特許 5986534 シリコン鋳造用鋳型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5986534

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】シリコン鋳造用鋳型

(51)【国際特許分類】

   C01B 33/02 20060101AFI20160823BHJP

【ＦＩ】

   C01B33/02 Z

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-101895(P2013-101895)

(22)【出願日】2013年5月14日

(65)【公開番号】特開2014-221696(P2014-221696A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2015年11月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000222842

【氏名又は名称】東洋炭素株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098305

【弁理士】

【氏名又は名称】福島 祥人

(72)【発明者】

【氏名】宮谷 俊行

【審査官】 森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０４６６７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２１０８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１５０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８６３８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ３３／００ − ３３／１９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン鋳造用の鋳型であって、
炭素繊維強化炭素複合材により形成される複数の鋳型部材と、
漏れ止め部材とを備え、
前記複数の鋳型部材が組み合わされることによりシリコン原料が収容される収容空間が形成され、
前記漏れ止め部材は、前記複数の鋳型部材同士の当接部を覆うように設けられる、鋳型。

【請求項2】

前記複数の鋳型部材は、
前記収容空間の底部に位置する底部材と、
前記収容空間の側部に位置する複数の側壁部材とを含み、
前記底部材に前記複数の側壁部材が当接するとともに前記複数の側壁部材が互いに当接することにより前記収容空間が構成され、
前記漏れ止め部材は、前記複数の側壁部材同士の当接部である側当接部を外側から閉塞するように設けられる、請求項１記載の鋳型。

【請求項3】

前記漏れ止め部材は、前記複数の側壁部材の前記側当接部を外側から閉塞する第１の部材と、前記複数の側壁部材と前記第１の部材との当接部を外側から閉塞する第２の部材とを含む、請求項２記載の鋳型。

【請求項4】

前記第１および第２の部材は、Ｌ字状に一体的に形成される、請求項３記載の鋳型。

【請求項5】

前記複数の側壁部材および前記漏れ止め部材の外周縁を取り囲むように設けられる一体の補強部材をさらに備える、請求項２〜４のいずれか一項に記載の鋳型。

【請求項6】

前記補強部材は、複数の面状織布が積層されることより形成される面状体であり、
前記複数の面状織布は、２次元に編み込まれた面状織布および／または複数の１次元の織布が繰り返し直交することより形成される面状織布を含み、
前記面状体を構成する前記複数の前記面状織布が前記複数の側壁部材および前記漏れ止め部材の外側の側面と直交するように前記補強部材が配置される、請求項５記載の鋳型。

【請求項7】

前記漏れ止め部材は、炭素繊維強化炭素複合材により形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋳型。

【請求項8】

前記複数の鋳型部材は多孔質材料からなり、
前記収容空間内における前記複数の鋳型部材の孔に化学気相含浸処理によりマトリックスが充填される、請求項１〜７のいずれかに一項記載の鋳型。

【請求項9】

前記収容空間内における前記複数の鋳型部材の面に離型材層が形成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋳型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリコン鋳造用鋳型に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体基板の製造工程等において、加熱溶融されたシリコン融液が鋳型内に注入された後、凝固されることにより多結晶シリコンが形成されている。あるいは、鋳型内に充填されたシリコン原料が高温で溶解された後、凝固されることにより多結晶シリコンが形成されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１０４７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のシリコン鋳造用鋳型は、１つの底部材と４つの側部材とにより構成される。しかしながら、この鋳型内にシリコン融液を注入すると、底面部材と側部材との間または複数の側部材間からシリコン融液が漏れ出す可能性がある。

【0005】

本発明の目的は、シリコン融液の漏れ出しが防止されたシリコン鋳造用鋳型を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明に係る鋳型は、シリコン鋳造用の鋳型であって、炭素繊維強化炭素複合材により形成される複数の鋳型部材と、漏れ止め部材とを備え、複数の鋳型部材が組み合わされることによりシリコン原料が収容される収容空間が形成され、漏れ止め部材は、複数の鋳型部材同士の当接部を覆うように設けられるものである。

【0007】

この鋳型においては、複数の鋳型部材が組み合わされることにより収容空間が形成される。鋳型の収容空間に溶融されたシリコン原料（シリコン溶液）が注入されることにより、収容空間にシリコン溶液が収容される。あるいは、鋳型の収容空間に収容された固体状のシリコン原料が加熱されることにより、収容空間内のシリコン原料がシリコン融液となる。ここで、複数の鋳型部材同士の当接部は、漏れ止め部材により覆われる。これにより、鋳型の収容空間内のシリコン融液が複数の鋳型部材間から外部へ漏れ出すことを防止することができる。

【0008】

（２）複数の鋳型部材は、収容空間の底部に位置する底部材と、収容空間の側部に位置する複数の側壁部材とを含み、底部材に複数の側壁部材が当接するとともに複数の側壁部材が互いに当接することにより収容空間が構成され、漏れ止め部材は、複数の側壁部材同士の当接部である側当接部を外側から閉塞するように設けられてもよい。

【0009】

この場合、収容空間は、底部材に複数の側壁部材が当接されるとともに複数の側壁部材が互いに当接されることにより構成される。これにより、鋳型の構成を単純化することができる。また、複数の側壁部材同士の当接部である側当接部が漏れ止め部材により外側から閉塞される。これにより、鋳型の収容空間内のシリコン融液が複数の側壁部材の側当接部から外部へ漏れ出すことを確実に防止することができる。

