possible. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 800 degreeC.

なお、この温度の保持は、例えば800℃のほぼ一定で保持してもよいし、750〜850℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げていくようにしてもよい。   The temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 800 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 750 to 850 ° C.

第2-4除去工程:
この工程は、900℃近傍(850〜950℃)の温度で行う。例えば約900℃で第1処理物の入った容器を、ガスの脱離が減少して装置内の圧力が再び減少に転じるか、900℃に保持する前の圧力よりも小さくなるまで、この温度で保持する。
2-4 removal process:
This step is performed at a temperature in the vicinity of 900 ° C. (850 to 950 ° C.). For example, the temperature of the container containing the first processed material at about 900 ° C. is decreased until the gas desorption is reduced and the pressure in the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at 900 ° C. Hold on.

図4(a)〜(c)に示すように、900℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第1処理物から、第2-1除去工程、第2-2除去工程、第2-3除去工程で脱離でき
なかった水分、二酸化炭素、水素の脱離が見られる。この900℃近傍において脱離した水分、二酸化炭素、水素は、これよりも低い温度(例えば550〜850℃)では脱離しにくい。また、これよりも高い温度(例えば1000℃または1100℃)において保持した場合でも脱離することなく残存して、第1処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば1000℃や1100℃程度の温度に上げるのではなく、900℃近傍の温度において脱離しやすい水分、二酸化炭素、水素をできるだけ多
く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、900℃に保持する前の圧力よりも小さくなるまで、この温度で保持するとよい。
As shown in FIGS. 4A to 4C, in the temperature range near 900 ° C., the 2-1 removal process, the 2-2 removal process, and the 2-3 removal from the first treated product of silicon sludge. Desorption of water, carbon dioxide, and hydrogen that could not be eliminated in the process is observed. Moisture, carbon dioxide, and hydrogen desorbed near 900 ° C. are unlikely to be desorbed at lower temperatures (for example, 550 to 850 ° C.). Moreover, even when it is held at a temperature higher than this (for example, 1000 ° C. or 1100 ° C.), it may remain without desorption and react with components in the first processed product to form a solid. Therefore, instead of abruptly raising the temperature to, for example, about 1000 ° C. or 1100 ° C., water, carbon dioxide, and hydrogen that are easily desorbed at temperatures near 900 ° C. are desorbed as much as possible. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes smaller than the pressure before hold | maintaining at 900 degreeC.

なお、この温度の保持は、例えば900℃のほぼ一定で保持してもよいし、850〜950℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げてもよい。   The temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 900 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 850 to 950 ° C.

なお、第2除去工程S3全般において、550℃から950℃まで80〜120℃ごとの各温度範囲(例えば550〜650、650〜750℃、750〜850℃、850〜950℃)において、単調に温度を上昇させる(徐々に温度を高くする)。また、各温度範囲でガスの脱離が減少して炉内の圧力が、再び減少に転じるか、各温度範囲に保持する前の圧力よりも低くなるまで、各温度範囲で保持してもよい。   In the second removal step S3 in general, in each temperature range (for example, 550-650, 650-750 ° C, 750-850 ° C, 850-950 ° C) from 550 ° C to 950 ° C every 80-120 ° C Increase the temperature (slowly increase the temperature). In addition, gas desorption may decrease in each temperature range, and the pressure in the furnace may decrease again, or may be held in each temperature range until lower than the pressure before being held in each temperature range. .

バンドーソー装置を用いてブリックを得る際に回収されたシリコンスラッジから、上述の精製方法で得られた第2処理物を原料として用いて、キャスト法でブリックを作製して、このブリックから太陽電池素子用のシリコン基板を作製してもよい。第2処理物を原料としてブリックを作製する場合には、鋳造炉に入れる原料は、原料の20質量%程度を第2処理物として残りをポリシリコンとするとよい。このようにして得られたシリコン基板と、鋳造炉に入れる原料の100%をポリシリコンとして、上記と同様にして作製されたシリコン基板とでは、太陽電池素子用基板として光電変換効率等の特性に差がないことを発明者らは確認した。   From the silicon sludge collected when the brick is obtained using a bandeau saw device, the second processed material obtained by the above-described purification method is used as a raw material, and the brick is produced by the casting method. A silicon substrate may be produced. When a brick is produced using the second processed material as a raw material, the raw material to be put into the casting furnace may be about 20% by mass of the raw material as the second processed material, and the remainder being polysilicon. With the silicon substrate thus obtained and 100% of the raw material put into the casting furnace as polysilicon, the silicon substrate manufactured in the same manner as described above has characteristics such as photoelectric conversion efficiency as a solar cell element substrate. The inventors have confirmed that there is no difference.

融解工程:
次に、第2除去工程S3で得られた第2処理物を、減圧装置内でシリコンの融点(約1420℃)以上の融解温度に加熱してシリコン融液を形成する。融解工程S4における装置内の圧力は100Pa以下であることが好ましい。また、融解温度はシリコンの融点以上であって、より低い方が好ましい。例えば融解温度が1500℃以下であれば、シリコン蒸気によるシリコン再生量の低減がより抑えられ、雰囲気中の酸素等との反応による紛体、異物の発生がより抑えられるのでよい。融解工程S4は、アルゴン、窒素などの不活性雰囲気中または、水素などの還元性ガス雰囲気中で実施してもよい。これにより、上記固形成分の生成がさらに低減される。
Melting process:
Next, the second processed product obtained in the second removal step S3 is heated to a melting temperature equal to or higher than the melting point of silicon (about 1420 ° C.) in a decompression device to form a silicon melt. The pressure in the apparatus in the melting step S4 is preferably 100 Pa or less. The melting temperature is equal to or higher than the melting point of silicon and is preferably lower. For example, if the melting temperature is 1500 ° C. or less, the reduction in the amount of silicon regenerated by silicon vapor can be further suppressed, and the generation of powder and foreign matters due to reaction with oxygen in the atmosphere can be further suppressed. The melting step S4 may be performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen or in a reducing gas atmosphere such as hydrogen. Thereby, the production | generation of the said solid component is further reduced.

