WO2011122585A1 - シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法 - Google Patents

シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011122585A1
WO2011122585A1 PCT/JP2011/057708 JP2011057708W WO2011122585A1 WO 2011122585 A1 WO2011122585 A1 WO 2011122585A1 JP 2011057708 W JP2011057708 W JP 2011057708W WO 2011122585 A1 WO2011122585 A1 WO 2011122585A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
silica
silicon ingot
barium
crucible
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/057708
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
脇田　三郎
続橋　浩司
洋 池田
昌弘 金井
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
三菱マテリアル電子化成株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱マテリアル株式会社, 三菱マテリアル電子化成株式会社 filed Critical 三菱マテリアル株式会社
Priority to JP2012508324A priority Critical patent/JP5452709B2/ja
Priority to KR1020127025482A priority patent/KR20120136377A/ko
Priority to CN2011800137973A priority patent/CN102858687A/zh
Priority to US13/637,675 priority patent/US20130015318A1/en
Publication of WO2011122585A1 publication Critical patent/WO2011122585A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers

Definitions

  • the present invention relates to a laminated crucible for casting a silicon ingot and an improvement of the manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 discloses a crucible for producing a silicon ingot for producing a silicon substrate of a photovoltaic power generation battery having excellent photoelectric conversion efficiency.
  • the crucible for manufacturing a silicon ingot disclosed in Patent Document 1 includes fine fused silica sand 161 of 50 to 300 ⁇ m made of silica inside a mold 102 made of quartz glass or graphite. It has a structure covered with an inner layer 103 formed by bonding. In more detail, the inner layer 103 is covered with an inner layer 103 formed by bonding fine fused silica sand 161 with silica 107, as shown in a partially enlarged view A of FIG. The inner layer 103 containing the fine fused silica sand 161 is easily peeled off from the inner wall of the mold 102.
  • This invention is made in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the laminated crucible for a silicon ingot casting which can suppress the melt
  • barium (Ba) is included in colloidal silica used as a binder when forming a stucco layer, thereby allowing crystallization at a lower temperature. I found out that I could do it. Further, since barium diffuses into the silica layer, it was found that the effect of crystallization can be obtained by coating barium only on the surface of the silica layer, and the present application was completed.
  • a first aspect of the present invention is a laminated crucible for casting a silicon ingot for melting and casting a silicon raw material to produce a silicon ingot, a silica layer provided inside a mold, and the silica layer
  • a laminated crucible for casting a silicon ingot comprising: a barium coating layer provided on a surface.
  • the barium coating layer may include barium hydroxide or barium carbonate having an average particle diameter of 0.1 to 0.01 ⁇ m.
  • the barium coating layer may have an average thickness of 0.01 to 1.0 ⁇ m.
  • the barium concentration in the silica layer may be higher on the interface side with the barium coating layer than on the interface side with the mold.
  • the silica layer includes at least one outer layer stucco layer, which is provided on the inner side of the mold and in which coarse fused silica sand having an average particle diameter of 500 to 1500 ⁇ m is bonded with silica, and an outer layer silica layer,
  • the barium coating layer may be provided on the inner side.
  • a slurry layer is formed by applying or spraying a slurry made of fused silica powder and colloidal silica to the inside of a mold to form a slurry layer, and a coarse melt having an average particle size of 500 to 1500 ⁇ m is formed on the surface of the slurry layer.
  • a step of forming a barium slurry layer on the outermost surface by coating or spraying, and drying and firing, the outer stucco layer and the front layer inside the mold To form a silica layer consisting of an inner layer stucco layer, forming a barium coating layer on the surface of the silica layer, a method for manufacturing a silicon ingot casting stacked crucible, characterized in that it comprises a.
  • the step of forming the inner stucco layer may be repeated once or a plurality of times, and the step of forming the outer stucco layer may be repeated once or a plurality of times to form the silica layer.
  • the barium in the barium coating layer is composed of the silica layer provided inside the mold and the barium coating layer provided on the surface of the silica layer. It can diffuse into the silica layer to promote crystallization of the silica layer.
  • an outer stucco layer is formed inside a mold, an inner stucco layer is formed on the outer stucco layer, and barium slurry is applied on the inner stucco layer.
  • a barium slurry layer is formed on the outermost surface by spraying, followed by drying and firing to form a barium coating layer on the surface of the silica layer.
  • a laminated crucible for casting a silicon ingot (hereinafter simply referred to as “crucible”) 1 according to the present embodiment is used for producing a silicon ingot by melting and casting a silicon raw material.
  • crucible a laminated crucible for casting a silicon ingot
  • There is a schematic configuration comprising a silica layer 3 provided inside the mold 2 and a barium coating layer 4 provided on the surface of the silica layer 3.
  • the mold 2 is made of quartz glass or graphite.
  • a space having an arbitrary size and shape for example, a columnar space, a hexagonal columnar space, a cubical space, a rectangular parallelepiped space, or the like is provided inside the mold 2, but is not particularly limited. Absent.
  • a silicon ingot having a square or rectangular cross section is obtained.
  • the silicon ingot having a square or rectangular cross section is used for manufacturing a silicon substrate having a square or a rectangle, such as a silicon substrate of a photovoltaic power generation battery, an expensive silicon ingot is most effectively used. Can do.
  • the silica layer 3 is provided inside the mold 2, and includes an outer silica layer 5 including at least one outer stucco layer 50, and an inner stucco provided inside the outer silica layer 5. It has a laminated structure composed of an inner silica layer 6 including at least one layer 60. Since the silica layer 3 has such a laminated structure, when the silicon ingot is manufactured by injecting and solidifying silicon melt into the cavity of the crucible 1, the outer periphery of the silicon ingot is pulled to the inner wall surface of the crucible 1, and the inner layer silica Layer 6 adheres to the silicon ingot and peels from outer silica layer 5. Thereby, internal stress does not generate
