JP5130334B2 - Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot, porous silica plate and method for producing the same - Google Patents

Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot, porous silica plate and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、シリコン融液を収容した後凝固して多結晶シリコンインゴットを製造するための角形(角槽型)シリカ容器に関する。   The present invention relates to a square (square tank type) silica container for containing a silicon melt and then solidifying to produce a polycrystalline silicon ingot.

太陽電池(ソーラー発電デバイス)は近年、急速に需要が増加しており、より低コストで高い変換効率を有する太陽電池が求められている。   In recent years, the demand for solar cells (solar power generation devices) has increased rapidly, and there is a demand for solar cells having higher conversion efficiency at lower costs.

太陽電池の光起電部を構成する材料の一つとして多結晶シリコンがある。多結晶シリコンは、シリコン融液を冷却して凝固させることにより、多結晶シリコンのインゴット(塊)として製造されることが多い。シリコン融液を収容し、凝固して多結晶シリコンインゴットを製造するための容器として、シリカ(二酸化珪素)製容器や黒鉛製容器が用いられている。   One of the materials constituting the photovoltaic part of a solar cell is polycrystalline silicon. Polycrystalline silicon is often produced as polycrystalline silicon ingots by cooling and solidifying a silicon melt. Silica (silicon dioxide) containers and graphite containers are used as containers for containing a silicon melt and solidifying to produce a polycrystalline silicon ingot.

容器内で凝固させて多結晶シリコンインゴットを製造するための容器においては、シリコン融液が凝固した際に多結晶シリコンインゴットが該容器と融着(付着)することを防止するため、その内表面に予め離型層を形成することが知られている。離型層を形成するための離型剤としては、様々な材料が使用されている。例えば、特許文献1には、石英ガラスからなるシリコン溶融用容器の内層に、Si、Si、Si+SiO又はSi+Si+SiOを含む離型剤スラリーから、離型層を形成するとすることが記載されている。また、特許文献2には、内面に窒化珪素を含有する離型材層を形成した、二酸化珪素よりなるシリコン鋳造用鋳型が記載されている。 In a container for solidifying in a container to produce a polycrystalline silicon ingot, its inner surface is used to prevent the polycrystalline silicon ingot from fusing (adhering) to the container when the silicon melt is solidified. It is known to form a release layer in advance. Various materials are used as a release agent for forming the release layer. For example, in Patent Document 1, a release agent slurry containing Si, Si 3 N 4 , Si 3 N 4 + SiO 2 or Si + Si 3 N 4 + SiO 2 is used as a release agent in an inner layer of a silicon melting container made of quartz glass. It is described that a layer is formed. Further, Patent Document 2 describes a silicon casting mold made of silicon dioxide in which a release material layer containing silicon nitride is formed on the inner surface.

特開2005−271058号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-271058 特開2005−125380号公報JP 2005-125380 A

前述のように、容器内で凝固させて多結晶シリコンインゴットを製造するための容器には、その内表面に予め離型層を形成することが一般的である。しかしながら、離型剤として、多結晶シリコンインゴットに不純物となるような材料を用いた場合には、離型層が剥離してシリコン融液に取り込まれる等の理由により、多結晶シリコンインゴットへの不純物混入が不可避であるという問題があった。   As described above, in a container for producing a polycrystalline silicon ingot by solidifying in a container, a release layer is generally formed on the inner surface in advance. However, when a material that becomes an impurity in the polycrystalline silicon ingot is used as a mold release agent, the impurity in the polycrystalline silicon ingot is removed because the release layer is peeled off and taken into the silicon melt. There was a problem that mixing was inevitable.

その一方で、離型剤を使用しないとすると、シリコン融液が凝固した際に多結晶シリコンインゴットが該容器と融着し、冷却時、取り外し時等に多結晶シリコンインゴットの表面部分が破損するという問題があった。この結果として、例えば、多結晶シリコンインゴットから太陽電池を製造するような場合には、製造する太陽電池の品質の劣化や、歩留まりの低下により、製造する太陽電池のコスト高につながってしまう。   On the other hand, if the release agent is not used, the polycrystalline silicon ingot is fused to the container when the silicon melt is solidified, and the surface portion of the polycrystalline silicon ingot is damaged during cooling or removal. There was a problem. As a result, for example, when a solar cell is manufactured from a polycrystalline silicon ingot, the cost of the manufactured solar cell is increased due to deterioration of the quality of the manufactured solar cell and a decrease in yield.

また、より多くの受光面積を得るため、太陽電池も大型化させる必要があり、より大きな多結晶シリコンインゴットを得るためには、シリコン融液を収容するシリカ容器も大型化しなければならない。このような大きなシリカ容器の製造には、大型の装置が必要となり、容器製造コストの著しい増大をもたらす。   Further, in order to obtain a larger light receiving area, it is necessary to enlarge the solar cell, and in order to obtain a larger polycrystalline silicon ingot, the silica container for storing the silicon melt must also be enlarged. The manufacture of such a large silica container requires a large-sized device, resulting in a significant increase in container manufacturing cost.

本発明はこれらのような問題に鑑みてなされたもので、シリコン融液及び多結晶シリコンインゴットへの不純物汚染を抑制しながらも、離型性に優れた、きわめて低コストの多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and is capable of producing a polycrystalline silicon ingot having excellent releasability while suppressing impurity contamination to a silicon melt and a polycrystalline silicon ingot, and extremely low cost. An object of the present invention is to provide a rectangular silica container.

また、本発明は、このような多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器を構成する多孔質シリカ板体及びその製造方法を提供することを目的とする。   Moreover, an object of this invention is to provide the porous silica board which comprises such a square silica container for polycrystalline silicon ingot manufacture, and its manufacturing method.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、シリコン融液を収容した後凝固して多結晶シリコンインゴットを製造するための角形シリカ容器であって、多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体を組み合わせて構成されたものであり、前記多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が、前記角形シリカ容器の内表面部分よりも外表面部分において高いことを特徴とする多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器を提供する。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot by containing a silicon melt and then solidifying, and is a parallel plate shape made of porous silica. The bulk density of the surface portions of both parallel planes of the porous silica plate body is higher in the outer surface portion than in the inner surface portion of the square silica container. A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot is provided.

このようなシリカ容器であれば、容器の内表面部分のかさ密度を外表面部のかさ密度よりも低くすることにより、収容したシリコン(シリコン融液及び多結晶シリコンインゴット)への不純物汚染を抑制しながらも、容器自体の強度を保ちつつ、離型性に優れた、低コストの多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器とすることができる。しかも、板体を組み合わせたものなので、一体物に比べ容器製造コストを著しく低減できる。   With such a silica container, the bulk density of the inner surface part of the container is made lower than the bulk density of the outer surface part, thereby suppressing impurity contamination in the contained silicon (silicon melt and polycrystalline silicon ingot). However, while maintaining the strength of the container itself, a low-cost rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot having excellent releasability can be obtained. Moreover, since the plates are combined, the container manufacturing cost can be remarkably reduced as compared with the single body.

この場合、前記多孔質シリカ板体のかさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、前記多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が、内外それぞれの表面から深さ3mmまでにおけるかさ密度について0.05g/cm以上の差を有することが好ましい。 In this case, the bulk density of the porous silica plate is 1.60 to 2.20 g / cm 3 , and the bulk density of the surface portions of both parallel planes of the porous silica plate is deep from the inner and outer surfaces. The bulk density up to 3 mm preferably has a difference of 0.05 g / cm 3 or more.

このように、多孔質シリカ板体のかさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が内外それぞれの表面から深さ3mmまでにおけるかさ密度について0.05g/cm以上の差を有することとすれば、容器の内表面部分の強度を低下させすぎずに、離型性を向上させることができる。 Thus, the bulk density of the porous silica plate is 1.60 to 2.20 g / cm 3 , and the bulk density of the surface portions of both parallel planes of the porous silica plate is 3 mm deep from the inner and outer surfaces. If the bulk density has a difference of 0.05 g / cm 3 or more, the releasability can be improved without excessively reducing the strength of the inner surface portion of the container.

また、前記角形シリカ容器は、Al濃度が5〜500wt.ppmであり、OH基濃度が5〜500wt.ppmであることが好ましい。   The square silica container has an Al concentration of 5 to 500 wt. ppm, and the OH group concentration is 5 to 500 wt. Preference is given to ppm.

このような濃度でAl、OH基を角形シリカ容器に含有させることにより、シリカ容器の原料として安価な原料を用いた場合でも、収容したシリコン(シリコン融液及び多結晶シリコンインゴット)への不純物の拡散を十分に防止することができる。   By containing Al and OH groups in such a concentration in the square silica container, impurities contained in the contained silicon (silicon melt and polycrystalline silicon ingot) can be obtained even when an inexpensive raw material is used as a raw material for the silica container. Diffusion can be sufficiently prevented.

また、前記角形シリカ容器の内表面部分の少なくとも一部に、前記多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤が含有されているものであることが好ましい。この場合、前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、前記角形シリカ容器の内表面から深さ2mmまでにおいて、各元素の合計値として50〜5000wt.ppmの濃度で添加されているものであることが好ましい。また、前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、各元素の合計値として50〜5000μg/cmの濃度で塗布されているものであることも好ましい。 Moreover, it is preferable that a mold release accelerator for promoting mold release of the polycrystalline silicon ingot is contained in at least a part of the inner surface portion of the square silica container. In this case, at least one of Ca, Sr, and Ba as the mold release accelerator is 50 to 5000 wt.% As the total value of each element from the inner surface of the square silica container to a depth of 2 mm. It is preferable that it is added at a concentration of ppm. Moreover, it is also preferable that one or more of Ca, Sr, and Ba are applied as the release accelerator at a concentration of 50 to 5000 μg / cm 2 as the total value of each element.

このように、角形シリカ容器の内表面部分の少なくとも一部に、多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤が含有されているものとすれば、より効果的に離型性を高くすることができるとともに、収容したシリコンへの不純物汚染を十分に防止することができる。また、離型促進剤としてのCa、Sr、Baの濃度が上記のようなものであれば、さらに効果的である。   Thus, if the release accelerator that promotes the release of the polycrystalline silicon ingot is contained in at least a part of the inner surface portion of the square silica container, the release property can be improved more effectively. In addition, impurity contamination of the contained silicon can be sufficiently prevented. Further, it is more effective if the concentration of Ca, Sr, and Ba as a mold release accelerator is as described above.

また、前記角形シリカ容器に含有されているLi、Na、Kの各々の濃度が5wt.ppm以下であり、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度が0.1wt.ppm以下であることが好ましい。   The concentration of each of Li, Na, and K contained in the square silica container is 5 wt. ppm or less, and each concentration of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Au is 0.1 wt. It is preferably at most ppm.

角形シリカ容器に含有されている金属元素の各々の濃度をこのようにすれば、より効果的にシリコン融液及び多結晶シリコンインゴットへの不純物汚染を防止できる多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器とすることができる。   If the concentration of each of the metal elements contained in the rectangular silica container is set in this way, a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot can be more effectively prevented from contaminating the silicon melt and the polycrystalline silicon ingot. can do.

また、本発明は、多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体であって、かさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、両平行平面の表面部分が、それぞれの表面から深さ3mmまでにおけるかさ密度について0.05g/cm以上の差を有するものであることを特徴とする多孔質シリカ板体を提供する。 Further, the present invention is a parallel flat plate-like porous silica plate made of porous silica, the bulk density is 1.60 to 2.20 g / cm 3 , and the surface portions of both parallel planes are respectively Provided is a porous silica plate having a difference of 0.05 g / cm 3 or more in terms of bulk density from the surface to a depth of 3 mm.

このような多孔質シリカ板体であれば、組み合わせて角形シリカ容器を構成することができる。その角形シリカ容器は、収容したシリコン(シリコン融液及び多結晶シリコンインゴット)への不純物汚染を抑制しながらも、容器自体の強度を保ちつつ、離型性に優れた、低コストの多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器とすることができる。   Such porous silica plates can be combined to form a square silica container. The rectangular silica container is a low-cost polycrystalline silicon that has excellent releasability while maintaining the strength of the container itself while suppressing impurity contamination of the contained silicon (silicon melt and polycrystalline silicon ingot). It can be set as the square silica container for ingot manufacture.

この場合、前記多孔質シリカ板体は、Al濃度が5〜500wt.ppmであり、OH基濃度が5〜500wt.ppmであることが好ましい。   In this case, the porous silica plate has an Al concentration of 5 to 500 wt. ppm, and the OH group concentration is 5 to 500 wt. Preference is given to ppm.

このような濃度でAl、OH基を多孔質シリカ板体に含有させることにより、多孔質シリカ板体の原料として安価な原料を用いた場合でも、組み立てて角形シリカ容器とした場合に、収容したシリコン(シリコン融液及び多結晶シリコンインゴット)への不純物の拡散を十分に防止することができる。   By including Al and OH groups in such a concentration in the porous silica plate, even when an inexpensive raw material is used as the raw material of the porous silica plate, it is accommodated when assembled into a rectangular silica container. Diffusion of impurities into silicon (silicon melt and polycrystalline silicon ingot) can be sufficiently prevented.

また、前記両平行平面の少なくとも一方の表面部分の一部に、多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤が含有されていることが好ましい。この場合、前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、前記表面から深さ2mmまでにおいて、各元素の合計値として50〜5000wt.ppmの濃度で添加されているものであることが好ましい。また、前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、各元素の合計値として50〜5000μg/cmの濃度で塗布されているものであることも好ましい。 Moreover, it is preferable that a release accelerator for promoting release of polycrystalline silicon is contained in a part of at least one surface portion of both parallel planes. In this case, at least one of Ca, Sr, and Ba as the mold release accelerator is 50 to 5000 wt. It is preferable that it is added at a concentration of ppm. Moreover, it is also preferable that one or more of Ca, Sr, and Ba are applied as the release accelerator at a concentration of 50 to 5000 μg / cm 2 as the total value of each element.

このように、多孔質シリカ板体の両平行平面の少なくとも一方の表面部分の一部に多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤が含有されているものとすれば、組み立てて角形シリカ容器とした場合に、より効果的に離型性を高くすることができるとともに収容したシリコンの不純物汚染を十分に防止することができる。また、離型促進剤としてのCa、Sr、Baの濃度が上記のようにすれば、さらに効果的である。   Thus, if a release accelerator that promotes the release of polycrystalline silicon is contained in a part of at least one surface portion of both parallel planes of the porous silica plate, it is assembled into square silica. In the case of the container, the releasability can be increased more effectively and impurity contamination of the contained silicon can be sufficiently prevented. Further, it is more effective if the concentration of Ca, Sr, and Ba as a mold release accelerator is as described above.

また、前記多孔質シリカ板体に含有されているLi、Na、Kの各々の濃度が5wt.ppm以下であり、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度が0.1wt.ppm以下であることが好ましい。多孔質シリカ板体に含有されている金属元素の各々の濃度をこのようにすれば、組み立てて角形シリカ容器とした場合に、より効果的にシリコン融液及び多結晶シリコンインゴットへの不純物汚染を防止できる多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器とすることができる。   The concentration of each of Li, Na and K contained in the porous silica plate is 5 wt. ppm or less, and each concentration of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Au is 0.1 wt. It is preferably at most ppm. If the concentration of each of the metal elements contained in the porous silica plate is set in this way, impurity contamination to the silicon melt and polycrystalline silicon ingot is more effectively achieved when assembled into a rectangular silica container. A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot that can be prevented can be obtained.

また、本発明は、多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体を製造する方法であって、第一の原料粉として粒径0.03〜3.0mmのシリカ粉を作製する工程と、第二の原料粉として粒径0.1〜10μmのシリカ粉を作製する工程と、前記第一の原料粉と、前記第二の原料粉と、水とを含む混合スラリーを作製する工程と、前記混合スラリーを型枠内で脱水及び乾燥し、多孔質シリカ板体の仮成形体を平行平板状にして作製する仮成形工程と、前記仮成形体を、不活性ガスを主成分とし、Oガスを含有する雰囲気にて、1200〜1500℃の温度で、前記仮成形体の両平行平面のうち一方の側から加熱して焼成し、該加熱した側の表面部分のかさ密度がその反対側の表面部分のかさ密度よりも高い多孔質シリカ板体とする焼成工程とを含むことを特徴とする多孔質シリカ板体の製造方法を提供する。 The present invention also relates to a method for producing a parallel flat plate-like porous silica plate made of porous silica, and a step of producing silica powder having a particle size of 0.03 to 3.0 mm as the first raw material powder. And a step of producing a silica powder having a particle size of 0.1 to 10 μm as the second raw material powder, and a step of producing a mixed slurry containing the first raw material powder, the second raw material powder, and water. And dehydrating and drying the mixed slurry in a mold to prepare a temporary molded body of a porous silica plate in a parallel plate shape, and the temporary molded body with an inert gas as a main component. In an atmosphere containing O 2 gas, at a temperature of 1200 to 1500 ° C., it is heated and fired from one side of both parallel planes of the temporary molded body, and the bulk density of the surface portion on the heated side is Make the porous silica plate higher than the bulk density of the opposite surface part To provide a method of manufacturing a porous silica plate body characterized by comprising a formation step.

また、本発明は、多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体を製造する方法であって、第一の原料粉として粒径0.03〜3.0mmのシリカ粉を作製する工程と、第二の原料粉として粒径0.1〜10μmのシリカ粉を作製する工程と、前記第一の原料粉と前記第二の原料粉と有機バインダーとを混合させ、混合粉を作製する工程と、前記混合粉を型枠内に導入し、50〜200℃に加熱して前記有機バインダーを溶融することにより、多孔質シリカ板体の仮成形体を平行平板状にして作製する仮成形工程と、前記仮成形体を、不活性ガスを主成分とし、Oガスを含有する雰囲気にて、1200〜1500℃の温度で、前記仮成形体の両平行平面のうち一方の側から加熱して焼成し、該加熱した側の表面部分のかさ密度がその反対側の表面部分のかさ密度よりも高い多孔質シリカ板体とする焼成工程とを含むことを特徴とする多孔質シリカ板体の製造方法を提供する。 The present invention also relates to a method for producing a parallel flat plate-like porous silica plate made of porous silica, and a step of producing silica powder having a particle size of 0.03 to 3.0 mm as the first raw material powder. And a step of producing a silica powder having a particle size of 0.1 to 10 μm as the second raw material powder, the first raw material powder, the second raw material powder, and an organic binder are mixed to produce a mixed powder. A step of introducing the mixed powder into a mold, and heating the mixture to 50 to 200 ° C. to melt the organic binder, thereby forming a temporary formed body of the porous silica plate into a parallel plate; And heating the temporary molded body from one side of both parallel planes of the temporary molded body at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere mainly containing an inert gas and containing O 2 gas. And the bulk density of the surface portion on the heated side is To provide a method of manufacturing a porous silica plate member which comprises a firing step to provide a highly porous silica plate member than the bulk density of the surface portion of the contralateral.