凝固工程:
融解工程S4で融解されたシリコン融液を、冷却して凝固させる。この時、シリコン融液を入れた容器の一部(例えば底面)を他の部分よりも強く冷却することでシリコン融液を一方向凝固させるとよい。これにより、シリコンが固化する際の不純物成分の偏析を利用して、偏析係数が1よりも小さい不純物を最後に固化する領域に濃縮させることができる。
Solidification process:
The silicon melt melted in the melting step S4 is cooled and solidified. At this time, it is preferable to solidify the silicon melt in one direction by cooling a part (for example, the bottom surface) of the container containing the silicon melt more strongly than the other parts. Thereby, by utilizing the segregation of the impurity component when silicon is solidified, impurities having a segregation coefficient smaller than 1 can be concentrated in the region to be solidified last.

このように、不純物が高濃度に偏析している領域を切断除去することで、特にマルチワイヤソー装置Sから回収されたシリコンスラッジにおいても、太陽電池用の原料シリコンとして使用可能な再生シリコン塊が得られる。このシリコン塊を用いて上述したようにシリコン基板を作製した場合も、太陽電池素子用基板として用いることができる。 不純物が高濃度に偏析している領域を切断除去することで得られた再生シリコン塊は、単体で原料シリコンとして使用してもよいし、他の原料シリコンと混合して使用してもよい。例えば、太陽電池用の原料シリコン100質量%に対して本実施形態の再生シリコンを1〜30質量%で混合して使用するとよい。   Thus, by cutting and removing the region where the impurities are segregated at a high concentration, a regenerated silicon lump that can be used as the raw material silicon for solar cells is obtained even in the case of silicon sludge collected from the multi-wire saw device S in particular. It is done. Even when a silicon substrate is produced using the silicon lump as described above, it can be used as a substrate for a solar cell element. A recycled silicon lump obtained by cutting and removing a region where impurities are segregated at a high concentration may be used alone as raw material silicon, or may be used as a mixture with other raw material silicon. For example, the regenerated silicon of this embodiment may be used in a mixture of 1 to 30% by mass with respect to 100% by mass of raw material silicon for solar cells.

<例2>
次に、他のシリコンスラッジの精製方法について説明する。この例2では、図2に示すように、第2除去工程S3の後、第3除去工程S32を追加する以外は例1と同様である
<Example 2>
Next, another method for purifying silicon sludge will be described. As shown in FIG. 2, Example 2 is the same as Example 1 except that a third removal step S32 is added after the second removal step S3.

第3除去工程:
例1の第2除去工程S3を実施した後、第3処理物を得る第3除去工程S32を行う。この工程では、シリコンスラッジから得られた第2処理物を減圧下(例えば100Pa以下、望ましくは10〜20Pa程度)の第2雰囲気で、第2温度よりも高くシリコンの融点よりも低い第3温度で第2処理物を加熱する。例えば950〜1350℃の第3温度に加熱することによって、第2除去工程S3で除去しきれなかったシリコンスラッジの第2処理物中の酸素成分、炭素成分、水分および水素をより確実に除去できる。例えば、第2処理物中に残存していた酸素成分がシリコンと反応して、一酸化シリコンとして揮発、脱離する。また、シリコンスラッジ中に残存していた炭素成分がシリコンおよび酸素と反応して、炭化シリコン、一酸化炭素および二酸化炭素として揮発、脱離する。また、第2処理物内のシリコン表面の水酸基も、酸素および水素に分解され脱離する。これらのガスはそれぞれ、特定の温度範囲で特に脱離が多くなる。そして、脱離によって装置内の圧力が一旦増加するので、シリコンスラッジを所定温度範囲に保持してガスの脱離が減少して装置内の圧力が再び減少に転じるか、第3温度に保持する前の圧力よりも低くなるまで所定温度範囲に保持するとよい。もし、ガスの脱離が増加した時の温度保持が行われなかった場合には、上記の脱離ガスがシリコンスラッジのシリコンと反応して、シリコンの表面に固形成分が形成されやすい。シリコンスラッジを第3温度に保持することによって、これらの固形成分の発生を減少させることができる。
Third removal step:
After performing 2nd removal process S3 of Example 1, 3rd removal process S32 which obtains a 3rd processed material is performed. In this step, the second treatment product obtained from the silicon sludge is subjected to a third temperature that is higher than the second temperature and lower than the melting point of silicon in a second atmosphere under reduced pressure (for example, 100 Pa or less, preferably about 10 to 20 Pa). To heat the second processed product. For example, by heating to a third temperature of 950 to 1350 ° C., the oxygen component, carbon component, moisture and hydrogen in the second treated product of silicon sludge that could not be removed in the second removal step S3 can be more reliably removed. . For example, the oxygen component remaining in the second processed product reacts with silicon and volatilizes and desorbs as silicon monoxide. Further, the carbon component remaining in the silicon sludge reacts with silicon and oxygen to volatilize and desorb as silicon carbide, carbon monoxide and carbon dioxide. The hydroxyl group on the silicon surface in the second processed product is also decomposed and desorbed into oxygen and hydrogen. Each of these gases is particularly desorbed in a specific temperature range. Then, since the pressure in the apparatus once increases due to desorption, the silicon sludge is held in a predetermined temperature range, and the desorption of gas decreases, and the pressure in the apparatus starts to decrease again or is maintained at the third temperature. It is good to hold | maintain in a predetermined temperature range until it becomes lower than the previous pressure. If the temperature is not maintained when gas desorption increases, the desorption gas reacts with silicon in the silicon sludge, and solid components are likely to be formed on the silicon surface. By maintaining the silicon sludge at the third temperature, the generation of these solid components can be reduced.