【0010】

（３）漏れ止め部材は、複数の側壁部材の側当接部を外側から閉塞する第１の部材と、複数の側壁部材と第１の部材との当接部を外側から閉塞する第２の部材とを含んでもよい。

【0011】

この場合、複数の側壁部材の側当接部が第１の部材により外側から閉塞され、複数の側壁部材と第１の部材との当接部が第２の部材により外側から閉塞される。これにより、互いに隣合う複数の側壁部材の側当接部からのシリコン融液の漏れ出しを確実に防止することができる。

【0012】

（４）第１および第２の部材は、Ｌ字状に一体的に形成されてもよい。

【0013】

この場合、第１および第２の部材が一体的に形成されるので、漏れ止め部材の強度が向上する。また、第１の部材と第２の部材との間に接合部分がないので、第１の部材と第２の部材との間からのシリコン融液の漏れ出しを確実に防止することができる。

【0014】

（５）鋳型は、複数の側壁部材および漏れ止め部材の外周縁を取り囲むように設けられる一体の補強部材をさらに備えてもよい。

【0015】

この構成によれば、鋳型の収容空間へのシリコン溶液の収容時、または鋳型の収容空間内のシリコン原料の溶融時に複数の側壁部材および漏れ止め部材の厚みを大きくすることなく側壁部材または漏れ止め部材が外側へたわむことを防止することができる。

【0016】

（６）補強部材は、複数の面状織布が積層されることより形成される面状体であり、複数の面状織布は、２次元に編み込まれた面状織布および／または複数の１次元の織布が繰り返し直交することより形成される面状織布を含み、面状体を構成する複数の面状織布が複数の側壁部材および漏れ止め部材の外側の側面と直交するように補強部材が配置されてもよい。

【0017】

この構成によれば、補強部材の厚み方向が複数の側壁部材および漏れ止め部材の外側の側面と直交する状態で補強部材を配置する場合に比べて補強部材のせん断強度を大きくすることができる。これにより、補強部材により複数の側壁部材および漏れ止め部材を支持する力を大きくすることができる。

【0018】

（７）漏れ止め部材は、炭素繊維強化炭素複合材により形成されてもよい。

【0019】

この場合、漏れ止め部材は複数の鋳型部材と同一の材質により形成される。そのため、漏れ止め部材を複数の鋳型部材に容易に接合することができる。

【0020】

（８）複数の鋳型部材は多孔質材料からなり、収容空間内における複数の鋳型部材の孔に化学気相含浸処理によりマトリックスが充填されてもよい。

【0021】

この場合、多孔質材料により形成される複数の鋳型部材の内側の孔にマトリックス（炭素材料）が充填される。これにより、複数の鋳型部材の孔を通してシリコン融液が外部へ漏れ出すことを防止することができる。

【0022】

（９）収容空間内における複数の鋳型部材の面に離型材層が形成されてもよい。

【0023】

この場合、離型材層により複数の鋳型部材を通してシリコン融液が外部へ漏れ出すことを防止することができる。また、凝固したシリコンを鋳型から容易に取り外すことができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、シリコン鋳造用鋳型からのシリコン融液の漏れ出しが防止される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施の形態に係る鋳型の外観斜視図である。

【図2】図１の鋳型の平面図である。

【図3】底部材の構成を示す図である。

【図4】側壁部材、角部材および補助部材の構成を示す図である。

【図5】鋳型の組立工程を示す斜視図である。

【図6】鋳型の組立工程を示す斜視図である。

【図7】鋳型の組立工程を示す斜視図である。

【図8】鋳型の組立工程を示す斜視図である。

【図9】鋳型の組立工程を示す斜視図である。

【図10】補強部材の構成を示す図である。

【図11】補強部材の鋳型への取り付け工程を示す斜視図である。

【図12】補強部材の鋳型への取り付け工程を示す斜視図である。

【図13】複数の補強部材が設けられた鋳型の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の一実施の形態に係るシリコン鋳造用鋳型（以下、鋳型と呼ぶ）について図面を参照しながら説明する。

【0027】

（１）鋳型の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る鋳型の外観斜視図である。図２は、図１の鋳型の平面図である。図１および図２に示すように、鋳型１００は、底部材１０、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０、４つの角部材４０、４つの角部材５０および４つの補助部材６０を含む。

【0028】

底部材１０、側壁部材２０，３０、角部材４０，５０および補助部材６０は、炭素繊維強化炭素複合材（Ｃ／Ｃコンポジット）により形成される。また、底部材１０、側壁部材２０，３０、角部材４０，５０および補助部材６０の表面には、ＣＶＩ（化学気相含浸）処理が施されている。それにより、底部材１０、側壁部材２０，３０、角部材４０，５０および補助部材６０の気孔に炭化珪素等の炭素材料（マトリックス）が充填されている。

【0029】

２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０が矩形枠を形成するように底部材１０上に配置されることにより本体部８０が構成される。角部材４０および角部材５０によりＬ字型の閉塞部材９０が構成される。側壁部材２０と側壁部材３０との接合部分を閉塞するように、側壁部材２０，３０からなる本体部８０の４つの当接部（本例においては角部）の各々に角部材４０，５０からなる閉塞部材９０が接合される。４つの補助部材６０が、底部材１０の上面に接合されるとともに２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０の外側の側面にそれぞれ接合される。

