離型層形成装置および離型層形成方法
【課題】厚みの均一性が高い離型層を備えた、シリコンインゴット形成用の鋳型を提供する。
【解決手段】鋳型用基体の内表面に離型材スラリーをスプレー塗布する塗布手段と、四角錐状をなし、四角錐の４つの斜辺位置に発熱部を備えており、該発熱部が、鋳型用基体の内部に配置された状態で鋳型用の内面に対向し、かかる配置状態で離型材スラリーが塗布された鋳型用基体への加熱を行うことにより、離型材スラリーを乾燥させる加熱手段３１，３１１と、を備える離型層形成装置を用いて、スプレー塗布と加熱乾燥とを複数回繰り返すことにより離型層を形成する。
【解決手段】鋳型用基体の内表面に離型材スラリーをスプレー塗布する塗布手段と、四角錐状をなし、四角錐の４つの斜辺位置に発熱部を備えており、該発熱部が、鋳型用基体の内部に配置された状態で鋳型用の内面に対向し、かかる配置状態で離型材スラリーが塗布された鋳型用基体への加熱を行うことにより、離型材スラリーを乾燥させる加熱手段３１，３１１と、を備える離型層形成装置を用いて、スプレー塗布と加熱乾燥とを複数回繰り返すことにより離型層を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンインゴットを作製するための鋳型に、離型層を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から太陽電池素子を形成するための半導体基板の一種として多結晶シリコン基板が用いられている。多結晶シリコン基板は、シリコンインゴットを、所定の厚みに切断することによって得られる。このようなシリコンインゴットは、高温で加熱溶融させたシリコン融液を鋳型内に供給して凝固させることによって形成する方法、または、シリコン原料自体を鋳型内で溶融した後にそのまま凝固させることによって形成する方法などを用いて作製される。
【０００３】
上述のような方法でシリコンインゴットを作製する場合、内表面に離型層が形成された鋳型が用いられる。通常、シリコンインゴットの鋳型からの脱型性を確保する目的で、炭素系またはシリカ系の材料からなる離型層を内表面に形成した鋳型が用いられる。一般的に、離型層の構成材料（離型材）としては、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）または二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の粉末が用いられ、特に窒化珪素が多用されている。
【０００４】
離型層の形成手法として、上述の粉末を所定のバインダーと溶剤（例えば水）とから構成される溶液中に混合してスラリー化したもの（離型材スラリー）を、鋳型の内表面にスプレーやハケ等の手段で塗布し、これを乾燥させることによって形成する手法が公知である（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３９６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スプレー塗布により離型層を形成する場合、塗布後の乾燥状態を好適なものにするとともに、塗布膜の厚みを均一にする必要がある。乾燥が不十分で離型層に未乾燥部分が残った鋳型を用いて鋳造を行うと、離型層が剥離するという不具合が生じ得る。また、通常、スプレー塗布は、ハケによる塗布よりも溶剤量が多く粘度が低い離型材スラリーを用いる必要があるが、スラリー粘度が低過ぎると、塗布後、乾燥するまでの間にスラリーが垂れてしまい、離型層の厚みが不均一になるという不具合が生じる。一方で、溶剤量を少なくし、スラリー粘度を高めた離型材スラリーを用いると、スプレーノズル内で離型材スラリーが詰まってしまい、離型層の形成自体が困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、厚みの均一性が高い離型層を備えた、シリコンインゴット形成用の鋳型できる離型層形成装置および離型層形成方法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】
【０００８】
本発明の一形態に係る離型層形成装置は、鋳型用基体の内表面に離型層を形成する装置であって、
前記内表面に離型材スラリーを塗布する塗布手段と、
前記鋳型用基体の内部に配置された状態で、前記鋳型用基体への加熱を行う加熱手段と
、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一形態に係る離型層形成方法は、鋳型用基体の内表面に離型層を形成する方法であって、
前記鋳型用基体の内部に加熱手段を配置した状態で前記鋳型用基体への加熱を行うことにより前記鋳型用基体を予熱する第一の工程と、
前記内表面に離型材スラリーを塗布する第二の工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態に係る離型層形成装置および離型層形成方法によれば、鋳型用基体の内表面への離型層の形成に際して、鋳型用基体の内部に配置した加熱手段を加熱させた後に、離型材スラリーを塗布することで、離型材スラリーの乾燥状態の均一性を高めることができ、膜厚均一性の優れた離型層を形成した鋳型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る鋳型を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る離型層形成装置の構成を模式的に示す概略図である。
【図３】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、図２に示す加熱手段を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す加熱手段が鋳型の内部に配置した状態を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る離型層の形成の手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、本発明の一実施形態に係る加熱手段を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る離型層形成装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る離型層形成装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図９】離型層形成装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】シリコンインゴット製造用の鋳型を模式的に例示する断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る太陽電池素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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
＜シリコンインゴット製造用鋳型とその製造方法＞
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る鋳型１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、鋳型１は、上方開放型の形状を有する。鋳型１は、シリコン融液を貯留する内部空間を有する。その内部空間が上面視正方形の直方体状である。
【００１４】
鋳型１内に高温で加熱溶融させたシリコン融液を供給し、鋳型１内で一方向凝固させることによって、シリコンインゴットを製造することができる。あるいは、シリコン原料自体を鋳型１内で溶融した後にそのまま鋳型１内で凝固させることによって、シリコンインゴットを製造してもよい。得られたシリコンインゴットを所定の厚みに切断することで多数のシリコン基板が得られる。得られたシリコン基板は、後述する方法により、太陽電池
素子用の基板として用いることができる。
【００１５】
鋳型１は、鋳型用基体２０と、鋳型用基体２０の表面に形成された離型層２と、を有する。
【００１６】
鋳型用基体２０の材料は、黒鉛、炭素繊維強化材料等の炭素系材料、石英、シリカあるいはセラミックなどを用いることができる。鋳型用基体２０は、一体成形のものであってもよいし、底部および側部等の部材からなる組立式のものであってもよい。
【００１７】
離型層２は、鋳型用基体２０からの脱型性を確保するための層であり、主に窒化珪素からなる。離型層２は、後述する方法にて作製された、窒化珪素粉末を含むスラリー（離型材スラリー）を用いて形成される。具体的には、離型層２は、前記スラリーを、へら、あるいは刷毛などによる塗布、またはスプレー法などで、鋳型用基体２０の内表面に付着させ、自然乾燥させるかまたはホットプレートを用いて乾燥させることによって形成される。
【００１８】
以下、鋳型１の形成方法について順に具体的に説明する。
【００１９】
＜セラミック粉末準備工程＞
まず、離型層２の構成材料であるセラミックス粉末を準備する。セラミックス粉末は、少なくとも窒化珪素粉末を含む。窒化珪素粉末としては、例えばイミド分解法により得られた平均粒径が０．１〜１０μｍ程度の窒化珪素粉末を用いることができる。窒化珪素粉末は、結晶質であっても非晶質であってもよい。また、窒化珪素粉末の形状は、例えば球状のような定形であっても無定形であってもよい。
【００２０】
また、窒化珪素粉末に表面酸化処理を行ってもよい。表面酸化処理は、具体的には、容器に窒化珪素粉末を入れ、バッチ式の電気炉または連続式のトンネル炉などを用いて酸化雰囲気下で窒化珪素粉末を所定時間加熱する処理である。この際、容器としては、高温に強く、不純物の混入を低減することのできる石英等からなるものを用いることができる。加熱温度は、７００℃〜１３００℃であってもよい。
【００２１】
この表面酸化処理により、窒化珪素粉末粒子の表面に、酸化膜である非晶質二酸化珪素層が形成される。
【００２２】
なお、窒化珪素粉末は、粒子同士が付着して形成された数ｃｍ程度のサイズを有する窒化珪素集合体を含むかもしれない。この場合、表面酸化処理の前に、窒化珪素集合体を粉末状に戻し、その得られた粉末粒子に表面酸化処理を行う。これにより、窒化珪素粉末粒子に均一な厚みの酸化膜を形成することができ、粉末粒子ごとの酸化の度合いのバラツキを低減できる。
【００２３】
以下においては、このように粒子表面に酸化膜が形成された窒化珪素粉末を表面酸化窒化珪素粉末と称し、係る粉末の粒子を表面酸化窒化珪素粒子と称する場合がある。
【００２４】
離型層２は、上述のように表面酸化処理を施した窒化珪素粉末を用いて形成することができる。これにより、シリコンインゴット作製の際に比較的高温（例えばシリコンの融点近傍）にまで鋳型１が加熱されたときに、離型層２を構成する窒化珪素粉末粒子表面の酸化膜が軟化・酸化改質してシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が生成される。そして、このシラノール基同士が互いに結合してシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が生成される。その結果、窒化珪素粉末粒子同士の密着性が向上し、離型層２の強度が向上する。
【００２５】
また、セラミックス粉末は、窒化珪素粉末に加えてさらに二酸化珪素粉末を含んでもよい。これにより、表面酸化窒化珪素粉末と同様に窒化珪素粉末粒子同士の密着性を向上させて、離型層２の強度をより大きくすることができる。これにより、シリコンインゴット作製中に離型層２の一部が剥離してシリコン融液に脱落混入することが低減される。このような二酸化珪素粉末としては、例えば、石英ガラスを粉砕して得られる平均粒径２０μｍ程度の粉末を用いることができる。
【００２６】
窒化珪素粉末と二酸化珪素粉末は予め混合してもよい（粉末混合工程）。これらの粉末をある程度均一に混合しておくことによって、次工程において用いられる第一バインダー溶液との混ざり具合におけるバラツキを低減することができる。このとき、攪拌装置を用いて各粉末を装置内に入れ混合すればよい。攪拌装置としては、プラネタリーミキサー等のブレードが遊星運動する混練攪拌装置を用いることができる。混練攪拌装置は、次工程においても用いることができるため、生産性を向上させることができる。また、低い回転数で攪拌することで、混合時の粉末の舞い上がりを低減することができる。
【００２７】
この工程における攪拌装置の回転数は、例えば、５〜２０ｒｐｍであってもよい。
【００２８】
＜ペレット形成工程＞
次に、少なくとも窒化珪素粉末を含むセラミック粉末と、バインダーと溶媒とを含む第一バインダー溶液とを混練して、セラミック粉末の複数のペレットを形成する。
【００２９】
バインダーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）またはワックスなどを用いることができる。溶媒としては、水、メタノールまたはジメチルスルホキシドなどを用いることができる。
【００３０】
バインダー溶液は、窒化珪素粉末に対し、スラリー状態とならない量で加えられ混練される。例えば、最終的に投入される所定総量の４０〜７３質量％程度のバインダー溶液を窒化珪素粉末に加えて混練する。
【００３１】
粉末中に溶液を加えて混練すると、この溶液が粒子の一部を捕獲して塊を形成する、いわゆる造塊現象が起きる。そして、一部の粒子は造塊してペレット状（塊）となり、複数のペレットが形成される。
【００３２】
このとき、粉末混合工程に比べて混練攪拌装置は高速に回転させて混練してもよい。すなわち、ペレット形成工程における混練攪拌装置の回転数は、粉末混合工程におけるそれより大きくすることができる。これにより、セラミック粉末と第一バインダー溶液との接触の機会が多くなり、早く造塊して複数のペレットが効率よく形成されるため生産性が向上する。また、第一バインダー溶液を投入したことにより、セラミック粉末が舞い上がることを低減することができる。
【００３３】
この工程における攪拌装置の回転数は、例えば、３０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００３４】
この工程において装置にかかる負荷は粉末混合工程に比べ大きくなる。なお、装置にかかる負荷はモーターに流れる電流値で判断することができる。
【００３５】
＜坏土形成工程＞
形成された複数のペレットをさらに混練することによって、ペレット同士が結合して更に大きなペレットが形成される。これを繰り返していくことによって、複数のペレットが
固着されてなる坏土（一つのかたまり）が形成される。
【００３６】
坏土形成工程においては、混練により圧力をかけて、セラミックス粉末に第１バインダー溶液をなじませる。これにより、徐々にセラミック粒子の間に第一バインダー溶液が分散して入り込む。これにより、セラミック粒子同士が接着されて坏土が形成される。
【００３７】
そして、上記混練においては、セラミック粒子同士の衝突によりせん断応力が生じる。そのため、セラミック粒子同士の付着や凝集等によって粗大な粒子が生じる事を低減させることができる。
【００３８】
この工程において装置にかかる負荷は、セラミック粒子間の衝突の際に生じる摩擦力の影響により、一旦、ペレット形成工程に比べて急激に増加する。そして、坏土が形成されるとセラミック粒子間に滑りが出る。このため、装置にかかる負荷はあるピーク値に到達した後、低下し始める。
【００３９】
また、この工程における混練攪拌装置の回転数は装置負荷の増大に合わせて、ペレット形成工程に比べて低い回転数とすることができる。この低い回転数で回転させて混練することにより、坏土が形成されるが、さらに続けて一定時間混練することにより坏土の粘度を低下させる。
【００４０】
この坏土の粘度を低下させるための混練においては、回転数を一定にしてもよいが、装置にかかる負荷の低減に伴い回転数を増加させてもよい。これにより、この工程において、粗大な粒子が生じる事をさらに低減させることができる。
【００４１】
坏土形成の為の混練時の攪拌装置の回転数は、例えば、２５〜４０ｒｐｍであってもよい。坏土の粘度調整の為の攪拌装置の回転数は、例えば、４０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００４２】