第3除去工程S32は、脱離したガスを炉外に速やかに排出するために、排気を続けることが必要である。1000〜1350℃の第3温度においては、第2処理物内のシリコンと、シリコン表面の水酸基および化学的吸着水などが反応し、酸化シリコンSiO2が生成する。この融解時の1400℃近傍の温度では、次の反応が起き、SiOの蒸気が発生する。   In the third removal step S32, it is necessary to continue exhausting in order to quickly exhaust the desorbed gas to the outside of the furnace. At a third temperature of 1000 to 1350 ° C., silicon in the second processed product reacts with hydroxyl groups on the silicon surface, chemically adsorbed water, and the like to produce silicon oxide SiO 2. At the temperature near 1400 ° C. at the time of melting, the following reaction occurs, and SiO vapor is generated.

SiO+Si→2SiO↑
このようにして発生したSiOの蒸気は、すぐに冷却し、SiOの粒子としてシリコン熔液に付着する。そして、不純物として残存する。この残存を低減するために、脱離したガスを炉外に速やかに排出するとよく、排気を続けるとよい。上記反応が生じにくくするため、1200℃以下、高くとも1350℃の温度において、シリコン表面の水酸基および化学的吸着水などの酸素成分をできるだけ脱離させ、排出させるとよい。この第3除去工程によって第3除去物を得る。
SiO 2 + Si → 2SiO ↑
The SiO vapor thus generated cools immediately and adheres to the silicon melt as SiO 2 particles. And it remains as an impurity. In order to reduce this remaining, the desorbed gas should be quickly discharged out of the furnace, and the exhaust should be continued. In order to make the reaction less likely to occur, oxygen components such as hydroxyl groups and chemically adsorbed water on the silicon surface should be desorbed and discharged as much as possible at a temperature of 1200 ° C. or lower and at most 1350 ° C. A third removed product is obtained by the third removing step.

より詳細には、第3除去工程S32においては、950℃から1350℃までの第3温度のとり得る範囲において、100℃程度(例えば80〜120℃)ごとの各温度に段階的に上げると共に、各温度でガスの脱離が減少して炉内の圧力が、再び減少に転じるか、各温度に保持する前の圧力よりも低くなるまで、各温度を保持するように、以下の工程に分けて行うことが望ましい。   More specifically, in the third removal step S32, in a range where the third temperature from 950 ° C. to 1350 ° C. can be taken, the temperature is gradually increased to about 100 ° C. (for example, 80 to 120 ° C.), The process is divided into the following steps to maintain each temperature until gas desorption decreases at each temperature and the pressure in the furnace starts to decrease again or becomes lower than the pressure before holding at each temperature. It is desirable to do this.

第3-1除去工程:
この工程は、1000℃近傍(950〜1050℃)の温度で行う。例えば1000℃で第2処理物が入った容器を、ガスの脱離が減少して装置内の圧力が再び減少に転じるか、1000℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
3-1 Removal step:
This step is performed at a temperature around 1000 ° C. (950 to 1050 ° C.). For example, the container containing the second processed material at 1000 ° C. is kept at this temperature until the desorption of gas decreases and the pressure in the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at 1000 ° C. Hold.

図4(a)、(b)および図5に示すように、1000℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第2処理物から、第2除去工程で脱離できなかった水分、二酸化炭素および一酸化炭素の脱離が少量ながら見られる。また、図4(c)に示すように、水素の大きな脱離が見られる。この1000℃近傍において脱離した水素、水分、二酸化炭素およ
び一酸化炭素は、これよりも低い温度の第2除去工程では、脱離しにくい。また、これよりも高い温度(例えば1100℃または1200℃程度)において保持した場合でも、上記ガスは脱離することなく残存して、第2処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば1100℃または1200℃程度の温度に上げるのではなく、1000℃近傍の温度において脱離しやすい水素、水分、二酸化炭素、一酸化炭素をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、1000℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。
As shown in FIGS. 4 (a), (b) and FIG. 5, in the temperature range near 1000 ° C., the moisture, carbon dioxide, and the amount that could not be desorbed from the second treated product of silicon sludge in the second removal step. A small amount of carbon oxide desorption is observed. Moreover, as shown in FIG.4 (c), the big detachment | desorption of hydrogen is seen. The hydrogen, moisture, carbon dioxide and carbon monoxide desorbed in the vicinity of 1000 ° C. are not easily desorbed in the second removal step at a lower temperature. Further, even when held at a temperature higher than this (for example, about 1100 ° C. or 1200 ° C.), the gas remains without being desorbed and reacts with the components in the second processed product to form a solid. There is a case. For this reason, hydrogen, moisture, carbon dioxide, and carbon monoxide, which are easily desorbed at a temperature in the vicinity of 1000 ° C., are desorbed as much as possible, rather than rapidly increasing to a temperature of about 1100 ° C. or 1200 ° C., for example. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 1000 degreeC.

なお、この温度の保持は、例えば1000℃のほぼ一定で保持してもよいし、950〜1050℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げてもよい。   The temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 1000 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 950 to 1050 ° C.

第3-2除去工程:
1100℃近傍(1050〜1150℃)の温度で行うものであり、例えば約1100℃で第2処理物の入った容器を、ガスの脱離が減少して装置内の圧力が再び減少に転じるか、1100℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
3-2 Removal process:
For example, if the container containing the second processed material is about 1100 ° C., the gas desorption is reduced and the pressure in the apparatus starts to decrease again. Hold at this temperature until lower than the pressure before holding at 1100 ° C.

