浆料用氮化硅粉末及其制造方法、离型材用氮化硅粉末浆料及其制造方法、离型材用氮化硅粉末、离型材、以及多结晶硅铸造用铸模及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种离型材用氮化硅粉末浆料及其制造方法、离型材用氮化硅粉末、离型材、以及用以获得该离型材用氮化硅粉末浆料的浆料用氮化硅粉末及其制造方法、以及多结晶硅锭的离型性良好的多结晶硅铸造用铸模及其低成本制造方法，上述离型材用氮化硅粉末浆料无需使用粘合剂等添加剂且无需经过烧结步骤即可于多结晶硅铸造用铸模形成不仅多结晶硅锭的离型性良好且多结晶硅锭铸造后对铸模的密接性也良好的离型层。本发明专利技术涉及一种浆料用氮化硅粉末，其是用于多结晶硅铸造用铸模的离型层形成用浆料的氮化硅粉末，且比表面积为5～50m2/g，非晶质氮化硅的比例为1.0～25.0质量％，含氧量为0.6～2.5质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可以低成本制造高光电转换效率的多结晶硅锭且形成有离型层的多结晶硅铸造用铸模及其制造方法、用以形成该离型层的离型材用氮化硅粉末浆料及其制造方法、以及构成该离型层的离型材。进而涉及一种用以获得该离型材用氮化硅粉末浆料的浆料用氮化硅粉末及其制造方法、以及构成离型材的离型材用氮化硅粉末。
技术介绍
作为用以形成太阳电池的半导体基板的一种，广泛使用多结晶硅，其生产量逐年递增。此种多结晶硅通常是通过向石英制或可分割的石墨制铸模内浇注熔融硅后使之凝固的方法、或者使铸模内所收容的硅原料熔融且使之凝固的方法进行制造。近年来，尤其需求低价格的多结晶硅基板，为了满足此要求，必须使多结晶硅锭实现低成本化。并且，为此重要的是开发可以低成本制造能够高良率地制造多结晶硅锭的铸模的技术。对高良率地制造多结晶硅锭而言所必须的是多结晶硅锭自铸模的离型性较佳、离型时多结晶硅锭不会产生缺陷等。通常在多结晶硅铸造用铸模的内表面形成有离型层，以提高多结晶硅锭自铸模的离型性，并抑制杂质自铸模混入至多结晶硅锭内。因此，为了优化多结晶硅锭自铸模的离型性，必须在铸模内表面形成离型性较佳的致密离型层。又，在铸模内表面形成离型性较佳的致密离型层的同时所必需的是以低成本制造方法于铸模形成离型层。作为该离型层的材料(离型材)，一般鉴于熔点较高、对硅锭的污染较少的特征而使用氮化硅、碳化硅、氧化硅等高纯度粉末或这些粉末的混合粉末，关于由这些粉末所构成的离型材或将离型材被覆于铸模表面而形成离型层的方法、使用形成有离型层的铸模制造硅锭的方法，自先前以来就有大量研究开发。例如专利文献1中揭示有如下硅锭制造用铸模的制造方法，即，将氮化硅粉末在大气下于700～1300℃进行表面氧化处理，混合平均粒径20μm左右的二氧化硅后，添加作为粘合剂的聚乙烯醇(以下有时记载为PVA)水溶液，进行混练而形成坯土状，进而滴加粘合剂水溶液而制成浆料，将所制造的浆料涂布于铸模，在160～260℃进行热处理(干燥)，反复进行上述步骤10次。专利文献2中揭示有如下多结晶硅铸造用铸模的制造方法，即，对收容于石
墨坩埚内的非晶质氮化硅粉末进行煅烧而获得平均粒径不同的氮化硅粉末，将调配有上述氮化硅粉末的浆料涂布于铸模，加以干燥后在大气下于1100℃进行煅烧。并且专利文献2中记载：通过形成于铸模侧粒径较小的氮化硅粒子的比例较大且于熔融硅侧粒径较大的氮化硅粒子的比例较大的离型层，可抑制多结晶硅锭与铸模表面发生固着，或抑制多结晶硅锭于离型时产生缺陷、破损，而高良率地获得高品质硅锭。专利文献1日本特开2010-195675号公报专利文献2国际公开第2012/090541号专利文献3日本特开平9-156912号公报。
技术实现思路
专利技术所欲解决的问题然而，专利文献1记载的铸模的制造方法需要实施将氮化硅粉末预先于700～1300℃的高温大气中进行热处理的步骤、将氮化硅粉末与二氧化硅进行混合的步骤、对所获得的混合粉末添加粘合剂水溶液而进行混练的步骤、进而将其稀释而制备浆料的步骤等多个步骤。需要用以对氮化硅粉末进行氧化处理的设备，且繁杂步骤较多，铸模的制造成本变高。又，将离型材涂布后的热处理温度设为300℃以下，但若为该温度，则难以将源自粘合剂的C(碳)自离型层去除，因此C(碳)会自离型层混入至熔融硅中并作为杂质而残留于多结晶硅锭。即便将此种多结晶硅锭用作基板，太阳电池的光电转换效率也不会变高。为了获得含C(碳)量较少的多结晶硅锭，必须提高离型材涂布后的热处理温度，进而多结晶硅锭的制造成本变高。又，专利文献2记载的铸模的制造方法必须实施平均粒径较大的氮化硅粉末与平均粒径较小的氮化硅粉末的混合步骤、及高温(1100℃)的离型层烧结处理步骤。必须耗费时间进行混合步骤，且需要用以进行离型层烧结的高温热处理装置，从而该铸模的制造方法也不是低成本的方法。