  • the outer silica layer 5 includes one or more outer stucco layers 50 obtained by bonding coarse fused silica sand 51 having an average particle diameter of 500 to 1500 ⁇ m with silica.
  • the reason why the average particle diameter of the coarse fused silica sand 51 is limited to 500 to 1500 ⁇ m is as follows. That is, if the average particle diameter of the coarse fused silica sand 51 is fused silica sand coarser than 1500 ⁇ m, the specific gravity of the crucible 1 is lowered and the strength is lowered, which is not preferable.
  • the average particle diameter of the coarse fused silica sand 51 is smaller than 500 ⁇ m, the strength of the outer silica layer 5 is reduced and the peelability from the inner silica layer 6 is deteriorated, which is not preferable.
  • the layer thickness of the outer silica layer 5 needs to be at least about 3 mm because the strength of the crucible 1 at the time of manufacturing the silicon ingot must be maintained. On the other hand, if the layer thickness of the outer silica layer 5 is too thick, it is not preferable because it costs much. Therefore, specifically, the thickness of the outer silica layer 5 is preferably in the range of 3 to 20 mm.
  • the inner silica layer 6 includes one or more inner stucco layers 60 in which fine fused silica sand 61 having an average particle diameter of 50 to 300 ⁇ m is bonded with silica.
  • the reason why the average particle size of the fine fused silica sand 61 is limited to 50 to 300 ⁇ m is as follows. That is, if the average particle size of the fine fused silica sand 61 is fused silica sand coarser than 300 ⁇ m, it is not preferable because it is difficult to peel from the outer silica layer 5.
  • the inner silica layer 6 is easily peeled off, but the inner silica layer 6 is peeled off when the crucible 1 is manufactured (manufactured). Therefore, it is not preferable.
  • the thickness of the inner silica layer 6 is not particularly limited as long as it can be peeled from the outer silica layer 5 due to the solidification shrinkage of the silicon ingot when the silicon ingot is manufactured using the crucible 1. is not. Specifically, the layer thickness is preferably in the range of 0.1 to 5 mm.
  • the silica that binds the coarse fused silica sand 51 or the fine fused silica sand 61 is silica containing 10 to 6000 ppm of sodium.
  • the reason why the sodium content of the silica serving as the base of the outer silica layer 5 and the inner silica layer 6 is preferably in the range of 10 to 6000 ppm is as follows. That is, if the sodium content is less than 10 ppm, it is not preferable because sufficient adhesion of the silica to the coarse fused silica sand 51 or the fine fused silica sand 61 cannot be obtained.
  • sodium content of silica exceeds 6000 ppm, sodium will be contained in the silicon ingot as an impurity exceeding the allowable range, which is not preferable.
  • a more preferable range of the sodium content contained in silica is 500 to 6000 ppm.
  • the barium coating layer 4 is provided on the surface of the silica layer 3 in order to diffuse barium into the silica layer 3 and promote crystallization of the silica layer 3.
  • the barium coating layer 4 is composed of barium hydroxide or barium carbonate (hereinafter referred to as “barium-containing compound”) 41 having an average particle diameter of 0.1 to 0.01 ⁇ m.
  • barium-containing compound 41 having an average particle diameter of 0.1 to 0.01 ⁇ m.
  • the reason why the average particle diameter of the barium-containing compound 41 is limited to 0.1 to 0.01 ⁇ m is as follows. That is, when the average particle size of the barium-containing compound 41 is less than 0.01 ⁇ m, it is not preferable because aggregation tends to occur. On the other hand, when the average particle size of the barium-containing compound 41 exceeds 0.1 ⁇ m, it is difficult to uniformly disperse, which is not preferable.
  • the thickness of the barium coating layer 4 is not particularly limited as long as it can be coated without peeling. Specifically, the layer thickness is preferably an average thickness of 0.01 to 0.05 ⁇ m.
  • the barium coating layer 4 remains as a single layer and can be distinguished from the silica layer 3 by visual observation.
  • the crucible 1 of the present embodiment is characterized in that the barium concentration in the silica layer 3 is higher on the interface side with the barium coating layer 4 than on the interface side with the mold 2. More specifically, when the outer silica layer 5 and the inner silica layer 6 constituting the silica layer 3 are compared, the barium concentration in the inner silica layer 6 is higher than the barium concentration in the outer silica layer 5. Further, when the outer silica layer 5 or the inner silica layer 6 is composed of two or more outer stucco layers 50 or two or more inner stucco layers 60, a barium coating layer rather than a layer provided on the mold 2 side. The barium concentration of the layer provided on the 4 side is high. Further, in any outer layer stucco layer 50 or inner layer stucco layer 60, there is a concentration gradient in the barium concentration so that it is higher on the interface side with the barium coating layer 4 than on the interface side with the mold 2. Become.
  • the method of manufacturing the crucible 1 of the present embodiment includes a step of forming the outer silica layer 5 inside the mold 2, a step of forming the inner silica layer 6 on the outer silica layer 5, and a step of forming the inner silica layer 6 on the inner silica layer 6. It is schematically configured to include a step of forming a barium slurry layer and a step of drying and firing. Below, each process is demonstrated in detail.
  • the outer silica layer 5 is formed by first applying or spraying a slurry made of fused silica powder and colloidal silica to the inside of the mold 2 to form a slurry layer.
  • the outer layer stucco layer 50 is formed by spraying coarse fused silica sand 51 having an average particle diameter of 500 to 1500 ⁇ m on the surface of the slurry layer.
  • the operation of forming the outer stucco layer 50 is repeated once or a plurality of times to form the outer silica layer 5.
  • the slurry is applied or sprayed on the outer silica layer 5 (outer stucco layer 50) to form a slurry layer.
  • an inner stucco layer 60 is formed by spraying fine fused silica sand 61 having an average particle size of 50 to 300 ⁇ m on the surface of the slurry layer.
  • barium slurry layer formation process In the barium slurry layer forming step, first, barium hydroxide powder or barium carbonate powder having an average particle diameter of 0.1 to 0.01 ⁇ m is mixed with pure water to prepare a barium slurry. Next, the prepared barium slurry is applied or sprayed onto the inner silica layer 6 (inner stucco layer 60) to form a barium slurry layer.
