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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente, welche das Ausgangsmaterial für Silizium-Halbleiter oder ähnlichem in Fragmenten darstellen.
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Es wird die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-84063 beansprucht, welche am 5. April 2011 eingereicht wurde, und deren Inhalt durch Referenzierung in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
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Beschreibung des technischen Gebiets
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Ein Siliziumwafer zur Verwendung für einen Halbleiterchip wird aus einem Silizium-Einkristall hergestellt, welcher z. B. mittels des Czochralski-Verfahrens („CZ-Verfahren”) hergestellt wird. Zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls mittels des CZ-Verfahrens werden z. B. frakturierte polykristalline Silizium-Fragmente eingesetzt, welche durch Frakturierung von stabförmigen polykristallinem Silizium, welches durch den Siemens-Prozess hergestellt wurde, erhalten werden.
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Zur Frakturierung von polykristallinem Silizium, wie in 7 gezeigt, wird ein Stab R aus polykristallinem Silizium in Fragmente C von wenigen Millimetern bis wenigen Zentimetern frakturiert. In diesem Verfahren wird typischerweise der Stab R mittels eines thermischen Schocks oder ähnlichem in die passende Größe gebrochen und dann werden die Fragmente weiter direkt mit einem Hammer geschlagen und zerbrochen.
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Jedoch ist dieser Prozess für die beteiligten Arbeiter sehr belastend und somit ist es ineffizient, auf diese Weise Fragmente mit passender Größe aus stabförmigem polykristallinem Silizium herzustellen.
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In der
japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der ersten Veröffentlichungsnummer 2006-122902 (Patentdokument 1) wird ein Verfahren zur Herstellung von Silizium-Fragmenten mittels der Frakturierung von stabförmigem polykristallinem Silizium mittels eines Walzenbrechers offenbart. Der Walzenbrecher ist ein Walzenbrecher mit einer einzelnen Walze, welche sich in einem Gehäuse befindet, und auf der Oberfläche der Walze ist eine Vielzahl von Zähnen ausgebildet. Der Walzenbrecher frakturiert das stabförmige polykristalline Silizium durch Zusammenbrechen zwischen den Zähnen und der inneren Oberfläche des Gehäuses, so dass eine kontinuierliche Krafteinwirkung auf das polykristalline Silizium ausgeübt wird.
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Auf der anderen Seite werden in der veröffentlichten
japanischen Übersetzung Nr. 2009-531172 der internationalen PCT-Veröffentlichung (Patentdokument 2) und in der
japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der ersten Veröffentlichungsnummer 2006-192423 (Patentdokument 3) Vorrichtungen zur Frakturierung von grob zerbrochenen polykristallinen Silizium-Fragmenten vorgeschlagen. Diese Vorrichtungen sind Doppelwalzenbrecher mit zwei Walzen und brechen die grob zerbrochenen polykristallinen Silizium-Fragmente zwischen den Walzen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgaben, die mittels der Erfindung gelöst werden sollen
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In Patentdokument 1 wird die maximale Zielgröße der frakturierten Fragmente, welche vom Walzenbercher erhalten werden, durch den Spalt zwischen der Walze und der inneren Oberfläche des Gehäuses des Walzenbrechers bestimmt. Auch in Patentdokumenten 2 und 3 werden die maximalen Zielgrößen der frakturierten Fragmente, welche durch die Walzenzerkleinerer erhalten werden, durch die Spalte zwischen den Walzen des Walzenbrechers bestimmt. Jedoch häufen sich die frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente im Spalt zwischen der Walze und der inneren Oberfläche des Gehäuses oder dem Spalt zwischen den Walzen an und werden zermahlen, so dass die Pulvermenge an polykristallinem Silizium erhöht wird. Deswegen wird die Effektivität der polykristallinen Silizium-Frakturierung in die gewünschte Größe verschlechtert.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände erdacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmenten, wobei die maximale Zielgröße der polykristallinen Silizium-Fragmente durch die Frakturierung in die gewünschte Größe unter Vermeidung der Bildung von Pulver kontrolliert werden kann.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Das Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente der vorliegenden Erfindung weist einen Frakturierungs-Prozess auf, bei dem polykristalline Silizium-Fragmente zwischen einem Walzenpaar, welches in entgegengesetzter Richtung zueinander um parallele Achsen rotiert wird, auf, wobei: die Walzen eine Vielzahl von Frakturierungszähnen, welche radial nach außen von den nach außen gerichteten Umlaufoberflächen vorstehen, aufweisen; die Frakturierungszähne an der Spitze sphärische Oberflächen und konische oder zylindrische seitliche Oberflächen aufweisen; der Frakturierungs-Prozess in einem Frakturierungsverhältnis von mindestens 1,0 bis weniger als 1,5 durchgeführt wird und das Frakturierungsverhältnis bestimmt wird durch die maximale Länge des polykristallinen Siliziums vor der Frakturierung in Bezug auf den zugewandten Abstand zwischen der Oberfläche der Spitzen der Frakturierungszähne im zugewandten Teil der Walzen.