【0030】

このように、底部材１０、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０が本体部８０の外側から４つの閉塞部材９０および４つの補助部材６０により取り囲まれることにより、鋳型１００が構成される。底部材１０、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０により上部が開口した直方体形状の収容空間Ｖが形成される。本体部８０の収容空間Ｖに溶融されたシリコン原料（シリコン溶液）が注入されることにより、収容空間Ｖにシリコン溶液が収容される。あるいは、本体部８０の収容空間Ｖに固体状のシリコン原料が収容され、収容空間Ｖ内のシリコン原料が加熱されることにより、シリコン原料がシリコン融液となる。

【0031】

ここで、ＣＶＩ処理により底部材１０の上面および側壁部材２０，３０の内側の側面の気孔にマトリックスが充填されているので、底部材１０および複数の側壁部材２０，３０の気孔を通してシリコン融液が外部へ漏れ出すことを防止することができる。その後、収容空間Ｖでシリコン融液が冷却および凝固されることにより多結晶シリコンが形成される。多結晶シリコンが形成された後、鋳型１００が分解されることにより、鋳型１００から多結晶シリコンが取り外される。

【0032】

（２）底部材，側壁部材、角部材および補助部材の詳細
図３は、底部材１０の構成を示す図である。図４は、側壁部材２０，３０、角部材４０，５０および補助部材６０の構成を示す図である。図３には、底部材１０の平面図、一方向から見た側面図および他の方向から見た側面図が示されている。

【0033】

図３に示すように、底部材１０は４つの辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４を有する略正方形状または略長方形状の板状部材である。辺Ｌ１１，Ｌ１２は互いに対向し、辺Ｌ１３，Ｌ１４は互いに対向する。底部材１０には、辺Ｌ１１に沿って並ぶように３つの矩形状の貫通孔１１が形成され、辺Ｌ１２に沿って並ぶように３つの矩形状の貫通孔１１が形成される。また、底部材１０には、辺Ｌ１３に沿って並ぶように３つの矩形状の貫通孔１２が形成され、辺Ｌ１４に沿って並ぶように３つの矩形状の貫通孔１２が形成される。

【0034】

底部材１０の辺Ｌ１１の両端の付近にそれぞれ矩形状の貫通孔１３が形成され、辺Ｌ１２の両端の付近にそれぞれ矩形状の貫通孔１３が形成される。底部材１０の辺Ｌ１３の両端の付近にそれぞれ矩形状の貫通孔１４が形成され、辺Ｌ１４の両端の付近にそれぞれ矩形状の貫通孔１４が形成される。底部材１０の辺Ｌ１１に沿って並ぶように２つのねじ穴１５が形成され、辺Ｌ１２に沿って並ぶように２つのねじ穴１５が形成される。また、底部材１０の辺Ｌ１３に沿って並ぶように２つのねじ穴１５が形成され、辺Ｌ１４に沿って並ぶように２つのねじ穴１５が形成される。

【0035】

底部材１０の辺Ｌ１１に沿った側面には、３つの貫通孔１１をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の３つの有底孔１６が形成される。同様に、底部材１０の辺Ｌ１２に沿った側面には、３つの貫通孔１１をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の３つの有底孔１６が形成される。底部材１０の辺Ｌ１３に沿った側面には、３つの貫通孔１２をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の３つの有底孔１７が形成される。同様に、底部材１０の辺Ｌ１４に沿った側面には、３つの貫通孔１２をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の３つの有底孔１７が形成される。

【0036】

底部材１０の辺Ｌ１１に沿った底部材１０の側面には、２つの貫通孔１３をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の２の有底孔１８が形成される。同様に、底部材１０の辺Ｌ１２に沿った側面には、２つの貫通孔１３をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の２の有底孔１８が形成される。底部材１０の辺Ｌ１３に沿った側面には、２つの貫通孔１４をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の２つの有底孔１９が形成される。同様に、底部材１０の辺Ｌ１４に沿った側面には、２つの貫通孔１４をそれぞれ貫通して所定距離だけ延びる円形状の２つの有底孔１９が形成される。

【0037】

図４（ａ）には、側壁部材２０の平面図および一方向から見た側面図が示される。図４（ａ）に示すように、側壁部材２０は、４つの辺Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４を有する略長方形状の板状部材である。辺Ｌ２１，Ｌ２２は互いに対向し、辺Ｌ２３，Ｌ２４は互いに対向する。側壁部材２０の辺Ｌ２３には、３つの突出部２１が形成される。辺Ｌ２１，Ｌ２３間の角部および辺Ｌ２２，Ｌ２３間の角部にそれぞれ切欠部２３が形成されることにより、辺Ｌ２１，Ｌ２４間の角部および辺Ｌ２２，Ｌ２４間の角部にそれぞれ突出部２２が形成される。

【0038】

３つの突出部２１には、それぞれ円形状の貫通孔２４が形成される。２つの突出部２２には、それぞれ円形状の貫通孔２５が形成される。２つの突出部２２の間には、所定の間隔で並ぶように２つのねじ穴２６が形成される。切欠部２３における辺Ｌ２１，Ｌ２２に平行な側壁部材２０の端面には、所定距離だけ延びる円形状の有底孔２７が形成される。