図4(a)、(b)および図5に示すように、1100℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第2処理物から、第2除去工程で脱離できなかった水分、二酸化炭素および一酸化炭素の脱離が少量ながら見られる。また、図4(c)に示すように、水素の大きな脱離が見られる。この1100℃近傍において脱離した水素、水分、二酸化炭素、一酸化炭素は、これよりも低い温度の第2除去工程および第3-1除去工程では脱離しにく
い。これよりも高い温度(例えば1200℃または1300℃程度)において保持した場合でも脱離しにくく残存する。そして、残存したものが第2処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば1200℃または1300℃程度の温度に上げるのではなく、1100℃近傍の温度において脱離しやすい水素、水分、二酸化炭素、一酸化炭素をできるだけ多く脱離させるとよい。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、1100℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。
As shown in FIGS. 4 (a), 4 (b) and FIG. 5, in the temperature range near 1100 ° C., the moisture, carbon dioxide, and the amount that could not be desorbed in the second removal step from the second treated product of silicon sludge. A small amount of carbon oxide desorption is observed. Moreover, as shown in FIG.4 (c), the big detachment | desorption of hydrogen is seen. The hydrogen, moisture, carbon dioxide, and carbon monoxide desorbed in the vicinity of 1100 ° C. are not easily desorbed in the second removal step and the 3-1 removal step at lower temperatures. Even when kept at a temperature higher than this (for example, about 1200 ° C. or 1300 ° C.), it remains difficult to desorb. And what remains may react with the component in a 2nd processed material, and may form a solid substance. Therefore, it is preferable to desorb as much hydrogen, moisture, carbon dioxide, and carbon monoxide as possible as possible to be desorbed at a temperature near 1100 ° C., rather than suddenly raising the temperature to about 1200 ° C. or 1300 ° C., for example. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 1100 degreeC.

なお、この温度の保持は、例えば1100℃のほぼ一定で保持してもよいし、1050〜1150℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げてもよい。   The temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 1100 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 1050 to 1150 ° C.

第3-3除去工程:
この工程は、1200℃近傍(1150〜1250℃)の温度で行う。例えば1200℃で第2処理物の入った容器を、ガスの脱離が減少して装置内の圧力が再び減少に転じるか、1200℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
3-3 Removal step:
This step is performed at a temperature around 1200 ° C. (1150 to 1250 ° C.). For example, the container containing the second processed material at 1200 ° C. is kept at this temperature until the desorption of gas decreases and the pressure in the apparatus starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held at 1200 ° C. Hold.

図4(a)、(b)、(c)および図5に示すように、1200℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第2処理物から、第2除去工程で脱離できなかった水分、二酸化炭素、水素および一酸化炭素の脱離が見られる。1200℃近傍において脱離した水分、二酸化炭素、水素および一酸化炭素は、これよりも低い温度の第2除去工程、第3-1除去工程、第3-2除去工程では脱離しにくい。また、これよりも高い温度(例えば1300℃または1400℃程度)において保持した場合でも、上記ガスが脱離しにくく残存する。そして、残存したものが第2処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば1300℃または1400℃程度の温度に上げるのではなく、1200℃近傍の温度において脱離しやすい水素、水分、二酸化炭素、一酸化炭素をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、1200℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。   As shown in FIGS. 4 (a), (b), (c) and FIG. 5, in the temperature range near 1200 ° C., the moisture that could not be desorbed in the second removal step from the second treated product of silicon sludge, Desorption of carbon dioxide, hydrogen and carbon monoxide is observed. Moisture, carbon dioxide, hydrogen and carbon monoxide desorbed in the vicinity of 1200 ° C. are not easily desorbed in the second removal step, the 3-1 removal step and the 3-2 removal step at lower temperatures. Further, even when the temperature is maintained at a higher temperature (for example, about 1300 ° C. or 1400 ° C.), the gas remains difficult to desorb. And what remains may react with the component in a 2nd processed material, and may form a solid substance. For this reason, hydrogen, moisture, carbon dioxide, and carbon monoxide, which are easily desorbed at a temperature in the vicinity of 1200 ° C., are desorbed as much as possible, rather than rapidly increasing to a temperature of about 1300 ° C. or 1400 ° C., for example. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 1200 degreeC.

なお、この温度の保持は、例えば1200℃のほぼ一定で保持してもよいし、1150〜1250℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げてもよい。   The temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 1200 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 1150 to 1250 ° C.

第3-4除去工程:
この工程は、1300℃近傍(1250〜1350℃)の温度で行う。例えば1300℃で第2処理物が入った容器を、ガスの脱離が減少して炉内の圧力が再び減少に転じるか、1300℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持する。
3-4 Removal process:
This step is performed at a temperature around 1300 ° C. (1250 to 1350 ° C.). For example, the container containing the second processed material at 1300 ° C. is kept at this temperature until the desorption of gas decreases and the pressure in the furnace starts to decrease again or becomes lower than the pressure before holding at 1300 ° C. Hold.

図4(a)、(b)、(c)および図5に示すように、1300℃近傍の温度範囲において、シリコンスラッジの第2処理物から、第2除去工程で脱離できなかった水分、二酸化炭素、水素および一酸化炭素の脱離が見られる。この1300℃近傍において脱離した水分、二酸化炭素、水素および一酸化炭素は、これよりも低い温度の第2除去工程、第3-1除去工程、第3-2除去工程、第3-3除去工程では脱離しにくい。また、これよりも高い温度(例えば1400℃程度)において保持した場合でも脱離しにくく残存する。そして、残存したものが第2処理物内の成分と反応して固形物を形成する場合がある。そこで、急激に例えば1400℃程度の温度に上げるのではなく、1300℃近傍の温度において脱離しやすい水素、水分、二酸化炭素、一酸化炭素をできるだけ多く脱離させる。このため、ガスの脱離が減少して装置の炉内の圧力が再び減少に転じるか、1300℃に保持する前の圧力よりも低くなるまで、この温度で保持するとよい。   As shown in FIGS. 4 (a), (b), (c) and FIG. 5, in the temperature range near 1300 ° C., moisture that could not be desorbed in the second removal step from the second treated product of silicon sludge, Desorption of carbon dioxide, hydrogen and carbon monoxide is observed. The moisture, carbon dioxide, hydrogen and carbon monoxide desorbed in the vicinity of 1300 ° C. are removed at a lower temperature than the second removal step, the 3-1 removal step, the 3-2 removal step, and the 3-3 removal. It is difficult to desorb in the process. Further, even when kept at a temperature higher than this (for example, about 1400 ° C.), it remains difficult to desorb. And what remains may react with the component in a 2nd processed material, and may form a solid substance. For this reason, hydrogen, moisture, carbon dioxide, and carbon monoxide, which are easily desorbed at a temperature in the vicinity of 1300 ° C., are desorbed as much as possible, instead of being suddenly raised to a temperature of about 1400 ° C., for example. For this reason, it is good to hold | maintain at this temperature until desorption of gas reduces and the pressure in the furnace of an apparatus starts decreasing again, or becomes lower than the pressure before hold | maintaining at 1300 degreeC.