＜スラリー形成工程＞
前記低い粘度を有する坏土に、第二バインダー溶液を滴下しながら攪拌することによって、坏土をスラリー状に変化させる（スラリー化工程）。具体的には、ホッパーに第二バインダー溶液を貯留し、ホッパーより混練攪拌装置内の坏土に第二バインダー溶液を少しずつ滴下しながら攪拌する。これにより、坏土に第二バインダー溶液が馴染み、坏土がペースト状に、そしてスラリー状に変化していく。
【００４３】
次に、スラリー化が確認できた後に、追加の第二バインダー溶液または／および溶媒を添加してスラリーの粘度を調整する（粘度調整工程）。この工程において、スラリーを最適な粘度に調整することによって、鋳型用基体２０に均一な厚みでスラリーを塗布することができる。
【００４４】
この工程において装置にかかる負荷は、坏土形成工程におけるそれよりもさらに低減する。そのため、混練攪拌装置はスラリーが装置から飛散しない程度に高速に回転させて攪拌することができる。
【００４５】
この工程における攪拌装置の回転数は、例えば、４０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００４６】
第二バインダー溶液の種類、すなわち、第二バインダー溶液の組成は、第一バインダー溶液のそれと同一であっても、異なってもよい。第二バインダー溶液の組成が第一バインダー溶液の組成と同一の場合、坏土と第二バインダー溶液とが馴染み易い。
【００４７】
また、この工程において、スラリー化工程後または粘度調整工程後に、スラリーをふるいにかけてもよい。これにより、スラリーに残存する粗大な粒子を除去することができる。特に、後述する工程において、スラリーをスプレーにて塗布する際にはスプレー装置の詰まりの問題を低減することができる。なお、前記ふるいは、１０〜５００μｍ目開きのメッシュを有するものを用いることができる。
【００４８】
＜離型層の形成＞
上述のようにして得られたスラリーを、鋳型用基体２０の内表面に付着させる。スラリーの付着は、得られたスラリーを、へらや刷毛などによって塗布するかあるいはスプレー法などを用いることによって行う。このように付着させたスラリーを自然乾燥させるかまたはホットプレートに載せて乾燥させる。これによって、鋳型用基体２０に離型層２が形成され、鋳型１が得られる。離型層２の厚みは、０．３〜２ｍｍ程度とすることができる。
【００４９】
本実施形態においては、上述のように、少なくとも窒化珪素粉末を含むセラミック粉末の坏土を形成した後にスラリー化を行う。それにより、粗大な粒子を低減し、さらにセラミック粉末とバインダー溶液との混ざり具合がよくなり、セラミック粉末の凝集を低減することができる。
【００５０】
また、表面酸化処理がなされた窒化珪素粉末は、一部の粉末粒子同士が互いの酸化膜を結合部とすることで凝集するが、坏土形成工程において窒化珪素粉末の凝集が解消される。よって、別途、窒化珪素粉末の凝集体を粉砕する工程を設けることなく、窒化珪素粉末が好適に分散してなる離型層２を形成することができる。
【００５１】
すなわち、表面酸化処理後に、窒化珪素粉末中に存在した凝集体が坏土工程において残存しにくく、窒化珪素粉末が均一に分散してなる離型層２を形成できる。
【００５２】
その結果、以上のような工程により鋳型１を形成することで、シリコンインゴット製造時の不純物の混入が低減でき、生産性に優れる鋳型が得られる。
【００５３】
次に、図２乃至図４を用いて、本発明の一実施形態に係る離型層形成装置１００について説明する。図２は、離型層形成装置１００の構成を模式的に示す概略図である。図３（ａ）,（ｂ）は、図２に示す加熱手段を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す加熱手段が鋳型用基体の内部に下降した状態を示す斜視図である。
【００５４】
図２に示す離型層形成装置１００は、鋳型用基体２０の内表面に離型層２を形成するための装置である。具体的には、離型層形成装置１００は、スプレー塗布による鋳型用基体２０の内表面へのスラリーＳの塗布と、その後の乾燥処理とによって、離型層２を形成する。
【００５５】
図２に示すように、離型層形成装置１００は、筐体であるブース１１、このブース１１内に配置された回転台１２および搬送テーブル１３と、を備える。
【００５６】
ブース１１は、内部にスプレー塗布処理用の第１処理空間１１ａと乾燥処理用の第２処理空間１１ｂとが設けられている。
【００５７】
回転台１２は、スプレー塗布処理および乾燥処理の際の鋳型１（鋳型用基体２０）が載置される台であり、本実施形態においては、矢印ＡＲ１にて示すように水平方向に回転自在である。すなわち、回転台１２は、スプレー塗布処理時および乾燥処理時に水平回転することができる。回転台１２は、移動せず固定されてもよく、また、第２処理空間１１ｂ
には回転台１２を設けなくても構わない。
【００５８】
搬送テーブル１３は、鋳型１（鋳型用基体２０）が載置された回転台１２を第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとの間で矢印ＡＲ２の方向へ水平搬送するためのものである。
【００５９】
なお、回転台１２および搬送テーブル１３は、図示しない駆動機構によって駆動される。
【００６０】
第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとは扉１４ａを有する隔壁１４にて隔てられている。これにより、第１処理空間１１ａにおけるスプレー塗布処理の雰囲気が第２処理空間１１ｂへと流出することが低減される。なお、隔壁１４に設けられた扉１４ａを開き、搬送テーブル１３によって回転台１２を第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂの間で搬送することができる。
【００６１】
離型層形成装置１００は、飛沫処理機構であるウォーターカーテン１５と、排気手段１６と、を備える。
【００６２】
排気手段１６は、第１処理空間１１ａの上部に設けられ、ブース１１内部の雰囲気を排気する。
【００６３】
ウォーターカーテン１５は、周囲に飛散するスラリーを回収したり、スラリーによるブース１１内の汚染を軽減したりするためのものである。ウォーターカーテン１５は、第１処理空間１１ａの上端部であって隔壁１４の近傍に設けられた多数の噴射口（不図示）から、鉛直下方に向けて、噴射された噴射水である。ウォーターカーテン１５は、後述するノズル２５のスプレー方向の先方に形成される。
【００６４】
図２に示すように、本実施形態においては、スプレー方向が第２処理空間１１ｂの方であることから、ウォーターカーテン１５が第２処理空間１１ｂの側に設けられているが、これに限らない。例えば、ノズル２５からのスプレーはブース１１を形成する他の壁に向けて行われてもよく、係るスプレー方向の先方に対してウォーターカーテン１５を配置すればよい。
【００６５】
また、ウォーターカーテン１５の代わりに、第１処理空間１１ａの雰囲気をフィルターパスして排気する排気装置を設けて、飛散するスラリーを回収するようにしてもよい。また、飛沫処理機構を備えていれば、隔壁１４を設けなくても構わない。
【００６６】
離型層形成装置１００は、さらに、ノズル２５のスプレー方向の先方に配置された離型材回収板と、離型材回収板の下部に配置された離型材回収容器を備えてもよい。離型材回収板および離型材回収容器は、ウォーターカーテン１５とスプレー２５との間に配置してもよい。鋳型用基体２０の外側に飛散したスラリーが離型材回収板に衝突し、固まった離型材が離型材回収板の下部に落下して、離型材回収容器に回収される。このように回収された離型材は、溶剤成分が少なく、純度の高い窒化珪素等のセラミック粉末とバインダーからなる。このため、このように回収された離型材は、再度、スラリーにして再利用することができる。離型材回収板や離型材回収容器の材料は、ステンレスやフッ素樹脂等であってもよい。離型材回収板や離型材回収容器は、特に、表面凹凸が小さいものを用いることが好ましい。
【００６７】
第１処理空間１１ａには、スプレー塗布手段２１が設けられている。スプレー塗布手段２１は、循環供給経路である第１供給経路Ｌ１によって、ブース１１の外部に設けられた
タンク２２と接続されている。スプレー塗布手段２１は、タンク２２に貯留されているスラリーＳを、ノズル（スプレーガン）２５から鋳型用基体２０に向かって吐出する。
【００６８】
スラリーＳは、第１供給経路Ｌ１上に備わる例えばダイヤフラムポンプなどのポンプ２３によって汲み出され、第１供給経路Ｌ１上に備わる流量調整機構２４によってその流量が調整される。
【００６９】
流量調整機構２４は、塗布されるスラリーの流量を流量計でモニターしながら、塗布量を調整する機構を配してもよい。
【００７０】
ノズル２５は、第１処理空間１１ａに配置され、かつ、第１供給経路Ｌ１から分岐する第２供給経路Ｌ２の先端部に配置されている。ノズル２５から、流量調整機構２４における流量調整結果に応じた吐出圧にて、スラリーＳが吐出される。
【００７１】
また、ノズル２５は、例えば矢印ＡＲ３に示すように可動自在である。これにより、回転台１２に載置された鋳型用基体２０の任意の箇所に対して、スラリーＳを効率的に付着させることができる。ノズル２５の移動と回転台１２の回転とを併用することで、鋳型用基体２０の内表面の広い範囲にスラリーＳを吐出させることができる。
【００７２】
ノズル２５は、スラリーＳの吐出のオン／オフおよび吐出圧の調整を行う機構を備えてもよい。また、ノズル２５はブース１１の外部に移動可能であってもよい。
【００７３】
なお、第２供給経路Ｌ２およびノズル２５は、離型層２の非形成時にノズル２５からタンク２２の内部に向けてスラリーＳの吐出が行えるような構成を有していてもよい。これにより、離型層２の形成の有無にかかわらずノズル２５からスラリーＳをほぼ常時吐出させることができる。このようにスラリーＳをノズル２５から常時吐出させることにより、第１供給経路Ｌ１および第２供給経路Ｌ２内や、ノズル２５内でのスラリーＳの詰まりや、スラリーＳの粘度変化が低減される。なお、スラリーＳをノズル２５からタンク２２内に吐出する際には、タンク２２の内壁面に向けてスラリーＳを吐出することができる。これにより、タンク２２内のスラリーＳへのエアーの混入を低減することができる。また、タンク２２内へのスラリーＳの吐出の流量は、離型層２を形成する際の吐出の流量よりも小さくすることが可能である。
【００７４】
第１供給経路Ｌ１には、必要に応じて、スラリーＳの粘度を調整する調整機構を配してもよい。具体的には、スラリーＳの粘度をモニターし、粘度上昇を感知した場合、タンク２２内に溶剤を添加して粘度上昇を低減する、粘度コントローラー等の機器を配置してもよい。
【００７５】
図２においては、タンク２２はブース１１の外部に配置されているが、タンク２２はブース１１の内部に設けられても構わない。
【００７６】
なおまた、タンク２２は、攪拌棒２６ａを回転動作させることでスラリーＳを攪拌する攪拌手段２６を備える。離型層２の形成時に連続的或いは断続的に攪拌手段２６による攪拌を行うことで、タンク２２におけるスラリーＳの粘度変化が低減される。タンク２２または攪拌棒２６ａの構成材としては、洗浄性のよい材質を選択することができる。具体的には、表面をフッ素樹脂コートしたもの、または表面をバフ研磨仕上げされたステンレスなどを用いることができる。これにより、スラリーＳ中への不純物の混入を低減することができる。また、攪拌手段２６としては、タンク２２の容量、スラリーＳの残量に応じて、タンク２２内のスラリーＳを効率よく攪拌できる手段を選択すればよい。例えば、タンク２２内に入れられた攪拌子を、タンク２２の外部からマグネットスターラーで回転させ
てスラリーＳを攪拌する等の方法で攪拌するようにしてもよい。
【００７７】
第２処理空間１１ｂには、加熱手段３１が設けられている。加熱手段３１は、鋳型用基体２０の内表面に塗布されたスラリーＳを乾燥させ、離型層２を形成させるための乾燥処理手段である。
【００７８】
図３（ａ）に示すように、加熱手段３１は、概略、頂点部３１ａを下方に配置した四角錐状の構造（逆ピラミッド構造）を有している。加熱手段３１は、４つのヒータ（発熱部）３２と蓋部３３とを備える。ヒータ３２は、四角錐の４つの斜辺に相当する位置に配置される。蓋部３３は、最上部に位置する、四角錐の底面に相当する位置に配置される。蓋部３３およびヒータ３２を支持するための支持部材（不図示）などは、所定の金属材料等によって構成することができる。
【００７９】
加熱手段３１は、ヒータ３２が、図２に示す加熱電源３４からの通電により発熱することで、ヒータ３２の周囲を加熱する。ヒータ３２は、加熱手段３１の外方への加熱が効率的になされるように配置されるかもしれない。
【００８０】
図３（ｂ）は、他の実施形態に係る加熱手段３１１の斜視図である。図３（ｂ）に示すように、加熱手段３１１は、加熱効率をより高めるために、それぞれのヒータ３２の側方に配置された反射部材３２ａを備える。反射部材３２ａは、ヒータ３２から加熱手段３１１の内部に向かう輻射熱を加熱手段３１１の外方へと反射させる。反射部材３２ａは、蓋部３３と同一の構成材料にて蓋部３３と一体に設けることができる。
【００８１】
ヒータ３２は、ランプヒータ等の、放射する光の波長が赤外線領域にある光加熱手段であるかもしれない。ヒータ３２は、例えば、温度応答性に優れた近赤外線ランプ（近赤外線加熱手段）であってもよい。
【００８２】
また、加熱手段としては、ヒータ３２とヒータ３２の側方に設けた反射部材３２ａを備えるもの以外に、反射膜コート付きで加熱方向に指向性を有するランプヒータを用いてもよい。この場合、光加熱手段により支持部材等が昇温されることを低減して、離型材を塗布する鋳型用基体の内表面の温度を昇温することができる。そのため、短時間でほぼ均一な加熱を行うことができる。
【００８３】
加熱手段３１は、図２において矢印ＡＲ４にて示すように、上下方向に移動自在である。加熱手段３１による加熱は、加熱手段３１の下方位置に鋳型用基体２０を配置したうえで、加熱手段３１をこの鋳型用基体２０の内部空間へと下降させた状態で行う。加熱手段３１は、蓋部３３が鋳型用基体２０の最上部２０ａと略同一の高さとなるまで下降させる。すなわち、鋳型用基体２０の上面が蓋部３３によって塞がれるようにした状態で加熱を行う。
【００８４】
図４に示すように、加熱手段３１は、４つのヒータ３２のいずれもが、鋳型用基体２０の内側の側辺部および内側底面の角部（以降、これらを内側端部とも称する）と対向する位置にくるように配置される。このような配置状態が実現されるように、加熱手段３１は、蓋部３３を上述の位置にまで下降させた場合に、頂点部３１ａが鋳型用基体２０の底面に接触せず、かつ、蓋部３３と鋳型用基体２０との間に隙間３が確保される形状およびサイズを有する。
【００８５】
このように、鋳型用基体２０の内表面に塗布されたスラリーＳの加熱乾燥を、鋳型用基体２０の内部に加熱手段３１を配置させた状態で行うので、塗布されたスラリーＳがほぼ均一に乾燥される。これにより、鋳型用基体２０の外側から加熱を行う手法に比べ、加熱
のばらつきが起きにくく、厚みの均一性の優れた離型層２を形成することができる。また、設備コストを低減し、装置間の鋳型用基体２０の搬送を容易にできる。これにより、鋳型用基体２０の加熱から塗布までの間に鋳型温度が低下することを低減することできる。
【００８６】
特に、スラリーＳの加熱乾燥の際に、上述のように４つのヒータ３２が鋳型用基体２０の内側端部と対向する位置に配置される。このため、乾燥が進みにくいこれらの箇所についても、良好にスラリーＳが乾燥される。加えて、図３（ｂ）に示すように、加熱手段３１が反射部材３２ａを備える場合には、ヒータ３２からの熱（輻射熱）を、より効率的に上述の内側端部に与えることができる。
【００８７】
また、各ヒータの出力設定を適宜に調整することによって、鋳型内表面を所望の最適温度分布になるよう加熱することが可能となる。例えば、加熱後、塗布処理を行うまでの間に温度が低下しやすい鋳型用基体２０の内側端部を、側面部や底面部よりも高い温度まで加熱することも可能になる。そのため、より厚みのバラツキが少ない離型層を形成することができる。
【００８８】
離型層形成装置１００は、鋳型用基体２０の外周に配置された鋳型用基体２０を固定する治具や断熱材を備えていてもよい。このような離型層形成装置１００においても、概ね数十秒〜数分で、鋳型用基体２０の内表面を所望の温度に加熱することができる。
