JPH07315827A

JPH07315827A - シリコンの精製方法および精製装置

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Publication number: JPH07315827A
Application number: JP15362494A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hanazawa; 和浩花澤; Kenkichi Yushimo; 憲吉湯下; Hisae Terajima; 久栄寺嶋
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1995-12-05
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3140300B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リン、アルミニウム、カルシウムがそれぞれ
０．２ｐｐｍｗ、１０ｐｐｍｗ、０．５ｐｐｍｗ以下の
太陽電池用のシリコンを、容易かつ短時間に製造する。【構成】複数の水冷坩堝１ａ、１ｂ、１ｃを用い、減圧
下で坩堝内の溶融シリコン２２の上部溶湯を順次下位の
坩堝に注湯し、各坩堝の壁体を冷却すると共に各坩堝内
のシリコンに電子ビーム１１、１３を照射し、溶融シリ
コン中の不純物（リン、アルミニウム、カルシウム）を
上位の坩堝壁に付着させると共に上位の坩堝底に残留さ
せることにより、溶融シリコン中の不純物を順次低減し
て行く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンの精製方法及
び精製装置に関し、とりわけ電子ビーム溶解技術による
リン、アルミニウム、カルシウムの除去効果を高め、リ
ン、アルミニウム、カルシウム濃度の低いシリコンが得
られるように工夫されたシリコン中のリン、アルミニウ
ム、カルシウムの低減方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年エネルギー源の多様化の要求から太
陽光発電がエネルギー源として脚光をあび、低価格発電
装置の実用化に向け研究開発が盛んに行われている。こ
のような状況の中で、太陽電池用原料としてシリコンは
最も汎用されやすい材料であり、しかも、動力用電力供
給に使われる材料として結晶系シリコンが最も重要視さ
れている。

【０００３】太陽電池用原料として用いられるシリコン
（以下ＳＯＧ−Ｓｉと略す）の純度は９９．９９９９％
（６Ｎ）以上が必要とされ、シリコン中に含有される不
純物の濃度はｐｐｍｗオーダー以下まで低減する必要が
ある。従来、市販の金属シリコン（純度９９．５％，以
下ＭＧ−Ｓｉと略す）から上記高純度シリコンを製造す
るには、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ等の金属不純物元素について
は固液分配係数の小さいことを利用した一方向凝固精製
により除去し、ＣについてはＳｉＣの場合は凝固の際に
表面に析出させ、また固溶しているＣの場合はＣＯとし
て除去し、また、ＢについてはＨ₂ Ｏ、ＣＯ₂ あるいは
Ｏ₂ を添加したＡｒプラズマ溶解により除去する方法が
提案されている。

【０００４】一方、リンについては蒸気圧の高いことを
利用して減圧除去する方法が提案されている。従来、リ
ンの減圧除去には長時間を要するという問題があった
が、最近、電子ビーム溶解によりシリコン中のリンが短
時間で除去可能なことが報告されており（ＩＳＩＪＩ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ｖｏｌ．３２（１９９
２）．Ｎｏ．５ｐ６３５−６４２）、脱リン工程の短
時間化が期待されている。

【０００５】さらに、この電子ビーム溶解の利点とし
て、リン以外にアルミニウム、カルシウムが同時に除去
されることがあげられており、脱リン工程以外の工程の
処理時間短縮も期待されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
開示された電子ビーム溶解による方法ではシリコン中の
リン、アルミニウム、カルシウムの除去限界はそれぞ
れ、約３ｐｐｍｗ、約４７０ｐｐｍｗ、約１５０ｐｐｍ
ｗであり、溶解時間が１５分以上の範囲ではシリコン中
のリン、アルミニウム、カルシウム濃度はほぼ一定値と
なるため、これ以上のリン、アルミニウム、カルシウム
の低減は望めず、ＳＯＧ−Ｓｉに要求される純度を得る
ためには、電子ビーム溶解法に関する検討は十分である
とは言えない。