このようにして製造した多孔質シリカ板体は、組み合わせて角形シリカ容器を構成することができる。また、上記の多孔質シリカ板体の製造方法であれば、製造した多孔質シリカ板体を組み合わせた角形シリカ容器は、収容したシリコン(シリコン融液及び多結晶シリコンインゴット)への不純物汚染を抑制しながらも、容器自体の強度を保ちつつ、離型性に優れた、低コストの多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器とすることができる。   The porous silica plates produced in this way can be combined to form a square silica container. Moreover, if it is the manufacturing method of said porous silica board, the square silica container which combined the manufactured porous silica board will suppress the impurity contamination to the silicon (silicon melt and polycrystalline silicon ingot) which accommodated. However, while maintaining the strength of the container itself, a low-cost rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot having excellent releasability can be obtained.

また、本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法では、前記焼成工程の前に、前記仮成形体の両平行平面のうち一方に、溝及び穴の少なくともいずれかを形成し、前記焼成工程において、前記溝及び穴の少なくともいずれかを形成した面の側から加熱して焼成することが好ましい。   In the method for producing a porous silica plate according to the present invention, before the firing step, at least one of a groove and a hole is formed in one of both parallel planes of the temporary molded body, and the firing step is performed. In the above, it is preferable to heat and fire from the side of the surface on which at least one of the groove and hole is formed.

このように、溝及び穴の少なくともいずれかを形成した面の側から加熱して焼成することにより、焼成工程において多孔質シリカ板体にソリ、曲がりやワレが発生しづらくなる。   Thus, by heating and firing from the side of the surface on which at least one of the groove and the hole is formed, warping, bending and cracking are less likely to occur in the porous silica plate in the firing step.

また、前記第一の原料粉、前記第二の原料粉、前記混合スラリー、及び混合粉の少なくとも一つにAl元素を添加することが好ましい。   Moreover, it is preferable to add Al element to at least one of the first raw material powder, the second raw material powder, the mixed slurry, and the mixed powder.

このようにすれば、製造する多孔質シリカ板体にAl元素を添加することができる。その結果、製造した多孔質シリカ板体を組み合わせた角形シリカ容器において、収容したシリコンへの不純物汚染をより効果的に抑制することができる。   If it does in this way, Al element can be added to the porous silica board manufactured. As a result, in the rectangular silica container in which the produced porous silica plates are combined, impurity contamination of the contained silicon can be more effectively suppressed.

また、少なくとも前記仮成形工程の後に、多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤を、前記仮成形体の両平行平面のうち前記焼成工程において加熱される面とは反対側の面の少なくとも一部に塗布し、乾燥させることによって前記離型促進剤を添加することにより、前記離型促進剤を含有させることが好ましい。また、少なくとも前記焼成工程の後に、多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤を、前記多孔質シリカ板体の両平行平面のうち前記焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に前記離型促進剤を塗布することにより、前記離型促進剤を含有させることも好ましい。   Further, at least after the temporary forming step, a release accelerator that promotes the release of the polycrystalline silicon is provided on a surface opposite to the surface to be heated in the firing step of both parallel planes of the temporary molded body. It is preferable to add the release accelerator by adding the release accelerator by applying to at least a part and drying. Further, at least after the firing step, a release accelerator that promotes the release of polycrystalline silicon is a surface opposite to the surface heated in the firing step among the two parallel planes of the porous silica plate. It is also preferable to include the release accelerator by applying the release accelerator to at least a part of the release accelerator.

このようにして離型促進剤の含有を行うことにより、より効率的に多孔質シリカ板体に離型促進剤を含有させることができる。   By including the release accelerator in this manner, the release accelerator can be more efficiently contained in the porous silica plate.

これらの場合、前記離型促進剤をCa、Sr、Baのいずれか1以上とすることが好ましい。   In these cases, it is preferable that the release accelerator is one or more of Ca, Sr, and Ba.

このように、離型促進剤をCa、Sr、Baのいずれか1以上とすれば、製造した多孔質シリカ板体を組み合わせた角形シリカ容器において、より効果的に離型性を高くすることができるとともに、シリコン融液及び多結晶シリコンインゴットへの不純物汚染を十分に防止することができる。   Thus, when the mold release accelerator is one or more of Ca, Sr, and Ba, in the rectangular silica container combined with the produced porous silica plate, the mold release property can be increased more effectively. In addition, impurity contamination to the silicon melt and the polycrystalline silicon ingot can be sufficiently prevented.

また、本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法では、前記混合スラリー又は前記混合粉を作製する前に、前記第二の原料粉から、前記第二の原料粉が集合してなる粒径5〜500μmの顆粒体を作製し、該第二の原料粉の顆粒体を用いて前記混合スラリー又は前記混合粉を作製することができる。   Further, in the method for producing a porous silica plate according to the present invention, the particle diameter obtained by collecting the second raw material powder from the second raw material powder before producing the mixed slurry or the mixed powder. A 5-500-micrometer granule is produced and the said mixing slurry or the said mixed powder can be produced using the granule of this 2nd raw material powder.

このように、第二の原料粉を顆粒体としてから混合スラリー又は混合粉を作製すれば、粒径が細かい第二の原料粉の取り扱いを簡便にすることができる。   Thus, if the mixed slurry or mixed powder is prepared after making the second raw material powder into granules, handling of the second raw material powder having a small particle size can be simplified.

本発明に係る多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器であれば、容器の内表面部分のかさ密度を外表面部のかさ密度よりも低くして多孔質とすることにより、収容したシリコンへの不純物汚染を抑制しながらも、容器自体の強度を保ちつつ、離型性に優れた、低コストの多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器とすることができる。   In the case of a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to the present invention, impurities in the contained silicon can be obtained by making the bulk density of the inner surface portion of the container lower than the bulk density of the outer surface section and making it porous. A low-cost rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot can be obtained, which is excellent in releasability while maintaining the strength of the container itself while suppressing contamination.

また、そのような多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器は、本発明に係るシリカ板材を組み合わせて構成することができるので、きわめて低コストで容器を製造できる。
また、本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法であれば、そのようなシリカ板材を製造することができる。
In addition, such a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot can be constructed by combining the silica plate materials according to the present invention, so that the container can be manufactured at a very low cost.
Moreover, if it is the manufacturing method of the porous silica board which concerns on this invention, such a silica board | plate material can be manufactured.

こうして、本発明により、高品質で低コストの角形の多結晶シリコンインゴットを提供することができ、これは特に太陽電池用としてきわめて好適である。   Thus, according to the present invention, a high-quality and low-cost rectangular polycrystalline ingot can be provided, which is particularly suitable for a solar cell.

本発明に係る角形シリカ容器の一例を示す図であり、(a)は概略上面図であり、(b)は概略断面図である。It is a figure which shows an example of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a schematic top view, (b) is a schematic sectional drawing. 本発明に係る角形シリカ容器の一例を示す図であり、(a)は概略上面図であり、(b)は概略断面図である。It is a figure which shows an example of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a schematic top view, (b) is a schematic sectional drawing. 本発明に係る多孔質シリカ板体の形状の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the shape of the porous silica board which concerns on this invention. 本発明に係る角形シリカ容器の設置例を示す図であり、(a)は概略上面図であり、(b)は概略断面図である。It is a figure which shows the example of installation of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a schematic top view, (b) is a schematic sectional drawing. 多孔質シリカ板体の仮成形体に形成する溝の一例を示す概略図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。It is the schematic which shows an example of the groove | channel formed in the temporary molded object of a porous silica board, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 多孔質シリカ板体の仮成形体に形成する穴の一例を示す概略図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。It is the schematic which shows an example of the hole formed in the temporary molded object of a porous silica board, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法の一例の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of an example of the manufacturing method of the porous silica board which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法の別の一例の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of another example of the manufacturing method of the porous silica board which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質シリカ板体の焼成を行う焼成炉の一例を示すの概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the baking furnace which bakes the porous silica board which concerns on this invention.

本発明では、例えば太陽電池用として好適な角形の多結晶シリコンインゴットを得ることができる、多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器について、以下のようなことを課題とした。   In the present invention, for example, a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot, which can obtain a rectangular polycrystalline silicon ingot suitable for a solar cell, has the following problems.

第一に、優れた離型性を有する角形シリカ容器とすることである(離型性の向上)。これはすなわち、角形シリカ容器内に収容したシリコン融液の凝固により多結晶シリコンインゴットを製造した際に、多結晶シリコンインゴットの角形シリカ容器への融着(付着)を抑制し、特に、多結晶シリコンインゴットを角形シリカ容器から取り外しやすいものとすることである。   The first is to make a square silica container having excellent releasability (improvement of releasability). In other words, when a polycrystalline silicon ingot is produced by solidification of a silicon melt contained in a rectangular silica container, the fusion (adhesion) of the polycrystalline silicon ingot to the rectangular silica container is suppressed. The silicon ingot should be easily removed from the square silica container.

第二に、不純物汚染を防止できる角形シリカ容器とすることである。これはすなわち、角形シリカ容器に含有されている各種不純物金属元素が、多結晶シリコン製造時の高温度下においても、収容したシリコン(シリコン融液及び多結晶シリコンインゴット等)へ移動、拡散することを抑制することであり、その結果、シリコン融液及び多結晶シリコンインゴットへの不純物汚染を十分に防止することである。特に、離型剤そのものによる不純物汚染を防止する必要がある。   Secondly, a rectangular silica container capable of preventing impurity contamination is used. This means that various impurity metal elements contained in the square silica container move and diffuse to the contained silicon (silicon melt, polycrystalline silicon ingot, etc.) even at high temperatures during the production of polycrystalline silicon. As a result, impurity contamination of the silicon melt and the polycrystalline silicon ingot is sufficiently prevented. In particular, it is necessary to prevent impurity contamination by the release agent itself.

第三に、上記の優れた離型性及び不純物汚染の防止を低コストで実現することである。これはすなわち、角形シリカ容器の製造のために、部品コストを低減し、また、安価なシリカ原料を使用することができるようにし、シリカ原料の溶融、焼結温度を比較的低温度下で行い、角形シリカ容器の製造の際のエネルギー消費を少なくすることである。   Thirdly, the above-described excellent mold releasability and prevention of impurity contamination are realized at low cost. This means that, for the production of a square silica container, the cost of parts is reduced, and an inexpensive silica raw material can be used, and the melting and sintering temperature of the silica raw material is performed at a relatively low temperature. It is to reduce the energy consumption when manufacturing the square silica container.

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the present invention is explained in detail, referring to drawings, the present invention is not limited to these.

図1に本発明に係る多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器の一例の概略を示した。図1(a)は概略上面図であり、図1(b)は概略断面図である。   FIG. 1 shows an outline of an example of a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to the present invention. 1A is a schematic top view, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view.

図1(a)及び図1(b)に図示したように、本発明に係るシリカ容器10の形状は角形(角槽型とも呼ばれる)である。角形シリカ容器10は、側壁部11と底部21とからなる。また、本発明に係る角形シリカ容器10は、平行平板状の多孔質シリカ板体を組み合わされて構成される。具体的には、図1(a)及び図1(b)に示したように、4つの側壁部11及び1つの底部21がそれぞれ平行平板状の多孔質シリカ板体からなり、本発明に係る角形シリカ容器10は、これらを組み合わせて構成される。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the shape of the silica container 10 according to the present invention is a square (also called a square tank type). The square silica container 10 includes a side wall part 11 and a bottom part 21. Moreover, the square silica container 10 according to the present invention is configured by combining parallel flat plate-like porous silica plates. Specifically, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the four side walls 11 and the bottom 21 are each formed of a parallel flat plate-like porous silica plate, and according to the present invention. The square silica container 10 is configured by combining these.

本発明に係る角形シリカ容器10を構成する多孔質シリカ板体の組み合わせ方法は特に限定されないが、組み合わせた際に内側に倒れてこないようにすることが好ましい。例えば、図1に示したように、平行平板状の多孔質シリカ板体の各々の組み合わせ部分を斜面として、該斜面同士を向かい合わせるようにして組み合わせることができる(すり合わせ(すりガラス接合)タイプ)。   The method for combining the porous silica plates constituting the rectangular silica container 10 according to the present invention is not particularly limited, but it is preferable that the porous silica plates do not fall inward when combined. For example, as shown in FIG. 1, the parallel flat porous silica plates can be combined such that each inclined portion is an inclined surface and the inclined surfaces face each other (grinding (ground glass bonding) type).

図2には、本発明に係る多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器の別の一例の概略を示した。図2(a)は概略上面図であり、図2(b)は概略断面図である。図2に示したように、平行平板状の多孔質シリカ板体の各々の組み合わせ部分を嵌合可能に形成し、組み合わせることもできる(嵌め合わせタイプ)。   FIG. 2 shows an outline of another example of a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to the present invention. FIG. 2A is a schematic top view, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view. As shown in FIG. 2, each combination portion of the parallel flat plate-like porous silica plates can be formed so as to be fitable, and can be combined (fit type).

上記のように、本発明に係る多孔質シリカ板体は平行平板状であるが、本発明の説明において、平行平板状とは平板状の形状の表面のうち、面積の大きい2つの平らな表面が略平行であることを意味する。ただし、平板状の形状の周縁部において組み合わせのための形状が作り込まれていてもよい。また、本発明に係る多孔質シリカ板体は、後述のように、表面上に穴又は溝が形成されていてもよい。   As described above, the porous silica plate according to the present invention has a parallel plate shape. In the description of the present invention, the parallel plate shape is two flat surfaces having a large area among the flat plate-shaped surfaces. Means substantially parallel. However, the shape for combination may be made in the peripheral part of flat plate shape. Moreover, as described later, the porous silica plate according to the present invention may have holes or grooves formed on the surface.

図3(a)〜図3(c)には、角形シリカ容器10の側壁部11をなす多孔質シリカ板体の形状の例を示した。   FIG. 3A to FIG. 3C show examples of the shape of the porous silica plate that forms the side wall 11 of the square silica container 10.

本発明に係る多孔質シリカ板体は、図3(a)のような形状、すなわち、角形シリカ容器10を組み立てた際に内表面12となる表面及び角形シリカ容器10を組み立てた際に外表面13となる表面が略平行である。その他、上記のように、平板状の形状の周縁部において組み合わせのための形状が作り込まれていてもよい。図3(b)に示した多孔質シリカ板体の形状は、図1(a)及び(b)のものに相当し、図3(c)に示した多孔質シリカ板体の形状は、図2(a)及び(b)のものに相当する。   The porous silica plate according to the present invention has a shape as shown in FIG. 3A, that is, a surface that becomes the inner surface 12 when the rectangular silica container 10 is assembled, and an outer surface when the rectangular silica container 10 is assembled. The surface to be 13 is substantially parallel. In addition, as described above, a shape for combination may be formed in the peripheral portion of the flat plate shape. The shape of the porous silica plate shown in FIG. 3B corresponds to that of FIGS. 1A and 1B, and the shape of the porous silica plate shown in FIG. 2 corresponds to those of (a) and (b).

このように、多孔質シリカ板体が組み合わされて構成された、本発明に係る角形シリカ容器10は、シリコン融液を収容した後凝固して角形の多結晶シリコンインゴットを製造するための容器である。したがって、容器全体を一体的に製造する場合に比べ、著しく製造コストを低減できる。また、製造される多結晶シリコンインゴットが角形であれば、これをスライスして角形の多結晶シリコンウエーハを得ることができ、円柱状の多結晶シリコンインゴットと比較して、スライスしたウエーハを太陽電池とする場合に受光面積の無駄がなく、きわめて好適である。   Thus, the rectangular silica container 10 according to the present invention configured by combining the porous silica plates is a container for producing a rectangular polycrystalline silicon ingot by solidifying after containing the silicon melt. is there. Therefore, compared with the case where the whole container is manufactured integrally, the manufacturing cost can be significantly reduced. Also, if the manufactured polycrystalline silicon ingot is rectangular, it can be sliced to obtain a rectangular polycrystalline silicon wafer. Compared with a cylindrical polycrystalline silicon ingot, the sliced wafer is converted into a solar cell. In this case, the light receiving area is not wasted, which is very suitable.

本発明に係る角形シリカ容器10は、さらに、多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が、角形シリカ容器10の内表面部分よりも外表面部分において高い。すなわち、側壁部11をなす多孔質シリカ板体は、側壁部内表面12に相当する表面部よりも側壁部外表面13に相当する表面部の方がかさ密度が高い。また、底部21をなす多孔質シリカ板体は、底部内表面22に相当する表面部よりも底部外表面23に相当する表面部の方がかさ密度が高い。   Further, in the rectangular silica container 10 according to the present invention, the bulk density of the surface parts of both parallel planes of the porous silica plate is higher in the outer surface part than in the inner surface part of the rectangular silica container 10. That is, the porous silica plate body forming the side wall portion 11 has a higher bulk density in the surface portion corresponding to the side wall portion outer surface 13 than in the surface portion corresponding to the side wall portion inner surface 12. Further, the porous silica plate body forming the bottom portion 21 has a higher bulk density in the surface portion corresponding to the bottom outer surface 23 than in the surface portion corresponding to the bottom inner surface 22.

なお、本発明の説明において、多孔質シリカ板体を組み立てて角形シリカ容器とした場合の、角形シリカ容器の内表面に相当する面を、単に「多孔質シリカ板体の内表面」と言うことがある。同様に、多孔質シリカ板体を組み立てて角形シリカ容器とした場合の、角形シリカ容器の外表面に相当する面を単に「多孔質シリカ板体の外表面」と言うことがある。   In the description of the present invention, when the porous silica plate is assembled into a square silica container, the surface corresponding to the inner surface of the square silica container is simply referred to as “the inner surface of the porous silica plate”. There is. Similarly, when a porous silica plate is assembled into a square silica container, the surface corresponding to the outer surface of the square silica container may be simply referred to as “the outer surface of the porous silica plate”.

離型性向上のために、角形シリカ容器10のかさ密度を上記のようにし、内表面部分の気泡量を多くする(すなわち、気孔率を増大させる)。このように気泡量を多くすることにより、シリコン融液が凝固した際の多結晶シリコンインゴットの角形シリカ容器10との融着(付着)を抑制し、角形シリカ容器10から、多結晶シリコンインゴットを破損することなく取り外しやすくなる。また、外側のかさ密度は高いので、容器の強度を十分に保つことができる。   In order to improve releasability, the bulk density of the square silica container 10 is set as described above, and the amount of bubbles in the inner surface portion is increased (that is, the porosity is increased). By increasing the amount of bubbles in this manner, the fusion (adhesion) of the polycrystalline silicon ingot with the rectangular silica container 10 when the silicon melt is solidified is suppressed, and the polycrystalline silicon ingot is removed from the rectangular silica container 10. It becomes easy to remove without being damaged. Moreover, since the bulk density on the outside is high, the strength of the container can be kept sufficiently.

さらに、角形シリカ容器10を構成する各多孔質シリカ板体のかさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が、内外それぞれの表面から深さ3mmまでにおけるかさ密度について0.05g/cm以上の差を有することが好ましい。このようにすれば、容器の内表面部分の強度を低下させすぎずに、離型性を向上させることができる。 Furthermore, the bulk density of each porous silica plate constituting the rectangular silica container 10 is 1.60 to 2.20 g / cm 3 , and the bulk density of the surface portions of both parallel planes of the porous silica plate is It is preferable to have a difference of 0.05 g / cm 3 or more with respect to the bulk density from each surface to a depth of 3 mm. In this way, it is possible to improve the releasability without excessively reducing the strength of the inner surface portion of the container.

なお、多孔質シリカ板体のかさ密度は1.70〜2.00g/cmの範囲とすることがさらに好ましい。また、多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度の差は、0.1g/cm以上とすることがさらに好ましい。 The bulk density of the porous silica plate is more preferably in the range of 1.70 to 2.00 g / cm 3 . The difference in bulk density between the surface portions of both parallel planes of the porous silica plate is more preferably 0.1 g / cm 3 or more.

また、各多孔質シリカ板体の、容器内表面部分のかさ密度は、1.60〜1.90g/cmとすることが好ましく、1.65〜1.85g/cmとすることが更に好ましい。容器内側部分のかさ密度が1.90g/cm以下の値であれば、多結晶シリコンインゴットと角形シリカ容器10の融着が強くなりすぎることがなく、離型性を十分に持たせることができる。一方、かさ密度1.60g/cm以上の値であれば、離型性をより向上させることができ、容器内側部分の強度が低下しすぎることもない。 Further, in the porous silica plate body, the bulk density of the container surface portion is preferably in a 1.60~1.90g / cm 3, be 1.65~1.85g / cm 3 further preferable. If the bulk density of the inner portion of the container is 1.90 g / cm 3 or less, the fusion between the polycrystalline silicon ingot and the square silica container 10 will not be too strong, and sufficient release properties can be provided. it can. On the other hand, if the bulk density is 1.60 g / cm 3 or more, the releasability can be further improved, and the strength of the inner portion of the container is not excessively lowered.

また、図4に本発明に係る角形シリカ容器10の設置例を示した。図4(a)は概略上面図であり、図4(b)は概略断面図である。
図4に示したように、角形シリカ容器10を構成する多孔質シリカ板体は、カーボン製等のサセプタ80により固定することができる。
FIG. 4 shows an installation example of the square silica container 10 according to the present invention. FIG. 4A is a schematic top view, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view.
As shown in FIG. 4, the porous silica plate constituting the rectangular silica container 10 can be fixed by a susceptor 80 made of carbon or the like.

本発明では、角形シリカ容器10の内表面部分の少なくとも一部、すなわち、多孔質シリカ板体の内表面部分の一部に、多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤が含有されていることが好ましい。   In the present invention, a release accelerator that promotes the release of the polycrystalline silicon ingot is contained in at least a part of the inner surface portion of the square silica container 10, that is, a part of the inner surface portion of the porous silica plate. It is preferable.

本発明に係る角形シリカ容器10に用いる離型促進剤としては、以下の3種類のタイプが使用できる。   As the mold release accelerator used in the rectangular silica container 10 according to the present invention, the following three types can be used.

第一に、再結晶タイプ、すなわち、シリカ容器10の内表面部を微細に再結晶させることにより、離型性を向上させるものである。本発明に特に好適なものとして、具体的には、アルカリ土類金属元素Ba、Ca、Srを挙げることができ、このうち、Baが最も好ましい。この他に、ムライト3Al・2SiO〜2Al・SiO、スピネルMgAl等を挙げることができる。 First, the recrystallization type, that is, the releasability is improved by finely recrystallizing the inner surface portion of the silica container 10. Specific examples that are particularly suitable for the present invention include alkaline earth metal elements Ba, Ca, and Sr. Of these, Ba is the most preferable. In addition, mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2 , spinel MgAl 2 O 4 and the like can be mentioned.

第二に、発泡タイプ、すなわち、例えば1400℃以上のような高温下で、シリカと反応してシリカが発泡することにより、離型性を向上させるものである。具体的には炭化珪素SiC、窒化珪素Si等を挙げることができる。 Secondly, the mold release property is improved by reacting with silica at a high temperature such as 1400 ° C. or higher to foam the silica. Specific examples include silicon carbide SiC and silicon nitride Si 3 N 4 .

第三に、非反応タイプ、すなわち、例えば1400℃以上のような高温下で、シリカともシリコンとも反応しないことで離型性を向上させるものである。具体的には、炭素C、ジルコニアZrO、ベリリアBeO、マグネシアMgO、カルシアCaO、トリアThO、タングステンW等を挙げることができる。 Third, non-reactive type, that is, release property is improved by not reacting with silica or silicon at a high temperature such as 1400 ° C. or higher. Specifically, mention may be made of carbon C, zirconia ZrO 2, beryllia BeO, magnesia MgO, calcia CaO, thoria ThO 2, tungsten W or the like.

これら離型促進剤の3種類のタイプのうち、再結晶タイプを用いることが本発明において最も好ましい。この場合、Ca、Sr、Baのうち1以上が、角形シリカ容器10の内表面部分の少なくとも一部、すなわち、多孔質シリカ板体の内表面部分の一部に、内表面から深さ2mmまでにおいて、各元素の合計値として50〜5000wt.ppmの濃度で添加されているものであることが好ましい。50wt.ppm以上であれば離型性の向上が認められ、5000wt.ppm以下であれば、十分な離型性が認められつつ、かつ多結晶シリコンインゴットを離型剤で汚染することもなくなるために好ましい。各元素の合計値が300〜3000wt.ppmの範囲がより好ましい。また、離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、角形シリカ容器10の内表面部分の少なくとも一部に、各元素の合計値として50〜5000μg/cmの濃度で塗布されているものであることも好ましい。50μg/cm以上であれば離型性の向上が認められ、5000μg/cm以下であれば、十分な離型性が認められつつ、かつ多結晶シリコンインゴットを離型剤で汚染することもなくなるために好ましい。各元素の合計値が300〜3000μg/cmの範囲がより好ましい。 Of these three types of mold release accelerators, the recrystallization type is most preferably used in the present invention. In this case, one or more of Ca, Sr, and Ba is formed on at least a part of the inner surface portion of the square silica container 10, that is, a part of the inner surface portion of the porous silica plate, from the inner surface to a depth of 2 mm. , 50 to 5000 wt. It is preferable that it is added at a concentration of ppm. 50 wt. If it is ppm or more, an improvement in releasability is recognized, and 5000 wt. If it is less than or equal to ppm, it is preferable that sufficient release properties are recognized and the polycrystalline silicon ingot is not contaminated with the release agent. The total value of each element is 300 to 3000 wt. A range of ppm is more preferred. Further, at least one of Ca, Sr, and Ba as a release accelerator is applied to at least a part of the inner surface portion of the square silica container 10 at a concentration of 50 to 5000 μg / cm 2 as a total value of each element. It is also preferable that 50 [mu] g / cm 2 or more in the improvement of releasability if is recognized, if 5000 [mu] g / cm 2 or less, while observed sufficient releasability, and contaminating the polycrystalline silicon ingot with a release agent also It is preferable because it disappears. The total value of each element is more preferably in the range of 300 to 3000 μg / cm 2 .

再結晶タイプ、特にCa、Sr、Baを、このように角形シリカ容器10の内表面部分に含有させることにより、シリコン融液を角形シリカ容器10に収容し、徐々に冷却して凝固させ、多結晶シリコンインゴットとする製造過程において、該角形シリカ容器10の内表面層がシリカガラスからクリストバライトやオパール等の微結晶相に転移し、マイクロクラックの生成を引き起こすことができる。その結果、冷却、凝固された多結晶シリコンインゴットと角形シリカ容器10の内表面との融着を少なくすることができるため、角形シリカ容器10から多結晶シリコンインゴットを取り外す際、多結晶シリコンインゴットを破損したり、多結晶シリコンインゴットの表面部分に凹凸の形成や進行性クラックを発生させたりすることなく取り外すことが可能となる。   By containing the recrystallization type, particularly Ca, Sr, and Ba in the inner surface portion of the rectangular silica container 10 in this way, the silicon melt is accommodated in the rectangular silica container 10 and gradually cooled and solidified. In the process of producing a crystalline silicon ingot, the inner surface layer of the square silica container 10 can be transferred from silica glass to a microcrystalline phase such as cristobalite or opal, thereby causing the generation of microcracks. As a result, since the fusion between the cooled and solidified polycrystalline silicon ingot and the inner surface of the rectangular silica container 10 can be reduced, the polycrystalline silicon ingot is removed when removing the polycrystalline silicon ingot from the rectangular silica container 10. It can be removed without breaking or forming irregularities on the surface portion of the polycrystalline silicon ingot or causing progressive cracks.

Li、Na、K等のアルカリ金属元素に比較して、アルカリ土類金属元素Ca、Sr、Baは、偏析係数との相関関係で、融液からの凝固により製造された多結晶シリコンインゴットへの取り込みが少なく、すなわち多結晶シリコンインゴットへの工程汚染を少なくすることができる。特にBaは多結晶シリコンインゴットへの拡散汚染が少ない点から離型促進剤として最も好ましい。   Compared with alkali metal elements such as Li, Na, K, etc., the alkaline earth metal elements Ca, Sr, Ba have a correlation with the segregation coefficient, and are applied to the polycrystalline silicon ingot produced by solidification from the melt. Incorporation is small, that is, process contamination of the polycrystalline silicon ingot can be reduced. In particular, Ba is most preferable as a mold release accelerator because it has less diffusion contamination into the polycrystalline silicon ingot.

角形シリカ容器10の内表面部分のうち、離型促進剤を含有させる範囲は、上記のように角形シリカ容器10の内表面部分の少なくとも一部であればよいが、角形シリカ容器10のうち、シリコン融液を収容及び凝固する高さまでの内表面部分全体とすることがより好ましく、角形シリカ容器10の内表面部分全体とすることがさらに好ましい。   Of the inner surface portion of the rectangular silica container 10, the range in which the mold release accelerator is contained may be at least part of the inner surface portion of the rectangular silica container 10 as described above. More preferably, the entire inner surface portion up to a height at which the silicon melt is accommodated and solidified is more preferable, and the entire inner surface portion of the square silica container 10 is more preferable.

また、角形シリカ容器10は、そのAl濃度(Al元素濃度)が5〜500wt.ppmであり、OH基濃度が5〜500wt.ppmであることが好ましい。不純物汚染防止のため、角形シリカ容器10にAl元素と同時にOH基を含有させることが好ましい。Al濃度は10〜100wt.ppmとすることがさらに好ましく、OH基濃度は30〜300wt.ppmとすることがさらに好ましい。   The square silica container 10 has an Al concentration (Al element concentration) of 5 to 500 wt. ppm, and the OH group concentration is 5 to 500 wt. Preference is given to ppm. In order to prevent impurity contamination, the rectangular silica container 10 preferably contains an OH group simultaneously with the Al element. Al concentration is 10-100 wt. More preferably, it is ppm, and the OH group concentration is 30 to 300 wt. More preferably, it is ppm.

これらAl、OH基が、多孔質シリカ板体中の不純物金属元素、特に、光照射下における多結晶シリコンのキャリアライフタイムを低下させたり、多結晶シリコンインゴットを太陽電池材料とした場合に、変換効率を低下させると考えられるLi、Na、K等のアルカリ金属元素やTi、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo、Au等の遷移金属元素のシリカ中の移動、拡散を防止する。そのメカニズムの詳細は不明であるが、Al原子はSi原子と置換することにより、その配位数の違いから、不純物金属元素の陽イオン(カチオン)を取り込み、シリカガラスネットワーク中の電荷バランスを保つという作用から、吸着、拡散防止するものと推定される。また、OH基は、水素イオンと不純物金属イオンが置換することにより、これら不純物金属元素を吸着ないし拡散防止する効果が生ずるものと推定される。   These Al and OH groups are converted when impurity metal elements in the porous silica plate, especially when the carrier lifetime of polycrystalline silicon under light irradiation is reduced or when a polycrystalline silicon ingot is used as a solar cell material. It prevents migration and diffusion in the silica of alkali metal elements such as Li, Na and K which are considered to reduce the efficiency and transition metal elements such as Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Mo and Au. The details of the mechanism are unknown, but by replacing the Al atom with the Si atom, the cation (cation) of the impurity metal element is incorporated from the difference in coordination number, and the charge balance in the silica glass network is maintained. Therefore, it is presumed to prevent adsorption and diffusion. In addition, it is presumed that the OH group has an effect of adsorbing or preventing diffusion of these impurity metal elements by substitution of hydrogen ions and impurity metal ions.

Alの濃度が5wt.ppm以上であれば、十分な不純物汚染防止効果が認められる。一方、Alの濃度が500wt.ppm以下であれば、AlやAl自体による、製造する多結晶シリコンインゴットへの汚染を抑制することができる。 Al concentration is 5 wt. If it is ppm or more, a sufficient impurity contamination preventing effect is recognized. On the other hand, the Al concentration is 500 wt. If it is less than or equal to ppm, contamination of the polycrystalline silicon ingot to be produced by Al or Al 2 O 3 itself can be suppressed.

また、OH基の濃度が5wt.ppm以上であれば、十分な不純物汚染防止効果が認められる。一方、OH基の濃度が500wt.ppm以下であれば、多孔質シリカ板体の高温度下での粘性度が低下しすぎることもない。OH基は、SiとOのシリカガラス網目構造すなわちガラスネットワークの終端部(ネットワークターミネーター)となるものである。この理由により、OH基の高濃度の含有は、高温度下における多孔質シリカ板体の変形を引き起こしやすくするものと考えられる。   Further, the concentration of OH groups is 5 wt. If it is ppm or more, a sufficient impurity contamination preventing effect is recognized. On the other hand, the OH group concentration is 500 wt. If it is ppm or less, the viscosity of the porous silica plate at a high temperature will not be excessively lowered. The OH group serves as a silica glass network structure of Si and O, that is, a terminal portion (network terminator) of the glass network. For this reason, it is considered that the inclusion of a high concentration of OH groups tends to cause deformation of the porous silica plate at a high temperature.

上記AlとOH基の不純物汚染防止効果はAl又はOH基のいずれか1種でもある程度は認められるが、この2種の組み合わせによって大幅に効果が向上する。このことにより、角形シリカ容器10を構成する多孔質シリカ板体の原料となるシリカ粉の純度が、SiO99.9〜99.999wt.%と比較的低純度であっても、本発明の目的により合致する角形シリカ容器10を製造することが可能となる。より具体的には、例えばシリカ原料粉の純度(SiOの純度)が99.99wt.%以上であり、Li、Na、Kの各々の濃度が5wt.ppm以下であり、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度が0.1wt.ppm以下である場合、AlとOH基を同時に適量含有させることにより、多結晶シリコンインゴットを、工程汚染を十分に防止して製造することが可能となる。このように工程汚染が十分に防止された多結晶シリコンインゴットでは各々の結晶粒の大きさがより均一に整っている。このような多結晶シリコンインゴットからソーラー発電デバイス(太陽電池)を製造すれば、その光電変換効率を大幅に高めることが可能となる。 The effect of preventing contamination of impurities by Al and OH groups is recognized to some extent with either one of Al or OH groups, but the combination of these two types greatly improves the effect. Thereby, the purity of the silica powder used as the raw material of the porous silica plate constituting the square silica container 10 is SiO 2 99.9 to 99.999 wt. %, It is possible to produce a rectangular silica container 10 that matches the purpose of the present invention. More specifically, for example, the purity of the silica raw material powder (SiO 2 purity) is 99.99 wt. %, And the concentration of each of Li, Na, and K is 5 wt. ppm or less, and each concentration of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Au is 0.1 wt. When the content is less than or equal to ppm, it is possible to produce a polycrystalline silicon ingot with sufficient prevention of process contamination by containing appropriate amounts of Al and OH groups simultaneously. Thus, in the polycrystalline silicon ingot in which the process contamination is sufficiently prevented, the size of each crystal grain is more uniform. If a solar power generation device (solar cell) is manufactured from such a polycrystalline silicon ingot, its photoelectric conversion efficiency can be significantly increased.

以上説明したような、本発明に係る多孔質シリカ板体を製造する方法を説明する。
まず、製造時の低コスト化のため、従来のような高純度シリカ原料粉(高純度水晶粉、高純度石英粉、超高純度合成シリカガラス粉)は必ずしも使用しないで、上記のように、シリカ純度SiO99.9〜99.999wt.%の比較的低純度のシリカ原料粉を使用することが好ましい。
The method for producing the porous silica plate according to the present invention as described above will be described.
First, in order to reduce costs during production, high-purity silica raw material powder (high-purity quartz powder, high-purity quartz powder, ultra-high-purity synthetic silica glass powder) as in the past is not necessarily used. Silica purity SiO 2 99.9 to 99.999 wt. % Of relatively low purity silica raw material powder is preferably used.

また、従来のようなカーボン電極放電加熱溶融法(アーク溶融法)による超高温度下(推定温度は2000〜2300℃)での溶融処理ではなく、1方向からの加熱手段を有する炉内にて溶融処理を行う1200〜1500℃、好ましくは1300〜1400℃においてシリカ原料粉を焼結し多孔質シリカ板体を製造する。次いでそれら板体を組み合わせることによりシリカ容器を製造する。焼成時の雰囲気はNガス、Heガス、Arガス等の不活性ガスを主成分とし、Oガスを好ましくは1〜30vol.%混合したガス雰囲気とする。コストの点ではNガスを不活性ガスとするのが最も好ましい。 In addition, it is not a melting process under an extremely high temperature (estimated temperature is 2000 to 2300 ° C.) by a conventional carbon electrode discharge heating and melting method (arc melting method), but in a furnace having heating means from one direction. The silica raw material powder is sintered at 1200 to 1500 ° C., preferably 1300 to 1400 ° C., where the melting treatment is performed to produce a porous silica plate. Subsequently, a silica container is manufactured by combining these plate bodies. The atmosphere during firing is mainly composed of an inert gas such as N 2 gas, He gas, Ar gas, and O 2 gas is preferably 1 to 30 vol. % Gas atmosphere. In terms of cost, N 2 gas is most preferably an inert gas.

そのため、シリカ原料粉は低コストの結晶質天然石英粉のみではなく、例えば、非晶質シリカ粉(溶融天然石英ガラス粉、合成シリカガラス粉)と結晶質天然石英粉を混合して原料粉とする。また、シリカ原料粉の粒径を大きいもの、例えば、粒径0.03〜3mmの比較的大粒径の原料粉のみならず、高活性である粒径0.1〜10μmの微少粒径の合成シリカガラス原料の2種類とを混合して原料粉とするのが好ましい。   Therefore, silica raw powder is not limited to low-cost crystalline natural quartz powder. For example, amorphous silica powder (fused natural quartz glass powder, synthetic silica glass powder) and crystalline natural quartz powder are mixed to form raw material powder. To do. Further, the silica raw material powder having a large particle size, for example, a raw material powder having a relatively large particle size of 0.03 to 3 mm as well as a highly active fine particle size of 0.1 to 10 μm. It is preferable to mix two kinds of synthetic silica glass raw materials into raw powder.

以下では、本発明に係る多孔質シリカ板体を製造する方法を、図面を参照してさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the method for producing the porous silica plate according to the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

(I)第1の態様
本発明に係る多孔質シリカ板体151の製造方法の一例(第1の態様、湿式法)の概略を図7に示した。
(I) 1st aspect The outline of an example (1st aspect, the wet method) of the manufacturing method of the porous silica board 151 which concerns on this invention was shown in FIG.

まず、図7の(a−1)に示したように、原料粉を作製する。具体的には、第一の原料粉として、粒径0.03〜3.0mmのシリカ粉と、第二の原料粉として粒径0.1〜10μmのシリカ粉を作製する。第一の原料粉と第二の原料粉はそれぞれ、後述する混合スラリーの作製前に作製すればよい。   First, as shown to (a-1) of FIG. 7, raw material powder is produced. Specifically, silica powder having a particle size of 0.03 to 3.0 mm and silica powder having a particle size of 0.1 to 10 μm are prepared as the first raw material powder. Each of the first raw material powder and the second raw material powder may be prepared before preparing a mixed slurry described later.

このうち、第一の原料粉は、本発明に係る角形シリカ容器10(図1、2参照)を構成する多孔質シリカ板体の主な構成材料となるものである。第一の原料粉としては、低コスト化のため、従来のような高純度シリカ原料粉(高純度水晶粉、高純度石英粉、超高純度合成シリカガラス粉)を使用せず、シリカ純度SiO99.9〜99.999wt.%の比較的低純度のシリカ粉原料を使用することが好ましい。この第一の原料粉は例えば以下のようにして珪石塊を粉砕、整粒することにより作製することができるが、これに限定されない。 Among these, the first raw material powder is a main constituent material of the porous silica plate constituting the rectangular silica container 10 (see FIGS. 1 and 2) according to the present invention. As the first raw material powder, high purity silica raw material powder (high purity quartz powder, high purity quartz powder, ultra high purity synthetic silica glass powder) is not used, and silica purity SiO 2 99.9 to 99.999 wt. % Of relatively low purity silica powder raw material is preferably used. This first raw material powder can be produced, for example, by pulverizing and sizing the silica mass as follows, but is not limited thereto.

まず、直径10〜100mm程度の天然珪石塊(天然に産出する水晶、石英、珪石、珪質岩石、オパール石等)を大気雰囲気下、600〜1000℃の温度域にて1〜10時間程度加熱する。次いで該天然珪石塊を水中に投入し、急冷却後取出し、乾燥させる。この処理により、次のクラッシャー等による粉砕、整粒の処理を行いやすくできるが、この加熱急冷処理は行わずに粉砕処理へ進んでもよい。   First, a natural silica stone block (naturally produced crystal, quartz, quartzite, siliceous rock, opal stone, etc.) having a diameter of about 10 to 100 mm is heated in a temperature range of 600 to 1000 ° C. for about 1 to 10 hours in an air atmosphere. To do. Next, the natural silica mass is put into water, taken out after rapid cooling, and dried. This process facilitates the subsequent crushing and sizing process using a crusher or the like, but the process may proceed to the crushing process without performing the heating and quenching process.

次いで、該天然珪石塊をクラッシャー等により粉砕、整粒し、粒径を0.03〜3mm、好ましくは0.1〜1mmに調整して天然珪石粉を得る。   Next, the natural silica mass is pulverized and sized by a crusher or the like, and the particle size is adjusted to 0.03 to 3 mm, preferably 0.1 to 1 mm, to obtain natural silica powder.

次いで、この天然珪石粉を、傾斜角度を有するシリカガラス製チューブから成るロータリーキルンの中に投入し、キルン内部を塩化水素(HCl)又は、塩素(Cl)ガス含有雰囲気とし、700〜1100℃にて1〜100時間程度加熱することにより高純度化処理を行う。ただし高純度を必要としない多結晶シリコンインゴット製造用途では、この高純度化処理を行わずに次処理へ進んでもよい。 Next, this natural silica powder is put into a rotary kiln composed of a silica glass tube having an inclination angle, and the inside of the kiln is made into an atmosphere containing hydrogen chloride (HCl) or chlorine (Cl 2 ) gas, and is kept at 700 to 1100 ° C. For about 1 to 100 hours. However, in a polycrystalline silicon ingot manufacturing application that does not require high purity, the process may proceed to the next process without performing this high-purification process.

以上のような工程後に得られる第一の原料粉は結晶質のシリカ粉である。コストの点からも、このような天然結晶質シリカ粉を、第一の原料粉とすることが好ましい。   The first raw material powder obtained after the above steps is crystalline silica powder. From the viewpoint of cost, such natural crystalline silica powder is preferably used as the first raw material powder.

第一の原料粉の粒径は、上記のように、0.03〜3mm、好ましくは0.1〜1mmとする。
第一の原料粉のシリカ純度は、99.9wt.%以上とすることが好ましく、99.99wt.%以上とすることがさらに好ましい。特に、Li、Na、Kの各々の濃度を5wt.ppm以下とし、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度を0.1wt.ppm以下とすることが好ましい。また、本発明に係る角形シリカ容器の製造方法であれば、第一の原料粉のシリカ純度を99.999wt.%以下と比較的低純度のものとしても、製造される角形シリカ容器は、シリコン融液や多結晶シリコンインゴットへの不純物汚染を十分に防止することができる。そのため、従来よりも低コストで多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器を製造することができることになる。
As described above, the particle size of the first raw material powder is 0.03 to 3 mm, preferably 0.1 to 1 mm.
The silica purity of the first raw material powder is 99.9 wt. % Or more, preferably 99.99 wt. % Or more is more preferable. In particular, the concentration of each of Li, Na, and K is 5 wt. ppm or less, and the concentration of each of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, and Au is 0.1 wt. It is preferable to set it as ppm or less. Moreover, if it is the manufacturing method of the square silica container which concerns on this invention, the silica purity of 1st raw material powder will be 99.999 wt. Even if it has a relatively low purity of not more than%, the manufactured rectangular silica container can sufficiently prevent impurity contamination of the silicon melt and polycrystalline silicon ingot. Therefore, a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot can be produced at a lower cost than before.

第一の原料粉としては、粒径が0.03〜3mmであればよく、非晶質溶融天然石英ガラス粉、合成シリカガラス粉等を上記の結晶質シリカ粉に代えて又は混合して使用してもよい。このようなガラス質のシリカ粉であれば、焼成温度を低下させることができるので、コスト面で有利になることもある。   As the first raw material powder, it is sufficient that the particle diameter is 0.03 to 3 mm, and amorphous fused natural quartz glass powder, synthetic silica glass powder, etc. are used in place of or mixed with the above crystalline silica powder. May be. Such a vitreous silica powder can reduce the firing temperature, which may be advantageous in terms of cost.

第二の原料粉は、本発明に係る角形シリカ容器10の多孔質シリカ板体151を第一の原料粉とともに構成する材料となるものである。   The second raw material powder is a material that constitutes the porous silica plate 151 of the rectangular silica container 10 according to the present invention together with the first raw material powder.

第二の原料粉として、粒径0.1〜10μm、好ましくは0.2〜5μmのシリカガラス粉、好ましくは球状シリカガラスを作製する。球状シリカガラスの製法には湿式法のゾルゲル法(アルコキシド法)と乾式法の溶融法(溶射法)がある。又は、代わりの材料として四塩化珪素(SiCl)等のケイ素化合物原料の火炎加水分解法によるシリカガラス微粉体、いわゆるスート粉を作製する。この場合のスート粉の粒径は、上記と同様に0.1〜10μm、好ましくは0.2〜5μmとする。 As the second raw material powder, silica glass powder having a particle size of 0.1 to 10 μm, preferably 0.2 to 5 μm, preferably spherical silica glass is prepared. The spherical silica glass can be produced by a wet sol-gel method (alkoxide method) and a dry melting method (spraying method). Alternatively, as an alternative material, a silica glass fine powder, so-called soot powder, is produced by flame hydrolysis of a silicon compound raw material such as silicon tetrachloride (SiCl 4 ). The particle size of the soot powder in this case is 0.1 to 10 μm, preferably 0.2 to 5 μm, as described above.

第二の原料粉のシリカ純度も、99.9wt.%以上とすることが好ましく、99.99wt.%以上とすることがさらに好ましい。特に、Li、Na、Kの各々の濃度を5wt.ppm以下とし、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度を0.1wt.ppm以下とすることが好ましい。上記のゾルゲル法、溶射法により製造したシリカガラス粉や、スート粉であれば、高純度のものを得やすいので好ましい。   The silica purity of the second raw material powder is also 99.9 wt. % Or more, preferably 99.99 wt. % Or more is more preferable. In particular, the concentration of each of Li, Na, and K is 5 wt. ppm or less, and the concentration of each of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, and Au is 0.1 wt. It is preferable to set it as ppm or less. Silica glass powder or soot powder produced by the above sol-gel method or thermal spraying method is preferable because it can be easily obtained with high purity.

第二の原料粉を作製した後、後述する混合スラリーを作製する前に、第二の原料粉から、第二の原料粉が集合してなる粒径5〜500μmの顆粒体を作製することができる。このように第二の原料粉を顆粒体とすることで、第二の原料粉の取り扱いが簡便になるので好ましい。
第二の原料粉を顆粒体とするには、例えば以下のような手順により行うことができる。
After producing the second raw material powder, before producing a mixed slurry to be described later, it is possible to produce a granule having a particle diameter of 5 to 500 μm formed by the aggregation of the second raw material powder from the second raw material powder. it can. Thus, it is preferable to use the second raw material powder as a granule because the second raw material powder can be handled easily.
In order to make the second raw material powder into granules, for example, the following procedure can be used.

まず、第二の原料粉に、融点200℃以下の有機バインダー、例えばパラフィン系バインダー(融点40〜70℃)又はステアリン酸系バインダー(融点70〜150℃)を重量比率1〜10wt.%好ましくは2〜5wt.%混合し、1〜10/secのせん断速度における粘性値10〜100mPa・Sとなるように純水を加え(水分率として10〜40%程度)、その後20〜30μmに設定されたメッシュフィルターにより異物を除去して顆粒体作製用のスラリー(懸濁液)を作製する。   First, an organic binder having a melting point of 200 ° C. or lower, for example, a paraffin binder (melting point 40 to 70 ° C.) or a stearic acid binder (melting point 70 to 150 ° C.) is added to the second raw material powder in a weight ratio of 1 to 10 wt. % Preferably 2 to 5 wt. % Pure water is added so that the viscosity value is 10 to 100 mPa · S at a shear rate of 1 to 10 / sec (about 10 to 40% as a moisture content), and then the mesh filter is set to 20 to 30 μm. Foreign matter is removed to prepare a slurry (suspension) for preparing granules.

この顆粒体作製用混合スラリーを乾燥させることにより、バインダーコーティングされた顆粒体を作製する。混合スラリーの乾燥方法は特に限定されないが、例えば、噴霧乾燥機(スプレードライヤー)に投入してバインダーが表面にコーティングされている第二の原料粉の顆粒体を作製することができる。このスプレードライヤーは円柱状のホッパー型チャンバーと該チャンバーの上部に設置された顆粒体作製用混合スラリーを噴霧する装置(アトマイザー)と、該チャンバーの横に設置された熱風給気ダクトと該チャンバー下部に設置された顆粒体捕集口からなる。熱風給気ダクトから流出する空気温度は使用するバインダーの融点より高く設定する必要があり、100〜250℃の範囲に設定する。これにより作製される顆粒体は、バインダーが表面にコーティングされた第二の原料粉の集合体であり、粒径5〜500μmの範囲で所定の平均粒径に設定することが可能である。   This granule-prepared mixed slurry is dried to produce a binder-coated granule. The method of drying the mixed slurry is not particularly limited, and for example, it can be put into a spray dryer (spray dryer) to produce granules of the second raw material powder having a binder coated on the surface. This spray dryer has a cylindrical hopper-type chamber, an apparatus (atomizer) for spraying the granule preparation mixed slurry installed at the upper part of the chamber, a hot air supply duct installed at the side of the chamber, and the lower part of the chamber It consists of a granule collection port installed in the. The temperature of the air flowing out from the hot air supply duct needs to be set higher than the melting point of the binder to be used, and is set in the range of 100 to 250 ° C. The granules produced in this way are aggregates of second raw material powders whose surfaces are coated with a binder, and can be set to a predetermined average particle size in the range of 5 to 500 μm.

以上のようにして第一の原料粉、第二の原料粉をそれぞれ作製する。本発明では、第一の原料粉、第二の原料粉、及び後述する、第一の原料粉と第二の原料粉と水とを混合した混合スラリーの少なくとも一つにAl元素を添加(ドーピング)する。このことにより、多孔質シリカ板体151にAl元素を含有させることができる。これにより、上記したように、Li、Na、K等のアルカリ金属元素やTi、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo、Au等の遷移金属元素の多孔質シリカ板体151中の移動、拡散を防止することができ、また、角形シリカ容器10の耐熱変形性を向上させることができる。   The first raw material powder and the second raw material powder are produced as described above. In the present invention, Al element is added to at least one of the first raw material powder, the second raw material powder, and a mixed slurry obtained by mixing the first raw material powder, the second raw material powder, and water, which will be described later (doping). ) Thereby, Al element can be contained in the porous silica plate 151. Thereby, as described above, the movement of alkali metal elements such as Li, Na, and K and transition metal elements such as Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Mo, and Au in the porous silica plate 151, Diffusion can be prevented and the heat distortion resistance of the square silica container 10 can be improved.

第一の原料粉及び第二の原料粉の少なくともいずれか一方にAl元素を添加するには、水やアルコールに可溶性のAl化合物溶液に原料粉を浸漬して含浸させ、次いで一定速度で引き上げて乾燥するなどの方法を用いることができる。添加するAlの量は、製造後の角形シリカ容器10の多孔質シリカ板体151中のAl濃度が5〜500wt.ppmとなるようにし、10〜100wt.ppmとなるようにすることが好ましい。   In order to add Al element to at least one of the first raw material powder and the second raw material powder, the raw material powder is immersed and impregnated in an Al compound solution soluble in water or alcohol, and then pulled up at a constant rate. A method such as drying can be used. The amount of Al to be added is such that the Al concentration in the porous silica plate 151 of the square silica container 10 after manufacture is 5 to 500 wt. ppm, and 10 to 100 wt. It is preferable to make it ppm.

次に、図7の(a−2)に示したように、第一の原料粉と、第二の原料粉と、水とを含む混合スラリー131を作製する。第二の原料粉は、上記のように顆粒体の状態で混合させて混合スラリー131とすることもできる。   Next, as shown to (a-2) of FIG. 7, the mixed slurry 131 containing 1st raw material powder, 2nd raw material powder, and water is produced. The second raw material powder can be mixed in the state of granules as described above to form a mixed slurry 131.

この混合スラリー131の作製は、具体的には下記のように、(1)第一の原料粉と第二の原料粉の混合、(2)混合スラリーの作製、(3)スラリーの均質混合、(4)スラリーの真空脱ガス、等の各サブステップを経て行うことができるが、これに限定されるものではない。   Specifically, the mixed slurry 131 is prepared as follows: (1) mixing of the first raw material powder and second raw material powder, (2) preparation of the mixed slurry, (3) homogeneous mixing of the slurry, (4) Although it can be performed through each sub-step such as vacuum degassing of the slurry, it is not limited to this.

(1)第一の原料粉と第二の原料粉の混合
まず、第一の原料粉を主原料とし、第二の原料粉を、好ましくは5wt.%〜50wt.%、より好ましくは10〜30wt.%の範囲で均一に混合する。ここでの原料粉の混合比率により、混合スラリー131を作製する際の第一の原料粉と第二の原料粉との配合比が決まる。製造コストを低減させる目的からは、なるべく第一の原料粉の第二の原料粉に対する比率を高くする必要がある。第二の原料粉の混合比率が5wt.%以上であれば、成形、焼成後の多孔質シリカ板体151の空隙が少なくなり、密度が十分に高く、その結果多孔質シリカ板体151の寸法精度や耐熱性を向上させることができる。また、第二の原料粉の混合比率が50wt.%以下であれば、成形、焼成後の多孔質シリカ板体151の空隙を十分確保でき、離型性をより高めることができる。混合手法としては、比較的量が少ない場合、V型ミキサーを用いることもできるが、この手法に限定されるわけではない。
(1) Mixing of first raw material powder and second raw material powder First, the first raw material powder is used as a main raw material, and the second raw material powder is preferably 5 wt. % To 50 wt. %, More preferably 10-30 wt. Mix evenly in the range of%. The mixing ratio of the raw material powder here determines the mixing ratio of the first raw material powder and the second raw material powder when the mixed slurry 131 is produced. In order to reduce the manufacturing cost, it is necessary to increase the ratio of the first raw material powder to the second raw material powder as much as possible. The mixing ratio of the second raw material powder is 5 wt. If it is% or more, the voids of the porous silica plate 151 after molding and firing are reduced, and the density is sufficiently high. As a result, the dimensional accuracy and heat resistance of the porous silica plate 151 can be improved. The mixing ratio of the second raw material powder is 50 wt. If it is% or less, the space | gap of the porous silica board 151 after shaping | molding and baking can fully be ensured, and a mold release property can be improved more. As a mixing method, when the amount is relatively small, a V-type mixer can be used, but it is not limited to this method.

(2)スラリー(混合水溶液)の作製
上記で作製した第一の原料粉と第二の原料粉との混合粉を、主原料として95〜80wt.%、純水を5〜20wt.%として混合スラリー131とする。角形シリカ容器10作製中の不純物汚染には注意が必要であり、多孔質シリカ板体151中のLi、Na、Kの各濃度が5wt.ppm以下となるように混合スラリー131を作製することが好ましく、1wt.ppm以下とすることがさらに好ましい。
(2) Preparation of slurry (mixed aqueous solution) The mixed powder of the first raw material powder and the second raw material powder prepared above was used as a main raw material at 95 to 80 wt. %, Pure water 5-20 wt. % Is used as the mixed slurry 131. Care must be taken for impurity contamination during the production of the square silica container 10, and each concentration of Li, Na, K in the porous silica plate 151 is 5 wt. It is preferable to prepare the mixed slurry 131 so as to be equal to or lower than ppm. More preferably, it is at most ppm.

本発明では、上記のように第一の原料粉、第二の原料粉、及び混合スラリー131の少なくとも一つにAl元素を添加することが好ましい。混合スラリー131にAl元素を含有させるためには、水やアルコールに可溶性のAl化合物、例えば、微量の硝酸アルミニウム、炭酸アルミニウム、塩化アルミニウムのいずれかを、純水やアルコールに溶解混合することなどによって行うことができる。添加するAlの量は、製造後の角形シリカ容器10の多孔質シリカ板体151中のAl濃度が5〜500wt.ppmとなるようにし、10〜100wt.ppmとなるようにすることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to add Al element to at least one of the first raw material powder, the second raw material powder, and the mixed slurry 131 as described above. In order to contain the Al element in the mixed slurry 131, by dissolving and mixing an Al compound soluble in water or alcohol, for example, any one of a small amount of aluminum nitrate, aluminum carbonate, and aluminum chloride in pure water or alcohol. It can be carried out. The amount of Al to be added is such that the Al concentration in the porous silica plate 151 of the square silica container 10 after manufacture is 5 to 500 wt. ppm, and 10 to 100 wt. It is preferable to make it ppm.

なお、混合スラリーとした状態でAl元素を添加する代わりに、混合スラリー131を作製する前に、混合する前の水にAl元素を添加することにより、混合スラリー131にAl元素を添加してもよい。   Instead of adding the Al element in the mixed slurry state, the Al element may be added to the mixed slurry 131 by adding the Al element to the water before mixing before preparing the mixed slurry 131. Good.

また、この混合スラリー131には、さらに必要に応じて分散剤(例えばポリアクリル酸塩)、消泡剤(例えばポリエチレングリコール)、潤滑剤(例えばステアリン酸、ワックス)、結合剤(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリステレンアクリル系レジン、パラフィン系ワックス、エポキシレジン、メチルセルロース、エチルセルロース)等を適量混合することができる。   Further, the mixed slurry 131 may further include a dispersant (for example, polyacrylate), an antifoaming agent (for example, polyethylene glycol), a lubricant (for example, stearic acid, wax), a binder (for example, polyethylene, A suitable amount of polypropylene, a polystyrene acrylic resin, a paraffin wax, an epoxy resin, methyl cellulose, ethyl cellulose, or the like can be mixed.

(3)スラリーの均質混合
円筒状シリカガラス容器及びシリカガラスボールから成るボールミルの中に混合スラリー131を投入し1〜2時間混合する。作製された混合スラリー131の密度(比重)は1.6〜2.1g/cm好ましくは1.7〜2.0g/cmとし、粘性度は1〜10/secのせん断速度において300〜3000mPa・secとすることが好ましい。
(3) Homogenous mixing of slurry The mixed slurry 131 is put into a ball mill composed of a cylindrical silica glass container and silica glass balls, and mixed for 1 to 2 hours. The density (specific gravity) of the prepared mixed slurry 131 is 1.6 to 2.1 g / cm 3, preferably 1.7 to 2.0 g / cm 3 , and the viscosity is 300 to 300 at a shear rate of 1 to 10 / sec. It is preferable to set it as 3000 mPa * sec.

(4)スラリーの真空脱ガス
シリカガラスチャンバー内に混合スラリー131を設置し、室温下にて10Pa以下の真空度で5〜30分間真空脱ガス処理を行う。ただし、この処理は製造された角形シリカ容器の用途によっては行わない場合もある。
(4) Vacuum degassing of slurry The mixed slurry 131 is placed in a silica glass chamber, and vacuum degassing is performed at room temperature at a vacuum degree of 10 4 Pa or less for 5 to 30 minutes. However, this treatment may not be performed depending on the use of the manufactured square silica container.

このようにして混合スラリー131を作製した後、図7の(a−3)に示したように、混合スラリー131を型枠内に導入する。   After preparing the mixed slurry 131 in this way, the mixed slurry 131 is introduced into the mold as shown in FIG.

次に、図7の(a−4)に示したように、混合スラリーを型枠内で脱水及び乾燥し、多孔質シリカ板体の仮成形体141を作製する(仮成形工程)。具体的には、型枠内に入った混合スラリー131をクリーンオーブン内に入れ、室温から5〜20℃/時で昇温後、50〜200℃にて10〜100時間保持して、水分を蒸発させ乾燥させる(鋳込み成形)。このときの型としては、石膏等の多孔質セラミック製型や多孔質プラスチック製型を用いることができる。   Next, as shown in (a-4) of FIG. 7, the mixed slurry is dehydrated and dried in a mold to produce a porous silica plate temporary molded body 141 (temporary molding step). Specifically, the mixed slurry 131 contained in the mold is put in a clean oven, heated from room temperature to 5 to 20 ° C./hour, and then held at 50 to 200 ° C. for 10 to 100 hours to remove moisture. Evaporate and dry (casting). As the mold at this time, a porous ceramic mold such as gypsum or a porous plastic mold can be used.

このとき、仮成形体141の両平行平面のうち一方に、溝及び穴の少なくともいずれかを形成することが好ましい。この溝又は穴の形成は、例えば、型の形状自体を溝又は穴を形成するように構成することによって行うことができる。また、いったん仮成形体141を作製してから、その後、溝又は穴を形成してもよい。図5(a)及び図5(b)には、多孔質シリカ板体の仮成形体に溝31を形成する場合の概略を示した。図6(a)及び図6(b)には、多孔質シリカ板体の仮成形体に円錐形状の穴32を形成する場合の概略を示した。
ここで溝及び穴の少なくともいずれかを形成した面の側は、後述する焼成工程で加熱される面となる。
At this time, it is preferable to form at least one of a groove and a hole in one of both parallel planes of the temporary molded body 141. This groove or hole can be formed, for example, by configuring the shape of the mold itself to form a groove or hole. Moreover, after producing the temporary molding 141 once, you may form a groove | channel or a hole after that. FIG. 5A and FIG. 5B schematically show the case where the grooves 31 are formed in the temporary molded body of the porous silica plate. FIGS. 6A and 6B schematically show the case where the conical hole 32 is formed in the temporary molded body of the porous silica plate.
Here, the side of the surface on which at least one of the groove and the hole is formed becomes a surface to be heated in the firing step described later.

このようにして多孔質シリカ板体の仮成形体141を作製した後、焼成して多孔質シリカ板体151とする(焼成工程)のであるが、本発明では、多孔質シリカ板体151の両平行平面のうち、シリカ容器10として組み立てた際に内表面となる表面部分の少なくとも一部に、多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤を含有させることが好ましい。この離型促進剤の含有は、仮成形工程の後に、離型促進剤を仮成形体141の両平行平面のうち焼成工程において加熱される面とは反対側の面の少なくとも一部に塗布し、乾燥させることにより行うこともできるし、後述するように、焼成工程の後に、離型促進剤を多孔質シリカ板体151の両平行平面のうち焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に離型促進剤を塗布することにより行うこともできる。離型促進剤の含有の具体的な方法は後述する。   In this way, the porous silica plate body 151 is fabricated and then fired to form the porous silica plate body 151 (firing step). In the present invention, both porous silica plate bodies 151 are formed. Of the parallel planes, it is preferable that at least a part of the surface portion that becomes the inner surface when assembled as the silica container 10 contains a release accelerator that promotes release of the polycrystalline silicon ingot. The mold release accelerator is contained after applying the mold release accelerator to at least a part of the surface opposite to the surface to be heated in the firing process of both parallel planes of the temporary molded body 141 after the temporary molding process. It can also be performed by drying, and, as will be described later, after the firing step, the mold release accelerator is placed on the opposite side of the surface parallel to the surface heated in the firing step of both parallel planes of the porous silica plate 151. It can also be performed by applying a mold release accelerator to at least a part of the surface. A specific method of containing the mold release accelerator will be described later.

仮成形工程の後、図7の(a−5)に示したように、多孔質シリカ板体の仮成形体141を、焼成して多孔質シリカ板体151とする(焼成工程)。この焼成工程は、不活性ガスを主成分とし、Oガスを含有する雰囲気にて、1200〜1500℃の温度で行う。さらに、多孔質シリカ板体の仮成形体141の両平行平面のうち一方の側から加熱して焼成し、該加熱した側の表面部分のかさ密度がその反対側の表面部分のかさ密度よりも高い多孔質シリカ板体151とする。 After the temporary forming step, as shown in FIG. 7A-5, the porous silica plate temporary formed body 141 is fired to form a porous silica plate 151 (firing step). This firing step is performed at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere containing an inert gas as a main component and an O 2 gas. Furthermore, it heats and bakes from one side among both parallel planes of the temporary molded body 141 of the porous silica plate, and the bulk density of the surface portion on the heated side is larger than the bulk density of the surface portion on the opposite side. A high porous silica plate 151 is used.

この焼成工程には、例えば、図9に示したような一方向加熱電気炉等の焼成炉を用いることができる。
図9に示した一方向加熱電気炉401は、例えば、高純度アルミナボード等からなる上部保温材411及び下部保温材412、二珪化モリブデン等からなるヒーター421、吸気口431、排気口432、多孔質シリカ板体の仮成形体141を搬送する耐熱性ベルトコンベアー441等を具備する。
In this firing step, for example, a firing furnace such as a one-way heating electric furnace as shown in FIG. 9 can be used.
The one-way heating electric furnace 401 shown in FIG. 9 includes, for example, an upper heat insulating material 411 and a lower heat insulating material 412 made of a high-purity alumina board, a heater 421 made of molybdenum disilicide, an air inlet 431, an air outlet 432, a porous A heat-resistant belt conveyor 441 for conveying a temporary molded body 141 made of a porous silica plate.

この焼成炉を用いて多孔質シリカ板体の仮成形体141の焼成を行うには、以下のようにする。まず、多孔質シリカ板体の仮成形体141を、耐熱性ベルトコンベアー441に載せ、一方向加熱電気炉401内に搬送する。次いで、吸気口431及び排気口432を用いて、炉内をN(窒素)ガス、He(ヘリウム)ガス、Ar(アルゴン)ガス等の不活性ガスを主成分とするO(酸素)ガス含有雰囲気とする。次いで、ヒーター421により、室温から1000℃に至るまで50℃/時〜500℃/時にて昇温し、仮成形体141に含まれているバインダー等の有機物質を酸化、燃焼、除去する。次いで1000℃から1200〜1500℃に至るまでに、20℃/時〜200℃/時にて昇温し、引き続き1200〜1500℃好ましくは1250〜1350℃の範囲の所定温度にて、1〜10時間保持し、仮成形体141中の第一の原料粉と、第二の原料粉を焼結させる。これらの加熱は、ヒーター421により、仮成形体141の一方向から行われる。焼成雰囲気は、コストの点ではNガスを不活性ガスとするのが最も好ましい。 The firing of the porous silica plate temporary molded body 141 using this firing furnace is performed as follows. First, a porous silica plate temporary molded body 141 is placed on a heat-resistant belt conveyor 441 and conveyed into a one-way heating electric furnace 401. Next, using the intake port 431 and the exhaust port 432, the inside of the furnace is O 2 (oxygen) gas containing an inert gas such as N 2 (nitrogen) gas, He (helium) gas, or Ar (argon) gas as a main component. The atmosphere is contained. Next, the heater 421 raises the temperature from room temperature to 1000 ° C. at 50 ° C./hour to 500 ° C./hour to oxidize, burn, and remove organic substances such as a binder contained in the temporary molded body 141. Subsequently, the temperature is increased from 1000 ° C. to 1200 to 1500 ° C. at 20 ° C./hour to 200 ° C./hour, and subsequently at a predetermined temperature in the range of 1200 to 1500 ° C., preferably 1250 to 1350 ° C., for 1 to 10 hours. The first raw material powder in the temporary molded body 141 and the second raw material powder are sintered. Such heating is performed from one direction of the temporary molded body 141 by the heater 421. The firing atmosphere is most preferably N 2 gas as an inert gas in terms of cost.

焼成工程におけるOガス含有量は、各種有機物(バインダー、分散剤、消泡剤、潤滑剤、結合剤等)を酸化除去する目的から1〜30vol.%が好ましい。Oガス含有量が1vol.%以上であれば、有機バインダーの除去をより効果的に行うことができる。また、Oガス含有量が30vol.%以下であれば、有機バインダー除去に十分であり、ヒーター材の消耗を低減したり、焼成のためのガスのコストも抑制することができ、工業上好ましい。 The O 2 gas content in the firing step is 1 to 30 vol. For the purpose of oxidizing and removing various organic substances (binder, dispersant, antifoaming agent, lubricant, binder, etc.). % Is preferred. O 2 gas content is 1 vol. If it is% or more, the organic binder can be removed more effectively. The O 2 gas content is 30 vol. If it is% or less, it is sufficient for removing the organic binder, and the consumption of the heater material can be reduced, and the cost of gas for firing can be suppressed, which is industrially preferable.

また、前述のように多孔質シリカ板体の仮成形体141に溝及び穴の少なくともいずれかを形成した場合には、溝及び穴の少なくともいずれかを形成した面の側から加熱して焼成する。このようにすると、焼成工程において多孔質シリカ板体にソリ、曲がりやワレが発生しづらくなる。   In addition, when at least one of the groove and the hole is formed in the porous silica plate temporary molded body 141 as described above, it is fired by heating from the side of the surface on which at least one of the groove and the hole is formed. . If it does in this way, it will become difficult to generate | occur | produce a warp, a curvature, and a crack in a porous silica board in a baking process.

このように、多孔質シリカ板体の仮成形体141は連続的に一方向から加熱、焼成されるため、多孔質シリカ板体151の焼成面(ヒーター側の面)はかさ密度が高くなり、反対面はかさ密度が低くなる。   Thus, since the porous silica plate body preform 141 is continuously heated and fired from one direction, the fired surface (heater side surface) of the porous silica plate body 151 has a high bulk density. The opposite surface has a lower bulk density.

焼成後、多孔質シリカ板体151は耐熱性ベルトコンベアー441で炉外へ搬出され冷却される。   After firing, the porous silica plate 151 is carried out of the furnace by the heat resistant belt conveyor 441 and cooled.

以上のようにして、多孔質シリカ板体151を製造するのであるが、上記のように、本発明では、多孔質シリカ板体151の両平行平面のうち、シリカ容器10として組み立てた際に内表面となる表面部分の少なくとも一部に、多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤を含有させることが好ましい。ただし、角形シリカ容器10に収容するシリコンへの汚染を極力避けたい場合等は離型促進剤を含有させなくともよい。   As described above, the porous silica plate body 151 is manufactured. As described above, in the present invention, when the porous silica plate body 151 is assembled as the silica container 10 out of the two parallel planes of the porous silica plate body 151, the porous silica plate body 151 is manufactured. It is preferable that a release accelerator for promoting the release of the polycrystalline silicon ingot is contained in at least a part of the surface portion serving as the surface. However, when it is desired to avoid contamination of silicon contained in the rectangular silica container 10 as much as possible, it is not necessary to include a mold release accelerator.

離型促進剤を含有させる具体的な方法として、まず、仮成形工程の後に、仮成形体141の両平行平面のうち焼成工程において加熱される面とは反対側の面の少なくとも一部に塗布し、乾燥させて、仮成形体141の両平行平面のうち焼成工程において加熱される面とは反対側の面の少なくとも一部に離型促進剤を添加することにより離型促進剤を含有させる具体的な方法を例示して説明する。   As a specific method of containing a mold release accelerator, first, after the temporary forming step, it is applied to at least a part of the surface opposite to the surface heated in the firing step among both parallel planes of the temporary formed body 141. The mold release accelerator is added to at least a part of the surface opposite to the surface to be heated in the firing step of both parallel planes of the temporary molded body 141 by adding a mold release accelerator. A specific method will be exemplified and described.

例えば再結晶タイプのCa、Sr、Ba等のアルカリ土類金属元素の場合、水又はアルコールに溶解するこれら元素化合物である塩化物、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩等を選出し、仮成形体141の両平行平面のうち焼成工程において加熱される面とは反対側の面に対してスプレー方式、エアーブラシ方式、ローラー方式、又は刷毛塗り方式等により、塗布、乾燥させることにより添加処理を行うことができる。離型促進剤が添加処理された仮成形体141は、焼成工程にて、不活性ガスを主成分とするOガス含有雰囲気にて、1200〜1500℃で焼成されることになる。焼成工程によりこれら離型促進剤は表面の少なくとも2mm厚に含有されることになる。含有濃度としてはCa、Sr、Baのアルカリ土類金属元素の合計値として50〜5000wt.ppmとすることが好ましく、100〜1000wt.ppmとすることがさらに好ましい。 For example, in the case of alkaline earth metal elements such as recrystallized type Ca, Sr, Ba, etc., chlorides, nitrates, carbonates, acetates, etc., which are these element compounds that are dissolved in water or alcohol, are selected, and the temporary molded body 141 is selected. Applying and drying by spraying, airbrushing, rollering, or brushing, etc. on the opposite side of the plane parallel to the surface heated in the firing step. Can do. The temporary molded body 141 to which the release accelerator is added is fired at 1200 to 1500 ° C. in an O 2 gas-containing atmosphere mainly containing an inert gas in the firing step. These mold release accelerators are contained at least 2 mm thick on the surface by the firing step. The content concentration is 50 to 5000 wt. As the total value of alkaline earth metal elements of Ca, Sr, and Ba. ppm, preferably 100 to 1000 wt. More preferably, it is ppm.

離型促進剤を含有させる具体的な別の方法として、焼成工程の後に、離型促進剤を多孔質シリカ板体151の両平行平面のうち焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に離型促進剤を塗布することにより行う方法を説明する。   As another specific method for containing a mold release accelerator, after the firing step, the surface on the opposite side to the surface heated in the firing step among the two parallel planes of the porous silica plate 151 A method of applying a mold release accelerator to at least a part of this will be described.

上記の仮成形工程後の塗布による離型促進剤の添加の方法の代わりに、又はそれに加えて、焼成工程の後に、離型促進剤を多孔質シリカ板体151の両平行平面のうち焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に塗布(コーティング)することにより離型促進剤を含有させることができる。Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類金属元素の少なくとも1種以上の化合物混合溶液を焼成後の多孔質シリカ板体151の両平行平面のうち焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部上にスプレー方式、エアーブラシ方式等により塗布、乾燥させることにより、塗布処理を行う。塗布濃度としては、Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類金属元素合計値として50〜5000μg/cmとすることが好ましく、100〜1000μg/cmとすることがさらに好ましい。 Instead of, or in addition to, the method of adding the release accelerator by application after the temporary molding step, the release accelerator is used as a firing step in both parallel planes of the porous silica plate 151 after the firing step. The release accelerator can be contained by applying (coating) at least a part of the surface opposite to the surface heated in step (b). The surface on the opposite side to the surface heated in the firing step of both parallel planes of the porous silica plate 151 after firing the mixed solution of at least one compound of alkaline earth metal elements such as Ca, Sr, Ba, etc. A coating process is performed by applying and drying at least a part of the film by a spray method, an air brush method, or the like. The coating concentration, Ca, Sr, it is preferable that the 50~5000μg / cm 2 as an alkaline earth metal element sum of such Ba, and even more preferably from 100-1000 / cm 2.

OH基濃度の調整は、第一の原料粉の種類の選定、乾燥工程や焼結工程の雰囲気、温度、時間条件を変化させることによって行い、多孔質シリカ板体151に5〜500wt.ppmの濃度で含有されるようにすることが好ましい。また、30〜300wt.ppmの範囲とすることがさらに好ましい。   The OH group concentration is adjusted by selecting the type of the first raw material powder and changing the atmosphere, temperature, and time conditions of the drying process and the sintering process, so that the porous silica plate 151 has 5 to 500 wt. It is preferable to contain at a concentration of ppm. Also, 30 to 300 wt. More preferably, it is in the range of ppm.

(II)第2の態様
本発明に係る角形シリカ容器10の製造方法の別の一例(第2の態様、乾式法)の概略を図8に示した。
(II) 2nd aspect The outline of another example (2nd aspect, a dry process) of the manufacturing method of the square silica container 10 which concerns on this invention was shown in FIG.

まず、図8の(b−1)に示したように、原料粉を作製する。具体的には、第一の原料粉として、粒径0.03〜3.0mmのシリカ粉と、第二の原料粉として粒径0.1〜10μmのシリカ粉を作製する。これらの原料粉は、第1の態様の際と同様にして作製することができる。   First, as shown to (b-1) of FIG. 8, raw material powder is produced. Specifically, silica powder having a particle size of 0.03 to 3.0 mm and silica powder having a particle size of 0.1 to 10 μm are prepared as the first raw material powder. These raw material powders can be produced in the same manner as in the first embodiment.

第二の原料粉を作製した後、後述する混合粉を作製する前に、第二の原料粉から、第二の原料粉が集合してなる粒径5〜500μmの顆粒体を作製することができることも、第1の態様と同様である。このように第二の原料粉を顆粒体とすることで、第二の原料粉の取り扱いが簡便になるので好ましい。   After producing the second raw material powder, before producing the mixed powder to be described later, it is possible to produce a granule having a particle size of 5 to 500 μm in which the second raw material powder is aggregated from the second raw material powder. What can be done is the same as in the first embodiment. Thus, it is preferable to use the second raw material powder as a granule because the second raw material powder can be handled easily.

この実施態様(第2の態様)においては、第一の原料粉、第二の原料粉、及び後述する、第一の原料粉と第二の原料粉と有機バインダーとを混合した混合粉231の少なくとも一つにAl元素を添加(ドーピング)することが好ましい。このことにより、多孔質シリカ板体251にAl元素を含有させることができる。これにより、上記したように、Li、Na、K等のアルカリ金属元素やTi、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo、Au等の遷移金属元素の多孔質シリカ板体251中の移動、拡散を防止することができ、また、角形シリカ容器10の耐熱変形性を向上させることができる。   In this embodiment (second aspect), the first raw material powder, the second raw material powder, and the mixed powder 231 obtained by mixing the first raw material powder, the second raw material powder, and the organic binder described later are used. It is preferable to add (doping) Al element to at least one. Thereby, Al element can be contained in the porous silica plate 251. Thereby, as described above, the movement of alkali metal elements such as Li, Na, and K and transition metal elements such as Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Mo, and Au in the porous silica plate 251; Diffusion can be prevented and the heat distortion resistance of the square silica container 10 can be improved.

第一の原料粉及び第二の原料粉の少なくともいずれか一方にAl元素を添加するには、水やアルコールに可溶性のAl化合物溶液に原料粉を浸漬して含浸させ、次いで一定速度で引き上げて乾燥するなどの方法を用いることができる。添加するAlの量は、製造後の多孔質シリカ板体251中のAl濃度が5〜500wt.ppmとなるようにすることが好ましく、10〜100wt.ppmとなるようにすることがさらに好ましい。   In order to add Al element to at least one of the first raw material powder and the second raw material powder, the raw material powder is immersed and impregnated in an Al compound solution soluble in water or alcohol, and then pulled up at a constant rate. A method such as drying can be used. The amount of Al to be added is such that the Al concentration in the porous silica plate 251 after manufacture is 5 to 500 wt. It is preferable to make it ppm, and 10 to 100 wt. It is more preferable to adjust to ppm.

次に、図8の(b−2)に示したように、第一の原料粉と、第二の原料粉と、有機バインダーとを混合させ、混合粉231を作製する。第二の原料粉は、上記のように顆粒体の状態で混合させて混合粉231とすることもできる。   Next, as shown to (b-2) of FIG. 8, 1st raw material powder, 2nd raw material powder, and an organic binder are mixed, and the mixed powder 231 is produced. The second raw material powder may be mixed in the state of granules as described above to obtain a mixed powder 231.

この混合は、有機バインダーを除いた比率として、第一の原料粉を主原料とし、第二の原料粉を、好ましくは5wt.%〜50wt.%、より好ましくは10〜30wt.%の範囲で均一に混合する。混合粉231中の有機バインダーの比率は重量比率1〜10wt.%とすることが好ましい。   In this mixing, the first raw material powder is the main raw material and the second raw material powder is preferably 5 wt. % To 50 wt. %, More preferably 10-30 wt. Mix evenly in the range of%. The ratio of the organic binder in the mixed powder 231 is 1 to 10 wt. % Is preferable.

製造コストを低減させる目的からは、なるべく第一の原料粉の第二の原料粉に対する比率を高くする必要がある。第二の原料粉の混合比率が5wt.%以上であれば、成形、焼成後の多孔質シリカ板体251の空隙が少なくなり、密度が十分に高く、その結果多孔質シリカ板体251の寸法精度や耐熱性を向上させることができる。また、第二の原料粉の混合比率が50wt.%以下であれば、成形、焼成後の多孔質シリカ板体251の空隙を十分確保でき、離型性をより高めることができる。混合手法としては、比較的量が少ない場合、V型ミキサーを用いることもできるが、この手法に限定されるわけではない。   In order to reduce the manufacturing cost, it is necessary to increase the ratio of the first raw material powder to the second raw material powder as much as possible. The mixing ratio of the second raw material powder is 5 wt. If it is at least%, voids in the porous silica plate 251 after molding and firing are reduced, and the density is sufficiently high. As a result, the dimensional accuracy and heat resistance of the porous silica plate 251 can be improved. The mixing ratio of the second raw material powder is 50 wt. If it is% or less, sufficient voids in the porous silica plate 251 after molding and firing can be secured, and the releasability can be further improved. As a mixing method, when the amount is relatively small, a V-type mixer can be used, but it is not limited to this method.

上記のように、第一の原料粉及び第二の原料粉の少なくともいずれかにAl元素を添加する代わりに、又はそれに加えて、混合粉231に対してAl元素を添加してもよい。この場合、水やアルコールに可溶性のAl化合物溶液に混合粉231を浸漬して含浸させ、次いで一定速度で引き上げて乾燥するなどの方法を用いることができる。添加するAlの量は、製造後の角形シリカ容器10の多孔質シリカ板体251中のAl濃度が5〜500wt.ppmとなるようにし、10〜100wt.ppmとなるようにすることが好ましい。   As described above, an Al element may be added to the mixed powder 231 instead of or in addition to adding the Al element to at least one of the first raw material powder and the second raw material powder. In this case, it is possible to use a method in which the mixed powder 231 is immersed and impregnated in an Al compound solution soluble in water or alcohol, and then pulled up at a constant speed and dried. The amount of Al to be added is such that the Al concentration in the porous silica plate 251 of the square silica container 10 after manufacture is 5 to 500 wt. ppm, and 10 to 100 wt. It is preferable to make it ppm.

次に、図8の(b−3)、(b−4)に示したように、混合粉231を型枠内に導入し、50〜200℃に加熱して有機バインダーを溶融することにより、多孔質シリカ板体の仮成形体241を作製する。作製方法としては、ホットプレス法や射出成形法等が利用できる。   Next, as shown in (b-3) and (b-4) of FIG. 8, the mixed powder 231 is introduced into the mold and heated to 50 to 200 ° C. to melt the organic binder. A temporary molded body 241 of a porous silica plate is produced. As a manufacturing method, a hot press method, an injection molding method, or the like can be used.

具体的には、まず、混合粉231を型枠内へ導入し、内壁部の形状に合わせて所定の形状に形成する。次いで、型枠内の混合粉231を加圧(プレス)し、0.1〜1MPaの所定の圧力に調整しつつ、混合粉231の温度が50〜200℃の所定の温度に達するまで昇温し、ある程度圧密してバインダーが溶着するまで保持する。次いで室温まで放冷し原料の多孔質シリカ板体の仮成形体241を得る。   Specifically, first, the mixed powder 231 is introduced into the mold and formed into a predetermined shape in accordance with the shape of the inner wall portion. Next, the mixed powder 231 in the mold is pressed (pressed) and adjusted to a predetermined pressure of 0.1 to 1 MPa, and the temperature of the mixed powder 231 is increased until it reaches a predetermined temperature of 50 to 200 ° C. Then, it is held to a certain degree of compaction until the binder is welded. Subsequently, it is allowed to cool to room temperature to obtain a raw material porous silica plate temporary molded body 241.

このとき、多孔質シリカ基体の仮成形体241の両平行平面のうち一方に、溝及び穴の少なくともいずれかを形成することが好ましい。この溝又は穴の形成は、例えば、型の形状自体を溝又は穴を形成するように構成することによって行うことができる。また、いったん仮成形体241を作製してから、その後、溝又は穴を形成してもよい。
ここで溝及び穴の少なくともいずれかを形成した面の側は、後述する焼成工程で加熱される面となる。
At this time, it is preferable to form at least one of a groove and a hole in one of both parallel planes of the temporary molded body 241 of the porous silica substrate. This groove or hole can be formed, for example, by configuring the shape of the mold itself to form a groove or hole. Alternatively, the temporary molded body 241 may be once produced and then a groove or a hole may be formed.
Here, the side of the surface on which at least one of the groove and the hole is formed becomes a surface to be heated in the firing step described later.

このようにして多孔質シリカ板体の仮成形体241を作製した後、焼成して多孔質シリカ板体251とする(焼成工程)のであるが、本発明では、多孔質シリカ板体251の両平行平面のうち、シリカ容器10として組み立てた際に内表面となる表面部分の少なくとも一部に、多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤を含有させることが好ましい。この離型促進剤の含有は、この実施態様においても上記の第1の態様と同様に、仮成形工程の後に、離型促進剤を仮成形体241の両平行平面のうち焼成工程において加熱される面とは反対側の面の少なくとも一部に塗布し、乾燥させることにより行うこともできるし、後述するように、焼成工程の後に、離型促進剤を多孔質シリカ板体251の両平行平面のうち焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に離型促進剤を塗布することにより行うこともできる。   In this way, the porous silica plate body 241 is prepared and then fired to form the porous silica plate body 251 (firing step). In the present invention, both of the porous silica plate bodies 251 are used. Of the parallel planes, it is preferable that at least a part of the surface portion that becomes the inner surface when assembled as the silica container 10 contains a release accelerator that promotes release of the polycrystalline silicon ingot. Even in this embodiment, the release accelerator is heated in the firing step of the two parallel planes of the temporary molded body 241 after the temporary forming step in the same manner as in the first aspect. It can also be performed by applying it to at least a part of the surface opposite to the surface to be dried and drying it. As will be described later, after the firing step, the mold release accelerator is applied in parallel to the porous silica plate 251. It can also carry out by apply | coating a mold release accelerator to at least one part of the surface on the opposite side to the surface heated in the baking process among the planes.

次に、図8の(b−5)に示したように、多孔質シリカ板体の仮成形体241を、不活性ガスを主成分とし、Oガスを含有する雰囲気にて、1200〜1500℃の温度で、仮成形体241の両平行平面のうち一方の側から加熱して焼成し、多孔質シリカ板体とする(焼成工程)。
この工程は、上記した第1の態様の焼成工程と同様にして行うことができる。
Next, as shown in (b-5) of FIG. 8, the porous silica plate temporary molded body 241 is 1200 to 1500 in an atmosphere containing an inert gas as a main component and O 2 gas. At a temperature of ° C., the porous molded body 241 is heated and fired from one side of both parallel planes to obtain a porous silica plate (firing step).
This step can be performed in the same manner as the firing step of the first aspect described above.

以上のようにして、多孔質シリカ板体251を製造するのであるが、第1の態様と同様に、離型促進剤の含有を、焼成工程の後に、離型促進剤を多孔質シリカ板体251の両平行平面のうち焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に離型促進剤を塗布することにより行うこともできる。   As described above, the porous silica plate 251 is manufactured. As in the first embodiment, the release accelerator is contained in the porous silica plate after the firing step. It can also carry out by apply | coating a mold release accelerator to at least one part of the surface on the opposite side to the surface heated in the baking process among the 251 parallel planes.

これらのようにして製造した平行平板状の多孔質シリカ板体を、例えば、図4に示したように、カーボン製等のサセプタ80内で組み合わせて角形シリカ容器10とする。この場合、多孔質シリカ板体の密度の高い方が外側にくるように配置する。このような配置で全体を加熱すると、多孔質シリカ板体同士が溶着し、簡単に角形シリカ容器10を一体化させることができる。   For example, as shown in FIG. 4, the parallel flat porous silica plates manufactured as described above are combined in a susceptor 80 made of carbon or the like to form a square silica container 10. In this case, it arrange | positions so that the one where the density of a porous silica board body may come outside. When the whole is heated in such an arrangement, the porous silica plates are welded together, and the square silica container 10 can be easily integrated.

本発明に係る多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器を用いて多結晶シリコンインゴットの製造を行う方法の一例を説明する。
まず、本発明に係る角形シリカ容器に原料である溶融シリコンを投入する。次に、溶融シリコンを加熱保温し所定温度の融液とする。次に、角形シリカ容器の底部から冷却を進め、シリコンの結晶を成長させる。
An example of a method for producing a polycrystalline silicon ingot using the rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to the present invention will be described.
First, molten silicon as a raw material is put into a rectangular silica container according to the present invention. Next, the molten silicon is heated and kept at a predetermined temperature. Next, cooling proceeds from the bottom of the rectangular silica container to grow silicon crystals.

シリコンを凝固して多結晶シリコンインゴットを製造した後、角形シリカ容器から多結晶シリコンインゴットを取り出す。本発明では、かさ密度の制御により、多結晶シリコンインゴットの角形シリカ容器との融着を抑制することができるので、多結晶シリコンインゴットを取り出し易く、また、破損を防止することができる。
その後、取り出した多結晶シリコンインゴットを所定の厚さにスライスして、多結晶シリコン基板とする。
After the silicon is solidified to produce a polycrystalline silicon ingot, the polycrystalline silicon ingot is taken out from the square silica container. In the present invention, since the fusion of the polycrystalline silicon ingot with the rectangular silica container can be suppressed by controlling the bulk density, the polycrystalline silicon ingot can be easily taken out and the breakage can be prevented.
Thereafter, the taken polycrystalline silicon ingot is sliced to a predetermined thickness to obtain a polycrystalline silicon substrate.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
図7に示した本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法(第1の態様)に従い、以下のように多孔質シリカ板体を製造し、さらに角形シリカ容器を製造した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
Example 1
According to the method for producing a porous silica plate according to the present invention shown in FIG. 7 (first embodiment), a porous silica plate was produced as follows, and a square silica container was further produced.

まず、第一の原料粉を以下のように作製した。
天然珪石を50kg準備し、大気雰囲気下で、1000℃、10時間の条件で加熱後、純水の入った水槽へ投入し、急冷却した。これを乾燥後、クラッシャーを用いて粉砕し、粒径0.1〜1.0mm、シリカ(SiO)純度99.99wt.%、総重量40kgのシリカ粉(天然珪石粉)とした。
First, the first raw material powder was produced as follows.
50 kg of natural silica was prepared, heated in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours, put into a water tank containing pure water, and rapidly cooled. This was dried and then pulverized using a crusher to obtain a particle size of 0.1 to 1.0 mm and a silica (SiO 2 ) purity of 99.99 wt. % And a total weight of 40 kg of silica powder (natural silica powder).

また、以下のように、第二の原料粉を作製し、これを顆粒体の状態とした。   Moreover, the 2nd raw material powder was produced as follows and this was made into the state of a granule.

第二の原料粉として、溶融法によって球状非晶質シリカ粉を作製した。粒径0.2〜5μm、重量10kgとした。   As the second raw material powder, spherical amorphous silica powder was produced by a melting method. The particle size was 0.2-5 μm and the weight was 10 kg.

このようにして作製した第二の原料粉を、以下のようにしてバインダーコーティングされた顆粒体とした。第二の原料粉の10kgに対して、パラフィン系バインダー(融点55℃)50g、ステアリン酸系バインダー(融点100℃)50g、純水2.5kgを混合して、顆粒体形成用混合スラリーを作製した。この混合スラリーを、スプレードライヤーにより乾燥させ、バインダーコーティングされた顆粒体を作製した。このバインダーコーティングされた第二の原料粉の顆粒体の顆粒径は10〜100μmであり、平均は50μmであった。   The second raw material powder produced in this way was used as a binder-coated granule as follows. 50 g of paraffinic binder (melting point 55 ° C.), 50 g of stearic acid binder (melting point 100 ° C.) and 2.5 kg of pure water are mixed with 10 kg of the second raw material powder to produce a mixed slurry for forming granules. did. This mixed slurry was dried by a spray dryer to prepare a binder-coated granule. The granule diameter of the binder-coated second raw material powder was 10 to 100 μm, and the average was 50 μm.

次に、V型混合器を使用し、第一の原料粉85wt.%に対して顆粒体状の第二の原料粉を15wt.%を均一に乾式混合した。   Next, using a V-type mixer, the first raw material powder 85 wt. % Of granular second raw material powder at 15 wt. % Were uniformly dry mixed.

この第一の原料粉と顆粒体状の第二の原料粉の混合粉90重量部に対して純水10重量部、さらに、分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム)を少量混合してスラリー状とした。次に、円筒型シリカガラス製容器、及びシリカガラスボールから成るボールミルにて1時間、このスラリーを均一混合した。この均一混合したスラリーに、密度が1.8〜1.9g/cm、1〜10/secのせん断速度にて粘度が約500〜1000mPa・secになるように、純水を適量加えて調整した。次に、このスラリーを容器に入れ、シリカガラスチャンバー内に設置し、室温にて10Paの真空にて3分間真空脱ガス処理を行った。このようにして混合スラリー131とした。 10 parts by weight of pure water and a small amount of a dispersant (ammonium polyacrylate) are mixed with 90 parts by weight of the mixed powder of the first raw material powder and the granular second raw material powder to form a slurry. . Next, the slurry was uniformly mixed for 1 hour in a ball mill composed of a cylindrical silica glass container and silica glass balls. A suitable amount of pure water is added to the uniformly mixed slurry so that the viscosity is about 500 to 1000 mPa · sec at a shear rate of 1.8 to 1.9 g / cm 3 and 1 to 10 / sec. did. Next, this slurry was put in a container, placed in a silica glass chamber, and vacuum degassed for 3 minutes at a vacuum of 10 4 Pa at room temperature. Thus, a mixed slurry 131 was obtained.