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Im Verfahren zur Herstellung von frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente kann das polykristalline Silizium effizient durch kontinuierliche Krafteinwirkung durch die Frakturierungszähne beim Drehen der Walzen frakturiert werden. Die Oberflächen an der Spitze der Frakturierungszähne sind sphärisch geformt, so dass die Oberflächen an der Spitze der Frakturierungszähne und das polykristalline Silizium in punktuellem Kontakt sind. Desweiteren sind die seitlichen Oberflächen der Frakturierungszähne zylindrisch geformt, so dass die seitlichen Oberflächen der Frakturierungszähne und das polykristalline Silizium linear in Kontakt sind. Weil die Frakturierungszähne und das polykristalline Silizium punktuell oder linear in Kontakt sind, kann deshalb vermieden werden, dass das polykristalline Silizium durch die Frakturierungszähne in Pulver zermahlen wird. Desweiteren kann vermieden werden, dass das polykristalline Silizium übermäßig zermahlen wird, indem das Frakturierungsverhältnis im oben angegebenen Ausmaß eingestellt wird, so dass vermieden wird, dass das Pulver gebildet wird und Fragmente mit geeigneter Größe hergestellt werden können.
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Das Verfahren zur Herstellung von frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmenten gemäß der vorliegenden Erfindung führt eine Vielzahl von Frakturierungs-Prozessen durch und weist des weiteren einen Sortierprozess auf, bei dem die frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente, welche durch den Frakturierungs-Prozess erhalten wurden, nach der Größe zwischen den Frakturierungs-Prozessen sortiert werden, wobei die großen frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente, welche durch den Sortierungsprozess aussortiert werden, im Frakturierungs-Prozess, welcher dem Sortierungsprozess folgt, frakturiert werden.
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Weil die Frakturierungsverhältnisse in einem Bereich von mindestens 1,0 bis weniger als 1,5 eingestellt werden, kann bei den Frakturierungsprozessen verhindert werden, dass Pulver entsteht. Desweiteren kann die Größe der frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente stufenweise an die gewünschte Größe angenähert werden durch jeden einzelnen Frakturierungs-Prozess unter Vermeidung der Bildung von Pulver, so dass ein Erzeugungsanteil an feinen Fragmenten vermieden werden kann und die Effizienz des Umsatzes zur gewünschten Größe der frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente verbessert werden kann.
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Beim Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass bei jedem der Frakturierungs-Prozesse Durchmesser und hervorstehende Höhen der Frakturierungszähne und Spalten zwischen den benachbarten Frakturierungszähnen entsprechend dem zugewandten Abstand der Frakturierungszähne eingestellt werden können.
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Die frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente können unter Vermeidung der Bildung von Pulver frakturiert werden, indem die Größen und Anordnungen der Frakturierungszähne entsprechend dem zugewandten Abstand zwischen den Frakturierungszähnen der Walzen eingestellt werden.
