JP2660477B2 - Silicon casting method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池等に使用され
るシリコンの多結晶凝固鋳塊を製造するシリコン鋳造方
法に関し、特に、電磁溶解を用いてその多結晶凝固鋳塊
を連続的に製造する連続鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon casting method for producing a polycrystalline solidified ingot of silicon used for solar cells and the like, and more particularly, to a method of continuously producing the polycrystalline solidified ingot by electromagnetic melting. It relates to a continuous casting method to be manufactured.
【0002】[0002]
【従来の技術】太陽電池等の素材として使用されるシリ
コンの多結晶凝固鋳塊の製造方法として、電磁溶解によ
る連続鋳造方法が、例えば特開平2−30698号公報
により提案されている。電磁溶解によるシリコンの連続
鋳造方法は、誘導コイルと、その中に設置された導電性
の無底るつぼとを使用する。無底るつぼは、軸方向の少
なくとも一部が周方向に複数分割されている。無底るつ
ぼ内に装入された原料シリコンは、誘導コイルによる電
磁誘導により、るつぼ内壁に非接触の状態で溶解する。
そして、無底るつぼ内に原料シリコンを供給しながら、
無底るつぼ内の融液を下方へ徐々に引き下げて凝固させ
ることにより、シリコンの多結晶凝固鋳塊が連続的に製
造される。2. Description of the Related Art As a method for producing a polycrystalline solidified ingot of silicon used as a material for a solar cell or the like, a continuous casting method by electromagnetic melting has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-30698. The continuous casting method of silicon by electromagnetic melting uses an induction coil and a conductive bottomless crucible placed therein. At least a part of the bottomless crucible in the axial direction is divided into a plurality in the circumferential direction. The raw silicon charged in the bottomless crucible is melted in a non-contact state with the inner wall of the crucible by electromagnetic induction by the induction coil.
And, while supplying raw material silicon into the bottomless crucible,
By gradually lowering and solidifying the melt in the bottomless crucible downward, a polycrystalline solidified ingot of silicon is continuously produced.
【0003】このような電磁誘導によるシリコンの連続
鋳造方法においては、固体の原料シリコンのみを無底る
つぼに入れても誘導発熱は生じない。これは、シリコン
の室温近くでの電気抵抗率が大きいためである。そのた
め、鋳造に際しては、無底るつぼ内の固体の原料シリコ
ンを、自己発熱のみで溶解できる温度まで外部から加熱
する必要がある。[0003] In such a continuous casting method of silicon by electromagnetic induction, even if only solid raw material silicon is put into a bottomless crucible, no induced heat is generated. This is because silicon has a large electrical resistivity near room temperature. Therefore, at the time of casting, it is necessary to externally heat the solid raw material silicon in the bottomless crucible to a temperature at which it can be melted only by self-heating.
【0004】無底るつぼ内の固体の原料シリコンを外部
から加熱する手段としては、通常、電磁誘導により自己
発熱するグラファイト等からなる自己発熱体が用いられ
る。即ち、図1に示すように、無底るつぼ1内の原料シ
リコン2上に自己発熱体3を装入し、これを誘導発熱さ
せることにより、無底るつぼ1内の原料シリコンを加熱
する。As a means for externally heating the solid raw material silicon in the bottomless crucible, a self-heating element made of graphite or the like which generates heat by electromagnetic induction is usually used. That is, as shown in FIG. 1, the self-heating element 3 is charged onto the raw silicon 2 in the bottomless crucible 1, and the self-heating element 3 is heated by induction to heat the raw silicon in the bottomless crucible 1.
【0005】また、無底るつぼ1内の原料シリコン2の
初期溶解においては、その原料シリコン2を保持するた
めにダミーブロック4が用いられる。このダミーブロッ
ク4もグラファイト等の誘導発熱が可能な材料により構
成して、原料シリコン2の外部加熱手段として利用され
ることが多い。In the initial melting of the raw silicon 2 in the bottomless crucible 1, a dummy block 4 is used to hold the raw silicon 2. The dummy block 4 is also made of a material capable of inducing heat generation, such as graphite, and is often used as external heating means for the raw silicon 2.
