JP5130337B2 - Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot, porous silica plate, and production method thereof - Google Patents

Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot, porous silica plate, and production method thereof Download PDF

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Description

本発明は、シリコン融液を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 solidifying a silicon melt 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. As a container for solidifying a silicon melt to produce a polycrystalline silicon ingot, a silica (silicon dioxide) container or a graphite container is used.

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.

また、多結晶シリコンインゴットを製造する際に、できるだけ結晶方向性が揃った多結晶シリコンインゴットを製造することが求められている。例えば、特許文献3には、ルツボ内の底面に、3C−SiC等の種結晶を配置するための複数の溝又は円錐若しくは角錐の窪み部が形成されている多結晶半導体製造用ルツボが記載されている。特許文献3にはさらに、その溝の側面と垂直な面とのなす角、あるいは円錐若しくは角錐の窪み部の側面と中心線とのなす角を50〜70°に形成することが記載されている。   Moreover, when producing a polycrystalline silicon ingot, it is required to produce a polycrystalline silicon ingot with as much crystal orientation as possible. For example, Patent Document 3 describes a crucible for manufacturing a polycrystalline semiconductor in which a plurality of grooves or conical or pyramidal depressions for arranging seed crystals such as 3C-SiC are formed on the bottom surface in a crucible. ing. Patent Document 3 further describes that the angle formed between the side surface of the groove and a surface perpendicular to the groove, or the angle formed between the side surface of the conical or pyramidal depression and the center line is set to 50 to 70 °. .

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 特開2006−219336号公報JP 2006-219336 A

前述のように、容器内でシリコン融液を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, a release layer is generally formed on the inner surface of a container for producing a polycrystalline silicon ingot by solidifying a silicon melt in the container. 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、特許文献3のように、底面に溝や窪みが形成されたルツボ内でシリコン融液を凝固させた場合、離型性が悪いことがあった。   Further, as in Patent Document 3, when the silicon melt is solidified in a crucible having grooves and depressions formed on the bottom surface, the releasability may be poor.

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十分に防止することができる能力を有し、かつ、離型性に優れるとともに、できるだけ結晶粒の大きさ及び結晶軸方位が揃った多結晶シリコンインゴットを製造することができる、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及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, has the ability to sufficiently prevent impurity contamination to silicon melt and polycrystalline silicon ingot, and excellent in releasability, An object of the present invention is to provide an extremely low-cost rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot and a method for producing the same, which can produce a polycrystalline silicon ingot having the same crystal grain size and crystal axis orientation as possible.

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も目的とする。   It is another object of the present invention to provide a porous silica plate constituting such a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot and a method for producing the same.

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、少なくとも前記角形シリカ容器の側部をなす前記多孔質シリカ板体における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く、前記角形シリカ容器の底部をなす前記多孔質シリカ板体の内表面部分は、溝又は穴を所定間隔で複数有しており、前記溝又は穴の側面の少なくとも一部が、鉛直方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されている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 problems, and is a rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot by solidifying a silicon melt, and is a parallel plate-like porous material made of porous silica. The bulk density of the surface portions of both parallel planes in the porous silica plate that forms at least the side portion of the square silica container is greater than the inner surface portion of the square silica container. The inner surface portion of the porous silica plate that is higher in the outer surface portion and forms the bottom of the rectangular silica container has a plurality of grooves or holes at a predetermined interval, and at least a part of the side surface of the groove or hole. Is formed with an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to the vertical direction, and 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、少なくとも容器側部をなす多孔質シリカ板体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。また、容器底部をなす多孔質シリカ板体の溝又は穴の存在により、容器内でシリコン融液から凝固する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。しかも、このようなシリカ容器は、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。   In the case of such a silica container, at least the bulk density of the inner surface portion of the porous silica plate forming the side of the container is made lower than the bulk density of the outer surface section, so that the contained silicon (silicon melt and many It is possible to obtain a low-cost rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot that is excellent in releasability while maintaining the strength of the container itself while suppressing impurity contamination to the crystalline silicon ingot). In addition, due to the presence of grooves or holes in the porous silica plate forming the bottom of the container, the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot is appropriately adjusted when solidified from the silicon melt in the container. The crystal axis orientation of the crystal grains can be adjusted to a certain direction. Moreover, since such a silica container is a combination of plates, the manufacturing cost of the container can be significantly reduced compared to a 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、少なくとも前記角形シリカ容器の側部をなす前記多孔質シリカ板体における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 at least the surface portions of both parallel planes in the porous silica plate forming the side of the square silica container. It is preferable that the bulk density 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.

このように、多孔質シリカ板体のかさ密度を1.60〜2.20g/cmとし、少なくとも角形シリカ容器の側部をなす多孔質シリカ板体における両平行平面の表面部分のかさ密度を、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 in the porous silica plate forming the side of the square silica container is at least. If the difference in bulk density from the inner and outer surfaces to a depth of 3 mm has a difference of 0.05 g / cm 3 or more, the releasability is improved without excessively reducing the strength of the inner surface portion of the container. be able to.

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、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、両平行平面の少なくとも一方の表面部分の一部は、溝又は穴を所定間隔で複数有しており、前記溝又は穴の側面の少なくとも一部が、前記表面と垂直の方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されてい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, having a bulk density of 1.60 to 2.20 g / cm 3 , and having at least one surface portion of both parallel planes. A part has a plurality of grooves or holes at a predetermined interval, and at least a part of a side surface of the groove or hole is formed by an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to a direction perpendicular to the surface. A porous silica plate is provided.

このような多孔質シリカ板体であれば、板体を組み合わせて構成される角形シリカ容器のうち、底部をなす板体とすることができる。そのようにして構成された角形シリカ容器は、溝又は穴の存在により、容器内でシリコン融液から凝固する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。   If it is such a porous silica plate body, it can be set as the plate body which makes a bottom part among the square silica containers comprised combining a plate body. The rectangular silica container constructed in such a manner appropriately adjusts the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot when solidifying from the silicon melt in the container due to the presence of the groove or hole. The crystal axis orientation of the crystal grains can be adjusted to a certain direction.

この場合、前記溝又は穴の形状が、溝の場合はV形であり、穴の場合は円錐形又は角錐形であることが好ましい。また、前記溝又は穴の側面には、一部表面と垂直の方向に沿う垂直壁が存在することが好ましい。   In this case, the shape of the groove or hole is preferably V-shaped in the case of a groove and conical or pyramid-shaped in the case of a hole. Moreover, it is preferable that a vertical wall along a direction perpendicular to the partial surface exists on the side surface of the groove or hole.

板体の溝又は穴をこのような形状とすれば、この板体を組み込んで構成した角形シリカ容器を用いて製造する多結晶シリコンインゴットの結晶粒の大きさ及び結晶軸方位をより整わせやすくできる。   If the groove or the hole of the plate body has such a shape, it is easier to adjust the crystal grain size and crystal axis orientation of the polycrystalline silicon ingot manufactured using the square silica container constructed by incorporating the plate body. it can.

また、前記溝又は穴の開口部の寸法が、溝の場合は幅が5〜20mmであり、穴の場合は最小長さが5〜20mmであることが好ましい。   Moreover, when the dimension of the opening part of the said groove | channel or a hole is a groove | channel, it is preferable that a width | variety is 5-20 mm and the minimum length is 5-20 mm in the case of a hole.

このような溝又は穴の開口部の寸法とすれば、板体を組み込んで構成した角形シリカ容器を用いて製造する多結晶シリコンインゴットの結晶粒の大きさ及び結晶軸方位をより整わせやすいものとなる。ここで、穴の開口部の最小長さとは、開口部の形状に接する最小幅の平行線の間隔のことである。   If the size of the opening of such a groove or hole is used, it is easier to adjust the crystal grain size and crystal axis orientation of a polycrystalline silicon ingot produced using a rectangular silica container constructed by incorporating a plate. It becomes. Here, the minimum length of the opening of the hole is the interval between the parallel lines having the minimum width in contact with the shape of the opening.

また、前記溝又は穴が形成された表面部分の一部に、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 part of the surface portion where the groove or hole is formed contains a release accelerator that promotes release of polycrystalline silicon. 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、板体の溝又は穴が形成された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、この板体を組み込んで角形シリカ容器を構成した場合に、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。   As described above, if a release accelerator for promoting release of polycrystalline silicon is contained in a part of the surface portion of the plate body in which grooves or holes are formed, this plate body is incorporated into a square shape. In the case where the silica container is configured, it is possible to improve the releasability and sufficiently prevent impurity contamination of the contained silicon. Further, it is more effective if the concentration of Ca, Sr, and Ba as a mold release accelerator is as described above.

