(57)【要約】【課題】シリコンインゴットの切断屑を、高純度の太陽電池用シリコンの製造原料としてリサイクル可能にするシリコンの回収方法を提供すること。【解決手段】砥粒を含むスラリーを供給しながらシリコンインゴットをワイヤソーにより切断した後の砥粒及びシリコン屑を含有する使用済みスラリーを液体部分と固体部分とに分離し、分離した該固体部分を、ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)溶液からなる比重分離重液に混ぜて懸濁液を作り、該懸濁液を比重分離してシリコンを回収するシリコンの回収方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒を含むスラリーを供給しながらシリコンインゴットをワイヤソーにより切断した後の砥粒及びシリコン屑を含有する使用済みスラリーを液体部分と固体部分とに分離し、分離した該固体部分を、ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)溶液からなる比重分離重液に混ぜて懸濁液を作り、該懸濁液を比重分離してシリコンを回収するシリコンの回収方法。
【請求項２】
前記固体部分におけるシリコンは粒径が１〜６μｍである請求項１記載のシリコンの回収方法。
【請求項３】
砥粒を含むスラリーを供給しながらシリコンインゴットをワイヤソーにより切断する切断工程、
前記切断工程で生じた、砥粒及びシリコン屑を含有する使用済みスラリーを液体部分と固体部分に分離する分離工程、
分離した前記固体部分を、ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)溶液からなる比重分離重液に混ぜて懸濁液を作り、該懸濁液を比重分離してシリコンを回収するシリコン回収工程、
前記シリコン回収工程で回収したシリコンを溶解し、シリコンインゴットを作成する工程、
とからなる太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項４】
固体部分におけるシリコンは粒径が１〜６μｍである請求項３記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項５】
前記シリコンインゴットは単結晶シリコンインゴットであることを特徴とする請求項３又は４記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項６】
前記シリコンインゴットは多結晶シリコンインゴットであることを特徴とする請求項３又は４記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項７】
前記シリコンを溶解後、チョクラルスキー法で前記シリコンインゴットを作成することを特徴とする請求項５記載の太陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項８】
液体部分と固体部分との分離は、使用済みスラリーを加熱後、濾過することにより行う請求項３ないし７のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項９】
前記比重分離重液の比重をシリコンの比重と砥粒の比重との中間の比重に調整する請求項３ないし８のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１０】
前記切断工程に供するシリコンインゴットは、太陽電池用の単結晶シリコンインゴットである請求項３ないし９のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１１】
前記使用済みスラリーの液体部分は、前記切断工程におけるスラリーの原料として再利用する請求項３ないし１０のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１２】
前記比重分離は、重力以外の外力による加速度を加えて行う請求項３ないし１１のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１３】
前記重力以外の外力は、遠心力である請求項１２記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１４】
前記砥粒は炭化ケイ素からなる請求項３ないし１３のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１５】
前記太陽電池用のシリコンは単結晶シリコンである請求項３ないし１４のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【請求項１６】
前記太陽電池用のシリコンは鋳造多結晶シリコンである請求項３ないし１４のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、シリコンの回収方法及び太陽電池用シリコンの製造方法に係る。太陽電池用のシリコンとしては、単結晶シリコンあるいは鋳造多結晶シリコンを含む。
