JPH10139586A - シリコン鋳造装置 - Google Patents
シリコン鋳造装置Info
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- JPH10139586A JPH10139586A JP28797296A JP28797296A JPH10139586A JP H10139586 A JPH10139586 A JP H10139586A JP 28797296 A JP28797296 A JP 28797296A JP 28797296 A JP28797296 A JP 28797296A JP H10139586 A JPH10139586 A JP H10139586A
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳塊の重量当たりの鋳型及び鋳型離型材のコ
ストが大きくなるという問題があった。 【解決手段】 鋳型の周囲に鋳型内のシリコン原料を加
熱溶融させるためのヒータを設け、このヒータと鋳型を
断熱壁で覆ったシリコン鋳造装置であって、上記断熱壁
の上部に可動扉を設け、この可動扉上に複数個の原料供
給タンクを設け、この原料供給タンクから上記鋳型内に
シリコン原料を供給できるようにした。
ストが大きくなるという問題があった。 【解決手段】 鋳型の周囲に鋳型内のシリコン原料を加
熱溶融させるためのヒータを設け、このヒータと鋳型を
断熱壁で覆ったシリコン鋳造装置であって、上記断熱壁
の上部に可動扉を設け、この可動扉上に複数個の原料供
給タンクを設け、この原料供給タンクから上記鋳型内に
シリコン原料を供給できるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン鋳造装置に
関し、特に鋳型内にシリコン原料を供給して加熱溶融さ
せた後に、一方向性凝固させて鋳塊を作るシリコン鋳造
装置に関する。
関し、特に鋳型内にシリコン原料を供給して加熱溶融さ
せた後に、一方向性凝固させて鋳塊を作るシリコン鋳造
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のシリコン鋳造装置を図３に示す。
図３において、１１はグラファイトなどから成る鋳型、
１２は冷却板、１３は抵抗加熱ヒータ、１４はグラファ
イトなどから成る断熱壁である。このシリコン鋳造装置
では、鋳型１１の内壁面に窒化珪素や炭化珪素などを主
成分とする離型材を塗布して、この鋳型１１内にシリコ
ン原料１７を供給し、このシリコン原料１７をヒータ１
３で１５００℃程度に加熱して溶融し、鋳型１１を徐々
に下降させてシリコン融液１７をヒータ１３から徐々に
離して冷却し、あるいは鋳型１１の位置はそのままでヒ
ータ１３の温度を下げて冷却し、この鋳型１１内でシリ
コン融液を一方向性凝固させて鋳塊を形成するものであ
る（例えば米国特許第 3,898,051号、5th Internationa
l PVSEC p303〜305 ）。この一方向性凝固したシリコン
融液１７の鋳塊は、鋳型１１を破壊することにより、鋳
型１１から取り出したり、もしくは組立型鋳型の場合
は、鋳型１１を分解して取り出す。
図３において、１１はグラファイトなどから成る鋳型、
１２は冷却板、１３は抵抗加熱ヒータ、１４はグラファ
イトなどから成る断熱壁である。このシリコン鋳造装置
では、鋳型１１の内壁面に窒化珪素や炭化珪素などを主
成分とする離型材を塗布して、この鋳型１１内にシリコ
ン原料１７を供給し、このシリコン原料１７をヒータ１
３で１５００℃程度に加熱して溶融し、鋳型１１を徐々
に下降させてシリコン融液１７をヒータ１３から徐々に
離して冷却し、あるいは鋳型１１の位置はそのままでヒ
ータ１３の温度を下げて冷却し、この鋳型１１内でシリ
コン融液を一方向性凝固させて鋳塊を形成するものであ
る（例えば米国特許第 3,898,051号、5th Internationa
l PVSEC p303〜305 ）。この一方向性凝固したシリコン
融液１７の鋳塊は、鋳型１１を破壊することにより、鋳
型１１から取り出したり、もしくは組立型鋳型の場合
は、鋳型１１を分解して取り出す。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】ところが、このようなシ
リコンの鋳造方法に用いられるシリコン原料１７の嵩比
重は通常１．０〜１．５で、シリコンの比重２．３３に
比べて半分程度しかない。このため、図３に示す従来の
シリコン鋳造装置では、シリコン融液が凝固して形成さ
れた鋳塊１７の高さは鋳型１１の半分程度しかない。鋳
型１１及びこの鋳型１１の内壁面に塗布される離型材
（不図示）は高価な消耗品であり、ランニングコストに
占める割合が大きい。したがって、従来技術では、でき
る鋳塊１７が小さいのに対して、必要な鋳型１１は大き
いため、鋳塊１７の重量当たりの鋳型１１及び鋳型離型
材が高コストになるという問題があった。
