鋳造装置
【課題】製造時の熱サイクルによって溶融坩堝が軟化し、保持坩堝と咬み込んでしまうことによって坩堝が破損したり、溶融坩堝の交換が困難になってしまう問題点を解消する。
【解決手段】内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液３を、底部から出湯させるための出湯口１ａを備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝１と、溶融坩堝１を外側から保持するとともに、溶融坩堝１の出湯口１ａの位置に、この出湯口１ａよりも大きい開口部２ａが設けられた保持坩堝２と、溶融坩堝１内のシリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液３とする加熱手段６、７と、溶融坩堝１から出湯したシリコン融液３が注湯される位置に備えられた鋳型９と、を具備して成る鋳造装置であって、保持坩堝２の開口部２ａの端縁部は、溶融坩堝１に面した側に面取り部２ｂを有するような構成とした。
【解決手段】内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液３を、底部から出湯させるための出湯口１ａを備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝１と、溶融坩堝１を外側から保持するとともに、溶融坩堝１の出湯口１ａの位置に、この出湯口１ａよりも大きい開口部２ａが設けられた保持坩堝２と、溶融坩堝１内のシリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液３とする加熱手段６、７と、溶融坩堝１から出湯したシリコン融液３が注湯される位置に備えられた鋳型９と、を具備して成る鋳造装置であって、保持坩堝２の開口部２ａの端縁部は、溶融坩堝１に面した側に面取り部２ｂを有するような構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に太陽電池用多結晶シリコンを鋳造するのに適した鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが高いという短所を有する。これに対して多結晶型のシリコン太陽電池は低コストで製造できるという長所がある反面、基板の品質が単結晶基板に比して劣るために高効率化が難しいという短所がある。しかし最近では多結晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されている。
【０００３】
一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電池は低コストであったため従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきている。
【０００４】
多結晶シリコン太陽電池に用いる多結晶シリコン基板は一般的にキャスティング法と呼ばれる方法で鋳造される。このキャスティング法とは、離型材を塗布した石英等からなる鋳型の中でシリコン融液を冷却固化することによりシリコンインゴットを形成する方法である。
【０００５】
このシリコンインゴットを所望の大きさに切り出し、切り出したインゴットを所望の厚みにスライスして太陽電池を形成するための多結晶シリコン基板を得る。
【０００６】
特許文献１に開示されているシリコン等を鋳造する従来の鋳造装置を図２に示す。図２において１は溶融坩堝、１ａは出湯口、２は保持坩堝、２ａは開口部、３はシリコン融液、４は出湯口１ａを塞ぐシリコン原料、５はノズル、６は側部加熱手段、７は上部加熱手段、８は鋳型加熱手段、９は鋳型を示す。
【０００７】
鋳造装置の上部には原料シリコンを溶融し、シリコン融液３とするための溶融坩堝１が保持坩堝２に保持されて配置され、溶融坩堝１の底部にはシリコン融液３を出湯させるための出湯口１ａを有するノズル５が設けられ、保持坩堝２の底部の開口部２ａを介して、下方に設けられた鋳型９にシリコン融液を出湯できるように構成されている。溶融坩堝１、保持坩堝２の下部にはシリコン融液３が注ぎ込まれる鋳型９が配置され、その上部にはシリコン融液の凝固を制御するための鋳型加熱手段８が配置される。
【０００８】
溶融坩堝１は耐熱性能とシリコン融液中に不純物が拡散しないこと等を考慮して、たとえば高純度の石英等が用いられる。保持坩堝２は、石英等でできた溶融坩堝１がシリコンの融点近傍の高温で軟化してその形状を保てなくなるため、これを保持するためのものであり、その材質はグラファイト等が用いられる。加熱手段６、７、８は、抵抗加熱式のヒーターや誘導加熱式のコイル等が用いられる。鋳型９は石英等からなり、その内側に窒化珪素等を主成分とする離型材を塗布して用いられる。またこの鋳型９の周りには万一鋳型が破損した場合に鋳型から漏れ出したシリコン融液を受け止めるための鋳型受け容器（図不示）が設置されることもある。鋳型受け容器は耐熱性等を考慮してグラファイト材等が一般には用いられる。また鋳型の下方には注湯されたシリコン融液を冷却、固化するため冷却板（図不示）が設置される場合もある。なお、これらはすべて真空容器（図不示）内に配置される。
【０００９】
特許文献１に記載された方法によれば、溶融坩堝１の底部に設けた出湯口１ａをシリコン原料４で塞いでおき、その上で溶融坩堝１内にシリコン原料を投入する。その後溶融坩堝１の側部、上部に設置された側部加熱手段６と上部加熱手段７で溶融坩堝１内のシリコン原料を溶解させ、出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を最後に溶解させる。このようにすることによって、シリコン原料が完全に融液となった瞬間に出湯が開始されることからシリコン原料溶解後の出湯を効率よく行うことができる。また溶融坩堝１の底部から垂下するようにノズル５は、出湯したシリコン融液の飛散を防止する働きも有している。
