KR20160137539A

KR20160137539A - 특히 다결정 실리콘으로 제조된, 막대형 재료를 단편화하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20160137539A
Application number: KR1020167025960A
Authority: KR
Inventors: 요하네스 캡펠러; 알렉산더 베; 위르겐 칼케; 라인하르트 뮐러-지베르트; 요엘 콜리; 마리온 에스테르 모라흐
Original assignee: 셀프로그 아게
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2016-11-30
Also published as: EP3122463A1; TWI652383B; EP3122463B1; JP2017515774A; CA2943892C; CA2943892A1; CN106132550A; TW201538813A; CN106132550B; WO2015143572A1; JP6403795B2

Abstract

본 발명은 막대형 반도체 재료(1)를 단편화하기 위한 방법에 관한 것으로서, 그러한 방법은: a) 처리 유체(2)에 의해서 둘러싸인 막대형 재료(1)의 부분(3)을 제공하는 단계; b) 전극(5, 6)이 처리 유체(2) 내에 침잠되는 그리고 서로로부터 거리를 두고 위치되는 그리고 막대형 재료(1)로부터 각각 거리를 두는 방식으로, 이러한 부분(3)의 영역 내에서, 2개의 전극(5, 6)을 포함하는 전극 배열체(4)를 배열하는 단계; 및 c) 고전압 펄스를 전극 배열체(4)로 인가하는 것에 의해서, 전극(5, 6)의 영역 내에서 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하는 단계를 포함하고, 고전압 파열의 생성 중에, 막대형 재료(1)의 길이방향을 따른 상대적인 이동이 전극 배열체(4)와 막대형 재료(1) 사이에서 생성된다. 본 발명에 따른 방법으로 인해서, 막대형 반도체 재료를 적은 에너지 소비로 비교적 균일한 크기 및 형상의 단편으로 분쇄할 수 있고 그리고 이물질에 의한 오염을 낮게 유지할 수 있다.

Description

특히 다결정 실리콘으로 제조된, 막대형 재료를 단편화하기 위한 방법{METHOD FOR FRAGMENTING A ROD-LIKE MATERIAL, IN PARTICULAR MADE OF POLYCRYSTALLINE SILICON}

본 발명은, 독립항의 소위 전제부에 따른, 특히 다결정 실리콘으로 제조된 막대형 재료를 단편화하기 위한 방법, 그러한 방법을 실시하기 위한 장비, 및 그러한 장비의 용도에 관한 것이다.

태양열 또는 전자 산업용 다결정 또는 단결정 기판의 결정 성장을 위한 기본 재료로서 초고순도 폴리실리콘을 생산하기 위해서, 지멘스(Siemens) 방법이 주로 이용된다. 이러한 방법에 의해서, 두께가 100 mm 내지 150 mm 범위인 다결정 실리콘 막대가 생산되고, 그러한 다결정 실리콘 막대는 결정 오븐 내에서의 이용을 위해서 작은 조각으로 파괴되어야 한다.

그에 의해서, 조각이 바람직하게 10 mm 내지 30 mm의 크기를 가져야 하고, 2 mm 보다 작지 않아야 하고, 그리고 부가적으로 침상형(spicular)이 되지 않아야 하는 것으로 간주되는데, 이는 그러한 것이 유동 특성에 부정적인 영향을 미치기 때문이다. 실리콘의 특별한 결정 구조로 인해서, 실리콘 막대를 바람직하게 균일한 크기 및 형상을 가지는 그러한 단편으로 파괴하는 것이 매우 어렵다.

또한, 초고순도의 기본 재료는 파괴 중에 외부 재료와의 접촉에 의해서 오염되지 않아야 하는 것으로 간주된다. 재료가 외부 재료로, 특히 금속으로 오염되는 것은 중대한 문제가 되고, 5 ppb 미만, 보다 양호하게는 심지어 2 ppb 미만이 되어야 한다.

실리콘 막대를 파괴하기 위한 다른 방법이 최신 기술로부터 공지되어 있고, 그러한 방법에서 막대가 기계적 또는 열적 충격에 의해서, 또는 기계적 및 열적 충격의 조합에 의해서 파괴된다. 충격파로 막대를 파괴하는 것이 또한 공지되어 있다.

그러나, 이러한 모든 공지된 방법은 각각 동작 비용 또는 장비 비용, 에너지 입력, 입자 크기 분포 및/또는 재료의 오염과 관련하여 상당한 단점을 갖는다.

그에 따라, 최신 기술의 이러한 단점을 가지지 않는 또는 적어도 부분적으로 그러한 단점을 회피하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 목적이다.

이러한 목적은 독립항의 청구대상에 의해서 달성된다.