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、両平行平面のうち一方の表面部分に溝又は穴を所定間隔で複数有する多孔質シリカ板体の仮成形体を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、前記溝又は穴を形成した面とは反対側の面から加熱して焼成し、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 the mixed slurry is dehydrated and dried in a mold, and a temporary molding step of producing a temporary molded body of a porous silica plate having a plurality of grooves or holes at a predetermined interval on one surface portion of both parallel planes And heating the temporary molded body from a surface opposite to the surface on which the groove or hole is formed at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere containing an inert gas as a main component and O 2 gas. And firing step to form a porous silica plate. To provide a method of manufacturing a porous silica plate body.

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、両平行平面のうち一方の表面部分に溝又は穴を所定間隔で複数有する多孔質シリカ板体の仮成形体を作製する工程と、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、前記溝又は穴を形成した面とは反対側の面から加熱して焼成し、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. And introducing the mixed powder into a mold and heating to 50 to 200 ° C. to melt the organic binder, thereby having a plurality of grooves or holes in one surface portion of both parallel planes at a predetermined interval. A step of producing a temporary molded body of a porous silica plate, and the temporary molded body in the atmosphere containing an inert gas as a main component and containing O 2 gas at a temperature of 1200 to 1500 ° C. Baking by heating from the surface opposite to the surface where the holes are formed To provide a method of manufacturing a porous silica plate member which comprises a firing step of the porous silica plate member.

このようにして製造した多孔質シリカ板体は、板体を組み合わせて構成される角形シリカ容器のうち、底部をなす板体とすることができる。そのようにして構成された角形シリカ容器は、溝又は穴の存在により、容器内でシリコン融液から凝固する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。   Thus, the manufactured porous silica board can be used as the board which makes a bottom part among the square silica containers constituted combining a board. The rectangular silica container constructed in such a manner appropriately adjusts the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot when solidifying from the silicon melt in the container due to the presence of the groove or hole. The crystal axis orientation of the crystal grains can be adjusted to a certain direction.

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溝又は穴を形成した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、前記仮成形体の両平行平面のうち前記溝又は穴を形成した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 polycrystalline silicon is applied to at least a part of the surface of the temporary formed body where the groove or hole is formed. It is preferable to add the mold release accelerator by adding the mold release accelerator by drying. Further, at least after the firing step, a mold release accelerator that promotes mold release of the polycrystalline silicon is formed on at least a part of the surface of the temporary molded body where the groove or hole is formed. It is also preferable to include the release accelerator by applying an accelerator.

このようにして離型促進剤の含有を行うことにより、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。また、このように離型促進剤を含有させた多孔質シリカ板体を組み込んだ角形シリカ容器において、離型性を高くすることができる。   By including the release accelerator in this manner, the release accelerator can be efficiently contained in the porous silica plate. Moreover, in the square silica container incorporating the porous silica plate containing the release accelerator as described above, the releasability can be enhanced.

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込んだ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。   As described above, when the mold release accelerator is one or more of Ca, Sr, and Ba, in the rectangular silica container incorporating the manufactured porous silica plate, the mold release property can be more effectively increased. 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.

また、本発明は、上記のいずれかの多孔質シリカ板体の製造方法によって製造した多孔質シリカ板体を底部に組み込んで角形シリカ容器とすることを特徴とする角形シリカ容器の製造方法を提供する。   The present invention also provides a method for producing a rectangular silica container, characterized in that a porous silica plate produced by any one of the above-described methods for producing a porous silica plate is incorporated into the bottom to form a square silica container. To do.

このように、上記のいずれかの多孔質シリカ板体の製造方法によって製造した多孔質シリカ板体を底部に組み込んだ角形シリカ容器であれば、溝又は穴の存在により、容器内でシリコン融液から凝固する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。また、このようなシリカ容器は、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。   Thus, in the case of a rectangular silica container in which a porous silica plate manufactured by any one of the above-described porous silica plate manufacturing methods is incorporated at the bottom, the presence of grooves or holes causes the silicon melt in the container. When solidifying from, the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot can be appropriately adjusted, and the crystal axis orientation of each crystal grain can be adjusted in a certain direction. Moreover, since such a silica container is a combination of plates, the manufacturing cost of the container can be remarkably reduced compared to a single body.

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。また、本発明に係るシリカ容器は、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。また、容器内でシリコン融液から凝固する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。   The rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to the present invention has mold releasability while maintaining the strength of the container itself while suppressing impurity contamination to the contained silicon (silicon melt and polycrystalline silicon ingot). An excellent rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot can be obtained. In addition, since the silica container according to the present invention is a combination of plates, the container manufacturing cost can be significantly reduced as compared with a single body. Further, when solidifying from the silicon melt in the container, the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot can be appropriately adjusted, and the crystal axis orientation of each crystal grain can be adjusted in a certain direction.

また、本発明に係る多孔質シリカ板体であれば、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の底部をなす多孔質シリカ板体とすることができる。
また、本発明に係る多孔質シリカ板体の製造方法に従えば、そのようなシリカ板材を安価に製造することができる。
Moreover, if it is the porous silica board which concerns on this invention, it can be set as the porous silica board which makes the bottom part of such a square silica container for polycrystalline silicon ingot manufacture.
Moreover, according to the method for producing a porous silica plate according to the present invention, such a silica plate material can be produced at a low cost.

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他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 another 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. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体の形状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 shape of the board which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体の形状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 shape of the board which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体の形状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 shape of the board which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体の形状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 shape of the board which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体に形成する溝又は穴の断面形状の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of the groove | channel or hole formed in the plate which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体に形成する溝又は穴の断面形状の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of the groove | channel or hole formed in the plate which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体に形成する溝又は穴の断面形状の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of the groove | channel or hole formed in the plate which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention. 本発明に係る角形シリカ容器の底部をなす板体に形成する溝又は穴の断面形状の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of the groove | channel or hole formed in the plate which makes the bottom part of the square silica container which concerns on this invention. 本発明に係る角形シリカ容器のさらに他の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the square silica container 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に具備することができる板材の貫通孔の形状を示す概略図である。It is the schematic which shows the shape of the through-hole of the board | plate material which can be comprised in the square silica container for polycrystalline silicon ingot manufacture which concerns on this invention. 底部板体に形成された溝又は穴からの結晶成長の様子を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the mode of the crystal growth from the groove | channel or hole formed in the bottom plate. 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により多結晶シリコンインゴットを成長させた様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically a mode that the polycrystalline silicon ingot was grown with the square silica container for polycrystalline silicon ingot manufacture 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、できるだけ結晶粒の大きさ及び結晶軸方位が揃った多結晶シリコンインゴットを製造できる容器とすることである。すなわち、製造する多結晶シリコンインゴットの結晶品質を向上させることである。   The third is to make a container capable of producing a polycrystalline silicon ingot with crystal grains as uniform in size and crystal axis orientation as possible. That is, to improve the crystal quality of the polycrystalline silicon ingot to be manufactured.

第四に、上記の優れた離型性、不純物汚染の防止、及び製造する多結晶シリコンインゴットの結晶品質の向上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。   Fourthly, it is possible to realize the above-described excellent mold release property, prevention of impurity contamination, and improvement of crystal quality of the manufactured polycrystalline silicon ingot 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、側部(側壁部ともいう)と底部とからなり、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つの側部及び1つの底部が、それぞれ、側部をなす多孔質シリカ板体(本明細書中では、「側部板体」ともいう)11及び底部をなす多孔質シリカ板体(本明細書中では、「底部板体」ともいう)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 side portions (also referred to as side wall portions) and a bottom portion, and is configured by combining parallel flat plate-like porous silica plates. Specifically, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b), four side portions and one bottom portion each form a porous silica plate body (in the present specification, (Also referred to as “side plate”) 11 and porous silica plate 21 (also referred to as “bottom plate” in the present specification) 21 forming the bottom are respectively formed of parallel flat plate-like porous silica plates. The rectangular silica container 10 according to the invention 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、後述のように、板体の表面上に穴又は溝が形成されていることもあり、本発明の説明においては、平行平板状とは、そのような穴又は溝が形成された形状を含む。また、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。   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, as will be described later, holes or grooves may be formed on the surface of the plate, and in the description of the present invention, the parallel plate shape is a shape in which such holes or grooves are formed. Including. Moreover, the shape for a combination may be made in the peripheral part of flat plate shape.