【0039】

図４（ｂ）には、側壁部材３０の平面図および一方向から見た側面図が示される。図４（ｂ）に示すように、側壁部材３０は、４つの辺Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４を有する略長方形状の板状部材である。辺Ｌ３１，Ｌ３２は互いに対向し、辺Ｌ３３，Ｌ３４は互いに対向する。側壁部材３０の辺Ｌ３３には、３つの突出部３１が形成される。辺Ｌ３１，Ｌ３４間の角部および辺Ｌ３２，Ｌ３４間の角部にそれぞれ切欠部３３が形成されることにより、辺Ｌ３１，Ｌ３３間の角部および辺Ｌ３２，Ｌ３３間の角部にそれぞれ突出部３２が形成される。

【0040】

３つの突出部３１には、それぞれ円形状の貫通孔３４が形成される。２つの突出部３２には、それぞれ円形状の貫通孔３５が形成される。２つの切欠部３３の間には、所定の間隔で並ぶように２つのねじ穴３６が形成される。切欠部３３における辺Ｌ３１，Ｌ３２に平行な側壁部材３０の端面には、所定距離だけ延びる円形状の有底孔３７が形成される。

【0041】

図４（ｃ）には、角部材４０の平面図および一方向から見た側面図が示される。図４（ｃ）に示すように、角部材４０は、４つの辺Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４を有する略正方形状の板状部材である。辺Ｌ４１，Ｌ４２は互いに対向し、辺Ｌ４３，Ｌ４４は互いに対向する。角部材４０の辺Ｌ４３には、突出部４１が形成される。辺Ｌ４１，Ｌ４３間の角部および辺Ｌ４１，Ｌ４４間の角部にそれぞれ切欠部４３が形成されることにより、辺Ｌ４１の略中央部に突出部４２が形成される。

【0042】

突出部４１には、円形状の貫通孔４４が形成される。突出部４２には、円形状の貫通孔４５が形成される。辺Ｌ４２，Ｌ４４間の角部に貫通孔４６が形成される。２つの切欠部４３における辺Ｌ４１に平行な角部材４０の端面には、所定距離だけ延びる円形状の有底孔４７が形成される。

【0043】

図４（ｄ）には、角部材５０の平面図および一方向から見た側面図が示される。図４（ｄ）に示すように、角部材５０は、４つの辺Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４を有する略正方形状の板状部材である。辺Ｌ５１，Ｌ５２は互いに対向し、辺Ｌ５３，Ｌ５４は互いに対向する。角部材５０の辺Ｌ５３には、突出部５１が形成される。辺Ｌ５１の略中央部に切欠部５３が形成されることにより、辺Ｌ５１，Ｌ５３間の角部および辺Ｌ５１，Ｌ５４間の角部にそれぞれ突出部５２が形成される。

【0044】

突出部５１には、円形状の貫通孔５４が形成される。２つの突出部５２には、それぞれ円形状の貫通孔５５が形成される。辺Ｌ５２，Ｌ５４間の角部に貫通孔５６が形成される。切欠部５３における辺Ｌ５１に平行な角部材５０の端面には、所定距離だけ延びる円形状の有底孔５７が形成される。

【0045】

図４（ｅ）には、補助部材６０の平面図および一方向から見た側面図が示される。図４（ｅ）に示すように、補助部材６０は、４つの辺Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４を有する略長方形状の板状部材である。辺Ｌ６１，Ｌ６２は互いに対向し、辺Ｌ６３，Ｌ６４は互いに対向する。辺Ｌ６１，Ｌ６４間の角部および辺Ｌ６２，Ｌ６４間の角部にそれぞれ切欠部６１が形成される。補助部材６０には、辺Ｌ６３，Ｌ６４に平行な方向に並ぶように２つの貫通孔６２が形成される。

【0046】

（３）鋳型の組立工程
図５〜図９は、鋳型１００の組立工程を示す斜視図である。以下、図５〜図９を参照しながら鋳型１００の組立工程を説明する。図５〜図９の説明においては、一方の側壁部材２０を側壁部材２０Ａと呼び、他方の側壁部材２０を側壁部材２０Ｂと呼ぶ。また、一方の側壁部材３０を側壁部材３０Ａと呼び、他方の側壁部材３０を側壁部材３０Ｂと呼ぶ。

【0047】

図５に示すように、側壁部材３０Ａの３つの突出部３１が、底部材１０の辺Ｌ１３側の３つの貫通孔１２にそれぞれ嵌合されることにより、底部材１０に側壁部材３０Ａが取り付けられる。ここで、底部材１０の辺Ｌ１３側の３つの有底孔１７と側壁部材３０Ａの３つの突出部３１の貫通孔３４とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、底部材１０の辺Ｌ１３側の３つの有底孔１７および側壁部材３０Ａの３つの突出部３１の貫通孔３４に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に側壁部材３０Ａが固定される。