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Wirkungen der Erfindung
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Nach dem Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente kann polykristallines Silizium in die gewünschte Größe unter Kontrollierung der maximalen Zielgröße frakturiert werden und die Bildung von Pulver durch die Frakturierung kann verhindert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Ausführungsform einer Frakturierungsvorrichtung, in der das Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Oberfläche einer Walze der Frakturierungsvorrichtung aus 1.
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3 ist eine perspektivische Rückansicht einer Frakturierungszahneinheit, die in der Frakturierungsvorrichtung angebracht ist.
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Reihe von Frakturierungszahneinheiten.
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5 ist eine perspektivische Ansicht des Frakturierungszahns.
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6 ist eine Frontalansicht, die die räumliche Anordnung der Walzen zueinander in einem zugewandten Teil zeigt.
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7 ist eine schematische Ansicht, die die Fragmente, welche durch Frakturierung stabförmigen polykristallinen Siliziums erhalten wurden, zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente der ersten Ausführungsform weist einen Frakturierungs-Prozess auf, bei dem polykristalline Silizium-Fragmente zwischen einem Walzenpaar, welches in entgegengesetzter Richtung zueinander um parallele Achsen rotiert wird, durch eine Frakturierungsvorrichtung 1, in 1 gezeigt, frakturiert werden.
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Die Frakturierungsvorrichtung 1 weist zwei Walzen 3, welche in einem Gehäuse 2 angebracht sind, so dass die Rotationsachsen 4 horizontal und parallel zueinander angeordnet sind, auf und eine Vielzahl von Frakturierungszähnen 5 sind an den äußeren Oberflächen der Walzen 3 angebracht, so dass sie sich radial nach außen erstrecken. Die äußeren Oberflächen der Walzen 3 sind keine regelmäßigen Kreisbogenoberflächen, wie in 2 gezeigt, sondern in einer polyedrischen Form ausgeformt, wobei flache Oberflächen 6 längs der Achsen miteinander in Umlaufrichtung verbunden sind. Gewindebohrungen 7 sind an beiden Enden der der flachen Oberflächen 6 ausgeformt. Auf jeder flachen Oberfläche 6 ist eine Frakturierungszahneinheit 8 befestigt.
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Die Frakturierungszahneinheit 8 ist ausgestaltet mit einer Befestigungsplatte 11, welche in Kontakt mit der flachen Oberfläche 6 der Walze 3 ist, und einer Vielzahl von Frakturierungszähnen 5, welche auf der Befestigungsplatte 11 befestigt sind, wie in 3 und 4 gezeigt.
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Der Frakturierungszahn 5 ist als eine Einheit aus Hartmetall geformt, so dass sie einen säulenartigen Teil 13 und eine Krempe 14, welche sich diametral an der Basis des säulenartigen Teils 13 erstreckt, wie in 5 gezeigt, aufweist. Eine Oberfläche 15 an der Spitze des säulenartigen Teils 13 ist sphärisch ausgeformt; und eine seitliche Oberfläche 16 des säulenartigen Teils 13 ist konisch oder zylindrisch ausgeformt. Die Krempe 14 ist so ausgeformt, dass beide Seiten einer kreisförmigen Platte parallel zur längslaufenden Anordnung des säulenartigen Teils 13 so beschnitten sind, dass abgeflachte Abschnitte 17 in 180° entgegengesetzter Richtung der beschnittenen Teile zueinander entstehen.
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Die Befestigungsplatte 11 ist als ein Streifen ausgeformt, welcher die gleiche Länge und Breite wie die flache Oberfläche 6 der Walze 3 hat. Befestigungslöcher 21 für die Frakturierungszähne sind mit Unterbrechungen entlang der längslaufenden Richtung der Befestigungsplatte 11 so ausgebildet, dass sie die Befestigungsplatte 11 durchstechen. Durchgangsbohrungen 22 für Schrauben sind auf beiden Seiten der Befestigungsplatte 11 ausgebildet. Wie in 3 gezeigt, ist jedes der Befestigungslöcher 21 mit einer Passbohrung 23 und einem erweiterten Abschnitt 25 ausgestattet. Die Passbohrung 23 ist bis zur halben Dicke der Befestigungsplatte 11 ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt entsprechend der seitlichen Oberfläche 16 des säulenartigen Teils 13 des Frakturierungszahns 5 auf. Die andere Hälfte der besagten Dicke der Befestigungsplatte 11 des Befestigungsloches 21 ist der erweiterte Abschnitt 25, welcher abgeflachte Abschnitte 24 aufweist, welche der Krempe 14 des Frakturierungszahns 5 entspricht.
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Wenn der Frakturierungszahn 5 an die Befestigungsplatte 11 befestigt wird, wird die Krempe 14 des Frakturierungszahns 5 in den erweiterten Abschnitt 25 der Passbohrungen 23 der Befestigungsplatte 11 eingepasst und die abgeflachten Abschnitte 17 des Frakturierungszahns 5 werden mit den abgeflachten Abschnitten 24 der Befestigungsplatte 11 in Kontakt gebracht. Der Frakturierungszahn 5 wird deswegen an die Befestigungsplatte 11 angebracht, damit er nicht hinsichtlich der Befestigungsplatte 11 rotiert, indem der säulenartige Teil 13 in die Passbohrung 23 der Befestigungsplatte 11 eingepasst wird.
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Die Befestigungsplatte 11 wird auf jede der flachen Oberflächen 6 der Walzen 3 so aufgelegt, dass die erweiterten Abschnitte 25 zu den Oberflächen der Walzen 3 ausgerichtet sind und die säulenartigen Teile 13 der Frakturierungszähne 5 aus den Passbohrungen 23 herausragen und beide Enden der Befestigungsplatte 11 werden mittels Schrauben 26 auf den Oberflächen der Walzen 3 befestigt.
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Die Frakturierungszahneinheiten 8 sind so angebracht, dass die Frakturierungszähne 5 der benachbarten Frakturierungszahneinheiten 8 nicht in Reihen in umlaufender Richtung der Walzen 3 aufgereiht sind, wie auch in 4 gezeigt. Genauer gesagt, sind die benachbarten Frakturierungszahneinheiten 8 so auf den Walzen 3 angeordnet, dass die Frakturierungszähne 5 in einer gestaffelten Anordnung angebracht sind.
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Auf der anderen Seite wiederum sind zwischen den Walzen 3 die Frakturierungszähne 5 so angeordnet, dass die Oberflächen 15 an der Spitze der Frakturierungszähne 5 auf den Walzen 3 sich an den zugewandten Teilen einander zugewandt sind (d. h., in dem Abschnitt, in dem die Frakturierungszähne 5 der Walzen 3 am nahesten zueinander liegen) wie in 6 gezeigt.
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In 6, betrachtend die gestaffelt angeordneten Frakturierungszähne 5, sind die in derseleben Umlaufreihe angeordneten Frakturierungszähne 5 mit durchgezogenen Linien gekennzeichnet; und die in der anderen Umlaufreihe angeordneten Frakturierungszähne 5 mit doppeltgepunkteten Linien gekennzeichnet.
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Wenn die polykristallinen Silizium-Fragmente mit einer maximalen Länge von 110 mm in die Frakturierungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegeben werden, ist es gewünscht, dass die frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente nach der Frakturierung eine maximale Länge im Bereich von mindestens 5 mm bis höchstens 90 mm haben. Um die frakturierten Fragmente mit solch einer Größe zu erhalten, wird jeder der Frakturierungszähne 5 so eingestellt, dass er einen Durchmesser D des säulenartigen Teils 13 von 14 mm eine hervorstehende Höhe H von der Oberfläche der Befestigungsplatte 11 bis zur Spitze des Frakturierungszahns 5 von 30 mm aufweist, wie in 6 gezeigt; und einen Abstand L zwischen den benachbarten Frakturierungszähnen 5 wird auf 26 mm eingestellt. Weiter wird in dem Abschnitt, in dem sich die Walzen 3 zugewandt sind, der zugewandte Abstand G zwischen den Oberflächen 15 an der Spitze der Frakturierungszähne 5 in einem Bereich von 74 bis 110 mm eingestellt, Das Frakturierungsverhältnis, welches durch die maximale Länge des polykristallinen Siliziums vor der Frakturierung in der Frakturierungsvorrichtung 1 in Bezug auf den zugewandten Abstand G spezifiziert ist, wird in einem Bereich von mindestens 1,0 bis weniger als 1,5 eingestellt.