図3(a)〜図3(c)には、側部板体11の形状の例を示した。
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の形状である。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)に示した側部板体11の形状は、図1(a)及び(b)のものに相当し、図3(c)に示した側部板体11の形状は、図2(a)及び(b)のものに相当する。
3A to 3C show examples of the shape of the side plate 11.
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 has a substantially parallel shape. 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 side plate body 11 shown in FIG. 3B corresponds to that of FIGS. 1A and 1B, and the shape of the side plate body 11 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をスライスしたウエーハを太陽電池とする場合に比較して受光面積の無駄がなく、きわめて好適である。   As described above, the rectangular silica container 10 according to the present invention configured by combining the porous silica plates is a container for solidifying the silicon melt to produce a rectangular polycrystalline silicon ingot. 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, and when a wafer obtained by slicing a cylindrical polycrystalline silicon ingot is used as a solar cell. In comparison, there is no waste of light receiving area, which is very suitable.

本発明に係る角形シリカ容器10は、さらに、少なくとも角形シリカ容器の側部をなす多孔質シリカ板体における両平行平面の表面部分のかさ密度が、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。すなわち、側部板体11は、側部内表面12に相当する表面部よりも側部外表面13に相当する表面部の方がかさ密度が高い。   In the rectangular silica container 10 according to the present invention, the bulk density of the surface parts of both parallel planes in the porous silica plate forming at least the side part of the rectangular silica container is more than the outer surface part than the inner surface part of the rectangular silica container. Is high. That is, the side plate 11 has a higher bulk density in the surface portion corresponding to the side outer surface 13 than in the surface portion corresponding to the side inner surface 12.

さらに、本発明に係る角形シリカ容器10は、図1(b)及び図2(b)に図示したように、角形シリカ容器の底部板体21の内表面部分に、溝又は穴31を所定間隔で複数有している。図1(a)及び図2(a)においては、図の見やすさのため、角形シリカ容器の底部板体21の溝又は穴を省略している。この溝又は穴31の側面の少なくとも一部は、鉛直方向(底部板体21の表面と垂直の方向)に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されている。   Further, as shown in FIGS. 1B and 2B, the rectangular silica container 10 according to the present invention has grooves or holes 31 formed at predetermined intervals on the inner surface portion of the bottom plate 21 of the rectangular silica container. It has a plurality. In FIG. 1 (a) and FIG. 2 (a), the grooves or holes of the bottom plate body 21 of the square silica container are omitted for easy viewing of the drawings. At least a part of the side surface of the groove or hole 31 is formed as an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to the vertical direction (direction perpendicular to the surface of the bottom plate 21).

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」のように表現することがある。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」と表現することもできる。   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”. May be expressed. Similarly, the surface corresponding to the outer surface of the rectangular silica container when the porous silica sheet is assembled into a rectangular silica container can be simply expressed as “the outer surface of the porous silica sheet”.

離型性向上のために、角形シリカ容器10を構成する多孔質シリカ板体のうち、側部板体11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 the releasability, the bulk density of the side plate 11 among the porous silica plates constituting the rectangular silica container 10 is set as described above, and the amount of bubbles in the inner surface portion is increased (that is, the pores) Increase the rate). 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.

角形シリカ容器10を構成する多孔質シリカ板体のうち、また、底部板体21についても、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くなるようにすれば、より離型性を向上させることができるので好ましい。ただし、後述する種結晶の成長を良好に促進させるためには、種結晶成長用の溝や穴の表面粗さを小さくして、滑らかな表面とする方が好ましい場合もある。そのような場合には、底部板体21のみ内側部分のかさ密度の方を高く設定することも可能であるし、底部板体21の内外表面部分のかさ密度を同程度としてもよい。   Among the porous silica plates constituting the rectangular silica container 10, and also for the bottom plate 21, the surface density corresponding to the bottom outer surface 23 is higher in bulk density than the surface corresponding to the bottom inner surface 22. If it is made higher, it is preferable because the releasability can be further improved. However, in order to favorably promote the growth of a seed crystal, which will be described later, it may be preferable to reduce the surface roughness of the grooves and holes for seed crystal growth so as to have a smooth surface. In such a case, it is possible to set the bulk density of the inner portion only in the bottom plate body 21, or the bulk density of the inner and outer surface portions of the bottom plate body 21 may be the same.

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、角形シリカ容器10を構成する多孔質シリカ板体のうち、少なくとも側部板体11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。 Further, the bulk density of each porous silica plate constituting the square silica container 10 is 1.60 to 2.20 g / cm 3 , and at least the side portion of the porous silica plate constituting the square silica container 10 is used. The bulk density of the surface portions of both parallel planes of the plate body 11 preferably 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. 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、側部板体11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 . Further, the difference in bulk density between the surface portions of both parallel planes of the side plate 11 is more preferably 0.1 g / cm 3 or more.

また、角形シリカ容器10の側部板体11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。 Moreover, it is preferable that the bulk density of the container inner surface part of the side plate body 11 of the square silica container 10 is 1.60 to 1.90 g / cm 3, and is 1.65 to 1.85 g / cm 3 . More preferably. 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.

前述のように、本発明に係る角形シリカ容器の底部板体の内表面部分は、溝又は穴を所定間隔で複数有している。この溝又は穴の側面の少なくとも一部は、底部板体の表面と垂直の方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されている。本発明に係る角形シリカ容器10の底部板体21の溝又は穴について、図5から図12までを参照してより詳しく説明する。   As described above, the inner surface portion of the bottom plate of the rectangular silica container according to the present invention has a plurality of grooves or holes at a predetermined interval. At least a part of the side surface of the groove or hole is formed as an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to a direction perpendicular to the surface of the bottom plate. The groove or hole of the bottom plate 21 of the rectangular silica container 10 according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.

図5に本発明に係る角形シリカ容器10の底部をなす多孔質シリカ板体(底部板体21)の形状の一例として、底部板体21に溝が形成されている場合の概略を示した。図5(a)は底部板体21の上面図であり、図5(b)は底部板体21の断面図である。符号22は底部板体21の内表面を示している。図5(a)及び図5(b)には、底部板体21の内表面部分に、溝31aが形成されている場合を示した。この場合、溝31aの側面の少なくとも一部が、底部板体21の表面と垂直の方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されていることが必要である。このような溝31aの存在により、本発明に係る角形シリカ容器を用いて、シリコン融液から凝固して多結晶シリコンインゴットを製造する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。   FIG. 5 shows an outline of a case where a groove is formed in the bottom plate 21 as an example of the shape of the porous silica plate (bottom plate 21) forming the bottom of the rectangular silica container 10 according to the present invention. FIG. 5A is a top view of the bottom plate 21, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the bottom plate 21. Reference numeral 22 denotes an inner surface of the bottom plate 21. FIG. 5A and FIG. 5B show a case where the groove 31 a is formed in the inner surface portion of the bottom plate 21. In this case, at least a part of the side surface of the groove 31 a needs to be formed with an inclined surface that forms an angle of 15 to 60 ° with respect to a direction perpendicular to the surface of the bottom plate 21. Due to the presence of such a groove 31a, when producing a polycrystalline silicon ingot by solidifying from a silicon melt using the rectangular silica container according to the present invention, the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot is appropriately set. In addition, the crystal axis orientation of each crystal grain can be adjusted in a certain direction.

さらには、溝31aの形状がV形であること、すなわちV型溝であることが好ましい。
また、溝31aの側面には、一部表面と垂直の方向に沿う垂直壁が存在することが好ましい。垂直壁の深さ(表面と垂直の方向の長さ)は、3〜20mmとすることがより好ましい。また、溝31aの幅は、5〜20mmであることが好ましい。
このように溝31aを設計すると、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさ及び各結晶粒の結晶軸方位をより確実に揃えることができる。
Furthermore, the shape of the groove 31a is preferably V-shaped, that is, a V-shaped groove.
Moreover, it is preferable that the vertical wall along the direction perpendicular | vertical to a part surface exists in the side surface of the groove | channel 31a. The depth of the vertical wall (length in the direction perpendicular to the surface) is more preferably 3 to 20 mm. Moreover, it is preferable that the width | variety of the groove | channel 31a is 5-20 mm.
When the groove 31a is designed in this way, the size of each crystal grain and the crystal axis orientation of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot can be more reliably aligned.

