TW201623145A - 多結晶矽破碎物、多結晶矽破碎物的製造方法及多結晶矽塊破碎裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多結晶矽破碎物，能夠對製造單結晶矽晶棒時的操作性、生產性有所助益。多結晶矽破碎物是由打碎多結晶矽塊而得，其中粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是0.1~40ppmw。

Description

多結晶矽破碎物、多結晶矽破碎物的製造方法及多結晶矽塊破碎裝置

本發明係有關於打碎多結晶矽塊而得的多結晶矽破碎物，且詳細來說更有關於粒子尺寸500~100μm的多結晶矽粉的含有量降低，微小矽塵少，表面金屬污染降低的多結晶矽破碎物。又，本發明有關於適用於製造上述多結晶矽破碎物的多結晶矽塊破碎裝置。

製造多結晶矽(也稱為多晶矽)的方法有西門子法。西門子法會將配置於鐘罩型的反應容器內部的矽芯線通電，藉此加熱到矽的析出溫度，供給三氯氫矽(SiHCl₃)或甲矽烷(SiH₄)等的矽烷化合物的氣體與氫，利用化學氣相析出法在矽芯線上析出多結晶矽，獲得高純度的多結晶矽棒。

獲得的多結晶矽棒會被打碎、分類出適合後續的步驟中使用的裝置或適合後續的步驟中的製造對象物的製造的大小，並搬運到下一個步驟。具體來說，以碳化鎢(Tungsten Carbide)等的硬質金屬構成的槌子等打碎多結晶矽棒，獲得原料多結晶矽塊。之後，再用硬質聚合物或硬質金屬等構成的破碎裝置將原料多結晶矽塊打碎到希望的粒子尺寸，然後根據需要，由同樣的材質組成的分級裝置分級出希望的大小，獲得具 有希望的粒子尺寸的多結晶矽破碎物。

獲得的多結晶矽破碎物可按照尺寸稱為塵、粉、片、塊、大塊，但並沒有嚴密的分類基準。本說明書中，將粒子尺寸未滿500μm者稱為「矽塵」，將粒子尺寸500~1000μm者稱為「多結晶矽粉」。打碎多結晶矽塊獲得的破碎片稱為「多結晶矽破碎物」，包含這些矽塵、多結晶矽粉、以及希望尺寸的多結晶矽破碎片等。

多結晶矽棒的打碎、分類時，棒及破碎物接觸到破碎裝置或分類裝置，這些裝置上的污染物會附著到表面的表面氧化層。又，有時也會因為破碎裝置內部的磨耗等而產生金屬微粉、附著到破碎物的表面氧化層而形成污染。這些稱為表面金屬污染。表面金屬污染有隨著破碎物的粒子尺寸變小而增加的傾向，污染物特別會附著於粒子尺寸小的矽塵或多結晶矽粉，增大表面金屬污染。

為了減低表面金屬污染，或廣泛地對多結晶矽實施酸處理等的濕式化學處理。藉由這種濕式化學處理，矽塵或多結晶矽粉的中小粒徑者被除去，多結晶矽粉的較大粒徑者或多結晶矽破碎物的表面污染也被除去，因此，伴隨著多結晶矽破碎物的矽塵量及表面金屬污染能夠減低到ppbw的量級以下。因此，要作為生成矽單結晶的原料而要求極高純度的情況下，實施濕式化學處理，盡可能地降低多結晶矽破碎物中的不純物等級。例如，專利文獻1(特開6-144822)中記載了因為粉碎而微細粒子化，當粒徑到達1000μm以下的上述多結晶矽粉程度時，因為粉碎機等得磨耗等而產生的金屬微粉等的不純 物混入就會變嚴重，考慮到半導體的用途就必須實施濕式化學處理(參照段落[0009])。然而，濕式化學處理成本較高。又，用途為半導體的情況下，即使用上述濕式化學處理，也無法對粒徑小到上述1000μm以下的的矽塵或多結晶矽粉達成充分的高純度化。

另一方面，用途為製造太陽能面板的的多結晶矽則不需要像前述地需要高純度。因此，依據用途，矽塵量或表面金屬污染在容許值以下的話，有時不需要過度提高純度，可將降低成本為優先。

關於以較低的成本來減低表面金屬污染的方法，專利文獻2(特開2012-46412)提出了將壓縮空氣或乾冰吹到破碎、分級後的多結晶矽上，藉此除去矽塵的方法。

然而，當壓縮空氣吹到多結晶矽破碎物上，雖然風壓將矽塵除去，但同時比矽塵粒徑更大的矽破碎物會跳動，造成破碎物之間相撞，因此可能會產生新的矽塵或多結晶矽粉。又，敲碎矽棒時，破碎物的斷面形成氧化膜。當矽塵或堆結晶矽粉附著到這層氧化膜上，它們表層的氧化膜就會與破碎物的斷面的氧化膜一體化，可預想到要除去這些矽塵或多結晶矽粉會變得困難。又，在分級後多結晶矽塊堆疊的狀態下，即使將壓縮空氣吹上去，也無法充分地去除跑到堆疊的破碎物的間隙內的矽塵或多結晶矽粉。