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Das Gehäuse 2, in dem die Walzen 3 angebracht sind, wird aus einem Harz wie Polypropylen oder ähnlichem gebildet oder aus Metall mit einer inneren Beschichtung von Tetrafluorethylen, um Verunreinigung zu vermeiden, gebildet.
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In dem Gehäuse 2 ist ein Paar Trennplatten 31 an beiden Enden der Walzen 3 in gewissem Abstand in Bezug auf die innere Wandoberfläche des Gehäuses 2 eingebaut, welches die Achsen 4 der Walzen 3 schneiden, so dass sie parallel mit der Innenwandoberfläche des Gehäuses 2 sind. Die Trennplatten 31 sind mit dem Gehäuse 2 verbunden und haben zwei Aussparungen 32, die ausgeformt wurden, indem man einen kreisrunden Ausschnitt mit geringfügig größerem Durchmesser als die der Walzen 3 getätigt hat, so dass sie die Hälfte oder mehr der Walzen 3 einnehmen und so angeordnet sind, dass sie gemeinsam die Walzen 3 überspannen, wenn die Aussparungen 32 an den Enden der Walzen 3 angebracht sind.
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Wenn die Trennplatten 31 an den Walzen 3 angebracht sind, bilden sich Spalten zwischen den innenliegenden äußeren Oberflächen der Aussparungen 32 der Trennplatten 31 und den außenliegenden äußeren Oberflächen der Walzen 3, so dass die Rotation der Walzen 3 nicht behindert wird. Ebenso sind die Schrauben 26 zur Befestigung der Frakturierungszahneinheiten 8, welche sich an beiden Enden der Walzen 3 befinden, außerhalb der Trennplatten 31 angeordnet, so dass sich die Räume oberhalb und unterhalb der zugewandten Bereiche der Walzen 3 zwischen den Trennplatten 31 befinden.
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Der Raum zwischen den Trennplatten 31 ist der Frakturierungsraum 33 für das polykristalline Silizium. Auf einer obenliegenden Oberfläche des Gehäuses 2 ist ein Einlass 34 so ausgeformt, dass er sich unmittelbar oberhalb des Frakturierungsraumes 33 befindet. Die Trennplatten 31 werden, wie auch das Gehäuse 2, aus Harz wie Polypropylen oder ähnlichem gebildet oder aus Metall mit einer inneren Beschichtung aus Tetrafluoroethylen gebildet.
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Das Gehäuse 2 ist mit einem Getriebe oder ähnlichem ausgestattet (nicht gezeigt), um die Walzen 3 in Rotation zu versetzen. Das Getriebe ist verbunden mit einem Abluftsystem (nicht gezeigt), um die Abluft aus dem Gehäuse 2 und dem Inneren des Getriebes zu entfernen.
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Wenn zuvor grob zerkleinerte polykristalline Silizium-Fragmente mit geeigneter Größe in der oben beschriebenen konfigurierten Frakturierungsvorrichtung 1 in den Frakturierungsbereich 33 des polykristallinen Siliziums zwischen den Trennplatten 31 durch den Einlass 34 des Gehäuses 2 gegeben werden, wobei die Walzen 3 rotieren, werden die Fragmente des polykristallinen Siliziums zwischen den Frakturierungszähnen 5 der Walzen 3 weiter in Fragmente frakturiert.
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An den Frakturierungszähnen 5 sind die Oberflächen 15 der Spitzen sphärisch ausgeformt, so dass die Oberflächen 15 der Spitzen und das polykristalline Silizium punktuell in Kontakt sind. Ebenso sind bei den Frakturierungszähnen 5 die seitlichen Oberflächen 16 der säulenartigen Teile 13 konisch oder zylindrisch ausgeformt, so dass die seitlichen Oberflächen 16 und das polykristalline Silizium punktuell oder linear in Kontakt sind. Daher übertragen die Frakturierungszähne 5 die Kraft auf das polykristalline Silizium bei Kontakt punktuell oder linear, so dass hierdurch vermieden wird, dass das polykristalline Silizium durch Flächen zermahlen wird.