【特許文献１】特開２００３−２４７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の構成によれば、溶融坩堝１は、内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液を形成させるので、シリコン融点近傍温度に達する。したがって、石英材のようにシリコン融点より低い温度で軟化する材質からなる溶融坩堝１を使用する場合には、溶融坩堝１を繰り返し使用するごとに底部が軟化変形し、下方へ垂れ込むという問題がある。通常、溶融坩堝１は再度使用されるので、低温、高温の熱サイクルを受けると、保持坩堝２が膨張し下部の開口部２ａが開いた状態で溶融坩堝１が再度軟化し出湯口１ａ近傍が開口部２ａから下方へ垂れ込むという現象が繰り返されるために、再利用を繰り返すうちに、保持坩堝２と溶融坩堝１とが相互に咬み込んでしまい、溶融坩堝１を交換する際には溶融坩堝１を破壊しなければ脱離できなくなることがあった。特に、溶融坩堝１にノズル５を設けた構成の場合、交換が困難になることが多かった。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造時の熱サイクルによって溶融坩堝が軟化し、保持坩堝と咬み込んでしまうことによって坩堝が破損したり、溶融坩堝の交換が困難になってしまう問題点を解消した鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る鋳造装置は、内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液を、底部から出湯させるための出湯口を備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝と、前記溶融坩堝を外側から保持するとともに、前記溶融坩堝の出湯口の位置に、この出湯口よりも大きい開口部が設けられた保持坩堝と、前記溶融坩堝内の前記シリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液とする加熱手段と、前記溶融坩堝から出湯したシリコン融液が注湯される位置に備えられた鋳型と、を具備して成る鋳造装置であって、前記保持坩堝の前記開口部の端縁部は、前記溶融坩堝に面した側に面取り部を有する。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る鋳造装置は、請求項１に記載の鋳造装置において、前記溶融坩堝の外側には、前記出湯口を覆うようにノズルが垂下されて設けられるとともに、前記ノズルは、前記保持坩堝の前記開口部に対して、ノズル外周部と前記開口部の端縁部との間に所定のクリアランスを設けた状態で緩挿して成る。
【００１４】
本発明の請求項３に係る鋳造装置は、請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置において、前記面取り部はＲ面とした。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の鋳造装置は、内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液を、底部から出湯させるための出湯口を備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝と、前記溶融坩堝を外側から保持するとともに、前記溶融坩堝の出湯口の位置に、この出湯口よりも大きい開口部が設けられた保持坩堝と、前記溶融坩堝内の前記シリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液とする加熱手段と、前記溶融坩堝から出湯したシリコン融液が注湯される位置に備えられた鋳型と、を具備して成る鋳造装置であって、前記保持坩堝の前記開口部の端縁部は、前記溶融坩堝に面した側に面取り部を有するようにした。したがって、溶融坩堝の使用に伴って温度サイクルが印加されて、二酸化珪素を主成分とする溶融坩堝が軟化し、保持坩堝に設けられた開口部から下方に垂れ込んでも、開口部の端縁に面取り部が存在しているため、溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みを防ぐことができる。その結果、保持坩堝から溶融坩堝を脱離する際に、坩堝を破壊することを防止できるから、溶融坩堝の交換が簡単になり、さらに従来に比べて溶融坩堝の繰り返し使用回数を多くすることが可能となる。
【００１６】
また、溶融坩堝の外側には、出湯口を覆うようにノズルが垂下されて設けられ、このノズルは、保持坩堝の開口部に対して、ノズル外周部と開口部の端縁部との間に所定のクリアランスを設けた状態で緩挿して成るようにすれば、溶融坩堝と保持坩堝とを組合せたり、溶融坩堝を交換したりする作業が極めて容易となる。また、ノズルを設けた場合、ノズルの重みにより出湯口付近の垂れ込みが大きくなるため溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みが起こりやすくなるが、本発明における保持坩堝を用いることによって、咬み込みを効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、面取り部をＲ面とすることによって、温度サイクルが印加されたときの溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みがより起こりにくくなり、溶融坩堝の脱着をさらに容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る鋳造装置の一実施形態を説明するための図である。図１において、１は溶融坩堝、１ａは出湯口、２は保持坩堝、２ａは開口部、２ｂは面取り部、３はシリコン融液、４は出湯口１ａを塞ぐシリコン原料、５はノズル、６は側部加熱手段、７は上部加熱手段、８は鋳型加熱手段、９は鋳型を示す。
【００１９】
溶融坩堝１は、シリコン原料を加熱溶融し、得られたシリコン融液３を鋳型９に注湯するものである。なお、シリコン融液は、鋳型９に注湯されて冷却、固化して多結晶シリコンのインゴットが製造され、さらに加工して、太陽電池用多結晶シリコン基板材料等に用いられる。
【００２０】
溶融坩堝１は、投入されたシリコン原料を溶解するものであり、シリコン原料の融解温度以上の温度において、融解、蒸発、軟化、変形、分解等を生じず、半導体材料中心に不純物が拡散しないことを考慮して、高純度の石英等の二酸化珪素を主成分とする材質が用いられる。しかし二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝１は高温になると軟化して形を保てないため、高温でも変形しない材質であるグラファイト等からなる保持坩堝２により溶融坩堝１を外側から保持する。溶融坩堝１の寸法は、一度に溶解する溶解量（およそ１ｋｇ〜２５０ｋｇの範囲）に応じたシリコン原料を内包できる寸法とする。
【００２１】