【００８９】
また、図３および図４においては図示されていないが、加熱手段３１は、図２に示すように、蓋部３３に接続するガスノズル（ガス供給手段）３５を備える。ガスノズル３５は、ブース１１の外部に設けられたガスボンベ３６から送られるガスを蓋部３３の下方へと供給する。
【００９０】
上述した加熱処理（乾燥処理）の際に、ガスノズル３５からガスを供給することで、鋳型用基体２０の内部に熱循環を生じさせて内部における温度分布のバラツキを低減することができる。また、加熱によってスラリーＳから溶媒が揮発することにより鋳型用基体２０の内部の空気は揮発溶媒成分を含むようになる。例えば、溶媒が水の場合であれば鋳型用基体２０の内部の空気が湿気を多く含むようになる。この場合、ガスノズル３５から鋳型用基体２０の内部にガスを供給することで、そうした内部の空気が鋳型用基体２０と加熱手段３１の蓋部３３との隙間３から排出される。これにより、溶媒揮発成分が鋳型用基体２０の内部に残留することによる乾燥の遅れや離型層の厚みの不均一の発生が低減される。なお、使用されるガスとしてはアルゴンや窒素等の不活性ガスや空気などが用いられる。
【００９１】
次に、離型層形成装置１００を用いた鋳型用基体２０への離型層２の形成方法について図５を用いて説明する。
【００９２】
まず、離型層２の形成前の鋳型１、すなわち、鋳型用基体２０を回転台１２の上に載置し、第２処理空間１１ｂの所定の加熱処理位置に配置する（ステップＳ１）。そして、加熱手段３１を鋳型用基体２０の内部に下降させる。そして、加熱電源３４からヒータ３２に通電してヒータ３２を発熱させることにより、鋳型用基体２０の内部を加熱する（ステップＳ２）。
【００９３】
このような加熱は、次工程でスラリーを塗布した際に溶媒成分を瞬時に揮発させてスラリーの垂下を低減し、また、離型層２の鋳型用基体２０側、すなわち、離型層２の内部側における未乾燥を低減する。すなわち、この加熱は、鋳型用基体２０の内表面に対するスラリーの付着性を高める予熱に相当する。
【００９４】
加熱温度は、８０℃〜３００℃程度、さらには、１６０℃〜２６０℃とすることができる。この加熱温度は、鋳型用基体２０の材質、サイズ、塗布しようとするスラリーの種類など、種々の条件に応じて適宜に定めることができる。なお、ここでいう加熱温度とは、スラリーが塗布される鋳型用基体２０の内表面の温度をいう。
【００９５】
このような予熱の終了後、搬送テーブル１３を作動させて、回転台１２ごと鋳型用基体２０を搬送させ、第１処理空間１１ａの所定の塗布処理位置に配置する（ステップＳ３）。そして、スプレー塗布手段２１により、ノズル２５の先端から鋳型用基体２０の内表面にスラリーＳを塗布する（ステップＳ４）。スラリーＳの塗布は、ノズル２５を適宜にあるいは所定の順序で移動させつつ、所定の塗布厚のスラリーＳが塗布されるまで行う。このとき、必要に応じて回転台１２を回転させてもよい。またこの際に、スラリーＳは鋳型１の上部から下部に向かって塗布されることが好ましく、スラリーＳの垂れ下がりを低減することができる。
【００９６】
スラリーＳの塗布が完了すると、搬送テーブル１３を作動させて、回転台１２ごと鋳型用基体２０を搬送させ、再び第２処理空間１１ｂの加熱処理位置に配置する（ステップＳ５）。そして、加熱手段３１をスラリーが塗布された鋳型用基体２０の内部に下降させる。そして、加熱電源３４からヒータ３２に通電してヒータ３２を発熱させることにより、鋳型用基体２０の内部を加熱する（ステップＳ６）。係る加熱により、鋳型用基体２０の内表面に塗布されたスラリーＳを乾燥させる。
【００９７】
加熱温度は、８０℃〜３００℃程度であればよく、鋳型用基体２０の材質、サイズ、塗布しようとするスラリーＳの種類など、種々の条件に応じて適宜に定めることができる。加熱手段３１を用いた加熱乾燥を行うことにより、鋳型用基体２０の内部において均一性の優れた加熱乾燥を行うことができる。
【００９８】
また、ヒータ３２として近赤外線ランプを用いる場合、加熱開始後、すばやく所望の温度範囲にまでスラリーＳを昇温させることができる。このため、未乾燥のスラリーＳが垂れ下がりにくくなるとともに、乾燥処理にかかる時間を低減できる。
【００９９】
また、乾燥を終了させるタイミングは、適度な乾燥状態が得られるように、適宜の基準で定められてよい。ただし、後述のようにスラリーＳを重ね塗りする場合においては、後から塗布したスラリーＳが先に形成された離型層２に定着せずに、層剥離が生じることを低減するよう、乾燥条件（終了条件）を定めればよい。すなわち、未乾燥部分が残らないように過度に乾燥させないようにすればよい。
【０１００】
乾燥処理の終了後、さらに上からスラリーＳを塗布する（重ね塗りする）場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ３に戻り、鋳型用基体２０の温度を室温に戻すことなく加熱状態を維持したままスプレー塗布を行う。すなわち、鋳型用基体２０の内表面の温度が高温に維持された状態でスプレー塗布を行う。これにより、離型材スラリーの垂れ下がりが低減され、一度に多くの量のスラリーを塗布した場合でも離型層２の鋳型用基体２０側における未乾燥が低減する。すなわち、離型層２と鋳型用基体２０または離型層２同士の付着力の低下、離型層２の剥離、または浮き等の発生が低減する。結果として、繰り返し塗布する回数が少なくなる。
【０１０１】
乾燥処理の終了後、さらなるスラリーＳの塗布を行わない場合は（ステップＳ７でＮＯ）、ブース１１から鋳型用基体２０を取り出す（ステップＳ８）。これにより、鋳型用基体２０への離型層２の形成処理が終了する。これにより、鋳型１が得られる。
【０１０２】
なお、塗布処理および乾燥処理を複数回（例えば１０回程度）繰り返す重ね塗りを行う
ことにより、乾燥しにくい鋳型用基体２０側の離型層２の未乾燥を低減し、離型層２の膜厚の均一性をより高め、離型層の剥離を低減することができる。
【０１０３】
また、複数回繰り返す重ね塗りを行う場合には、１回目の塗布量を２回目以降の塗布量よりも少なくする、つまり１回目に形成する膜厚を２回目以降に形成する膜厚よりも小さくすることが好ましい。鋳型基体２０と離型層２との界面に水分が残ると離型層２が剥がれ落ちる可能性があるため、１回目に形成する膜厚を薄くすることにより、乾燥処理において過度に乾燥することなく鋳型基体２０と離型層２との界面に水分が残る問題を低減することができる。
【０１０４】
以上、説明したように、本実施形態によれば、鋳型用基体２０内表面への離型層の形成に際して、スプレー塗布後のスラリーの乾燥を、鋳型用基体２０内部に配置した加熱手段によって行う。これにより、乾燥状態の均一性を高めることができる。特に、加熱手段は、逆ピラミッド構造で、且つ、４つの斜辺に相当する位置に配置されたヒータを備える。これにより、乾燥が進みにくい鋳型の内側端部についても、良好な乾燥を行うことができる。また、塗布処理および乾燥処理を複数回繰り返す重ね塗りを行うことで、形成される離型層の膜厚の均一性をより高めることができる。
【０１０５】
次に、図６（ａ）乃至（ｃ）を用いて、本発明の他の実施形態に係る加熱手段について説明する。後述するように、加熱手段において、ヒータの配置を種々に調整することができる。これによって、鋳型用基体２０の内表面を所望の温度分布に加熱することが可能となる。
【０１０６】
図６（ａ）は、一実施形態に係る加熱手段３１２の斜視図である。加熱手段３１２は、蓋３３と、４つのヒータ３２と、ヒータ３７と、を備える。４つのヒータ３２は、四角錐の斜辺位置に配置され、ヒータ３７は、この四角錐の頂点部３１ａを重心位置とする矩形の４辺に配置される。ヒータ３７は、頂点部３１ａとの間に設けられた支持部材３７ａによって支持される。また、図６（ａ）では、４つのヒータ３２が四角錐の斜辺位置に設けられているが、これに代わり、それぞれのヒータ３２は、蓋部３３の頂点と４つのヒータ３７がなす矩形の頂点との間に配置してもよい。すなわち、加熱手段は、側面視台形になるようにしてもよい。
【０１０７】
図６（ｂ）は、一実施形態に係る加熱手段３１３の斜視図である。加熱手段３１３は、蓋部３３と３つのヒータ３８とを備える。ヒータ３８は、蓋部３３から下方に延在する支持部材３８ａの途中の複数の高さ位置および最下端部に配置される。そして、ヒータ３８は、図６（ａ）に示すヒータ３７のように、矩形をなす。この場合、ヒータ３８は、支持部材３８ａと支持部材３８ｂとによって支持される。
【０１０８】
図６（ｃ）は、一実施形態に係る加熱手段３１４の斜視図である。加熱手段３１４は、蓋部３３と３つのヒータ３９とを備える。ヒータ３９は、蓋部３３から下方に延在する支持部材３９ａの途中の複数の高さ位置および最下端部に配置される。そして、ヒータ３９は、支持部材３９ａの位置を中心とする環状をなす。この場合、ヒータ３９は、支持部材３９ａと支持部材３９ｂとによって支持される。図６（ｃ）に示す加熱手段３１は、鋳型用基体２０の内部が円筒形を有する場合に特に採用することができる。
【０１０９】
加熱手段が備えるヒータの個数は、鋳型用基体２０の各側辺部に１本ずつの４本に限定されない。例えば、鋳型用基体２０の各側面の中央部と側辺部のそれぞれに対応させてヒータを配置することにより、合計８本のヒータを設けてもよい。使用する鋳型用基体２０の内表面のサイズ、深さ等を勘案し、加熱手段３１におけるヒータの本数や配置を最適のものとすればよい。
【０１１０】
次に、図７を用いて、本発明の一実施形態に係る離型層形成装置２００について説明する。
【０１１１】
図７に示す離型層形成装置２００は、回転機構２０１を備える。回転機構２０１は、第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとの間の鋳型用基体２０の搬送を行う。回転機構２０１は、その回転中心に対して対象な位置に複数の鋳型載置台２０２を備えている。図７においては、回転機構２０１は、鋳型載置台２０２を２つ備える。このような回転機構２０１を備える離型層形成装置２００においては、相異なる鋳型用基体２０に対して、第１処理空間１１ａにおける塗布処理と第２処理空間１１ｂにおける乾燥処理とを並行して行う。そして、それぞれの処理が終了すると、回転機構２０１を鋳型載置台２０２の個数に応じた回転角度で回転させ、第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとにおいて、それぞれ次の鋳型用基体２０に対して処理を行うことができるようになっている。これにより、離型層形成のスループットの向上が実現されている。
【０１１２】
次に、図８を用いて、本発明の一実施形態に係る離型層形成装置３００について説明する。
【０１１３】
図８に示す離型層形成装置３００は、第２処理空間１１ｂにおいて、搬送経路３０１と、複数の加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄを備える。搬送経路３０１は複数に分岐し、それぞれの終端に、加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄが配置されている。加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄは、各々加熱手段３１を備える。
【０１１４】
このような搬送経路３０１を備える離型層形成装置３００においては、第１処理空間１１ａにおいて塗布処理を施した鋳型用基体２０が、鋳型載置台３０２とともに加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄのいずれかに搬送される。そして、これと入れ替わりに、他の加熱処理位置から第１処理空間１１ａに鋳型用基体２０が鋳型載置台３０２ごと搬送され、塗布処理に供される。これにより、離型層形成のスループットの向上が実現されている。
【０１１５】
また、スプレー塗布処理用の第１処理空間１１ａと乾燥処理用の第２処理空間１１ｂとは、それぞれ別の筐体として設け、それぞれを搬送系で接続してもよい。
【０１１６】
また、塗布手段２１と加熱手段３１とが一の筐体に配置されてもよい。この場合、鋳型用基体２０を搬送せずに筐体内に固定し、塗布手段２１による塗布と加熱手段３１による加熱とを交互に行うことにより離型層を形成することができる。また、この場合、加熱手段３１として光加熱手段を用いることができる。これにより、装置を大型化することなく設備コストを低減することができる。さらに、塗布手段２１と加熱手段３１が相異なる鋳型用基体２０を同時に処理できるように、各手段を離型層形成装置内に配置してもよい。
【０１１７】
次に、本発明の一実施形態に係るシリコンインゴットの製造方法について説明する。本実施形態においては、以上のようにして形成された鋳型１を用いてシリコンインゴットを製造する。
【０１１８】
まず、鋳型１を９〜１２ｋＰａに減圧したアルゴン（Ａｒ）雰囲気中に置き、鋳型１
をシリコンの融点と同程度か若干低い温度、例えば、融点を数十℃程度下回る温度となるまで加熱する。鋳型１がこのような温度に達すると、あらかじめ作製しておいたシリコン融液を鋳型１内に注ぎ込む。なお、鋳型１内にシリコン原料を入れて加熱溶解するようにしてもよい。シリコン融液は、例えばボロン等のドーパントを混入させることによって、ｐ型にドーピングされているものを用いることができる。
【０１１９】
その後、鋳型１を、その底部から徐々に降温させることによってシリコン融液を鋳型１の底部側から徐々に一方向凝固させる。シリコン融液が完全に凝固することにより、シリコンインゴットが得られる。
【０１２０】
本実施形態においては、上述のような工程により離型層２を形成してなる鋳型１を用いる。そのため、シリコンインゴット製造中に離型層２の一部が剥離してシリコン融液中に異物となって混入することや、シリコン融液と鋳型１が接触して融着することを低減することができる。また、スプレー塗布により形成された離型層２は鋳型１の内表面に適用した形状と成り、形成されたシリコンインゴットの角部は直角に形成される。そのため、シリコンインゴットを最適な大きさに切断する工程において位置合わせが行い易く、精度よく切断することができる。
【０１２１】
また、上記説明においては一体成型または組立てた後の鋳型用基体２０に離型層２を形成しているが、これに限定されず、鋳型用基体２０の組立部材であり、底部および側部を構成する例えば板状の部材に離型層２を形成した後に鋳型１に組立てても構わない。なお、鋳型１に組立てた後に、鋳型１の辺にあたる部分に離型層２を形成することが好ましい。
【０１２２】
図９に示す離型層形成装置４００は、第２処理空間１１ｂにおいて搬送経路４０１と、搬送経路４０１の上部に複数のヒータ３２を備えた構成を有する。第１処理空間１１ａにおいて、鋳型用基体２０の底部または側部を構成する板状部材２０ａに塗布処理を施した後、板状部材２０ａは第２処理空間１１ｂに搬送され、離型層２が形成された面をヒータ３２側に向けて搬送経路４０１により搬送されながらヒータ３２により加熱される。これと入れ替わりに、乾燥処理が完了した板状部材２０ａが第２処理空間１１ｂから第１処理空間１１ａに搬送され、塗布処理に供される。これにより、離型層形成のスループットの向上が実現されている。
【０１２３】
図９では、第１処理空間１１ａにおいて、１枚の板状部材２０ａに対して塗布処理を行っているが、複数枚の板状部材２０ａを設置して塗布処理を行ってもよく、さらに搬送機構を設けて搬送方向に複数の部材を並べ、ノズル２５のスプレー方向に部材を搬送しながらスラリーＳを塗布するように離型層形成装置を構成してもよい。
【０１２４】
また、板状部材２０ａが載置される鋳型載置台４０２に、板状部材２０ａを下部から加熱するヒータをさらに備えることにより、板状部材２０ａを一定温度に保持してスラリーＳを塗布することができる。また、下部から加熱するヒータを利用して板状の部材１ａを予熱して、一定温度に保持してスラリーＳを塗布した後、第２処理空間にて乾燥処理を行ってもよい。
【０１２５】
また、第１処理空間１１ａにおいて、離型材を回収する機構を設けるようにしてもよく、例えば、板状部材２０ａ以外にスラリーＳが塗布される塗布領域をメッシュ形状にした鋳型載置台と、鋳型載置台の下部に離型材回収容器と、を設けることにより、板状部材２０ａの周囲に飛散したスラリーＳは、メッシュ部分を通り抜けて離型材回収容器に回収される。
【０１２６】