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Weil das Frakturierungsverhältnis in einem Bereich von mindestens 1,0 bis weniger als 1,5 eingestellt ist, wird das zugeführte polykristalline Silizium nicht übermäßig zermahlen, so dass vermieden werden kann, dass Pulver gebildet wird.
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Die Trennplatten 31, welche sich über den Enden der Walzen 3 befinden, verhindern, dass die Fragmente des polykristallinen Siliziums, welche gerade zwischen ihnen frakturiert wurden, in den Zwischenraum zwischen den innenliegenden Wandflächen des Gehäuses 2 und den Endflächen der Walzen 3 eindringen und dort zermahlen werden. Daher können die polykristallinen Silizium-Fragmente verlässlich frakturiert werden und zwischen den Walzen 3 hindurchgeführt werden.
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Als Folge hiervon kann in der Frakturierungsvorrichtung 1 polykristallines Silizium auf eine gewünschte Größe frakturiert werden, ohne dass Pulver entsteht und der Verlust kann reduziert werden.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung frakturierter polykristalliner Silizium-Fragmente einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In der ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung wird der Frakturierungs-Prozess einmal durchgeführt. In der zweiten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung wird der Frakturierungs-Prozess viermal wiederholt.
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Im ersten des vierten Frakturierungs-Prozesses der zweiten Ausführungsform wird polykristallines Silizium zwischen den Walzen 3, welche in die entgegengesetzte Richtung zueinander um parallele Achsen rotiert werden, frakturiert, wobei die gleiche Frakturierungsvorrichtung 1 wie beim Frakturierungs-Prozess der ersten Ausführungsform verwendet wird. Desweiteren wird im Verfahren zur Herstellung der zweiten Ausführungsform ein Sortierungsprozess, bei dem die frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente, welche durch den vorherigen Prozess erhalten wurden, nach der Größe sortiert werden, zwischen den Frakturierungs-Prozessen durchgeführt. Die großen frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente, welche beim vorherigen Sortierungsprozess sortiert wurden, werden im folgenden Frakturierungs-Prozess frakturiert, wobei der zugewandte Abstand G zwischen den Frakturierungszähnen 5 so eingestellt wird, dass das Frakturierungsverhältnis im Bereich von mindestens 1,0 bis weniger als 1,5 entsprechend der maximalen Länge der großen frakturierten Fragmente ist.
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Die zugewandten Abstände G zwischen den Frakturierungszähnen in den Frakturierungs-Prozessen werden verkleinert, wenn der Frakturierungs-Prozess wiederholt wird (dies bedeutet, dass die Anzahl der Frakturierungs-Prozesse erhöht wird), wie in Tabelle 1 gezeigt. Dies bedeutet, dass der zugewandte Abstand G des späteren Frakturierungs-Prozesses kleiner eingestellt wird als der des vorherigen Frakturierungs-Prozesses. Bei den Frakturierungszähnen
5 der Frakturierungs-Prozesse wird der Durchmesser D des säulenartigen Teils
13, die herausragende Höhe H von der Oberfläche der Befestigungsplatte
11 und der Abstand L zwischen den benachbarten Frakturierungszähnen mit steigender Anzahl der Frakturierungen verkleinert. Tabelle 1
| Anzahl der Frakturierungen | Frakturierungs-Prozess | Maximale Länge der zugegebenen Fragmente (mm) | Frakturierungszähne | Frakturierungsverhältnis |
| Durchmesser D (mm) | Höhe H (mm) | Abstand L (mm) | Zugewandter Abstand G (mm) |
| 1 | erster | 110 | 14 | 30 | 26 | 74–110 | 1,49–1,0 |
| 2 | zweiter | 90 | 13 | 25 | 22 | 61–90 | 1,48–1,0 |
| 3 | dritter | 75 | 12 | 20 | 18 | 51–75 | 1,47–1,0 |
| 4 | vierter | 65 | 11 | 15 | 14 | 44–65 | 1,48–1,0 |
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Wenn frakturierte polykristalline Silizium-Fragmente unter Verwendung der Frakturierungsvorrichtung, welche wie oben beschrieben konfiguriert ist, hergestellt werden, wird im ersten Frakturierungs-Prozess frakturiertes polykristallines Silizium mit einer maximalen Länge von nicht mehr als 110 mm hinzugegeben, wobei die Walzen 3 rotieren. Das meiste des hinzugegebenen polykristallinen Siliziums wird zwischen den Frakturierungszähnen 5 der Walzen 3 in Fragmente frakturiert, welche eine maximale Länge von nicht mehr als 90 mm aufweisen obwohl ein geringer Anteil an Pulver entsteht.