次に、石膏製の型の中に混合スラリー131を導入した。   Next, the mixed slurry 131 was introduced into a plaster mold.

次に、型枠内へ導入した混合スラリー131をクリーンオーブン中にて100℃で10時間保持し、その後室温まで冷却し、平行平板状の多孔質シリカ板体の仮成形体141を作製した。   Next, the mixed slurry 131 introduced into the mold was held at 100 ° C. for 10 hours in a clean oven, and then cooled to room temperature to prepare a parallel-plate-shaped porous silica plate temporary molding 141.

次に、多孔質シリカ板体の仮成形体141を型枠から取り外した。
この多孔質シリカ板体の仮成形体141を、図9に示したような一方向加熱電気炉401内に設置した。
Next, the porous silica plate temporary molded body 141 was removed from the mold.
This porous silica plate temporary molded body 141 was placed in a one-way heating electric furnace 401 as shown in FIG.

次いで、酸素20vol.%、窒素80vol.%の雰囲気下にて、室温から1000℃まで500℃/時間の昇温速度で約2時間かけて昇温、1350℃まで200℃/時間の昇温速度で昇温した後、1350℃にて3時間保持した。このようにして、多孔質シリカ板体の仮成形体141を焼成して多孔質シリカ板体151を製造した。   Then, oxygen 20 vol. %, Nitrogen 80 vol. In an atmosphere of 100%, the temperature was raised from room temperature to 1000 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour over about 2 hours, raised to 1350 ° C. at a heating rate of 200 ° C./hour, and then at 1350 ° C. Hold for 3 hours. In this way, the porous silica plate body 151 was manufactured by firing the porous silica plate body temporary molded body 141.

なお、多孔質シリカ板体151の寸法は、縦400mm×横400mm×厚さ15mmとなるようにした。   In addition, the dimension of the porous silica plate 151 was set to be 400 mm long × 400 mm wide × 15 mm thick.

このようにして製造した平行平板状の多孔質シリカ板体151の周辺部を加工し、図4のように5枚を組み合わせて角形シリカ容器10とした。   The peripheral portion of the parallel flat plate-like porous silica plate 151 manufactured in this way was processed, and five pieces were combined as shown in FIG.

(実施例2)
実施例1と同様に角形シリカ容器の製造を行った。ただし、多孔質シリカ板体の仮成形体141の一方の表面部全体に塩化バリウムを塗布し、焼成工程においてこの面とは反対側の面を加熱面として一方向加熱を行った。
(Example 2)
A square silica container was produced in the same manner as in Example 1. However, barium chloride was applied to one entire surface portion of the temporary molded body 141 of the porous silica plate body, and unidirectional heating was performed using the surface opposite to this surface as a heating surface in the firing step.

(実施例3)
実施例1と同様に角形シリカ容器の製造を行った。ただし、混合スラリー131に塩化アルミニウムAlClを少量混合した。
(Example 3)
A square silica container was produced in the same manner as in Example 1. However, a small amount of aluminum chloride AlCl 3 was mixed with the mixed slurry 131.

(実施例4)
実施例1と同様に角形シリカ容器の製造を行った。ただし、混合スラリー131に塩化アルミニウムAlClを少量混合し、また、多孔質シリカ板体の仮成形体141の一方の表面部全体に塩化バリウムを塗布し、焼成工程においてこの面とは反対側の面を加熱面として一方向加熱を行った。
Example 4
A square silica container was produced in the same manner as in Example 1. However, a small amount of aluminum chloride AlCl 3 is mixed into the mixed slurry 131, and barium chloride is applied to the entire surface of one surface of the porous silica plate temporary molded body 141. Unidirectional heating was performed using the surface as the heating surface.

(実施例5)
図8に示した本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法(第2の態様)に従い、以下のように多孔質シリカ板体を製造し、さらに角形シリカ容器を製造した。
(Example 5)
In accordance with the method for producing a porous silica plate according to the present invention shown in FIG. 8 (second embodiment), a porous silica plate was produced as follows, and a square silica container was further produced.

まず、第一の原料粉及び第二の原料粉を、実施例1の際と同様にして作製した。また、第二の原料粉を実施例1の際と同様にして顆粒体とした。   First, the first raw material powder and the second raw material powder were produced in the same manner as in Example 1. The second raw material powder was made into granules in the same manner as in Example 1.

次に、V型混合器を使用し、第一の原料粉85wt.%に対して顆粒体状の第二の原料粉を15wt.%を均一に乾式混合した。   Next, using a V-type mixer, the first raw material powder 85 wt. % Of granular second raw material powder at 15 wt. % Were uniformly dry mixed.

この第一の原料粉と顆粒体状の第二の原料粉の混合粉の中に有機バインダーを少量混合して混合粉231とした。   A small amount of an organic binder was mixed into the mixed powder of the first raw material powder and the granular second raw material powder to obtain a mixed powder 231.

次に、射出成形器のシリンダー内へ導入した混合粉231をシリンダー中にて100℃で保持しつつ、射出成形し、平行平板状の多孔質シリカ板体の仮成形体241を作製した。   Next, the mixed powder 231 introduced into the cylinder of the injection molding machine was injection-molded while being held at 100 ° C. in the cylinder to produce a temporary molded body 241 of a parallel flat plate-like porous silica plate.

次に、この多孔質シリカ板体の仮成形体141を、図9に示したような一方向加熱電気炉401内に設置した。   Next, this porous silica plate temporary molded body 141 was placed in a one-way heating electric furnace 401 as shown in FIG.

次いで、酸素20vol.%、窒素80vol.%の雰囲気下にて、室温から1000℃まで500℃/時間の昇温速度で約2時間かけて昇温、1350℃まで200℃/時間の昇温速度で昇温した後、1350℃にて3時間保持した。このようにして、多孔質シリカ板体の仮成形体141を焼成して多孔質シリカ板体151を製造した。   Then, oxygen 20 vol. %, Nitrogen 80 vol. In an atmosphere of 100%, the temperature was raised from room temperature to 1000 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour over about 2 hours, raised to 1350 ° C. at a heating rate of 200 ° C./hour, and then at 1350 ° C. Hold for 3 hours. In this way, the porous silica plate body 151 was manufactured by firing the porous silica plate body temporary molded body 141.

なお、多孔質シリカ板体151の寸法は、縦400mm×横400mm×厚さ15mmとなるようにした。   In addition, the dimension of the porous silica plate 151 was set to be 400 mm long × 400 mm wide × 15 mm thick.

このようにして製造した平行平板状の多孔質シリカ板体151の周辺部を加工し、5枚を組み合わせて角形シリカ容器10とした。   The peripheral part of the parallel flat plate-like porous silica plate 151 manufactured in this way was processed, and five pieces were combined to form a square silica container 10.

(実施例6)
実施例5と同様に角形シリカ容器の製造を行った。ただし、多孔質シリカ板体の仮成形体241の一方の表面部全体に塩化バリウムを塗布し、焼成工程においてこの面とは反対側の面を加熱面として一方向加熱を行った。
(Example 6)
A square silica container was produced in the same manner as in Example 5. However, barium chloride was applied to one entire surface portion of the temporary molded body 241 of the porous silica plate body, and unidirectional heating was performed using the surface opposite to this surface in the firing step.

(実施例7)
実施例5と同様に角形シリカ容器の製造を行った。ただし、混合粉231に塩化アルミニウムAlClを少量混合した。
(Example 7)
A square silica container was produced in the same manner as in Example 5. However, a small amount of aluminum chloride AlCl 3 was mixed with the mixed powder 231.

(実施例8)
実施例5と同様に角形シリカ容器の製造を行った。ただし、混合粉231に塩化アルミニウムAlClを少量混合し、また、多孔質シリカ板体の仮成形体241の一方の表面部全体に塩化バリウムを塗布し、焼成工程においてこの面とは反対側の面を加熱面として一方向加熱を行った。
(Example 8)
A square silica container was produced in the same manner as in Example 5. However, a small amount of aluminum chloride AlCl 3 is mixed with the mixed powder 231, and barium chloride is applied to the entire surface of one surface of the temporary molded body 241 of the porous silica plate, and the opposite side to this surface is applied in the firing step. Unidirectional heating was performed using the surface as the heating surface.

(比較例1)
以下のようにして、角形シリカ容器を製造した。
(Comparative Example 1)
A square silica container was produced as follows.

まず、第一の原料粉を以下のように作製した。
天然珪石を50kg準備し、大気雰囲気下で、1000℃、10時間の条件で加熱後、純水の入った水槽へ投入し、急冷却した。これを乾燥後、クラッシャーを用いて粉砕し、高純度化処理を行い、粒径0.1〜1.0mm、シリカ(SiO)純度99.999wt.%、総重量40kgのシリカ粉(天然珪石粉)とした。
First, the first raw material powder was produced as follows.
50 kg of natural silica was prepared, heated in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours, put into a water tank containing pure water, and rapidly cooled. After dried, triturated with crusher performs high purification treatment, particle size 0.1 to 1.0 mm, silica (SiO 2) purity 99.999wt. % And a total weight of 40 kg of silica powder (natural silica powder).

また、以下のように、第二の原料粉を作製し、これを顆粒体の状態とした。   Moreover, the 2nd raw material powder was produced as follows and this was made into the state of a granule.

第二の原料粉として、溶融法によって球状非晶質シリカ粉を作製した。粒径0.2〜5μm、重量10kgとした。   As the second raw material powder, spherical amorphous silica powder was produced by a melting method. The particle size was 0.2-5 μm and the weight was 10 kg.

このようにして作製した第二の原料粉を、以下のようにしてバインダーコーティングされた顆粒体とした。第二の原料粉の10kgに対して、パラフィン系バインダー(融点55℃)50g、ステアリン酸系バインダー(融点100℃)50g、純水2.5kgを混合して、顆粒体形成用混合スラリーを作製した。この混合スラリーを、スプレードライヤーにより乾燥させ、バインダーコーティングされた顆粒体を作製した。このバインダーコーティングされた第二の原料粉の顆粒体の、顆粒径は10〜100μmであり、平均は50μmであった。   The second raw material powder produced in this way was used as a binder-coated granule as follows. 50 g of paraffinic binder (melting point 55 ° C.), 50 g of stearic acid binder (melting point 100 ° C.) and 2.5 kg of pure water are mixed with 10 kg of the second raw material powder to produce a mixed slurry for forming granules. did. This mixed slurry was dried by a spray dryer to prepare a binder-coated granule. The granule diameter of the second raw material powder coated with the binder was 10 to 100 μm, and the average was 50 μm.

次に、V型混合器を使用し、第一の原料粉60wt.%に対して顆粒体状の第二の原料粉を40wt.%を均一に乾式混合した。   Next, using a V-type mixer, the first raw material powder 60 wt. % Of the second raw material powder in the form of granules is 40 wt. % Were uniformly dry mixed.

この第一の原料粉と顆粒体状の第二の原料粉の混合粉90重量部に対して純水10重量部、分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム)を少量混合してスラリー状とした。次に、円筒型シリカガラス製容器、及びシリカガラスボールから成るボールミルにて1時間、このスラリーを均一混合した。この均一混合したスラリーに、密度が1.8〜1.9g/cm、粘度が1〜10/secせん断速度にて約500〜1000mPa・secになるように、純水を適量加えて調整した。次に、このスラリーを容器に入れ、シリカガラスチャンバー内に設置し、室温にて10Paの真空にて3分間真空脱ガス処理を行った。このようにして混合スラリーとした。 A small amount of 10 parts by weight of pure water and a dispersing agent (ammonium polyacrylate) were mixed with 90 parts by weight of the mixed powder of the first raw material powder and the granular second raw material powder to form a slurry. Next, the slurry was uniformly mixed for 1 hour in a ball mill composed of a cylindrical silica glass container and silica glass balls. An appropriate amount of pure water was added to the uniformly mixed slurry so that the density was 1.8 to 1.9 g / cm 3 and the viscosity was about 500 to 1000 mPa · sec at a shear rate of 1 to 10 / sec. . Next, this slurry was put in a container, placed in a silica glass chamber, and vacuum degassed for 3 minutes at a vacuum of 10 4 Pa at room temperature. In this way, a mixed slurry was obtained.

次に、角形(角槽形)の形状とすることができる角形型枠内へ混合スラリーを導入した。   Next, the mixed slurry was introduced into a square mold that can be shaped like a square (square tank).

次に、角形型枠内へ導入した混合スラリーをクリーンオーブン中にて150℃で5時間保持し、その後室温まで冷却し、角形(角槽形)形状の多孔質シリカ基体の仮成形体を作製した。   Next, the mixed slurry introduced into the square formwork is kept in a clean oven at 150 ° C. for 5 hours and then cooled to room temperature to produce a square (square tank-shaped) porous silica substrate temporary molded body. did.

次に、二珪化モリブデンヒータを具備する、炉内寸法1m×1m×1mの高純度アルミナボードの耐熱材からなる電気抵抗加熱炉内に多孔質シリカ基体の仮成形体を設置した。そして、酸素20vol.%、窒素80vol.%の雰囲気下にて、室温から1000℃まで500℃/時間の昇温速度で約2時間かけて昇温、1400℃まで200℃/時間の昇温速度で昇温した後、1400℃にて3時間保持した。このようにして、多孔質シリカ基体の仮成形体を焼成して、角形シリカ容器を製造した。   Next, a temporary molded body of a porous silica substrate was placed in an electric resistance heating furnace made of a heat-resistant material of a high-purity alumina board having a furnace size of 1 m × 1 m × 1 m and equipped with a molybdenum disilicide heater. And oxygen 20 vol. %, Nitrogen 80 vol. %, The temperature was increased from room temperature to 1000 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour over about 2 hours, and the temperature was increased from 1400 ° C. at a heating rate of 200 ° C./hour at 1400 ° C. Hold for 3 hours. In this way, the porous silica-based temporary molded body was fired to produce a square silica container.

なお、多孔質シリカ基体の寸法は、内寸が幅400mm×奥行き400mm×高さ400mmとなるようにし、厚さ15mmとなるようにした。   The dimensions of the porous silica substrate were such that the inner dimensions were width 400 mm × depth 400 mm × height 400 mm, and the thickness was 15 mm.

(比較例2)
以下のようにして、角形シリカ容器を製造した。
(Comparative Example 2)
A square silica container was produced as follows.

まず、第一の原料粉及び第二の原料粉を、比較例1の際と同様にして作製した。また、第二の原料粉を比較例1の際と同様にして顆粒体とした。   First, the first raw material powder and the second raw material powder were produced in the same manner as in Comparative Example 1. Further, the second raw material powder was made into granules in the same manner as in Comparative Example 1.

次に、V型混合器を使用し、第一の原料粉60wt.%に対して顆粒体状の第二の原料粉を40wt.%を均一に乾式混合した。   Next, using a V-type mixer, the first raw material powder 60 wt. % Of the second raw material powder in the form of granules is 40 wt. % Were uniformly dry mixed.

この第一の原料粉と顆粒体状の第二の原料粉の混合粉の中に有機バインダーを少量混合して混合粉とした。   A small amount of an organic binder was mixed into the mixed powder of the first raw material powder and the granular second raw material powder to obtain a mixed powder.

次に、角形型枠内へ混合粉を導入した。   Next, the mixed powder was introduced into the square formwork.

次に、角形型枠内へ導入した混合粉をクリーンオーブン中にて150℃で5時間保持し、その後室温まで冷却し、角形(角槽形)形状の多孔質シリカ基体の仮成形体を作製した。   Next, the mixed powder introduced into the rectangular mold is kept in a clean oven at 150 ° C. for 5 hours, and then cooled to room temperature to produce a rectangular (rectangular tank-shaped) porous silica substrate temporary molded body. did.

次に、二珪化モリブデンヒータを具備する、炉内寸法1m×1m×1mの高純度アルミナボードの耐熱材からなる電気抵抗加熱炉内に多孔質シリカ基体の仮成形体を設置した。そして、酸素20vol.%、窒素80vol.%の雰囲気下にて、室温から1000℃まで500℃/時間の昇温速度で約2時間かけて昇温、1400℃まで200℃/時間の昇温速度で昇温した後、1400℃にて5時間保持した。このようにして、多孔質シリカ基体の仮成形体を焼成して、角形シリカ容器を製造した。   Next, a temporary molded body of a porous silica substrate was placed in an electric resistance heating furnace made of a heat-resistant material of a high-purity alumina board having a furnace size of 1 m × 1 m × 1 m and equipped with a molybdenum disilicide heater. And oxygen 20 vol. %, Nitrogen 80 vol. %, The temperature was increased from room temperature to 1000 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour over about 2 hours, and the temperature was increased from 1400 ° C. at a heating rate of 200 ° C./hour at 1400 ° C. Hold for 5 hours. In this way, the porous silica-based temporary molded body was fired to produce a square silica container.

[実施例及び比較例における評価方法]
各実施例及び比較例において用いた原料粉、並びに、製造した多孔質シリカ板体及び角形シリカ容器の物性、特性評価を以下のようにして行った。
かさ密度の測定方法:
多孔質シリカ板体の表面部分から50mm×50mm×3mmの板状サンプルを切り出し、該サンプルの重量(g)を測定した。
次いで、純水の入った水槽中に該サンプルを浸漬させて、該サンプルの重量減を測定することにより、該サンプルの体積(cm)を求めた。これらの2つの数値からかさ密度(g/cm)を計算した。
[Evaluation Methods in Examples and Comparative Examples]
The physical properties and characteristics of the raw material powder used in each Example and Comparative Example, and the produced porous silica plate and square silica container were evaluated as follows.
Bulk density measurement method:
A plate-like sample of 50 mm × 50 mm × 3 mm was cut out from the surface portion of the porous silica plate, and the weight (g) of the sample was measured.
Next, the volume of the sample (cm 3 ) was determined by immersing the sample in a water tank containing pure water and measuring the weight loss of the sample. The bulk density (g / cm 3 ) was calculated from these two values.

各原料粉の粒径測定方法:
光学顕微鏡又は電子顕微鏡で各原料粉の二次元的形状観察及び面積測定を行った。次いで、粒子の形状を真円と仮定し、その面積値から直径を計算して求めた。この手法を統計的に繰り返し行い、粒径の範囲の値とした(この範囲の中に99wt.%以上の原料粉が含まれる)。
Particle size measurement method for each raw material powder:
Two-dimensional shape observation and area measurement of each raw material powder were performed with an optical microscope or an electron microscope. Next, assuming that the shape of the particle is a perfect circle, the diameter was calculated from the area value. This method was repeated statistically to obtain a value within the range of the particle size (in this range, 99 wt.% Or more of the raw material powder was included).

