JP5346323B2 - シリコン片混合物を少なくとも2つのサイズ分布に区分する方法、システム及び分級機 - Google Patents
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Description
全ての量、比及び百分率は特に断らない限り重量ベースである。以下のものはここで使用される定義のリストである。
本発明は、多結晶シリコンの処理方法に関する。この方法は、CZプロセスでの使用に好適な多結晶シリコン片の異なるサイズ分布を作製することを含む。この方法は、化学蒸着法で多結晶シリコン加工物を調製し、当該多結晶シリコン加工物を破砕して異なるサイズの多結晶シリコン片の混合物とし、異なるサイズを有する多結晶シリコン片の混合物を少なくとも2つのサイズ分布に分類することを含みうる。多結晶シリコン加工物は熱衝撃プロセスで破砕されうる。或いは、その方法は、流動床反応法を用いて異なるサイズの多結晶シリコン片の混合物を調製し、異なるサイズを有する多結晶シリコン片の混合物を少なくとも2つのサイズ分布に分類することを含みうる。本発明の方法では、化学蒸着法又は流動床反応法のいずれかで調製された異なるサイズを有する多結晶シリコン片の混合物が、本発明の回転インデント(indent)分級機等の回転インデント分級機を用いて分類される。
ここに記載される方法で使用されうる多結晶シリコン加工物は、当該分野で知られた方法で調製されうるロッド及びリボンを含む。例えば、多結晶シリコンのロッドは加熱された基体上に高純度のクロロシラン又はシランを化学蒸着させることを含む化学蒸着法で調製されうる(William C. O’Mara, Robert B. Herring及びP. Hunt編「Handbook of Semiconductor Silicon Technology」Noyes Publications社(Park Ridge, New Jersey, U.S.A., 1990)第2章第39から58頁参照)。
多結晶シリコン加工物は特許文献1に記載されるような低汚染型衝撃機で打撃を受け破砕されてもよい。或いは、多結晶シリコン加工物は特許文献2及び3に記載されるような熱衝撃プロセスで破砕されてもよい。
異なるサイズの多結晶シリコン片の混合物は様々な方法で少なくとも2つのサイズ分布に分類される。混合物は手で又は機械で分類されうる。例えば、多結晶シリコン片の混合物は、特許文献8に記載される回転シリコン篩い等の当該分野で知られている方法及び装置を用いて分類されてよい。或いは、前記混合物はそれを少なくとも2つのサイズ分布に分類する回転インデント分級機に供給されてもよい。前記混合物は、例えば、ホッパー、シュート、或いは、バケツ、ベルト又は振動コンベア等のコンベア、といった従来の任意の手段で供給されうる。
上記の方法では、シリコンは、当該分野で知られている方法で任意に1回以上クリーニングを受けてよい。例えば、シリコン加工物は破砕の前後のいずれか、様々なサイズのシリコン片混合物を異なるサイズ分布に分類する前後のいずれかで浄化されてよく、又は、その組み合わせもありうる。
多結晶シリコンロッドが化学蒸着法で調製された。このロッドはほぼ円筒形で15〜25kgである。ロッドは図8に示す上記のマイクロ波室(Knoxville, Tennessee, U.S.A.のMicrowave Materials Technologies社)中で365〜377℃(690〜710゜F)の温度に加熱された。加熱されたロッドは図9及び10に示す上記の噴霧クエンチ装置に移された。加熱されたロッドは室温で複数のノズルから脱イオン水を噴霧された。加熱されたロッドは1〜5分噴霧を受け、表面温度は51〜79℃(125〜175゜F)に減少した。ロッドはひび割れたがその形状を維持していた。ひび割れたロッドは図11及び12に示す機械的分離機に移された。機械的分離機は気圧ハンマー室を備えていた。ひび割れた多結晶シリコンロッドは複数の気圧ハンマーで打撃され破砕された。得られたシリコン片混合物は振動コンベアに移された。
Claims (17)
- (1)多結晶シリコン加工物を破砕して異なるサイズを有する多結晶シリコン片の混合物とし;そして、
