JPH11188281A - 結晶の粉砕のための予備処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉砕された材料中のシェル形状フラグメント
の比率を減少させる。 【解決手段】 本発明は、ロッド形状の結晶の粉砕のた
めの予備処理方法に関する。この場合に、打撃作用を有
するインパルスが結晶に与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロッド形状の結
晶、特にシリコン結晶ロッドの粉砕のための予備処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】純粋のシリコンは、シリコン化合物、例
えばトリクロロシランの熱分解によって得られ、この場
合には、これはしばしば多結晶性ロッドの形状で製造さ
れる。この結晶ロッドは、単結晶の製造用の出発物質と
して必要である。チョクラルスキー法によって単結晶を
製造するために、結晶ロッドを最初にフラグメントに粉
砕することが必要である。このフラグメントはるつぼ中
で溶融される。次いで、種結晶から出発して、単結晶
が、得られた溶融物から引き上げられる。

【０００３】結晶ロッドの粉砕についての種々の方法
が、既に提案されている。ＥＰ−５７３ ８５５Ａ１に
は、衝撃波を使用して結晶ロッドをバラバラにする方法
が記載されている。ＤＥ−４３１６６２６Ａ１は、高圧
水ジェットを結晶ロッドに浴びせる粉砕方法を扱ってい
る。ＤＥ−３８１１０９１Ａ１の提案は、最初に熱の作
用によって結晶ロッドを緩め、次いで、機械的力の作用
によってそれを粉砕することである。

【０００４】上記の粉砕方法は、フラグメントの実質的
部分がシェル状の外形を有すると言う欠点を有する。こ
の種類のフラグメントで充填されたるつぼは、比較的小
さい充填係数を有するようになる。このフラグメント形
状は、それが、必要になるかもしれない次の粉砕を実施
することを困難にし、るつぼ内の溶融時間を延長するの
で、更に好ましくない。結晶ロッドが、シェル形状を有
するフラグメントに破壊するという事実は、殆ど、結晶
ロッドがその製造中に曝露される熱応力に起因すると思
われる。結晶ロッドが冷却された後、これらの応力は機
械的プレストレス(prestress)として残留する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粉砕
された材料中のシェル形状フラグメントの比率を減少さ
せることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、打撃作用を有
するインパルスを結晶に与える、ロッド形状の結晶の粉
砕のための予備処理方法に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】この予備処理は、結晶ロッドにイ
ンパルスを与え、その打撃作用によって、結晶ロッドが
振動して、その全長に亘って微小亀裂が形成されること
からなる。それで、この予備処理は、結晶ロッドの初期
破砕とみなすことができる。インパルスは、好ましくは
ロッドの末端から少なくとも１５０ｍｍ離れている、結
晶ロッドの側表面上の点に与えられなければならない。
この代わりとして、ロッドの端面の中心領域を適用点と
して選択することもできる。結晶ロッドのこの予備処理
において、その強度は未だ結晶ロッドをフラグメントに
粉砕するのに十分ではない。にもかかわらず、かなり小
さい破片がその間に飛び散ったり又は結晶が２個乃至３
個の部分に割れる場合も本発明の範囲内である。

【０００８】このインパルスは、機械的な打撃工具、例
えば、ハンマーによって与えることができ、これは結晶
ロッドに対して１回又は２回以上打たれる。この場合
に、打撃の回数、打撃工具の質量及び打撃工具が結晶ロ
ッドを打つ速度は、日常的実験によって決定すべきであ
る。結晶の汚染を回避するために、結晶と接触する打撃
工具の作業表面は、結晶ロッドをできるだけ汚染しない
材料からなることが好ましい。

【０００９】予備処理についての代わりの可能性は、液
体ジェット、好ましくは高い圧力の水ジェットを、結晶
ロッドの上に１回又は２回以上のパルスで浴びせること
からなる。この方法の変形に於いても同様に、種々のパ
ラメーターを設定することができ、予備実験によって最
適化しなくてはならない。５０〜３００ｍｍの直径及び
少なくとも５００ｍｍの長さを有するシリコンから製造
した結晶ロッドについて、表１に示すパラメーターに維
持することが特に有利であることが見出された。