따라서, 본 발명의 제1 양태는, 예를 들어 다결정 실리콘과 같은, 바람직하게 반도체 재료로 이루어진, 막대형 재료를 단편화하기 위한 방법에 관한 것이다.

그에 의해서, 둘 이상의 전극을 가지는 전극 배열체(electrode arrangement)가 단편화하고자 하는 막대형 재료의 부분(section)의 영역 내에 배열되고, 바람직하게 물인 처리 유체 내에 침잠되며, 그에 따라 전극이 처리 유체 내에 침잠되고 서로 거리를 두고 위치되며 각각 막대형 재료로부터 거리를 두고 위치된다.

고전압 임펄스를 전극 배열체로 인가하는 것에 의해서, 이러한 전극의 영역 내에서 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열(breakdown)이 생성될 수 있도록, 이러한 거리가 선택된다. 이러한 거리의 크기는 처리 유체의 전도도, 막대형 재료의 전도도 및 고전압 펄스의 높이(height)에 의존한다. 특별한 동작 상황에 대한 적절한 거리가, 단순한 시행착오에 의해서 당업자에 의해서 결정될 수 있다.

전극의 영역 내에서 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열이 생성되도록, 고전압 펄스가 전극 배열체로 인가된다. 고전압 파열의 생성 중에, 막대형 재료의 길이방향을 따른 상대적인 이동이 전극 배열체와 막대형 재료 사이에서 생성되고, 그에 의해서 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열의 위치가 막대형 재료의 길이방향으로 점진적으로 변화된다.

발명에 따른 방법에 의해서, 예를 들어, 막대형 반도체 재료 및 특히 실리콘 막대를 비교적 작은 에너지 입력으로 비교적 균일한 크기 및 형상을 가지는 단편으로 파괴할 수 있고, 그러한 단편은 이상적으로 결정 오븐 내에서의 추가적인 처리에 적합하다. 또한, 이러한 방법으로, 외부 재료에 의한 오염이 극히 낮게 유지될 수 있다.

방법의 바람직한 실시예에서, 막대형 재료가 단편화 중에 처리 유체 내에 완전히 침잠된다. 유리하게, 그에 의해서 막대형 재료가 본질적으로 수평인 위치를 갖는다.

그에 의해서, 단편화 중에 막대형 재료가, 상단이 개방되고 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사한(shell-like) 용기 내에 수용되는 것 그리고 단편화로부터 발생되는 단편이 이러한 용기 내에서 수집되고 단편화 완료 이후에 이러한 용기와 함께 멀리 이송되는 것이 더 바람직하다.

그에 의해서, 방법은, 고가의 운송 장비 없이, 비교적 단순한 장비로 산업적인 배치 모드(batch mode)로 실시될 수 있다.

방법의 다른 바람직한 실시예에서, 막대형 재료의 일 단부가 단편화 중에 처리 유체 내에 침잠되고, 그에 의해서, 바람직하게 막대형 재료의 하부 단부가 처리 유체 내에 침잠되는 경사진 위치를 가지게 된다. 이에 의해서, 방법은, 처리 유체가 범람되는 단편화 구역 내에서 막대형 재료를 연속적으로 공급하는 것에 의해서, 단순한 방식으로, 준-연속적 동작(quasi-continuous operation)으로 실현될 수 있다.

유리하게, 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 상대적인 이동이, 막대형 재료를 그 길이방향으로 이동시키는 것에 의해서 적어도 부분적으로 발생된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 상대적인 이동의 생성을 위해서, 전극 배열체가 막대형 재료의 길이방향으로 이동되는 것을 예상할 수 있다.

장비 설계개념에 따라서, 하나의 또는 다른 변형 또는 양 변형의 조합이 특히 바람직하다.

그에 의해서, 마지막으로 언급된 변형에서, 전극 배열체가, 고전압 펄스를 생성하는 고전압 발생기와 함께 막대형 재료의 길이방향으로 이동되는 것이 바람직하다. 이에 의해서, 비용이 많이 소요되는, 전극 배열체를 고전압 발생기에 이동 가능하게 결합시키는 것이 필요치 않게 된다.

만약 단편화 중에 막대형 재료가 경사진 또는 바람직하게 수평인 위치를 갖고 전극 배열체의 전극이 막대형 재료의 위에, 유리하게 막대형 재료의 길이방향 축에 대해서 본질적으로 중심맞춤되어(centred) 배열된다면, 특히 일정한 단편화 결과가 달성될 수 있다.

각각의 경우에 막대형 재료의 표면에 대한 각각의 전극의 거리가 2 mm 내지 40 mm범위가 되도록 그리고 전극들 사이의 거리가 40 mm 내지 100 mm의 범위가 되도록, 전극 배열체의 전극이 바람직하게 배열된다. 이러한 범위의 거리가 특히 적절한 것으로 입증되었다.