【0048】

同様に、側壁部材３０Ｂの３つの突出部３１が、底部材１０の辺Ｌ１４側の３つの貫通孔１２にそれぞれ嵌合されることにより、底部材１０に側壁部材３０Ｂが取り付けられる。ここで、底部材１０の辺Ｌ１４側の３つの有底孔１７と側壁部材３０Ｂの３つの突出部３１の貫通孔３４とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、底部材１０の辺Ｌ１４側の３つの有底孔１７および側壁部材３０Ｂの３つの突出部３１の貫通孔３４に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に側壁部材３０Ｂが固定される。

【0049】

図６に示すように、側壁部材２０Ａの３つの突出部２１が、底部材１０の辺Ｌ１１側の３つの貫通孔１１それぞれ嵌合されることにより、底部材１０に側壁部材２０Ａが取り付けられる。この場合、側壁部材２０Ａの一方の突出部２２が、側壁部材３０Ａの一方の切欠部３３に嵌合されるとともに、側壁部材３０Ａの一方の突出部３２が、側壁部材２０Ａの一方の切欠部２３に嵌合される。また、側壁部材２０Ａの他方の突出部２２が、側壁部材３０Ｂの一方の切欠部３３に嵌合されるとともに、側壁部材３０Ｂの一方の突出部３２が、側壁部材２０Ａの他方の切欠部２３に嵌合される。

【0050】

ここで、側壁部材２０Ａの一方の突出部２２の貫通孔２５と側壁部材３０Ａの一方の切欠部３３の有底孔３７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材２０Ａの一方の突出部２２の貫通孔２５および側壁部材３０Ａの一方の切欠部３３の有底孔３７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。同様に、側壁部材３０Ａの一方の突出部３２の貫通孔３５と側壁部材２０Ａの一方の切欠部２３の有底孔２７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材３０Ａの一方の突出部３２の貫通孔３５および側壁部材２０Ａの一方の切欠部２３の有底孔２７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、側壁部材２０Ａと側壁部材３０Ａとが固定される。

【0051】

また、側壁部材２０Ａの他方の突出部２２の貫通孔２５と側壁部材３０Ｂの一方の切欠部３３の有底孔３７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材２０Ａの他方の突出部２２の貫通孔２５および側壁部材３０Ｂの一方の切欠部３３の有底孔３７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。同様に、側壁部材３０Ｂの一方の突出部３２の貫通孔３５と側壁部材２０Ａの他方の切欠部２３の有底孔２７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材３０Ｂの一方の突出部３２の貫通孔３５および側壁部材２０Ａの他方の切欠部２３の有底孔２７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、側壁部材２０Ａと側壁部材３０Ｂとが固定される。

【0052】

さらに、底部材１０の辺Ｌ１１側の３つの有底孔１６と側壁部材２０Ａの３つの突出部２１の貫通孔２４とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、底部材１０の辺Ｌ１１側の３つの有底孔１６および側壁部材２０Ａの３つの突出部２１の貫通孔２４に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に側壁部材２０Ａが固定される。

【0053】

側壁部材２０Ｂの３つの突出部２１が、底部材１０の辺Ｌ１２側の３つの貫通孔１１それぞれ嵌合されることにより、底部材１０に側壁部材２０Ｂが配置される。この場合、側壁部材２０Ｂの一方の突出部２２が、側壁部材３０Ａの他方の切欠部３３に嵌合されるとともに、側壁部材３０Ａの他方の突出部３２が、側壁部材２０Ｂの一方の切欠部２３に嵌合される。また、側壁部材２０Ｂの他方の突出部２２が、側壁部材３０Ｂの他方の切欠部３３に嵌合されるとともに、側壁部材３０Ｂの他方の突出部３２が、側壁部材２０Ｂの他方の切欠部２３に嵌合される。

【0054】

ここで、側壁部材２０Ｂの一方の突出部２２の貫通孔２５と側壁部材３０Ａの他方の切欠部３３の有底孔３７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材２０Ｂの一方の突出部２２の貫通孔２５および側壁部材３０Ａの他方の切欠部３３の有底孔３７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。同様に、側壁部材３０Ａの他方の突出部３２の貫通孔３５と側壁部材２０Ｂの一方の切欠部２３の有底孔２７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材３０Ａの他方の突出部３２の貫通孔３５および側壁部材２０Ｂの一方の切欠部２３の有底孔２７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、側壁部材２０Ｂと側壁部材３０Ａとが固定される。

【0055】

また、側壁部材２０Ｂの他方の突出部２２の貫通孔２５と側壁部材３０Ｂの他方の切欠部３３の有底孔３７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材２０Ｂの他方の突出部２２の貫通孔２５および側壁部材３０Ｂの他方の切欠部３３の有底孔３７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。同様に、側壁部材３０Ｂの他方の突出部３２の貫通孔３５と側壁部材２０Ｂの他方の切欠部２３の有底孔２７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、側壁部材３０Ｂの他方の突出部３２の貫通孔３５および側壁部材２０Ｂの他方の切欠部２３の有底孔２７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、側壁部材２０Ｂと側壁部材３０Ｂとが固定される。

【0056】

さらに、底部材１０の辺Ｌ１２側の３つの有底孔１６と側壁部材２０Ｂの３つの突出部２１の貫通孔２４とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、底部材１０の辺Ｌ１２側の３つの有底孔１６および側壁部材２０Ｂの３つの突出部２１の貫通孔２４に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に側壁部材２０Ｂが固定される。