又，專利文獻2中，將粒子尺寸不滿400μm的矽塵作為除去對象。粒子尺寸在500μm(0.5mm)以上的破碎物會被視為產品而不會被當成除去對象。然而，粒子尺寸在 500μm~1mm左右的本發明中稱為「多結晶矽粉」的粒子尺寸的微粒，如前述專利文獻1所示，金屬不純物的混入仍然相當嚴重，此外經本發明人們探討後還找出以下的缺點。

多結晶矽破碎物有時候會用於製造單結晶矽經棒。製造單結晶矽晶棒時，必須要圓滑地將多結晶矽破碎物填充到熔融容器中。然而。當含有500μm~1mm左右的多結晶矽粉的話，就會損及多結晶矽破碎物的流動性，可能會阻礙圓滑地投入熔融容器中。又，為了製造晶棒，會在熔融容器中將多結晶矽破碎物熔融並拉起(稱為柴可拉斯基(CZ)法)。然而，500μm~1mm左右的粉體有時難以融解，會變成結晶產生的核，使得晶棒多結晶化。因此，為了製造單結晶晶棒，必須將多結晶化的晶棒再熔融並再度拉起，而這會降低生產效率。

又，在矽破碎物堆積的狀態下，即使吹出壓縮空氣，微細矽塵雖能夠除去，但500μm~1mm左右的多結晶矽粉還是不容易除去。如果使壓縮空氣的壓力過強，如先前所述，矽破碎物會跳動造成破碎物之間碰撞，進而產生新的矽塵或多結晶矽粉。

專利文獻3(特開2009-78961)記載了為了防止塵埃附著到帶電的多結晶矽上，將離子化的清淨氣體吹到多結晶矽上，來除去靜電的技術。

又，打碎多結晶矽棒時，會希望極力防止金屬從裝置附著到破碎物表面，在該破碎裝置中，如果有對多結晶矽棒的外力負荷構件(具體來說是顎式壓碎機)的話，會嘗試以碳化鎢等的硬質金屬來構成可動齒或固定齒的材質(例如特開 2004-161595)。專利文獻4(專利第4351666號)記載了一種矽粉碎物的製造裝置，就由具備超硬質粉碎工具的粉碎機將多結晶矽粉碎、分級。

先行技術文獻

專利文獻1：日本特開平6-144822

專利文獻2：日本特開2012-46412

專利文獻3：日本特開2009-78961

專利文獻4：日本專利第4351666號

上述的專利文獻2中，接漏了藉由吹出壓縮空氣或乾冰，從多結晶矽中除去粒子尺寸不滿400μm的矽塵的技術。專利文獻1中，粒子尺寸500μm~1mm左右的多結晶矽粉會被視為產品，而不被當作除去對象。然而，粒子尺寸500μm~1mm左右的矽微粒，特別會成為製造單結晶矽晶棒時損害操作性及生產性的原因。另一方面，即使對堆疊的多結晶矽破碎物的集合吹壓縮空氣或乾冰，也難以有效率地除去粒子尺寸500μm~1mm左右的矽微粒，當過度地提高吹出量，反而可能造成新的矽塵或多結晶矽粉產生。

因此，本發明的目的是提供一種多結晶矽破碎物，除去了500μm~1mm左右的多結晶矽粉，且特別能夠幫助改善製造單結晶矽晶棒時的操作性、生產性。

又，習知技術的多結晶矽塊破碎裝置中，即使以碳化鎢這種硬質金屬來構成外力負荷構件的材質，也沒有辦法充分地減低獲得的多結晶矽破碎物的表面金屬污染，無法實現能將表面金屬污染減低到可接受的等級的多結晶矽塊破碎裝 置。

因此，本發明的目的是提供一種上述多結晶矽破碎物的製造方法以及適合於該製造的多結晶矽塊破碎裝置，能夠在減低破碎時金屬對多結晶矽破碎物的附著。

本發明人為了解決上述問題而努力地進行研究討論，發現了在破碎裝置內破碎的多結晶矽在自由落下過程中，能夠藉由吸引來有效率地除去500~1000μm的多結晶矽粉，進而完成了本發明。

達成上述目的的本發明包括以下要點。也就是，多結晶矽破碎物，是由打碎多結晶矽塊而得，其中：粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是0.1~40ppmw。

又，例如多結晶矽破碎物可以是粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是3~140ppmw。

又，例如多結晶矽破碎物可以是該多結晶矽破碎物的90質量%以上是2~90mm的粒子尺寸。

又，例如多結晶矽破碎物可以是該多結晶矽破碎物的90質量%以上具有4~60mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是1~30ppmw，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是10~60ppmw。