【０００７】本発明は、このような従来技術の現状に鑑
みて、電子ビーム溶解によるリン、アルミニウム、カル
シウムの蒸発除去の利点を生かして電子ビームを加熱源
とし、短時間にリン、アルミニウム、カルシウムを除去
する技術を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、方法発明は、電子ビーム
溶解によりシリコンを精製するにあたり、減圧下におい
て複数の水冷坩堝を用い、上位の坩堝に固体原料シリコ
ンを供給しつつまたは固体原料シリコンを供給した後電
子ビームを照射して該固体原料シリコンを溶解し、該固
体原料シリコンを溶解しつつまたは固体原料シリコンが
溶解した後溶融シリコンを下位の坩堝に注湯し、さらに
電子ビームの照射を行ないながら該溶融シリコンを順次
下位の坩堝に注湯することを繰り返えすことを特徴とす
るシリコンの精製方法である。

【０００９】装置発明は、シリコンを電子ビーム溶解に
より精製する装置において、固体原料シリコンの供給装
置と、下位の坩堝に溶融シリコンを注湯する手段を備え
た複数の水冷坩堝と、坩堝内のシリコンを溶解する電子
ビーム装置と、溶融シリコンを受納して凝固させる受器
とを真空容器内に備えたことを特徴とするシリコンの精
製装置である。

【００１０】

【作用】本発明は、（１）加熱源が清浄な電子ビームである。（２）雰囲気が高真空の減圧下である。（３）水冷された坩堝を用いることによって、坩堝の内
面に溶融シリコンと同種の金属の膜状の層を形成し、こ
れにより、坩堝から溶融シリコンへの不純物の汚染を防
止する。

【００１１】という電子ビーム溶解の利点を最大限に生
かし、これに加えてリン、アルミニウム、カルシウムの
蒸発除去を促進すれば、シリコン中のリン、アルミニウ
ム、カルシウムをさらに低減することができるとの考え
によって完成されたものである。前述のごとく電子ビー
ム溶解によれば、溶解時間（ビームの照射時間）が１５
分以上の範囲では、シリコン中のリン、アルミニウム、
カルシウム濃度はそれぞれ、約３ｐｐｍｗ、約４７０ｐ
ｐｍｗ、約１５０ｐｐｍｗでほぼ一定となり、これ以上
の高純度化を図ることは無理であった。

【００１２】本発明者らは、上述した考えに基づき鋭意
研究を行い、シリコンの高純度化が難しい理由を以下の
ように解明した。すなわち、電子ビーム溶解は溶解しよ
うとする物質の上部への一方向からの加熱による溶解方
法であるため、溶解したシリコンの底部に残留するリ
ン、アルミニウム、カルシウムを多量に含有する未溶解
原料、ならびに溶解直後に坩堝に固着したリン、アルミ
ニウム、カルシウムを多量に含有するシリコンから、溶
融シリコンへのリン、アルミニウム、カルシウムの拡散
が徐々に行われる。実際に、電子ビームにより溶解した
シリコンを坩堝中で凝固させ、坩堝内におけるシリコン
中のリン、アルミニウム、カルシウム濃度分布を調査し
たところ、溶融シリコン底部のリン、アルミニウム、カ
ルシウム濃度が、他の部分に比べ、１０倍以上も高いこ
とが確認された。したがって、この汚染を防止すれば、
シリコン中のリン、アルミニウム、カルシウムをさらに
低減することができることが明らかになった。ところ
で、Ｔｉを電子ビーム溶解した場合の報告例（ＩＳＩＪ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ｖｏｌ．３２（１９９
２），Ｎｏ．５，ｐ６０７−６１５）によると、Ｔｉを
溶解する容器内は、完全に混合された状態にあり、容器
内におけるＴｉ中のＡｌ濃度はほぼ均一である、との結
果が得られており、上記シリコン中のリン、アルミニウ
ム、カルシウム濃度の不均一性は、シリコンに特有のも
のであると考えられる。

【００１３】以上のことから、水冷坩堝は、複数個必要
であるという結論に至った。なぜならば、複数個の坩堝
を用いて溶融シリコンを順次他の坩堝に供給すれば、２
つ目以後の坩堝には、その坩堝の前工程にある坩堝中で
リン、アルミニウム、カルシウムがある程度除去された
シリコンのみが供給され、前工程における溶融シリコン
の底部又は坩堝壁面に残留していたリン、アルミニウ
ム、カルシウム濃度の高いシリコンが供給されないため
である。

【００１４】なお、水冷坩堝が１個のみであると、溶解
したシリコンの底部に残留する未溶解原料、ならびに溶
解直後に坩堝に固着したリン、アルミニウム、カルシウ
ムを多量に含有するシリコンからの汚染のため、シリコ
ン中のリン、アルミニウム、カルシウムを完全に除去す
ることができない。この場合、もし、リン、アルミニウ
ム、カルシウムを除去可能であるとしても、長時間を要
し、大量生産には不向きなものになると考えられる。

【００１５】本発明における坩堝は、水冷効果を高める
点から、熱伝導度の大きな材料が望ましく、坩堝の材質
としては、一般的に熱伝導度の大きな金属、例えば、純
銅、銅を主成分とする合金、純鉄、鉄を主成分とする合
金等があげられる。溶融シリコンを１つの坩堝から他の
坩堝へ供給するのは、連続的でもバッチ的でもよい。

【００１６】また、本発明の水冷坩堝の設置位置、水冷
坩堝間の溶融シリコンの供給は、原料が供給される水冷
坩堝から、最終精製する水冷坩堝までの間に溶融シリコ
ンを供給可能であればどのようなものでもかまわない。
例えば、図１に示すように、水冷部２を有する３個の水
冷坩堝１ａ、１ｂ、１ｃを配置し、原料である固体状の
シリコン２１を最上段の水冷銅坩堝１ａに供給し、電子
銃１０から照射した電子ビーム１１により溶解して溶融
シリコン２２とし、引き続き所定時間溶解後、すなわち
リン、アルミニウム、カルシウムをある程度除去した
後、坩堝１ａ、を傾動させ坩堝１ｂに溶融シリコン２２
を供給する。ここで、電子銃１２から照射した電子ビー
ム１３によりさらにリン、アルミニウム、カルシウムが
除去されその後、溶融シリコン２２は、後段の坩堝に移
行し、同様の処理が施され、最終的には最下段の水冷銅
坩堝１ｃのオーバーフロー口３から黒鉛鋳型（受器）３
１内に出湯して、リン、アルミニウム、カルシウムの低
減したシリコン３２となる。

【００１７】好ましくは、図３に示すように、階段状に
水冷坩堝１ａ、１ｂ、１ｃを設置し、連続的に固体原料
シリコン２１を供給しながら、水冷坩堝１ａ、１ｂ、１
ｃのオーバーフロー口３から溶融シリコン２２をオーバ
ーフローさせ、連続的にリン、アルミニウム、カルシウ
ムの低減されたシリコン３２を溶融状態で取り出すこと
が望ましい。

【００１８】この場合、リン、アルミニウム、カルシウ
ムが最も低減され易い溶融シリコン上部溶湯を、優先的
にオーバーフローさせることが可能であるという利点も
有する。また、本発明により低減可能と考えられる不純
物として、上述したリン、アルミニウム、カルシウム以
外にシリコンよりも蒸気圧の高いＮｉ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｓ
ｎ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｔｌ等があげられ
る。

【００１９】

【実施例】

〔従来例１〕本発明の溶解装置の概略図を図１に示す。
従来例１は図１の装置の一部を用いてなされたものであ
る。真空チャンバ４０内に水冷銅坩堝１ａ、１ｂ、１ｃ
が３個、階段状に設置され、最大出力１５０ｋＷ級の電
子銃１０、１２を銅坩堝１ａ、１ｂ、１ｃ上に２台備え
たものである。また、精製されたシリコン３２は、黒鉛
鋳型（受器）３１中に回収できるようにした。ここで、
水冷銅坩堝１ａ、１ｂ、１ｃの形状は溶湯表面で１５０
×２００ｍｍ、深さ６０ｍｍであり、真空チャンバ４０
内の圧力は１×１０^-4Ｔｏｒｒ、電子ビーム１１、１３
の出力は各々５０ｋＷである。