なお、鋳型組み立ての際、離型層の形成が不要な領域となる板状部材２０ａの端部には、板状部材２０ａを固定する固定治具やカバー部材を設けるようにすればよい。
【０１２７】
＜離型層形成の変形例＞
図１０に示すように、鋳型１は鋳型用基体２０と離型層２との間に吸水層４を有するような態様であってもよい。吸水層４は、ＰＶＡ等からなるバインダーと溶剤から構成され
る溶液を塗布することにより形成することができる。スラリーＳに用いられるＰＶＡ溶液を用いることにより、鋳型１内で形成されるシリコンインゴットの不純物濃度を抑えることができる。乾燥処理においてスラリーＳの表面側から溶媒が揮発することから、鋳型用基体２０と離型層２との界面に水分が残りやすいが、吸水層４を設けることにより鋳型側に位置するスラリーＳの溶媒が吸水層４により一部吸収されることから、鋳型用基体２０と離型層２との界面に水分が残る問題を低減することができる。
【０１２８】
＜太陽電池素子用基板の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子用基板の製造方法について説明する。一実施形態に係る太陽電池素子用基板は、上述のようにして得られたシリコンインゴットを所定の大きさに切断し、例えば、９分割に切断し、さらに、マルチワイヤーソーなどを用いてスライスすることによって得られる。
【０１２９】
本実施形態によれば、太陽電池素子用基板は、鋳型１を用いて製造されたシリコンインゴットから得られる。すなわち、シリコンインゴット製造時にシリコン融液と鋳型が接触することや不純物がシリコン融液中に混入することが低減される。そのため、これらに起因する特性の低下が低減された太陽電池素子を作製可能な太陽電池素子用基板を、高い歩留まりで得ることができる。
【０１３０】
＜太陽電池素子とその製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子１１０とその製造方法について説明する。図１１に示すように、太陽電池素子１１０は、基板１０１と、拡散層１０２と、裏面電極１０８と、表面電極１０６と、反射防止膜１０７と備える。
【０１３１】
基板１０１は、上述した鋳型１を用いて製造したシリコンインゴットを切断して得られた多結晶のシリコン基板である。
【０１３２】
拡散層１０２は、基板１０１の表面全体に形成され、ｎ型の導電型を有する層である。拡散層１０２は、基板１０１の表面から一定の深さまでｎ型不純物を拡散させることにより形成される。図１１において、拡散層１０２は、基板１０１の上側主面に形成されている。
【０１３３】
裏面電極１０８は、集電電極１０４と取出電極１０５とを備える。集電電極１０４と取出電極１０５とは、いずれも、例えば銀を主成分として形成される。集電電極１０４はアルミニウムを主成分として形成されてもよい。
【０１３４】
表面電極１０６は、基板１０１の表面側に形成された、例えば銀を主成分とする電極である。
【０１３５】
反射防止膜１０７は、例えば酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどからなり、拡散層１０２の上面に設けられている。
【０１３６】
次に、太陽電池素子１１０の製造方法の一例について説明する。
【０１３７】
まず、上述の工程によって作製されたシリコンインゴットを切断して得られた、ｐ型の導電型を有する太陽電池素子用の基板１０１を準備する。この基板１０１の表面（受光面）側に凹凸形状を形成する。そして、凹凸形状を有する基板１０１の表面から一定の深さまでｎ型の不純物を拡散させることによって、基板１０１に拡散層１０２を設ける。これにより、基板１０１と拡散層１０２の間にｐｎ接合が形成される。さらに、拡散層１０２の表面に、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどによって反射防止膜１０７を形成する。
【０１３８】
一方、アルミを主成分とする電極ペーストを基板１０１の裏面に塗布して焼成することにより、集電電極１０４を形成する。その後、基板１０１の表面側、裏面側に、それぞれ、銀を主成分とする電極ペーストを所定のパターンにて塗布して焼成することにより、表面電極１０６および取出電極１０５を形成する。これによって、太陽電池素子１１０が形成される。
【０１３９】
なお、高濃度のｐ型拡散層であるＢａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ（ＢＳＦ）層１０３が基板１０１の裏面側に配置されていてもよい。ＢＳＦ層１０３は、集電電極１０４をアルミニウムにて形成する場合であれば、集電電極１０４の形成過程、すなわち、アルミニウムペーストの塗布・焼成過程においてアルミニウムが基板１０１に拡散することによって形成される。
【０１４０】
また、太陽電池素子１１０が裏面側のみに電極が設けられる構造を有するようにしてもよい。
【０１４１】
本実施形態に係る太陽電池素子１１０は、上述の方法によって作製した鋳型１を用いて製造したシリコンインゴットから得られた基板１０１を有する。これにより、シリコンインゴット製造時にシリコン融液と鋳型が接触することや不純物がシリコン融液中に混入することに起因する特性の低下が低減された太陽電池素子を得ることが出来る。さらに、本実施形態に係る太陽電池素子１１０の製造方法により、このような優れた特性を備える太陽電池素子を高い歩留まりで得ることができる。
【０１４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。
【０１４３】
例えば、ペレット形成工程、坏土形成工程においては、水分揮発による温度上昇を低減するために、混練攪拌装置に冷却機構を設けてもよい。
【０１４４】
また、上記説明においてはシリコン融液をｐ型にドーピングしているが、ｎ型にドーピングしても構わない。
【実施例】
【０１４５】
以下に、上述した実施形態をより具体化した一実施例について説明する。
【０１４６】
平均粒径が０．５μｍ程度の窒化珪素粉末を表面酸化処理した表面酸化窒化珪素粉末と、平均粒径が２０μｍ程度の二酸化珪素粉末とを準備した。これらの粉末をプラネタリーミキサーにより混合して、セラミックス粉末を得た。そして、ＰＶＡ水溶液を有するバインダー溶液を上記セラミック粉末に追加して混練し、坏土を形成した。得られた坏土を混練し続けた後、バインダー溶液を坏土に滴下してスラリーを作製した。このとき、坏土を形成するために用いたバインダー溶液の投入量をセラミック粉末に対し４１質量％〜５１質量％で調整することにより、スラリー中に存在する平均粒径が１００μｍ以上の粒子の比率を調整した。このようにして得られたスラリーを用いて離型層を形成することにより、形成された離型層の密度を変化させることができた。
【０１４７】
実施例１〜８、および比較例１〜３においては、１００μｍ以上の粒子比率が３．７質量％のスラリーを用いた。実施例９においては１．６質量％、実施例１０においては２．５質量％、実施例１１おいては５．７質量％、および実施例１２おいては９．２質量％のスラリーをそれぞれ用いた。なお、平均粒径が１００μｍ以上の粒子比率とは、１００μｍの目開きのふるいを用いて、スラリーをふるいにかけた時に、ふるい上に残存した粒子
の質量の比率である。
【０１４８】
次に、１つの底面と４つの側面からなる鋳型用基体を準備した。この鋳型用基体の内表面に、スプレー装置を用いてスラリーを塗布し、乾燥させた。
【０１４９】
このときの乾燥方法は、実施例１および比較例１，２においては、炉内温度が１８０℃の乾燥炉に鋳型用基体を配置して加熱した。また、実施例２〜１２および比較例３においては、図３（ｂ）に示される近赤外線ランプを有する加熱手段を鋳型用基体の内表面に対応するよう配置して加熱した。また、実施例１〜１２はスラリーを塗布する前に各条件の温度で鋳型用基体を予備加熱した後、スラリーを塗布した。また、実施例１〜１２および比較例２，３は、塗布処理および乾燥処理を１０回繰り返し行って離型層を形成した。比較例１は１度の塗布処理および乾燥処理を行って離型層を形成した。
【０１５０】
そして、各条件で１０個の鋳型を作製し、形成された離型層を目視で確認して不良率を確認した。また、各条件の離型層の水分残量をエー・アンド・ディ製加熱乾燥式水分計（ＭＬ−５０）を用いて測定した。ただし、比較例１以外においては、塗布処理および乾燥処理を５回繰り返し行った後の離型層（５層目）について水分残量を測定した。
【０１５１】
これらの結果を表１に示す。表１において、内面到達温度は、鋳型用基体の乾燥温度であり、乾燥処理後、直ぐに鋳型用基板を測定した温度である。具体的には、内面到達温度は、鋳型の内表面における側部の中心部付近を放射温度計で測定した。密度は、形成した離型層を約０．０７〜０．１ｇとなるサイズで一部除去して、アルキメデス法を用いて測定した結果である。乾燥処理の時間（ｍｉｎ／回）は、比較例１以外は乾燥処理が１０回行われることになるため、塗布後に行われた１回の乾燥処理の時間を意味している。
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
表１の結果から、鋳型用基体を予備加熱した後にスラリーを塗布することにより、不良率を低くすることができ、膜厚均一性の優れた離型層が形成できることを確認した。
【符号の説明】
【０１５４】
１ ：鋳型
２ ：離型層
３ ：鋳型と加熱手段の蓋部の）隙間
４ ：吸収層
１１ ：ブース
１１ａ：第１処理空間
１１ｂ：第２処理空間
１２ ：回転台
１３ ：搬送テーブル
１４ ：隔壁
１４ａ：扉
１５ ：ウォーターカーテン
１６ ：排気手段
２０ ：鋳型用基体
２０ａ：板状部材（組立部材）
２１ ：スプレー塗布手段
２２ ：タンク
２３ ：ポンプ
２４ ：流量調整機構
２５ ：ノズル
２６ ：攪拌手段
２６ａ：攪拌棒
３１ ：加熱手段
３１ａ：（加熱手段の）頂点部
３２、３７、３８、３９：ヒータ
３２ａ：反射部材
３３ ：（加熱手段の）蓋部
３４ ：加熱電源
３５ ：ガスノズル
３６ ：ガスボンベ
１００、２００、３００、４００：離型層形成装置
２０１：回転機構
２０２、３０２、４０２：鋳型載置台
３０１，４０１：搬送経路
３０１ａ〜３０１ｄ：加熱処理位置
１１０：太陽電池素子
Ｓ ：スラリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンインゴットを作製するための鋳型に、離型層を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から太陽電池素子を形成するための半導体基板の一種として多結晶シリコン基板が用いられている。多結晶シリコン基板は、シリコンインゴットを、所定の厚みに切断することによって得られる。このようなシリコンインゴットは、高温で加熱溶融させたシリコン融液を鋳型内に供給して凝固させることによって形成する方法、または、シリコン原料自体を鋳型内で溶融した後にそのまま凝固させることによって形成する方法などを用いて作製される。
【０００３】
上述のような方法でシリコンインゴットを作製する場合、内表面に離型層が形成された鋳型が用いられる。通常、シリコンインゴットの鋳型からの脱型性を確保する目的で、炭素系またはシリカ系の材料からなる離型層を内表面に形成した鋳型が用いられる。一般的に、離型層の構成材料（離型材）としては、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）または二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の粉末が用いられ、特に窒化珪素が多用されている。
【０００４】
離型層の形成手法として、上述の粉末を所定のバインダーと溶剤（例えば水）とから構成される溶液中に混合してスラリー化したもの（離型材スラリー）を、鋳型の内表面にスプレーやハケ等の手段で塗布し、これを乾燥させることによって形成する手法が公知である（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３９６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スプレー塗布により離型層を形成する場合、塗布後の乾燥状態を好適なものにするとともに、塗布膜の厚みを均一にする必要がある。乾燥が不十分で離型層に未乾燥部分が残った鋳型を用いて鋳造を行うと、離型層が剥離するという不具合が生じ得る。また、通常、スプレー塗布は、ハケによる塗布よりも溶剤量が多く粘度が低い離型材スラリーを用いる必要があるが、スラリー粘度が低過ぎると、塗布後、乾燥するまでの間にスラリーが垂れてしまい、離型層の厚みが不均一になるという不具合が生じる。一方で、溶剤量を少なくし、スラリー粘度を高めた離型材スラリーを用いると、スプレーノズル内で離型材スラリーが詰まってしまい、離型層の形成自体が困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、厚みの均一性が高い離型層を備えた、シリコンインゴット形成用の鋳型できる離型層形成装置および離型層形成方法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】
【０００８】
本発明の一形態に係る離型層形成装置は、鋳型用基体の内表面に離型層を形成する装置であって、
前記内表面に離型材スラリーを塗布する塗布手段と、
前記鋳型用基体の内部に配置された状態で、前記鋳型用基体への加熱を行う加熱手段と
、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一形態に係る離型層形成方法は、鋳型用基体の内表面に離型層を形成する方法であって、
前記鋳型用基体の内部に加熱手段を配置した状態で前記鋳型用基体への加熱を行うことにより前記鋳型用基体を予熱する第一の工程と、
前記内表面に離型材スラリーを塗布する第二の工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態に係る離型層形成装置および離型層形成方法によれば、鋳型用基体の内表面への離型層の形成に際して、鋳型用基体の内部に配置した加熱手段を加熱させた後に、離型材スラリーを塗布することで、離型材スラリーの乾燥状態の均一性を高めることができ、膜厚均一性の優れた離型層を形成した鋳型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る鋳型を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る離型層形成装置の構成を模式的に示す概略図である。
【図３】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、図２に示す加熱手段を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す加熱手段が鋳型の内部に配置した状態を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る離型層の形成の手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、本発明の一実施形態に係る加熱手段を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る離型層形成装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る離型層形成装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図９】離型層形成装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】シリコンインゴット製造用の鋳型を模式的に例示する断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る太陽電池素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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
＜シリコンインゴット製造用鋳型とその製造方法＞
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る鋳型１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、鋳型１は、上方開放型の形状を有する。鋳型１は、シリコン融液を貯留する内部空間を有する。その内部空間が上面視正方形の直方体状である。