又，例如多結晶矽破碎物可以是該多結晶矽破碎物的90質量%以上具有2~40mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是2~40ppmw，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是20~140ppmw。

又，例如多結晶矽破碎物可以是該多結晶矽破碎物的90質量%以上具有20~90mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是0.5~25ppmw，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是5~50ppmw。

又，例如多結晶矽破碎物可以是金屬造成的表面污染為0.5~50ppbw，表面污染的金屬可包括Na、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Co、W所組成的群。

本發明也提供一種多結晶矽塊破碎裝置，包括：破碎部，將從原料投入口投入的原料多結晶矽塊，以可動的外力負荷構件機械地打碎，產生含有粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的多結晶矽破碎物，並從排出口排出；落下移動部，延續於該破碎部的下方，使得從該排出口排出的該多結晶矽破碎物因重力而落下移動；以及阻擋部，位於該落下移動部的下方，阻擋經過該落下移動部落下移動後的該多結晶矽破碎物，其中該落下移動部具有吸引除去部，將包含於該多結晶矽破碎物的該多結晶矽粉的至少一部分吸引到與該落下移動方向不同的方向加以除去。

又，例如該外力負荷構件具有可動的可動齒與固定的固定齒，該破碎部可以是將從上方的該原料投入口投入的該原料多結晶矽塊夾入該可動齒與該固定齒之間而壓碎，並從下方的該排出口排出的構造。

又，例如，多結晶矽塊破碎裝置可以包括滑動塵埃吸引部，吸引伴隨著該外力負荷構件的動作而滑動的滑動部產生的滑動塵埃。

又，例如本發明的多結晶矽破碎物的製造方法，可以使用如申請專利範圍第9至11項任一項所述之多結晶矽塊破碎裝置。

又，例如，多結晶矽破碎物的製造方法可以包括：吹氣處理，對於被該阻擋部阻擋的該多結晶矽破碎物吹出空器。

又例如本發明的多結晶矽破碎物可透過上述的多結晶矽破碎物的製造方法獲得。

本發明人瞭解到以多結晶矽塊破碎裝置獲得的多結晶矽破碎物的表面金屬污染的原因不只來自於打碎上述多結晶矽塊的外力負荷構件，因為外力負荷構件的運動而滑動的滑動部產生的滑動塵埃飛散，附著到該破碎物表面的量也有相當的量。然後，基於這個瞭解，找出了在多結晶矽塊破碎裝置中，設置吸引該滑動塵埃的滑動塵埃吸引部，能夠進一步地減低獲得的多結晶矽破碎物的表面金屬污染。

這種多結晶矽塊破碎裝置藉由對原料多結晶矽塊施加外力的外力負荷構件的動作，而機械地壓碎原料多結晶矽塊，產生多結晶矽破碎物。這種多結晶矽塊破碎裝置具有藉著該外力負荷構件的運動而滑動的滑動部，以及吸引該滑動部產生的滑動塵埃的滑動吸引部。

根據本發明，打碎多結晶矽棒的粗略破碎物(原料多結晶矽塊)，獲得多結晶矽破碎物時，破碎的多結晶矽破碎物在破碎裝置內自由落下期間，朝向不同於其落下方向的方向吸引，不只是微細的矽塵，連粒子尺寸相對較大的多結晶矽 粉也能夠被有效率地除去。這是因為在多結晶矽破碎物堆疊且多結晶矽粉或矽塵進入比較大的破碎物間隙之前的狀態下，也就是在破碎物擴散於落下空間且該多結晶矽粉或矽塵幾乎散步於破碎物的狀態下進行吸引，所以能夠有效率地除去該多晶矽粉。又，吸引時，多結晶矽破碎物剛被壓碎，剖面還沒形成氧化膜，多結晶矽粉或矽塵並沒有一體化地附著於該表層的氧化膜，這點可能也有影響。

獲得的多結晶矽破碎物中粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有量大幅降低，因此特別是對於製造單結晶矽晶棒時的操作性、生產性有所助益。

又，使用具有滑動塵埃吸引部(吸引破碎裝置內部的滑動部產生的滑動塵埃)的實施形態來打碎原料多結晶矽塊的情況下，會有效率除去滑動部產生的滑動塵埃。因此，能減低飛散於裝置內的滑動塵埃量，大幅地抑制對於製造出來的多結晶矽破碎物表面的附著。結果，能夠有效率地獲得表面金屬污染高度減低的多結晶矽破碎物。

10‧‧‧顎式壓碎機(多結晶矽塊破碎裝置)