図6〜図8にはそれぞれ、本発明に係る角形シリカ容器を構成する底部板体21の形状の一例として、底部板体21に穴が形成されている場合の概略を示した。図6(a)、図7(a)、図8(a)はそれぞれ底部板体21の上面図であり、図6(b)、図7(b)、図8(b)はそれぞれ底部板体21の断面図である。符号22は底部板体21の内表面を示している。   Each of FIGS. 6 to 8 schematically shows a case where a hole is formed in the bottom plate 21 as an example of the shape of the bottom plate 21 constituting the rectangular silica container according to the present invention. 6 (a), 7 (a), and 8 (a) are top views of the bottom plate body 21, and FIGS. 6 (b), 7 (b), and 8 (b) are bottom plates. 3 is a cross-sectional view of a body 21. FIG. Reference numeral 22 denotes an inner surface of the bottom plate 21.

図6(a)及び図6(b)には、底部板体21の内表面部分に角錐形の穴31bが形成されている場合を示した。
図7(a)及び図7(b)には、底部板体21の内表面部分に円錐形の穴31cが形成されている場合を示した。
図8(a)及び図8(b)には、底部板体21の内表面部分に円錐形の穴31dが密集して形成されている場合を示した。
FIG. 6A and FIG. 6B show a case where a pyramidal hole 31 b is formed in the inner surface portion of the bottom plate 21.
FIG. 7A and FIG. 7B show a case where a conical hole 31 c is formed in the inner surface portion of the bottom plate 21.
8A and 8B show a case where conical holes 31d are densely formed in the inner surface portion of the bottom plate 21. FIG.

底部板体21に形成する穴は、図9〜図12に図示したような角錐形又は円錐形にすることが好ましいが、これらに限られるものではない。ただし、穴の側面の少なくとも一部が、底部板体21の表面と垂直の方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されていることが必要である。なお、穴の形状としての上記角錐形や円錐形も幾何学的に正確な形状には限定されず、開口部の形状が楕円である等、類似するものでも構わない。また、角錐形も図6に示した四角錐に限らず、任意の多角錐でもよい。   The hole formed in the bottom plate 21 is preferably a pyramid shape or a cone shape as illustrated in FIGS. 9 to 12, but is not limited thereto. However, it is necessary that at least a part of the side surface of the hole is formed with an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to a direction perpendicular to the surface of the bottom plate 21. The pyramid shape and the cone shape as the shape of the hole are not limited to a geometrically accurate shape, and may be similar, for example, the shape of the opening is an ellipse. Further, the pyramid shape is not limited to the quadrangular pyramid shown in FIG.

穴の側面には、一部表面と垂直の方向に沿う垂直壁が存在することが好ましい。垂直壁の深さ(表面と垂直の方向の長さ)は、3〜20mmとすることがより好ましい。
穴の開口部の寸法は、最小長さが5〜20mmであることが好ましい。ここで、穴の開口部の最小長さとは、開口部の形状に接する最小幅の平行線の間隔のことである。例えば、図6で示したような四角錐形の穴31bの場合、開口部は正方形であり、開口部の最小長さは一辺の長さである。また、図7、図8で示したような円錐形の穴31c、31dの場合、開口部は円であり、開口部の最小長さは直径である。
It is preferable that a vertical wall along a direction perpendicular to the partial surface exists on the side surface of the hole. The depth of the vertical wall (length in the direction perpendicular to the surface) is more preferably 3 to 20 mm.
As for the dimension of the opening part of a hole, it is preferable that the minimum length is 5-20 mm. Here, the minimum length of the opening of the hole is the interval between the parallel lines having the minimum width in contact with the shape of the opening. For example, in the case of the quadrangular pyramid hole 31b as shown in FIG. 6, the opening is a square, and the minimum length of the opening is the length of one side. In the case of the conical holes 31c and 31d as shown in FIGS. 7 and 8, the opening is a circle, and the minimum length of the opening is a diameter.

これらのような穴の存在により、本発明に係る角形シリカ容器を用いて、シリコン融液から凝固して多結晶シリコンインゴットを製造する際に、多結晶シリコンインゴットの各結晶粒の大きさを適度に整わせ、また各結晶粒の結晶軸方位を一定方向に整わせることができる。   Due to the presence of such holes, when manufacturing a polycrystalline silicon ingot by solidifying from a silicon melt using the square silica container according to the present invention, the size of each crystal grain of the polycrystalline silicon ingot is appropriately set. In addition, the crystal axis orientation of each crystal grain can be adjusted in a certain direction.

本発明に係る角形シリカ容器10の底部をなす板体(底部板体)21に形成される溝又は穴は、所定間隔で形成される。ここでいう間隔とは、溝又は穴の最深部等、代表する位置の間隔のことである。例えば図8に示したように、隣り合う溝又は穴の開口部同士が接するように形成されていてもよい。   The grooves or holes formed in the plate body (bottom plate body) 21 forming the bottom of the rectangular silica container 10 according to the present invention are formed at a predetermined interval. The term “interval” used herein refers to an interval between representative positions such as the deepest part of a groove or a hole. For example, as shown in FIG. 8, the openings of adjacent grooves or holes may be in contact with each other.

図9から図12に、本発明に係る角形シリカ容器10の底部をなす板体(底部板体)21に形成する溝又は穴の断面形状の概略断面図を示した。
前述のように、本発明に係る角形シリカ容器を構成する底部板体21に形成される溝又は穴31は、溝又は穴の側面の少なくとも一部が、表面と垂直の方向に対して15〜60°の角度をなす斜面32で形成されることが必要である。すなわち、斜面32は、鉛直方向となす角度(交差角度θ)が15〜60°である。ここで、斜面32の鉛直方向に対してなす角度とは、図9から図12に図示したように、斜面32の断面形状が鉛直方向に対してなす角度のことである。
なお、斜面32の鉛直方向に対する角度は、30°以上50°未満であることがより好ましい。
また、前述のように、溝又は穴31には垂直壁33が存在することが好ましい(図10及び図12参照)。また、図11及び図12に示したように、平底34が存在していてもよい。
9 to 12 show schematic cross-sectional views of the cross-sectional shape of the grooves or holes formed in the plate body (bottom plate body) 21 forming the bottom of the rectangular silica container 10 according to the present invention.
As described above, the groove or hole 31 formed in the bottom plate 21 constituting the rectangular silica container according to the present invention has at least a part of the side surface of the groove or hole 15 to 15 in the direction perpendicular to the surface. It is necessary to form the inclined surface 32 having an angle of 60 °. That is, the slope 32 has an angle (crossing angle θ) with the vertical direction of 15 to 60 °. Here, the angle formed with respect to the vertical direction of the inclined surface 32 is an angle formed by the cross-sectional shape of the inclined surface 32 with respect to the vertical direction as illustrated in FIGS. 9 to 12.
The angle of the inclined surface 32 with respect to the vertical direction is more preferably 30 ° or more and less than 50 °.
Further, as described above, the vertical wall 33 is preferably present in the groove or hole 31 (see FIGS. 10 and 12). Moreover, as shown in FIG.11 and FIG.12, the flat bottom 34 may exist.

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.

本発明に係る角形シリカ容器のさらに別の実施形態の概略断面図を図13に示す。
この実施形態では、角形シリカ容器10を構成する底部板体21より高い位置に、丸形又は角形の貫通孔42が所定間隔で複数形成されている板材41が配置されている。
FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of still another embodiment of the square silica container according to the present invention.
In this embodiment, a plate material 41 in which a plurality of round or square through holes 42 are formed at a predetermined interval is disposed at a position higher than the bottom plate 21 constituting the square silica container 10.

このような板材41の上面図を図17に示した。
貫通孔42は、図17(a)に示したように長方形とすることができる。この場合、貫通溝ということもできる。また、図17(b)のように配置することもできる。
また、貫通孔42は、図17(c)に示したように円形、図17(d)に示したように正方形とすることもできる。
これらの貫通孔42の側壁は垂直壁が好ましく、テーパー角度は付けない方が良い。
A top view of such a plate 41 is shown in FIG.
The through hole 42 can be rectangular as shown in FIG. In this case, it can also be referred to as a through groove. Moreover, it can also arrange | position like FIG.17 (b).
Further, the through-hole 42 may be circular as shown in FIG. 17C and square as shown in FIG.
The side walls of these through-holes 42 are preferably vertical walls and should not have a taper angle.

