[发明专利]多晶硅铸锭铸造用铸模及其制造方法、以及多晶硅铸锭铸造用铸模的脱模材料用氮化硅粉末及含有该粉末的浆料

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅铸锭铸造用铸模及其制造方法、以及多晶硅铸锭铸造用铸模的脱模材料用氮化硅粉末及含有该粉末的浆料。

背景技术

多晶硅被广泛用作一种用于形成太阳能电池的半导体基板，其生产量连年急速增加。对于这样的多晶硅，通常将在高温下加热熔融的硅熔液注入铸模内并且使其凝固；或将加入铸模内的硅原料暂时熔融，然后再次使其凝固，由此来形成多晶硅，而所述铸模在石英坩埚、可分离的石墨坩埚或者安装于石墨坩埚内的石英坩埚的内表面涂布有使用喷涂、刷毛或者抹刀涂布的脱模材料。

该脱模层在防止杂质混入硅铸锭、防止加热熔融的硅熔液粘固在铸模用坩埚内壁面、使凝固的硅铸锭与铸模脱模方面发挥着重要的作用。从熔点高、对硅铸锭的污染少的方面考虑，通常使用氮化硅、碳化硅、氧化硅等高纯度粉末或它们的混合粉末作为该脱模材料。为了提高硅铸锭的生产性，以往已经对在铸模表面形成脱模材料的方法、进行了如此处理的铸模及使用了该铸模的硅铸锭的制造方法进行了大量的研究开发。

例如专利文献1中记载了一种硅铸锭铸造用铸模的脱模层，其使用由二亚氨基硅(二酰亚胺硅)的热分解法所得到的氮化硅粉末和微粒二氧化硅粉末作为脱模材料，由脱模层内侧(铸模侧)的第1层和脱模层外侧(硅铸锭侧)的第2层所形成，所述第1层中，在碳化硅颗粒表面含有非晶二氧化硅层的氮化硅比例高，对于所述第2层，通过混合微粒二氧化硅粉末而使得颗粒彼此牢固地结合，通过该脱模层可以减轻脱模时对于凝固的硅铸锭和铸模的损伤。并且专利文献2中记载了通过以氮化硅粉末包裹粗大的熔融硅砂而成的混合体质地的脱模层来抑制熔融硅和二氧化硅的反应而使太阳光发电用电池的性能提高的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－95924号公报

专利文献2：日本特开2001－198648号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，对于专利文献1所述的硅铸造用铸模来说，混合微粒二氧化硅粉末而使得颗粒彼此牢固地结合的第2层(脱模层外侧的层)的氧含量高，硅熔液与其发生固溶进而粘固于铸模表面的危险性高。并且专利文献1所述的脱模层形成方法需要准备不同二氧化硅浓度的脱模材料浆料，各浆料的颜色基本没有差别，因而可能会弄错涂布顺序。

另外，基于专利文献2的脱模层的形成方法难以将粗大的熔融硅砂包裹在脱模层内，其存在如下问题：熔融硅砂分散在脱模层的外侧表面，与硅熔液发生固溶而粘固于铸模表面，对凝固的硅铸锭进行脱模时产生缺损，成品率降低。

进一步，对于专利文献1和专利文献2所述的脱模材料来说，添加的二氧化硅粉末中碱金属或碱土类金属杂质多，需要准备高纯度的粉末，但是对于如上所述的多晶硅铸锭铸造用铸模中形成的脱模层，为了提高脱模层和铸模的密合性和脱模层内的氮化硅颗粒彼此的结合性，添加二氧化硅是有效的。然而，含有硅熔液与二氧化硅的脱模层存在以下的问题：发生固溶反应而与铸模密合，在对凝固的硅铸锭进行脱模时成为缺损或破损的原因，从而难以以高成品率生产高品质的硅铸锭。

本发明为鉴于如上所述的以往的问题点而完成的，并且本发明的目的在于提供多晶硅铸锭铸造用铸模及其制造方法、以及多晶硅铸锭铸造用铸模的脱模材料用氮化硅粉末及含有该粉末的浆料，其可以抑制硅铸锭与铸模表面间的粘固、对凝固的硅铸锭进行脱模时的缺损、破损的产生，从而能够以高成品率得到高品质的硅铸锭。

用于解决问题的手段

因此，本发明人为了解决上述问题，进行了深入研究，结果发现，通过使用混配不同含氧量和粒径的颗粒而成的氮化硅粉末作为脱模材料的原料，能够将用于提高脱模层密合性的烧镀温度控制为较低的温度，由此而得到的形成了没有因收缩导致龟裂或剥离的脱模层的铸模作为硅铸锭制造用铸模，其性能优异，从而完成了本发明。即，本发明涉及一种具有脱模层的多晶硅铸锭铸造用铸模的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：浆料形成工序，以重量比例计，将平均短轴粒径为0.6μm～13μm且氧含量为0.3wt%～1.0wt%的氮化硅粉末(A)和平均短轴粒径为0.1μm～0.3μm且氧含量为1.3wt%～20wt%的氮化硅粉末(B)按照5:5～9:1混配得到氮化硅粉末，将所述氮化硅粉末混合到水中而形成浆料；浆料涂布工序，将所述浆料涂布于铸模表面；加热工序，在所述浆料涂布工序之后，在含氧的气氛下以400℃～800℃对铸模进行加热。