12‧‧‧前框

14‧‧‧固定齒

16‧‧‧投入口蓋

20‧‧‧偏心軸

22‧‧‧擺動顎部

24‧‧‧可動齒

26‧‧‧中央蓋

28‧‧‧排出口蓋

30‧‧‧破碎部

30a‧‧‧投入口

30b‧‧‧排出口

32‧‧‧落下移動部

34‧‧‧阻擋部

40‧‧‧吸引除去部

42、44、46‧‧‧滑動塵埃吸引部

48‧‧‧投入口吸引部

50‧‧‧肘板

52‧‧‧板抵受部

54‧‧‧弓形桿

56‧‧‧拉伸彈簧

58‧‧‧後蓋

60‧‧‧滑輪

62‧‧‧側蓋

83‧‧‧原料多結晶矽塊

85‧‧‧多結晶矽破碎物

91a‧‧‧多結晶矽粉

91b‧‧‧矽塵

92‧‧‧箭頭

93‧‧‧多結晶矽破碎物

第1圖是根據本發明一實施形態的多結晶矽塊破碎裝置的概略立體圖。

第2圖是顯示第1圖所示的多結晶矽塊破碎裝置的剖面構造的概念圖。

以下，具體說明本發明。本發明的多結晶矽破碎 物含有粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉。多結晶矽破碎物是將原料多結晶矽塊敲碎成所希望的粒子尺寸而得。原料多結晶矽塊可以透過各種方法來獲得，但一般會將透過西門子法取得的多結晶矽棒，以碳化鎢等的硬質金屬所構成的鎚子等敲碎獲得。將原料多結晶矽塊以後述的多結晶矽塊破碎裝置打碎，來獲得多結晶矽破碎物，破碎時會產生矽塵、以及粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉。

本發明的多結晶矽破碎物中，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的比例會減低到0.1~40ppmw，較佳的是減低到3~35ppmw。

本說明書中，多結晶矽粉的粒子尺寸是指通過1000μm的濾網但收集於500μm的濾網上的粉狀態，其含有量會根據從500μm的濾網上回收的微粉的質量算出。具體來說，是藉由後述的實施例所說明的方法來量測。

又，本說明中的ppmw是指以重量基準下的百分比率，ppbw是指重量基準下的十億分比率。

本發明的多結晶破碎物因為粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉量減低，所以特別能夠有助於單結晶矽晶棒的製造時的操作性及生產性。要使粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉未滿0.1ppmw的話，使用除了高成本的濕式化學處理以外的方式相當困難，而且也無法期待製造單結晶矽晶棒時的操作性及生產性的進一步改善，經濟意義較低。當粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉超過40ppmw的話，其流動性會受損，且使用它們而獲得的單結晶矽晶棒有時會多結晶化。

多結晶矽破碎物具有受控制的粒度分佈為佳。多結晶矽破碎物適合被用作為矽單結晶的生成原料，填充到熔融容器中、融解、拉起等。具有受控制的粒度分佈的多結晶矽破碎物填充到熔融容器時，流動性維持一定，能夠穩定地供給。

多結晶矽破碎物因應其尺寸，稱為塵、粉、片、塊、大塊等，但並沒有嚴密的分類基準。本發明的多結晶矽破碎物一般稱為片、大塊，但也包含塊。

多結晶矽破碎物具有適合於對熔融容器供給的供給裝置的粒子尺寸為佳，會因應供給裝置的規格等而適當地設定。又，多結晶矽破碎物具有因應其用途的粒子尺寸為佳。多結晶矽破碎物可在破碎後被選擇、分級，以具有希望的尺寸、粒度分佈。然而，分級後的矽破碎物還是含有微量的多結晶矽粉。

多結晶矽破碎物的粒度分佈並沒有特別限制，一般採用2~120mm的廣範圍。本說明書所揭露的粒度分佈的範圍不只揭露範圍本身，還包括範圍的邊界，以及包含於該範圍內的各種範圍。例如2~40mm的範圍揭露不只是2~40mm的範圍而已，也包括3mm、4mm、5mm、6m、7mm、34mm、35mm等包含於此範圍中的其他數值。又，例如2~40mm的範圍揭露也包括2~5mm、2~35mm等包含於此範圍中的其他範圍，也包括與在此揭露的範圍相等的範圍。本說明書中，多結晶矽破碎物的粒子尺寸是指破碎物的長徑，其粒度分佈是藉由游標卡尺等的量測工具量測5kg的分量的破碎物而得。

又，本發明的多結晶矽破碎物不只上述粒子尺寸 500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例少，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例少的話較佳，其含有比例在3~140ppmw特佳。因為矽塵的含有比例少，就容易減低表面金屬污染，因此較佳。又，將矽塵減少到上述下限值以下從純度與經濟性的平衡的觀點來看並沒有效率。