なお、この温度の保持は、例えば1300℃のほぼ一定で保持してもよいし、1250〜1350℃の温度範囲で徐々に(一定時間をかけて)温度を上げてもよい。   The temperature may be maintained at a substantially constant temperature of 1300 ° C., for example, or may be gradually increased (over a certain time) in a temperature range of 1250 to 1350 ° C.

また、第3除去工程S32において、950〜1350℃まで、100℃程度ごとの各温度範囲において、単調に高くなるように上げる。また、前記各温度範囲でガスの脱離が減少して炉内の圧力が、再び減少に転じるか、前記各温度範囲に保持する前の圧力よりも低くなるまで、前記各温度範囲を保持してもよい。   Moreover, in 3rd removal process S32, it raises to 950-1350 degreeC so that it may become monotonously high in each temperature range for every about 100 degreeC. In addition, each temperature range is maintained until the desorption of gas decreases in each temperature range and the pressure in the furnace starts to decrease again or becomes lower than the pressure before being held in each temperature range. May be.

<その他>
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。
<Others>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention.

例えば、本発明で使用されるシリコンスラッジは、マルチワイヤソー装置Sで発生するシリコンスラッジに限定されない。例えば、バンドソー装置、研削装置、研磨装置、ダイシング装置など、加工液を使用する物理的な加工装置から回収されるシリコンスラッジを使用しても構わない。   For example, the silicon sludge used in the present invention is not limited to the silicon sludge generated in the multi-wire saw device S. For example, silicon sludge recovered from a physical processing apparatus that uses a processing liquid such as a band saw apparatus, a grinding apparatus, a polishing apparatus, or a dicing apparatus may be used.

例えば、乾燥工程S1および第1除去工程S2は、それぞれ大気雰囲気中で行ってもよいし、減圧下、または、アルゴン、窒素などの不活性雰囲気中、または、水素などの還元性ガス雰囲気中で行ってもよい。また、第2除去工程(1)S31、第2除去工程(2)S32は、それぞれ減圧下、または、アルゴン、窒素などの不活性雰囲気中、または、水素などの還元性ガス雰囲気中で行ってもよい。   For example, the drying step S1 and the first removal step S2 may each be performed in an air atmosphere, under reduced pressure, in an inert atmosphere such as argon or nitrogen, or in a reducing gas atmosphere such as hydrogen. You may go. The second removal step (1) S31 and the second removal step (2) S32 are each performed under reduced pressure, in an inert atmosphere such as argon or nitrogen, or in a reducing gas atmosphere such as hydrogen. Also good.

また、第2除去工程(1)S31または第2除去工程(2)S32の実施後、シリコンスラッジの表面に形成されている酸化シリコン、炭化シリコンなどの固形成分を、清浄な耐熱性部材からなるブラシ、窒素などの不活性ガスの吹き付けなどの方法で除去してから融解工程に投入してもよい。これにより、さらに高純度の原料シリコンを得ることができる。   Further, after the second removal step (1) S31 or the second removal step (2) S32, solid components such as silicon oxide and silicon carbide formed on the surface of the silicon sludge are made of a clean heat-resistant member. You may remove | eliminate by methods, such as blowing of inert gas, such as a brush and nitrogen, and you may throw in into a melting process. Thereby, further high purity raw material silicon can be obtained.

<実施例1>
主に図2および図3を参照しながら実施例を説明する。
<Example 1>
The embodiment will be described mainly with reference to FIGS.

固定砥粒タイプのマルチワイヤソー装置Sを用いて、被加工物1を切断加工した際に発生したシリコンスラッジを精製して太陽電池原料用のシリコンを、以下の通り作製した。   Using a fixed abrasive type multi-wire saw apparatus S, silicon sludge generated when the workpiece 1 was cut was purified to produce silicon for solar cell raw materials as follows.

まず、カーボン板からなるスライスベース2に、エポキシ系樹脂からなる接着剤によって、直方体形状の多結晶シリコンからなる被加工物1を接着した。スライスベース2に接着した被加工物1をマルチワイヤソー装置Sに設置した。ワイヤ3はダイヤモンドの砥粒をニッケルメッキで固着したステンレス製のものを用いた。そして、加工液をワイヤ3に供給しながらワイヤ3を走行させて、被加工物1を切断加工した。加工液にはグリコール水溶液を用いた。そして、切断加工終了後に、マルチワイヤソー装置Sから回収された使用済み加工液を、遠心分離装置を用いて、再使用可能な加工液とシリコンスラッジとに分離した。   First, the workpiece 1 made of rectangular parallelepiped polycrystalline silicon was bonded to the slice base 2 made of carbon plate with an adhesive made of epoxy resin. The workpiece 1 bonded to the slice base 2 was placed in the multi-wire saw device S. The wire 3 was made of stainless steel in which diamond abrasive grains were fixed by nickel plating. Then, the workpiece 3 was run while supplying the machining liquid to the wire 3 to cut the workpiece 1. A glycol aqueous solution was used as the processing liquid. And after completion | finish of a cutting process, the used processing liquid collect | recovered from the multi-wire saw apparatus S was isolate | separated into the reusable processing liquid and silicon sludge using the centrifuge.