リコンの鋳造方法に用いられるシリコン原料１７の嵩比
重は通常１．０〜１．５で、シリコンの比重２．３３に
比べて半分程度しかない。このため、図３に示す従来の
シリコン鋳造装置では、シリコン融液が凝固して形成さ
れた鋳塊１７の高さは鋳型１１の半分程度しかない。鋳
型１１及びこの鋳型１１の内壁面に塗布される離型材
（不図示）は高価な消耗品であり、ランニングコストに
占める割合が大きい。したがって、従来技術では、でき
る鋳塊１７が小さいのに対して、必要な鋳型１１は大き
いため、鋳塊１７の重量当たりの鋳型１１及び鋳型離型
材が高コストになるという問題があった。
【０００４】本発明は、このような従来装置の問題点に
鑑みて発明されたものであり、鋳塊の重量当たりの鋳型
及び鋳型離型材のコストが大きくなることを解消したシ
リコン鋳造装置を提供することを目的とする。
鑑みて発明されたものであり、鋳塊の重量当たりの鋳型
及び鋳型離型材のコストが大きくなることを解消したシ
リコン鋳造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るシリコン鋳造装置では、鋳型の周囲に
鋳型内のシリコン原料を加熱溶融させるためのヒータを
設け、このヒータと鋳型を断熱壁で覆ったシリコン鋳造
装置において、前記断熱壁の上部に可動扉を設け、この
可動扉上に複数個の原料供給タンクを設け、この原料供
給タンクから前記鋳型内にシリコン原料を供給できるよ
うにした。
に、本発明に係るシリコン鋳造装置では、鋳型の周囲に
鋳型内のシリコン原料を加熱溶融させるためのヒータを
設け、このヒータと鋳型を断熱壁で覆ったシリコン鋳造
装置において、前記断熱壁の上部に可動扉を設け、この
可動扉上に複数個の原料供給タンクを設け、この原料供
給タンクから前記鋳型内にシリコン原料を供給できるよ
うにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は、本発明に係るシリコン鋳造装
置の一実施形態を示す断面図であり、１はグラファイト
などから成る鋳型、２はその内部で水など冷媒が循環す
る冷却板、３は抵抗加熱ヒータ、４はグラファイトなど
から成る断熱壁、５ａ、５ｂは断熱壁の上部に設けられ
た原料供給タンクである。このような鋳型１や断熱壁４
等は全て真空容器（不図示）内に設置される。
詳細に説明する。図１は、本発明に係るシリコン鋳造装
置の一実施形態を示す断面図であり、１はグラファイト
などから成る鋳型、２はその内部で水など冷媒が循環す
る冷却板、３は抵抗加熱ヒータ、４はグラファイトなど
から成る断熱壁、５ａ、５ｂは断熱壁の上部に設けられ
た原料供給タンクである。このような鋳型１や断熱壁４
等は全て真空容器（不図示）内に設置される。
【０００７】本発明では鋳型１の上部に、ステンレス鋼
などから成る原料供給タンク５ａ、５ｂを設ける。この
原料供給タンク５ａ、５ｂも鋳型１と共に真空容器内に
設置する。断熱材４の上部に開口部４ａを設け、その上
に、シリコン原料を落とし込むためのステンレス鋼など
から成る漏斗６を設ける。漏斗６の上に原料供給タンク
５ａ、５ｂを設置する。原料供給タンク５ａ、５ｂの下
部にはシリコン原料の落とし口５ｃを設け、その下に蓋
５ｄを設ける。シリコン原料を鋳型１に追加供給すると
きは、この蓋５ｄをあけて原料供給タンク５ａ、５ｂ内
のシリコン原料を漏斗６を通して鋳型１内へ落とす。蓋
５ｄの板は、ヒンジ５ｅを中心に回動し、蓋５ｄが閉じ
られた状態で水平になるようにする。すなわち、例えば
回転軸（不図示）を真空容器の外まで延在させ、この回
転軸を真空容器の外で直接回して蓋５ｄを開閉する。
などから成る原料供給タンク５ａ、５ｂを設ける。この
原料供給タンク５ａ、５ｂも鋳型１と共に真空容器内に
設置する。断熱材４の上部に開口部４ａを設け、その上
に、シリコン原料を落とし込むためのステンレス鋼など
から成る漏斗６を設ける。漏斗６の上に原料供給タンク
５ａ、５ｂを設置する。原料供給タンク５ａ、５ｂの下
部にはシリコン原料の落とし口５ｃを設け、その下に蓋
５ｄを設ける。シリコン原料を鋳型１に追加供給すると
きは、この蓋５ｄをあけて原料供給タンク５ａ、５ｂ内
のシリコン原料を漏斗６を通して鋳型１内へ落とす。蓋
５ｄの板は、ヒンジ５ｅを中心に回動し、蓋５ｄが閉じ
られた状態で水平になるようにする。すなわち、例えば
回転軸（不図示）を真空容器の外まで延在させ、この回
転軸を真空容器の外で直接回して蓋５ｄを開閉する。
【０００８】また、図２に示すように、蓋５ｄの大きさ
は落とし口５ｃの内寸よりいくらか大きくする。蓋５ｄ
をこのようにすると、落とし口５ｃと蓋５ｄの間に多少
の間隔があってもシリコン原料８は、蓋５ｄから下へこ
ぼれ落ちることはない。シリコン原料の場合、図２の各
αは約３０°となるため、蓋５ｄは落とし口５ｃの内寸
より片側で間隔の３倍以上大きくしておくとよい。すな
わち、原料供給タンク５ａ、５ｂ下部の間隔Ｘと蓋５ｄ
の張り出し寸法Ｙは、Ｙ≧３Ｘとする。また、落とし口
５ｃと蓋５ｄとの間に間隔を持たせることによって、蓋
５ｄを安定して開閉できると共に、シリコン原料８を安
定して供給できる。漏斗６と断熱壁４の開口部４ａとの
間には、図１のように、可動式扉４ｂを設け、シリコン
原料８を落とすときのみ、この可動式扉４ｂを真空容器
の外に設けたエアーシリンダーなどで横へずらすように
すれば熱効率がよい。
は落とし口５ｃの内寸よりいくらか大きくする。蓋５ｄ
をこのようにすると、落とし口５ｃと蓋５ｄの間に多少
の間隔があってもシリコン原料８は、蓋５ｄから下へこ
ぼれ落ちることはない。シリコン原料の場合、図２の各
αは約３０°となるため、蓋５ｄは落とし口５ｃの内寸
より片側で間隔の３倍以上大きくしておくとよい。すな
わち、原料供給タンク５ａ、５ｂ下部の間隔Ｘと蓋５ｄ
の張り出し寸法Ｙは、Ｙ≧３Ｘとする。また、落とし口
５ｃと蓋５ｄとの間に間隔を持たせることによって、蓋
５ｄを安定して開閉できると共に、シリコン原料８を安
定して供給できる。漏斗６と断熱壁４の開口部４ａとの
間には、図１のように、可動式扉４ｂを設け、シリコン
原料８を落とすときのみ、この可動式扉４ｂを真空容器
の外に設けたエアーシリンダーなどで横へずらすように
すれば熱効率がよい。
【０００９】原料供給タンク５ａ、５ｂを二つ設けた場
合の鋳造方法は次の通りである。まず、鋳型１内に予め
供給されているシリコン原料８をヒータ３で加熱して溶
融させる。次に、シリコン原料８が溶融して鋳型１上部
に空きができたら、第一の原料供給タンク５ａ内のシリ
コン原料８を鋳型１内へ供給する。次に、追加供給した
シリコン原料８が溶融して鋳型１上部に空きができた
ら、第二の原料供給タンク５ｂ内のシリコン原料８を鋳
型１内へ供給する。最後に、すべてのシリコン原料８が
溶融したら、ヒータ３の出力を下げて一方向性凝固させ
る。
合の鋳造方法は次の通りである。まず、鋳型１内に予め
供給されているシリコン原料８をヒータ３で加熱して溶
融させる。次に、シリコン原料８が溶融して鋳型１上部
に空きができたら、第一の原料供給タンク５ａ内のシリ
コン原料８を鋳型１内へ供給する。次に、追加供給した
シリコン原料８が溶融して鋳型１上部に空きができた
ら、第二の原料供給タンク５ｂ内のシリコン原料８を鋳
型１内へ供給する。最後に、すべてのシリコン原料８が
溶融したら、ヒータ３の出力を下げて一方向性凝固させ
る。
【００１０】シリコンを鋳造する場合は、すべてのシリ
コン原料８が溶融したときの融液の量が鋳型１の有効深
さの９割になるようにする。そうすれば、シリコンの固
体はシリコンの融液に比べて約１割嵩が大きいので、出
来上がった鋳塊７の高さが鋳型１の有効深さと同じにな
る。追加供給したシリコン原料８も溶融すると嵩が減る
ため、原料供給タンク５ａ、５ｂが一個では、鋳型１の
有効深さ全てを利用することは難しい。原料供給タンク
数を多くすれば、鋳型１の有効深さすべてを利用できる
が、装置の制作費が高くなる。したがって、原料供給タ
ンクの数は、３〜５が適当である。
コン原料８が溶融したときの融液の量が鋳型１の有効深
さの９割になるようにする。そうすれば、シリコンの固
体はシリコンの融液に比べて約１割嵩が大きいので、出
来上がった鋳塊７の高さが鋳型１の有効深さと同じにな
る。追加供給したシリコン原料８も溶融すると嵩が減る
ため、原料供給タンク５ａ、５ｂが一個では、鋳型１の
有効深さ全てを利用することは難しい。原料供給タンク
数を多くすれば、鋳型１の有効深さすべてを利用できる
が、装置の制作費が高くなる。したがって、原料供給タ
ンクの数は、３〜５が適当である。
【００１１】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るシリコン鋳
造装置によれば、鋳型の周囲に鋳型内のシリコン原料を
加熱溶融させるためのヒータを設け、このヒータと鋳型
を断熱壁で覆ったシリコン鋳造装置において、前記断熱
壁の上部に可動扉を設け、この可動扉上に複数個の原料
供給タンクを設けて、この原料供給タンクから前記鋳型
内にシリコン原料を供給できるようにしたことから、鋳
型の深さを有効に利用してシリコンが鋳造できるため、
鋳塊重量当たりの鋳型及び鋳型離型材コストが小さくな
る。同じ高さの鋳型で鋳造する場合、鋳塊の重量は従来
方法の約２倍になる。また、シリコン原料の追加供給方
法がシンプルなため、低コストで、且つ、信頼性が高
い。直径０．１ｍｍ程度の微細なシリコン原料から、直
径１００ｍｍ程度の大きなシリコン原料まで同一の装置
で追加供給できる。
造装置によれば、鋳型の周囲に鋳型内のシリコン原料を
加熱溶融させるためのヒータを設け、このヒータと鋳型
を断熱壁で覆ったシリコン鋳造装置において、前記断熱
壁の上部に可動扉を設け、この可動扉上に複数個の原料
供給タンクを設けて、この原料供給タンクから前記鋳型
内にシリコン原料を供給できるようにしたことから、鋳
型の深さを有効に利用してシリコンが鋳造できるため、
鋳塊重量当たりの鋳型及び鋳型離型材コストが小さくな
る。同じ高さの鋳型で鋳造する場合、鋳塊の重量は従来
方法の約２倍になる。また、シリコン原料の追加供給方
法がシンプルなため、低コストで、且つ、信頼性が高
い。直径０．１ｍｍ程度の微細なシリコン原料から、直
径１００ｍｍ程度の大きなシリコン原料まで同一の装置
で追加供給できる。
【図１】本発明に係るシリコン鋳造装置の一実施形態を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明に係るシリコン鋳造装置の原料供給タン
ク部を示す図である。
ク部を示す図である。
【図３】従来のシリコン鋳造装置を示す図である。
１・・・鋳型、２・・・冷却板、３・・・ヒータ、４・
・・断熱壁、５・・・原料供給タンク
・・断熱壁、５・・・原料供給タンク
Claims (2)
- 【請求項１】 鋳型の周囲に鋳型内のシリコン原料を加
熱溶融させるためのヒータを設け、このヒータと鋳型を
断熱壁で覆ったシリコン鋳造装置において、前記断熱壁
の上部に可動扉を設け、この可動扉上に複数個の原料供
給タンクを設け、この原料供給タンクから前記鋳型内に
シリコン原料を供給できるようにしたことを特徴とする
シリコン鋳造装置。 - 【請求項２】 前記原料供給タンクの下部に間隔をおい
て蓋を設け、この蓋の原料供給タンクからの張り出し寸
法が前記間隔の３倍以上あることを特徴とする請求項１
に記載のシリコン鋳造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28797296A JP3512576B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | シリコン鋳造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28797296A JP3512576B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | シリコン鋳造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10139586A true JPH10139586A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3512576B2 JP3512576B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=17724142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28797296A Expired - Fee Related JP3512576B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | シリコン鋳造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512576B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001019591A (ja) * | 1999-06-29 | 2001-01-23 | Kyocera Corp | シリコン鋳造装置 |
| KR200460497Y1 (ko) | 2010-08-23 | 2012-05-23 | 김덕조 | 주조용 발효전의 구조 |
| CN105839179A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-08-10 | 中美矽晶制品股份有限公司 | 晶锭铸造炉的原料容置装置及铸造晶锭方法 |
-
1996
- 1996-10-30 JP JP28797296A patent/JP3512576B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001019591A (ja) * | 1999-06-29 | 2001-01-23 | Kyocera Corp | シリコン鋳造装置 |
| KR200460497Y1 (ko) | 2010-08-23 | 2012-05-23 | 김덕조 | 주조용 발효전의 구조 |
| CN105839179A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-08-10 | 中美矽晶制品股份有限公司 | 晶锭铸造炉的原料容置装置及铸造晶锭方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3512576B2 (ja) | 2004-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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