このような板材41の材質は耐熱性セラミックスも使用できるが、シリカガラス材が好ましい。ただしこの場合、必ずしも多孔質シリカからなるものに限定されず、例えば透明〜半透明なシリカガラス材も使用できる。   As the material of the plate material 41, heat-resistant ceramics can be used, but a silica glass material is preferable. However, in this case, it is not necessarily limited to those made of porous silica, and for example, a transparent to translucent silica glass material can be used.

なお、角形シリカ容器10内を構成する底部板体21より高い位置に、板材41を配置するには、スペーサー51等を用いることができる。   In order to arrange the plate material 41 at a position higher than the bottom plate 21 constituting the rectangular silica container 10, a spacer 51 or the like can be used.

このような板材41により、より結晶軸方位や結晶粒の大きさが揃った多結晶シリコンインゴットを製造することが可能となる。
板材41を具備した角形シリカ容器10を用いて多結晶シリコンインゴットの製造を行う際の結晶成長の様子を図19に模式的に示した。見やすさのために、図19には底部板体21の溝又は穴や板材41の貫通孔については図示していない。板材41により、角形シリカ容器10を構成する底部板体21から成長する多結晶について、結晶成長方向を絞り込むことができるので、より結晶軸方位や結晶粒の大きさが揃った多結晶シリコンインゴットを製造することが可能となる。
このような板材41は、結晶成長方向を絞り込むという意味で、ネッキングプレートと呼ぶことができる。
With such a plate material 41, it is possible to manufacture a polycrystalline silicon ingot having a more uniform crystal axis orientation and crystal grain size.
FIG. 19 schematically shows the state of crystal growth when a polycrystalline silicon ingot is manufactured using the square silica container 10 provided with the plate material 41. For ease of viewing, the grooves or holes of the bottom plate 21 and the through holes of the plate 41 are not shown in FIG. Since the plate material 41 can narrow the crystal growth direction for the polycrystals grown from the bottom plate 21 constituting the square silica container 10, the polycrystalline silicon ingot having a more uniform crystal axis orientation and crystal grain size can be obtained. It can be manufactured.
Such a plate 41 can be called a necking plate in the sense of narrowing the crystal growth direction.

以上説明したような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。
A method for producing the porous silica plate 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。処理温度は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. Melt processing. The silica raw material powder is sintered at a treatment temperature of 1200 to 1500 ° C., preferably 1300 to 1400 ° C., 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の製造方法の一例(第1の態様、湿式法)の概略を図14に示した。
(I) 1st aspect The outline of an example (1st aspect, a wet method) of the manufacturing method of the porous silica board which concerns on this invention was shown in FIG.

まず、図14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調整すればよい。   First, as shown to (a-1) of FIG. 14, 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 adjusted before preparing the 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 constituting the porous silica plate 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・sec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 at a shear rate of 1 to 10 / sec is 10 to 100 mPa · 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. Thereby, as described above, migration and diffusion 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. Can be prevented, and the heat-resistant deformation property 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 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14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とすることもできる。   Next, as shown to (a-2) of FIG. 14, the mixed slurry 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.

この混合スラリーの作製は、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 preparation of this mixed slurry is 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) It can be performed through each sub-step such as vacuum degassing of the slurry, but is not limited thereto.

(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 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 at least%, voids in the porous silica plate 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 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 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.

(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. % To make a mixed slurry. Care must be taken for impurity contamination during the production of the square silica container 10, and the concentration of Li, Na, K in the porous silica plate is 5 wt. Preferably, the mixed slurry is prepared 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 as described above. In order to contain the Al element in the mixed slurry, it is performed 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. be able to. The amount of Al to be added is such that the Al concentration in the porous silica plate 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 by adding the Al element to the water before mixing before preparing the mixed slurry.

また、この混合スラリーには、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。   The mixed slurry may further include a dispersant (for example, polyacrylate), an antifoaming agent (for example, polyethylene glycol), a lubricant (for example, stearic acid, wax), and a binder (for example, polyethylene, polypropylene) as necessary. Polyesterene acrylic resin, paraffin wax, epoxy resin, methyl cellulose, ethyl cellulose) and the like can be mixed in an appropriate amount.

(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を投入し1〜2時間混合する。作製された混合スラリーの密度(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 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 is 1.6 to 2.1 g / cm 3, preferably 1.7 to 2.0 g / cm 3 , and the viscosity is 300 to 3000 mPa at a shear rate of 1 to 10 / sec. -It is preferable to set to 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 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を作製した後、図14の(a−3)に示したように、混合スラリーを型枠内に導入する。   After preparing the mixed slurry in this way, the mixed slurry is introduced into the mold as shown in FIG.

次に、図14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 FIG. 14A-4, the mixed slurry is dehydrated and dried in a mold to produce a porous silica plate temporary molded body (temporary molding step). Specifically, the mixed slurry contained in the mold is put in a clean oven, heated from room temperature to 5 to 20 ° C./hour, and then kept at 50 to 200 ° C. for 10 to 100 hours to evaporate moisture. Let dry (casting). As the mold at this time, a porous ceramic mold such as gypsum or a porous plastic mold can be used.

底部板体については、以下のように仮成形工程を行う。
底部板体の仮成形体の両平行平面のうち一方に、種結晶の成長を良好に促進するための溝又は穴を形成する。底部板体の仮成形体に形成する溝又は穴は、焼成後の底部板体において、図5から図12までを参照して説明した、前述のような形状、間隔となるようにする。
About a bottom part board body, a temporary forming process is performed as follows.
A groove or a hole for favorably promoting the growth of the seed crystal is formed in one of both parallel planes of the temporary molded body of the bottom plate. The grooves or holes formed in the temporary molded body of the bottom plate body have the shapes and intervals as described above with reference to FIGS. 5 to 12 in the bottom plate body after firing.

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、いったん仮成形体を作製してから、その後、表面を研削することにより溝又は穴を形成してもよい。   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 a temporary molded object once, you may form a groove | channel or a hole by grinding the surface after that.

ここで、上記の種結晶の成長を良好に促進するための溝又は穴を形成した面の反対側の面が、焼成工程で加熱される面となる。
ただし、上記の溝又は穴を形成する面とは反対側の面にも別の目的で溝又は穴を形成してもよい。この溝又は穴は、焼成工程におけるソリ、曲がりやワレが発生しづらくするためのものであり、形状、間隔等は必要に応じて設定することができる。焼成工程での加熱面は、このような溝又は穴を形成した側の面となる。
Here, the surface opposite to the surface on which the groove or hole for favorably promoting the growth of the seed crystal is formed is a surface heated in the firing step.
However, grooves or holes may be formed on a surface opposite to the surface on which the grooves or holes are formed for another purpose. This groove or hole is for making it difficult for warpage, bending and cracking in the firing process, and the shape, interval, and the like can be set as necessary. The heating surface in the firing step is the surface on the side where such grooves or holes are formed.

一方、側部板体については、以下のように仮成形工程を行う。
底部板体の仮成形体とは異なり、種結晶の成長を良好に促進するための溝又は穴を形成する必要はない。ただし、仮成形体の両平行平面のうち一方に、焼成工程におけるソリ、曲がりやワレが発生しづらくするための溝又は穴を形成することが好ましい。
ここで溝又は穴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。
On the other hand, about a side part board body, a temporary forming process is performed as follows.
Unlike the temporary molded body of the bottom plate, it is not necessary to form a groove or hole for favorably promoting seed crystal growth. However, it is preferable to form a groove or a hole in one of the parallel planes of the temporary molded body to make it difficult for warpage, bending and cracking in the firing process.
Here, the side of the surface on which the groove or hole is formed is a surface that is 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を作製した後、焼成して多孔質シリカ板体とする(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, after preparing a temporary molded body of the porous silica plate, it is fired to obtain a porous silica plate (firing step). In the present invention, both parallel planes of the porous silica plate are used. Among them, it is preferable to include a release accelerator that promotes release of the polycrystalline silicon ingot in at least a part of the surface portion that becomes the inner surface when the silica container 10 is assembled. The content of the release accelerator is applied to at least a part of the surface opposite to the surface heated in the firing step among the two parallel planes of the temporary molded body after the temporary molding step, It can also be performed by drying, and, as will be described later, after the firing step, the mold release accelerator on the opposite side of the surface heated in the firing step of both parallel planes of the porous silica plate body It can also be carried out by applying a release accelerator to at least a part. A specific method of containing the mold release accelerator will be described later.