另外，本說明書中，矽塵的粒子尺寸是指通過500μm的濾網的微小粒徑的粉狀態，其含有量會以1μm的濾網的濾紙收集到微粉的前後的濾紙質量差來量測。具體來說，會以後述的實施例所說明的方法來量測。

本發明較佳的多結晶矽破碎物其90重量%以上具有2~90mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例在0.1~40ppmw，在3~35ppmw更佳，而粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例在3~140ppmw，在10~120ppmw更佳。藉由具備上述的粒度分佈，多結晶矽的流動性維持一定，能夠穩定地供給到熔融容器中。

本發明其他較佳的多結晶矽破碎物其90重量%以上具有4~60mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例在1~30ppmw，在5~25ppmw更佳，而粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例在10~60ppmw，在15~50ppmw更佳。

本發明其他較佳的多結晶矽破碎物其90重量%以上具有2~40mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例在2~40ppmw，在5~35ppmw更佳，而粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例在20~140ppmw，在30 ~120ppmw更佳。

本發明其他較佳的多結晶矽破碎物其90重量%以上具有20~90mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例在0.5~25ppmw，在3~20ppmw更佳，而粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例在5~50ppmw，在10~40ppmw更佳。

又，本發明較佳的多結晶矽破碎物的表面氧化層的金屬污染減低。金屬的表面污染在0.5~50ppbw為佳，在2~40ppbw更佳。如上述，藉由從多結晶矽上除去多結晶矽粉、更甚至是矽塵，也可減低表面金屬污染。特別是粒子尺寸未滿500μm的矽塵容易附著著來自裝置的金屬，因此藉由將其減低，就可大幅僅低金屬污染。然而，要減低到實施濕式化學處理所能夠減低的值一般來說非常困難。但依據多結晶矽的用途，例如太陽能板的製造等，表面金屬污染在容許量以下的化，也有不需過度提高純度而已降低成本為優先的情況。因此，表面金屬污染的下限值在上述範圍的話，能夠有效地利用於這些用途。

本發明的多結晶矽的表面污染的金屬較佳的是包含Na、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Co及W所組成的群。表面金屬鎢然會藉由後述實施例所記載的方法來量測。

又，西門子法產生的多結晶矽中，硼、磷、碳以及全部的金屬的本質不純物會抑制到極低的濃度。在此，本質不純物與表面金屬污染不同，是指在棒、矽塊、矽破碎物的內部，受到製造條件影響而無法避免地包含在內的不純物，不同 於表面金屬污染物質。然而，既定的金屬的本質不純物的濃度比起表面金屬污染物質低了許多的情況下，或是從相同的多結晶矽棒獲得矽破碎物的情況下，也可以將本質不純物視為可容許的誤差範圍內。又，聚焦於滑動部中使用的金屬元素等，並且變更多結晶矽破碎物的粒子尺寸(粒子尺寸小者會有表面金屬污染的影響較大的傾向)，能夠分析滑動塵埃吸引部42、44、46的表面金屬污染的變化。

在此，多結晶矽破碎物的金屬造成的表面污染，當破碎物的90重量%以上具有2~90mm的粒子尺寸時，為上述0.5~50ppbw，特別是在2~40ppbw更佳。又，當破碎物的90重量%以上具有4~60mm的粒子尺寸時，為上述2~30ppbw，特別是在3~15ppbw更佳。又，當破碎物的90重量%以上具有2~40mm的粒子尺寸時，為上述10~50ppbw，特別是在15~30ppbw更佳。又，當破碎物的90重量%以上具有20~90mm的粒子尺寸時，為上述1~10ppbw，特別是在2~8ppbw更佳。

本發明的多結晶矽破碎物可按照需要，根據粒子尺寸來選擇分類。又，也可以使用選擇分類機或分級裝置來達成希望的粒子尺寸、粒度分佈。又，多結晶矽破碎物可以實施任意處理，例如使用磁力或氣流的不純物除去處理。

另一方面，不實施使用酸的濕式化學洗淨，來達成該多結晶矽粉的含有量，甚至是更合適的矽塵的含有量，在成本考量上較佳。不實施濕式化學洗淨的情況下，多結晶矽破碎物的表面金屬污染難以減低到超過前述的下限值左右的程 度，但能夠良好地使用於太陽能板製造等的用途上。

獲得本發明的多結晶矽破碎物的方法沒有特別限定，但藉由使用如以下說明的多結晶矽塊破碎裝置的方法來實施為佳。也就是說，一種使用多結晶矽塊破碎裝置的方法，包括：破碎部，將從原料投入口投入的原料多結晶矽塊，以可動的外力負荷構件機械地打碎，產生含有粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的多結晶矽破碎物，並將它們從排出口排出；落下移動部，延續於該破碎部的下方，使得從該排出口排出的該多結晶矽破碎物因重力而落下移動；阻擋部，位於該落下移動部的下方，阻擋經過該落下移動部落下移動後的該多結晶矽破碎物，其中該落下移動部具有吸引除去部，將包含於該多結晶矽破碎物的該多結晶矽粉的至少一部分吸引到與該落下移動方向不同的方向藉此加以除去。