【0006】ところで、ダミーブロック4の上面は従来
は平坦であった。これは無底るつぼ1内の溶解シリコン
がるつぼ内面に非接触であるため、鋳造開始から鋳造終
了までシリコン鋳塊6の荷重が常にダミーブロック4の
上面にかかり、ダミーブロック4を下降させればこれに
上方のシリコン鋳塊6が追従することから、シリコン鋳
塊6を強制的に引き抜く必要はないと考えられていたか
らである。しかるに、本発明者らの調査によれば、鋳塊
の断面サイズが大きくなると、上面が平坦なダミーブロ
ック4では鋳造途中でシリコン鋳塊6とダミーブロック
4が分離し、シリコン鋳塊6の引き抜きが不可能となる
ことが判明した。これは、鋳塊の大型化に伴ってシリコ
ン凝固時の体積膨張が増大すること、ダミーブロック4
との融着を防止するために離型剤を使用すること、及び
シリコン鋳塊6の汚染を防止するために、ピンチロール
等による鋳塊の直接的な強制引き抜きができないことな
どが原因である。そこで、図1のように、ダミーブロッ
ク4の上面に、溶解シリコンが流入する凹部5を設け
て、シリコン鋳塊6とダミーブロック4を連結すること
を試みた。即ち、図2(A)に示すように、初期溶解し
たシリコンの一部をこの凹部5に侵入させて凝固させる
ことにより、その上のシリコン鋳塊6と結合させる。そ
の結果、ダミーブロック4の引下げ力がシリコン鋳塊6
に伝えられる。つまり、ダミーブロック4はシリコン鋳
塊6に懸下力を発生させる機能も有するようになる。 By the way, the upper surface of the dummy block 4 is
Was flat. This is the molten silicon in the bottomless crucible 1
Since there is no contact with the inner surface of the crucible,
The load of the silicon ingot 6 is always
To the upper surface, lower the dummy block 4
Since the upper silicon ingot 6 follows,
Was it thought that it was not necessary to forcibly remove block 6?
It is. However, according to the investigation of the present inventors, the ingot
When the cross-sectional size of the
In the block 4, the silicon ingot 6 and the dummy block
4 is separated and the silicon ingot 6 cannot be pulled out.
It has been found. This is due to the increasing size of ingots
Increase in volume expansion during solidification, dummy block 4
Using a release agent to prevent fusion with
Pinch roll to prevent contamination of silicon ingot 6
It is impossible to directly forcibly remove the ingot by
Which is the cause. Therefore, as shown in FIG.
A recess 5 into which molten silicon flows is provided on the upper surface of
To connect the silicon ingot 6 and the dummy block 4
Tried. That is , as shown in FIG. 2 (A), a part of the initially melted silicon is caused to penetrate into the concave portion 5 and solidify, thereby being bonded to the silicon ingot 6 thereon. As a result, the pulling force of the dummy block 4 is
Conveyed to. In other words, the dummy block 4 will have a function of generating Kakashita force to the silicon ingot 6.
【0007】ダミーブロック4の上面は、シリコン鋳塊
6とダミーブロック4との融着を防止するために離型剤
7で覆われる。The upper surface of the dummy block 4 is covered with a release agent 7 to prevent the silicon ingot 6 and the dummy block 4 from fusing.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このようなダミーブロ
ックを使用した従来のシリコン鋳造方法においては、そ
のダミーブロックに起因して次のような問題がある。The conventional silicon casting method using such a dummy block has the following problems due to the dummy block.
【0009】ダミーブロック4の上面に設けられた凹部
5は、凹部5内で凝固したシリコン8が凹部5から抜き
出ない形状になっている。そのため、鋳造後にシリコン
鋳塊6を取り出すときは、図2(B)に示すように、凹
部5内の凝固シリコン8とシリコン鋳塊6の間を折って
ダミーブロック4からシリコン鋳塊6が分離される。こ
の分離においては、シリコン鋳塊6に無理な力が加わ
り、シリコン鋳塊6を破壊させるおそれがあった。The concave portion 5 provided on the upper surface of the dummy block 4 has a shape such that the silicon 8 solidified in the concave portion 5 does not come out of the concave portion 5. Therefore, when removing the silicon ingot 6 after casting, the silicon ingot 6 is separated from the dummy block 4 by breaking between the solidified silicon 8 and the silicon ingot 6 in the recess 5 as shown in FIG. Is done. In this separation, an excessive force may be applied to the silicon ingot 6 and the silicon ingot 6 may be broken.