仮成形工程の後、図14の(a−5)に示したように、多孔質シリカ板体の仮成形体を、焼成して多孔質シリカ板体とする(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。 After the temporary forming step, as shown in FIG. 14 (a-5), the temporary formed body of the porous silica plate is fired to form a porous silica plate (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 the both parallel planes of the temporary molded body of the porous silica plate, and the bulk density of the surface portion on the heated side is higher than the bulk density of the surface portion on the opposite side. A porous silica plate is used.

この焼成工程には、例えば、図16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16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を搬送する耐熱性ベルトコンベアー441等を具備する。
For this firing step, for example, a firing furnace such as a one-way heating electric furnace as shown in FIG. 16 can be used.
The one-way heating electric furnace 401 shown in FIG. 16 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 Heat-resistant belt conveyor 441 etc. which convey the temporary molded object of a quality silica board.

この焼成炉を用いて多孔質シリカ板体の仮成形体の焼成を行うには、以下のようにする。まず、仮成形工程まで行った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℃に至るまでは、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。 In order to perform firing of the temporary molded body of the porous silica plate using this firing furnace, the following is performed. First, the porous silica plate temporary molded body 141 that has been subjected to the temporary molding process is placed on a heat-resistant belt conveyor 441 and conveyed into the 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 is heated 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. Next, from 1000 ° C. to 1200 to 1500 ° C., the temperature is increased from 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 and the second raw material powder are sintered. Such heating is performed from one direction of the temporary molded body 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.

このとき、底部板体については、種結晶の成長を良好に促進するための溝又は穴を形成した面の反対側の面から加熱する。ソリ、曲がりやワレが発生しづらくするための溝又は穴を形成した場合には、該溝又は穴の側の面が加熱面となる。   At this time, the bottom plate body is heated from the surface opposite to the surface on which grooves or holes for favorably promoting the growth of seed crystals are formed. When a groove or hole for making it difficult for warpage, bending or cracking is formed, the surface on the groove or hole side becomes a heating surface.

一方、側部板体については、ソリ、曲がりやワレが発生しづらくするための溝又は穴を形成した場合には、溝又は穴を形成した面の側から加熱して焼成する。   On the other hand, the side plate is heated and fired from the side of the surface on which the groove or hole is formed when a groove or hole for preventing warpage, bending or cracking is formed.

このように、多孔質シリカ板体の仮成形体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 is continuously heated and fired from one direction, the fired surface (heater side surface) of the porous silica plate body has a higher bulk density and the opposite surface. Bulk density decreases.

焼成後、多孔質シリカ板体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 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 is manufactured. As described above, in the present invention, of the two parallel planes of the porous silica plate body, It is preferable that a release accelerator for promoting release of the polycrystalline silicon ingot is contained in at least a part of the surface portion. 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塗布し、乾燥させる。以下に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 molding step, the mold release is performed on at least a part of the surface opposite to the surface heated in the firing step among the two parallel planes of the temporary molded body. Apply accelerator and dry. Hereinafter, a specific method for incorporating a mold release accelerator will be described as an example.

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(底部板体においては、溝又は穴を形成した面)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., chloride, nitrate, carbonate, acetate, etc., which are these element compounds dissolved in water or alcohol, are selected, Spray method, air brush method, roller method, or brush coating method on the surface of both parallel planes opposite to the surface heated in the firing process (the surface where grooves or holes are formed in the bottom plate) The addition treatment can be carried out by coating and drying. The temporary molded body to which the release accelerator has been added is fired at 1200 to 1500 ° C. in an O 2 gas-containing atmosphere containing an inert gas as a main component 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、多孔質シリカ板体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 of including a mold release accelerator, after the firing step, the two parallel planes of the porous silica plate are separated into at least a part of the surface opposite to the surface heated in the firing step. A method performed by applying a mold accelerator will be described.

上記の焼成工程前の離型促進剤の添加の代わりに、焼成工程の後に、多孔質シリカ板体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(底部板体においては、溝又は穴を形成した面)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 adding the release accelerator before the firing step, a release accelerator can be contained by applying (coating) to at least a part of the porous silica plate after the firing step. The surface opposite to the surface heated in the firing step among the two parallel planes of the porous silica plate after firing the mixed solution of at least one compound of alkaline earth metal elements such as Ca, Sr and Ba ( In the bottom plate body, the coating treatment is performed by applying and drying at least a part of a surface on which grooves or holes are formed 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 sintering process, and the porous silica plate body 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15に示した。
(II) Second Aspect FIG. 15 shows an outline of another example (second aspect, dry method) of the method for producing the square silica container 10 according to the present invention.

まず、図15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. 15, 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), at least the first raw material powder, the second raw material powder, and the mixed powder 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) one Al element. Thereby, Al element can be contained in the porous silica plate. Thereby, as described above, migration and diffusion 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. Can be prevented, and the heat-resistant deformation property 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 after production 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15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とすることもできる。   Next, as shown to (b-2) of FIG. 15, 1st raw material powder, 2nd raw material powder, and an organic binder are mixed, and mixed powder is produced. The second raw material powder can be mixed in the state of granules as described above to obtain a mixed powder.

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 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 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 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 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, instead of or in addition to adding Al element to at least one of the first raw material powder and the second raw material powder, Al element may be added to the mixed powder. In this case, it is possible to use a method of immersing and impregnating the mixed powder in an Al compound solution soluble in water or alcohol, and then lifting and drying at a constant speed. The amount of Al to be added is such that the Al concentration in the porous silica plate 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15の(b−3)、(b−4)に示したように、混合粉を型枠内に導入し、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. 15, the mixed powder is introduced into the mold and heated to 50 to 200 ° C. to melt the organic binder. A temporary molded body 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を得る。   Specifically, first, the mixed powder 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 in the mold is pressurized (pressed) and adjusted to a predetermined pressure of 0.1 to 1 MPa, and the temperature of the mixed powder is increased until it reaches a predetermined temperature of 50 to 200 ° C., Hold until compacted to some extent and the binder is welded. Next, the mixture is allowed to cool to room temperature to obtain a temporary molded body of a raw material porous silica plate.

底部板体については、以下のように仮成形工程を行う。
底部板体の仮成形体の両平行平面のうち一方に、種結晶の成長を良好に促進するための溝又は穴を形成する。底部板体の仮成形体に形成する溝又は穴は、焼成後の底部板体において、前述のような形状、間隔となるようにする。
About a bottom part board body, a temporary forming process is performed as follows.
A groove or a hole for favorably promoting the growth of the seed crystal is formed in one of both parallel planes of the temporary molded body of the bottom plate. The groove or hole formed in the temporary molded body of the bottom plate body has the shape and interval as described above in the bottom plate body after firing.

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、いったん仮成形体を作製してから、その後、溝又は穴を形成してもよい。   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 a temporary molded object once, you may form a groove | channel or a hole after that.

ここで、上記の溝又は穴を形成した面の反対側の面が、焼成工程で加熱される面となる。
ただし、上記の溝又は穴を形成する面とは反対側の面にも溝又は穴を形成してもよい。この溝又は穴は、焼成工程におけるソリ、曲がりやワレが発生しづらくするためのものであり、形状、間隔等は必要に応じて設定することができる。焼成工程での加熱面は、このような溝又は穴を形成した側の面となる。
Here, the surface opposite to the surface on which the groove or hole is formed is a surface heated in the firing step.
However, the groove or hole may be formed on the surface opposite to the surface on which the groove or hole is formed. This groove or hole is for making it difficult for warpage, bending and cracking in the firing process, and the shape, interval, and the like can be set as necessary. The heating surface in the firing step is the surface on the side where such grooves or holes are formed.