  • the drying and firing step first, the mold 2 having the outer silica layer 5, the inner silica layer 6, and the barium slurry layer laminated on the inside is dried in an environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50% over 24 hours. Next, baking is performed at about 1000 ° C. for 2 hours in the atmosphere. As a result, the silica layer 3 composed of the outer silica layer 5 (outer stucco layer 50) and the inner silica layer 6 (inner stucco layer 60) is formed inside the mold 2, and the surface of the silica layer 3 is coated with barium. Layer 4 is formed.
  • raw silicon is charged into the cavity of the crucible 1 and melted at 1500 ° C. or molten silicon at 1500 ° C. is injected.
  • the lower part is cooled and solidified in one direction from the lower part to the upper part to produce a silicon ingot.
  • the silica layer 3 has a laminated structure of the outer silica layer 5 and the inner silica layer 6, the outer periphery of the silicon ingot is pulled by the inner wall surface of the crucible 1, and the inner silica Layer 6 adheres to the silicon ingot and peels from outer silica layer 5.
  • an internal stress does not generate
  • the degree of crystallinity of the silica layer provided inside the mold is about 60%, and sufficient crystallization is achieved.
  • the silica which is the main component of the silica layer, and the fused silica sand react with dissolved silicon, and oxygen dissolves into the molten silicon.
  • the oxygen concentration in the produced silicon ingot was about 20 ppm.
  • the barium coating layer 4 is provided on the surface of the silica layer 3 provided inside the mold 2, and barium is transferred from the barium coating layer 4 to the silica layer 3. Due to the diffusion, crystallization of the silica layer 3 is promoted.
  • the crystallinity of the silica layer 3 provided inside the mold 2 is about 90%, and sufficient crystallization is performed. And reaction with the silica which is a main component of a silica layer, and fused silica sand, and molten silicon is suppressed. Specifically, the oxygen concentration in the silicon ingot produced by the crucible 1 of the present embodiment is reduced to about 10 ppm.
  • the crystallinity of the silica layer can be measured by, for example, XRD (X-ray diffractometer). The oxygen concentration in the silicon ingot can be measured by, for example, the FT-IR method.
  • the structure includes the silica layer 3 provided on the inner side of the mold 2 and the barium coating layer 4 provided on the surface of the silica layer 3. Barium in the barium coating layer 4 can diffuse into the silica layer 3 to promote crystallization of the silica layer 3.
  • the photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • the outer silica layer 5 (outer stucco layer 50) is formed inside the mold 2, and the inner silica layer 6 (inner stucco layer 60) is formed on the outer silica layer 5.
  • the barium slurry is applied or sprayed on the inner silica layer 6 to form a barium slurry layer on the outermost surface, and dried and fired to form the barium coating layer 4 on the surface of the silica layer 3. .
  • the crucible 1 can be manufactured by such a simple method.
  • Example 1 A quartz glass mold having an inner diameter of 170 mm, an outer diameter of 190 mm, and a depth of 150 mm was prepared. Further, ultrafine fused silica powder having an average particle diameter of 10 nm or less containing 0.5% of sodium: 100 parts of colloidal silica containing 30% by volume, with a ratio of 200 parts of fused silica powder having an average particle diameter of 40 ⁇ m. A slurry was prepared by mixing. Furthermore, barium hydroxide containing 10% by volume of barium hydroxide having an average particle diameter of 0.1 ⁇ m or less and the balance: water was prepared.
  • the slurry is applied to the inside of the quartz glass mold to form a slurry layer, and a coarse fused silica sand having an average particle size of 800 ⁇ m is sprayed on the surface of the slurry layer to form an outer stucco layer. Repeatedly, an outer silica layer was formed.
  • the slurry is applied to the inside of the outer silica layer to form a slurry layer, and finely fused silica sand having an average particle size of 100 ⁇ m is sprayed on the surface of the slurry layer to form an inner stucco layer. Was repeated three times to form an inner silica layer.
  • the barium slurry is coated on the inner side of the inner silica layer to form a barium slurry layer, and then heated and held at a temperature of 1000 ° C. for 2 hours, dried and fired in the atmosphere of the quartz glass mold. Then, a silica layer having a total thickness of 3 mm and a barium coating layer having a thickness of 0.05 ⁇ m were formed to produce a laminated crucible for casting a silicon ingot of the first embodiment (hereinafter simply referred to as a crucible) according to the present invention. .
  • scraps for example, bottom, tail, etc.
  • the silicon melt thus obtained was cooled from below the mold at a cooling rate of 0.3 ° C./min to produce a unidirectionally solidified silicon ingot.
  • the photoelectric conversion efficiency was about 15%.
  • Example 1 As in Example 1, the slurry was applied to the inside of the quartz glass mold to form a slurry layer, and an outer stucco layer was formed by spraying coarse fused silica sand having an average particle size of 250 ⁇ m on the surface of the slurry layer. And this operation was repeated three times to form an outer silica layer.
  • the slurry is applied to the inside of the outer silica layer to form a slurry layer, and finely fused silica sand having an average particle size of 20 ⁇ m is sprayed on the surface of the slurry layer to form an inner stucco layer.
  • finely fused silica sand having an average particle size of 20 ⁇ m is sprayed on the surface of the slurry layer to form an inner stucco layer.
  • a silica layer having a total thickness of 3 mm is formed inside the quartz glass mold by heating and holding at 1000 ° C. for 2 hours in an air atmosphere, followed by drying and firing, and the crucible of Comparative Example 1 is formed. Manufactured.
  • the surface of the obtained unidirectionally solidified silicon ingot was inspected for the presence of internal stress cracks, no internal stress cracks were confirmed.
  • the amount of interstitial oxygen contained in the obtained unidirectionally solidified silicon ingot was measured and found to be 2.0 ⁇ 10 ⁇ 18 (atm / cc).
  • the obtained unidirectionally solidified silicon ingot was sliced to produce a photovoltaic power generation silicon substrate, and the photoelectric conversion efficiency was measured. As a result, the photoelectric conversion efficiency was about 14%.
  • the photoelectric conversion efficiency can be improved.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