막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 전극 배열체가 바람직하게 100 KV 내지 300 KV 범위의, 특히 150 KV 내지 200 KV 범위의 고전압 펄스로 바람직하게 대전된다.

고전압 펄스가 바람직하게 300 주울 내지 1000 주울, 특히 500 주울 내지 750 주울의 펄스당(per pulse) 전력을 갖는다.

이러한 전압 및 전력 범위가 특히 적절한 것으로 입증되었다.

막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서 전극 배열체로 고전압 펄스를 인가하는 것이 0.5 Hz 내지 40 Hz 범위, 특히 1 Hz 내지 5 Hz 범위의 펄스 주파수로 바람직하게 실시된다.

밀리미터의 상대적인 이동당 0.5 내지 1.0 펄스, 특히 0.1 내지 2.0 펄스가 전극 배열체로 인가되도록, 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 상대적인 이동 및/또는 전극 배열체에 대한 고전압 펄스의 인가가 바람직하게 실시된다.

그러한 펄스 주파수 및 밀리미터의 상대적인 이동당 펄스 인가가 특히 적절한 것으로 입증되었다.

처리 유체가 범람되는, 전극 배열체의 전극과 막대형 재료 사이의 영역이 바람직하게 처리 액체로 씻겨진다(flushed). 이러한 방식으로, 미세 재료가 처리 구역으로부터 제거될 수 있고 처리 구역 내에서 이용될 수 있는 처리 유체의 일정한 품질이 보장될 수 있으며, 이는 안정적인 처리 제어에 유리할 수 있다.

방법의 바람직한 실시예에서, 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 고전압 펄스가 전극 배열체의 적어도 2개의 전극 중 제1 전극으로 인가되는 한편, 이러한 2개의 전극 중 제2 전극은 일정한 전위, 특히 접지 전위를 갖는다.

방법의 다른 바람직한 실시예에서, 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 접지 전위와 같지 않은 상이한 전위를 가지는 펄스들이 전극 배열체의 적어도 2개의 전극으로 동시적으로 인가된다.

이용되는 고전압 펄스 공급원의 유형 및 조성에 따라서, 하나의 또는 다른 변형이 보다 바람직할 수 있다.

본 발명의 제2 양태는, 본 발명의 제1 양태에 따른 방법을 실시하기 위한 장비에 관한 것이다. 그러한 장비는, 처리 유체, 특히 물로 충진될 수 있는 처리 공간을 포함하고, 그러한 처리 공간 내에는, 처리 공간이 처리 유체로 충진될 때, 막대형 재료 또는 막대형 재료의 부분이 처리 유체에 의해서 둘러싸이도록, 막대형 재료 또는 그 부분이 배열될 수 있다.

또한, 장비는 적어도 2개의 전극을 가지는 전극 배열체를 포함하고, 그러한 전극은, 처리 공간이 처리 유체로 충진될 때 그리고 의도된 바에 따라 막대형 재료 또는 막대형 재료의 부분을 수용할 때, 전극이 처리 유체 내에 침잠되도록 그리고 그에 의해서 서로로부터 거리를 두고 그리고 각각 막대형 재료로부터 거리를 두고 위치되도록, 막대형 재료의 또는 막대형 재료의 이러한 부분의 영역 내에 배열될 수 있고, 그러한 거리는, 고전압 펄스를 전극 배열체로 인가하는 것에 의해서, 의도된 동작 중에 이러한 전극의 영역 내에서 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성할 수 있게 한다.

이미 언급한 바와 같이, 이러한 거리는 처리 유체의 전도도, 막대형 재료의 전도도 및 고전압 펄스의 높이에 의존한다. 각각의 동작 상황을 위한 적절한 거리가, 단순한 시행착오에 의해서 당업자에 의해서 결정될 수 있다.

또한, 장비는 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서 고전압 펄스를 전극 배열체로 인가하기 위한 수단, 및 이러한 재료의 길이방향을 따른 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열의 위치가 점진적으로 변화되도록, 의도된 동작 중의 고전압 파열의 생성 동안에 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 막대형 재료의 길이방향을 따른 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단을 포함하고, 막대형 재료는 각각 이러한 위치에서 처리 유체에 의해서 둘러싸이고 전극은 이러한 위치에서 처리 유체 내에 침잠된다.