【0057】

このようにして、底部材１０と側壁部材２０Ａ，２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂとが接合されるとともに、側壁部材２０Ａが側壁部材３０Ａ，３０Ｂに接合され、かつ側壁部材２０Ｂが側壁部材３０Ａ，３０Ｂに接合される。それにより、本体部８０が構成される。

【0058】

図７に示すように、角部材４０の突出部４１が角部材５０の切欠部５３に嵌合されるとともに、角部材５０の２つの突出部５２が角部材４０の２つの突出部４２にそれぞれ嵌合される。ここで、角部材４０の突出部４２の貫通孔４５と角部材５０の切欠部５３の有底孔５７とが一直線上に重なる。この状態で、角部材４０の突出部４２の貫通孔４５および角部材５０の切欠部５３の有底孔５７に図示しない固定ピンが挿通される。

【0059】

また、角部材５０の２つの突出部５２の貫通孔５５と角部材４０の２つの切欠部４３の有底孔４７とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、角部材５０の２つの突出部５２の貫通孔５５および角部材４０の２つの切欠部４３の有底孔４７に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、角部材４０と角部材５０とが接合され、閉塞部材９０が構成される。

【0060】

図８に示すように、複数の閉塞部材９０の角部材４０の突出部４１が底部材１０の複数の貫通孔１３にそれぞれ嵌合されるとともに、複数の閉塞部材９０の角部材５０の突出部５１が底部材１０の複数の貫通孔１４にそれぞれ嵌合される。これにより、底部材１０に複数の角部材４０，５０が取り付けられる。

【0061】

ここで、底部材１０の複数の有底孔１８と複数の角部材４０の突出部４１の貫通孔４４とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、底部材１０の複数の有底孔１８および複数の角部材４０の突出部４１の貫通孔４４に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に複数の角部材４０が固定される。

【0062】

同様に、底部材１０の複数の有底孔１９と複数の角部材５０の突出部５１の貫通孔５４とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、底部材１０の複数の有底孔１９および複数の角部材５０の突出部５１の貫通孔５４に図示しない固定ピンがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に複数の角部材５０が固定される。

【0063】

また、複数の角部材４０の貫通孔４６と側壁部材２０Ａ，２０Ｂの複数のねじ穴２６とが一直線上に重なる。この状態で、複数の角部材４０の貫通孔４６を通して側壁部材２０Ａ，２０Ｂの複数のねじ穴２６に図示しないねじがそれぞれ挿通される。同様に、複数の角部材５０の貫通孔５６と側壁部材３０Ａ，３０Ｂの複数のねじ穴３６とが一直線上に重なる。この状態で、複数の角部材５０の貫通孔５６を通して側壁部材３０Ａ，３０Ｂの複数のねじ穴３６に図示しないねじがそれぞれ挿通される。

【0064】

本例においては、２つの側壁部材２０の外側の側面に４つの角部材４０が接合され、２つの側壁部材３０の外側の側面に４つの角部材５０が接合される。これにより、側壁部材２０Ａ，２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂからなる本体部８０の４つの角部の各々に角部材４０，５０からなる閉塞部材９０が取り付けられる。

【0065】

図９に示すように、複数の補助部材６０が底部材１０に配置される。この場合、一方の対の補助部材６０の辺Ｌ６４に沿った側面は、側壁部材２０Ａ，２０Ｂの外側の側面にそれぞれ当接する。また、一方の対の補助部材６０の切欠部６１と角部材４０とが嵌合する。同様に、他方の対の補助部材６０の辺Ｌ６４に沿った側面は、側壁部材３０Ａ，３０Ｂの外側の側面にそれぞれ当接する。また、他方の対の補助部材６０の切欠部６１と角部材５０とが嵌合する。

【0066】

ここで、複数の補助部材６０の複数の２つの貫通孔６２と底部材１０の複数のねじ穴１５とがそれぞれ一直線上に重なる。この状態で、複数の補助部材６０の複数の２つの貫通孔６２および底部材１０の複数のねじ穴１５に図示しないねじがそれぞれ挿通される。これにより、底部材１０に複数の補助部材６０が固定される。

【0067】

角部材４０，５０および補助部材６０は、面状織布が積層されることより形成される面状体である。面状織布は、例えば２次元に編み込まれた面状織布（以下、２Ｄクロスと呼ぶ。）、または１次元に編み込まれた織布（以下、１Ｄクロスと呼ぶ。）を直交させた面状織布である。角部材４０，５０および補助部材６０は、面状体の面が側壁部材２０，３０の外側の側面と直交するように配置される。

【0068】

この構成によれば、角部材４０，５０および補助部材６０の厚み方向が側壁部材２０，３０の外側の側面と直交する状態で配置する場合に比べて角部材４０，５０および補助部材６０のせん断強度を大きくすることができる。これにより、角部材４０，５０および補助部材６０により側壁部材２０，３０を支持する力を大きくすることができる。

【0069】

このようにして、１つの閉塞部材９０が側壁部材２０Ａ，３０Ａの外側の側面に接合され、他の１つの閉塞部材９０が側壁部材２０Ａ，３０Ｂの外側の側面に接合される。また、さらに他の１つの閉塞部材９０が側壁部材２０Ｂ，３０Ａの外側の側面に接合され、残りの１つの閉塞部材９０が側壁部材２０Ｂ，３０Ｂの外側の側面に接合される。さらに、４つの閉塞部材９０が底部材１０に接合される。