　シリコンインゴット中への酸素の溶け込みを抑制可能なシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法を提供する。シリコン原料を溶解し、鋳造してシリコンインゴットを製造するためのシリコンインゴット鋳造用積層ルツボであって、鋳型（２）の内側に設けられたシリカ層（３）と、シリカ層（３）の表面に設けられたバリウムコーティング層（４）と、を備えることを特徴とするシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ（１）を選択する。

Description

シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法
　本発明は、シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法の改良に関するものである。
　本願は、２０１０年３月３１日に日本に出願された特願２０１０－０８０９７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、光電変換効率の優れた太陽光発電用電池のシリコン基板を作製するためのシリコンインゴット製造用ルツボが開示されている。
　特許文献１に開示されたシリコンインゴット製造用ルツボは、図２の断面図に示されているように、石英ガラス又は黒鉛からなる鋳型１０２の内側に５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂１６１をシリカで結合してなる内層１０３によって被覆された構造を有している。前記内層１０３は、一層詳細に示すと、図２の一部拡大図Ａに示されるように、微細溶融シリカ砂１６１をシリカ１０７で結合してなる内層１０３で被覆されている。この微細溶融シリカ砂１６１を含む内層１０３は鋳型１０２の内壁から剥離しやすい。そのため、シリコン溶湯をシリコンインゴット鋳造用ルツボ１０１に注入し凝固させる際に、シリコンインゴットの外周が鋳型内壁面に引っ張られると、剥離が発生してシリコンインゴットに内部応力が残留しない。したがって、シリコンインゴット製造時の内部応力割れが発生しない。これにより、歩留まりが向上し、さらにこの内部応力残留の少ないシリコンインゴットを用いて作製したシリコン基板を組み込んだ太陽光発電用電池の光変換効率は大幅に改善される。
特開平１１－２４４９８８号公報
　しかしながら、上記シリカ１０７および溶融シリカ砂１６１を主体とした内層１０３を石英ガラス又は黒鉛からなる鋳型１０２の内側に形成した従来のシリコンインゴット製造用ルツボ１０１では、これを用いてシリコンインゴットを製造すると、内層の主成分であるシリカおよび溶融シリカ砂が溶解シリコンと反応してしまい、シリコンインゴット中に酸素が溶け込みやすいという問題があった。そして、酸素が溶け込んだシリコンインゴットを用いて作製されたシリコン基板では、これ以上の太陽光発電用電池の性能を向上させることが困難であるという課題があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、シリコンインゴット中への酸素の溶け込みを抑制可能なシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究した結果、スタッコ層を形成する際にバインダーとして用いるコロイダルシリカ中にバリウム（Ｂａ）を含ませることにより、より低い温度で結晶化させることができることを突き止めた。また、バリウムはシリカ層中に拡散するため、シリカ層の表層にのみバリウムコーティングすることにより、上記結晶化の効果が得られることを見出して、本願を完成させた。
　本発明の第一の態様は、シリコン原料を溶解し、鋳造してシリコンインゴットを製造するためのシリコンインゴット鋳造用積層ルツボであって、鋳型の内側に設けられたシリカ層と、前記シリカ層の表面に設けられたバリウムコーティング層と、を備えることを特徴とするシリコンインゴット鋳造用積層ルツボである。
　前記バリウムコーティング層は、０．１～０．０１μｍの平均粒径の水酸化バリウム又は炭酸バリウムを含んでもよい。
　前記バリウムコーティング層は、０．０１～１．０μｍの平均厚さであってもよい。
　前記シリカ層中のバリウム濃度は、前記鋳型との界面側よりも前記バリウムコーティング層との界面側の方が高くてもよい。
　前記シリカ層は、前記鋳型の内側に設けられた、平均粒径が５００～１５００μｍの粗大溶融シリカ砂をシリカで結合した外層スタッコ層を少なくとも１層含む、外層シリカ層と、前記外層シリカ層の内側に設けられた、平均粒径が５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂をシリカで結合した内層スタッコ層を少なくとも１層含む、内層シリカ層と、からなる積層構造を有し、前記内層シリカ層の内側に前記バリウムコーティング層が設けられてもよい。
　本発明の第二の態様は、鋳型の内側に、溶融シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径が５００～１５００μｍの粗大溶融シリカ砂を散布して外層スタッコ層を形成する工程と、前記外層スタッコ層の上に、前記スラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径が５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂を散布して内層スタッコ層を形成する工程と、前記内層スタッコ層の上に、０．１～０．０１μｍの平均粒径の水酸化バリウム粉末又は炭酸バリウム粉末からなるバリウムスラリーを塗布または吹き付けて最表面にバリウムスラリー層を形成する工程と、乾燥及び焼成して、前記鋳型の内側に前記外層スタッコ層と前記内層スタッコ層とからなるシリカ層を形成すると共に、前記シリカ層の表面にバリウムコーティング層を形成する工程と、を備えることを特徴とするシリコンインゴット鋳造用積層ルツボの製造方法である。
　前記内層スタッコ層を形成する工程を一回又は複数回繰り返して行なうとともに、前記外層スタッコ層を形成する工程を一回又は複数回繰り返して行なうことにより、前記シリカ層を形成してもよい。
　本発明のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボによれば、鋳型の内側に設けられたシリカ層と、シリカ層の表面に設けられたバリウムコーティング層とを備える構成であるため、バリウムコーティング層中のバリウムがシリカ層に拡散してシリカ層の結晶化を促進させることができる。これにより、シリコンインゴット鋳造用積層ルツボを用いて溶解したシリコン原料からシリコンインゴットを鋳造する際に、シリコン原料中へのシリカの溶解を抑制することができるため、シリコンインゴット中の酸素濃度を低減することができる。したがって、本発明のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボにより製造されたシリコンインゴットを用いた太陽電池用セルでは、光電変換効率を向上させることができる。
　本発明のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボの製造方法によれば、鋳型の内側に外層スタッコ層を形成し、外層スタッコ層の上に内層スタッコ層を形成し、内層スタッコ層の上にバリウムスラリーを塗布または吹き付けて最表面にバリウムスラリー層を形成し、乾燥及び焼成してシリカ層の表面にバリウムコーティング層を形成する構成となっている。
　このような簡便な方法により、本発明のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボを製造することができる。
本発明を適用した一実施形態であるシリコンインゴット鋳造用積層ルツボを示す断面模式図である。 従来のシリコンインゴット鋳造用ルツボを示す断面模式図である。
　以下、本発明を適用した一実施形態であるシリコンインゴット鋳造用積層ルツボについて、詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
　図１に示すように、本実施形態のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ（以下、単に「ルツボ」と記す）１は、シリコン原料を溶解し、鋳造してシリコンインゴットを製造するために用いられるものであり、鋳型２の内側に設けられたシリカ層３と、このシリカ層３の表面に設けられたバリウムコーティング層４とを備えて概略構成されている。