金属元素濃度分析:
所定の位置からシリカサンプル片を切り出し、フッ化水素酸水溶液で溶解させるサンプル調整を行った。特に離型促進剤の濃度分析においては、角形シリカ容器の内表層部分から20mm×20mm×2mmのサンプルを複数枚切り出し、分析用シリカサンプル片とした。含有金属元素濃度が比較的低い場合は、プラズマ発光分析法(ICP−AES、Inductively Coupled Plasma − Atomic Emission Spectroscopy)又はプラズマ質量分析法(ICP−MS、Inductively Coupled Plasma − Mass Spectroscopy)で行い、含有金属元素濃度が比較的高い場合は、原子吸光光度法(AAS、Atomic Absorption Spectroscopy)で行った。
Metal element concentration analysis:
A sample sample was prepared by cutting a silica sample piece from a predetermined position and dissolving it with a hydrofluoric acid aqueous solution. In particular, in the concentration analysis of the mold release accelerator, a plurality of 20 mm × 20 mm × 2 mm samples were cut out from the inner surface layer portion of the square silica container to obtain a silica sample piece for analysis. When the concentration of the contained metal element is relatively low, plasma emission spectrometry (ICP-AES, Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy) or plasma mass spectrometry (ICP-MS, Inductively Coupled Plasma, When the element concentration was relatively high, it was performed by atomic absorption spectrophotometry (AAS, Atomic Absorption Spectroscopy).

OH基濃度測定:
多孔質シリカ基体から粒径10〜100μmの粉状サンプルを作製し、赤外線拡散反射分光光度法で行った。OH基濃度への換算は、以下文献に従う。
Dodd,D.M. and Fraser,D.B.(1966) Optical determination of OH in fused silica. Journal of Applied Physics, vol.37, P.3911.
OH group concentration measurement:
A powdery sample having a particle size of 10 to 100 μm was prepared from a porous silica substrate, and was subjected to infrared diffuse reflection spectrophotometry. Conversion to the OH group concentration follows the literature below.
Dodd, D.D. M.M. and Fraser, D.A. B. (1966) Optical determination of OH in fused silica. Journal of Applied Physics, vol. 37, P.I. 3911.

角形シリカ容器から多結晶シリコンインゴットへの不純物拡散防止効果:
角形シリカ容器の中へSi純度99.9999999wt.%の高純度シリコン溶融体を投入し、室温まで冷却して寸法400mm×400mm×300mmの多結晶シリコンインゴットを作製した。次いで、該インゴットの表面から5mm深さの位置でシリコン片のサンプリングを行い、これを酸性溶液処理することにより溶液状サンプルとした後、ICP−AESにて、Na濃度分析を行った。Na濃度値によって、角形シリカ容器から多結晶シリコンインゴットへの不純物拡散防止効果を評価した。
不純物拡散防止効果大 ○(Naの濃度が10wt.ppb未満)
不純物拡散防止効果中 △(Naの濃度が10wt.ppb以上100wt.ppb未満)
不純物拡散防止効果小 ×(Naの濃度が100wt.ppb以上)
Anti-diffusion effect from rectangular silica container to polycrystalline silicon ingot:
Si purity 99.99999999 wt. % High-purity silicon melt was charged and cooled to room temperature to prepare a polycrystalline silicon ingot having dimensions of 400 mm × 400 mm × 300 mm. Next, a silicon piece was sampled at a position 5 mm deep from the surface of the ingot, and this was treated with an acidic solution to obtain a solution-like sample, and then Na concentration analysis was performed by ICP-AES. The effect of preventing impurity diffusion from the rectangular silica container to the polycrystalline silicon ingot was evaluated by the Na concentration value.
High impurity diffusion prevention effect ○ (Na concentration is less than 10wt.ppb)
During impurity diffusion prevention effect Δ (Na concentration is 10 wt. Ppb or more and less than 100 wt. Ppb)
Small impurity diffusion prevention effect × (Na concentration is 100wt.ppb or more)

離型性評価:
前記同様に多結晶シリコンインゴットを作製し、次いで角形シリカ容器の4カ所の側壁角部及び4カ所の側壁と底部の角部の溶着している部分をカッターにて切断し、該インゴットから角形シリカ容器の4つの側壁及び底板を剥がし取った。該インゴット表面に残存する凹凸やクラック等が、角形シリカ容器の内表面と接触した位置から内部方向にどのくらいの深さまであるのかをスケールにより測定することで離型性の評価を行った。
離型性良好 ○(深さ2mm未満)
離型性中程度 △(深さ2mm以上5mm未満)
離型性悪い ×(深さ5mm以上)
Release property evaluation:
A polycrystalline silicon ingot was prepared in the same manner as described above, and then the four side wall corners of the square silica container and the welded portions of the four side walls and the bottom corner were cut with a cutter, and the square silica was cut from the ingot. The four side walls and bottom plate of the container were peeled off. The releasability was evaluated by measuring the depth of unevenness and cracks remaining on the surface of the ingot from the position in contact with the inner surface of the square silica container to the inner direction with a scale.
Good releasability ○ (depth less than 2mm)
Moderate releasability △ (depth 2mm or more and less than 5mm)
Good releasability × (depth 5mm or more)

製造コスト(相対的)評価:
角形シリカ容器の製造コストを調べた。
基準を比較例1とし、特にシリカ原料粉コスト、粉体成形コスト、成形体の焼成コスト等の合計値を相対的に評価した。
コストが低い ○(50%以下)
コストが中程度 △(50〜90%程度)
コストが大きい ×(比較例1を100%とする)
Manufacturing cost (relative) evaluation:
The manufacturing cost of the square silica container was examined.
The standard was Comparative Example 1, and the total values of the silica raw material powder cost, the powder molding cost, the fired cost of the molded body and the like were relatively evaluated.
Low cost ○ (50% or less)
Medium cost △ (about 50-90%)
Cost is high × (Comparative Example 1 is 100%)

実施例1〜8、比較例1〜2で製造したそれぞれの角形シリカ容器の製造条件と、測定した物性値、評価結果をまとめ、下記の表1〜6に示す。表6は各実施例の多孔質シリカ板体及び各比較例の多孔質シリカ基体の不純物遷移金属元素濃度を示したものである。   The production conditions, measured physical property values, and evaluation results of the respective square silica containers produced in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized and shown in Tables 1 to 6 below. Table 6 shows the impurity transition metal element concentrations of the porous silica plate of each example and the porous silica substrate of each comparative example.

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表1〜6からわかるように、本発明に係るシリカ容器の製造方法に従った実施例1〜8
では、離型性に優れた多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器を、低コストで製造することができた。
As can be seen from Tables 1 to 6, Examples 1 to 8 according to the method for producing a silica container according to the present invention.
Then, a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot having excellent releasability could be produced at a low cost.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10…本発明に係る多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器、
11…側壁部、 12…側壁部内表面、 13…側壁部外表面、
21…底部、 22…底部内表面、 23…底部外表面、
31…溝、 32…穴、
80…サセプタ、
131…混合スラリー、 141…仮成形体、 151…多孔質シリカ板体、
231…混合粉、 241…仮成形体、 251…多孔質シリカ板体、
401…一方向加熱電気炉、411…上部保温材、 412…下部保温材、
421…ヒーター、 431…吸気口、 432…排気口、
441…耐熱性ベルトコンベアー。
10 ... Square silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to the present invention,
11 ... Side wall part, 12 ... Side wall part inner surface, 13 ... Side wall part outer surface,
21 ... Bottom part, 22 ... Bottom inner surface, 23 ... Bottom outer surface,
31 ... groove, 32 ... hole,
80 ... susceptor,
131 ... Mixed slurry, 141 ... Temporary molded article, 151 ... Porous silica plate,
231 ... Mixed powder, 241 ... Temporary molding, 251 ... Porous silica plate,
401 ... one-way heating electric furnace, 411 ... upper heat insulating material, 412 ... lower heat insulating material,
421 ... heater, 431 ... intake port, 432 ... exhaust port,
441 ... A heat-resistant belt conveyor.

Claims (21)

シリコン融液を収容した後凝固して多結晶シリコンインゴットを製造するための角形シリカ容器であって、
多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体を組み合わせて構成されたものであり、
前記多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が、前記角形シリカ容器の内表面部分よりも外表面部分において高いことを特徴とする多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。
A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot by solidifying after containing a silicon melt,
It is configured by combining parallel flat plate-like porous silica plates made of porous silica,
A square silica container for producing a polycrystalline silicon ingot, wherein the bulk density of the surface parts of both parallel planes of the porous silica plate is higher in the outer surface part than in the inner surface part of the square silica container.
前記多孔質シリカ板体のかさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、
前記多孔質シリカ板体の両平行平面の表面部分のかさ密度が、内外それぞれの表面から深さ3mmまでにおけるかさ密度について0.05g/cm以上の差を有することを特徴とする請求項1に記載の多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。
The bulk density of the porous silica plate is 1.60 to 2.20 g / cm 3 ,
The bulk density of the surface portions of both parallel planes of the porous silica plate has a difference of 0.05 g / cm 3 or more with respect to the bulk density from the inner and outer surfaces to a depth of 3 mm. 2. A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to 1.
前記角形シリカ容器は、Al濃度が5〜500wt.ppmであり、OH基濃度が5〜500wt.ppmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。   The square silica container has an Al concentration of 5 to 500 wt. ppm, and the OH group concentration is 5 to 500 wt. The rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to claim 1 or 2, wherein the square silica container is ppm. 前記角形シリカ容器の内表面部分の少なくとも一部に、前記多結晶シリコンインゴットの離型を促進する離型促進剤が含有されているものであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。   4. The release accelerator for promoting release of the polycrystalline silicon ingot is contained in at least a part of the inner surface portion of the square silica container. A square silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to any one of the above. 前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、前記角形シリカ容器の内表面から深さ2mmまでにおいて、各元素の合計値として50〜5000wt.ppmの濃度で添加されているものであることを特徴とする請求項4に記載の多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。   One or more of Ca, Sr, and Ba as the mold release accelerator are 50 to 5000 wt. As a total value of each element in a depth of 2 mm from the inner surface of the square silica container. The rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to claim 4, which is added at a concentration of ppm. 前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、各元素の合計値として50〜5000μg/cmの濃度で塗布されているものであることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。 5. The release agent according to claim 4, wherein at least one of Ca, Sr, and Ba is applied at a concentration of 50 to 5000 μg / cm 2 as a total value of each element. 5. A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to 5. 前記角形シリカ容器に含有されているLi、Na、Kの各々の濃度が5wt.ppm以下であり、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度が0.1wt.ppm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。   The concentration of each of Li, Na, and K contained in the square silica container is 5 wt. ppm or less, and each concentration of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Au is 0.1 wt. The rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to any one of claims 1 to 6, wherein the square silica container is not more than ppm. 多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体であって、
かさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、
両平行平面の表面部分が、それぞれの表面から深さ3mmまでにおけるかさ密度について0.05g/cm以上の差を有するものであることを特徴とする多孔質シリカ板体。
A parallel flat plate-like porous silica plate made of porous silica,
The bulk density is 1.60 to 2.20 g / cm 3 ;
A porous silica plate, wherein the surface portions of both parallel planes have a difference of not less than 0.05 g / cm 3 in terms of bulk density from each surface to a depth of 3 mm.
前記多孔質シリカ板体は、Al濃度が5〜500wt.ppmであり、OH基濃度が5〜500wt.ppmであることを特徴とする請求項8に記載の多孔質シリカ板体。   The porous silica plate has an Al concentration of 5 to 500 wt. ppm, and the OH group concentration is 5 to 500 wt. It is ppm, The porous silica plate body of Claim 8 characterized by the above-mentioned. 前記両平行平面の少なくとも一方の表面部分の一部に、多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤が含有されていることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の多孔質シリカ板体。   10. The porous material according to claim 8, wherein a release accelerator for promoting release of polycrystalline silicon is contained in a part of at least one surface portion of both parallel planes. 11. Silica plate. 前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、前記表面から深さ2mmまでにおいて、各元素の合計値として50〜5000wt.ppmの濃度で添加されているものであることを特徴とする請求項10に記載の多孔質シリカ板体。   One or more of Ca, Sr, and Ba as the release accelerator are 50 to 5000 wt. The porous silica plate according to claim 10, wherein the porous silica plate is added at a concentration of ppm. 前記離型促進剤としてCa、Sr、Baのうち1以上が、各元素の合計値として50〜5000μg/cmの濃度で塗布されているものであることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の多孔質シリカ板体。 The one or more of Ca, Sr, and Ba as the mold release accelerator are applied at a concentration of 50 to 5000 μg / cm 2 as a total value of each element. 11. A porous silica plate according to item 11. 前記多孔質シリカ板体に含有されているLi、Na、Kの各々の濃度が5wt.ppm以下であり、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Auの各々の濃度が0.1wt.ppm以下であることを特徴とする請求項8ないし請求項12のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体。   Each concentration of Li, Na, K contained in the porous silica plate is 5 wt. ppm or less, and each concentration of Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Au is 0.1 wt. The porous silica plate according to any one of claims 8 to 12, wherein the porous silica plate is at most ppm. 多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体を製造する方法であって、
第一の原料粉として粒径0.03〜3.0mmのシリカ粉を作製する工程と、
第二の原料粉として粒径0.1〜10μmのシリカ粉を作製する工程と、
前記第一の原料粉と、前記第二の原料粉と、水とを含む混合スラリーを作製する工程と、
前記混合スラリーを型枠内で脱水及び乾燥し、多孔質シリカ板体の仮成形体を平行平板状にして作製する仮成形工程と、
前記仮成形体を、不活性ガスを主成分とし、Oガスを含有する雰囲気にて、1200〜1500℃の温度で、前記仮成形体の両平行平面のうち一方の側から加熱して焼成し、該加熱した側の表面部分のかさ密度がその反対側の表面部分のかさ密度よりも高い多孔質シリカ板体とする焼成工程と
を含むことを特徴とする多孔質シリカ板体の製造方法。
A method for producing a parallel flat plate-like porous silica plate made of porous silica,
Producing silica powder having a particle size of 0.03 to 3.0 mm as the first raw material powder;
Producing silica powder having a particle size of 0.1 to 10 μm as the second raw material powder;
Producing a mixed slurry containing the first raw material powder, the second raw material powder, and water;
The mixed slurry is dehydrated and dried in a mold, and a temporary molding step for producing a porous silica plate temporary molded body in a parallel plate shape; and
The temporary molded body is heated and fired from one side of both parallel planes of the temporary molded body at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere containing an inert gas as a main component and O 2 gas. And a baking step for forming a porous silica plate having a bulk density of the surface portion on the heated side higher than a bulk density of the surface portion on the opposite side, and a method for producing a porous silica plate, .
多孔質シリカからなる平行平板状の多孔質シリカ板体を製造する方法であって、
第一の原料粉として粒径0.03〜3.0mmのシリカ粉を作製する工程と、
第二の原料粉として粒径0.1〜10μmのシリカ粉を作製する工程と、
前記第一の原料粉と前記第二の原料粉と有機バインダーとを混合させ、混合粉を作製する工程と、
前記混合粉を型枠内に導入し、50〜200℃に加熱して前記有機バインダーを溶融することにより、多孔質シリカ板体の仮成形体を平行平板状にして作製する仮成形工程と、
前記仮成形体を、不活性ガスを主成分とし、Oガスを含有する雰囲気にて、1200〜1500℃の温度で、前記仮成形体の両平行平面のうち一方の側から加熱して焼成し、該加熱した側の表面部分のかさ密度がその反対側の表面部分のかさ密度よりも高い多孔質シリカ板体とする焼成工程と
を含むことを特徴とする多孔質シリカ板体の製造方法。
A method for producing a parallel flat plate-like porous silica plate made of porous silica,
Producing silica powder having a particle size of 0.03 to 3.0 mm as the first raw material powder;
Producing silica powder having a particle size of 0.1 to 10 μm as the second raw material powder;
Mixing the first raw material powder, the second raw material powder and an organic binder to produce a mixed powder;
Temporary molding step of introducing the mixed powder into a mold and heating it to 50 to 200 ° C. to melt the organic binder, thereby forming a temporary molded body of the porous silica plate into a parallel plate,
The temporary molded body is heated and fired from one side of both parallel planes of the temporary molded body at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere containing an inert gas as a main component and O 2 gas. And a baking step for forming a porous silica plate having a bulk density of the surface portion on the heated side higher than a bulk density of the surface portion on the opposite side, and a method for producing a porous silica plate, .
前記焼成工程の前に、前記仮成形体の両平行平面のうち一方に、溝及び穴の少なくともいずれかを形成し、前記焼成工程において、前記溝及び穴の少なくともいずれかを形成した面の側から加熱して焼成することを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   Before the firing step, at least one of a groove and a hole is formed in one of both parallel planes of the temporary molded body, and in the firing step, at least one of the groove and the hole is formed. The method for producing a porous silica plate according to claim 14, wherein the method is fired by heating. 前記第一の原料粉、前記第二の原料粉、前記混合スラリー、及び混合粉の少なくとも一つにAl元素を添加することを特徴とする請求項14ないし請求項16のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   17. The Al element is added to at least one of the first raw material powder, the second raw material powder, the mixed slurry, and the mixed powder. 17. Method for producing a porous silica plate. 少なくとも前記仮成形工程の後に、多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤を、前記仮成形体の両平行平面のうち前記焼成工程において加熱される面とは反対側の面の少なくとも一部に塗布し、乾燥させることによって前記離型促進剤を添加することにより、前記離型促進剤を含有させることを特徴とする請求項14ないし請求項17のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   At least one of the surfaces on the opposite side of the surface to be heated in the firing step among the two parallel planes of the temporary molded body is added at least after the temporary molding step to promote the release of the polycrystalline silicon. The porous material according to any one of claims 14 to 17, wherein the release accelerator is contained by adding the release accelerator by applying to a part and drying. A method for producing a silica plate. 少なくとも前記焼成工程の後に、多結晶シリコンの離型を促進する離型促進剤を、前記多孔質シリカ板体の両平行平面のうち前記焼成工程において加熱された面とは反対側の面の少なくとも一部に前記離型促進剤を塗布することにより、前記離型促進剤を含有させることを特徴とする請求項14ないし請求項18のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   At least after the firing step, a release accelerator that promotes the release of polycrystalline silicon is included in at least one of the parallel planes of the porous silica plate opposite to the surface heated in the firing step. The method for producing a porous silica plate according to any one of claims 14 to 18, wherein the release accelerator is contained by applying the release accelerator to a part thereof. . 前記離型促進剤をCa、Sr、Baのいずれか1以上とすることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   The method for producing a porous silica plate according to claim 18 or 19, wherein the release accelerator is one or more of Ca, Sr, and Ba. 前記混合スラリー又は前記混合粉を作製する前に、前記第二の原料粉から、前記第二の原料粉が集合してなる粒径5〜500μmの顆粒体を作製し、該第二の原料粉の顆粒体を用いて前記混合スラリー又は前記混合粉を作製することを特徴とする請求項14ないし請求項20のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   Before producing the mixed slurry or the mixed powder, a granule having a particle diameter of 5 to 500 μm formed by collecting the second raw material powder is produced from the second raw material powder, and the second raw material powder 21. The method for producing a porous silica plate according to any one of claims 14 to 20, wherein the mixed slurry or the mixed powder is prepared using a granule.
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