【0010】ダミーブロック4が1回使用されると、そ
の凹部5は凝固シリコン8で埋まる。そのため、2回目
以後の使用においては、図2(C)に示すように、凹部
5内のシリコン8と新たに溶解されたシリコンとを接続
することで、ダミーブロック4とシリコン鋳塊6の結合
が達成される。このとき、ダミーブロック4の温度が低
いと、凹部5内のシリコン8とシリコン鋳塊6の接続が
不完全となり、その接続部にクラックが生じるために、
ダミーブロック4の温度が高くされる。しかし、ダミー
ブロック4の温度が高いと、ダミーブロック4の上面を
覆う離型剤7がその上面から剥がれてしまい、ダミーブ
ロック4とシリコン鋳塊6の分離が困難になる。When the dummy block 4 is used once, the recess 5 is filled with the solidified silicon 8. Therefore, in the second and subsequent uses, the dummy block 4 and the silicon ingot 6 are connected by connecting the silicon 8 in the recess 5 and the newly melted silicon as shown in FIG. Is achieved. At this time, if the temperature of the dummy block 4 is low, the connection between the silicon 8 and the silicon ingot 6 in the concave portion 5 becomes incomplete, and a crack occurs at the connection portion.
The temperature of the dummy block 4 is increased. However, when the temperature of the dummy block 4 is high, the release agent 7 covering the upper surface of the dummy block 4 is peeled off from the upper surface, and it becomes difficult to separate the dummy block 4 and the silicon ingot 6.
【0011】本発明の目的は、これらの問題を解決し、
製造された鋳塊に何ら悪影響を及ぼすことなく、その鋳
塊の安定な引き抜きを可能とするシリコン製造方法を提
供することにある。An object of the present invention is to solve these problems,
Without exerting any adverse effect on the produced ingot, the cast
It is an object of the present invention to provide a method for producing silicon that enables stable extraction of a lump .
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン鋳造方
法は、誘導コイル内に、軸方向の少なくとも一部が周方
向に複数分割された導電性の無底るつぼを設置し、該無
底るつぼ内でシリコンをるつぼ内壁に対して非接触の状
態で電磁誘導により溶解し、その融液を下方へ徐々に引
き下げて凝固させる電磁誘導による多結晶シリコンの連
続鋳造において、無底るつぼ内の原料シリコンを初期溶
解する際に該原料シリコンを支持するダミーブロックの
上面に、溶解した原料シリコンが流入し且つそのシリコ
ンが凝固後に上方へ抜けないように下部の断面積を上部
の断面積より大きくした凹部を形成する一方、凹部に流
入し凝固したシリコンを取り出せるようにダミーブロッ
ク上部の少なくとも周方向一部分を側方へ取り外しが可
能な分割片とし、更に該分割片及び分割片を除くダミー
本体の両方を誘導発熱が可能な耐熱導電材により構成し
た組立式のダミーブロックを使用することにより、鋳造
中にダミーブロックとシリコン鋳塊を連結してダミーブ
ロックの下降によりシリコン鋳塊を下方に強制的に引き
抜き、鋳造後にダミー本体から分割片を取り外すことに
よりダミーブロックからシリコン鋳塊を分離することを
特徴とする。According to a silicon casting method of the present invention, a conductive bottomless crucible having at least a part of an axial direction divided in a circumferential direction is installed in an induction coil, and the bottomless crucible is provided. In the continuous casting of polycrystalline silicon by electromagnetic induction, in which silicon is melted by electromagnetic induction in a state of non-contact with the inner wall of the crucible and the melt is gradually pulled down, the raw silicon in the crucible without bottom Of the dummy block supporting the raw material silicon when initially melting
Dissolved raw material silicon flows into the upper surface and the silicon
The lower cross-section so that the
While forming a recess larger than the cross-sectional area of
Dummy block so that the solidified silicon can be removed.
At least a part of the upper part in the circumferential direction can be removed to the side
And a dummy excluding the divided piece and the divided piece
Both of the main units are made of heat-resistant conductive material capable of induction heating.