【背景技術】
【０００２】
例えば、太陽電池に使用する単結晶シリコン中の不純物元素の濃度は、光電変換効率を確保する上から、炭素、酸素以外は１ｐｐｍ以下、炭素、酸素は各々５〜１０ｐｐｍ以下にする必要がある。この濃度が太陽電池用の単結晶シリコンとしての目標仕様である。
不純物濃度では、半導体装置用シリコンの標準仕様は９９．９９９９９９９９９ｗｔ％であり、太陽電池用シリコンの標準仕様は９９．９９９９９ｗｔ％である。
また、太陽電池が広く利用されるためには、この単結晶シリコンを安価に量産する必要がある。
【０００３】
従来、太陽電池用単結晶シリコンは、半導体用単結晶シリコンと同様、気相法を主体にして製造されている。つまり、まず、高純度の酸化珪素ＳｉＯ２を高純度Ｃで還元して、純度の低いメタラジカルシリコンを製造する。その後、上記メタラジカルシリコンをシラン化あるいは、塩化物としてから、蒸留法によって高純度化し、さらに、水素還元析出法で凝固し、基板原料とする。
【０００４】
しかし、この気相法は、製造コストが高くなると共に、エネルギー効率も低い。また、気相法は、本来がＬＳＩなどの半導体装置用としての技術なので、できあがったシリコンは、太陽電池用としては純度が良すぎる。そのため、多量のドーパントなどを添加して調整する必要があり、この気相法は、太陽電池用のシリコンの製造方法としては好ましくない。
【０００５】
そこで、太陽電池用シリコンの製造方法として、種単結晶を回転しながら垂直方向に引き上げて凝固を行うことにより棒状の単結晶シリコン（単結晶シリコンインゴット）をつくる方法、すなわち、チョクラルスキーが用いられる。
【０００６】
シリコンインゴットは、ワイヤソーを用いて、引上げ軸に垂直な方向にを輪切りにスライスすることによって多数枚のウエハに切断される。この切断は、走行するワイヤーにシリコンインゴットを押し付けつつ、その切断界面に砥粒を含む切削用スラリーを導入することによって行われている。
【０００７】
スラリーは一般に、鉱油またはある種の水溶性液体（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））のような潤滑または冷却液、および炭化珪素のような砥粒を含んでいる。
【０００８】
上記切断の際に、切断部の結晶シリコンは、シリコン屑としてスラリー中に混入する。切削が進むにつれて単結晶シリコンインゴットの切削屑の混入量が多くなると、スラリー粘度が変化したり、切削効率が低下する。このことにより、切削の状態が変化し、得られるウェハの表面状態も変化してしまい好ましくない。また、最終的にはスラリーを使用することができなくなる。そこで、かかるスラリーは、使用済スラリーとして廃棄される。すなわち、シリコン屑と炭化ケイ素のような砥粒を含んでいる使用済みのスラリーは工程外に廃棄されている。
【０００９】
ところで、シリコンインゴットの切断により生じるシリコン屑は、シリコンインゴットのほぼ５０％に相当し、製造工程における単結晶シリコン消費に大きく寄与している。したがって、このシリコン屑を再利用できれば、チョクラルスキー単結晶シリコンの製造方法は一層効率が良くなり、安価な太陽電池用単結晶シリコンの製造が可能になる。
【００１０】
特許文献１には、砥粒成分と潤滑液成分とを含む使用済スラリーを加熱して粘度を低下させた後、固体部分と液体部分とに分離し、固体部分に水を添加して懸濁液とし、これを再使用可能な砥粒を含む懸濁液と棒状の単結晶シリコンと切削屑等を含む懸濁液とに分離するスラリーの分離、再生方法が提案されている。
【００１１】
特許文献２には、沈降分離等の方法により使用済スラリーを、砥粒を主として含む分散液と棒状の単結晶シリコン切削屑を主として含む分散液とに分離し、次いで、遠心分離等の方法により棒状の単結晶シリコン切削屑を主として含む分散液から分散媒を回収するスラリー再生方法が提案されている。
しかしながら、特許文献１，２では、いずれもスラリーの回収、再利用を目的としたもので高価なシリコン原料を回収することは明記されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００２−５１９２０９号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、結晶シリコンの切断屑を、高純度の太陽電池用シリコンの製造原料としてリサイクル可能にするシリコンの回収方法及び太陽電池用シリコンの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、砥粒を含むスラリーを供給しながらシリコンインゴットをワイヤソーにより切断した後の砥粒及びシリコン屑を含有する使用済みスラリーを液体部分と固体部分とに分離し、分離した該固体部分を、ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)溶液からなる比重分離重液に混ぜて懸濁液を作り、該懸濁液を比重分離してシリコンを回収するシリコンの回収方法である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、前記固体部分におけるシリコンは粒径が１〜６μｍである請求項１記載のシリコンの回収方法である。