回収されたシリコンスラッジ中には、液体成分である廃加工液と固形成分とが含まれていた。固形成分としては、接着剤由来の樹脂成分、スライスベース由来のカーボン、砥粒由来のダイヤモンド、ワイヤ由来の金属成分などが含まれていた。組成比率としては、固形成分中には、酸素分を除いて、約95質量%のシリコン、約5質量%の無機炭素成分、および、微量の樹脂成分と金属成分が含まれていた。   The recovered silicon sludge contained waste processing liquid and solid components as liquid components. As the solid component, a resin component derived from an adhesive, carbon derived from a slice base, diamond derived from abrasive grains, a metal component derived from a wire, and the like were included. As for the composition ratio, the solid component contained about 95% by mass of silicon, about 5% by mass of inorganic carbon component, and a small amount of resin component and metal component excluding oxygen.

このシリコンスラッジを大気中にて約100℃で1時間乾燥し、水分を除去した(乾燥工程S1)。   This silicon sludge was dried in the atmosphere at about 100 ° C. for 1 hour to remove moisture (drying step S1).

続いて、シリコンスラッジの入った容器を、第1温度として約500℃で1時間加熱して、グリコール、接着剤などの有機成分を揮発させて除去し、第1処理物を得た(第1除去工程S2)。   Subsequently, the container containing the silicon sludge was heated at about 500 ° C. for 1 hour as a first temperature, and organic components such as glycol and adhesive were volatilized and removed to obtain a first treated product (first product). Removal step S2).

第1除去工程S2で得られたシリコンスラッジの第1処理物の一部を用いて、昇温脱離ガス分析法(Thermal Desorption Spectroscopy:TDS法)によって、シリコンスラッ
ジからの各種ガスの脱離温度の測定を行った。測定は高周波加熱型昇温脱離分析装置(IH-TDS1700、電子化学株式会社製)を用いて行った。この測定の結果、主な脱離ガスは、水素、水分、一酸化炭素、二酸化炭素であることを確認した。
Desorption temperatures of various gases from silicon sludge by thermal desorption spectroscopy (TDS method) using a part of the first treated product of silicon sludge obtained in the first removal step S2. Was measured. The measurement was performed using a high-frequency heating temperature programmed desorption analyzer (IH-TDS1700, manufactured by Denki Kagaku Co., Ltd.). As a result of this measurement, it was confirmed that the main desorbed gases were hydrogen, moisture, carbon monoxide, and carbon dioxide.

さらに、1700℃までの各温度と水分、二酸化炭素、水素、一酸化炭素の各脱離量の関係に関して、図4(a)、(b)、(c)、図5のグラフを得た。   Furthermore, regarding the relationship between each temperature up to 1700 ° C. and each desorption amount of moisture, carbon dioxide, hydrogen, and carbon monoxide, the graphs of FIGS. 4A, 4B, 4C, and 5 were obtained.

また、第1除去工程S2で得られたシリコンスラッジの第1処理物約200kgを炭化珪素製の容器に入れた。そして、この容器を減圧排気および加熱可能な炉内に保持して、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃の各温度で保持しながら加熱した(第2除去工程S3、第3除去工程S32)。加熱開始前の加熱装置の炉内の圧力は、約20Paで安定した定常状態であった。ここで、各温度における保持時間は、装置内の圧力が、保持温度変更に伴って脱離ガスによって上昇した圧力が温度保持前の圧力よりも低くなるまでとした。この温度領域で、上述のようにシリコンスラッジから、第1除去工程S2で脱離しなかった水素、水、一酸化炭素、二酸化炭素などのガスが揮発・脱離した。   Moreover, about 200 kg of the first treated product of silicon sludge obtained in the first removal step S2 was placed in a silicon carbide container. And this container was hold | maintained in the furnace which can be evacuated and heated, and it heated, hold | maintaining at each temperature of 600 degreeC, 700 degreeC, 800 degreeC, 900 degreeC, 1000 degreeC, 1100 degreeC, 1200 degreeC, and 1300 degreeC. (Second removal step S3, third removal step S32). The pressure in the furnace of the heating apparatus before the start of heating was a steady state at about 20 Pa. Here, the holding time at each temperature was set until the pressure in the apparatus increased by the desorbed gas as the holding temperature was changed and became lower than the pressure before holding the temperature. In this temperature region, gases such as hydrogen, water, carbon monoxide, carbon dioxide, etc. that were not desorbed in the first removal step S2 were volatilized / desorbed from the silicon sludge as described above.

次に、この第2除去工程S3、第3除去工程S32を経たシリコンスラッジを一旦、炉から取り出して、シリコンスラッジの表面に付着した炭化珪素等の粉を除去した。その後
、減圧した炉内で1500℃に加熱してシリコン融液を形成した(融解工程S4)。その後、容器の底面から冷却して、底面から開口部へ向かう方向に一方向凝固させた(凝固工程S5)。そして、不純物が高濃度に偏析している最終凝固領域を切断除去した。これにより、太陽電池用の原料シリコンとして使用可能な純度の高いシリコン塊を得た。得られたシリコン中の炭素の濃度は約0.5質量%であった。また、シリコンの純度は炭素および酸素を除いて99.9999質量%以上であった。
Next, the silicon sludge having undergone the second removal step S3 and the third removal step S32 was once taken out of the furnace to remove powders such as silicon carbide adhering to the surface of the silicon sludge. Then, it heated at 1500 degreeC within the pressure-reduced furnace, and formed the silicon melt (melting process S4). Then, it cooled from the bottom face of the container and solidified in one direction in the direction from the bottom face to the opening (solidification step S5). Then, the final solidified region where impurities are segregated to a high concentration was cut and removed. Thereby, the silicon lump of high purity which can be used as raw material silicon for solar cells was obtained. The concentration of carbon in the obtained silicon was about 0.5% by mass. The purity of silicon was 99.9999% by mass or more excluding carbon and oxygen.