The use of prefabricated dummy block cast
Connect the dummy block and silicon ingot inside the dummy block
The silicon ingot is forced downward by the lowering of the lock.
To remove the split piece from the dummy body after punching and casting
It is further characterized in that the silicon ingot is separated from the dummy block .
【0013】本発明のシリコン鋳造方法に使用されるダ
ミーブロックの例を図3〜図6に示す。FIGS. 3 to 6 show examples of dummy blocks used in the silicon casting method of the present invention.
【0014】図3のダミーブロック10は、円柱状のダ
ミー本体11とその上部に組み合わされた一対の分割片
12,12とからなる。分割片12,12は、合体して
ダミー本体11と同一外径の円筒体を形成し、下部がダ
ミー本体11の小径部11bに嵌合し、下端部内面に設
けた突起12a,12aが周溝11cに嵌合することに
よって、ダミー本体11と連結されている。The dummy block 10 shown in FIG. 3 comprises a columnar dummy body 11 and a pair of divided pieces 12 and 12 combined on the upper part thereof. The divided pieces 12, 12 are united to form a cylindrical body having the same outer diameter as the dummy main body 11, the lower part of which is fitted into the small diameter part 11b of the dummy main body 11, and the projections 12a, 12a provided on the inner surface at the lower end have peripheral parts. By fitting into the groove 11c, it is connected to the dummy main body 11.
【0015】ダミー本体11に連結された分割片12,
12はその上部内面側に凹部13を形成する。そして、
凹部13の上部内径D1 が下部内径D2 より小さくなる
ように、分割片12,12の上端部内面には突起12
b,12bが設けられている。The divided pieces 12 connected to the dummy body 11
12 has a concave portion 13 formed on the upper inner surface side. And
The projections 12 are formed on the inner surfaces of the upper ends of the divided pieces 12, 12 so that the upper inner diameter D 1 of the recess 13 is smaller than the lower inner diameter D 2.
b and 12b are provided.
【0016】初期溶解したシリコンは、凹部13に流入
して凝固する。凹部13は上部内径D1 が下部外径D2
より小さいので、凹部13内で凝固したシリコンは凹部
13から抜けない。従って、ダミーブロック10とシリ
コン鋳塊20が確実に結合される。The silicon initially melted flows into the recess 13 and solidifies. Recess 13 the upper inner diameter D 1 is lower outer diameter D 2
Since it is smaller, the silicon solidified in the recess 13 does not fall out of the recess 13. Therefore, the dummy block 10 and the silicon ingot 20 are securely connected.
【0017】鋳造後は、分割片12,12を分解する。
これにより、凹部13が側方に開放され、シリコン鋳塊
20は凹部13内の凝固シリコンと共にダミーブロック
10から分離される。従って、シリコン鋳塊20から凹
部12内の凝固シリコンを無理に分離する必要がなく、
切断等によりシリコン鋳塊20に無理な力をかけずにシ
リコン鋳塊20から凹部13内の凝固シリコンを分離で
きる。また、使用のたびに凹部13内から凝固シリコン
が除去されるので、ダミーブロック10を必要以上に高
温にする必要がなく、ダミーブロック10の上面(凹部
内面を含む)を覆う離型剤の剥離が防止される。After casting, the divided pieces 12, 12 are disassembled.
Thereby, the recess 13 is opened to the side, and the silicon ingot 20 is separated from the dummy block 10 together with the solidified silicon in the recess 13. Therefore, it is not necessary to forcibly separate the solidified silicon in the concave portion 12 from the silicon ingot 20.
The solidified silicon in the recess 13 can be separated from the silicon ingot 20 without applying excessive force to the silicon ingot 20 by cutting or the like. In addition, since the solidified silicon is removed from the inside of the recess 13 each time it is used, the temperature of the dummy block 10 does not need to be increased more than necessary, and the release agent that covers the upper surface of the dummy block 10 (including the inner surface of the recess) is removed. Is prevented.
【0018】図3のダミーブロック10は円柱状として
いるが、無底るつぼが角筒状の場合は、その形状に対応
させた角柱状とされる。Although the dummy block 10 shown in FIG. 3 has a cylindrical shape, when the bottomless crucible is a rectangular tube, the dummy block 10 has a prismatic shape corresponding to the shape.