請求項３に係る発明は、砥粒を含むスラリーを供給しながらシリコンインゴットをワイヤソーにより切断する切断工程、
前記切断工程で生じた、砥粒及びシリコン屑を含有する使用済みスラリーを液体部分と固体部分に分離する分離工程、
分離した前記固体部分を、ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)溶液からなる比重分離重液に混ぜて懸濁液を作り、該懸濁液を比重分離してシリコンを回収するシリコン回収工程、
前記シリコン回収工程で回収したシリコンを溶解し、シリコンインゴットを作成する工程、
とからなる太陽電池用のシリコンの製造方法である。
【００１６】
本発明者は、切断屑の成分に関しての研究を行った。その結果、切断屑の顕微鏡観察と粉末X線回折実験で、切断屑の成分が炭化ケイ素、ワイヤーソーから脱落した鉄成分、高純度シリコン粒より構成されることがわかった。また、シリコン粒の粒径は１〜６μｍの範囲で分布していることも知見した。
実験を繰り返し行った結果、切断屑の成分がこのような場合には、比重分離重液を用いてスラリーから比重分離して高純度シリコン粒を回収することが可能ではないかとの着想を得た。そこで、実験を重ねたところ、太陽電池用のレベルの純度を達成することが可能なことを見出し本発明をなすに至った。
請求項４に係る発明は、固体部分におけるシリコンは粒径が１〜６μｍである請求項３記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
本発明者は、シリコン粒の粒径を変化させて観察したところ、粒径が６μｍより小さい場合には、ワイヤソーの切片の食い込みがなく、６μｍを超えるシリコン粒にはワイヤソーの切片食い込みが存在していることを確認した。
そこで、さらに実験を重ねたところ、使用済みのスラリー中の固形部分を特定の比重分離重液中に縣濁させることにより、比重分離が可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、シリコン粒にワイヤソーの切片その他の物が食う込み状態にある場合には比重分離を行っても分離することはできないが食い込み状態に無い場合には比重分離がより確実に可能となるものと推測される。、
また、回収したシリコンは、太陽電池用のシリコンとしての仕様を満たすものであることを確認した。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記シリコンインゴットは単結晶シリコンインゴットであることを特徴とする請求項３又は４記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項６に係る発明は、前記シリコンインゴットは多結晶シリコンインゴットであることを特徴とする請求項３又は４記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項７に係る発明は、前記シリコンを溶解後、チョクラルスキー法で前記シリコンインゴットを作成することを特徴とする請求項５記載の太陽電池用シリコンの製造方法である。
請求項８に係る発明は、液体部分と固体部分との分離は、使用済みスラリーを加熱後、濾過することにより行う請求項３ないし７のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項９に係る発明は、前記比重分離重液の比重をシリコンの比重と砥粒の比重との中間の比重に調整する請求項３ないし８のいずれか１項記載の太陽電池用の単結晶シリコンの製造方法である。
請求項１０に係る発明は、前記切断工程に供するシリコンインゴットは、太陽電池用の単結晶シリコンインゴットである請求項３ないし９のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項１１に係る発明は、前記使用済みスラリーの液体部分は、前記切断工程におけるスラリーの原料として再利用する請求項３ないし１０のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項１２に係る発明は、前記比重分離は、重力以外の外力による加速度を加えて行う請求項３ないし１１のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項１３に係る発明は、前記重力以外の外力は、遠心力である請求項１２記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項１４に係る発明は、前記砥粒は炭化ケイ素からなる請求項３ないし１３のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項１５に係る発明は、前記太陽電池用のシリコンは単結晶シリコンである請求項３ないし１４のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