【００２０】上記装置を用い、リン、アルミニウム、カ
ルシウムをそれぞれ、２５ｐｐｍｗ、７００ｐｐｍｗ、
６５０ｐｐｍｗ含有するＭＧ−Ｓｉ（純度９９．５％、
直径１〜３ｍｍの粉末状）を水冷銅坩堝１ａに２ｋｇ挿
入し、電子銃１０から電子ビーム１１を照射することに
よりシリコンを溶解し、所定時間溶解した後、水冷銅坩
堝１ａを傾動させ、水冷銅坩堝１ｂの上に設置した黒鉛
鋳型（受器）３１に精製されたシリコン３２を注入し
た。

【００２１】以上のような条件で得られたシリコン３２
中のリン、アルミニウム、カルシウムをＩＣＰ（Induct
ively Coupled Plasma）発光分析法により分析したとこ
ろ表１のような結果が得られた。この結果によると、水
冷銅坩堝を１個しか使用しない場合、前述した文献にあ
る結果と同様に、シリコン中のリン、アルミニウム、カ
ルシウム濃度は、溶解時間３０分以後ほとんど変化せ
ず、それぞれ、約３ｐｐｍｗ、約２９０ｐｐｍｗ、約１
５０ｐｐｍｗまでしか低減できないことがわかる。

【００２２】

【表１】

【００２３】〔実施例１〕従来例１と同一の電子ビーム
溶解装置を用い、リンを２５ｐｐｍｗ、アルミニウム、
カルシウムをそれぞれ７００ｐｐｍｗ含有するＭＧ−Ｓ
ｉ（純度９９．５％、直径１〜３ｍｍの粉末状）を水冷
銅坩堝１ａに２ｋｇ挿入し、電子銃１０から電子ビーム
１１を照射することによりシリコンを溶解させ、所定時
間溶解した後、水冷銅坩堝１ａを傾動させ、水冷銅坩堝
１ｂに溶融シリコン２２を注入した。そして電子銃１２
から水冷銅坩堝１ｂに向けて電子ビーム１３を所定時間
照射した後、水冷銅坩堝１ｂを傾動させ、水冷銅坩堝１
ｃ上に設置された黒鉛鋳型（受器）３１に精製されたシ
リコン３２を注入した。

【００２４】以上のような条件で得られたシリコン中の
リン、アルミニウム、カルシウム濃度は表２のような結
果が得られた。この結果によると水冷銅坩堝を２個使用
した場合は、従来例に比べて容易かつ、短時間に、シリ
コン中のリン、アルミニウム、カルシウム濃度を低減可
能なことがわかる。特に合計溶解時間６０分でリン、ア
ルミニウム、カルシウム濃度はそれぞれ、０．２ｐｐｍ
ｗ、１０ｐｐｍｗ、０．５ｐｐｍｗ以下に低減した。

【００２５】

【表２】

【００２６】〔実施例２〕実施例１との同一の電子ビー
ム溶解装置を用い、リン、アルミニウム、カルシウムを
それぞれ、２５ｐｐｍｗ、７００ｐｐｍｗ、６５０ｐｐ
ｍｗ含有するＭＧ−Ｓｉ（純度９９．５％、直径１〜３
ｍｍの粉末状）を水冷銅坩堝１ａに２ｋｇ挿入し、電子
銃１０から電子ビーム１１を照射することによりシリコ
ンを溶解させ、所定時間溶解した後、水冷銅坩堝１ａを
傾動させ、水冷銅坩堝１ｂに溶融シリコン２２を注入し
た。そして電子銃１２から水冷銅坩堝１ｂに向けて電子
ビーム１３を所定時間照射した後、水冷銅坩堝１ｂを傾
動させ、水冷銅坩堝１ｃに溶融シリコン２２を注入し
た。そして電子銃１２から水冷銅坩堝１ｃに向けて電子
ビーム１３を所定時間照射した後、水冷銅坩堝１ｃを傾
動させ、黒鉛鋳型（受器）３１に精製されたシリコン３
２を注入した。