【００１４】
鋳型１内に高温で加熱溶融させたシリコン融液を供給し、鋳型１内で一方向凝固させることによって、シリコンインゴットを製造することができる。あるいは、シリコン原料自体を鋳型１内で溶融した後にそのまま鋳型１内で凝固させることによって、シリコンインゴットを製造してもよい。得られたシリコンインゴットを所定の厚みに切断することで多数のシリコン基板が得られる。得られたシリコン基板は、後述する方法により、太陽電池
素子用の基板として用いることができる。
【００１５】
鋳型１は、鋳型用基体２０と、鋳型用基体２０の表面に形成された離型層２と、を有する。
【００１６】
鋳型用基体２０の材料は、黒鉛、炭素繊維強化材料等の炭素系材料、石英、シリカあるいはセラミックなどを用いることができる。鋳型用基体２０は、一体成形のものであってもよいし、底部および側部等の部材からなる組立式のものであってもよい。
【００１７】
離型層２は、鋳型用基体２０からの脱型性を確保するための層であり、主に窒化珪素からなる。離型層２は、後述する方法にて作製された、窒化珪素粉末を含むスラリー（離型材スラリー）を用いて形成される。具体的には、離型層２は、前記スラリーを、へら、あるいは刷毛などによる塗布、またはスプレー法などで、鋳型用基体２０の内表面に付着させ、自然乾燥させるかまたはホットプレートを用いて乾燥させることによって形成される。
【００１８】
以下、鋳型１の形成方法について順に具体的に説明する。
【００１９】
＜セラミック粉末準備工程＞
まず、離型層２の構成材料であるセラミックス粉末を準備する。セラミックス粉末は、少なくとも窒化珪素粉末を含む。窒化珪素粉末としては、例えばイミド分解法により得られた平均粒径が０．１〜１０μｍ程度の窒化珪素粉末を用いることができる。窒化珪素粉末は、結晶質であっても非晶質であってもよい。また、窒化珪素粉末の形状は、例えば球状のような定形であっても無定形であってもよい。
【００２０】
また、窒化珪素粉末に表面酸化処理を行ってもよい。表面酸化処理は、具体的には、容器に窒化珪素粉末を入れ、バッチ式の電気炉または連続式のトンネル炉などを用いて酸化雰囲気下で窒化珪素粉末を所定時間加熱する処理である。この際、容器としては、高温に強く、不純物の混入を低減することのできる石英等からなるものを用いることができる。加熱温度は、７００℃〜１３００℃であってもよい。
【００２１】
この表面酸化処理により、窒化珪素粉末粒子の表面に、酸化膜である非晶質二酸化珪素層が形成される。
【００２２】
なお、窒化珪素粉末は、粒子同士が付着して形成された数ｃｍ程度のサイズを有する窒化珪素集合体を含むかもしれない。この場合、表面酸化処理の前に、窒化珪素集合体を粉末状に戻し、その得られた粉末粒子に表面酸化処理を行う。これにより、窒化珪素粉末粒子に均一な厚みの酸化膜を形成することができ、粉末粒子ごとの酸化の度合いのバラツキを低減できる。
【００２３】
以下においては、このように粒子表面に酸化膜が形成された窒化珪素粉末を表面酸化窒化珪素粉末と称し、係る粉末の粒子を表面酸化窒化珪素粒子と称する場合がある。
【００２４】
離型層２は、上述のように表面酸化処理を施した窒化珪素粉末を用いて形成することができる。これにより、シリコンインゴット作製の際に比較的高温（例えばシリコンの融点近傍）にまで鋳型１が加熱されたときに、離型層２を構成する窒化珪素粉末粒子表面の酸化膜が軟化・酸化改質してシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が生成される。そして、このシラノール基同士が互いに結合してシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が生成される。その結果、窒化珪素粉末粒子同士の密着性が向上し、離型層２の強度が向上する。
【００２５】
また、セラミックス粉末は、窒化珪素粉末に加えてさらに二酸化珪素粉末を含んでもよい。これにより、表面酸化窒化珪素粉末と同様に窒化珪素粉末粒子同士の密着性を向上させて、離型層２の強度をより大きくすることができる。これにより、シリコンインゴット作製中に離型層２の一部が剥離してシリコン融液に脱落混入することが低減される。このような二酸化珪素粉末としては、例えば、石英ガラスを粉砕して得られる平均粒径２０μｍ程度の粉末を用いることができる。
【００２６】
窒化珪素粉末と二酸化珪素粉末は予め混合してもよい（粉末混合工程）。これらの粉末をある程度均一に混合しておくことによって、次工程において用いられる第一バインダー溶液との混ざり具合におけるバラツキを低減することができる。このとき、攪拌装置を用いて各粉末を装置内に入れ混合すればよい。攪拌装置としては、プラネタリーミキサー等のブレードが遊星運動する混練攪拌装置を用いることができる。混練攪拌装置は、次工程においても用いることができるため、生産性を向上させることができる。また、低い回転数で攪拌することで、混合時の粉末の舞い上がりを低減することができる。
【００２７】
この工程における攪拌装置の回転数は、例えば、５〜２０ｒｐｍであってもよい。
【００２８】
＜ペレット形成工程＞
次に、少なくとも窒化珪素粉末を含むセラミック粉末と、バインダーと溶媒とを含む第一バインダー溶液とを混練して、セラミック粉末の複数のペレットを形成する。
【００２９】
バインダーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）またはワックスなどを用いることができる。溶媒としては、水、メタノールまたはジメチルスルホキシドなどを用いることができる。
【００３０】
バインダー溶液は、窒化珪素粉末に対し、スラリー状態とならない量で加えられ混練される。例えば、最終的に投入される所定総量の４０〜７３質量％程度のバインダー溶液を窒化珪素粉末に加えて混練する。
【００３１】
粉末中に溶液を加えて混練すると、この溶液が粒子の一部を捕獲して塊を形成する、いわゆる造塊現象が起きる。そして、一部の粒子は造塊してペレット状（塊）となり、複数のペレットが形成される。
【００３２】
このとき、粉末混合工程に比べて混練攪拌装置は高速に回転させて混練してもよい。すなわち、ペレット形成工程における混練攪拌装置の回転数は、粉末混合工程におけるそれより大きくすることができる。これにより、セラミック粉末と第一バインダー溶液との接触の機会が多くなり、早く造塊して複数のペレットが効率よく形成されるため生産性が向上する。また、第一バインダー溶液を投入したことにより、セラミック粉末が舞い上がることを低減することができる。
【００３３】
この工程における攪拌装置の回転数は、例えば、３０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００３４】
この工程において装置にかかる負荷は粉末混合工程に比べ大きくなる。なお、装置にかかる負荷はモーターに流れる電流値で判断することができる。
【００３５】
＜坏土形成工程＞
形成された複数のペレットをさらに混練することによって、ペレット同士が結合して更に大きなペレットが形成される。これを繰り返していくことによって、複数のペレットが
固着されてなる坏土（一つのかたまり）が形成される。
【００３６】
坏土形成工程においては、混練により圧力をかけて、セラミックス粉末に第１バインダー溶液をなじませる。これにより、徐々にセラミック粒子の間に第一バインダー溶液が分散して入り込む。これにより、セラミック粒子同士が接着されて坏土が形成される。
【００３７】
そして、上記混練においては、セラミック粒子同士の衝突によりせん断応力が生じる。そのため、セラミック粒子同士の付着や凝集等によって粗大な粒子が生じる事を低減させることができる。
【００３８】
この工程において装置にかかる負荷は、セラミック粒子間の衝突の際に生じる摩擦力の影響により、一旦、ペレット形成工程に比べて急激に増加する。そして、坏土が形成されるとセラミック粒子間に滑りが出る。このため、装置にかかる負荷はあるピーク値に到達した後、低下し始める。
【００３９】
また、この工程における混練攪拌装置の回転数は装置負荷の増大に合わせて、ペレット形成工程に比べて低い回転数とすることができる。この低い回転数で回転させて混練することにより、坏土が形成されるが、さらに続けて一定時間混練することにより坏土の粘度を低下させる。
【００４０】
この坏土の粘度を低下させるための混練においては、回転数を一定にしてもよいが、装置にかかる負荷の低減に伴い回転数を増加させてもよい。これにより、この工程において、粗大な粒子が生じる事をさらに低減させることができる。
【００４１】
坏土形成の為の混練時の攪拌装置の回転数は、例えば、２５〜４０ｒｐｍであってもよい。坏土の粘度調整の為の攪拌装置の回転数は、例えば、４０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００４２】
＜スラリー形成工程＞
前記低い粘度を有する坏土に、第二バインダー溶液を滴下しながら攪拌することによって、坏土をスラリー状に変化させる（スラリー化工程）。具体的には、ホッパーに第二バインダー溶液を貯留し、ホッパーより混練攪拌装置内の坏土に第二バインダー溶液を少しずつ滴下しながら攪拌する。これにより、坏土に第二バインダー溶液が馴染み、坏土がペースト状に、そしてスラリー状に変化していく。
【００４３】
次に、スラリー化が確認できた後に、追加の第二バインダー溶液または／および溶媒を添加してスラリーの粘度を調整する（粘度調整工程）。この工程において、スラリーを最適な粘度に調整することによって、鋳型用基体２０に均一な厚みでスラリーを塗布することができる。
【００４４】
この工程において装置にかかる負荷は、坏土形成工程におけるそれよりもさらに低減する。そのため、混練攪拌装置はスラリーが装置から飛散しない程度に高速に回転させて攪拌することができる。
【００４５】
この工程における攪拌装置の回転数は、例えば、４０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００４６】
第二バインダー溶液の種類、すなわち、第二バインダー溶液の組成は、第一バインダー溶液のそれと同一であっても、異なってもよい。第二バインダー溶液の組成が第一バインダー溶液の組成と同一の場合、坏土と第二バインダー溶液とが馴染み易い。
【００４７】
また、この工程において、スラリー化工程後または粘度調整工程後に、スラリーをふるいにかけてもよい。これにより、スラリーに残存する粗大な粒子を除去することができる。特に、後述する工程において、スラリーをスプレーにて塗布する際にはスプレー装置の詰まりの問題を低減することができる。なお、前記ふるいは、１０〜５００μｍ目開きのメッシュを有するものを用いることができる。
【００４８】
＜離型層の形成＞
上述のようにして得られたスラリーを、鋳型用基体２０の内表面に付着させる。スラリーの付着は、得られたスラリーを、へらや刷毛などによって塗布するかあるいはスプレー法などを用いることによって行う。このように付着させたスラリーを自然乾燥させるかまたはホットプレートに載せて乾燥させる。これによって、鋳型用基体２０に離型層２が形成され、鋳型１が得られる。離型層２の厚みは、０．３〜２ｍｍ程度とすることができる。
【００４９】
本実施形態においては、上述のように、少なくとも窒化珪素粉末を含むセラミック粉末の坏土を形成した後にスラリー化を行う。それにより、粗大な粒子を低減し、さらにセラミック粉末とバインダー溶液との混ざり具合がよくなり、セラミック粉末の凝集を低減することができる。
【００５０】
また、表面酸化処理がなされた窒化珪素粉末は、一部の粉末粒子同士が互いの酸化膜を結合部とすることで凝集するが、坏土形成工程において窒化珪素粉末の凝集が解消される。よって、別途、窒化珪素粉末の凝集体を粉砕する工程を設けることなく、窒化珪素粉末が好適に分散してなる離型層２を形成することができる。
【００５１】
すなわち、表面酸化処理後に、窒化珪素粉末中に存在した凝集体が坏土工程において残存しにくく、窒化珪素粉末が均一に分散してなる離型層２を形成できる。
【００５２】
その結果、以上のような工程により鋳型１を形成することで、シリコンインゴット製造時の不純物の混入が低減でき、生産性に優れる鋳型が得られる。
【００５３】
次に、図２乃至図４を用いて、本発明の一実施形態に係る離型層形成装置１００について説明する。図２は、離型層形成装置１００の構成を模式的に示す概略図である。図３（ａ）,（ｂ）は、図２に示す加熱手段を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す加熱手段が鋳型用基体の内部に下降した状態を示す斜視図である。
【００５４】
図２に示す離型層形成装置１００は、鋳型用基体２０の内表面に離型層２を形成するための装置である。具体的には、離型層形成装置１００は、スプレー塗布による鋳型用基体２０の内表面へのスラリーＳの塗布と、その後の乾燥処理とによって、離型層２を形成する。
【００５５】
図２に示すように、離型層形成装置１００は、筐体であるブース１１、このブース１１内に配置された回転台１２および搬送テーブル１３と、を備える。
【００５６】
ブース１１は、内部にスプレー塗布処理用の第１処理空間１１ａと乾燥処理用の第２処理空間１１ｂとが設けられている。
【００５７】
回転台１２は、スプレー塗布処理および乾燥処理の際の鋳型１（鋳型用基体２０）が載置される台であり、本実施形態においては、矢印ＡＲ１にて示すように水平方向に回転自在である。すなわち、回転台１２は、スプレー塗布処理時および乾燥処理時に水平回転することができる。回転台１２は、移動せず固定されてもよく、また、第２処理空間１１ｂ
には回転台１２を設けなくても構わない。
【００５８】
搬送テーブル１３は、鋳型１（鋳型用基体２０）が載置された回転台１２を第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとの間で矢印ＡＲ２の方向へ水平搬送するためのものである。
【００５９】
なお、回転台１２および搬送テーブル１３は、図示しない駆動機構によって駆動される。
【００６０】
第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとは扉１４ａを有する隔壁１４にて隔てられている。これにより、第１処理空間１１ａにおけるスプレー塗布処理の雰囲気が第２処理空間１１ｂへと流出することが低減される。なお、隔壁１４に設けられた扉１４ａを開き、搬送テーブル１３によって回転台１２を第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂの間で搬送することができる。
【００６１】
離型層形成装置１００は、飛沫処理機構であるウォーターカーテン１５と、排気手段１６と、を備える。
【００６２】
排気手段１６は、第１処理空間１１ａの上部に設けられ、ブース１１内部の雰囲気を排気する。
【００６３】
ウォーターカーテン１５は、周囲に飛散するスラリーを回収したり、スラリーによるブース１１内の汚染を軽減したりするためのものである。ウォーターカーテン１５は、第１処理空間１１ａの上端部であって隔壁１４の近傍に設けられた多数の噴射口（不図示）から、鉛直下方に向けて、噴射された噴射水である。ウォーターカーテン１５は、後述するノズル２５のスプレー方向の先方に形成される。
【００６４】
図２に示すように、本実施形態においては、スプレー方向が第２処理空間１１ｂの方であることから、ウォーターカーテン１５が第２処理空間１１ｂの側に設けられているが、これに限らない。例えば、ノズル２５からのスプレーはブース１１を形成する他の壁に向けて行われてもよく、係るスプレー方向の先方に対してウォーターカーテン１５を配置すればよい。
【００６５】
また、ウォーターカーテン１５の代わりに、第１処理空間１１ａの雰囲気をフィルターパスして排気する排気装置を設けて、飛散するスラリーを回収するようにしてもよい。また、飛沫処理機構を備えていれば、隔壁１４を設けなくても構わない。
【００６６】