請求項１６に係る発明は、前記太陽電池用のシリコンは鋳造多結晶シリコンである請求項３ないし１４のいずれか１項記載の太陽電池用のシリコンの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、結晶シリコンの切断屑を、太陽電池用単結晶シリコンの製造原料としても使用可能なレベルで回収することができる。従って、シリコンのリサイクルが可能になり、太陽電池用の単結晶シリコンの製造コストを減少させることが可能になる。
また廃棄しなければならない廃棄物の量を減少させる効果もある。
【００１９】
また、潤滑または冷却液を、スラリー中の固形物から分離することによって効率的に再生し、再生された潤滑または冷却液および再生された砥粒を、シリコンウエハ製造工程に再導入できるようになる。
【００２０】
また、本発明によれば、同一の太陽電池用シリコンの製造工程、例えば棒状の単結晶シリコン引き上げに原料としてリサイクルが可能となり、シリコン歩留の向上に大きく貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係る分離工程後における固形部分の粉末Ｘ線回折図である。
【図２】本発明の実施例に係る回収工程後における回収シリコンの粉末Ｘ線回折図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施形態により限定されるものではない。
【００２３】
本発明のシリコンの回収方法に係る実施の形態では、シリコンの回収方法砥粒を含むスラリーを供給しながらシリコンインゴットをワイヤソーにより切断した後の砥粒及びシリコン屑を含有する使用済みスラリーを液体部分と固体部分とに分離する。
分離した固体部分を、ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)溶液からなる比重分離重液に混ぜて懸濁液を作る。
この懸濁液を比重分離してシリコンを回収する。
以下、より詳細に説明する。
【００２４】
（シリコンインゴット）
回収対象となる切削屑は、シリコンインゴットを切断することにより生じるシリコン切削屑である。
シリコンインゴットは、単結晶、多結晶又はアモルファスのシリコンインゴットのいずれでもよいが、太陽電池用のシリコンインゴットを切断することにより生じるシリコン切削屑を用いることが一つの工程内でのリサイクルとなるため好ましい。
【００２５】
（スラリー）
インゴットを加工するために、不水溶性、非水溶性や水溶性の切削液を用いながらバンドソーで切断したり、不水溶性や水溶性の切削液にシリコンカーバイドの砥粒を混合して作製したスラリーを使用しながらワイヤソーで切削加工を行う。
不水溶性の切削油剤には鉱物油や植物油あるいは合成油などが使用される。水溶性の切削剤成分として、一般的にはプロピレングリコールなどのグリコール化合物に引火点を無くすために水を混合したもの、さらにこれに分散剤や防錆剤を添加したものなどが使用される。
【００２６】
スラリーの分散媒としては、例えば、鉱物油や植物油あるいは合成油、またはある種の水溶性液体（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））のようなグリコール化合物潤滑が用いられる。この分散媒は炭化珪素のような砥粒を含んでいる。
【００２７】
砥粒としては、一般的に研磨材として用いられるものであればよく、例えば、炭化ケイ素、酸化セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、窒化珪素を挙げることができ、これらを単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。更にこの中でも、炭化珪素が硬度及び経済性の面から好ましい。このような砥粒に用いることのできる化合物は市販されており、具体的には炭化ケイ素としては、商品名ＧＣ（Green Silicon Carbide）およびＣ（Black Silicon Carbide）（（株）フジミインコーポレーテッド社製）、酸化アルミニウムとしては、商品名ＦＯ（FujimiOptical Emery）、Ａ（Regular Fused Alumina）、ＷＡ（White
Fused Alumina）およびＰＷＡ（Platelet Calcined Alumina）（（株）フジミインコーポレーテッド社製）等が挙げられる。
【００２８】
砥粒の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、好ましくは１μｍ〜６０μｍ、より好ましくは５μｍ〜２０μｍである。砥粒の平均粒子径が１μｍ未満であると、切断速度が著しく遅くなってしまい実用的ではなく、砥粒の平均粒子径が６０μｍを超えると、切断後のウエハ表面の表面粗さが大きくなり、ウエハ品質が低下してしまうことがあるため好ましくない。
【００２９】