본 발명의 제1 양태에 따른 방법이 본 발명에 따른 장비에 의해서 용이하게 실시될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 장비가 막대형 재료를 수용하기 위한 장치, 바람직하게 용기를 구비하고, 그러한 장치는, 막대형 재료를 수용하기 위해서, 상단이 개방되고 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사하다. 이러한 용기로, 의도된 동작 중에 막대형 재료가 처리 공간 내에서 처리 유체에 의해서 완전히 둘러싸여, 그리고 사실상 바람직하게 수평 위치로 유지될 수 있다.

의도된 단편화 동작 이후에 이러한 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사한 용기가, 단편화에서 얻어진, 내부에 배열된 막대형 재료의 단편과 함께 장비로부터 취출될 수 있도록, 장비가 바람직하게 구성된다.

이에 의해서, 고가의 운송 장비가 없이도, 산업적인 배치 동작을 위한 비교적 단순한 장비가 제공될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 장비가 막대형 재료를 수용하기 위한 장치를 구비하고, 그러한 장치에 의해서, 막대형 재료가 일 단부에서 처리 공간 내의 처리 유체 내에 침잠되도록, 특히 막대형 재료가 그에 의해서 경사진 위치를 가지고 하부 단부가 처리 공간 내의 처리 유체 내에 침참되도록, 막대형 재료가 유지된다. 이러한 것을 통해서, 준-연속적 장비가 단순한 방식으로 실현될 수 있고, 그러한 방식에서, 막대형 재료가, 특히 중력 운송에 의해서, 처리 유체가 범람되는 단편화 구역 내로 연속적으로 공급되고, 그 내부에서 단편화된다.

바람직한 실시예에서, 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단이, 막대형 재료의 길이방향 축을 따라서 막대형 재료를 이동시키도록 구성된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 이러한 수단은 막대의 길이방향 축을 따라서 전극 배열체를 이동시키도록 구성된다.

그에 의해서, 마지막으로 언급된 변형에서, 고전압 펄스를 전극 배열체로 인가하기 위한 수단이 고전압 발생기를 포함하는 것 그리고 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단이, 전극 배열체를 고전압 발생기와 함께 막대형 재료의 길이방향 축을 따라서 이동시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 통해서, 비용이 많이 소요되는, 전극 배열체를 고전압 발생기에 이동 가능하게 결합시키는 것이 필요치 않게 된다.

바람직하게, 전극 배열체의 적어도 2개의 전극이 의도된 방식으로 막대형 재료의 위에, 유리하게 막대형 재료의 길이방향 축에 대해서 본질적으로 중심맞춤되어 배열될 수 있도록 장비가 구성된다. 특히 균일한 단편화 결과가 그러한 장비로 얻어질 수 있다.

각각의 경우에 막대형 재료의 표면에 대한 전극의 거리가 2 mm 내지 40 mm범위가 되도록 그리고 전극들 사이의 거리가 40 mm 내지 100 mm의 범위가 되도록, 전극 배열체의 전극이 바람직하게 배열된다. 그러한 거리가 특히 적절한 것으로 입증되었다.

또한, 장비가, 막대형 재료에 대한 전극의 각각의 거리의 특별한 자동화된 설정을 위한, 바람직하게 장비의 의도된 동작 중의 각각의 거리의 설정을 위한 수단을 갖는 것이 바람직하다.

고전압 펄스를 전극 배열체로 인가하기 위한 수단이, 바람직하게, 300 주울 내지 1000 주울, 특히 500 주울 내지 750 주울 범위의 펄스당 전력으로 그리고 0.5 Hz 내지 40 Hz, 특히 1 Hz 내지 5 Hz 범위의 펄스 주파수로, 100 KV 내지 300 KV 범위, 특히 150 KV 내지 200 KV 범위로, 고전압 펄스를 전극 배열체로 인가하도록 구성된다.

그러한 매개변수 범위가 특히 적절한 것으로 입증되었다.

또한, 단편화 동작에서, 밀리미터의 상대적인 이동당 0.5 내지 1.0 펄스, 특히 0.1 내지 2.0 펄스가 전극 배열체로 인가되도록, 전극 배열체와 막대형 재료 사이에서 막대형 재료의 길이방향으로 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단 또는 고전압 펄스를 전극 배열체로 인가하기 위한 수단 각각이 구성되는 것이 바람직하다. 그러한 mm의 상대적인 이동당 펄스 비율(rate)이 특히 적절한 것으로 입증되었다.

더 바람직한 실시예에서, 장비는 단편화 동작 중에 전극 배열체의 전극과 막대형 재료 사이의 영역을 처리 유체로 씻어내기 위한 수단을 포함한다. 그러한 수단은 하나의 또는 몇 개의 공급 노즐을 포함하고, 그러한 노즐을 통해서 신선한 또는 준비된 처리 액체가, 예를 들어, 전극과 막대형 재료 사이의 영역 내로 주입될 수 있다. 이러한 것을 통해서, 이러한 영역으로부터 미세 입자를 제거할 수 있고 이러한 영역 내에서 처리 액체의 전기 전도도를 일정하게 유지할 수 있고, 이는 안정적인 처리 제어에 있어서 유리하다.