此多結晶矽塊破碎裝置中，上述破碎部的構造是，藉由具有可動的可動齒與固定的固定齒的該外力負荷構件，將從上方的投入口投入的原料多結晶矽塊夾入該可動齒與該固定齒之間而壓碎，並將產生的破碎物從下方的排出口排出的構造。也就是所謂被稱為顎式壓碎機的破碎裝置的破碎部構造，這個構造的破碎效率較高。此外，多結晶矽塊破碎裝置的破碎部可以是將原料多結晶矽塊通過彼此反方向旋轉的2個滾輪(前述外力負荷構件)間加以破壞的構造。也就是所謂被稱為滾輪式壓碎機的破碎裝置的破碎部構造，也可以是將原料多結晶矽塊以搖動的鎚子的頭部(前述外力負荷構件)打擊破壞的構造，也就是所謂被稱為鎚式壓碎機的破碎裝置的破碎部構 造等。

這種多結晶矽塊破碎裝置中，用以使可動齒、滾輪、鎚子等的外力負荷構件運動的可動軸或支撐可動軸的軸承等會產生滑動，從此處飛散的滑動塵埃可能會成為多結晶矽破碎物表面的金屬污染的原因。然而，習知技術中，並沒有分析過在可動軸或軸承等的滑動部發生的滑動塵埃會對獲得的多結晶矽破碎物表面帶來多少程度的金屬污染的例子，也沒有做應對處理。因此，實施形態所示的多結晶矽塊破碎裝置中，會在其滑動部設置吸引滑動塵埃的滑動塵埃吸引部，藉此實施對表面金屬污染的應對處理。

以下，關於用來獲得本發明的多結晶矽破碎物的多結晶矽塊破碎裝置，說明上述破碎部是上述顎式壓碎機的破碎部構造的例子。第1圖是這種構造的顎式壓碎機10的外觀圖。第2圖是顎式壓碎機10的內部構造的概略剖面圖。如第2圖所示，顎式壓碎機10具有將原料多結晶矽塊83壓碎的破碎部30、讓破碎部30製造的多結晶矽破碎物93落下移動的落下移動部32、阻擋經過落下移動部32落下移動後的多結晶矽破碎物85的阻擋部34。

破碎部30中，從破碎部30上方的投入口30a投入破碎部30的原料多結晶矽塊83，會被夾於可動的可動齒24與固定的固定齒14之間壓碎，產生通過落下移動部32前的多結晶矽破碎物93。此多結晶矽破碎物93會含有比後述的多結晶矽破碎物85更多的多結晶矽粉91a與矽塵91b。在此，原料多結晶矽塊83是將西門子法等製造的多結晶矽棒以硬質金屬 的鎚子等粗略地打碎成可以投入顎式壓碎機10的大小的方式來製造即可。

固定齒14固定於前框12。相對於此，可動齒24固定於設置在顎式壓碎機10中央部的擺動顎部22。固定著可動齒24的擺動顎部22的上部安裝於偏心軸20，固定於擺動顎部22及固定在這上面的可動齒24會隨著偏心軸20的偏心旋轉而搖動。偏心軸20的兩側(第2圖的進入紙面方向的兩側)會透過沒有偏心的旋轉軸(未圖示)連接到驅動用滑輪60。驅動用滑輪60受到未圖示的驅動用電動馬達的驅動力而旋轉。移動的擺動顎部22即可動齒24的兩側受到軸承的支持。

擺動顎部22的下部前端部連接有肘板50及弓形桿54。肘板50可相對移動地連接擺動顎部22的前端下部以及固定於後框的板抵受部52。弓形桿54安裝有拉伸彈簧56，將擺動顎部22的下部前端部網離開固定齒14的方向施壓。

在破碎部30產生的多結晶矽破碎物93會從破碎部30下方的排出口30b排出。落下移動部32延續著排出口30b的下方，從排出口30b排出的多結晶矽破碎物93會因為重力在落下移動部32內落下移動。本實施形態中，落下移動部32是以覆蓋排出口30b的排出口蓋28所構成。落下移動部32具有吸引除去部40。位於多結晶矽破碎物93的落下移動路徑的中途。吸引除去部40的吸引方向與多結晶矽破碎物93的落下移動方向不同。吸引除去部40的吸引方向並沒有特別限定，但如第2圖所示，落下方向為略鉛直方向，而吸引除去部40的吸引方向如箭頭92所示的略水平方向為佳。