また、砥粒の含有量は、特に限定されるものではないが、シリコンインゴット切削用スラリー全体の質量に対して、好ましくは３０質量％〜７０質量％である。砥粒の含有量が３０質量％未満であると、切断速度が遅くなり、実用性が乏しくなることがあり、砥粒の含有量が７０質量％を超えると、スラリーの粘度が過大になって、スラリーを切断界面に導入し難くなることがある。
【００３０】
また、スラリーの分散媒である切削油としては、切削粒子を用いる切断装置に通常用いられるものであれば特に限定されない。例えば、精製鉱油、石油系溶剤、天然油脂、分散安定剤、界面活性剤、粘度調整剤、酸化防止剤等を含有してなる水不溶性油等が挙げられる。
【００３１】
（切削屑）
切削屑とは、シリコンインゴットスライス時に、切削粒子によって削り出された半導体材料の微粉である。粒径は、切削粒子より小さく、サブミクロン領域に主要な粒径分布を占めている。
【００３２】
（切断）
本発明では、シリコンインゴットからシリコンウエハをワイヤソーによりスライスする際に使用した、砥粒を含む使用済スラリーを処理して、数種類の成分を回収し、新しいスラリーの製造に再使用する。
【００３３】
（ワイヤソー)
ワイヤソーは、１８０μｍ程度の細い鋼製のワイヤーからなる。このワイヤソーに、平均粒径２０μｍ程度の切削粒子（砥粒）を高粘度の切削油によって絡ませて、それを半導体材料のインゴットに擦りつけることによりインゴットを切断する。
【００３４】
（他の含有物）
また、スラリーには、本発明の効果を損なわない範囲内で、他の添加剤を含有させることができる。この他の添加剤としては、一般的な加工油剤に使用される添加剤を用いることができる。例えば、潤滑剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤、防食剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤、ぬれ剤、キレート剤、染料、香料、冷却剤等が挙げられる。尚、上記他の添加剤の含有量は適宜調整することができる。
【００３５】
（固形部分の分離）
シリコンインゴットからシリコンウエハをスライスするのに使用されるところの、砥粒成分および潤滑液成分を含んで成る使用済スラリーを固形部分と液体部分に分離する。分離しることなくそのままそのまま比重分離重液に縣濁するとポリタングステン酸ナトリウムがスラリーの非水溶性オイルによって汚染され、再利用が困難になる。ひいては、スラリーの非水溶性オイルが炭素濃度をあげてしまい、目標仕様を満たさなくなります。
固形部分と液体部分との分離手法は、特に限定されない。例えば、７０℃において熱処理をすればよい。この場合、液体部分を濾過し液体の分散剤はそのまま、切断工程へ再利用する。
【００３６】
（比重分離重液）
上記の固形部分をポリタングステン酸ナトリウム（化学式：３Ｎａ２ＷＯ４・９ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）溶液からなる比重分離重液に、単結晶シリコンの切断工程から生じたシリコン屑を含む固形物からなるスラリーを混ぜて懸濁液を作り、該懸濁液を比重分離して高純度シリコン粒を回収する。ポリタングステン酸ナトリウムは２．５〜２．９の範囲の比重を有する。比重の調整は、例えば、水の増減により行えばよい。
【００３７】
具体的な処方例を述べる。
後述する実施例で述べるように、例えば、２０℃で蒸留水２６０グラムとポリタングステン酸ナトリウム（化学式：３Ｎａ２ＷＯ４・９ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）粉末８４０グラムから比重２．９４のポリタングステン酸ナトリウム（化学式：３Ｎａ２ＷＯ４・９ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）溶液を３４０ｃｃ作成する。
シリコンの比重２．３２８と炭化ケイ素の比重３．２１７、酸化アルミニュウムの比重３．９８７、鉄の比重７．８７の中間値となり、蒸留水の比重１．００よりは高比重のほうが後述する分離効率が高い。
【００３８】
なお、溶液の保存には、密閉できる容器を用いる。この溶液は、かなり重くなるので（１リットルで３ｋｇ弱）、ある程度しっかりした容器が必要である。また数１００ｍリットルずつ分けて保存するのがよい。正確には溶液比重の調整液比重を測定しながら希望の比重に調整していくことが望ましい。
溶液の比重を下げたいときは少しずつ蒸留水を加え、比重を上げたいときは高比重のポリタングステン酸ナトリウム（化学式：３Ｎａ２ＷＯ４・９ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）溶液を少しずつ混合する。
【００３９】
（太陽電池用の単結晶シリコンインゴットの製造）
回収したシリコンを坩堝に入れる。その際、回収シリコンを１００％としてもよいし、新品のシリコンに対して適宜の割合で混合してもよい。
溶解後は、定法により、種結晶を用いてによりシリコンインゴットを作成する。