一方、比較例として、図6に示すように、シリコンスラッジに対して乾燥工程S1、第1除去工程S2、融解工程S4および凝固工程S5を順次行った。ただし、乾燥工程S1および第1除去工程S2の後、シリコンスラッジを第2温度で保持することなく減圧装置内でシリコン融液以上の温度まで加熱した(融解工程S4)。その結果、シリコンスラッジから脱離したガスがシリコンスラッジと反応して炭化珪素および酸化珪素の紛体が発生した。そしてこれがシリコンスラッジの表面を被覆した。このため、約1500℃においてもシリコンスラッジの一部が固体状で融け残った。したがって、比較例では太陽電池原料として使用可能な再生シリコンを得ることができなかった。   On the other hand, as shown in FIG. 6, as a comparative example, a drying step S1, a first removal step S2, a melting step S4, and a solidification step S5 were sequentially performed on the silicon sludge. However, after the drying step S1 and the first removal step S2, the silicon sludge was heated to a temperature equal to or higher than the silicon melt in the decompression device without maintaining the second temperature (melting step S4). As a result, the gas desorbed from the silicon sludge reacted with the silicon sludge to generate silicon carbide and silicon oxide powder. This covered the surface of the silicon sludge. For this reason, even at about 1500 ° C., part of the silicon sludge remained solid and melted. Therefore, in the comparative example, regenerated silicon that can be used as a solar cell material could not be obtained.

<実施例2>
上述の第1除去工程S2で得られたシリコンスラッジの第1処理物約100kgを別の炭化珪素製の容器に入れ、この容器を減圧排気可能な炉内に保持して、600℃から1300℃の温度範囲で、連続的に昇温させた(第2除去工程S3、第3除去工程S32)。加熱開始前の加熱装置の炉内の圧力は、約20Paで安定した定常状態であった。ここで昇温速度は、550℃から1350℃までの100℃ごとの各温度範囲(550〜650、650〜750℃、750〜850℃、850〜950℃、950〜1050℃、1050〜1150℃、1150〜1250℃、1250〜1350℃)において、ガスの脱離が減少して炉内の圧力が減少に転じるまで、各温度範囲内で保持するようにすると共に、炉内の圧力が、昇温速度の変更に伴って脱離ガスによって大きく上昇しないよう、脱離ガスが多い温度域では昇温速度を小さくし、脱離ガスが少ない温度域では昇温速度を大きくするよう調整した。この時の装置内の圧力は最大約100Paを超えないよう調整した。これにより、第1除去工程S2で脱離しなかった水素、水、一酸化炭素、二酸化炭素などのガスを揮発・脱離させた。
<Example 2>
About 100 kg of the first treated product of silicon sludge obtained in the first removal step S2 is put in another silicon carbide vessel, and this vessel is held in a furnace capable of being evacuated under reduced pressure, and 600 ° C to 1300 ° C. The temperature was continuously raised in the temperature range (second removal step S3, third removal step S32). The pressure in the furnace of the heating apparatus before the start of heating was a steady state at about 20 Pa. Here, the rate of temperature rise is each temperature range from 550 ° C. to 1350 ° C. for each 100 ° C. (550 to 650, 650 to 750 ° C., 750 to 850 ° C., 850 to 950 ° C., 950 to 1050 ° C., 1050 to 1150 ° C. 1150 to 1250 ° C., 1250 to 1350 ° C.) until the pressure in the furnace decreases until the desorption of the gas starts to decrease, and the pressure in the furnace increases. In order to prevent the desorption gas from greatly increasing with the change of the temperature rate, the temperature increase rate was decreased in the temperature range where the desorption gas was large, and the temperature increase rate was increased in the temperature range where the desorption gas was small. The pressure in the apparatus at this time was adjusted so as not to exceed a maximum of about 100 Pa. As a result, gases such as hydrogen, water, carbon monoxide, and carbon dioxide that were not desorbed in the first removal step S2 were volatilized and desorbed.

次に、この第2除去工程S3、第3除去工程S32を経たシリコンスラッジを一旦、炉から取り出して、シリコンスラッジの表面に付着した炭化珪素等の粉を除去した。その後、減圧した炉内で1500℃に加熱してシリコン融液を形成した(融解工程S4)。その後、容器の底面から冷却して、底面から開口部へ向かう方向に一方向凝固させた(凝固工程S5)。そして、不純物が高濃度に偏析している最終凝固領域を切断除去した。得られたシリコン中の炭素の濃度は約0.5質量%であった。また、シリコンの純度は炭素および酸素を除いて99.9999質量%以上であった。これにより、太陽電池用の原料シリコンとして使用可能な純度の高いシリコン塊を得た。   Next, the silicon sludge having undergone the second removal step S3 and the third removal step S32 was once taken out of the furnace to remove powders such as silicon carbide adhering to the surface of the silicon sludge. Then, it heated at 1500 degreeC within the pressure-reduced furnace, and formed the silicon melt (melting process S4). Then, it cooled from the bottom face of the container and solidified in one direction in the direction from the bottom face to the opening (solidification step S5). Then, the final solidified region where impurities are segregated to a high concentration was cut and removed. The concentration of carbon in the obtained silicon was about 0.5% by mass. The purity of silicon was 99.9999% by mass or more excluding carbon and oxygen. Thereby, the silicon lump of high purity which can be used as raw material silicon for solar cells was obtained.