吸引除去部40將包含於多結晶矽破碎物93的多結晶矽粉91a及矽塵91b的至少一部分吸引到與剩餘的多結晶矽破碎物93的落下方向不同的方向加以除去。藉此，包含於多結晶矽破碎物93的多結晶矽粉91a及矽塵91b會減少，能夠減低包含於多結晶矽破碎物93中的微細粒子以及矽不純物的量。又，重點在於透過此吸引除去部40的吸引，不只是矽塵91b。就算是多結晶矽破碎物93落下堆疊後而難以去除的多結晶矽粉91a也能夠高度地去除。特別是，破碎後正在落下的多結晶矽破碎物93，因為幾乎沒形成多結晶矽破碎物93的表面氧化膜，所以其他的多結晶矽破碎物93沒有與矽塵91b或多結晶矽粉91a結合，或者是與其他的多結晶矽破碎物93與它們的結合力非常小，藉此可推測除去性相當高。如此一來，因引除去部40藉由吸引破碎後正在落下的多結晶矽破碎物93，不但能夠除去矽塵91b，也能夠有效地除去多結晶矽粉91a，減低包含於通過落下移動部32後的多結晶矽破碎物85中的不純物量。

為了良好地發揮對上述吸引除去部40的吸引效果，通過落下移動部32落下的多結晶矽破碎物93的落下密度要適度，而且施加於以這個落下密度落下的多結晶矽破碎物93的吸引力需要有足夠強度。從這個觀點來看，多結晶矽破碎物93相對於落下移動部32的供給量為落下移動部32的每單位剖面積(cm²)20~160g/分為佳，30~130g/分更佳。又，吸引除去部40的口徑是其剖面積為落下移動部32中設置該吸引除去部40的部分的頗面積的2~40%為佳，3~30%更佳，從此口徑 的吸引除去部40以1~20m³/分的吸引量吸氣為佳，以2~15m³/分的吸引量吸氣更佳。

又，落下移動部32以20~80cm的長度設置為佳，以30~70cm的長度設置更佳。另外，吸引除去部40也可以設置在落下移動部32的周方向及長方向的2個位置以上。

吸引除去部40只要能夠產生或傳達吸引力，吸引多結晶矽粉91a的話，並沒有特別限定，例如能夠採用連接到未圖示的負壓形成泵的吸引管等來作為吸引除去部40。

通過落下移動部32落下移動後的多結晶矽破碎物85會被位於落下移動部32的下方的阻擋部34所阻擋。阻擋部34如第2圖所示，可以是由能夠搬運多結晶矽破碎物85的輸送帶構成，也可以是收納多結晶矽破碎物85的收納箱等。

根據上述內容，能夠製造粒子徑500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例為0.1~40ppmw的本發明的多結晶矽破碎物85。如後所述，被阻擋於阻擋部34的多結晶矽破碎物85會被搬運到分級作業等。

又，如第1圖及第2圖所示，顎式壓碎機10具有滑動塵埃吸引部42、44、46為佳，用來吸引伴隨可動齒24的移動而滑動的滑動部所產生的滑動塵埃。滑動塵埃吸引部的具體構造只要可吸引滑動塵埃的話並沒有特別限定，但例如連接到覆蓋滑動部的蓋等，具有吸引滑動塵埃的吸引管。顎式壓碎機10中，滑動塵埃吸引部42事由連接到中央蓋26的吸引管所構成。中央蓋26設置於顎式壓碎機10的中央上部，覆蓋擺動顎部22、偏心軸20及旋轉軸，滑動塵埃吸引部42吸引從擺 動顎部22、偏心軸20及旋轉軸產生的滑動塵埃。

滑動塵埃吸引部44是以連接到覆蓋驅動用滑輪60的側蓋62的吸引管所構成，吸引從驅動用滑輪60產生的滑動塵埃。又，滑動塵埃吸引部46是以連接到覆蓋肘板50及弓形桿54等的後蓋58的吸引管所構成，吸引從肘板50及弓形桿54、或它們與擺動顎部22即後框等的連接部分產生的滑動塵埃。

具備這種滑動塵埃吸引部42、44、46的顎式壓碎機10能夠減低包含於產生的多結晶矽破碎物85中的不純物量，特別是能夠有效地防止包含於滑動塵埃中的金屬所造成的多結晶矽破碎物93、85的表面污染。又，藉由吸引除去部40吸引顎式壓碎機10內部產生的滑動塵埃，能夠防止滑動塵埃與多結晶矽破碎物93、85之間的接觸機會增加的問題。為了充分地提高從滑動吸引部42、44、46吸引滑動塵埃的效果，滑動塵埃吸引部42的口徑相對於中央蓋26的內容量在0.5~10mm/L為佳，在1.5~8mm/L更佳。從此口徑的滑動塵埃吸引部42以1~15m³/分的吸引量吸氣為佳，1~10m³/分的吸引量吸氣更佳。又，滑動塵埃吸引部44的口徑相對於覆蓋驅動用滑輪60的側蓋62的內容量在0.5~1.5mm/L為佳，在0.3~1.3mm/L更佳。從此口徑的滑動塵埃吸引部44以0.5~5m³/分的吸引量吸氣為佳，1~3m³/分的吸引量吸氣更佳。又，滑動塵埃吸引部46的口徑相對於覆蓋肘板50及弓形桿54的後蓋58的內容量在0.2~5mm/L為佳，在0.5~4mm/L更佳。從此口徑的滑動塵埃吸引部46以1~20m³/分的吸引量吸氣為佳，2 ~15m³/分的吸引量吸氣更佳。將吸引量減低到上述下限值以下的話，就無法獲得充分的吸引效果，較不合適。又，增加到上述上限值以上的話，從表面金屬污染與經濟性取得平衡的觀點來看效率並不好。