溶融坩堝１の底部には、加熱溶融させたシリコン融液３を出湯させる出湯口１ａが設けられている。また、溶融坩堝１の外側には、出湯口１ａを覆うようにノズル５が垂下されて設けられている。さらに、溶融坩堝１を外側から保持する保持坩堝２の底部には、溶融坩堝１の出湯口１ａの位置に対応して、この出湯口１ａよりも大きい開口部２ａが設けられている。さらに、溶融坩堝１と保持坩堝２とを組み立てた状態で、ノズル５がこの開口部２を貫くような位置関係となっているので、溶融坩堝１内で溶融させたシリコン融液３を保持坩堝２の外部へと出湯させることができる。なお、本発明は、この保持坩堝２の開口部２ａの端縁部は、溶融坩堝１に面した側に面取り部２ｂを有しているが、詳細は後述する。
【００２２】
なお、溶融坩堝１の底部に設けられる出湯口１ａ及びノズル５の位置は溶融坩堝１内の最低部であれば、図上の如何なる位置でも構わないが、溶融坩堝１内での水平方向の温度分布を考慮すれば坩堝の中心位置にあるのが望ましい。また、ノズル５は、石英等の耐熱性の材質から成り、保持坩堝２にぶつからない範囲で、熱によりノズル５の形状が変化しない程度の強度を持たせるために、肉厚を厚くすることが望ましい。また、ノズル５は垂直に垂下していてもいいし、下方に向かって先細な形状を有していてもよい。さらに、石英製の溶融坩堝１と一体に形成するようにしてもいいし、溶融坩堝１とは別に形成して、溶融坩堝１の底部に取り付けるようにしてもよい。
【００２３】
また、出湯初期においては、出湯口１ａを通過する融液は水位に依存する圧力によって押し出されるが、出湯後期には水位による圧力がほとんどなくなるために、自重による落下で出湯口１ａから流れ出るようになる。したがって、無駄なく出湯させるためには、溶融坩堝１の底部は出湯口１ａに向けてある一定以上の傾斜があるほうが好ましい。なお、溶融坩堝１の本体の形状は、上述の説明や図に限定されるものではない。
【００２４】
また、溶融坩堝１内のシリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液３とする加熱手段として、溶融坩堝１の側部と上部には抵抗加熱式のヒーターや誘導加熱式のコイル等から成る側部加熱手段６、上部加熱手段７が設けられている。
【００２５】
なお、本構成では、出湯口を塞ぐシリコン原料４によりあらかじめ溶融坩堝１の出湯口１ａが塞がれた状態としてから溶融坩堝１内にシリコン原料を保持するようにしている。そして、側部加熱手段６及び上部加熱手段７によって、溶融坩堝１内のシリコン原料を加熱溶融させることによって、シリコン原料は上部から下部へと徐々に溶解していき、最後に出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４が溶解して、シリコン融液３を出湯させる。このように出湯口を塞ぐシリコン原料４を設けることによって、溶融坩堝１内のシリコン原料が完全に溶解される前に出湯漏れが起こらないようにできる。
【００２６】
また、シリコン融液を注湯する鋳型９は、溶融坩堝１から出湯したシリコン融液３が注湯される位置、通常は溶融坩堝１、保持坩堝２の下方に配置されている。そして、鋳型９は、石英等の二酸化珪素材や黒鉛等のカーボン材、又はセラミック材等の耐熱性を有する材質からなり、その内側には窒化珪素、炭化珪素、あるいは酸化珪素等を主成分とする離型材（図不示）が塗布されて用いられる。また、鋳型９の上部にはシリコン融液の凝固を制御するための鋳型加熱手段８が配置される。またこの鋳型９の周りには万一鋳型が破損した場合に鋳型から漏れ出したシリコン融液を受け止めるための鋳型受け容器（図不示）が設置されることもある。鋳型受け容器は、耐熱性等を考慮してグラファイト材等が一般に用いられる。また鋳型の下方には注湯されたシリコン融液を冷却、固化するため冷却板（図不示）を設置してもよい。なお、これらはすべて真空容器（図不示）内に配置される。
【００２７】
次に、本発明に係る保持坩堝２の開口部２ａの端縁部の形状についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
図１に示すように、保持坩堝２は、開口部２ａの端縁部のうち、溶融坩堝１に面した側に面取り部２ｂを有している。二酸化珪素を主成分とする溶融坩堝１は、通常繰り返して使用されるので、高温−低温の温度サイクルが印加され、このサイクルの繰り返しとともに、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍が次第に、保持坩堝２の開口部２ａから下方に垂れ込んでいく。しかしながら、本発明の構成では、保持坩堝２の開口部２ａの端縁に面取り部２ｂが存在しているため、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍が、保持坩堝２の開口部２ａから下方に向かって垂れ込む場合も、この面取り部２ｂに沿って緩やかに進行する。したがって、溶融坩堝１と保持坩堝２とが咬み込みにくく、保持坩堝２から溶融坩堝１を脱離させる際に、坩堝を破壊することを防止できるから、溶融坩堝１の交換が簡単になり、従来に比べて溶融坩堝１の繰り返し使用回数を多くすることが可能となる。なお、開口部２ａ近傍の保持坩堝２の厚みは、溶融坩堝１を保持できる厚みであればよく、例えば、１８ｍｍ以上あればよい。
【００２９】
なお、溶融坩堝１には必ずしもノズル５を設ける必要はないが、ノズルの重みにより出湯口１ａ付近の垂れ込みが大きくなるため溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みが起こりやすくなるが、面取り部２ｂが設けられた保持坩堝２の開口部２ａの端縁と咬み込みにくくなるので望ましい。また、ノズル５を設ける場合、保持坩堝２と溶融坩堝１及びノズル５とを脱着する作業をスムーズに行うため、保持坩堝２の開口部２ａの端縁部とノズル５の外周との間には、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下のクリアランス１０を設け、ノズル５を開口部２ａに緩挿するようにすることが望ましい。この範囲よりも小さいと作業性が悪く、この範囲よりも大きいと保持坩堝２の底部の面積が減少して溶融坩堝１を安定して保持しづらくなるからである。
【００３０】
また、面取り部２ｂは、Ｃ面でもよいが、Ｒ面とすることがより望ましい。温度サイクルが印加されたときに溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みがより起こりにくくなり、溶融坩堝１の脱着をさらに容易とすることができるからである。Ｒ面の最適な大きさは、溶融坩堝１に垂下するノズル５の寸法や溶融坩堝１の重量により異なるが、例えば、石英製の溶融坩堝１及びノズル５において、ノズル５の長さが３０ｍｍ以上ならば、Ｒ面の半径を５ｍｍ以上にすることによって、ノズル５の破損を防ぎ、使用回数をより多くすることが可能となる。さらに、Ｒ面の半径を２０ｍｍ以上とすることがさらに望ましい。