　鋳型２は、石英ガラス又は黒鉛から構成されている。また、鋳型２の内側には、任意の寸法および形状を有する空間（例えば、円柱状空間、六角柱状空間、立方体状空間または直方体状空間など）が設けられているが、特に限定されるものではない。
　例えば、上記内側空間として立方体又は直方体形状を有する鋳型２から構成されるルツボ１を使用してシリコンインゴットを製造する場合には、断面が正方形又は長方形を有するシリコンインゴットが得られることになる。そして、断面が正方形又は長方形を有する上記シリコンインゴットは、特に太陽光発電用電池のシリコン基板のような正方形または長方形を有するシリコン基板の製造に用いると、高価なシリコンインゴットを最も有効に活用することができる。
　シリカ層３は、図１に示すように、鋳型２の内側に設けられており、外層スタッコ層５０を少なくとも１層含む外層シリカ層５と、上記外層シリカ層５の内側に設けられた内層スタッコ層６０を少なくとも１層含む内層シリカ層６とからなる積層構造を有している。
　シリカ層３がこのような積層構造を有するため、シリコン溶湯をルツボ１のキャビティに注入し凝固させてシリコンインゴットを製造する際に、シリコンインゴットの外周がルツボ１の内壁面に引っ張られ、内層シリカ層６がシリコンインゴットに付着して外層シリカ層５から剥離する。これにより、凝固したシリコンインゴットに内部応力が発生せず、従来の石英ルツボにより得られたシリコンインゴットに見られるような亀裂および転位の発生を抑制することができる。
　外層シリカ層５は、平均粒径が５００～１５００μｍの粗大溶融シリカ砂５１をシリカで結合した外層スタッコ層５０を１層以上含んで構成されている。
　ここで、粗大溶融シリカ砂５１の平均粒径を５００～１５００μｍに限定したのは、以下の理由による。すなわち、粗大溶融シリカ砂５１の平均粒径が、１５００μｍよりも粗い溶融シリカ砂であると、ルツボ１の比重が低下して強度が下がるために好ましくない。一方、粗大溶融シリカ砂５１の平均粒径が、５００μｍよりも細かくなると、外層シリカ層５の強度が小さくなると共に、内層シリカ層６との剥離性が劣化するために好ましくない。
　外層シリカ層５の層厚は、シリコンインゴット製造時のルツボ１の強度を維持しなければならないため、少なくとも３ｍｍ程度の厚さが必要である。一方、外層シリカ層５の層厚が、あまり厚いとコストがかかるため、好ましくない。したがって、外層シリカ層５の厚さは、具体的には、３～２０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
　内層シリカ層６は、平均粒径が５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂６１をシリカで結合した内層スタッコ層６０を１層以上含んで構成されている。
　ここで、微細溶融シリカ砂６１の平均粒径を５０～３００μｍに限定したのは、以下の理由による。すなわち、微細溶融シリカ砂６１の平均粒径が、３００μｍよりも粗い溶融シリカ砂であると、外層シリカ層５から剥離しにくくなるために好ましくない。一方、微細溶融シリカ砂６１の平均粒径が、５０μｍよりも微細であると、内層シリカ層６の剥離はしやすくなるが、ルツボ１の作製（製造）時に内層シリカ層６が剥離してしまうために好ましくない。
　内層シリカ層６の層厚は、ルツボ１を用いてシリコンインゴットを製造する際に、シリコンインゴットの凝固収縮により、外層シリカ層５から剥離することのできる厚さであれば、特に限定されるものではない。上記層厚としては、具体的には、０．１～５ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
　なお、外層シリカ層５及び内層シリカ層６において、粗大溶融シリカ砂５１あるいは微細溶融シリカ砂６１を結合するシリカは、１０～６０００ｐｐｍのナトリウムを含有するシリカである。
　ここで、外層シリカ層５及び内層シリカ層６の素地となるシリカのナトリウム含有量が、１０～６０００ｐｐｍの範囲内であることが好ましいのは、以下の理由による。すなわち、ナトリウム含有量が１０ｐｐｍ未満では、シリカの粗大溶融シリカ砂５１あるいは微細溶融シリカ砂６１に対する十分な密着性が得られないため好ましくない。一方、シリカのナトリウム含有量が６０００ｐｐｍを越えると、ナトリウムがシリコンインゴットに許容範囲以上の不純物として含まれるようになるので好ましくない。シリカに含まれるナトリウム含有量の一層好ましい範囲は、５００～６０００ｐｐｍである。
　バリウムコーティング層４は、図１に示すように、シリカ層３の内部にバリウムを拡散させて、シリカ層３の結晶化を促進させるために、上記シリカ層３の表面に設けられている。
　バリウムコーティング層４は、０．１～０．０１μｍの平均粒径の水酸化バリウム又は炭酸バリウム（以下、「バリウム含有化合物」と記す）４１から構成されている。
　ここで、バリウム含有化合物４１の平均粒径を０．１～０．０１μｍに限定したのは、以下の理由による。すなわち、バリウム含有化合物４１の平均粒径が０．０１μｍ未満であると、凝集し易くなるために好ましくない。一方、バリウム含有化合物４１の平均粒径が０．１μｍを超えると、均一に分散し難くなるために好ましくない。
　バリウムコーティング層４の層厚は、剥離せずにコーティングすることが可能となる厚さであれば、特に限定されるものではない。上記層厚としては、具体的には、０．０１～０．０５μｍの平均厚さであることが好ましい。
　なお、バリウムコーティング層４は、単層として残存し、目視により、シリカ層３と識別することができる。
　ここで、本実施形態のルツボ１は、シリカ層３中のバリウム濃度が、鋳型２との界面側よりもバリウムコーティング層４との界面側で高いことを特徴とする。
　より具体的には、シリカ層３を構成する外層シリカ層５と内層シリカ層６とを比較すると、外層シリカ層５中のバリウム濃度よりも内層シリカ層６中のバリウム濃度が高くなっている。
　また、外層シリカ層５又は内層シリカ層６が、２以上の外層スタッコ層５０又は２以上の内層スタッコ層６０から構成されている場合には、鋳型２側に設けられた層よりもバリウムコーティング層４側に設けられた層のバリウム濃度が高くなっている。
　さらに、いずれの外層スタッコ層５０あるいは内層スタッコ層６０内においても、鋳型２との界面側よりもバリウムコーティング層４との界面側で高くなるように、バリウム濃度には濃度勾配が存在することになる。
　次に、本実施形態のルツボ１の製造方法について説明する。
　本実施形態のルツボ１の製造方法は、鋳型２の内側に外層シリカ層５を形成する工程と、外層シリカ層５の上に内層シリカ層６を形成する工程と、内層シリカ層６の上にバリウムスラリー層を形成する工程と、乾燥及び焼成する工程と、を備えて概略構成されている。以下に、各工程について詳細に説明する。
（スラリー調製工程）
　先ず、１０～６０００ｐｐｍのナトリウムを含有し、平均粒径１～１０ｎｍの超微細溶融シリカ粉末：３０容量％を含有するコロイダルシリカ１００部に対して、平均粒径：４０～１００μｍの溶融シリカ粉末１００～３００部の割合で混合してスラリーを調製する。
（外層シリカ層の形成工程）
　外層シリカ層５の形成工程は、先ず、鋳型２の内側に、溶融シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成する。次に、このスラリー層の表面に、平均粒径が５００～１５００μｍの粗大溶融シリカ砂５１を散布して外層スタッコ層５０を形成する。この外層スタッコ層５０を形成する操作を、一回又は複数回繰り返して行なうことにより、外層シリカ層５を形成する。
（内層シリカ層の形成工程）
　内層シリカ層６の形成工程は、先ず、外層シリカ層５（外層スタッコ層５０）の上に、上記スラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成する。次に、このスラリー層の表面に平均粒径が５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂６１を散布して内層スタッコ層６０を形成する。この内層スタッコ層６０を形成する操作を、一回又は複数回繰り返して行なうことにより、内層シリカ層６を形成する。
（バリウムスラリー層の形成工程）
　バリウムスラリー層の形成工程は、先ず、純水に、０．１～０．０１μｍの平均粒径の水酸化バリウム粉末又は炭酸バリウム粉末を混合してバリウムスラリーを調製する。次に、内層シリカ層６（内層スタッコ層６０）の上に、調製したバリウムスラリーを塗布または吹き付けてバリウムスラリー層を形成する。
（乾燥および焼成工程）