【0019】図3のダミーブロック10における分割片
12,12は、筒体を周方向に2分割した構成とされて
いるが、3分割あるいはそれ以上に細分した構造でもよ
く、更に、図4に示すように、ダミーブロック10の周
方向の一部を置換した構造でもよく、個数としては1〜
4が適当である。The divided pieces 12 and 12 in the dummy block 10 shown in FIG. 3 have a configuration in which the cylindrical body is divided into two in the circumferential direction. However, the divided pieces may be divided into three or more parts. As shown, a structure in which a part of the dummy block 10 in the circumferential direction is replaced may be used.
4 is appropriate.
【0020】図3のダミーブロック10における分割片
12,12は、嵌合のみによってダミー本体11と連結
されているが、図5に示すように、ボルト14,14や
ピン等によってダミー本体11に連結するようにしても
よい。The divided pieces 12, 12 in the dummy block 10 in FIG. 3 are connected to the dummy main body 11 only by fitting, but as shown in FIG. You may make it connect.
【0021】シリコン鋳塊20に食い込む分割片12,
12の凸起12b,12bは、図5に示すように、鋳塊
に引下げ力を伝える下面を傾斜させた先尖状としてもよ
く、また、図6に示すように、その角度θを大きくして
分割時にシリコン鋳塊20から外れやすいようにしても
よい。The divided pieces 12, which bite into the silicon ingot 20,
As shown in FIG. 5, the protrusions 12b, 12b may have a pointed shape in which the lower surface for transmitting the pulling force to the ingot is inclined, and the angle θ is increased as shown in FIG. Thus, it may be easy to separate from the silicon ingot 20 at the time of division.
【0022】ダミーブロック10の材質は、ダミー本体
および分割片ともにグラファイト等が望ましい。即ち、
誘導発熱する耐熱導電材であればよく、Mo等の高融点
金属でもよい。The material of the dummy block 10 is preferably graphite or the like for both the dummy body and the divided pieces. That is,
Any heat-resistant conductive material that generates heat by induction may be used, and may be a high melting point metal such as Mo.
【0023】[0023]
【作用】本発明のシリコン鋳造方法においては、ダミー
ブロックとして、その上面に溶解した原料シリコンが流
入し且つそのシリコンが凝固後に上方へ抜けないように
下部の断面積を上部の断面積より大きくした凹部を形成
したものを使用し、ダミーブロックをシリコン鋳塊に結
合するので、ダミーブロックの下降に伴ってシリコン鋳
塊が下降する。このため、シリコン鋳塊のサイズに関係
なく、しかも、その鋳塊を汚染することなく、安定な引
き抜きが可能となる。凹部に流入し凝固したシリコンを
取り出せるようにダミーブロック上部の少なくとも周方
向一部分を側方へ取り外しが可能な分割片としているの
で、鋳造後にシリコン鋳塊に無理な力を加えることな
く、シリコン鋳塊が凹部内の凝固シリコンと共にダミー
ブロックから分離される。分割片及びダミー本体の両方
を誘導発熱が可能な耐熱導電材により構成しているの
で、ダミーブロック付近におけるシリコン鋳塊の割れが
防止される。本発明者らの調査によると、分割片がダミ
ー本体と同じように発熱せず、ダミーブロックの温度が
不均一となる場合は、ダミーブロック付近においてシリ
コン鋳塊に割れが発生するのである。そして、この割れ
はシリコン鋳塊の歩留りを低下させ、製品コストを高く
する要因となる。 According to the silicon casting method of the present invention, the material silicon dissolved on the upper surface of the dummy block flows as a dummy block.
So that the silicon does not fall out after solidification
Form a recess with a lower cross-sectional area larger than the upper cross-sectional area
And tie the dummy block to the silicon ingot.
Silicon casting as the dummy block descends.
The lump descends. Therefore, the size of silicon ingot
And without contaminating the ingot,
Cutting can be performed. The silicon that flows into the recess and solidifies
At least around the top of the dummy block so that it can be taken out
The side part is made as a split piece that can be removed to the side
Do not apply excessive force to the silicon ingot after casting.