【００３１】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００３２】
例えば、出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を加熱溶融するための加熱手段を別に設けても良い。このようにすることで、その他の部分の影響を考慮することなく、出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を溶解させることが可能になるとともに、短時間で出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を溶解させることができるようになるため、溶融坩堝１の中のシリコン融液３の出湯のタイミングを任意に図ることが可能になる。このように出湯口１ａ付近に加熱手段を設けることで、溶融坩堝１は、より軟化しやすくなるが本発明の効果により、保持坩堝２と溶融坩堝１との咬み込みを防止できる。
【００３３】
なお、保持坩堝２の中に溶融坩堝１を挿入する際の作業をスムーズに行うために、溶融坩堝と保持坩堝の間にクリアランス１０を設けているが、必ずしも設ける必要はなく、ノズル５と保持坩堝２が接触しても、保持坩堝２の開口部２ａの所定位置に面取り部２ｂを設けることで、溶融坩堝１の損傷を抑制することができる。
【００３４】
さらに、溶融坩堝１にノズル５を設けない場合でも、本発明は有効であり、坩堝の繰り返し使用により出湯口１ａの近傍が軟化して下方へ垂れ込んだときに、保持坩堝２と溶融坩堝１との咬み込みを抑制できる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例によって説明する。図１に示す鋳造装置を用いて以下に示す実験を行った。
【００３６】
まず、溶融坩堝１としては、底部に出湯口１ａを有し、石英からなる溶融坩堝１をグラファイトからなる保持坩堝２で保持した。なお、溶融坩堝１の外側にはノズル５が設けられている。ノズル５は筒状で下方に向かって先細な形状であり、上端部から下端部までの直線距離を３０ｍｍとした。
【００３７】
溶融坩堝１の出湯口１ａは、あらかじめ出湯口を塞ぐシリコン原料４により塞がれた状態とし、溶融坩堝１内に１００ｋｇのシリコン原料を投入した。溶融坩堝１の上部に上部加熱手段７を設け、側部にはノズルより上方に側部加熱手段６を設置し、これらの加熱手段によって溶融坩堝１内のシリコン原料を溶解させた。
【００３８】
その後、溶融坩堝１内のシリコン融液３の温度を上昇させ、出湯口を塞ぐシリコン原料４を溶解し、溶融坩堝１の下部に配設された鋳型９内にシリコン融液を注湯した。
【００３９】
上記の操作を１サイクルとして、１０サイクルの試験を行い、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍の損傷頻度を調べた。
【００４０】
なお、調査条件としては、実施例として図１に示されるように、本発明に係る保持坩堝２の開口部２ａの溶融坩堝１側を面取り部２ｂとした試料を準備した。なお、この面取り部２ｂは、Ｃ面−１種類、Ｒ面−４種類（Ｒの半径を変えたもの）の計５種類の試料とした。具体的には、Ｒ面の場合、半径を３〜２０ｍｍに変化させ、それぞれ本発明１〜４とした。また、Ｃ面の場合、面取り長さを５ｍｍとし、本発明５とした。また、従来例として図２に示すように保持坩堝２の開口部２ａの所定箇所を面取りしない従来の構造に係る保持坩堝２を用意した。
【００４１】
以上の本発明、従来例の保持坩堝２を用いて調査した結果を表１に示す。なお、表１の「結果」欄は、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍の損傷頻度を示すものであり、以下のように分類される。
【００４２】
○：損傷無く再度使用可能、△：損傷少しあるが再度使用可能、×：損傷あり、１０回の鋳造不可
【表１】
【００４３】
表１より、保持坩堝２の開口部２の所定位置に面取り部を設けていない従来例では、繰り返し鋳造を行うことによって、溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みが発生し、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍が損傷し、１０回の鋳造を行うことができなかった。
【００４４】
これに対して、開口部２の所定位置に面取り部２ｂを設けた本発明に係る構造を有する保持坩堝２を用いた本発明１乃至５においては、いずれも１０回の鋳造を行うことが可能であった。なお、面取り部２ｂをＲ面とした場合、Ｒ半径が３ｍｍの本発明１では、若干の溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みが見られたが再度使用可能であり、Ｒ半径が５ｍｍ〜２０ｍｍの本発明２、３、４ではいずれも溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みは見られず、良好な結果であった。
【００４５】
なお、面取り部２ｂをＣ面（面取り長さ５ｍｍ）とした本発明５では、若干の溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みが見られたが再度使用可能であった。
【００４６】
以上のように、実施例によって本発明の効果を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の鋳造装置の一実施形態を示す断面概略図である。
【図２】従来の鋳造装置を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・溶融坩堝
１ａ・・出湯口
２・・・保持坩堝
２ａ・・開口部
２ｂ・・面取り部
３・・・シリコン融液
４・・・出湯口を塞ぐシリコン原料
５・・・ノズル
６・・・加熱手段である側部加熱手段
７・・・加熱手段である上部加熱手段
８・・・鋳型加熱手段
９・・・鋳型
１０・・・クリアランス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に太陽電池用多結晶シリコンを鋳造するのに適した鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系等に分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が良いために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが高いという短所を有する。これに対して多結晶型のシリコン太陽電池は低コストで製造できるという長所がある反面、基板の品質が単結晶基板に比して劣るために高効率化が難しいという短所がある。しかし最近では多結晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されている。