　乾燥および焼成工程は、まず、内側に外層シリカ層５、内層シリカ層６、バリウムスラリー層が積層された鋳型２を、温度２０℃、湿度５０％の環境下で２４時間かけて乾燥する。次に、大気下で約１０００℃、２時間かけて焼成する。これにより、鋳型２の内側に外層シリカ層５（外層スタッコ層５０）と内層シリカ層６（内層スタッコ層６０）とからなるシリカ層３が形成されると共に、このシリカ層３の表面にバリウムコーティング層４が形成される。
　次に、本実施形態のルツボ１を用いてシリコンインゴットを製造する方法について説明する。
　先ず、ルツボ１のキャビティに、原料シリコンを装填し１５００℃で溶解、或いは、１５００℃のシリコン溶湯を注入する。
　次に、下部を冷却して、下部から上部にかけて一方向凝固させてシリコンインゴットを製造する。
　ここで、本実施形態のルツボ１によれば、シリカ層３が外層シリカ層５と内層シリカ層６との積層構造を有するため、シリコンインゴットの外周がルツボ１の内壁面に引っ張られ、内層シリカ層６がシリコンインゴットに付着して外層シリカ層５から剥離する。これにより、凝固したシリコンインゴットに内部応力が発生せず、従来の石英ルツボにより得られたシリコンインゴットに見られるような亀裂および転位の発生が抑制されたシリコンインゴットを製造することができる。
　ところで、従来のルツボでは、１５００℃の鋳造条件を用いてシリコンインゴットを製造する場合であっても、鋳型の内側に設けられたシリカ層の結晶化度は６０％程度であり、十分な結晶化がなされなかった。このため、シリカ層の主成分であるシリカおよび溶融シリカ砂が溶解しているシリコンと反応してしまい、シリコン溶湯に酸素が溶け込んでしまうという問題があった。具体的には、製造されたシリコンインゴット中の酸素濃度は、約２０ｐｐｍ程度であった。
　これに対して本実施形態のルツボ１によれば、鋳型２の内側に設けられたシリカ層３の表面にバリウムコーティング層４が設けられており、このバリウムコーティング層４からシリカ層３へバリウムが拡散するため、シリカ層３の結晶化が促進される。
　すなわち、１５００℃の鋳造条件を用いてシリコンインゴットを製造する場合、鋳型２の内側に設けられたシリカ層３の結晶化度は９０％程度となり、十分な結晶化がなされる。そして、シリカ層の主成分であるシリカおよび溶融シリカ砂と、溶融シリコンとの反応が抑制される。具体的には、本実施形態のルツボ１によって製造されたシリコンインゴット中の酸素濃度は、約１０ｐｐｍ程度に低減される。
　なお、シリカ層の結晶化度は、例えば、ＸＲＤ（Ｘ線回折装置）により測定することが可能である。また、シリコンインゴット中の酸素濃度は、例えば、ＦＴ－ＩＲ法によって測定することが可能である。
　以上説明したように、本実施形態のルツボ１によれば、鋳型２の内側に設けられたシリカ層３と、シリカ層３の表面に設けられたバリウムコーティング層４とを備える構成であるため、バリウムコーティング層４中のバリウムがシリカ層３に拡散してシリカ層３の結晶化を促進させることができる。これにより、ルツボ１を用いて溶解したシリコン原料からシリコンインゴットを鋳造する際に、シリコン原料中へのシリカの溶解を抑制することができるため、シリコンインゴット中の酸素濃度を低減することができる。したがって、本実施形態のルツボ１により製造されたシリコンインゴットを用いた太陽電池用セルでは、光電変換効率を向上させることができる。
　本実施形態のルツボ１の製造方法によれば、鋳型２の内側に外層シリカ層５（外層スタッコ層５０）を形成し、外層シリカ層５の上に内層シリカ層６（内層スタッコ層６０）を形成し、内層シリカ層６の上にバリウムスラリーを塗布または吹き付けて最表面にバリウムスラリー層を形成し、乾燥及び焼成してシリカ層３の表面にバリウムコーティング層４を形成する構成となっている。このような簡便な方法により、上記ルツボ１を製造することができる。
　以下、実施例によって本発明の効果をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例によって、なんら限定されるものではない。
（実施例１）
　内径：１７０ｍｍ、外径：１９０ｍｍ、深さ：１５０ｍｍの寸法を有する石英ガラス鋳型を用意した。
　また、ナトリウムを０．５％含有する平均粒径１０ｎｍ以下の超微細溶融シリカ粉末：３０容量％を含有するコロイダルシリカ１００部に対して、平均粒径：４０μｍの溶融シリカ粉末２００部の割合で混合してスラリーを作製した。
　さらに、平均粒径：０．１μｍ以下の水酸化バリウム：１０容量％を含有し、残部：水からなるバリウムスラリーを作製した。
　上記スラリーを前記石英ガラス鋳型の内側に塗布してスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径：８００μｍの粗大溶融シリカ砂を散布して外層スタッコ層を形成し、この操作を３回繰り返して外層シリカ層を形成した。
　次に、上記スラリーを外層シリカ層の内側に塗布してスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径：１００μｍの微細溶融シリカ砂を散布して内層スタッコ層を形成し、この操作を３回繰り返して内層シリカ層を形成した。
　次に、上記バリウムスラリーを内層シリカ層の内側に塗布してバリウムスラリー層を形成し、ついで大気雰囲気中、温度：１０００℃で２時間加熱保持して乾燥し焼成することにより石英ガラス鋳型の内側に、合計厚さが３ｍｍを有するシリカ層と厚さ０．０５μｍを有するバリウムコーティング層を形成し、本発明である実施例１のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ（以下、単にルツボという）を製造した。
　この実施例１のルツボに、単結晶引き上げ時に出るスクラップ（例えば、ボトム、テイル等）を原料として装填し、その後、温度：１５００℃に保持し、原料を溶解した。このようにして得られたシリコン溶湯を０．３℃／ｍｉｎの冷却速度で鋳型下方より冷却し、一方向凝固シリコンインゴットを製造した。
　得られた一方向凝固シリコンインゴットの表面を検査することにより内部応力割れの有無を目視観察したところ、内部応力割れは確認されなかった。
　また、得られた一方向凝固シリコンインゴットに含まれる格子間酸素量を測定したところ、１．０×１０－１８（ａｔｍ／ｃｃ）であった。
　さらに、得られた一方向凝固シリコンインゴットをスライスして光発電用シリコン基板を作製し、その光電変換効率を測定した結果、光電変換効率は約１５％であった。
（比較例１）
　実施例１と同様に、上記スラリーを前記石英ガラス鋳型の内側に塗布してスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径：２５０μｍの粗大溶融シリカ砂を散布して外層スタッコ層を形成し、この操作を３回繰り返して外層シリカ層を形成した。
　次に、上記スラリーを外層シリカ層の内側に塗布してスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径：２０μｍの微細溶融シリカ砂を散布して内層スタッコ層を形成し、この操作を３回繰り返して内層シリカ層を形成した。
　次に、大気雰囲気中、温度：１０００℃で２時間加熱保持して乾燥し焼成することにより石英ガラス鋳型の内側に、合計厚さが３ｍｍを有するシリカ層を形成し、比較例１のルツボを製造した。
　この比較例１のルツボに、実施例１と同様にして単結晶引き上げ時に出るスクラップを１５００℃で溶解し、０．３℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却し、一方向凝固シリコンインゴットを製造した。
　得られた一方向凝固シリコンインゴットの表面を検査することにより内部応力割れの有無を目視観察したところ、内部応力割れは確認されなかった。
　また、得られた一方向凝固シリコンインゴットに含まれる格子間酸素量を測定したところ、２．０×１０－１８（ａｔｍ／ｃｃ）であった。
　さらに、得られた一方向凝固シリコンインゴットをスライスして光発電用シリコン基板を作製し、その光電変換効率を測定した結果、光電変換効率は約１４％であった。
　本発明のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボにより製造されたシリコンインゴットを用いた太陽電池用セルでは、光電変換効率を向上させることができる。
　１　　シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ（ルツボ）
　２　　鋳型
　３　　シリカ層
　４　　バリウムコーティング層
　５　　外層シリカ層
　６　　内層シリカ層
　４１　　バリウム含有化合物
　５１　　粗大溶融シリカ砂
　６１　　微細溶融シリカ砂