In addition , the silicon ingot is separated from the dummy block together with the solidified silicon in the recess. Both split pieces and dummy body
Is made of heat-resistant conductive material that can generate induced heat.
The cracks in the silicon ingot near the dummy block
Is prevented. According to the investigation by the present inventors, the split pieces
-Does not generate heat as in the case of the main unit, and the temperature of the dummy block
If it is not uniform, the serial
Cracks occur in the concrete ingot. And this crack
Lowers silicon ingot yield and increases product cost
It becomes a factor to do.
【0024】[0024]
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0025】実施例1 図3のダミーブロックを用いて多結晶シリコンの連続鋳
造を行った。 Example 1 Continuous casting of polycrystalline silicon was performed using the dummy block shown in FIG.
【0026】ダミーブロックはグラファイト製で、その
サイズはa=220mm、b=110mm、c=55m
m、d=15mm、e=20mm、D1 =110mm、
D2=130mmとした。初期溶解時は、ダミーブロッ
クの上にシリコンブロックを設置すると共に、シリコン
ブロック上にグラファイトからなる自己発熱体を設置し
て、これらを誘導発熱させた。The dummy block is made of graphite, and its size is a = 220 mm, b = 110 mm, c = 55 m
m, d = 15 mm, e = 20 mm, D 1 = 110 mm,
D 2 = 130 mm. During the initial melting, a silicon block was placed on the dummy block, and a self-heating element made of graphite was placed on the silicon block, and these were heated by induction.
【0027】シリコンブロックが溶解した所で粒状原料
を上方から投入し、投入分だけダミーブロックを連続的
に引き下げてシリコン融液が常に同じ高さに位置するよ
うにした。At the place where the silicon block was melted, the granular raw material was charged from above, and the dummy block was continuously lowered by the charged amount so that the silicon melt was always at the same height.
【0028】初期溶解時に融液はダミーブロックの凹部
内に流入し、ダミーブロックの引下げが進行するにつれ
てその融液は下部から凝固していく。そして、凹部内の
シリコンが凝固することにより、ダミーブロックはシリ
コン鋳塊に引下げ力を伝えることができる。At the time of the initial melting, the melt flows into the concave portion of the dummy block, and as the dummy block is lowered, the melt solidifies from below. The solidification of the silicon in the concave portion allows the dummy block to transmit a pulling-down force to the silicon ingot.
【0029】引下げ速度2.0mm/min 、定常時の融液
量5リットルで粒状原料を投入中にダミーブロックを100
0mm引き下げた。原料の総投入量は113kgとな
り、投入時間は500分であった。The dummy block was moved to 100 mm / min while the granular material was charged at a rate of 2.0 mm / min at a steady melt volume of 5 liters.
Reduced by 0 mm. The total input amount of the raw materials was 113 kg, and the input time was 500 minutes.
【0030】投入終了後は溶解出力を100分で0%ま
で連続的に減少させ、凝固終了後鋳塊を真空中で8時間
冷却した後、鋳塊を取り出した。After the completion of the charging, the melting output was continuously reduced to 0% in 100 minutes. After the solidification was completed, the ingot was cooled in a vacuum for 8 hours, and then the ingot was taken out.
【0031】鋳塊の取り出しにおいては、ダミーブロッ
クをハンマで軽く打つことにより、ダミー本体から分割
片がはずれ、その後ダミー本体は、何の抵抗もなく鋳塊
から分離でき、離型剤の剥がれは全くなく、鋳塊とダミ
ーブロックの融着のないことが確認できた。In taking out the ingot, the divided pieces are detached from the dummy body by lightly hitting the dummy block with a hammer, and then the dummy body can be separated from the ingot without any resistance. It was confirmed that there was no fusion between the ingot and the dummy block.