【０００３】
一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電池は低コストであったため従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきている。
【０００４】
多結晶シリコン太陽電池に用いる多結晶シリコン基板は一般的にキャスティング法と呼ばれる方法で鋳造される。このキャスティング法とは、離型材を塗布した石英等からなる鋳型の中でシリコン融液を冷却固化することによりシリコンインゴットを形成する方法である。
【０００５】
このシリコンインゴットを所望の大きさに切り出し、切り出したインゴットを所望の厚みにスライスして太陽電池を形成するための多結晶シリコン基板を得る。
【０００６】
特許文献１に開示されているシリコン等を鋳造する従来の鋳造装置を図２に示す。図２において１は溶融坩堝、１ａは出湯口、２は保持坩堝、２ａは開口部、３はシリコン融液、４は出湯口１ａを塞ぐシリコン原料、５はノズル、６は側部加熱手段、７は上部加熱手段、８は鋳型加熱手段、９は鋳型を示す。
【０００７】
鋳造装置の上部には原料シリコンを溶融し、シリコン融液３とするための溶融坩堝１が保持坩堝２に保持されて配置され、溶融坩堝１の底部にはシリコン融液３を出湯させるための出湯口１ａを有するノズル５が設けられ、保持坩堝２の底部の開口部２ａを介して、下方に設けられた鋳型９にシリコン融液を出湯できるように構成されている。溶融坩堝１、保持坩堝２の下部にはシリコン融液３が注ぎ込まれる鋳型９が配置され、その上部にはシリコン融液の凝固を制御するための鋳型加熱手段８が配置される。
【０００８】
溶融坩堝１は耐熱性能とシリコン融液中に不純物が拡散しないこと等を考慮して、たとえば高純度の石英等が用いられる。保持坩堝２は、石英等でできた溶融坩堝１がシリコンの融点近傍の高温で軟化してその形状を保てなくなるため、これを保持するためのものであり、その材質はグラファイト等が用いられる。加熱手段６、７、８は、抵抗加熱式のヒーターや誘導加熱式のコイル等が用いられる。鋳型９は石英等からなり、その内側に窒化珪素等を主成分とする離型材を塗布して用いられる。またこの鋳型９の周りには万一鋳型が破損した場合に鋳型から漏れ出したシリコン融液を受け止めるための鋳型受け容器（図不示）が設置されることもある。鋳型受け容器は耐熱性等を考慮してグラファイト材等が一般には用いられる。また鋳型の下方には注湯されたシリコン融液を冷却、固化するため冷却板（図不示）が設置される場合もある。なお、これらはすべて真空容器（図不示）内に配置される。
【０００９】
特許文献１に記載された方法によれば、溶融坩堝１の底部に設けた出湯口１ａをシリコン原料４で塞いでおき、その上で溶融坩堝１内にシリコン原料を投入する。その後溶融坩堝１の側部、上部に設置された側部加熱手段６と上部加熱手段７で溶融坩堝１内のシリコン原料を溶解させ、出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を最後に溶解させる。このようにすることによって、シリコン原料が完全に融液となった瞬間に出湯が開始されることからシリコン原料溶解後の出湯を効率よく行うことができる。また溶融坩堝１の底部から垂下するようにノズル５は、出湯したシリコン融液の飛散を防止する働きも有している。
【特許文献１】特開２００３−２４７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の構成によれば、溶融坩堝１は、内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液を形成させるので、シリコン融点近傍温度に達する。したがって、石英材のようにシリコン融点より低い温度で軟化する材質からなる溶融坩堝１を使用する場合には、溶融坩堝１を繰り返し使用するごとに底部が軟化変形し、下方へ垂れ込むという問題がある。通常、溶融坩堝１は再度使用されるので、低温、高温の熱サイクルを受けると、保持坩堝２が膨張し下部の開口部２ａが開いた状態で溶融坩堝１が再度軟化し出湯口１ａ近傍が開口部２ａから下方へ垂れ込むという現象が繰り返されるために、再利用を繰り返すうちに、保持坩堝２と溶融坩堝１とが相互に咬み込んでしまい、溶融坩堝１を交換する際には溶融坩堝１を破壊しなければ脱離できなくなることがあった。特に、溶融坩堝１にノズル５を設けた構成の場合、交換が困難になることが多かった。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造時の熱サイクルによって溶融坩堝が軟化し、保持坩堝と咬み込んでしまうことによって坩堝が破損したり、溶融坩堝の交換が困難になってしまう問題点を解消した鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る鋳造装置は、内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液を、底部から出湯させるための出湯口を備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝と、前記溶融坩堝を外側から保持するとともに、前記溶融坩堝の出湯口の位置に、この出湯口よりも大きい開口部が設けられた保持坩堝と、前記溶融坩堝内の前記シリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液とする加熱手段と、前記溶融坩堝から出湯したシリコン融液が注湯される位置に備えられた鋳型と、を具備して成る鋳造装置であって、前記保持坩堝の前記開口部の端縁部は、前記溶融坩堝に面した側に面取り部を有する。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る鋳造装置は、請求項１に記載の鋳造装置において、前記溶融坩堝の外側には、前記出湯口を覆うようにノズルが垂下されて設けられるとともに、前記ノズルは、前記保持坩堝の前記開口部に対して、ノズル外周部と前記開口部の端縁部との間に所定のクリアランスを設けた状態で緩挿して成る。
【００１４】