Claims (7)

  1. 　シリコン原料を溶解し、鋳造してシリコンインゴットを製造するためのシリコンインゴット鋳造用積層ルツボであって、
    　鋳型の内側に設けられたシリカ層と、
    　前記シリカ層の表面に設けられたバリウムコーティング層と、を備えることを特徴とするシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ。
  2. 　前記バリウムコーティング層が、０．１～０．０１μｍの平均粒径の水酸化バリウム又は炭酸バリウムを含む請求項１に記載のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ。
  3. 　前記バリウムコーティング層が、０．０１～１．０μｍの平均厚さである請求項１又は２に記載のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ。
  4. 　前記シリカ層中のバリウム濃度が、前記鋳型との界面側よりも前記バリウムコーティング層との界面側の方が高い請求項１から３のいずれか一項に記載のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ。
  5. 　前記シリカ層が、
    　前記鋳型の内側に設けられた、平均粒径が５００～１５００μｍの粗大溶融シリカ砂をシリカで結合した外層スタッコ層を少なくとも１層含む、外層シリカ層と、
    　前記外層シリカ層の内側に設けられた、平均粒径が５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂をシリカで結合した内層スタッコ層を少なくとも１層含む、内層シリカ層と、からなる積層構造を有し、
    　前記内層シリカ層の内側に前記バリウムコーティング層が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボ。
  6. 　鋳型の内側に、溶融シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径が５００～１５００μｍの粗大溶融シリカ砂を散布して外層スタッコ層を形成する工程と、
    　前記外層スタッコ層の上に、前記スラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成し、このスラリー層の表面に平均粒径が５０～３００μｍの微細溶融シリカ砂を散布して内層スタッコ層を形成する工程と、
    　前記内層スタッコ層の上に、０．１～０．０１μｍの平均粒径の水酸化バリウム粉末又は炭酸バリウム粉末からなるバリウムスラリーを塗布または吹き付けて最表面にバリウムスラリー層を形成する工程と、
    　乾燥及び焼成して、前記鋳型の内側に前記外層スタッコ層と前記内層スタッコ層とからなるシリカ層を形成すると共に、前記シリカ層の表面にバリウムコーティング層を形成する工程と、を備えることを特徴とするシリコンインゴット鋳造用積層ルツボの製造方法。
  7. 　前記内層スタッコ層を形成する工程を一回又は複数回繰り返して行なうとともに、前記外層スタッコ層を形成する工程を一回又は複数回繰り返して行なうことにより、前記シリカ層を形成する請求項６に記載のシリコンインゴット鋳造用積層ルツボの製造方法。
PCT/JP2011/057708 2010-03-31 2011-03-28 シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法 WO2011122585A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012508324A JP5452709B2 (ja) 2010-03-31 2011-03-28 シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法
KR1020127025482A KR20120136377A (ko) 2010-03-31 2011-03-28 실리콘 잉곳 주조용 적층 도가니 및 그 제조 방법
CN2011800137973A CN102858687A (zh) 2010-03-31 2011-03-28 硅锭铸造用层压坩埚及其制造方法
US13/637,675 US20130015318A1 (en) 2010-03-31 2011-03-28 Layered crucible for casting silicon ingot and method of producing same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-080973 2010-03-31
JP2010080973 2010-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011122585A1 true WO2011122585A1 (ja) 2011-10-06