【００１０】

【表１】

【００１１】本発明の別の態様は、結晶ロッドを、粉砕
の前に１回又は２回以上の衝撃波のパルスに曝露させる
ことを提案する。衝撃波処理の成功に顕著な効果を有す
る方法パラメーターには、衝撃波パルスを作るために適
用されるエネルギー、パルスの長さ、パルスの数、衝撃
波源とロッドの端との間の距離及び衝撃波がその標的に
焦点が合わされているか否かが含まれる。５０〜３００
ｍｍの直径及び少なくとも５００ｍｍの長さを有するシ
リコン結晶ロッドが、好ましくは、表２に記載された方
法パラメーターを使用しながら、衝撃波に曝露される。

【００１２】

【表２】

【００１３】特許請求の範囲に記載した方法を、図を参
照して下記に一層詳細に説明する。図１は、水ジェット
パルスを使用する結晶ロッドの初期破砕のための装置を
概略示す。図２は、衝撃波の作用を使用する結晶ロッド
の初期破砕のために適している装置を表わす。

【００１４】水ジェットを使用する初期破砕の場合に
（図１）、高圧ポンプ１が、貯蔵容器からの作業液体
２、好ましくは超純水を吸い上げる。次いで、作業液体
を意図する初期圧力にし、圧力ライン３及びバルブ４を
経てノズル５に供給する。ノズル５から出るジェット６
は、ロッドの端から特定の距離Ａのところにあり、ロッ
ドの側表面に向けられる。この代替として、ジェット６
は、ロッドの端面７の中心領域の方に向けることもでき
る。結晶ロッド８は、この手順の間中支持体９の上に置
かれている。

【００１５】衝撃波の作用を使用する初期破砕の場合に
（図２）、結晶ロッド８が、支持体９の上に載って水浴
１０の中に配置されている。ロッドの端から距離Ｂで、
電源１２に接続された衝撃波源１１が、ロッドの側表面
上に配置されている。衝撃波パルスは、衝撃波源の電極
間にアークを当てることによって作られる。次いで衝撃
波は弾性ダイヤフラム１３を経て、結晶ロッドの側表面
に伝搬する。

【００１６】本発明による予備処理が完結した後、この
方法で製造された結晶ロッドは、好ましくは、次の群、
即ち、ハンマー、ビット、ミル、ジョークラッシャー、
ローラ、液体ジェット及び衝撃波の手段による破砕の一
つから選択された方法を使用して破砕される。

【００１７】以下に本発明の好ましい実施態様を列挙す
る。 （１）打撃作用を有するインパルスを結晶に与える、ロ
ッド形状の結晶の粉砕のための予備処理方法。 （２）インパルスを機械的打撃工具によって与える上記
（１）記載の方法。 （３）インパルスを液体ジェットによって与える上記
（１）記載の方法。 （４）インパルスを衝撃波によって与える上記（１）記
載の方法。

【００１８】

【発明の効果】本発明の方法によれば、該目的を達成す
るのみならず、今まで必要であると考えられていたより
も小さいエネルギーで次の粉砕を行い得るという予想外
の利点も有する。この結果についての一つの可能性のあ
る説明は、結晶ロッドを特許請求の範囲に記載された粉
砕の前の予備処理に付した場合に、該機械的プレストレ
スの少なくとも幾らかが軽減されることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】水ジェットパルスを使用する結晶ロッドの初期
破砕のための装置の一例を示す概略構成図。

【図２】衝撃波の作用を使用する結晶ロッドの初期破砕
のための装置の一例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１ 高圧ポンプ ２ 作業液体 ３ 圧力ライン ４ バルブ ５ ノズル ６ ジェット ７ 結晶ロッドの端面 ８ 結晶ロッド ９ 支持体 １０ 水浴 １１ 衝撃波源 １２ 電源 １３ 弾性ダイヤフラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト・アスト ドイツ連邦共和国 エメルティング、ゲー テシュトラーセ 12 (72)発明者 マテウス・シャンツ ドイツ連邦共和国 ロイト、ヴィランバッ ハ、29 (72)発明者 フリードリッヒ・シュトイテン ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン、カプ ツィンナーガッセ 229

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 打撃作用を有するインパルスを結晶に与
   えることを特徴とするロッド形状の結晶の粉砕のための
   予備処理方法。