장비의 보다 더 바람직한 실시예에서, 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 고전압 펄스가 전극 배열체의 적어도 2개의 전극 중 제1 전극으로 인가될 수 있는 한편, 적어도 2개의 전극 중 다른 전극은 일정한 전위, 특히 접지 전위를 갖는다.

장비의 다른 바람직한 실시예에서, 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 접지 전위와 같지 않은 상이한 전위들을 가지는 펄스들이 전극 배열체의 적어도 2개의 전극으로 동시적으로 인가될 수 있다.

전극 배열체에 따라서 그리고 이용되는 고전압 펄스 발생기에 따라서, 하나의 또는 다른 실시예가 더 바람직할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 장비가 장비 제어부를 가지는 것이 바람직하고, 그러한 장비 제어부에 의해서, 고전압 펄스의 에너지, 고전압 펄스의 주파수, 전극 배열체와 막대형 재료 사이의 상대적인 속력, 전극과 막대형 재료 사이의 거리 및/또는 구체적인 장비 매개변수가, 바람직하게 단편화 동작 중에, 바람직하게 자동화되어, 바람직하게 장비 및/또는 의도된 동작 중에 결정되는 처리 매개변수에 따라서, 설정되고 제어될 수 있다.

본 발명의 제3 양태는, 바람직하게 다결정 실리콘으로 제조된, 반도체 재료로 제조된 막대의 단편화를 위한 본 발명의 제2 양태에 따른 장비의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 장점은 그러한 장비의 이용에서 특히 명확해진다.

본 발명의 추가적인 실시예, 장점 및 적용이 종속항으로부터 그리고 이제 도 1에 의한 이하의 설명으로부터 초래된다.
도 1은 본 발명에 따른 장비의 일부를 통한 단면도를 도시한다.

도 1은 본 발명의 제1 양태에 따른 방법에 따른 다결정 실리콘 막대(1)를 단편화하기 위한 본 발명에 따른 장비의 일부를, 내부에 배열된 단편화하고자 하는 실리콘 막대(1)의 길이방향에 대해서 횡방향인 단면도로 도시한다.

도시된 바와 같이, 장비는 실리콘 막대(1)의 길이방향으로 연장하는 받이부(basin)(9)를 구비하고, 그러한 받이부(9)는, 처리 유체(2)로, 본 경우에 물(2)로 충진되는, 청구항에 따른 처리 공간(8)을 구축한다.

단편화하고자 하는 실리콘 막대(1)가 욕조-유사 용기(7) 내의 처리 공간(8) 내에 배열되고, 그러한 용기의 내측 벽은, PE로 제조된 밑깔개(11)에 의해서 아래쪽에서 지지되는 폴리우레탄 매트(10)에 의해서 구축된다. 그에 의해서, 실리콘 막대가 수평 위치를 가지고 처리 유체(2)에 의해서 완전히 둘러싸인다. 실리콘 막대(1)의 완전한 단편화 이후에, 그러한 단편화로부터 발생되고 이어서 내부에 느슨하게 배열되는 실리콘 막대(1)의 단편과 함께, 처리 공간(8)으로부터 취출될 수 있도록, 욕조-유사 용기(7)가 구축되고 처리 공간(8) 내에 배열된다.

또한, 장비는, 실리콘 막대(1)의 위에서 실리콘 막대(1)의 길이방향 축에 대해서 중심맞춤되어 배열된, 2개의 전극(5, 6)을 가지는 전극 배열체(4)를 포함한다. 양 전극(5, 6)이 처리 유체(2) 내에 침잠되고, 단편화 동작 중에 고전압 펄스가 장비의 또한 일부인 고전압 발생기(미도시)에 의해서 좌측 전극(5)으로 인가되는 한편, 우측 전극(6)은 접지된다. 양 전극(5, 6)은, 실리콘 막대(1)에 대한 각각의 거리 보다 서로에 대한 거리가 명확하게 더 멀다. 이러한 전극(5, 6)의 영역 내에서, 실리콘 막대(1)의 단편화를 유도하는, 실리콘 막대(1)를 통한 및/또는 실리콘 막대(1)의 표면을 따른 고전압 파열이, 고전압 발생기에 의한 좌측 전극(5)으로의 고전압 펄스의 인가시에 발생되도록, 이러한 거리가 선택된다. 본 경우에, 실리콘 막대(1)의 직경이 약 120 mm이고, 그 길이는 약 2 m이다. 실리콘 막대(1)의 표면에 대한 전극(5, 6)의 거리가 약 8 mm이다. 전극(5, 6)의 서로에 대한 거리가 약 60 mm이다. 고전압 펄스 발생기에 의해서 생산될 수 있는 고전압 펄스가 약 200 KV의 전압을 가지고 5 Hz의 펄스 주파수로 생성된다. 펄스당 전력이 약 700 주울이다.