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Als nächstes werden die frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmente, welche durch den ersten Frakturierungs-Prozess frakturiert wurden, mit einem Sortierungsprozess nach ihrer Größe sortiert. Im Sortierungsprozess wird das polykristalline Silizium beispielsweise nach der Größe von frakturierten Fragmenten, welche eine maximale Länge von weniger als 60 mm aufweisen und frakturierten Fragmenten, welche eine maximale Länge von nicht weniger als 60 mm aufweisen, durch ein Sieb oder ähnliches sortiert. Dann werden die sortierten frakturierten Fragmente im Bereich von nicht weniger als 60 mm und nicht mehr als 90 mm in die Frakturierungsvorrichtung des zweiten Frakturierungs-Prozesses hinzugegeben, wobei die Walzen 3 rotiert werden.
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Im zweiten Frakturierungs-Prozess, welcher dem ersten Frakturierungs-Prozess entspricht, wird das meiste des polykristallinen Siliziums in Fragmente, welche eine maximale Länge von nicht mehr als 75 mm aufweisen, frakturiert, obwohl ein geringer Anteil an Pulver gebildet wird durch die Frakturierung zwischen den Frakturierungszähnen 5 der Walzen 3. Dann werden die Fragmente durch ein System zur Trennung sortiert, so dass die Fragmente, welche eine maximale Länge von nicht weniger als 60 mm und nicht mehr als 75 mm aufweisen, zu einer dritten Frakturierungsvorrichtung hinzugefügt werden (dritter Frakturierungs-Prozess). Auf diese Weise werden die Frakturierung und die Sortierung bis zu einem vierten Frakturierungs-Prozess wiederholt, so dass die meisten der hergestellten Fragmente eine Größe von 5 bis 60 mm aufweisen.
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In der zweiten Ausführungsform werden die Frakturierungs-Prozesse vom ersten bis zum vierten Frakturierungs-Prozess so ausgeführt, dass der zugewandte Abstand G in einem Bereich von 44 bis 65 mm eingestellt wird, um frakturierte polykristalline Silizium-Fragmente herzustellen, die nach der Frakturierung eine maximale Länge im Bereich von 5 bis 60 mm aufweisen. Deswegen werden die frakturierten Fragmente von der Frakturierungsvorrichtung des ersten Frakturierungs-Prozesses, bei dem der zugewandte Abstand G größer eingestellt wird, bis zum vierten Frakturierungs-Prozesses, bei dem der zugewandte Abstand G kleiner eingestellt wird, der Reihe nach zugegeben, so dass die Größe der frakturierten Fragmente sich der gewünschten Größe durch die graduelle Frakturierung der Fragmente annähert. Im Ergebnis kann die Entstehungsmenge an Pulver unterdrückt werden und die Effizienz des Umsatzes zu frakturierten polykristallinen Silizium-Fragmenten, welche die gewünschte Größe aufweisen, verbessert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und verschiedene Abwandlungen sind möglich, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Z. B. sind die Abmessungen des zugewandten Abstandes der Frakturierungszähne oder dergleichen nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-84063 [0002]
- JP 2006-122902 [0006]
- JP 2009-531172 [0007]
- JP 2006-192423 [0007]