【0070】

以上の工程で、図１の鋳型１００が組み立てられる。なお、多結晶シリコンの形成後、鋳型１００は組み立て工程と逆の工程で分解される。

【0071】

（３）補強部材
側壁部材２０，３０の厚みが小さい場合には、鋳型１００に補強部材が設けられてもよい。図１０は、補強部材の構成を示す図である。図１０には、補強部材７０の平面図および一方向から見た側面図が示されている。補強部材７０は、Ｃ／Ｃコンポジットにより形成される。

【0072】

図１０（ａ）に示すように、補強部材７０は、略正方形枠状または略長方形枠状を有する。補強部材７０の４つの辺の各々の中央部の内面および外面は、内方に凹んでいる。これにより、補強部材７０の４つの角部の各々は、外方に突出する。詳細には、補強部材７０の内面は、底部材１０と平行な面において、図１の２つの側壁部材２０、２つの側壁部材３０および４つの閉塞部材９０の外面に沿った形状を有する。これにより、補強部材７０は、２つの側壁部材３０および４つの閉塞部材９０の外周縁を取り囲むように設けられる。

【0073】

図１０（ｂ）に示すように、補強部材７０の４つの辺の各々の中央部の内面のみが内方に凹み、外面は内方に凹んでいなくてもよい。あるいは、補強部材７０の４つの辺の各々の中央部の内面のみが内方に凹み、外面は外方に突出していてもよい。

【0074】

図１１および図１２は、補強部材７０の鋳型１００への取り付け工程を示す斜視図である。鋳型１００に補強部材７０が取り付けられる場合には、図１１に示すように、底部材１０の平行に並ぶように２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０の外面に複数の固定ねじ７１が取り付けられる。

【0075】

図１２に示すように、補強部材７０が、上方から鋳型１００に嵌め込まれ、複数の固定ねじ７１上に載置される。これにより、補強部材７０の内面が２つの側壁部材２０、２つの側壁部材３０、４つの角部材４０および４つの角部材５０の外面に当接する状態で、補強部材７０が鋳型１００に取り付けられる。補強部材７０は、鋳型１００の上下方向における略中央部に位置することが好ましい。

【0076】

補強部材７０は、面状織布が積層されることより形成される面状体である。面状織布は、例えば２Ｄクロス、または１Ｄクロスを直交させた面状織布である。補強部材７０は、面状体の面が側壁部材２０，３０の外側の側面と直交するように配置される。

【0077】

この構成によれば、補強部材７０の厚み方向が側壁部材２０，３０の外側の側面と直交する状態で配置する場合に比べて補強部材７０のせん断強度を大きくすることができる。これにより、補強部材７０により側壁部材２０，３０および閉塞部材９０を支持する力を大きくすることができる。

【0078】

鋳型１００に補強部材７０が取り付けられることにより、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０ならびに４つの閉塞部材９０が補強される。これにより、側壁部材２０，３０および閉塞部材９０の厚みが小さい場合でも、本体部８０の収容空間Ｖへシリコン溶液を収容したとき、またはシリコン原料が鋳型１００の収容空間Ｖ内で溶融するときに側壁部材２０，３０および閉塞部材９０が外側へたわむことが防止される。

【0079】

（４）効果
本実施の形態に係る鋳型１００においては、底部材１０に２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０が接合されるとともに２つの側壁部材２０と２つの側壁部材３０とが互いに接合されることにより、収容空間Ｖを有する本体部８０が構成される。これにより、本体部８０の構成を単純化することができる。

【0080】

角部材４０，５０からなる４つの閉塞部材９０が本体部８０の外面に接合される。これにより、側壁部材２０，３０間の接合部分が本体部８０の外側からそれぞれ閉塞される。また、底部材１０と側壁部材２０との間の２つの接合部分および底部材１０と側壁部材３０との間の２つの接合部分の外側にそれぞれ補助部材６０が接合される。これにより、底部材１０の上面と側壁部材２０の下面との間の接合部分および底部材１０の上面と側壁部材３０の下面との間の接合部分が閉塞される。

【0081】

この状態で、本体部８０の収容空間Ｖに溶融されたシリコン原料が注入されることにより、収容空間Ｖにシリコン溶液が収容される。あるいは、本体部８０の収容空間Ｖに収容されたシリコン原料が加熱されることにより、収容空間Ｖ内のシリコン原料がシリコン融液となる。ここで、底部材１０、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０との間の接合部分は、４つの閉塞部材９０および４つの補助部材６０により閉塞されている。その結果、本体部８０の収容空間Ｖ内のシリコン融液が底部材１０、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０間から外部へ漏れ出すことを防止することができる。

【0082】

（５）他の実施の形態
（５−１）上記実施の形態において、窒化珪素、炭化珪素または二酸化珪素を含む離型材層が、底部材１０および側壁部材２０，３０の表面に形成されてもよい。この場合、離型材層により底部材１０および側壁部材２０，３０の気孔を通してシリコン融液が外部への漏れ出すことを防止することができる。また、凝固した多結晶シリコンを本体部８０から容易に取り外すことができる。