【００２７】以上のような条件で得られたシリコンの化
学分析を行ったところ、リン、アルミニウム、カルシウ
ム濃度は表３のような結果が得られた。この結果による
と水冷銅坩堝を３個使用した場合、水冷銅坩堝を２個使
用した場合に比較しても、さらに容易かつ、短時間に、
シリコン中のリン、アルミニウム、カルシウム濃度をそ
れぞれ、０．２ｐｐｍｗ、１０ｐｐｍｗ、０．５ｐｐｍ
ｗ以下に低減可能なことがわかる。

【００２８】上述した結果を併せて考えると、使用する
坩堝１ａ、１ｂ、１ｃの数が多いほど、シリコン中のリ
ン、アルミニウム、カルシウムの低減が効果的に行われ
ることが容易に類推される。

【００２９】

【表３】

【００３０】〔従来例２〕使用した溶解装置の概略図を
図４に示す。真空チャンバ４０内に水冷された銅坩堝１
ａを１個設置し、最大出力１５０ｋＷ級の電子銃１０、
１２を銅坩堝１ａ上部に２台備えたものであり、図１に
示した溶解装置と同様の能力を有する。また、精製され
たシリコンは、黒鉛鋳型（受器）３１中で回収できるよ
うにした。ここで、水冷銅坩堝１ａの形状は、溶湯表面
で１５０×４８０ｍｍ、深さ６０ｍｍであり、真空チャ
ンバ４０内の圧力は１×１０^-4Ｔｏｒｒ，電子銃１０、
１２からの電子ビーム１１、１３の出力は各々５０ｋＷ
である。

【００３１】上記装置を用い、リン、アルミニウム、カ
ルシウムをそれぞれ、２５ｐｐｍｗ、７００ｐｐｍｗ、
６５０ｐｐｍｗ含有するＭＧ−Ｓｉ（純度９９．５％、
直径１〜３ｍｍの粉末状）を水冷銅坩堝１ａに５ｋｇ挿
入し、電子銃１０、１２からそれぞれ出力５０ｋＷの電
子ビーム１１、１３を溶湯表面上を走査させながら照射
することにより、シリコンを溶解し、５分間溶解した
後、原料供給装置１５から原料となるＭＧ−Ｓｉを所定
速度で供給した。その後、水冷銅坩堝１ａのオーバーフ
ロー口からオーバーフローした精製された溶融シリコン
２２を黒鉛鋳型（受器）３１に受け、黒鉛鋳型３１内に
１０ｋｇの精製されたシリコンがたまるまで電子ビーム
溶解を行った。

【００３２】以上のような条件で得られたシリコンの化
学分析を行ったところ表４のような結果が得られた。こ
の結果によると、原料を連続的に供給した場合において
も、水冷銅坩堝を１個しか使用しなければ、前述した文
献及び従来例１にある結果と同様に、シリコン中のリ
ン、アルミニウム、カルシウム濃度は、原料の流入速度
を遅くしてもほとんど変化せず、それぞれ、約３ｐｐｍ
ｗ、約２９０ｐｐｍｗ、１５０ｐｐｍｗまでしか低減で
きないことが分かる。