本発明の請求項３に係る鋳造装置は、請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置において、前記面取り部はＲ面とした。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の鋳造装置は、内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液を、底部から出湯させるための出湯口を備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝と、前記溶融坩堝を外側から保持するとともに、前記溶融坩堝の出湯口の位置に、この出湯口よりも大きい開口部が設けられた保持坩堝と、前記溶融坩堝内の前記シリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液とする加熱手段と、前記溶融坩堝から出湯したシリコン融液が注湯される位置に備えられた鋳型と、を具備して成る鋳造装置であって、前記保持坩堝の前記開口部の端縁部は、前記溶融坩堝に面した側に面取り部を有するようにした。したがって、溶融坩堝の使用に伴って温度サイクルが印加されて、二酸化珪素を主成分とする溶融坩堝が軟化し、保持坩堝に設けられた開口部から下方に垂れ込んでも、開口部の端縁に面取り部が存在しているため、溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みを防ぐことができる。その結果、保持坩堝から溶融坩堝を脱離する際に、坩堝を破壊することを防止できるから、溶融坩堝の交換が簡単になり、さらに従来に比べて溶融坩堝の繰り返し使用回数を多くすることが可能となる。
【００１６】
また、溶融坩堝の外側には、出湯口を覆うようにノズルが垂下されて設けられ、このノズルは、保持坩堝の開口部に対して、ノズル外周部と開口部の端縁部との間に所定のクリアランスを設けた状態で緩挿して成るようにすれば、溶融坩堝と保持坩堝とを組合せたり、溶融坩堝を交換したりする作業が極めて容易となる。また、ノズルを設けた場合、ノズルの重みにより出湯口付近の垂れ込みが大きくなるため溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みが起こりやすくなるが、本発明における保持坩堝を用いることによって、咬み込みを効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、面取り部をＲ面とすることによって、温度サイクルが印加されたときの溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みがより起こりにくくなり、溶融坩堝の脱着をさらに容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る鋳造装置の一実施形態を説明するための図である。図１において、１は溶融坩堝、１ａは出湯口、２は保持坩堝、２ａは開口部、２ｂは面取り部、３はシリコン融液、４は出湯口１ａを塞ぐシリコン原料、５はノズル、６は側部加熱手段、７は上部加熱手段、８は鋳型加熱手段、９は鋳型を示す。
【００１９】
溶融坩堝１は、シリコン原料を加熱溶融し、得られたシリコン融液３を鋳型９に注湯するものである。なお、シリコン融液は、鋳型９に注湯されて冷却、固化して多結晶シリコンのインゴットが製造され、さらに加工して、太陽電池用多結晶シリコン基板材料等に用いられる。
【００２０】
溶融坩堝１は、投入されたシリコン原料を溶解するものであり、シリコン原料の融解温度以上の温度において、融解、蒸発、軟化、変形、分解等を生じず、半導体材料中心に不純物が拡散しないことを考慮して、高純度の石英等の二酸化珪素を主成分とする材質が用いられる。しかし二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝１は高温になると軟化して形を保てないため、高温でも変形しない材質であるグラファイト等からなる保持坩堝２により溶融坩堝１を外側から保持する。溶融坩堝１の寸法は、一度に溶解する溶解量（およそ１ｋｇ〜２５０ｋｇの範囲）に応じたシリコン原料を内包できる寸法とする。
【００２１】
溶融坩堝１の底部には、加熱溶融させたシリコン融液３を出湯させる出湯口１ａが設けられている。また、溶融坩堝１の外側には、出湯口１ａを覆うようにノズル５が垂下されて設けられている。さらに、溶融坩堝１を外側から保持する保持坩堝２の底部には、溶融坩堝１の出湯口１ａの位置に対応して、この出湯口１ａよりも大きい開口部２ａが設けられている。さらに、溶融坩堝１と保持坩堝２とを組み立てた状態で、ノズル５がこの開口部２を貫くような位置関係となっているので、溶融坩堝１内で溶融させたシリコン融液３を保持坩堝２の外部へと出湯させることができる。なお、本発明は、この保持坩堝２の開口部２ａの端縁部は、溶融坩堝１に面した側に面取り部２ｂを有しているが、詳細は後述する。
【００２２】
なお、溶融坩堝１の底部に設けられる出湯口１ａ及びノズル５の位置は溶融坩堝１内の最低部であれば、図上の如何なる位置でも構わないが、溶融坩堝１内での水平方向の温度分布を考慮すれば坩堝の中心位置にあるのが望ましい。また、ノズル５は、石英等の耐熱性の材質から成り、保持坩堝２にぶつからない範囲で、熱によりノズル５の形状が変化しない程度の強度を持たせるために、肉厚を厚くすることが望ましい。また、ノズル５は垂直に垂下していてもいいし、下方に向かって先細な形状を有していてもよい。さらに、石英製の溶融坩堝１と一体に形成するようにしてもいいし、溶融坩堝１とは別に形成して、溶融坩堝１の底部に取り付けるようにしてもよい。
【００２３】
また、出湯初期においては、出湯口１ａを通過する融液は水位に依存する圧力によって押し出されるが、出湯後期には水位による圧力がほとんどなくなるために、自重による落下で出湯口１ａから流れ出るようになる。したがって、無駄なく出湯させるためには、溶融坩堝１の底部は出湯口１ａに向けてある一定以上の傾斜があるほうが好ましい。なお、溶融坩堝１の本体の形状は、上述の説明や図に限定されるものではない。
【００２４】
また、溶融坩堝１内のシリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液３とする加熱手段として、溶融坩堝１の側部と上部には抵抗加熱式のヒーターや誘導加熱式のコイル等から成る側部加熱手段６、上部加熱手段７が設けられている。
【００２５】