(2)前記多結晶シリコン片の混合物を回転インデント分級機を用いて少なくとも2つのサイズ分布に分類する方法であって、
前記回転インデント分級機は外周縁に沿って複数の凹部を有するディスク又はシリンダーを備え、該シリンダーの前記外周縁に沿った前記凹部は、前記シリンダーの一方の端部から他方の端部へ大きさが増大し、前記ディスクの前記外周縁に沿った前記凹部を有する前記ディスクは、前記混合物が最も小さい凹部を最初に通過して凹部のサイズが増大する順に凹部を通過するように配列され、前記凹部は、前記ディスク又はシリンダーの前記外周縁から内側に向かってのび、前記凹部は、所定のサイズ又はそれ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除する大きさとされている、方法。 - 前記工程(1)が
(i)前記多結晶シリコン加工物を315から760℃(600から1400゜F)の温度に加熱し、
(ii)前記工程(i)の生成物にノズルから流体を噴霧し、そして、
(iii)前記工程(ii)の生成物のひび割れを分離機で拡張する
工程によって行われる、請求項1記載の方法。 - 前記工程(1)の破砕の前後のいずれか、前記工程(2)の複数のサイズ分布への分類の前後のいずれか、或いは、これらを組み合わせたタイミングで、シリコンを洗浄する洗浄工程(3)を更に含む、請求項1記載の方法。
- 前記回転インデント分級機が、所定のサイズ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除するサイズとされた1以上の凹部を外周縁に有する回転ディスクを備えた、請求項1記載の方法。
- 前記回転インデント分級機が、シリンダーの第1の端部から該シリンダーの第2の端部へサイズが増大するように配列された複数の凹部であって、所定のサイズ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除するサイズとされた凹部を有する外周縁を有する回転シリンダーを備えた、請求項1記載の方法。
- 前記シリンダーの前記第1の端部に多結晶シリコン片の混合物を供給し、そして、前記シリンダーの長手方向に沿って搬送して、前記混合物を複数のサイズ分布に区分する、請求項5記載の方法。
- (1)多結晶シリコン加工物を破砕して異なるサイズを有する多結晶シリコン片の混合物とし;そして、
(2)前記多結晶シリコン片の混合物を少なくとも2つのサイズ分布に分類する方法であって、
前記工程(1)が、
(i)前記多結晶シリコン加工物を315から760℃(600から1400゜F)の温度に加熱し、
(ii)前記工程(i)の生成物に複数のノズルから流体を噴霧し、そして、
(iii)前記工程(ii)の生成物のひび割れを分離機で拡張する
を含むプロセスで行われる方法であって、
前記工程(2)が回転インデント分級機を用いて行われ、該回転インデント分級機は外周縁に沿って複数の凹部を有するディスク又はシリンダーを備え、該シリンダーの前記外周縁に沿った前記凹部は、前記シリンダーの一方の端部から他方の端部へ大きさが増大し、前記ディスクの前記外周縁に沿った前記凹部を有する前記ディスクは、前記混合物が最も小さい凹部を最初に通過して凹部のサイズが増大する順に凹部を通過するように配列され、前記凹部は、前記ディスク又はシリンダーの前記外周縁から内側に向かってのび、前記凹部は、所定のサイズ又はそれ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除する大きさとされている、方法。 - 前記多結晶シリコン片混合物が3以上のサイズ分布に分類され、更に、使用者の要求を満たす新たなサイズ分布を形成するために該サイズ分布の2以上が混合される工程(3)を含む、請求項7記載の方法。
- (1)化学蒸着法で多結晶シリコン加工物を調製し、
(2)工程(1)の生成物を破砕して異なるサイズの多結晶シリコン片の混合物とし、そして、
(3)工程(2)の生成物を少なくとも2つのサイズ分布に分類する
ことを含む方法であって、但し、
(A)工程(2)は
(i)工程(1)の生成物を315から760℃(600から1400゜F)の温度に加熱し、