【００３３】

【表４】

【００３４】〔実施例３〕坩堝を２個とした他は従来例
２と同様とした装置の概略図を図２に示す。真空チャン
バ４０内に水冷された銅坩堝１ａ、１ｂを２個設置し、
最大出力１５０ｋＷ級の電子銃１０、１２を銅坩堝１
ａ、１ｂの上部に２台備えている。また、精製されたシ
リコン２２は、黒鉛鋳型（受器）３１中に回収できるよ
うにした。ここで、水冷銅坩堝１ａ、１ｂの形状は、溶
湯表面で１５０×２４０ｍｍ、深さ６０ｍｍであり、従
来例２で用いた坩堝に比べ半分の溶湯表面積を持つもの
とした。すなわち２個合計で従来例２と同一の坩堝表面
積になるようにした。また、真空チャンバ４０内の圧力
は１×１０^-4Ｔｏｒｒとした。

【００３５】上記装置を用い、リン、アルミニウム、カ
ルシウムをそれぞれ、２５ｐｐｍｗ、７００ｐｐｍｗ、
６５０ｐｐｍｗ含有するＭＧ−Ｓｉ（純度９９．５％、
直径１〜３ｍｍの粉末状）を水冷銅坩堝１ａに２．５ｋ
ｇ挿入し、電子銃１０から出力５０ｋＷの電子ビーム１
１を溶湯表面上を走査させながら照射することにより、
シリコンを溶解し、５分間溶解した後、原料供給装置１
５から原料シリコン２１（ＭＧ−Ｓｉ）を所定速度で流
入させた。その後、水冷銅坩堝１ａのオーバーフロー口
３からオーバーフローした溶融シリコン２２を水冷銅坩
堝１ｂに受け、水冷銅坩堝１ａおよび水冷銅坩堝１ｂ中
の溶融シリコン２２にそれぞれ電子銃１０、１２からそ
れぞれ出力５０ｋＷの電子ビーム１１、１３を溶湯表面
上を走査させながら照射し、水冷銅坩堝１ｂのオーバー
フロー口３からオーバーフローした精製された溶融シリ
コン２２を黒鉛鋳型（受器）３１に受け、黒鉛鋳型（受
器）３１内に１０ｋｇの精製されたシリコン３２がたま
るまで電子ビーム溶解を行った。

【００３６】以上のような条件で得られたシリコンの化
学分析を行ったところ表５のような結果が得られた。こ
の結果によると、原料を連続的に供給した場合において
も、水冷銅坩堝を２個使用し、適当な原料の流入速度を
選択すれば、実施例２にある結果と同様に、容易かつ、
短時間に、シリコン中のリン、アルミニウム、カルシウ
ム濃度をそれぞれ、０．２ｐｐｍｗ，１０ｐｐｍｗ，
０．５ｐｐｍｗ以下に低減可能なことがわかる。

【００３７】

【表５】

【００３８】〔実施例４〕実施例３と同様の溶解装置で
坩堝１ａ、１ｂ、１ｃを３個に変更した装置の概略図を
図３に示した。真空チャンバ４０内に水冷銅坩堝を３個
設置し、最大出力１５０ｋＷ級の電子銃１０、１２を銅
坩堝１ａ、１ｂ、１ｃ上部に２台備えたものである。ま
た、精製されたシリコンは、黒鉛鋳型３１中に回収でき
るようにした。ここで、水冷銅坩堝１ａ、１ｂ、１ｃの
形状は、各々、溶湯表面で１５０×１６０ｍｍ、深さ６
０ｍｍであり、実施例３で用いたものに比べ、３分の１
の溶湯表面積を持つものとした。すなわち、３個合計で
実施例３と同一となるようにした。また、真空チャンバ
４０内の圧力は１×１０^-4Ｔｏｒｒとした。

