多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器及び多孔質シリカ板体並びにそれらの製造方法
【課題】 不純物汚染防止及び離型性に優れ、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を提供する。
【解決手段】 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多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。
【解決手段】 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多結晶シリコンインゴット製造用角形シリカ容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ３Ｎ４＋ＳｉＯ２又はＳｉ＋Ｓｉ３Ｎ４＋ＳｉＯ２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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７１０５８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５３８０号公報
【特許文献３】特開２００６−２１９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
この場合、前記多孔質シリカ板体のかさ密度が１．６０〜２．２０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３以上の差を有することが好ましい。
【００１６】
このように、多孔質シリカ板体のかさ密度を１．６０〜２．２０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【００１７】
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／ｃｍ２の濃度で塗布されているものであることも好ましい。
【００１８】
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。
【００１９】
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／ｃｍ３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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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／ｃｍ２の濃度で塗布されているものであることも好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
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、Ｏ２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。
【００２８】
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、Ｏ２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【発明の効果】
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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）。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【００６１】
なお、多孔質シリカ板体のかさ密度は１．７０〜２．００ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３以上とすることがさらに好ましい。
【００６２】
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／ｃｍ３とすることが好ましく、１．６５〜１．８５ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２〜２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、スピネルＭｇＡｌ２Ｏ４等を挙げることができる。
【００７７】
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Ｓｉ３Ｎ４等を挙げることができる。
【００７８】
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ＺｒＯ２、ベリリアＢｅＯ、マグネシアＭｇＯ、カルシアＣａＯ、トリアＴｈＯ２、タングステンＷ等を挙げることができる。
【００７９】
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／ｃｍ２の濃度で塗布されているものであることも好ましい。５０μｇ／ｃｍ２以上であれば離型性の向上が認められ、５０００μｇ／ｃｍ２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／ｃｍ２の範囲がより好ましい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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Ａｌ２Ｏ３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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、ＳｉＯ２９９．９〜９９．９９９ｗｔ．％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（ＳｉＯ２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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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ＳｉＯ２９９．９〜９９．９９９ｗｔ．％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。
【００９４】
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Ｎ２ガス、Ｈｅガス、Ａｒガス等の不活性ガスを主成分とし、Ｏ２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Ｎ２ガスを不活性ガスとするのが最も好ましい。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
（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。
【００９８】
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。
【００９９】
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ＳｉＯ２９９．９〜９９．９９９ｗｔ．％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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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（Ｃｌ２）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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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（ＳｉＣｌ４）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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（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。
【０１１７】
（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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
（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／ｃｍ３好ましくは１．７〜２．０ｇ／ｃｍ３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。
【０１２２】
（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１０４Ｐａ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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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、Ｏ２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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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Ｎ２（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Ｏ２（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Ｎ２ガスを不活性ガスとするのが最も好ましい。
【０１３３】
焼成工程におけるＯ２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。Ｏ２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、Ｏ２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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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Ｏ２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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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／ｃｍ２とすることが好ましく、１００〜１０００μｇ／ｃｍ２とすることがさらに好ましい。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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、Ｏ２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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【実施例】
【０１６８】
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。
【０１６９】
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（ＳｉＯ２）純度９９．９９ｗｔ．％、総重量４０ｋｇのシリカ粉（天然珪石粉）とした。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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／ｃｍ３、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１０４Ｐａ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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（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。
【０１８２】
（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ＡｌＣｌ３を少量混合した。
【０１８３】
（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ＡｌＣｌ３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。
【０１８４】
（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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
（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。
【０１９４】
（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ＡｌＣｌ３を少量混合した。
【０１９５】
（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ＡｌＣｌ３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。
【０１９６】
（比較例１）
以下のようにして、角形シリカ容器を製造した。
【０１９７】
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（ＳｉＯ２）純度９９．９９９ｗｔ．％、総重量４０ｋｇのシリカ粉（天然珪石粉）とした。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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／ｃｍ３、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１０４Ｐａ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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
（比較例２）
以下のようにして、角形シリカ容器を製造した。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
次に、角形型枠内へ混合粉を導入した。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
［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（ｃｍ３）を求めた。これらの２つの数値からかさ密度（ｇ／ｃｍ３）を計算した。
【０２１５】
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）。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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．
【０２１８】
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）
【０２１９】
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）
【０２２０】
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）
【０２２１】
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）
【０２２２】
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。
【０２２３】
【表１】
【０２２４】
【表２】
【０２２５】
【表３】
【０２２６】
【表４】
【０２２７】
【表５】
【０２２８】
【表６】
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【符号の説明】
【０２３１】
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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ３Ｎ４＋ＳｉＯ２又はＳｉ＋Ｓｉ３Ｎ４＋ＳｉＯ２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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７１０５８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５３８０号公報
【特許文献３】特開２００６−２１９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
この場合、前記多孔質シリカ板体のかさ密度が１．６０〜２．２０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３以上の差を有することが好ましい。
【００１６】
このように、多孔質シリカ板体のかさ密度を１．６０〜２．２０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【００１７】
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／ｃｍ２の濃度で塗布されているものであることも好ましい。
【００１８】
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。
【００１９】