그에 의해서, 전극 배열체(4)는 고전압 파열의 발생 중에 실리콘 막대(1)를 따라서 그 길이 방향으로 (미도시된) 이동 운반체 판 상에서 고전압 펄스 발생기와 함께 이동될 수 있고, 그에 따라, 실리콘 막대(1)에 대한 전극(5, 6)의 거리의 본질적인 변화가 없이, 각각, 실리콘 막대(1)를 통한 및/또는 실리콘 막대(1)의 표면을 따른 고전압 파열의 위치가, 실리콘 막대의 길이 방향을 따라 점진적으로 변화된다. 전극 배열체(4)는 의도된 동작 중에 실리콘 막대(1)를 따라서 초당 6 mm 내지 10 mm 범위의 속력으로 이동된다.

장비는 부가적으로 장비 제어부를 포함하고, 그러한 장비 제어부에 의해서 전극(5, 6)과 실리콘 막대(1) 사이의 거리 및 전극 배열체(4)의 이동 속력이 단편화 동작 중에 설정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 본원에서 설명되었지만, 본 발명이 그러한 것으로 제한되지 않고, 이제 이하의 청구항의 범위 내에서, 다른 방식으로 실시될 수 있다는 것을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims

특히 반도체 재료로 제조된, 특히 다결정 실리콘으로 제조된, 막대형 재료(1)를 단편화하기 위한 방법이며:
a) 처리 유체(2), 특히 물(2)에 의해서 둘러싸인 막대형 재료(1)의 부분(3)을 제공하는 단계;
b) 적어도 2개의 전극(5, 6)이 처리 유체(2) 내에 침잠되도록 그리고 서로로부터 거리를 두고 위치되도록 그리고 막대형 재료(1)로부터 각각 거리를 두고 위치되도록, 이러한 부분(3)의 영역 내에, 적어도 2개의 전극(5, 6)을 포함하는 전극 배열체(4)를 배열하는 단계; 및
c) 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하는 것에 의해서, 상기 양 전극(5, 6)의 영역 내에서 상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 고전압 파열의 생성 중에, 상기 막대형 재료(1)의 길이방향을 따른 상대적인 이동이 상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이에서 생성되고, 그에 의해서 상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열의 위치가 상기 막대형 재료(1)의 길이방향으로 점진적으로 변화되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)가 상기 처리 유체(2) 내에 완전히 침잠되어 제공되고, 그리고 특히, 그에 의해서 상기 막대형 재료(1)가 수평 위치를 가지는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)가, 특히 수평 위치에서, 용기(7) 내에 수용되게 제공되고, 상기 용기는 상단이 개방되고 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사하며, 상기 막대형 재료(1)의 단편화 이후에 단편화로부터 발생되는 상기 막대형 재료(1)의 단편이, 이러한 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사한 용기(7)와 함께, 단편화의 위치로부터 다른 위치로 운송되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 막대형 재료는 상기 처리 유체 내에서 일 단부가 침잠되어 제공되고, 그리고 특히, 그에 의해서 상기 막대형 재료가 경사진 위치를 가지고, 상기 막대형 재료의 하부 단부가 상기 처리 유체 내에 침잠되는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 배열체와 상기 막대형 재료 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위해서, 상기 막대형 재료가 그 길이방향으로 이동되는, 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위해서, 상기 전극 배열체(4)가 상기 막대형 재료(1)의 길이방향으로 이동되는, 방법.
제6항에 있어서,
상기 전극 배열체(4)가, 상기 고전압 펄스를 생성하는 고전압 발생기와 함께, 상기 막대형 재료(1)의 길이방향으로 이동되는, 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)가 경사진 또는 수평 위치로 제공되고, 상기 전극 배열체(4)의 적어도 2개의 전극(5, 6)이 상기 막대형 재료(1)의 위에, 특히 상기 막대형 재료(1)의 길이방향 축에 대해서 본질적으로 중심맞춤되어 배열되는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)의 표면에 대한 상기 전극(5, 6)의 거리가 각각 2 mm 내지 40 mm범위가 되도록 그리고 상기 전극들(5, 6) 사이의 거리가 40 mm 내지 100 mm의 범위가 되도록, 상기 전극 배열체(4)의 적어도 2개의 전극(5, 6)이 배열되는, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 고전압 펄스가 100 KV 내지 300 KV 범위로, 특히 150 KV 내지 200 KV 범위로 상기 전극 배열체(4)로 인가되는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 고전압 펄스가 300 주울 내지 1000 주울, 특히 500 주울 내지 750 주울의 펄스당 전력으로 상기 전극 배열체(4)로 인가되는, 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 0.5 Hz 내지 40 Hz 범위, 특히 1 Hz 내지 5 Hz 범위의 고전압 펄스 주파수가 상기 전극 배열체(4)로 인가되는, 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