进而，为了对氮化硅粉末的平均粒径进行调整，必须在氮化硅粉末制造的煅烧步骤中改变原料的填充方法并调节填充量，因此存在氮化硅粉末的生产性也变差的倾向。又，该离型材用氮化硅粉末是通过向石墨坩埚内装入原料非晶质Si-N(-H)系化合物粉末而进行煅烧的方法所获得的氮化硅粉末，因此石墨坩埚中所不可避免存在的Fe(铁)会混入至氮化硅粉末中，所获得的氮化硅粉末含有一定量的Fe(铁)。Fe(铁)易自于内表面形成有由上述氮化硅粉末所构成的离型层的铸模混入至熔融硅中，因此也存在由所获得的多结晶硅锭难以获得光电转换效率较高的基板的问题。本专利技术是鉴于如上所述的先前问题而成的，其目的在于提供一种离型材用氮化硅粉末浆料及其制造方法、离型材用氮化硅粉末、离型材、以及用以获得该离
型材用氮化硅粉末浆料的浆料用氮化硅粉末及其制造方法、以及多结晶硅锭的离型性良好的多结晶硅铸造用铸模及其低成本制造方法，上述离型材用氮化硅粉末浆料无需使用粘合剂等添加剂且无需经过烧结步骤即可于多结晶硅铸造用铸模形成不仅多结晶硅锭的离型性良好且多结晶硅锭铸造后对铸模的密接性也良好的离型层。解决问题的技术手段因此，本专利技术人等人为解决上述问题，对用以形成高良率良好且低成本地制造多结晶硅锭的多结晶硅铸造用铸模的离型层的氮化硅粉末经过反复的努力研究，结果发现：含有特定非晶质氮化硅且比表面积及氧化程度(含氧量)为特定的氮化硅粉末为适于解决上述问题的氮化硅粉末。又，本专利技术人等人发现含有上述氮化硅粉末的浆料于涂布后未经过烧结于铸模的步骤即可形成致密且牢固的离型层，并且发现若将使上述浆料分散于水中后加以干燥所得的氧化程度(含氧量)特定的氮化硅粉末用作多结硅铸造用铸模的离型材，则即便未添加粘合剂等添加剂，离型层对铸模的密接性也较高，以及发现可形成多结晶硅锭与铸模表面的离型性较佳的离型层，从而完成本专利技术。即，本专利技术关于一种浆料用氮化硅粉末，其是用于多结晶硅铸造用铸模的离型层形成用浆料的氮化硅粉末，其特征在于：比表面积为5～50m2/g，非晶质氮化硅的比例为1.0～25.0质量％，含氧量为0.6～2.5质量％。又，本专利技术关于一种离型材用氮化硅粉末浆料，其特征在于将上述浆料用氮化硅粉末与水进行混合而获得。又，本专利技术关于一种离型材用氮化硅粉末，其是将上述浆料用氮化硅粉末与水进行混合而浆料化、其后使该浆料干燥所获得的氮化硅粉末，其特征在于含氧量为0.7～5.0质量％。又，本专利技术关于一种离型材，其是构成形成于多结晶硅铸造用铸模的离型层者，其特征在于含有上述离型材用氮化硅粉末。又，本专利技术关于一种多结晶硅铸造用铸模，其中，于铸模内表面形成有由上述离型材所构成的离型层。又，本专利技术关于一种浆料用氮化硅粉末的制造方法，其是制造上述浆料用氮化硅粉末的方法，其特征在于：在选自氮气、不活性气体及还原性气体中的1种以上的气体环境下，使用旋窑炉或者将1100～1400℃的温度范围中的升温速度调整为10～1000℃/小时的批次炉或推式连续炉，对使含氮的硅烷化合物热分解所获得的比表面积为300～800m2/g的非晶质Si-N(-H)系化合物在1200～1400℃进行热分解。又，本专利技术关于一种离型材用氮化硅粉末浆料的制造方法，其特征在于将上述浆料用氮化硅粉末与水进行混合。又，本专利技术关于一种多结晶硅铸造用铸模的制造方法，其特征在于具备以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浆料用氮化硅粉末，其是用于多结晶硅铸造用铸模的离型层形成用浆料的氮化硅粉末，其特征在于：比表面积为5～50m2/g，非晶质氮化硅的比例为1.0～25.0质量％，含氧量为0.6～2.5质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.12 JP 2014-0240751.一种浆料用氮化硅粉末，其是用于多结晶硅铸造用铸模的离型层形成用浆料的氮化硅粉末，其特征在于：比表面积为5～50m2/g，非晶质氮化硅的比例为1.0～25.0质量％，含氧量为0.6～2.5质量％。2.一种离型材用氮化硅粉末浆料，其是将权利要求1所述的浆料用氮化硅粉末与水进行混合而获得。3.一种离型材用氮化硅粉末，其是将权利要求1所述的浆料用氮化硅粉末与水进行混合而浆料化、其后使该浆料干燥所获得的氮化硅粉末，且含氧量为0.7～5.0质量％。4.一种离型材，其是构成形成于多结晶硅铸造用铸模的离型层，其特征在于：含有权利要求3所述的离型材用氮化硅粉末。5.一种多结晶硅铸造用铸模，其中，在铸模的内表面形成有由权利要求4所述的离型材所构成的离...

【专利技术属性】
技术研发人员：山尾猛，本田道夫，治田慎辅，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP