CN102527464A

CN102527464A - 多晶硅的破碎装置及多晶硅破碎物的制造方法

Info

Publication number: CN102527464A
Application number: CN2011104152279A
Authority: CN
Inventors: 佐藤基树
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-07-04
Also published as: JP2012125671A

Abstract

本发明提供一种适于破碎多晶硅的装置及利用该破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法，其能够将多晶硅破碎成所期望大小的块来进行最大目标尺寸的管理，并且能够抑制破碎时产生微粉。一种多晶硅的破碎装置(1)，在绕平行的轴线(4)相互逆转的1对辊(3)之间夹入块状多晶硅来进行破碎，其中，在两个辊(3)的两端部，与辊(3)的轴线(4)正交并相互隔开一定间隔而平行地设置有堵塞两个辊(3)间隙的侧方的隔板(9)(侧板)，在辊(3)的外周面上向半径方向外方突出地设置有多个破碎齿(5)，并且在隔板(9)的内壁面上向与辊(3)的轴线(4)平行的方向突出地设置有多个突出齿(91)。

Description

多晶硅的破碎装置及多晶硅破碎物的制造方法

技术领域

本发明涉及一种将作为半导体用硅等的原料的多晶硅破碎成块状的装置及利用其破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法。

背景技术

半导体芯片中所使用的硅晶圆从例如通过切克劳斯基(CZ)法制造的单晶硅制作。并且，在基于该CZ法的单晶硅的制造中例如采用将由西门子法形成为棒状的多晶硅破碎成块状的方法。

如图10所示，该多晶硅的破碎为将多晶硅棒R破碎成数mm～数cm大小的块C的方法，一般为通过热冲击等将棒R碎成适当大小之后直接用锤子打碎的方法，但是工作人员的负担较大，要从棒状多晶硅获得所期望大小的块是没有效率的。

专利文献1中公开有用辊碎机破碎棒状多晶硅来获得块状硅的方法。该辊碎机为将1根辊容纳于壳体内的单辊破碎机，在其辊表面形成多个齿，通过在这些齿与壳体的内壁面的间隙夹住多晶硅连续赋予冲击来破碎棒状多晶硅。

另一方面，在专利文献2及专利文献3中提出有破碎较粗糙地破碎的块状多晶硅的破碎装置。这些装置为具备2根辊并在各辊的间隙夹住块状多晶硅来进行破碎的双辊破碎机。

但是，这种辊碎机中，在专利文献1中将辊与壳体的内壁面之间的间隙作为得到的破碎物的最大目标尺寸设定，在专利文献2及专利文献3中将两个辊之间的间隙作为得到的破碎物的最大目标尺寸设定。然而，由于在这些辊与壳体的内壁面之间或两个辊之间的间隙压入破碎的块状多晶硅并进行捣碎，因此生成多晶硅微粉的比例变大。因此，使多晶硅成为所期望的大小时的破碎效率较低。

专利文献1：日本专利公开2006-122902号公报

专利文献2：日本专利公表2009-531172号公报

专利文献3：日本专利公开2006-192423号公报

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种适于破碎多晶硅的装置及利用该破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法，其能够将多晶硅破碎成所期望大小的块来进行最大目标尺寸的管理，并且能够抑制破碎时产生微粉。

本发明的多晶硅的破碎装置，在绕平行的轴线相互逆转的1对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎，其中，在两个辊的两端部，与所述辊的轴线正交并相互隔开一定间隔而平行地设置有堵塞两个辊间隙的侧方的1对侧板，在所述辊的外周面上向半径方向外方突出地设置有多个破碎齿，并且在所述侧板的内壁面上向与所述辊的轴线平行的方向突出地设置有多个突出齿。

在该破碎装置中，不仅在辊上设置破碎齿，而且在向与辊的轴线正交的方向配置的侧板也设置突出齿，由此不仅辊之间的接触，相对侧板也能够减少与多晶硅的接触。因此，能够降低破碎时多晶硅被捣碎而生成微粉的比例，并能够一边旋转辊一边通过由破碎齿连续打击多晶硅来有效地进行破碎。另外，所得到的多晶硅的最大目标尺寸通过各辊的对置间隔设定即可。

并且，本发明的多晶硅的破碎装置中，所述破碎齿及所述突出齿的前端面形成为球面状且侧面形成为圆锥面状或圆柱面状即可。

由于破碎齿及突出齿的前端面形成为球面状，因此各齿的前端与多晶硅呈点接触状态，并且，由于其齿的侧面也形成为圆锥面状或圆柱面状，因此齿的侧面与多晶硅接触时呈线接触状态。因此，由于齿与多晶硅呈点接触或线接触状态，因此可防止多晶硅被齿压碎而产生微细粉。

本发明的多晶硅的破碎装置中，所述侧板上的各突出齿设定为与设置于所述辊表面上的各破碎齿的突出高度相同或低于该高度即可。

这时，即使破碎后的多晶硅块的一部分进入侧板上的各突出齿之间，也不会以原来状态留在设置得较浅的突出齿之间而容易滑落，因此能够防止以压入状态被捣碎，并能够使多晶硅块在两个辊之间可靠地破碎而通过。

本发明的多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，利用所述破碎装置的任一装置制造多晶硅的破碎物。

根据本发明，能够通过辊的旋转连续且有效地破碎多晶硅，并且能够进行其尺寸管理。由于破碎齿的前端为球面状且侧面形成为圆锥面状或圆柱面状，因此向多晶硅的接触呈点接触或线接触，多晶硅不会因破碎齿而压碎，防止产生微细粉，并能够减小损失率并提高生产率。

附图说明

图1是透视表示本发明所涉及的多晶硅的破碎装置的一实施方式的一部分的立体图。

图2是图1的破碎装置中的辊表面的立体图。

图3是从背面观察安装于破碎装置上的破碎齿单元的立体图。

图4是排列多个状态的破碎齿单元的立体图。

图5是破碎齿的立体图。

图6是说明辊的对置部的位置关系的主视图。

图7是说明辊的破碎齿与隔板的突出齿的位置关系的顶视图。

图8是说明角锥状的破碎齿的图，(a)为立体图，(b)为辊的对置部的主视图。

图9是关于破碎齿表示(a)(b)2种变形例的立体图。

图10是表示破碎多晶硅棒而作成块状的方法的示意图。

符号说明

1-破碎装置，2-壳体，3-辊，4-旋转轴线，5-破碎齿，6-平坦面，7-螺纹孔，8-破碎齿单元，9-隔板(侧板)，9a-内壁面，11-固定罩，13、93-柱状部，14-凸缘部，15、95-前端面，16、96-侧面，17-平面部，21-破碎齿固定孔，22-螺纹插通孔，23-嵌合孔，24-平面部，25-扩径部，26-螺纹，33-多晶硅破碎空间，34-投入口，41、42-破碎齿，43-柱状部，44a-圆柱状侧面，44b-圆锥状侧面，45-前端面，91-突出齿，92-缺口。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明所涉及的多晶硅的破碎装置及利用其破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法的实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的破碎装置1在壳体2内使其旋转轴线4朝向水平方向而平行地配置2根辊3，在两个辊3的外周面朝向半径方向外方突设有多个破碎齿5。并且，在壳体2内的两个辊3的两端部与辊3的轴线4正交并相互隔开一定间隔而平行地设置有堵塞这些两个辊3的间隙的侧方的1对隔板9(侧板)，在这些隔板9相互对置的内壁面9a向与辊3的轴线4平行的方向突出而设置有多个突出齿91。并且，隔板9在与壳体2的内壁面之间隔开一定间隔而平行地设置。

这时，如图2所示，各辊3的外周面并不是均匀的圆弧面，而是形成为沿周向连结沿轴向的长形平坦面6而构成的多面体状。在各平坦面6的两端部设置螺纹孔7，在这些平坦面6上各固定一个图3所示的破碎齿单元8。

如图3及图4所示，破碎齿单元8由抵接于辊3的平坦面6的长条状的固定罩11和安装于该固定罩11的多个破碎齿5构成。

如图5所示，破碎齿5呈柱状部13与在其基端部扩径的若干厚度的凸缘部14通过硬质合金或硅材料一体地形成的形状。柱状部13其前端面15形成为球面状，并且侧面16形成为圆柱面状。凸缘部14呈与柱状部13的长边方向平行地切除圆形板的两侧部的形状，并通过其切除的部分向180°相反方向形成有平面部17。

并且，固定罩11形成为与辊3的平坦面6相同的宽度和长度的长条状，破碎齿固定孔21向其长边方向相互隔开间隔而形成为贯穿状态，在两端部形成有螺纹插通孔22。如图3所示，这些破碎齿固定孔21中到固定罩11的一半厚度为止为与破碎齿5的柱状部13的侧面16对应的截面圆形的嵌合孔23，剩余一半为与破碎齿5的凸缘部14对应且具有平面部24的扩径部25。并且，破碎齿5以在固定罩11的嵌合孔23嵌合柱状部13的状态，并通过凸缘部14嵌合于扩径部25且固定罩11的平面部24和凸缘部14的平面部17相抵接，从而保持止转于固定罩11的状态。

这时，该固定罩11以将扩径部25朝向辊3的表面并从嵌合孔23突出破碎齿5的柱状部13的状态重叠于辊3的各平坦面6，其两端部通过螺纹26固定在辊表面。

并且，如图4所示，各破碎齿单元8为了避免相邻的破碎齿单元8的破碎齿5向辊3的周向连续排列而安装成破碎齿5排列成交错状的状态。另一方面，如图6所示，在两个辊3之间配置成两个辊3的破碎齿5的前端面15彼此在其对置部中相对置。另外，该图6中，以实线表示排列成交错状的破碎齿5中配置于同一圆周上的一列破碎齿5，以双点划线表示其他列的破碎齿5。

隔板9呈多个突出齿91一体地形成于硬质合金的平板上的形状。这些突出齿91与辊3的破碎齿5相同，为了避免邻接的列中突出齿91彼此连续排列而排列成交错状。并且，如图7所示，各突出齿91与设置于辊3的表面上的各破碎齿5相同，其前端面95形成为球面状，并且侧面96形成为圆柱面状。

这样构成的隔板9固定于壳体2，如图1所示如下配置：使两个辊3的一半以上卡合而形成2个钻孔成直径稍大于辊3的直径的圆弧状的缺口92，以在这些缺口92内卡合各辊3的两端部的状态架设于两个辊3之间。在将该隔板9卡合于辊3的状态下，在隔板9的缺口92的内周面与辊3的外周面之间形成不阻碍辊3旋转的程度的若干间隙，并且设置于辊3的两端部的破碎齿单元8固定用螺纹26配置于隔板9的外侧方，呈两个隔板9从辊3的对置部夹住其上下空间的状态。并且，被这些隔板9夹住的空间成为多晶硅破碎空间33，在壳体2的上面以配置于其破碎空间33的正上方的方式设置投入口34。

并且，在该实施方式中，作为破碎后的多晶硅块(多晶硅破碎物)的大小(最大目标尺寸)，得到最大边的长度为5～60mm的块，为了得到该大小的块，各破碎齿5中柱状部13的直径D1成为10～14mm，从图6所示的固定罩11的表面至破碎齿5的前端为止的突出高度H1成为10～30mm，并且辊3上的相邻的破碎齿5彼此的间隔L1成为11～35mm。并且，在两个辊3的对置部中破碎齿5的前端面15彼此相对置的间隙G1设定为5～30mm。

另一方面，隔板9的各突出齿91中柱状部93的直径D2成为10～14mm，从内壁面9a的表面至突出齿91的前端为止的突出高度H2成为10～30mm，并设定成与设置于辊3的各破碎齿5的突出高度H1相同或低于其高度。相邻的突出齿91彼此的间隔L2设定成11～35mm，与辊3的破碎齿5的对置间隙G2设定成5～10mm。

另外，为了防止污染，容纳两个辊3的壳体2为聚丙烯等树脂制，或者使用在金属制壳体内面涂层四氟乙烯的材料。

另外，该壳体2具备旋转驱动两个辊3的齿轮箱(省略图示)等，齿轮箱上连接排气装置(省略图示)，以便对壳体2及齿轮箱的内部空间进行排气。

利用这样构成的破碎装置1制造多晶硅破碎物时，若以旋转两个辊3的状态，从壳体2的投入口34向两个隔板9之间的多晶硅破碎空间33投入预先较粗糙地破碎的适当大小的多晶硅，则多晶硅在两个辊3的破碎齿5之间进一步被破碎而细化成块状。

此时，各破碎齿5由于其前端面15形成为球面状，因此该前端面15与多晶硅成为点接触。并且，由于柱状部13的侧面16形成为圆柱面状，因此该侧面16与多晶硅成为点接触或线接触。因此，破碎齿5相对于多晶硅以点接触或线接触状态附加冲击，因此可降低如以面压碎多晶硅的比例。

并且，配置于两个辊3的两端部上的隔板9能够防止在其间破碎的多晶硅块侵入壳体2的内壁面与辊3的端面之间而被粉碎，并且能够通过设置于其隔板9的内壁面9a的突出齿91减少与多晶硅的接触。并且，由于突出齿91的突出高度H2设定成与辊3的破碎齿5的突出高度H1相同或低于其高度，因此即使破碎后的多晶硅块的一部分进入各突出齿91之间，也不会以原来状态留在设置地较浅的突出齿91之间而容易滑落，因此能够防止在压入状态下被捣碎。由此，能够降低多晶硅被捣碎而生成微粉的比例，并且能够使多晶硅块在两个辊3之间可靠地破碎并向下方通过。