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／ｃｍ３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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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／ｃｍ２の濃度で塗布されているものであることも好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
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、Ｏ２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。
【００２８】
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、Ｏ２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【発明の効果】
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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）。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【００６１】
なお、多孔質シリカ板体のかさ密度は１．７０〜２．００ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３以上とすることがさらに好ましい。
【００６２】
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／ｃｍ３とすることが好ましく、１．６５〜１．８５ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２〜２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、スピネルＭｇＡｌ２Ｏ４等を挙げることができる。
【００７７】
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Ｓｉ３Ｎ４等を挙げることができる。
【００７８】
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ＺｒＯ２、ベリリアＢｅＯ、マグネシアＭｇＯ、カルシアＣａＯ、トリアＴｈＯ２、タングステンＷ等を挙げることができる。
【００７９】
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／ｃｍ２の濃度で塗布されているものであることも好ましい。５０μｇ／ｃｍ２以上であれば離型性の向上が認められ、５０００μｇ／ｃｍ２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／ｃｍ２の範囲がより好ましい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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Ａｌ２Ｏ３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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、ＳｉＯ２９９．９〜９９．９９９ｗｔ．％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（ＳｉＯ２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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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ＳｉＯ２９９．９〜９９．９９９ｗｔ．％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。
【００９４】
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Ｎ２ガス、Ｈｅガス、Ａｒガス等の不活性ガスを主成分とし、Ｏ２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Ｎ２ガスを不活性ガスとするのが最も好ましい。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
（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。
【００９８】
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。
【００９９】
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ＳｉＯ２９９．９〜９９．９９９ｗｔ．％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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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（Ｃｌ２）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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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（ＳｉＣｌ４）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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（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。
【０１１７】
（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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
（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／ｃｍ３好ましくは１．７〜２．０ｇ／ｃｍ３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。
【０１２２】
（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１０４Ｐａ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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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、Ｏ２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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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Ｎ２（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Ｏ２（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Ｎ２ガスを不活性ガスとするのが最も好ましい。
【０１３３】
焼成工程におけるＯ２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。Ｏ２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、Ｏ２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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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Ｏ２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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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／ｃｍ２とすることが好ましく、１００〜１０００μｇ／ｃｍ２とすることがさらに好ましい。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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、Ｏ２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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【実施例】
【０１６８】
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。
【０１６９】
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（ＳｉＯ２）純度９９．９９ｗｔ．％、総重量４０ｋｇのシリカ粉（天然珪石粉）とした。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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／ｃｍ３、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１０４Ｐａ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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（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。
【０１８２】
（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ＡｌＣｌ３を少量混合した。
【０１８３】
（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ＡｌＣｌ３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。
【０１８４】
（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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
（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。
【０１９４】
（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ＡｌＣｌ３を少量混合した。
【０１９５】
（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ＡｌＣｌ３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。
【０１９６】
（比較例１）
以下のようにして、角形シリカ容器を製造した。
【０１９７】
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（ＳｉＯ２）純度９９．９９９ｗｔ．％、総重量４０ｋｇのシリカ粉（天然珪石粉）とした。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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／ｃｍ３、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１０４Ｐａ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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
（比較例２）
以下のようにして、角形シリカ容器を製造した。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
次に、角形型枠内へ混合粉を導入した。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
［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（ｃｍ３）を求めた。これらの２つの数値からかさ密度（ｇ／ｃｍ３）を計算した。
【０２１５】
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）。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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．
【０２１８】
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）
【０２１９】
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）
【０２２０】
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）
【０２２１】
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）
【０２２２】
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。
【０２２３】
【表１】
【０２２４】
【表２】
【０２２５】
【表３】
【０２２６】
【表４】
【０２２７】
【表５】
【０２２８】
【表６】
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【符号の説明】
【０２３１】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記多孔質シリカ板体のかさ密度が１．６０〜２．２０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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／ｃｍ２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。
【請求項６】
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／ｃｍ３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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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／ｃｍ２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。
【請求項１３】
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、Ｏ２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。
【請求項１４】
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、Ｏ２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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記多孔質シリカ板体のかさ密度が１．６０〜２．２０ｇ／ｃｍ３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／ｃｍ３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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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／ｃｍ２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。
【請求項６】
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／ｃｍ３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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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／ｃｍ２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。
【請求項１３】
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、Ｏ２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。
【請求項１４】
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、Ｏ２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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−６２２３１（Ｐ２０１２−６２２３１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８９４８（Ｐ２０１０−２０８９４８）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００１９０１３８）信越石英株式会社 (183)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００１９０１３８）信越石英株式会社 (183)
【Ｆターム（参考）】
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