Family

ID=44712280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/057708 WO2011122585A1 (ja) 2010-03-31 2011-03-28 シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130015318A1 (ja)
JP (1) JP5452709B2 (ja)
KR (1) KR20120136377A (ja)
CN (1) CN102858687A (ja)
WO (1) WO2011122585A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013116847A (ja) * 2011-11-04 2013-06-13 Covalent Materials Corp シリカ焼結体ルツボ及びシリカ焼結体ルツボの製造方法、並びに単結晶の引上げにおいて使用されるシリカ焼結体ルツボ
CN104159847A (zh) * 2012-02-28 2014-11-19 夏普株式会社 硅铸造用铸模、硅铸造方法、硅材料及太阳能电池之制造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103604294B (zh) * 2013-10-30 2016-06-22 江苏博迁新材料有限公司 一种多层同质坩埚及其安装方法
CN105849321B (zh) * 2013-12-28 2019-04-12 胜高股份有限公司 石英玻璃坩埚及其应变测定装置
EP2982780B1 (de) 2014-08-04 2019-12-11 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren zur herstellung eines siliziumblocks, zur verfahrensdurchführung geeignete kokille aus quarzglas oder quarzgut sowie verfahren für deren herstellung
US10471557B2 (en) * 2014-11-05 2019-11-12 Nippon Light Metal Company, Ltd. Method of manufacturing liquid-cooled jacket and liquid-cooled jacket
CN104846436B (zh) * 2015-05-27 2017-08-04 烟台核晶陶瓷新材料有限公司 一种超高纯石英陶瓷坩埚的制备方法
TWI651283B (zh) * 2017-04-28 2019-02-21 友達晶材股份有限公司 坩堝結構及其製作方法與矽晶結構及其製作方法
CN108585450A (zh) * 2018-04-09 2018-09-28 江阴龙源石英制品有限公司 一种6轴联动石英坩埚熔制机及其熔制方法
CN109267148A (zh) * 2018-11-29 2019-01-25 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种石英坩埚及其石英坩埚多次涂层的工艺方法
CN110629281A (zh) * 2019-10-11 2019-12-31 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 一种新型石英坩埚的制备方法
CN115196862A (zh) * 2021-04-09 2022-10-18 新沂市中鑫光电科技有限公司 一种高纯石英坩埚透明层的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09263489A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Kyocera Corp シリコン鋳造用鋳型および鋳造法
JPH11244988A (ja) * 1998-02-27 1999-09-14 Mitsubishi Materials Corp シリコンインゴット鋳造用鋳型およびその製造方法
JP2006273666A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp シリコン融解坩堝及びこれを用いたシリコン鋳造装置並びに多結晶シリコンインゴットの鋳造方法
JP2006273664A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp シリコン鋳造用鋳型及びシリコン鋳造装置並びに多結晶シリコンインゴットの鋳造方法
JP2010058987A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Sumitomo Chemical Co Ltd シリコン鋳造用鋳型の製造方法およびシリコンインゴットの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4427775B2 (ja) * 2002-03-29 2010-03-10 ジャパンスーパークォーツ株式会社 表面改質石英ガラスルツボとその表面改質方法
US7427327B2 (en) * 2005-09-08 2008-09-23 Heraeus Shin-Etsu America, Inc. Silica glass crucible with barium-doped inner wall
TW200730672A (en) * 2005-11-29 2007-08-16 Japan Super Quartz Corp Quartz glass crucible, method of producing the same, and application thereof
CN2884103Y (zh) * 2006-02-17 2007-03-28 常州天合光能有限公司 直拉法单晶硅生产用石英坩埚
KR101315684B1 (ko) * 2009-05-26 2013-10-10 신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤 실리카 용기 및 그 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09263489A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Kyocera Corp シリコン鋳造用鋳型および鋳造法
JPH11244988A (ja) * 1998-02-27 1999-09-14 Mitsubishi Materials Corp シリコンインゴット鋳造用鋳型およびその製造方法
JP2006273666A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp シリコン融解坩堝及びこれを用いたシリコン鋳造装置並びに多結晶シリコンインゴットの鋳造方法
JP2006273664A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp シリコン鋳造用鋳型及びシリコン鋳造装置並びに多結晶シリコンインゴットの鋳造方法
JP2010058987A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Sumitomo Chemical Co Ltd シリコン鋳造用鋳型の製造方法およびシリコンインゴットの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013116847A (ja) * 2011-11-04 2013-06-13 Covalent Materials Corp シリカ焼結体ルツボ及びシリカ焼結体ルツボの製造方法、並びに単結晶の引上げにおいて使用されるシリカ焼結体ルツボ
CN104159847A (zh) * 2012-02-28 2014-11-19 夏普株式会社 硅铸造用铸模、硅铸造方法、硅材料及太阳能电池之制造方法
CN104159847B (zh) * 2012-02-28 2016-10-19 夏普株式会社 硅铸造用铸模、硅铸造方法、硅材料及太阳能电池之制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130015318A1 (en) 2013-01-17
CN102858687A (zh) 2013-01-02
JP5452709B2 (ja) 2014-03-26
KR20120136377A (ko) 2012-12-18
JPWO2011122585A1 (ja) 2013-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5452709B2 (ja) シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法
JP3931322B2 (ja) シリコンインゴット鋳造用鋳型およびその製造方法
CN104593652B (zh) 准晶及氧化铝混合颗粒增强镁基复合材料及其制造方法
JP5574534B2 (ja) 複合ルツボ
CN101696514A (zh) 一种多晶锭的生产方法
TW200809015A (en) Reusable crucibles and method of manufacturing them
WO2011030658A1 (ja) 複合ルツボ及びその製造方法並びにシリコン結晶の製造方法
EP2660200A1 (en) Polycrystalline silicon ingot casting mold and method for producing same, and silicon nitride powder for mold release material for polycrystalline silicon ingot casting mold and slurry containing same
JP5793036B2 (ja) シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法
KR101779267B1 (ko) 다결정 실리콘 잉곳, 다결정 실리콘 잉곳을 제조하는 방법, 및 도가니
JP4328161B2 (ja) シリコン鋳造用鋳型
JP4192070B2 (ja) シリコン鋳造用鋳型およびその製造方法
JP3206540B2 (ja) シリコンインゴット製造用積層ルツボおよびその製造方法
JP5793035B2 (ja) シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法
JP3250149B2 (ja) シリコンインゴット鋳造用鋳型およびその製造方法
JP6357146B2 (ja) 酸化物セラミック単結晶製造のための坩堝
CN106278302B (zh) 一种梯度高纯熔融石英坩埚的制备工艺
CN107400922A (zh) 一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途
JP2010280529A (ja) 多結晶シリコン製造用ルツボの製造方法
JP5793034B2 (ja) シリコンインゴット鋳造用積層ルツボ及びその製造方法
TW201819694A (zh) 具經圖案化之突出結構層的矽鑄塊生長坩堝
TWI651283B (zh) 坩堝結構及其製作方法與矽晶結構及其製作方法
JP2013095651A (ja) シリカ焼結体ルツボ
JP4911607B2 (ja) シリコン鋳造用鋳型およびその製造方法
JPH11116228A (ja) シリコン溶解用ルツボおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180013797.3

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11762809

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012508324

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127025482

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13637675

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11762809

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1