顺便说一下，如图8的(a)所示，若破碎齿35形成为角锥状，则如图8的(b)所示，有时多晶硅夹在以两个辊对置的破碎齿35之间并在破碎齿35的平面35a彼此之间压碎，这会成为面接触而产生微细粉。在图8所示的例子中，由于破碎齿35的前端面35b也形成为平坦面，因此还被该前端面35b压碎。

以具有这种平坦面的破碎齿很难防止产生微细粉，但是本实施方式的破碎齿由于柱状部的前端为球面状且侧面形成为圆柱面状，因此能够降低产生微细粉。

并且，在该破碎装置1中，由硬质合金或硅材料形成破碎齿5，因此可以防止杂质从该破碎齿5混入多晶硅中。另一方面，固定破碎齿单元8的螺纹26一般采用金属制材料，但是由于该螺纹26通过隔板9配置于多晶硅破碎空间33的外方，因此不会与多晶硅接触，包围多晶硅破碎空间33的隔板9为硬质合金制，壳体2也为聚丙烯等树脂制或者涂层有四氟乙烯，因此可以防止杂质混入破碎中的多晶硅中。因此，根据该破碎装置1，能够获得高品质的半导体原料用的多晶硅。

另外，在本实施方式中，通过固定罩11保持各个破碎齿5来构成破碎齿单元8，并将该破碎齿单元8固定于辊3的表面，因此即使一部分破碎齿5产生缺损等，也只交换产生其缺损的破碎齿5即可，此时，破碎齿单元8以拧紧方式固定于辊3，并且破碎齿5仅嵌合于固定罩11的破碎齿固定孔21，其交换工作也容易。该固定罩11为了确保强度而优选由不锈钢等制作，但是若在其表面包覆聚丙烯或四氟乙烯等树脂，则在与多晶硅接触时也能够防止污染。

图9表示破碎装置1中所利用的破碎齿的变形例。所有破碎齿41、42均具有柱状部43和凸缘部24，这一点与一实施方式的破碎齿5相同，凸缘部24的形状也与图5所示的形状相同。在这些图中对共同部分附加相同符号。

图9的(a)所示的破碎齿41中，柱状部43的侧面44a、44b的从凸缘部24至长边方向的中途位置形成为圆柱面状，但是比其中途位置更靠前端的部分形成为圆锥面状，前端面45形成为球面状。这时，圆柱面状侧面44a形成为柱状部43的长度的一半以下，圆锥面状侧面44b形成为长于圆柱面状侧面44a。

并且，图9的(b)所示的破碎齿42与图9的(a)所示的破碎齿41相比，较长地形成柱状部43的圆柱面状侧面44a，并形成为柱状部43的长度的一半以上的长度，圆锥面状侧面44b的长度较短地形成其相应量。

另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以加以各种变更。

例如，在上述实施方式中，在两个辊的对置部配置成破碎齿的前端面彼此相对置，但可以配置成一方的辊的破碎齿与另一方的辊的相邻的破碎齿之间对置。

并且，在一实施方式中说明的破碎齿的对置间隔等各种尺寸未必一定限定于此。

并且，在上述实施方式中利用一体形成突出齿的隔板，但是也可以在辊表面设置分体的破碎齿那样，通过在板材上组装分体的破碎齿来构成隔板。

另外，除了设置如上述的隔板之外，也可在壳体的侧壁的内壁面构成突出齿。这时，由于壳体的侧壁相当于本发明的侧板，能够防止多晶硅块侵入壳体的内壁面与辊的端面之间而被粉碎，因此能够使多晶硅块可靠地破碎并向下方通过。

Claims

1.一种多晶硅的破碎装置，在绕平行的轴线相互逆转的1对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎，其特征在于，

在两个辊的两端部，与所述辊的轴线正交并相互隔开一定间隔而平行地设置有堵塞两个辊间隙的侧方的1对侧板，在所述辊的外周面上向半径方向外方突出地设置有多个破碎齿，并且在所述侧板的内壁面上向与所述辊的轴线平行的方向突出地设置有多个突出齿。

2.如权利要求1所述的多晶硅的破碎装置，其特征在于，

所述破碎齿及所述突出齿的前端面形成为球面状，并且侧面形成为圆锥面状或圆柱面状。

3.如权利要求1或2所述的多晶硅的破碎装置，其特征在于，

所述侧板上的各突出齿设定为与设置于所述辊表面上的各破碎齿的突出高度相同或低于该高度。

4.一种多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，

利用如权利要求1～3中任一项所述的多晶硅的破碎装置制造多晶硅的破碎物。