離型層形成装置１００は、さらに、ノズル２５のスプレー方向の先方に配置された離型材回収板と、離型材回収板の下部に配置された離型材回収容器を備えてもよい。離型材回収板および離型材回収容器は、ウォーターカーテン１５とスプレー２５との間に配置してもよい。鋳型用基体２０の外側に飛散したスラリーが離型材回収板に衝突し、固まった離型材が離型材回収板の下部に落下して、離型材回収容器に回収される。このように回収された離型材は、溶剤成分が少なく、純度の高い窒化珪素等のセラミック粉末とバインダーからなる。このため、このように回収された離型材は、再度、スラリーにして再利用することができる。離型材回収板や離型材回収容器の材料は、ステンレスやフッ素樹脂等であってもよい。離型材回収板や離型材回収容器は、特に、表面凹凸が小さいものを用いることが好ましい。
【００６７】
第１処理空間１１ａには、スプレー塗布手段２１が設けられている。スプレー塗布手段２１は、循環供給経路である第１供給経路Ｌ１によって、ブース１１の外部に設けられた
タンク２２と接続されている。スプレー塗布手段２１は、タンク２２に貯留されているスラリーＳを、ノズル（スプレーガン）２５から鋳型用基体２０に向かって吐出する。
【００６８】
スラリーＳは、第１供給経路Ｌ１上に備わる例えばダイヤフラムポンプなどのポンプ２３によって汲み出され、第１供給経路Ｌ１上に備わる流量調整機構２４によってその流量が調整される。
【００６９】
流量調整機構２４は、塗布されるスラリーの流量を流量計でモニターしながら、塗布量を調整する機構を配してもよい。
【００７０】
ノズル２５は、第１処理空間１１ａに配置され、かつ、第１供給経路Ｌ１から分岐する第２供給経路Ｌ２の先端部に配置されている。ノズル２５から、流量調整機構２４における流量調整結果に応じた吐出圧にて、スラリーＳが吐出される。
【００７１】
また、ノズル２５は、例えば矢印ＡＲ３に示すように可動自在である。これにより、回転台１２に載置された鋳型用基体２０の任意の箇所に対して、スラリーＳを効率的に付着させることができる。ノズル２５の移動と回転台１２の回転とを併用することで、鋳型用基体２０の内表面の広い範囲にスラリーＳを吐出させることができる。
【００７２】
ノズル２５は、スラリーＳの吐出のオン／オフおよび吐出圧の調整を行う機構を備えてもよい。また、ノズル２５はブース１１の外部に移動可能であってもよい。
【００７３】
なお、第２供給経路Ｌ２およびノズル２５は、離型層２の非形成時にノズル２５からタンク２２の内部に向けてスラリーＳの吐出が行えるような構成を有していてもよい。これにより、離型層２の形成の有無にかかわらずノズル２５からスラリーＳをほぼ常時吐出させることができる。このようにスラリーＳをノズル２５から常時吐出させることにより、第１供給経路Ｌ１および第２供給経路Ｌ２内や、ノズル２５内でのスラリーＳの詰まりや、スラリーＳの粘度変化が低減される。なお、スラリーＳをノズル２５からタンク２２内に吐出する際には、タンク２２の内壁面に向けてスラリーＳを吐出することができる。これにより、タンク２２内のスラリーＳへのエアーの混入を低減することができる。また、タンク２２内へのスラリーＳの吐出の流量は、離型層２を形成する際の吐出の流量よりも小さくすることが可能である。
【００７４】
第１供給経路Ｌ１には、必要に応じて、スラリーＳの粘度を調整する調整機構を配してもよい。具体的には、スラリーＳの粘度をモニターし、粘度上昇を感知した場合、タンク２２内に溶剤を添加して粘度上昇を低減する、粘度コントローラー等の機器を配置してもよい。
【００７５】
図２においては、タンク２２はブース１１の外部に配置されているが、タンク２２はブース１１の内部に設けられても構わない。
【００７６】
なおまた、タンク２２は、攪拌棒２６ａを回転動作させることでスラリーＳを攪拌する攪拌手段２６を備える。離型層２の形成時に連続的或いは断続的に攪拌手段２６による攪拌を行うことで、タンク２２におけるスラリーＳの粘度変化が低減される。タンク２２または攪拌棒２６ａの構成材としては、洗浄性のよい材質を選択することができる。具体的には、表面をフッ素樹脂コートしたもの、または表面をバフ研磨仕上げされたステンレスなどを用いることができる。これにより、スラリーＳ中への不純物の混入を低減することができる。また、攪拌手段２６としては、タンク２２の容量、スラリーＳの残量に応じて、タンク２２内のスラリーＳを効率よく攪拌できる手段を選択すればよい。例えば、タンク２２内に入れられた攪拌子を、タンク２２の外部からマグネットスターラーで回転させ
てスラリーＳを攪拌する等の方法で攪拌するようにしてもよい。
【００７７】
第２処理空間１１ｂには、加熱手段３１が設けられている。加熱手段３１は、鋳型用基体２０の内表面に塗布されたスラリーＳを乾燥させ、離型層２を形成させるための乾燥処理手段である。
【００７８】
図３（ａ）に示すように、加熱手段３１は、概略、頂点部３１ａを下方に配置した四角錐状の構造（逆ピラミッド構造）を有している。加熱手段３１は、４つのヒータ（発熱部）３２と蓋部３３とを備える。ヒータ３２は、四角錐の４つの斜辺に相当する位置に配置される。蓋部３３は、最上部に位置する、四角錐の底面に相当する位置に配置される。蓋部３３およびヒータ３２を支持するための支持部材（不図示）などは、所定の金属材料等によって構成することができる。
【００７９】
加熱手段３１は、ヒータ３２が、図２に示す加熱電源３４からの通電により発熱することで、ヒータ３２の周囲を加熱する。ヒータ３２は、加熱手段３１の外方への加熱が効率的になされるように配置されるかもしれない。
【００８０】
図３（ｂ）は、他の実施形態に係る加熱手段３１１の斜視図である。図３（ｂ）に示すように、加熱手段３１１は、加熱効率をより高めるために、それぞれのヒータ３２の側方に配置された反射部材３２ａを備える。反射部材３２ａは、ヒータ３２から加熱手段３１１の内部に向かう輻射熱を加熱手段３１１の外方へと反射させる。反射部材３２ａは、蓋部３３と同一の構成材料にて蓋部３３と一体に設けることができる。
【００８１】
ヒータ３２は、ランプヒータ等の、放射する光の波長が赤外線領域にある光加熱手段であるかもしれない。ヒータ３２は、例えば、温度応答性に優れた近赤外線ランプ（近赤外線加熱手段）であってもよい。
【００８２】
また、加熱手段としては、ヒータ３２とヒータ３２の側方に設けた反射部材３２ａを備えるもの以外に、反射膜コート付きで加熱方向に指向性を有するランプヒータを用いてもよい。この場合、光加熱手段により支持部材等が昇温されることを低減して、離型材を塗布する鋳型用基体の内表面の温度を昇温することができる。そのため、短時間でほぼ均一な加熱を行うことができる。
【００８３】
加熱手段３１は、図２において矢印ＡＲ４にて示すように、上下方向に移動自在である。加熱手段３１による加熱は、加熱手段３１の下方位置に鋳型用基体２０を配置したうえで、加熱手段３１をこの鋳型用基体２０の内部空間へと下降させた状態で行う。加熱手段３１は、蓋部３３が鋳型用基体２０の最上部２０ａと略同一の高さとなるまで下降させる。すなわち、鋳型用基体２０の上面が蓋部３３によって塞がれるようにした状態で加熱を行う。
【００８４】
図４に示すように、加熱手段３１は、４つのヒータ３２のいずれもが、鋳型用基体２０の内側の側辺部および内側底面の角部（以降、これらを内側端部とも称する）と対向する位置にくるように配置される。このような配置状態が実現されるように、加熱手段３１は、蓋部３３を上述の位置にまで下降させた場合に、頂点部３１ａが鋳型用基体２０の底面に接触せず、かつ、蓋部３３と鋳型用基体２０との間に隙間３が確保される形状およびサイズを有する。
【００８５】
このように、鋳型用基体２０の内表面に塗布されたスラリーＳの加熱乾燥を、鋳型用基体２０の内部に加熱手段３１を配置させた状態で行うので、塗布されたスラリーＳがほぼ均一に乾燥される。これにより、鋳型用基体２０の外側から加熱を行う手法に比べ、加熱
のばらつきが起きにくく、厚みの均一性の優れた離型層２を形成することができる。また、設備コストを低減し、装置間の鋳型用基体２０の搬送を容易にできる。これにより、鋳型用基体２０の加熱から塗布までの間に鋳型温度が低下することを低減することできる。
【００８６】
特に、スラリーＳの加熱乾燥の際に、上述のように４つのヒータ３２が鋳型用基体２０の内側端部と対向する位置に配置される。このため、乾燥が進みにくいこれらの箇所についても、良好にスラリーＳが乾燥される。加えて、図３（ｂ）に示すように、加熱手段３１が反射部材３２ａを備える場合には、ヒータ３２からの熱（輻射熱）を、より効率的に上述の内側端部に与えることができる。
【００８７】
また、各ヒータの出力設定を適宜に調整することによって、鋳型内表面を所望の最適温度分布になるよう加熱することが可能となる。例えば、加熱後、塗布処理を行うまでの間に温度が低下しやすい鋳型用基体２０の内側端部を、側面部や底面部よりも高い温度まで加熱することも可能になる。そのため、より厚みのバラツキが少ない離型層を形成することができる。
【００８８】
離型層形成装置１００は、鋳型用基体２０の外周に配置された鋳型用基体２０を固定する治具や断熱材を備えていてもよい。このような離型層形成装置１００においても、概ね数十秒〜数分で、鋳型用基体２０の内表面を所望の温度に加熱することができる。
【００８９】
また、図３および図４においては図示されていないが、加熱手段３１は、図２に示すように、蓋部３３に接続するガスノズル（ガス供給手段）３５を備える。ガスノズル３５は、ブース１１の外部に設けられたガスボンベ３６から送られるガスを蓋部３３の下方へと供給する。
【００９０】
上述した加熱処理（乾燥処理）の際に、ガスノズル３５からガスを供給することで、鋳型用基体２０の内部に熱循環を生じさせて内部における温度分布のバラツキを低減することができる。また、加熱によってスラリーＳから溶媒が揮発することにより鋳型用基体２０の内部の空気は揮発溶媒成分を含むようになる。例えば、溶媒が水の場合であれば鋳型用基体２０の内部の空気が湿気を多く含むようになる。この場合、ガスノズル３５から鋳型用基体２０の内部にガスを供給することで、そうした内部の空気が鋳型用基体２０と加熱手段３１の蓋部３３との隙間３から排出される。これにより、溶媒揮発成分が鋳型用基体２０の内部に残留することによる乾燥の遅れや離型層の厚みの不均一の発生が低減される。なお、使用されるガスとしてはアルゴンや窒素等の不活性ガスや空気などが用いられる。
【００９１】
次に、離型層形成装置１００を用いた鋳型用基体２０への離型層２の形成方法について図５を用いて説明する。
【００９２】
まず、離型層２の形成前の鋳型１、すなわち、鋳型用基体２０を回転台１２の上に載置し、第２処理空間１１ｂの所定の加熱処理位置に配置する（ステップＳ１）。そして、加熱手段３１を鋳型用基体２０の内部に下降させる。そして、加熱電源３４からヒータ３２に通電してヒータ３２を発熱させることにより、鋳型用基体２０の内部を加熱する（ステップＳ２）。
【００９３】
このような加熱は、次工程でスラリーを塗布した際に溶媒成分を瞬時に揮発させてスラリーの垂下を低減し、また、離型層２の鋳型用基体２０側、すなわち、離型層２の内部側における未乾燥を低減する。すなわち、この加熱は、鋳型用基体２０の内表面に対するスラリーの付着性を高める予熱に相当する。
【００９４】
加熱温度は、８０℃〜３００℃程度、さらには、１６０℃〜２６０℃とすることができる。この加熱温度は、鋳型用基体２０の材質、サイズ、塗布しようとするスラリーの種類など、種々の条件に応じて適宜に定めることができる。なお、ここでいう加熱温度とは、スラリーが塗布される鋳型用基体２０の内表面の温度をいう。
【００９５】
このような予熱の終了後、搬送テーブル１３を作動させて、回転台１２ごと鋳型用基体２０を搬送させ、第１処理空間１１ａの所定の塗布処理位置に配置する（ステップＳ３）。そして、スプレー塗布手段２１により、ノズル２５の先端から鋳型用基体２０の内表面にスラリーＳを塗布する（ステップＳ４）。スラリーＳの塗布は、ノズル２５を適宜にあるいは所定の順序で移動させつつ、所定の塗布厚のスラリーＳが塗布されるまで行う。このとき、必要に応じて回転台１２を回転させてもよい。またこの際に、スラリーＳは鋳型１の上部から下部に向かって塗布されることが好ましく、スラリーＳの垂れ下がりを低減することができる。
【００９６】
スラリーＳの塗布が完了すると、搬送テーブル１３を作動させて、回転台１２ごと鋳型用基体２０を搬送させ、再び第２処理空間１１ｂの加熱処理位置に配置する（ステップＳ５）。そして、加熱手段３１をスラリーが塗布された鋳型用基体２０の内部に下降させる。そして、加熱電源３４からヒータ３２に通電してヒータ３２を発熱させることにより、鋳型用基体２０の内部を加熱する（ステップＳ６）。係る加熱により、鋳型用基体２０の内表面に塗布されたスラリーＳを乾燥させる。
【００９７】
加熱温度は、８０℃〜３００℃程度であればよく、鋳型用基体２０の材質、サイズ、塗布しようとするスラリーＳの種類など、種々の条件に応じて適宜に定めることができる。加熱手段３１を用いた加熱乾燥を行うことにより、鋳型用基体２０の内部において均一性の優れた加熱乾燥を行うことができる。
【００９８】
また、ヒータ３２として近赤外線ランプを用いる場合、加熱開始後、すばやく所望の温度範囲にまでスラリーＳを昇温させることができる。このため、未乾燥のスラリーＳが垂れ下がりにくくなるとともに、乾燥処理にかかる時間を低減できる。
【００９９】
また、乾燥を終了させるタイミングは、適度な乾燥状態が得られるように、適宜の基準で定められてよい。ただし、後述のようにスラリーＳを重ね塗りする場合においては、後から塗布したスラリーＳが先に形成された離型層２に定着せずに、層剥離が生じることを低減するよう、乾燥条件（終了条件）を定めればよい。すなわち、未乾燥部分が残らないように過度に乾燥させないようにすればよい。
【０１００】
乾燥処理の終了後、さらに上からスラリーＳを塗布する（重ね塗りする）場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ３に戻り、鋳型用基体２０の温度を室温に戻すことなく加熱状態を維持したままスプレー塗布を行う。すなわち、鋳型用基体２０の内表面の温度が高温に維持された状態でスプレー塗布を行う。これにより、離型材スラリーの垂れ下がりが低減され、一度に多くの量のスラリーを塗布した場合でも離型層２の鋳型用基体２０側における未乾燥が低減する。すなわち、離型層２と鋳型用基体２０または離型層２同士の付着力の低下、離型層２の剥離、または浮き等の発生が低減する。結果として、繰り返し塗布する回数が少なくなる。
【０１０１】
乾燥処理の終了後、さらなるスラリーＳの塗布を行わない場合は（ステップＳ７でＮＯ）、ブース１１から鋳型用基体２０を取り出す（ステップＳ８）。これにより、鋳型用基体２０への離型層２の形成処理が終了する。これにより、鋳型１が得られる。
【０１０２】
なお、塗布処理および乾燥処理を複数回（例えば１０回程度）繰り返す重ね塗りを行う
ことにより、乾燥しにくい鋳型用基体２０側の離型層２の未乾燥を低減し、離型層２の膜厚の均一性をより高め、離型層の剥離を低減することができる。
【０１０３】
また、複数回繰り返す重ね塗りを行う場合には、１回目の塗布量を２回目以降の塗布量よりも少なくする、つまり１回目に形成する膜厚を２回目以降に形成する膜厚よりも小さくすることが好ましい。鋳型基体２０と離型層２との界面に水分が残ると離型層２が剥がれ落ちる可能性があるため、１回目に形成する膜厚を薄くすることにより、乾燥処理において過度に乾燥することなく鋳型基体２０と離型層２との界面に水分が残る問題を低減することができる。
【０１０４】
以上、説明したように、本実施形態によれば、鋳型用基体２０内表面への離型層の形成に際して、スプレー塗布後のスラリーの乾燥を、鋳型用基体２０内部に配置した加熱手段によって行う。これにより、乾燥状態の均一性を高めることができる。特に、加熱手段は、逆ピラミッド構造で、且つ、４つの斜辺に相当する位置に配置されたヒータを備える。これにより、乾燥が進みにくい鋳型の内側端部についても、良好な乾燥を行うことができる。また、塗布処理および乾燥処理を複数回繰り返す重ね塗りを行うことで、形成される離型層の膜厚の均一性をより高めることができる。
【０１０５】
次に、図６（ａ）乃至（ｃ）を用いて、本発明の他の実施形態に係る加熱手段について説明する。後述するように、加熱手段において、ヒータの配置を種々に調整することができる。これによって、鋳型用基体２０の内表面を所望の温度分布に加熱することが可能となる。
【０１０６】