【００３９】上記装置を用い、リン、アルミニウム、カ
ルシウムをそれぞれ、２５ｐｐｍｗ，７００ｐｐｍｗ，
６５０ｐｐｍｗ含有するＭＧ−Ｓｉ（純度９９．５％、
直径１〜３ｍｍの粉末状）を水冷銅坩堝１ａに１．６ｋ
ｇ挿入し、電子銃１０から出力３０ｋＷの電子ビーム１
１、１３を溶湯表面上を走査させながら照射することに
より、シリコンを溶解させ、５分間溶解した後、原料供
給装置１５から原料となる市販の高純度シリコンを所定
速度で供給した。その後、水冷銅坩堝１ａのオーバーフ
ロー口３からオーバーフローした溶融シリコン２２を水
冷銅坩堝１１ｂを介して水冷銅坩堝１ｃに受け、水冷銅
坩堝１ａのシリコンには電子銃１０から、水冷銅坩堝１
ｂおよび水冷銅坩堝１ｃ中の溶融シリコン２２には、電
子銃１２からそれぞれ出力５０ｋＷの電子ビーム１１、
１３を溶湯表面上を走査させながら照射し、水冷銅坩堝
１ｃのオーバーフロー口３からオーバーフローした精製
された溶融シリコン２２を黒鉛鋳型（受器）３１に受
け、黒鉛鋳型３１内に１０ｋｇの精製されたシリコン３
２がたまるまで電子ビーム溶解を行った。

【００４０】以上のような条件で得られたシリコンの化
学分析を行ったところ、表６のような結果が得られた。
この結果によると、原料を連続的に供給した場合におい
ても、水冷銅坩堝を３個使用した場合は、水冷銅坩堝を
１個もしくは２個使用した場合に比べ、適当な原料の流
入速度を選択すれば、実施例３にある結果と同様に、容
易かつ、短時間に、シリコン中のリン、アルミニウム、
カルシウム濃度をそれぞれ、０．２ｐｐｍｗ、１０ｐｐ
ｍｗ、０．５ｐｐｍｗ以下に低減可能なことがわかる。
この結果からも、使用する坩堝１ａ、１ｂ、１ｃの数が
多いほど、シリコン中のリン、アルミニウム、カルシウ
ムの低減が効果的に行われることが容易に類推される。

【００４１】

【表６】

【００４２】

【発明の効果】本発明は、シリコンを電子ビーム溶解す
るに当たり、溶解したシリコンの底部に残留するリン、
アルミニウム、カルシウムを多量に含有する未溶解原
料、ならびに溶解直後に水冷坩堝に固着するリン、アル
ミニウム、カルシウムを多量に含有するシリコンからの
汚染を防ぐようにしたからシリコン中のリン、アルミニ
ウム、カルシウムの低減を図ることができ、容易かつ短
時間に、シリコン中のリン、アルミニウム、カルシウム
がそれぞれ、０．２ｐｐｍｗ、１０ｐｐｍｗ、０．５ｐ
ｐｍｗ以下であるシリコンが得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシリコンの精製方法および精
製装置を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例のシリコンの精製方法および精
製装置を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例のシリコンの精製方法および精
製装置を示す説明図である。

【図４】従来例のシリコンの精製方法および精製装置を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ坩堝２水冷部３オーバーフロー口１０、１２電子
銃１１、１３電子ビーム１５原料供給装
置２１、２２、３２シリコン３１黒鉛鋳型
（受器）４０真空チャンバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビーム溶解によりシリコンを精製す
るにあたり、減圧下において複数の水冷坩堝を用い、上
位の坩堝に固体原料シリコンを供給しつつまたは固体原
料シリコンを供給した後電子ビームを照射して該固体原
料シリコンを溶解し、該固体原料シリコンを溶解しつつ
または固体原料シリコンが溶解した後溶融シリコンを下
位の坩堝に注湯し、さらに電子ビームの照射を行ないな
がら該溶融シリコンを順次下位の坩堝に注湯することを
繰り返えすことを特徴とするシリコンの精製方法。
【請求項２】シリコンを電子ビーム溶解により精製す
る装置において、固体原料シリコンの供給装置と、下位
の坩堝に溶融シリコンを注湯する手段を備えた複数の水
冷坩堝と、坩堝内のシリコンを溶解する電子ビーム装置
と、溶融シリコンを受納して凝固させる受器とを真空容
器内に備えたことを特徴とするシリコンの精製装置。