なお、本構成では、出湯口を塞ぐシリコン原料４によりあらかじめ溶融坩堝１の出湯口１ａが塞がれた状態としてから溶融坩堝１内にシリコン原料を保持するようにしている。そして、側部加熱手段６及び上部加熱手段７によって、溶融坩堝１内のシリコン原料を加熱溶融させることによって、シリコン原料は上部から下部へと徐々に溶解していき、最後に出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４が溶解して、シリコン融液３を出湯させる。このように出湯口を塞ぐシリコン原料４を設けることによって、溶融坩堝１内のシリコン原料が完全に溶解される前に出湯漏れが起こらないようにできる。
【００２６】
また、シリコン融液を注湯する鋳型９は、溶融坩堝１から出湯したシリコン融液３が注湯される位置、通常は溶融坩堝１、保持坩堝２の下方に配置されている。そして、鋳型９は、石英等の二酸化珪素材や黒鉛等のカーボン材、又はセラミック材等の耐熱性を有する材質からなり、その内側には窒化珪素、炭化珪素、あるいは酸化珪素等を主成分とする離型材（図不示）が塗布されて用いられる。また、鋳型９の上部にはシリコン融液の凝固を制御するための鋳型加熱手段８が配置される。またこの鋳型９の周りには万一鋳型が破損した場合に鋳型から漏れ出したシリコン融液を受け止めるための鋳型受け容器（図不示）が設置されることもある。鋳型受け容器は、耐熱性等を考慮してグラファイト材等が一般に用いられる。また鋳型の下方には注湯されたシリコン融液を冷却、固化するため冷却板（図不示）を設置してもよい。なお、これらはすべて真空容器（図不示）内に配置される。
【００２７】
次に、本発明に係る保持坩堝２の開口部２ａの端縁部の形状についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
図１に示すように、保持坩堝２は、開口部２ａの端縁部のうち、溶融坩堝１に面した側に面取り部２ｂを有している。二酸化珪素を主成分とする溶融坩堝１は、通常繰り返して使用されるので、高温−低温の温度サイクルが印加され、このサイクルの繰り返しとともに、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍が次第に、保持坩堝２の開口部２ａから下方に垂れ込んでいく。しかしながら、本発明の構成では、保持坩堝２の開口部２ａの端縁に面取り部２ｂが存在しているため、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍が、保持坩堝２の開口部２ａから下方に向かって垂れ込む場合も、この面取り部２ｂに沿って緩やかに進行する。したがって、溶融坩堝１と保持坩堝２とが咬み込みにくく、保持坩堝２から溶融坩堝１を脱離させる際に、坩堝を破壊することを防止できるから、溶融坩堝１の交換が簡単になり、従来に比べて溶融坩堝１の繰り返し使用回数を多くすることが可能となる。なお、開口部２ａ近傍の保持坩堝２の厚みは、溶融坩堝１を保持できる厚みであればよく、例えば、１８ｍｍ以上あればよい。
【００２９】
なお、溶融坩堝１には必ずしもノズル５を設ける必要はないが、ノズルの重みにより出湯口１ａ付近の垂れ込みが大きくなるため溶融坩堝と保持坩堝との咬み込みが起こりやすくなるが、面取り部２ｂが設けられた保持坩堝２の開口部２ａの端縁と咬み込みにくくなるので望ましい。また、ノズル５を設ける場合、保持坩堝２と溶融坩堝１及びノズル５とを脱着する作業をスムーズに行うため、保持坩堝２の開口部２ａの端縁部とノズル５の外周との間には、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下のクリアランス１０を設け、ノズル５を開口部２ａに緩挿するようにすることが望ましい。この範囲よりも小さいと作業性が悪く、この範囲よりも大きいと保持坩堝２の底部の面積が減少して溶融坩堝１を安定して保持しづらくなるからである。
【００３０】
また、面取り部２ｂは、Ｃ面でもよいが、Ｒ面とすることがより望ましい。温度サイクルが印加されたときに溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みがより起こりにくくなり、溶融坩堝１の脱着をさらに容易とすることができるからである。Ｒ面の最適な大きさは、溶融坩堝１に垂下するノズル５の寸法や溶融坩堝１の重量により異なるが、例えば、石英製の溶融坩堝１及びノズル５において、ノズル５の長さが３０ｍｍ以上ならば、Ｒ面の半径を５ｍｍ以上にすることによって、ノズル５の破損を防ぎ、使用回数をより多くすることが可能となる。さらに、Ｒ面の半径を２０ｍｍ以上とすることがさらに望ましい。
【００３１】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００３２】
例えば、出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を加熱溶融するための加熱手段を別に設けても良い。このようにすることで、その他の部分の影響を考慮することなく、出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を溶解させることが可能になるとともに、短時間で出湯口１ａを塞ぐシリコン原料４を溶解させることができるようになるため、溶融坩堝１の中のシリコン融液３の出湯のタイミングを任意に図ることが可能になる。このように出湯口１ａ付近に加熱手段を設けることで、溶融坩堝１は、より軟化しやすくなるが本発明の効果により、保持坩堝２と溶融坩堝１との咬み込みを防止できる。
【００３３】
なお、保持坩堝２の中に溶融坩堝１を挿入する際の作業をスムーズに行うために、溶融坩堝と保持坩堝の間にクリアランス１０を設けているが、必ずしも設ける必要はなく、ノズル５と保持坩堝２が接触しても、保持坩堝２の開口部２ａの所定位置に面取り部２ｂを設けることで、溶融坩堝１の損傷を抑制することができる。
【００３４】
さらに、溶融坩堝１にノズル５を設けない場合でも、本発明は有効であり、坩堝の繰り返し使用により出湯口１ａの近傍が軟化して下方へ垂れ込んだときに、保持坩堝２と溶融坩堝１との咬み込みを抑制できる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例によって説明する。図１に示す鋳造装置を用いて以下に示す実験を行った。
【００３６】
まず、溶融坩堝１としては、底部に出湯口１ａを有し、石英からなる溶融坩堝１をグラファイトからなる保持坩堝２で保持した。なお、溶融坩堝１の外側にはノズル５が設けられている。ノズル５は筒状で下方に向かって先細な形状であり、上端部から下端部までの直線距離を３０ｍｍとした。
【００３７】