一方、側部板体については、以下のように仮成形工程を行う。
底部板体の仮成形体とは異なり、溝又は穴を形成する必要はない。ただし、仮成形体の両平行平面のうち一方に、焼成工程におけるソリ、曲がりやワレが発生しづらくするための溝又は穴を形成することが好ましい。
ここで溝又は穴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。
On the other hand, about a side part board body, a temporary forming process is performed as follows.
Unlike the temporary molded body of the bottom plate, it is not necessary to form grooves or holes. However, it is preferable to form a groove or a hole in one of the parallel planes of the temporary molded body to make it difficult for warpage, bending and cracking in the firing process.
Here, the side of the surface on which the groove or hole is formed is a surface that is 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を作製した後、焼成して多孔質シリカ板体とする(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。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(底部板体においては、溝又は穴を形成した面)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ができる。また、焼成工程の後に、多孔質シリカ板体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(底部板体においては、溝又は穴を形成した面)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, after preparing a temporary molded body of the porous silica plate, it is fired to obtain a porous silica plate (firing step). In the present invention, both parallel planes of the porous silica plate are used. Among them, it is preferable to include a release accelerator that promotes release of the polycrystalline silicon ingot in at least a part of the surface portion that becomes the inner surface when the silica container 10 is assembled. Similarly to the first aspect, after the temporary molding step, the mold release accelerator is a surface opposite to the surface heated in the firing step among the two parallel planes of the temporary molded body (in the bottom plate body, the groove or It can be carried out by applying to at least a part of the surface on which the hole is formed and drying. In addition, after the firing step, at least a part of the surface opposite to the surface heated in the firing step among the parallel planes of the porous silica plate (the surface on which grooves or holes are formed in the bottom plate) It can also be carried out by applying a mold release accelerator.

次に、図15の(b−5)に示したように、多孔質シリカ板体の仮成形体を、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、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、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. 15, the porous silica plate temporary molded body was 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere mainly containing an inert gas and containing O 2 gas. At this temperature, it is heated and fired from one side of both parallel planes of the temporary molded body 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 is produced. As in the first aspect, 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 both 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。
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.

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。このときの容器底部における結晶成長の様子を、図18を参照して説明する。   Next, cooling proceeds from the bottom of the rectangular silica container to grow silicon crystals. The state of crystal growth at the bottom of the container at this time will be described with reference to FIG.

図18(a)には、本発明に係る角形シリカ容器の底部にある溝又は穴のように、その斜面が鉛直方向に対してなす角度(交差角度θ)が15〜60°の範囲である場合を模式的に図示した。この場合、容器底部からの冷却初期には、溝又は穴の最深部が、溝又は穴の形状から最も冷却されやすくなっている。そのため、まず、この溝又は穴の最深部に、固体である種結晶301から結晶成長が開始する。図18(a)のように交差角度θが15〜60°の範囲である場合には、種結晶301から複数の結晶が成長しても、成長過程で単結晶化(多結晶シリコンインゴット全体では多結晶となる)しやすい。この現象は、溝又は穴に垂直壁も存在する場合にはより顕著である。   In FIG. 18 (a), the angle (crossing angle θ) formed by the inclined surface with respect to the vertical direction, such as a groove or a hole in the bottom of the rectangular silica container according to the present invention, is in the range of 15 to 60 °. The case is schematically illustrated. In this case, at the initial stage of cooling from the bottom of the container, the deepest part of the groove or hole is most easily cooled from the shape of the groove or hole. Therefore, first, crystal growth starts from the solid seed crystal 301 in the deepest part of the groove or hole. As shown in FIG. 18A, when the crossing angle θ is in the range of 15 to 60 °, even if a plurality of crystals grow from the seed crystal 301, single crystallization (in the entire polycrystalline silicon ingot is performed in the growth process). Easy to be polycrystalline). This phenomenon is more pronounced when vertical walls are also present in the grooves or holes.

一方、図18(b)に模式的に図示したように、交差角度θが15°より小さい場合、種結晶301から複数の結晶が成長し、そのまま拡大して結晶粒の小さい多結晶体となってしまう。   On the other hand, as schematically shown in FIG. 18B, when the crossing angle θ is smaller than 15 °, a plurality of crystals grow from the seed crystal 301 and expand as they are to form a polycrystalline body with small crystal grains. End up.

シリコン融液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、角形シリカ容器のかさ密度の制御により、多結晶シリコンインゴットと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、研磨して、多結晶シリコン基板とする。
After the silicon melt 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 between the polycrystalline silicon ingot and the rectangular silica container can be suppressed by controlling the bulk density of the rectangular silica container, it is easy to take out the polycrystalline silicon ingot and prevent breakage. it can.
Thereafter, the taken polycrystalline silicon ingot is sliced to a predetermined thickness and polished 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14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. 14 (first embodiment), a porous silica plate was produced as follows, and a rectangular 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. In this way, a mixed slurry was obtained.

次に、石膏製の型の中に混合スラリーを導入した。
このとき、底部板体の仮成形体は、鋳込み成形後の仮成形体の一方の表面に複数の円錐形の穴を形成可能な石膏製の型の中に混合スラリーを導入して鋳込み成形を行った。ここで形成した円錐形の穴の寸法は直径10mm、側面(斜面)が仮成形体の表面に垂直の方向となす角度は45°、間隔は15mmとした。
Next, the mixed slurry was introduced into a gypsum mold.
At this time, the bottom plate body is formed by introducing the mixed slurry into a plaster mold capable of forming a plurality of conical holes on one surface of the cast body after casting. went. The size of the conical hole formed here was 10 mm in diameter, the angle between the side surface (slope) and the direction perpendicular to the surface of the temporary molded body was 45 °, and the interval was 15 mm.

次に、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を作製した。   Next, the mixed slurry introduced into the mold was held in a clean oven at 100 ° C. for 10 hours, and then cooled to room temperature to prepare a parallel plate-like porous silica plate temporary molding.

次に、多孔質シリカ板体の仮成形体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を、図16に示したような一方向加熱電気炉401内に設置した。
Next, the temporary molded body of the porous silica plate was removed from the mold.
This porous silica plate temporary compact 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を焼成して多孔質シリカ板体を製造した。   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 manner, the porous silica plate body was manufactured by firing the temporary molded body of the porous silica plate body.

なお、多孔質シリカ板体の寸法は、縦400mm×横400mm×厚さ15mmとなるようにした。   The dimensions of the porous silica plate were such that the length was 400 mm × width 400 mm × thickness 15 mm.

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 part of the parallel flat plate-like porous silica plate produced 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の複数の円錐形の穴を形成した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 is applied to the entire surface of the porous silica plate body in which a plurality of conical holes are formed, and one-way heating is performed using the surface opposite to this surface as a heating surface in the firing step. went.

(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.

(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の複数の円錐形の穴を形成した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, and barium chloride is applied to the entire surface portion where a plurality of conical holes are formed in the temporary molded body of the porous silica plate, and this surface is used in the firing step. One-way heating was performed using the opposite surface as the heating surface.

(実施例5)
図15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)
According to the method for producing a porous silica plate according to the present invention shown in FIG. 15 (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と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、射出成形器のシリンダー内へ導入した混合粉をシリンダー中にて100℃で保持しつつ、別のセラミック製型枠内へ射出成形し、平行平板状の多孔質シリカ板体の仮成形体を作製した。このとき、底部板体については、複数の円錐形の穴を形成可能なセラミック製型枠内へ混合粉を導入し、仮成形体を作製した。ここで形成した円錐形の穴の寸法、間隔は、実施例1と同様に直径10mm、角度45°、そして15mm間隔とした。   Next, while holding the mixed powder introduced into the cylinder of the injection molding machine at 100 ° C. in the cylinder, it is injection-molded into another ceramic mold and temporarily formed into a parallel flat porous silica plate The body was made. At this time, with respect to the bottom plate body, the mixed powder was introduced into a ceramic mold frame capable of forming a plurality of conical holes to prepare a temporary molded body. The dimensions and spacing of the conical holes formed here were 10 mm in diameter, 45 ° in angle, and 15 mm apart as in Example 1.

次に、この多孔質シリカ板体の仮成形体を、図16に示したような一方向加熱電気炉401内に設置した。   Next, the temporary molded body of the porous silica plate 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を焼成して多孔質シリカ板体を製造した。   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 manner, the porous silica plate body was manufactured by firing the temporary molded body of the porous silica plate body.

なお、多孔質シリカ板体の寸法は、縦400mm×横400mm×厚さ15mmとなるようにした。   The dimensions of the porous silica plate were such that the length was 400 mm × width 400 mm × thickness 15 mm.

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 thus manufactured 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 the entire surface of one surface of the temporary molded body of the porous silica plate, and one-way heating was performed using the surface opposite to this surface as a heating 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.