図６（ａ）は、一実施形態に係る加熱手段３１２の斜視図である。加熱手段３１２は、蓋３３と、４つのヒータ３２と、ヒータ３７と、を備える。４つのヒータ３２は、四角錐の斜辺位置に配置され、ヒータ３７は、この四角錐の頂点部３１ａを重心位置とする矩形の４辺に配置される。ヒータ３７は、頂点部３１ａとの間に設けられた支持部材３７ａによって支持される。また、図６（ａ）では、４つのヒータ３２が四角錐の斜辺位置に設けられているが、これに代わり、それぞれのヒータ３２は、蓋部３３の頂点と４つのヒータ３７がなす矩形の頂点との間に配置してもよい。すなわち、加熱手段は、側面視台形になるようにしてもよい。
【０１０７】
図６（ｂ）は、一実施形態に係る加熱手段３１３の斜視図である。加熱手段３１３は、蓋部３３と３つのヒータ３８とを備える。ヒータ３８は、蓋部３３から下方に延在する支持部材３８ａの途中の複数の高さ位置および最下端部に配置される。そして、ヒータ３８は、図６（ａ）に示すヒータ３７のように、矩形をなす。この場合、ヒータ３８は、支持部材３８ａと支持部材３８ｂとによって支持される。
【０１０８】
図６（ｃ）は、一実施形態に係る加熱手段３１４の斜視図である。加熱手段３１４は、蓋部３３と３つのヒータ３９とを備える。ヒータ３９は、蓋部３３から下方に延在する支持部材３９ａの途中の複数の高さ位置および最下端部に配置される。そして、ヒータ３９は、支持部材３９ａの位置を中心とする環状をなす。この場合、ヒータ３９は、支持部材３９ａと支持部材３９ｂとによって支持される。図６（ｃ）に示す加熱手段３１は、鋳型用基体２０の内部が円筒形を有する場合に特に採用することができる。
【０１０９】
加熱手段が備えるヒータの個数は、鋳型用基体２０の各側辺部に１本ずつの４本に限定されない。例えば、鋳型用基体２０の各側面の中央部と側辺部のそれぞれに対応させてヒータを配置することにより、合計８本のヒータを設けてもよい。使用する鋳型用基体２０の内表面のサイズ、深さ等を勘案し、加熱手段３１におけるヒータの本数や配置を最適のものとすればよい。
【０１１０】
次に、図７を用いて、本発明の一実施形態に係る離型層形成装置２００について説明する。
【０１１１】
図７に示す離型層形成装置２００は、回転機構２０１を備える。回転機構２０１は、第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとの間の鋳型用基体２０の搬送を行う。回転機構２０１は、その回転中心に対して対象な位置に複数の鋳型載置台２０２を備えている。図７においては、回転機構２０１は、鋳型載置台２０２を２つ備える。このような回転機構２０１を備える離型層形成装置２００においては、相異なる鋳型用基体２０に対して、第１処理空間１１ａにおける塗布処理と第２処理空間１１ｂにおける乾燥処理とを並行して行う。そして、それぞれの処理が終了すると、回転機構２０１を鋳型載置台２０２の個数に応じた回転角度で回転させ、第１処理空間１１ａと第２処理空間１１ｂとにおいて、それぞれ次の鋳型用基体２０に対して処理を行うことができるようになっている。これにより、離型層形成のスループットの向上が実現されている。
【０１１２】
次に、図８を用いて、本発明の一実施形態に係る離型層形成装置３００について説明する。
【０１１３】
図８に示す離型層形成装置３００は、第２処理空間１１ｂにおいて、搬送経路３０１と、複数の加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄを備える。搬送経路３０１は複数に分岐し、それぞれの終端に、加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄが配置されている。加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄは、各々加熱手段３１を備える。
【０１１４】
このような搬送経路３０１を備える離型層形成装置３００においては、第１処理空間１１ａにおいて塗布処理を施した鋳型用基体２０が、鋳型載置台３０２とともに加熱処理位置３０１ａ〜３０１ｄのいずれかに搬送される。そして、これと入れ替わりに、他の加熱処理位置から第１処理空間１１ａに鋳型用基体２０が鋳型載置台３０２ごと搬送され、塗布処理に供される。これにより、離型層形成のスループットの向上が実現されている。
【０１１５】
また、スプレー塗布処理用の第１処理空間１１ａと乾燥処理用の第２処理空間１１ｂとは、それぞれ別の筐体として設け、それぞれを搬送系で接続してもよい。
【０１１６】
また、塗布手段２１と加熱手段３１とが一の筐体に配置されてもよい。この場合、鋳型用基体２０を搬送せずに筐体内に固定し、塗布手段２１による塗布と加熱手段３１による加熱とを交互に行うことにより離型層を形成することができる。また、この場合、加熱手段３１として光加熱手段を用いることができる。これにより、装置を大型化することなく設備コストを低減することができる。さらに、塗布手段２１と加熱手段３１が相異なる鋳型用基体２０を同時に処理できるように、各手段を離型層形成装置内に配置してもよい。
【０１１７】
次に、本発明の一実施形態に係るシリコンインゴットの製造方法について説明する。本実施形態においては、以上のようにして形成された鋳型１を用いてシリコンインゴットを製造する。
【０１１８】
まず、鋳型１を９〜１２ｋＰａに減圧したアルゴン（Ａｒ）雰囲気中に置き、鋳型１
をシリコンの融点と同程度か若干低い温度、例えば、融点を数十℃程度下回る温度となるまで加熱する。鋳型１がこのような温度に達すると、あらかじめ作製しておいたシリコン融液を鋳型１内に注ぎ込む。なお、鋳型１内にシリコン原料を入れて加熱溶解するようにしてもよい。シリコン融液は、例えばボロン等のドーパントを混入させることによって、ｐ型にドーピングされているものを用いることができる。
【０１１９】
その後、鋳型１を、その底部から徐々に降温させることによってシリコン融液を鋳型１の底部側から徐々に一方向凝固させる。シリコン融液が完全に凝固することにより、シリコンインゴットが得られる。
【０１２０】
本実施形態においては、上述のような工程により離型層２を形成してなる鋳型１を用いる。そのため、シリコンインゴット製造中に離型層２の一部が剥離してシリコン融液中に異物となって混入することや、シリコン融液と鋳型１が接触して融着することを低減することができる。また、スプレー塗布により形成された離型層２は鋳型１の内表面に適用した形状と成り、形成されたシリコンインゴットの角部は直角に形成される。そのため、シリコンインゴットを最適な大きさに切断する工程において位置合わせが行い易く、精度よく切断することができる。
【０１２１】
また、上記説明においては一体成型または組立てた後の鋳型用基体２０に離型層２を形成しているが、これに限定されず、鋳型用基体２０の組立部材であり、底部および側部を構成する例えば板状の部材に離型層２を形成した後に鋳型１に組立てても構わない。なお、鋳型１に組立てた後に、鋳型１の辺にあたる部分に離型層２を形成することが好ましい。
【０１２２】
図９に示す離型層形成装置４００は、第２処理空間１１ｂにおいて搬送経路４０１と、搬送経路４０１の上部に複数のヒータ３２を備えた構成を有する。第１処理空間１１ａにおいて、鋳型用基体２０の底部または側部を構成する板状部材２０ａに塗布処理を施した後、板状部材２０ａは第２処理空間１１ｂに搬送され、離型層２が形成された面をヒータ３２側に向けて搬送経路４０１により搬送されながらヒータ３２により加熱される。これと入れ替わりに、乾燥処理が完了した板状部材２０ａが第２処理空間１１ｂから第１処理空間１１ａに搬送され、塗布処理に供される。これにより、離型層形成のスループットの向上が実現されている。
【０１２３】
図９では、第１処理空間１１ａにおいて、１枚の板状部材２０ａに対して塗布処理を行っているが、複数枚の板状部材２０ａを設置して塗布処理を行ってもよく、さらに搬送機構を設けて搬送方向に複数の部材を並べ、ノズル２５のスプレー方向に部材を搬送しながらスラリーＳを塗布するように離型層形成装置を構成してもよい。
【０１２４】
また、板状部材２０ａが載置される鋳型載置台４０２に、板状部材２０ａを下部から加熱するヒータをさらに備えることにより、板状部材２０ａを一定温度に保持してスラリーＳを塗布することができる。また、下部から加熱するヒータを利用して板状の部材１ａを予熱して、一定温度に保持してスラリーＳを塗布した後、第２処理空間にて乾燥処理を行ってもよい。
【０１２５】
また、第１処理空間１１ａにおいて、離型材を回収する機構を設けるようにしてもよく、例えば、板状部材２０ａ以外にスラリーＳが塗布される塗布領域をメッシュ形状にした鋳型載置台と、鋳型載置台の下部に離型材回収容器と、を設けることにより、板状部材２０ａの周囲に飛散したスラリーＳは、メッシュ部分を通り抜けて離型材回収容器に回収される。
【０１２６】
なお、鋳型組み立ての際、離型層の形成が不要な領域となる板状部材２０ａの端部には、板状部材２０ａを固定する固定治具やカバー部材を設けるようにすればよい。
【０１２７】
＜離型層形成の変形例＞
図１０に示すように、鋳型１は鋳型用基体２０と離型層２との間に吸水層４を有するような態様であってもよい。吸水層４は、ＰＶＡ等からなるバインダーと溶剤から構成され
る溶液を塗布することにより形成することができる。スラリーＳに用いられるＰＶＡ溶液を用いることにより、鋳型１内で形成されるシリコンインゴットの不純物濃度を抑えることができる。乾燥処理においてスラリーＳの表面側から溶媒が揮発することから、鋳型用基体２０と離型層２との界面に水分が残りやすいが、吸水層４を設けることにより鋳型側に位置するスラリーＳの溶媒が吸水層４により一部吸収されることから、鋳型用基体２０と離型層２との界面に水分が残る問題を低減することができる。
【０１２８】
＜太陽電池素子用基板の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子用基板の製造方法について説明する。一実施形態に係る太陽電池素子用基板は、上述のようにして得られたシリコンインゴットを所定の大きさに切断し、例えば、９分割に切断し、さらに、マルチワイヤーソーなどを用いてスライスすることによって得られる。
【０１２９】
本実施形態によれば、太陽電池素子用基板は、鋳型１を用いて製造されたシリコンインゴットから得られる。すなわち、シリコンインゴット製造時にシリコン融液と鋳型が接触することや不純物がシリコン融液中に混入することが低減される。そのため、これらに起因する特性の低下が低減された太陽電池素子を作製可能な太陽電池素子用基板を、高い歩留まりで得ることができる。
【０１３０】
＜太陽電池素子とその製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子１１０とその製造方法について説明する。図１１に示すように、太陽電池素子１１０は、基板１０１と、拡散層１０２と、裏面電極１０８と、表面電極１０６と、反射防止膜１０７と備える。
【０１３１】
基板１０１は、上述した鋳型１を用いて製造したシリコンインゴットを切断して得られた多結晶のシリコン基板である。
【０１３２】
拡散層１０２は、基板１０１の表面全体に形成され、ｎ型の導電型を有する層である。拡散層１０２は、基板１０１の表面から一定の深さまでｎ型不純物を拡散させることにより形成される。図１１において、拡散層１０２は、基板１０１の上側主面に形成されている。
【０１３３】
裏面電極１０８は、集電電極１０４と取出電極１０５とを備える。集電電極１０４と取出電極１０５とは、いずれも、例えば銀を主成分として形成される。集電電極１０４はアルミニウムを主成分として形成されてもよい。
【０１３４】
表面電極１０６は、基板１０１の表面側に形成された、例えば銀を主成分とする電極である。
【０１３５】
反射防止膜１０７は、例えば酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどからなり、拡散層１０２の上面に設けられている。
【０１３６】
次に、太陽電池素子１１０の製造方法の一例について説明する。
【０１３７】
まず、上述の工程によって作製されたシリコンインゴットを切断して得られた、ｐ型の導電型を有する太陽電池素子用の基板１０１を準備する。この基板１０１の表面（受光面）側に凹凸形状を形成する。そして、凹凸形状を有する基板１０１の表面から一定の深さまでｎ型の不純物を拡散させることによって、基板１０１に拡散層１０２を設ける。これにより、基板１０１と拡散層１０２の間にｐｎ接合が形成される。さらに、拡散層１０２の表面に、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどによって反射防止膜１０７を形成する。
【０１３８】
一方、アルミを主成分とする電極ペーストを基板１０１の裏面に塗布して焼成することにより、集電電極１０４を形成する。その後、基板１０１の表面側、裏面側に、それぞれ、銀を主成分とする電極ペーストを所定のパターンにて塗布して焼成することにより、表面電極１０６および取出電極１０５を形成する。これによって、太陽電池素子１１０が形成される。
【０１３９】
なお、高濃度のｐ型拡散層であるＢａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ（ＢＳＦ）層１０３が基板１０１の裏面側に配置されていてもよい。ＢＳＦ層１０３は、集電電極１０４をアルミニウムにて形成する場合であれば、集電電極１０４の形成過程、すなわち、アルミニウムペーストの塗布・焼成過程においてアルミニウムが基板１０１に拡散することによって形成される。
【０１４０】
また、太陽電池素子１１０が裏面側のみに電極が設けられる構造を有するようにしてもよい。
【０１４１】
本実施形態に係る太陽電池素子１１０は、上述の方法によって作製した鋳型１を用いて製造したシリコンインゴットから得られた基板１０１を有する。これにより、シリコンインゴット製造時にシリコン融液と鋳型が接触することや不純物がシリコン融液中に混入することに起因する特性の低下が低減された太陽電池素子を得ることが出来る。さらに、本実施形態に係る太陽電池素子１１０の製造方法により、このような優れた特性を備える太陽電池素子を高い歩留まりで得ることができる。
【０１４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。
【０１４３】
例えば、ペレット形成工程、坏土形成工程においては、水分揮発による温度上昇を低減するために、混練攪拌装置に冷却機構を設けてもよい。
【０１４４】
また、上記説明においてはシリコン融液をｐ型にドーピングしているが、ｎ型にドーピングしても構わない。
【実施例】
【０１４５】
以下に、上述した実施形態をより具体化した一実施例について説明する。
【０１４６】
平均粒径が０．５μｍ程度の窒化珪素粉末を表面酸化処理した表面酸化窒化珪素粉末と、平均粒径が２０μｍ程度の二酸化珪素粉末とを準備した。これらの粉末をプラネタリーミキサーにより混合して、セラミックス粉末を得た。そして、ＰＶＡ水溶液を有するバインダー溶液を上記セラミック粉末に追加して混練し、坏土を形成した。得られた坏土を混練し続けた後、バインダー溶液を坏土に滴下してスラリーを作製した。このとき、坏土を形成するために用いたバインダー溶液の投入量をセラミック粉末に対し４１質量％〜５１質量％で調整することにより、スラリー中に存在する平均粒径が１００μｍ以上の粒子の比率を調整した。このようにして得られたスラリーを用いて離型層を形成することにより、形成された離型層の密度を変化させることができた。
【０１４７】
実施例１〜８、および比較例１〜３においては、１００μｍ以上の粒子比率が３．７質量％のスラリーを用いた。実施例９においては１．６質量％、実施例１０においては２．５質量％、実施例１１おいては５．７質量％、および実施例１２おいては９．２質量％のスラリーをそれぞれ用いた。なお、平均粒径が１００μｍ以上の粒子比率とは、１００μｍの目開きのふるいを用いて、スラリーをふるいにかけた時に、ふるい上に残存した粒子
の質量の比率である。
【０１４８】
次に、１つの底面と４つの側面からなる鋳型用基体を準備した。この鋳型用基体の内表面に、スプレー装置を用いてスラリーを塗布し、乾燥させた。
【０１４９】