(ii)前記工程(i)の生成物に複数のノズルから流体を噴霧し、そして、
(iii)前記工程(ii)の生成物のひび割れを分離機で拡張する
ことを含むプロセスで行われ、
(B)工程(3)は回転インデント分級機を用いて行われ、
該回転インデント分級機は外周縁に沿って複数の凹部を有するディスク又はシリンダーを備え、該シリンダーの前記外周縁に沿った前記凹部は、前記シリンダーの一方の端部から他方の端部へ大きさが増大し、前記ディスクの前記外周縁に沿った前記凹部を有する前記ディスクは、前記混合物が最も小さい凹部を最初に通過して凹部のサイズが増大する順に凹部を通過するように配列され、前記凹部は、前記ディスク又はシリンダーの前記外周縁から内側に向かってのび、前記凹部は、所定のサイズ又はそれ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除する大きさとされている、方法。 - (1)流動床反応法で多結晶シリコン加工物を調製し、
(2)工程(1)の生成物を回転インデント分級機を用いて少なくとも2つのサイズ分布に分類する
ことを含み、
該回転インデント分級機は外周縁に沿って複数の凹部を有するディスク又はシリンダーを備え、該シリンダーの前記外周縁に沿った前記凹部は、前記シリンダーの一方の端部から他方の端部へ大きさが増大し、前記ディスクの前記外周縁に沿った前記凹部を有する前記ディスクは、前記混合物が最も小さい凹部を最初に通過して凹部のサイズが増大する順に凹部を通過するように配列され、前記凹部は、前記ディスク又はシリンダーの前記外周縁から内側に向かってのび、前記凹部は、所定のサイズ又はそれ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除する大きさとされている、方法。 - 複数の凹部を表面に有する回転体の該表面上で異なるサイズのシリコン片の混合物を移動させることを含む、シリコン片混合物の分級方法。
- 前記表面における各凹部の開口面積が前記移動方向に向けて増大する請求項11記載の方法。
- シリコン加工物を315から760℃(600〜1400°F)の温度に加熱する装置と、
前記シリコン加工物に液体を噴霧するノズルと、
前記シリコン加工物のひび割れを広げて異なるサイズのシリコン片混合物とする分離機と、
前記シリコン片混合物を少なくとも2つのサイズに分類する分級機と
を備えるシステムであって、
前記分級機は、
(i)シリンダーの第1の端部から該シリンダーの第2の端部へサイズが増大するように配列された複数の凹部であって、所定のサイズ以下のシリコン片を捕捉し、該所定のサイズより大きいサイズのシリコン片を排除するサイズとされた半楕円体形の各凹部を有する外周縁を有する回転シリンダーと、
(ii)前記シリンダーの長手方向に隣接して作動するコンベアと、
(iii)前記シリンダーに回転可能に設置された駆動機構と
を備えるシステム。 - 前記加熱する装置は、レーザーヒーター、赤外線ヒーター、マイクロ波ヒーターから選択される、請求項13に記載のシステム。
- 前記分離機は、機械的、音波又は振動分離機から選択される、請求項13に記載のシステム。
- 複数のディスクを備えた分級機であって、
前記ディスクは、その外周縁に、所定のサイズ又はそれ以下のシリコン片を捕捉する複数の凹部を有し、異なるディスクには異なるサイズの凹部が設けられ、
前記シリコン片の混合物が、最も小さい凹部を有するディスクを最初に通過し、そして、凹部のサイズが増大する順に、凹部を有する次のディスクを順次通過するように、前記複数のディスクが配列され、
前記シリコン片に接触する前記分級機の部品は、前記シリコン片に全く又はあまり表面汚染を与えない、分級機。 - シリコン加工物を315から760℃(600〜1400°F)の温度に加熱する装置と、
前記シリコン加工物に液体を噴霧するノズルと、
前記シリコン加工物のひび割れを広げて異なるサイズのシリコン片混合物とする分離機と、
前記シリコン片混合物を少なくとも2つのサイズに分類する請求項16に記載の分級機と
を備えるシステム。
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