(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, and barium chloride is applied to the entire surface of one surface of the porous silica plate temporary body, and the surface opposite to this surface is applied in the firing step. Unidirectional heating was performed 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1.8〜2.0g/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 2.0 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500℃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 square formwork is kept in a clean oven at 500 ° C. for 5 hours, and then cooled to room temperature to produce a square (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:
角形シリカ容器から粒径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 rectangular silica container, and the infrared diffuse reflection spectrophotometry was performed. 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)

多結晶シリコンインゴットの品質評価:
前記作製した多結晶シリコンインゴットをスライスし、断面を観察した。
結晶粒の大きさ、結晶成長方向の均一性の観点から、従来と比較して(比較例1が基準)、評価した。
品質良好 ○(結晶粒寸法5〜50mmが全体の面積の70%以上を占め、成長結晶の結晶方位が一定方向に整っている)
品質中程度 △(結晶粒寸法5〜50mmが全体の面積の30〜70%程度であり、成長結晶の結晶方位の整いが中間レベルである)
品質悪い ×(従来と同程度)
Quality evaluation of polycrystalline silicon ingot:
The produced polycrystalline silicon ingot was sliced and the cross section was observed.
From the viewpoint of the size of the crystal grains and the uniformity in the crystal growth direction, the evaluation was made in comparison with the prior art (comparative example 1 as a standard).
Good quality ○ (Crystal grain size 5-50mm occupies 70% or more of the total area, and the crystal orientation of the grown crystal is aligned in a certain direction)
Medium quality △ (crystal grain size 5-50mm is about 30-70% of the total area, and the crystal orientation of the grown crystal is at an intermediate level)
Poor quality × (same as conventional)

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(単位wt.ppb)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 concentration (unit: wt.ppb) 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。また、実施例1〜8では、結晶粒の大きさ及び結晶軸方位が揃った多結晶シリコンインゴットを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. Moreover, in Examples 1-8, the polycrystalline silicon ingot with which the magnitude | size of the crystal grain and the crystal axis direction were equal was able to be manufactured.

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…側部板体、 12…側部内表面、 13…側部外表面、
21…底部板体、 22…底部内表面、 23…底部外表面、
31…溝又は穴、 31a…溝、 31b…角錐形の穴、
31c、31d…円錐形の穴、 32…斜面、 33…垂直壁、 34…平底、
41…貫通孔の形成された板材、 42…貫通孔、 51…スペーサー、
80…サセプタ、
301…種結晶、
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 plate, 12 ... side inner surface, 13 ... side outer surface,
21 ... Bottom plate body, 22 ... Bottom inner surface, 23 ... Bottom outer surface,
31 ... groove or hole, 31a ... groove, 31b ... pyramid shaped hole,
31c, 31d ... conical hole, 32 ... slope, 33 ... vertical wall, 34 ... flat bottom,
41 ... Plate material in which through holes are formed, 42 ... Through holes, 51 ... Spacers,
80 ... susceptor,
301 ... Seed crystal,
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 (19)

シリコン融液を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、
少なくとも前記角形シリカ容器の側部をなす前記多孔質シリカ板体における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く、
前記角形シリカ容器の底部をなす前記多孔質シリカ板体の内表面部分は、溝又は穴を所定間隔で複数有しており、
前記溝又は穴の側面の少なくとも一部が、鉛直方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されている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 solidifying a silicon melt to produce a polycrystalline silicon ingot,
It is configured by combining parallel flat plate-like porous silica plates made of porous silica,
The bulk density of the surface portions of both parallel planes in the porous silica plate forming at least the side of the square silica container is higher in the outer surface portion than the inner surface portion of the square silica container,
The inner surface portion of the porous silica plate forming the bottom of the square silica container has a plurality of grooves or holes at predetermined intervals,
A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot, characterized in that at least a part of a side surface of the groove or hole is formed as an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to the vertical direction.
前記多孔質シリカ板体のかさ密度が1.60〜2.20g/cmであり、
少なくとも前記角形シリカ容器の側部をなす前記多孔質シリカ板体における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 difference in bulk density between the surface portions of both parallel planes in the porous silica plate forming at least the side of the rectangular silica container is 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 The rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to claim 1, wherein
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。   3. 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 rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot as described. 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3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 3, wherein the rectangular silica container 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3又は請求項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。 4. The release agent according to claim 3, 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. 4. A rectangular silica container for producing a polycrystalline silicon ingot according to 4. 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、
両平行平面の少なくとも一方の表面部分の一部は、溝又は穴を所定間隔で複数有しており、
前記溝又は穴の側面の少なくとも一部が、前記表面と垂直の方向に対して15〜60°の角度をなす斜面で形成されてい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 part of at least one surface portion of both parallel planes has a plurality of grooves or holes at a predetermined interval,
A porous silica plate, wherein at least a part of a side surface of the groove or hole is formed as an inclined surface having an angle of 15 to 60 ° with respect to a direction perpendicular to the surface.
前記溝又は穴の形状が、溝の場合はV形であり、穴の場合は円錐形又は角錐形であることを特徴とする請求項6に記載の多孔質シリカ板体。   The porous silica plate according to claim 6, wherein the shape of the groove or hole is a V shape in the case of a groove, and a conical shape or a pyramid shape in the case of a hole. 前記溝又は穴の側面には、一部表面と垂直の方向に沿う垂直壁が存在することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の多孔質シリカ板体。   The porous silica plate according to claim 6 or 7, wherein a vertical wall along a direction perpendicular to a part of the surface is present on a side surface of the groove or hole. 前記溝又は穴の開口部の寸法が、溝の場合は幅が5〜20mmであり、穴の場合は最小長さが5〜20mmであることを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体。   The dimension of the opening of the groove or hole has a width of 5 to 20 mm in the case of a groove, and a minimum length of 5 to 20 mm in the case of a hole. The porous silica plate according to claim 1. 前記溝又は穴が形成された表面部分の一部に、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6ないし請求項9のいずれか一項に記載の多孔質シリカ板体。   10. The mold release accelerator for promoting mold release of polycrystalline silicon is contained in a part of the surface portion in which the groove or hole is formed. 11. 2. The porous silica plate described in 1. 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. 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、両平行平面のうち一方の表面部分に溝又は穴を所定間隔で複数有する多孔質シリカ板体の仮成形体を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、前記溝又は穴を形成した面とは反対側の面から加熱して焼成し、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 temporary molded body of a porous silica plate having a plurality of grooves or holes at a predetermined interval on one surface portion of both parallel planes;
The temporary molded body is heated from a surface opposite to the surface on which the grooves or holes are formed at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere containing an inert gas as a main component and O 2 gas. A method for producing a porous silica plate, comprising: a firing step to form 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、両平行平面のうち一方の表面部分に溝又は穴を所定間隔で複数有する多孔質シリカ板体の仮成形体を作製する工程と、
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、前記溝又は穴を形成した面とは反対側の面から加熱して焼成し、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;
Porous silica having a plurality of grooves or holes at predetermined intervals on one surface portion of both parallel planes by introducing the mixed powder into a mold and heating to 50 to 200 ° C. to melt the organic binder A step of producing a temporary molded body of the plate,
The temporary molded body is heated from a surface opposite to the surface on which the grooves or holes are formed at a temperature of 1200 to 1500 ° C. in an atmosphere containing an inert gas as a main component and O 2 gas. A method for producing a porous silica plate, comprising: a firing step to form 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溝又は穴を形成した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13又は請求項14に記載の多孔質シリカ板体の製造方法。   At least after the temporary forming step, a release accelerator for promoting the release of polycrystalline silicon is applied to at least a part of the surface where the groove or hole is formed in both parallel planes of the temporary molded body, and then dried. The method for producing a porous silica plate according to claim 13 or 14, wherein the mold release accelerator is added by adding the mold release accelerator. 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、前記仮成形体の両平行平面のうち前記溝又は穴を形成した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13ないし請求項15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 mold release accelerator for promoting mold release of polycrystalline silicon is used, and the mold release accelerator is formed on at least a part of the surface of the temporary molded body where the groove or hole is formed. The method for producing a porous silica plate according to any one of claims 13 to 15, wherein the mold release accelerator is contained by applying a release agent. 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15又は請求項16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 15 or 16, 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13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。   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 The method for producing a porous silica plate according to any one of claims 13 to 17, wherein the mixed slurry or the mixed powder is prepared using a granule. 請求項13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によって製造した多孔質シリカ板体を底部に組み込んで角形シリカ容器とすることを特徴とする角形シリカ容器の製造方法。   A rectangular silica container comprising a porous silica plate manufactured by the method for manufacturing a porous silica plate according to any one of claims 13 to 18 in a bottom portion to form a rectangular silica container. Production method.
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