【0083】

なお、離型材層が底部材１０および側壁部材２０，３０の表面に形成される場合には、底部材１０および側壁部材２０，３０の表面にＣＶＩ処理が施されなくてもよい。あるいは、底部材１０および側壁部材２０，３０の表面にＣＶＩ処理が施されかつ離型材層が形成されてもよい。

【0084】

（５−２）上記実施の形態において、側壁部材２０，３０に取り付けられる閉塞部材９０は別個の角部材４０，５０の接合により構成されるが、これに限定されない。側壁部材２０，３０に取り付けられる閉塞部材９０は、一体的に構成されていてもよい。この場合、角部材４０，５０が一体的に形成されるので、閉塞部材９０の強度が向上する。また、角部材４０と角部材５０との間に接合部分がないので、角部材４０と角部材５０との間からのシリコン融液の漏れ出しを確実に防止することができる。

【0085】

（５−３）上記実施の形態において、鋳型１００に１つの補強部材７０が設けられるが、これに限定されない。鋳型１００の上下方向の寸法が大きい場合には、鋳型１００の本体部８０に複数の補強部材７０が設けられてもよい。図１３は、複数の補強部材７０が設けられた鋳型１００の斜視図である。図１３の例においては、複数の補強部材７０として３つの補強部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃが鋳型１００の本体部８０に設けられる。

【0086】

補強部材７０ａ〜７０ｃを鋳型１００に取り付ける工程においては、まず、第１の高さにおいて、底部材１０に平行に並ぶように２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０の外面に複数の固定ねじ７１ａが取り付けられる。ここで、下段の補強部材７０ａが上方から鋳型１００に嵌め込まれ、第１の高さにおける複数の固定ねじ７１ａ上に載置される。

【0087】

次に、第１の高さよりも上方に位置する第２の高さにおいて、底部材１０に平行に並ぶように２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０の外面に複数の固定ねじ７１ｂが取り付けられる。ここで、中段の補強部材７０ｂが上方から鋳型１００に嵌め込まれ、第２の高さにおける複数の固定ねじ７１ｂ上に載置される。

【0088】

その後、第２の高さよりも上方に位置する第３の高さにおいて、底部材１０に平行に並ぶように２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０の外面に複数の固定ねじ７１ｃが取り付けられる。ここで、上段の補強部材７０ｃが上方から鋳型１００に嵌め込まれ、第３の高さにおける複数の固定ねじ７１ｃ上に載置される。

【0089】

鋳型１００に複数の補強部材７０ａ〜７０ｃが取り付けられることにより、２つの側壁部材２０および２つの側壁部材３０が補強される。これにより、鋳型１００の上下方向の寸法が大きい場合でも、本体部８０の収容空間Ｖへシリコン溶液を収容したとき、またはシリコン原料が鋳型１００の収容空間Ｖ内で溶融するときに側壁部材２０，３０が外側へたわむことが防止される。

【0090】

（５−４）上記実施の形態において、閉塞部材９０が複数の側壁部材２０，３０の当接部である側当接部を外側から閉塞するように設けられるが、これに限定されない。閉塞部材９０は、複数の側壁部材２０，３０の当接部である側当接部を内側から閉塞するように設けられてもよい。

【0091】

（５−５）閉塞部材９０は、複数の側壁部材２０，３０に接合されてもよい。上記実施の形態においては、閉塞部材９０は複数の側壁部材２０，３０と同一の材質（Ｃ／Ｃコンポジット）により形成されるので、閉塞部材９０を複数の側壁部材２０，３０に容易に接合することができる。一方、閉塞部材９０が複数の側壁部材２０，３０に接合されない場合には、閉塞部材９０は複数の側壁部材２０，３０と異なる材質により形成されてもよい。

【0092】

（６）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

【0093】

鋳型１００が鋳型の例であり、底部材１０および側壁部材２０，３０が鋳型部材の例であり、収容空間Ｖが収容空間の例であり、閉塞部材９０が漏れ止め部材の例であり、底部材１０が底部材の例である。側壁部材２０，３０が側壁部材の例であり、角部材４０が第１の部材の例であり、角部材５０が第２の部材の例であり、補強部材７０が補強部材の例である。

【0094】

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本発明は、種々のシリコン鋳造用鋳型に有効に利用することができる。

【符号の説明】

【0096】

１０ 底部材
１１〜１４，２４，２５，３４，３５，４４〜４６，５４〜５６，６２ 貫通孔
１５，２６，３６ ねじ穴
１６〜１９，２７，３７，４７，５７ 有底孔
２０，２０Ａ，２０Ｂ，３０，３０Ａ，３０Ｂ 側壁部材
２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２ 突出部
２３，３３，４３，５３，６１ 切欠部
４０，５０ 角部材
６０ 補助部材
７０，７０ａ〜７０ｃ 補強部材
７１，７１ａ〜７１ｃ 固定ねじ
９０ 閉塞部材
１００ 鋳型
Ｌ１１〜Ｌ１４，Ｌ２１〜Ｌ２４，Ｌ３１〜Ｌ３４，Ｌ４１〜Ｌ４４，Ｌ５１〜Ｌ５４，Ｌ６１〜Ｌ６４ 辺
Ｖ 収容空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】