1 :被加工物
2 :スライスベース
3 :ワイヤ
4 :供給ノズル
5 :メインローラ
6 :容器
7 :供給リール
8 :巻取リール
9 :ガイドローラ
10 :ワークホルダ
1: Workpiece 2: Slice base 3: Wire 4: Supply nozzle 5: Main roller 6: Container 7: Supply reel 8: Take-up reel 9: Guide roller 10: Work holder

Claims (14)

シリコンからなる被加工物に対して、有機物を含む加工液を用いながら機械加工を施した際に発生するシリコンスラッジの精製方法であって、
シリコンの融点よりも低い第1温度で前記シリコンスラッジを加熱して、前記シリコンスラッジから前記有機物を含む第1ガスを排出して第1処理物を得る第1除去工程と、
該第1除去工程の後に、酸素を含み大気圧よりも低い圧力の第1雰囲気の炉内において、前記第1温度よりも高くシリコンの融点よりも低い第2温度で前記第1処理物を加熱して、前記第1処理物から炭素および酸素の少なくとも1種以上を含む第2ガスを排出して第2処理物を得る第2除去工程と、
を有する、シリコンスラッジの精製方法。
A method for refining silicon sludge that is generated when machining is performed using a working fluid containing organic matter on a workpiece made of silicon,
A first removal step of heating the silicon sludge at a first temperature lower than the melting point of silicon and discharging the first gas containing the organic matter from the silicon sludge to obtain a first treated product;
After the first removal step, the first processed material is heated at a second temperature higher than the first temperature and lower than the melting point of silicon in a furnace containing oxygen and having a pressure lower than atmospheric pressure. A second removal step of obtaining a second processed product by discharging a second gas containing at least one or more of carbon and oxygen from the first processed product;
A method for purifying silicon sludge.
前記第2除去工程において、前記炉内を排気しながら前記炉内の温度を段階的にまたは徐々に高くする工程を含む、請求項1に記載のシリコンスラッジの精製方法。   2. The method for purifying silicon sludge according to claim 1, wherein the second removing step includes a step of gradually or gradually increasing the temperature in the furnace while exhausting the inside of the furnace. 前記第2除去工程において、前記炉内を所定温度に保持する、請求項2に記載のシリコンスラッジの精製方法。請求項2に記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to claim 2, wherein, in the second removing step, the inside of the furnace is maintained at a predetermined temperature. The method for purifying silicon sludge according to claim 2. 前記第2除去工程において、前記炉内の圧力がいったん増加した後に減少に転じるか、前記所定温度に保持する前の圧力よりも低くなるまで前記所定温度に保持する、請求項3に記載のシリコンスラッジの精製方法。   4. The silicon according to claim 3, wherein in the second removal step, the pressure in the furnace once increases and then decreases or is maintained at the predetermined temperature until the pressure is lower than the pressure before being maintained at the predetermined temperature. Sludge refining method. 前記第2除去工程の後に、前記第2処理物をシリコンの融点以上に加熱して融液にする融解工程と、前記融液を冷却して前記融液中の不純物を偏析凝固させる凝固工程と、をさらに有する、請求項1乃至4のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   After the second removal step, a melting step for heating the second processed product to a melting point of silicon or higher to form a melt, and a solidification step for cooling the melt to segregate and solidify impurities in the melt. The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 4, further comprising: 前記第2処理物を得た後に、前記炉内で大気圧よりも低い第2雰囲気において、前記第2温度よりも高くシリコンの融点よりも低い第3温度で第2処理物を加熱して第3処理物を得る第3除去工程をさらに有する、請求項1乃至5のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   After obtaining the second processed product, the second processed product is heated at a third temperature higher than the second temperature and lower than the melting point of silicon in a second atmosphere lower than atmospheric pressure in the furnace. The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 5, further comprising a third removal step for obtaining three processed products. 前記第3除去工程において、前記炉内を排気しながら前記炉内の温度を段階的にまたは徐々に高くする工程を含む、請求項6に記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to claim 6, wherein the third removing step includes a step of gradually or gradually increasing the temperature in the furnace while exhausting the inside of the furnace. 前記第3除去工程において、前記炉内を所定温度に保持する、請求項7に記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to claim 7, wherein, in the third removal step, the inside of the furnace is maintained at a predetermined temperature. 前記第3除去工程において、前記炉内の圧力がいったん増加した後に減少に転じるか、前記所定温度に保持する前の圧力よりも低くなるまで前記所定温度に保持する、請求項8に記載のシリコンスラッジの精製方法。   9. The silicon according to claim 8, wherein, in the third removal step, the pressure in the furnace once increases and then decreases, or is maintained at the predetermined temperature until the pressure is lower than the pressure before being maintained at the predetermined temperature. Sludge refining method. 前記第1除去工程の前に、前記シリコンスラッジを前記第1温度よりも低い温度で加熱する乾燥工程をさらに有する、請求項1乃至9のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 9, further comprising a drying step of heating the silicon sludge at a temperature lower than the first temperature before the first removing step. 前記機械加工で用いる前記加工液が、水溶性の有機溶剤と水とを含む、請求項1乃至10のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 10, wherein the processing liquid used in the machining includes a water-soluble organic solvent and water. 前記第2除去工程の前記第2温度が、550〜850℃である、請求項1乃至11のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 11, wherein the second temperature in the second removal step is 550 to 850 ° C. 前記第3除去工程の前記第3温度が、950〜1350℃である、請求項1乃至12のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 12, wherein the third temperature in the third removal step is 950 to 1350 ° C. 前記第1除去工程の前記第1温度が、350〜650℃である、請求項1乃至13のいずれかに記載のシリコンスラッジの精製方法。   The method for purifying silicon sludge according to any one of claims 1 to 13, wherein the first temperature in the first removal step is 350 to 650 ° C.
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