밀리미터의 상대적인 이동당, 0.5 내지 1.0 펄스, 특히 0.1 내지 2.0 펄스가 상기 전극 배열체(4)로 인가되도록, 상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이의 상대적인 이동 및/또는 상기 전극 배열체(4)에 대한 고전압 펄스의 인가가 이루어지는, 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 배열체(4)의 전극(5, 6)과 상기 막대형 재료(1) 사이의 영역이 처리 액체(2)로 씻겨지는, 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 고전압 펄스가 상기 전극 배열체(4)의 적어도 2개의 전극(5, 6) 중 제1 전극(5)으로 인가되는 한편, 이러한 2개의 전극(5, 6) 중 제2 전극(6)이 일정한 전위를 가지는, 특히 접지되는, 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 접지 전위와 같지 않은 상이한 전위들을 가지는 펄스들이 상기 전극 배열체의 적어도 2개의 전극으로 동시적으로 인가되는, 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 장비이며:
a) 처리 공간(8)이 처리 유체(2)로 충진될 때, 상기 막대형 재료(1) 또는 상기 막대형 재료(1)의 부분(3)이 상기 처리 유체(2)에 의해서 둘러싸이도록 상기 막대형 재료(1) 또는 상기 막대형 재료(1)의 부분(3)을 수용하기 위한, 처리 유체(2), 특히 물(2)로 충진될 수 있는 처리 공간(8);
b) 상기 처리 공간(8)이 처리 유체(2)로 충진될 때 그리고 의도된 바에 따라 상기 막대형 재료(1) 또는 상기 막대형 재료(1)의 부분(3)을 수용할 때, 상기 막대형 재료(1)의 또는 상기 막대형 재료(1)의 이러한 부분(3)의 영역 내에서, 상기 적어도 2개의 전극(5, 6)이 처리 유체(2) 내에 침잠되도록 그에 의해서 서로로부터 거리를 두고 위치되도록 그리고 각각 상기 막대형 재료(1)로부터 거리를 두고 위치되도록, 의도된 바에 따라 배열될 수 있는, 적어도 2개의 전극(5, 6)을 포함하는 전극 배열체(4)로서, 상기 거리는, 의도된 동작 중에, 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하는 것에 의해서, 이러한 전극(5, 6)의 영역 내에서, 상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열이 생성될 수 있게 하는, 전극 배열체(4);
c) 상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하기 위한 수단; 및
d) 상기 막대형 재료(1)를 통한 및/또는 상기 막대형 재료(1)의 표면을 따른 고전압 파열의 위치가 이러한 재료(1)의 길이방향으로 점진적으로 변화되도록, 의도된 동작 중의 상기 고전압 파열의 생성 동안 상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이의 상기 막대형 재료(1)의 길이방향을 따른 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단으로서, 이러한 위치에서 각각의 경우에 상기 막대형 재료(1)가 처리 유체(2)에 의해서 둘러싸이고, 각각의 경우에 상기 전극(5, 6)이 이러한 위치에서 상기 처리 유체(2) 내에 침잠되는, 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단을 포함하는, 장비.
제17항에 있어서,
상기 장비는, 상단이 개방되고 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사한, 상기 막대형 재료(1)를 수용하기 위한 배열체(7), 특히 상기 막대형 재료(1)를 수용하기 위한 용기(7)를 가지며, 상기 배열체(7)에 의해서, 특히 상기 막대형 재료(1)가 수평 위치를 가지도록, 상기 막대형 재료(1)가 의도된 동작 중에 상기 처리 공간(8) 내에서 처리 액체(2)에 의해서 완전히 둘러싸여 유지되는, 장비.
제18항에 있어서,
의도된 단편화 동작 이후에, 상기 욕조와 유사하거나 조개껍질과 유사한 용기(7)가, 단편화로부터 발생된 막대형 재료(1)의 단편과 함께 상기 장비로부터 취출될 수 있는, 장비.
제17항에 있어서,
상기 장비가 막대형 재료를 수용하기 위한 배열체를 구비하고, 상기 배열체에 의해서, 상기 막대형 재료가 일 단부에서 상기 처리 공간 내의 상기 처리 유체 내에 침잠되도록, 특히 상기 막대형 재료가 그에 의해서 경사진 위치를 가지고 그 하부 단부가 상기 처리 공간 내의 처리 유체 내에 침참되도록, 상기 막대형 재료가 유지될 수 있는, 장비.
제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 배열체와 상기 막대형 재료 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단이, 상기 막대형 재료의 길이방향 축을 따라서 상기 막대형 재료를 이동시키도록 설계되는, 장비.