【0032】実施例2 図4のダミーブロックを用いて、実施例1と同様の方法
で初期溶解から冷却までを行った。ダミーブロックのサ
イズはD1 =30mm、D2 =40mm、d=40mm
とした。図3のダミーブロックと同様に分割片およびダ
ミー本体を鋳塊から分離することができた。離型剤の剥
がれ、鋳塊とダミーブロックとの融着が見られず、分割
片が単数であっても鋳塊引下げに何ら影響がないことが
分かった。 Example 2 Using the dummy block shown in FIG. 4, the process from initial melting to cooling was performed in the same manner as in Example 1. The size of the dummy block is D 1 = 30 mm, D 2 = 40 mm, d = 40 mm
And As in the case of the dummy block in FIG. 3, the divided pieces and the dummy main body could be separated from the ingot. No peeling of the release agent and no fusion between the ingot and the dummy block were observed, and it was found that there was no effect on the ingot reduction even if the number of divided pieces was one.
【0033】実施例3 図5のダミーブロックを用いて、実施例1と同様の方法
で初期溶解から冷却までを行った。分割片の引下げ力を
鋳塊に伝える面が傾斜しており、この傾斜角は45°と
した。また、分割片とダミー本体はボルトで固定されて
おり、ボルトの材質はモリブデンとしたが、セラミック
(アルミナ等)、他の金属でもよい。この場合にも、離
型剤の剥がれや鋳塊とダミーブロックとの融着も見られ
ず、鋳塊引下げおよび鋳塊取り出しに何ら影響がないこ
とが分かった。 Example 3 Using the dummy block shown in FIG. 5, the process from initial melting to cooling was performed in the same manner as in Example 1. The surface transmitting the pulling force of the divided pieces to the ingot was inclined, and the inclination angle was 45 °. Further, the divided piece and the dummy main body are fixed with bolts, and the material of the bolts is molybdenum, but may be ceramic (alumina or the like) or another metal. Also in this case, neither release of the release agent nor fusion of the ingot and the dummy block was observed, and it was found that there was no influence on pulling down the ingot and removing the ingot.
【0034】実施例4 図6のダミーブロックを用いて、実施例1と同様の方法
で初期溶解から冷却までを行った。分割片の尖った凸起
の角度が図5のダミーブロックより大きくなっており7
0°とした。この場合にも、離型剤の剥がれや鋳塊とダ
ミーブロックとの融着も見られず、鋳塊引下げおよび鋳
塊取り出しに何ら影響がないことが分かった。 Example 4 Using the dummy block shown in FIG. 6, the process from initial melting to cooling was performed in the same manner as in Example 1. The angle of the sharp protrusion of the divided piece is larger than that of the dummy block in FIG.
0 °. Also in this case, neither release of the release agent nor fusion of the ingot and the dummy block was observed, and it was found that there was no influence on pulling down the ingot and removing the ingot.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上に説明から明らかなように、本発明
のシリコン鋳造方法は、シリコン鋳塊とダミーブロック
を結合するので、シリコン鋳塊を汚染することなく、そ
の安定な引き抜きを可能とする。シリコン鋳塊とダミー
ブロックを結合するにもかかわらず、組立式のダミーブ
ロックを使用して、製造されたシリコン鋳塊を凹部内の
凝固シリコンと共にダミーブロックから分離するので、
分離時にシリコン鋳塊に無理な力がかからず、その破壊
を防ぐことができる。また、ダミーブロックを再使用す
るときに凹部内に溶解シリコンが流入し、凹部内の凝固
シリコンとシリコン鋳塊が完全に接続されるので、ダミ
ーブロックの発熱温度を必要以上に高くする必要がなく
なり、離型剤の剥離によるダミーブロックとシリコン鋳
塊の融着を防ぐことができる。組立式のダミーブロック
を使用するにもかかわらず、ダミーブロックの加熱温度
の不均一によるシリコン鋳塊の割れを防止することがで
きる。 As is apparent from the above description, the silicon casting method of the present invention can be applied to a silicon ingot and a dummy block.
So that it does not contaminate the silicon ingot,
Enables stable pull-out. Silicon ingot and dummy
Despite joining the blocks, the assembled silicon ingot is separated from the dummy block together with the solidified silicon in the recess using a prefabricated dummy block,
An excessive force is not applied to the silicon ingot at the time of separation, and the silicon ingot can be prevented from being broken. Further, when the dummy block is reused, the molten silicon flows into the concave portion, and the solidified silicon and the silicon ingot in the concave portion are completely connected, so that it is not necessary to increase the heat generation temperature of the dummy block more than necessary.