このときの乾燥方法は、実施例１および比較例１，２においては、炉内温度が１８０℃の乾燥炉に鋳型用基体を配置して加熱した。また、実施例２〜１２および比較例３においては、図３（ｂ）に示される近赤外線ランプを有する加熱手段を鋳型用基体の内表面に対応するよう配置して加熱した。また、実施例１〜１２はスラリーを塗布する前に各条件の温度で鋳型用基体を予備加熱した後、スラリーを塗布した。また、実施例１〜１２および比較例２，３は、塗布処理および乾燥処理を１０回繰り返し行って離型層を形成した。比較例１は１度の塗布処理および乾燥処理を行って離型層を形成した。
【０１５０】
そして、各条件で１０個の鋳型を作製し、形成された離型層を目視で確認して不良率を確認した。また、各条件の離型層の水分残量をエー・アンド・ディ製加熱乾燥式水分計（ＭＬ−５０）を用いて測定した。ただし、比較例１以外においては、塗布処理および乾燥処理を５回繰り返し行った後の離型層（５層目）について水分残量を測定した。
【０１５１】
これらの結果を表１に示す。表１において、内面到達温度は、鋳型用基体の乾燥温度であり、乾燥処理後、直ぐに鋳型用基板を測定した温度である。具体的には、内面到達温度は、鋳型の内表面における側部の中心部付近を放射温度計で測定した。密度は、形成した離型層を約０．０７〜０．１ｇとなるサイズで一部除去して、アルキメデス法を用いて測定した結果である。乾燥処理の時間（ｍｉｎ／回）は、比較例１以外は乾燥処理が１０回行われることになるため、塗布後に行われた１回の乾燥処理の時間を意味している。
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
表１の結果から、鋳型用基体を予備加熱した後にスラリーを塗布することにより、不良率を低くすることができ、膜厚均一性の優れた離型層が形成できることを確認した。
【符号の説明】
【０１５４】
１ ：鋳型
２ ：離型層
３ ：鋳型と加熱手段の蓋部の）隙間
４ ：吸収層
１１ ：ブース
１１ａ：第１処理空間
１１ｂ：第２処理空間
１２ ：回転台
１３ ：搬送テーブル
１４ ：隔壁
１４ａ：扉
１５ ：ウォーターカーテン
１６ ：排気手段
２０ ：鋳型用基体
２０ａ：板状部材（組立部材）
２１ ：スプレー塗布手段
２２ ：タンク
２３ ：ポンプ
２４ ：流量調整機構
２５ ：ノズル
２６ ：攪拌手段
２６ａ：攪拌棒
３１ ：加熱手段
３１ａ：（加熱手段の）頂点部
３２、３７、３８、３９：ヒータ
３２ａ：反射部材
３３ ：（加熱手段の）蓋部
３４ ：加熱電源
３５ ：ガスノズル
３６ ：ガスボンベ
１００、２００、３００、４００：離型層形成装置
２０１：回転機構
２０２、３０２、４０２：鋳型載置台
３０１，４０１：搬送経路
３０１ａ〜３０１ｄ：加熱処理位置
１１０：太陽電池素子
Ｓ ：スラリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型用基体の内表面に離型層を形成する装置であって、
前記内表面に離型材スラリーを塗布する塗布手段と、
前記鋳型用基体の内部に配置された状態で、前記鋳型用基体への加熱を行う加熱手段と、
を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、前記加熱の際に前記鋳型用基体の内面に対向する発熱部を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の離型層形成装置であって、
前記発熱部が、前記加熱の際に前記鋳型用基体の内側端部に対向することを特徴とする離型層形成装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が四角錐状をなしており、四角錐の４つの斜辺位置に前記発熱部を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、前記発熱部の側方に、前記発熱部からの輻射熱を前記内側端部に向けて反射させる反射部材を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、赤外線領域の波長を放射する光加熱手段であることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、前記鋳型用基体の内部に配置された状態において前記鋳型用基体の上部を隙間を有しつつ塞ぐ蓋部を備えており、
前記蓋部に、前記加熱の際に前記鋳型用基体の内部にガスを供給可能なガス供給手段が設けられていることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記塗布手段がスプレー塗布により前記離型材スラリーを塗布するスプレー塗布手段であることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記塗布手段と前記加熱手段とが一の筐体に設けられてなり、
前記塗布手段による塗布処理位置と、前記加熱手段による加熱処理位置との間で前記鋳型用基体を搬送する搬送手段、
をさらに備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記塗布手段と前記加熱手段とが一の筐体に設けられてなり、
前記鋳型用基体を固定し、前記塗布手段と前記加熱手段が前記鋳型用基体の固定位置に移動することを特徴とする離型層形成装置。
【請求項１１】
鋳型用基体の内表面に離型層を形成する方法であって、
前記鋳型用基体またはその組立部材の表面に対する加熱手段を配置した状態で前記鋳型用基体または前記組立部材への加熱を行うことにより前記鋳型用基体または前記組立部材を予熱する第一の工程と、
前記鋳型用基体または前記組立部材の表面に離型材スラリーを塗布する第二の工程と、を備えることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の離型層形成方法であって、
前記鋳型基体または前記組立部材の表面に前記離型材スラリーが塗布された前記表面に対する加熱手段を配置した状態で前記鋳型用基体または前記組立部材への加熱を行うことにより前記離型材スラリーを乾燥させる第三の工程と、
を備えることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体または前記組立部材の表面に前記加熱手段の発熱部を対向させて前記加熱を行う、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体の内側端部に前記加熱手段の発熱部を対向させて前記加熱を行う、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、四角錐状をなしており、四角錐の４つの斜辺位置に前記発熱部を備える加熱手段を前記加熱手段として用いる、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１６】
請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記発熱部の側方に、前記発熱部からの輻射熱を前記内側端部に向けて反射させる反射部材を備えた前記加熱手段を用いることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、赤外線領域の波長を放射する光加熱手段を前記加熱手段として用いることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１８】
請求項１１ないし請求項１７のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体または前記組立部材の表面にガスを供給しつつ前記加熱を行う、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１９】
請求項１１ないし請求項１８のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体または前記組立部材を１６０℃〜２６０℃の温度範囲で加熱することを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２０】
請求項１１ないし請求項１９のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第二の工程においては、スプレー塗布により前記離型材スラリーを塗布することを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２１】
請求項１２に記載の離型層形成方法であって、
前記第二の工程と前記第三の工程とを複数回繰り返すことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の離型層形成方法であって、
１回目に塗布する離型材スラリーの塗布量が、２回目以降に塗布する離型材スラリーの塗布量よりも少ないことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２３】
請求項１１ないし請求項２２のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程の前に、前記鋳型用基体または前記組立部材の表面に吸水層を形成する第四の工程と、
を備えることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１】
鋳型用基体の内表面に離型層を形成する装置であって、
前記内表面に離型材スラリーを塗布する塗布手段と、
前記鋳型用基体の内部に配置された状態で、前記鋳型用基体への加熱を行う加熱手段と、
を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、前記加熱の際に前記鋳型用基体の内面に対向する発熱部を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の離型層形成装置であって、
前記発熱部が、前記加熱の際に前記鋳型用基体の内側端部に対向することを特徴とする離型層形成装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が四角錐状をなしており、四角錐の４つの斜辺位置に前記発熱部を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、前記発熱部の側方に、前記発熱部からの輻射熱を前記内側端部に向けて反射させる反射部材を備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、赤外線領域の波長を放射する光加熱手段であることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記加熱手段が、前記鋳型用基体の内部に配置された状態において前記鋳型用基体の上部を隙間を有しつつ塞ぐ蓋部を備えており、
前記蓋部に、前記加熱の際に前記鋳型用基体の内部にガスを供給可能なガス供給手段が設けられていることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記塗布手段がスプレー塗布により前記離型材スラリーを塗布するスプレー塗布手段であることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記塗布手段と前記加熱手段とが一の筐体に設けられてなり、
前記塗布手段による塗布処理位置と、前記加熱手段による加熱処理位置との間で前記鋳型用基体を搬送する搬送手段、
をさらに備えることを特徴とする離型層形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の離型層形成装置であって、
前記塗布手段と前記加熱手段とが一の筐体に設けられてなり、
前記鋳型用基体を固定し、前記塗布手段と前記加熱手段が前記鋳型用基体の固定位置に移動することを特徴とする離型層形成装置。
【請求項１１】
鋳型用基体の内表面に離型層を形成する方法であって、
前記鋳型用基体またはその組立部材の表面に対する加熱手段を配置した状態で前記鋳型用基体または前記組立部材への加熱を行うことにより前記鋳型用基体または前記組立部材を予熱する第一の工程と、
前記鋳型用基体または前記組立部材の表面に離型材スラリーを塗布する第二の工程と、を備えることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の離型層形成方法であって、
前記鋳型基体または前記組立部材の表面に前記離型材スラリーが塗布された前記表面に対する加熱手段を配置した状態で前記鋳型用基体または前記組立部材への加熱を行うことにより前記離型材スラリーを乾燥させる第三の工程と、
を備えることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体または前記組立部材の表面に前記加熱手段の発熱部を対向させて前記加熱を行う、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体の内側端部に前記加熱手段の発熱部を対向させて前記加熱を行う、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、四角錐状をなしており、四角錐の４つの斜辺位置に前記発熱部を備える加熱手段を前記加熱手段として用いる、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１６】
請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記発熱部の側方に、前記発熱部からの輻射熱を前記内側端部に向けて反射させる反射部材を備えた前記加熱手段を用いることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし請求項１６のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、赤外線領域の波長を放射する光加熱手段を前記加熱手段として用いることを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１８】
請求項１１ないし請求項１７のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体または前記組立部材の表面にガスを供給しつつ前記加熱を行う、
ことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項１９】
請求項１１ないし請求項１８のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程においては、前記鋳型用基体または前記組立部材を１６０℃〜２６０℃の温度範囲で加熱することを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２０】
請求項１１ないし請求項１９のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第二の工程においては、スプレー塗布により前記離型材スラリーを塗布することを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２１】
請求項１２に記載の離型層形成方法であって、
前記第二の工程と前記第三の工程とを複数回繰り返すことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の離型層形成方法であって、
１回目に塗布する離型材スラリーの塗布量が、２回目以降に塗布する離型材スラリーの塗布量よりも少ないことを特徴とする離型層形成方法。
【請求項２３】
請求項１１ないし請求項２２のいずれかに記載の離型層形成方法であって、
前記第一の工程の前に、前記鋳型用基体または前記組立部材の表面に吸水層を形成する第四の工程と、
を備えることを特徴とする離型層形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２６００９９（Ｐ２０１０−２６００９９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３２８８（Ｐ２０１０−３３２８８）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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