제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단이, 상기 막대형 재료(1)의 길이방향 축을 따라서 상기 전극 배열체(4)를 이동시키도록 설계되는, 장비.
제22항에 있어서,
고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하기 위한 수단이 고전압 발생기를 포함하고, 상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이의 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단이, 상기 전극 배열체(4)를 상기 고전압 발생기와 함께 상기 막대형 재료(1)의 길이방향 축을 따라서 이동시키도록 설계되는, 장비.
제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 배열체(4)의 적어도 2개의 전극(5, 6)이, 의도된 방식으로, 상기 막대형 재료(1)의 위에, 특히 상기 막대형 재료(1)의 길이방향 축에 대해서 본질적으로 중심맞춤되어, 배열될 수 있는, 장비.
제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료(1)의 표면에 대한 상기 전극(5, 6)의 거리가 각각의 경우에 2 mm 내지 40 mm범위가 되도록 그리고 상기 전극들(5, 6) 사이의 거리가 40 mm 내지 100 mm의 범위가 되도록, 상기 전극 배열체(4)의 적어도 2개의 전극(5, 6)이 배열될 수 있는, 장비.
제17항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장비가, 상기 막대형 재료(1)에 대한 상기 전극(5, 6)의 거리를 특히 자동적으로 조정하기 위한, 특히 상기 장비의 의도된 동작 중에 조정하기 위한 수단을 포함하는, 장비.
제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하기 위한 수단이, 100 KV 내지 300 KV, 특히 150 KV 내지 200 KV 범위에서 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하도록 설계되는, 장비.
제17항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하기 위한 수단이, 300 주울 내지 1000 주울, 특히 500 주울 내지 750 주울 범위의 펄스당 전력으로 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하도록 설계되는, 장비.
제17항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하기 위한 수단이, 0.5 Hz 내지 40 Hz, 특히 1 Hz 내지 5 Hz 범위의 펄스 주파수로 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하도록 설계되는, 장비.
제15항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
의도된 동작 중에 밀리미터의 상대적인 이동당 0.5 내지 1.0 펄스, 특히 0.1 내지 2.0 펄스가 상기 전극 배열체(4)로 인가될 수 있도록, 상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이에서 상기 막대형 재료(1)의 길이방향으로 상대적인 이동을 생성하기 위한 수단 및/또는 고전압 펄스를 상기 전극 배열체(4)로 인가하기 위한 수단이 설계되는, 장비.
제17항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
의도된 동작 중에 상기 전극 배열체(4)의 전극(5, 6)과 상기 막대형 재료(1) 사이의 영역을 처리 액체(2)로 씻어내기 위한 수단이 제공되는, 장비.
제17항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
고전압 펄스가 상기 전극 배열체(4)의 적어도 2개의 전극(5, 6) 중 제1 전극(5)으로 인가될 수 있는 한편, 상기 적어도 2개의 전극(5, 6) 중 다른 전극(6)이 일정한 전위를 가지는, 특히 접지되는, 장비.
제17항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막대형 재료를 통한 및/또는 막대형 재료의 표면을 따른 고전압 파열을 생성하기 위해서, 접지 전위와 같지 않은 상이한 전위를 가지는 펄스들이 상기 전극 배열체의 적어도 2개의 전극으로 동시적으로 인가되는, 장비.
제17항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
장비 제어부를 더 포함하고, 상기 장비 제어부에 의해서, 특히 의도된 동작 중에, 고전압 펄스의 에너지, 고전압 펄스의 주파수, 상기 전극 배열체(4)와 상기 막대형 재료(1) 사이의 상대적인 속력, 상기 전극(5, 6)과 상기 막대형 재료(1) 사이의 거리 및/또는 상기 장비의 특정 매개변수가, 특히 자동화된 방식으로, 특히 장비 및/또는 의도된 동작 중에 결정되는 처리 매개변수에 따라서, 조정 및/또는 제어될 수 있는, 장비.
반도체 재료로 제조된, 특히 다결정 실리콘으로 제조된, 막대(1)를 단편화하기 위한, 제17항 및 제34항 중 어느 한 항에 따른 장비의 사용.