Thus , the fusion of the dummy block and the silicon ingot due to the release of the release agent can be prevented. Assembled dummy block
Despite the use of the dummy block heating temperature
This prevents the silicon ingot from cracking due to uneven
Wear.
【図1】従来法を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a conventional method.
【図2】従来法の問題点を説明するための模式図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a problem of the conventional method.
【図3】本発明方法に使用されるダミーブロックの縦断
面図および平面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view and a plan view of a dummy block used in the method of the present invention.
【図4】別のダミーブロックの縦断面図および平面図で
ある。FIG. 4 is a vertical sectional view and a plan view of another dummy block.
【図5】更に別のダミーブロックの縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view of still another dummy block.
【図6】更に別のダミーブロックの縦断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view of still another dummy block.
10 ダミーブロック 11 ダミー本体 12 分割片 13 凹部 20 シリコン鋳塊 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dummy block 11 Dummy main body 12 Split piece 13 Depression 20 Silicon ingot
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 35/00 C30B 35/00 (56)参考文献 特開 昭61−52962(JP,A) 特開 昭53−82622(JP,A) 特開 平2−22118(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical indication location C30B 35/00 C30B 35/00 (56) References JP-A-61-52962 (JP, A) JP-A-53-82622 (JP, A) JP-A-2-22118 (JP, A)
Claims (1)
部が周方向に複数分割された導電性の無底るつぼを設置
し、該無底るつぼ内でシリコンをるつぼ内壁に対して非
接触の状態で電磁誘導により溶解し、その融液を下方へ
徐々に引き下げて凝固させる電磁誘導による多結晶シリ
コンの連続鋳造において、 無底るつぼ内の原料シリコンを初期溶解する際に該原料
シリコンを支持するダミーブロックの上面に、溶解した
原料シリコンが流入し且つそのシリコンが凝固後に上方
へ抜けないように下部の断面積を上部の断面積より大き
くした凹部を形成する一方、凹部に流入し凝固したシリ
コンを取り出せるようにダミーブロック上部の少なくと
も周方向一部分を側方へ取り外しが可能な分割片とし、
更に該分割片及び分割片を除くダミー本体の両方を誘導
発熱が可能な耐熱導電材により構成した組立式のダミー
ブロックを使用することにより、鋳造中にダミーブロッ
クとシリコン鋳塊を連結してダミーブロックの下降によ
りシリコン鋳塊を下方に強制的に引き抜き、鋳造後にダ
ミー本体から分割片を取り外すことによりダミーブロッ
クからシリコン鋳塊を分離することを特徴とするシリコ
ン鋳造方法。1. A conductive bottomless crucible, at least a part of which is divided in a circumferential direction, is provided in an induction coil, and silicon is placed in the bottomless crucible without contact with an inner wall of the crucible. In the continuous casting of polycrystalline silicon by electromagnetic induction in which the melt is melted by electromagnetic induction in the state and the melt is gradually pulled down and solidified, the raw silicon is supported when the raw silicon in the bottomless crucible is initially melted. Dissolved on the upper surface of the dummy block
Raw material inflows and the silicon solidifies upward after solidification
The lower cross-sectional area is larger than the upper cross-sectional area so that
While forming the concave part, the silicon which flows into the concave part and solidifies
At least at the top of the dummy block so that
Also, the circumferential part is a split piece that can be removed to the side,
Furthermore, both the divided piece and the dummy body excluding the divided piece are guided.
The use of a prefabricated dummy block made of heat-resistant conductive material that can generate heat allows the dummy block to be used during casting.
The silicon block and the silicon ingot to lower the dummy block.
The silicon ingot is forcibly pulled down,
Remove the split pieces from the
A silicon casting method characterized in that a silicon ingot is separated from the steel ingot .
Priority Applications (1)
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JP5098618A JP2660477B2 (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Silicon casting method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP5098618A JP2660477B2 (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Silicon casting method |
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---|---|
JPH06285589A JPH06285589A (en) | 1994-10-11 |
JP2660477B2 true JP2660477B2 (en) | 1997-10-08 |
Family
ID=14224554
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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US4572812A (en) * | 1984-08-13 | 1986-02-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Energy | Method and apparatus for casting conductive and semiconductive materials |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5098618A patent/JP2660477B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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