（太陽電池用の鋳造多結晶シリコンの製造）
回収したシリコンを坩堝に入れる。その際、回収シリコンを１００％としてもよいし、新品のシリコンに対して適宜の割合で混合してもよい。
溶解後、溶湯を型などに鋳造することにより多結晶シリコンを作製することもできる。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
チョクラルスキーにより製造した太陽電池用の単結晶シリコンインゴットを一本用意した。このインゴットは外径１６ｍｍ、長さ９５ｍｍ、純度９９．９９９９９ｗｔ％である。このインゴットを１８μｍ径の鋼製のワイヤソーによりウエハ状にスライスした。スライスに際してはスラリーを供給しながら行った。なお、ワイヤソーは、ディスコ社製のものを使用した。スラリーは非水溶性オイルに砥粒を混合したスラリーを使用した。なお、ウエハ厚は０．５ｍｍとした。分散媒に炭化ケイ素からなる砥粒を含ませた。
【００４１】
シリコンインゴットを一本切断後における、砥粒や潤滑剤を含む使用済みのスラリーを７０℃に加熱する熱処理を行った。
熱処理後、液体部分を濾過することにより固体部分と液体部分との分離した。液体の分散剤はそのまま、切断工程へ再利用した。
固体部分について粉末Ｘ線回折を行った。
回折結果を図１に示す。図１に示すように、シリコンのメインピークである（１１１）面と（３１１）面の反射が明瞭に観察された。それ以外はスラリーの主成分である炭化ケイ素のピークとワイヤソーの主成分である鉄の反射が見られた。
【００４２】
前記と同様の工程を経て使用済みスラリーから固体部分を得た。
２０℃で蒸留水２６０グラムとポリタングステン酸ナトリウム（化学式：３Ｎａ２ＷＯ４・９ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）粉末８４０グラムから比重２．９４のポリタングステン酸ナトリウム（化学式：３Ｎａ２ＷＯ４・９ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）溶液を３４０ｃｃ作成した。
シリコンの比重２．３２８と炭化ケイ素の比重３．２１７、酸化アルミニュウムの比重３．９８７、鉄の比重７．８７の中間値となり、蒸留水の比重１．００よりは高比重のほうが後述する分離効率が高い比重分離重液を得た。
【００４３】
次に、シリコン屑を含む固形部分を主体とするスラリーをポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)水溶液に混ぜて、懸濁液を作り、懸濁液を入れたビーカーをマグネッチックスターラーに載せる。懸濁液を充分攪拌して、化学濾紙に放置した。濾過された固形物について、銅の固有X線を射出するX線管球を用いて、粉末Ｘ線回折を行った。
【００４４】
図２は、濾過されたシリコン切断屑の固形部の粉末Ｘ線回折図であり、図２の縦軸は回折した反射Ｘ線強度を示し、横軸は回折角を示している。
図２に示すように、シリコンのメインピークである（111）面と（220）面と（311）面の反射が明瞭に観察された。それ以外のスラリーの固形物主成分である炭化ケイ素のピークとワイヤーソーの主成分である鉄の反射があまり見られなかった。
この濾過された固形物をフッ酸（ＨＦ）で洗浄してチョクラルスキー単結晶シリコンの製造を行った。なお、フッ酸による洗浄は、比重分離重液にシリコンが接触することで形成される二酸化珪素（ＳｉＯ２）の膜を除去すること目的とするものである。引き上げ軸は＜001＞で抵抗率制御の為のドーピングも行い目標仕様を満足することを確認した。
なお、太陽電池用のシリコンの目標仕様は、炭素、酸素以外は１ｐｐｍ以下、炭素、酸素は各々５〜１０ｐｐｍ以下である。
【００４５】
（実施例２）
以上は地球の重力の加速度を用いた比重分離方式であったが、人工的な加速度を用いる遠心分離器の実験も試行した。遠心分離器を用いて比重分離を行った場合、わずかに分離時間が短縮されるが、図２と同じ分離物が得られた。溶液と分離する固形物との比重差が小さいと沈降速度が小さく、自然沈降による分離では時間がかかりすぎるためであると言われているが、短時問で分離が終わると、純水の蒸発による比重の変化を防ぐことができるので遠心分離器は有効である。該ポリタングステン酸ナトリウム(化学式:3Na2WO4・9WO3・H2O)水溶液中で分離させるのに1000回転毎分程度の低回転速度で1分間も行えほぼ十分であることが実験から得られた。
なお、以上の実施例において、スラリーを繰り返し使用したところ、シリコン粒の粒径は、６μｍを超える大きさになる場合が生じ、その場合においては、不純物濃度（特にＦｅ）は、６μｍ以下の場合に比べると高かった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、太陽電池用単結晶シリコン製造装置に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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