溶融坩堝１の出湯口１ａは、あらかじめ出湯口を塞ぐシリコン原料４により塞がれた状態とし、溶融坩堝１内に１００ｋｇのシリコン原料を投入した。溶融坩堝１の上部に上部加熱手段７を設け、側部にはノズルより上方に側部加熱手段６を設置し、これらの加熱手段によって溶融坩堝１内のシリコン原料を溶解させた。
【００３８】
その後、溶融坩堝１内のシリコン融液３の温度を上昇させ、出湯口を塞ぐシリコン原料４を溶解し、溶融坩堝１の下部に配設された鋳型９内にシリコン融液を注湯した。
【００３９】
上記の操作を１サイクルとして、１０サイクルの試験を行い、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍の損傷頻度を調べた。
【００４０】
なお、調査条件としては、実施例として図１に示されるように、本発明に係る保持坩堝２の開口部２ａの溶融坩堝１側を面取り部２ｂとした試料を準備した。なお、この面取り部２ｂは、Ｃ面−１種類、Ｒ面−４種類（Ｒの半径を変えたもの）の計５種類の試料とした。具体的には、Ｒ面の場合、半径を３〜２０ｍｍに変化させ、それぞれ本発明１〜４とした。また、Ｃ面の場合、面取り長さを５ｍｍとし、本発明５とした。また、従来例として図２に示すように保持坩堝２の開口部２ａの所定箇所を面取りしない従来の構造に係る保持坩堝２を用意した。
【００４１】
以上の本発明、従来例の保持坩堝２を用いて調査した結果を表１に示す。なお、表１の「結果」欄は、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍の損傷頻度を示すものであり、以下のように分類される。
【００４２】
○：損傷無く再度使用可能、△：損傷少しあるが再度使用可能、×：損傷あり、１０回の鋳造不可
【表１】
【００４３】
表１より、保持坩堝２の開口部２の所定位置に面取り部を設けていない従来例では、繰り返し鋳造を行うことによって、溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みが発生し、溶融坩堝１の出湯口１ａ近傍が損傷し、１０回の鋳造を行うことができなかった。
【００４４】
これに対して、開口部２の所定位置に面取り部２ｂを設けた本発明に係る構造を有する保持坩堝２を用いた本発明１乃至５においては、いずれも１０回の鋳造を行うことが可能であった。なお、面取り部２ｂをＲ面とした場合、Ｒ半径が３ｍｍの本発明１では、若干の溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みが見られたが再度使用可能であり、Ｒ半径が５ｍｍ〜２０ｍｍの本発明２、３、４ではいずれも溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みは見られず、良好な結果であった。
【００４５】
なお、面取り部２ｂをＣ面（面取り長さ５ｍｍ）とした本発明５では、若干の溶融坩堝１と保持坩堝２との咬み込みが見られたが再度使用可能であった。
【００４６】
以上のように、実施例によって本発明の効果を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の鋳造装置の一実施形態を示す断面概略図である。
【図２】従来の鋳造装置を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・溶融坩堝
１ａ・・出湯口
２・・・保持坩堝
２ａ・・開口部
２ｂ・・面取り部
３・・・シリコン融液
４・・・出湯口を塞ぐシリコン原料
５・・・ノズル
６・・・加熱手段である側部加熱手段
７・・・加熱手段である上部加熱手段
８・・・鋳型加熱手段
９・・・鋳型
１０・・・クリアランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液を、底部から出湯させるための出湯口を備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝と、
前記溶融坩堝を外側から保持するとともに、前記溶融坩堝の出湯口の位置に、この出湯口よりも大きい開口部が設けられた保持坩堝と、
前記溶融坩堝内の前記シリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液とする加熱手段と、
前記溶融坩堝から出湯したシリコン融液が注湯される位置に備えられた鋳型と、を具備して成る鋳造装置であって、
前記保持坩堝の前記開口部の端縁部は、前記溶融坩堝に面した側に面取り部を有する鋳造装置。
【請求項２】
前記溶融坩堝の外側には、前記出湯口を覆うようにノズルが垂下されて設けられるとともに、前記ノズルは、前記保持坩堝の前記開口部に対して、ノズル外周部と前記開口部の端縁部との間に所定のクリアランスを設けた状態で緩挿して成る請求項１に記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記面取り部はＲ面である請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置。
【請求項１】
内部に保持したシリコン原料を加熱溶融させて形成したシリコン融液を、底部から出湯させるための出湯口を備えた、二酸化珪素を主成分とする材質から成る溶融坩堝と、
前記溶融坩堝を外側から保持するとともに、前記溶融坩堝の出湯口の位置に、この出湯口よりも大きい開口部が設けられた保持坩堝と、
前記溶融坩堝内の前記シリコン原料を加熱溶融させてシリコン融液とする加熱手段と、
前記溶融坩堝から出湯したシリコン融液が注湯される位置に備えられた鋳型と、を具備して成る鋳造装置であって、
前記保持坩堝の前記開口部の端縁部は、前記溶融坩堝に面した側に面取り部を有する鋳造装置。
【請求項２】
前記溶融坩堝の外側には、前記出湯口を覆うようにノズルが垂下されて設けられるとともに、前記ノズルは、前記保持坩堝の前記開口部に対して、ノズル外周部と前記開口部の端縁部との間に所定のクリアランスを設けた状態で緩挿して成る請求項１に記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記面取り部はＲ面である請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２４２４１８（Ｐ２００６−２４２４１８Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５５７３３（Ｐ２００５−５５７３３）
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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