作為滑動吸引部的吸引對象的滑動部的態樣並沒有限定，例如，軸與軸承之間構成的滑動部、直線或圓弧狀來回運動的構件與支撐該構件的構件所構成的滑動部等。又，作為滑動吸引部的吸引對象的滑動部可以是可動構件與靜止構件的組合所構成，也可以是2個可動構件所構成。

又，顎式壓碎機10具有投入口吸引部48，由連接到覆蓋投入口30a的投入口蓋16的吸引管所構成，用來吸引在破碎部30進行破碎時飄起的粉塵等。投入口吸引部48的吸引部在0.5~5m³/分為佳，在1~3m³/分更佳。上述的吸引除去部40、滑動塵埃吸引部42、44、46及投入口吸引部48的一部分或全部可以連接到共通的負壓形成泵，也可以連接到不同的負壓形成泵。

以上述方式獲得的多結晶矽破碎物的表面金屬污染會將低。也就是說，藉由設置實施形態所示的滑動塵埃吸引部42、44、46，能夠將獲得的多結晶矽破碎物的金屬表面污染減低到0.5~50ppbw左右。

本實施形態的滑動塵埃吸引部與將外力負荷構件(本實施形態中固定齒14、可動齒24)的材質當作硬質金屬等的其他表面金屬污染的防止構件組合，藉此能夠更進一步減低獲得的多結晶矽破碎物的表面金屬污染。即使是與其他的表 面金屬污染的防止構件組合的態樣下，以具有滑動塵埃吸引部的多結晶矽塊破碎裝置所獲得的多結晶矽破碎物的表面污染，在0.5~50ppbw為佳，在2~40ppbw更佳。

又，多結晶矽破碎物的表面金屬污染可以藉由對以多結晶矽塊破碎裝置獲得的破碎物施加含酸的濕式化學處理來進一步減低，例如要求的不純物濃度的值極小的情況下，可以對獲得的破碎物進一步施加濕式化學處理。在這個情況下，使用本發明的多結晶矽塊破碎裝置來準備實施濕式化學處理前的破碎物，藉此能夠減低濕式化學處理的程度，較為適合。

又，多結晶矽破碎物，也有例如像太陽能面板的製造原料等，不要求過度的純度而重視成本的用途。準備用於這種用途的多結晶矽破碎物的情況下，根據本發明的多結晶矽塊破碎裝置，即使不施加濕式化學處理，也能夠使獲得的多結晶矽破碎物的表面金屬污染的值在容許值以下。也就是，以本發明的多結晶矽塊破碎物獲得的多結晶矽破碎物即使不施加上述濕式化學處理，也能夠有效地使用於這些用途，因此能夠降低成本，或者是實現降低隨著製造而來的環境負擔。

供給上述顎式壓碎機10的原料多結晶矽塊83是使用硬質金屬的鎚子等將以西門子法等製造多結晶矽棒粗略敲碎成能夠投入顎式壓碎機10的大小即可。這個大小只要是打碎到能夠投入顎式壓碎機10的尺寸即可，並沒有特別限制，但長徑在10~30cm左右為佳，在15~25cm左右更佳。

如前述，以本發明的多結晶矽塊破碎裝置製造的多結晶矽破碎物接著會送到分級處理、作為吹氣處理的清淨化 處理等為佳。將多結晶矽破碎物搬運到接下來的處理會以搬運用輸送帶等來進行。分級處理中，多結晶矽破碎物會分級成希望的粒子尺寸。在分級處理中使用的分級裝置並沒有特別限定，但例如使振動篩選機或滾筒是分級機等。

分級成希望的粒子尺寸的多結晶矽破碎物在搬運用輸送帶的載置或搬運、以及分級處理中投入各種分級機、接受分級處理的過程中，破碎物之間互相碰撞，雖然不會產生粒徑稍大的多結晶矽粉。但會再次產生若干量的為細的矽塵。因此，進行對這種矽塵的清淨化(除去)處理較佳。這種清淨化處理中，吹氣到多結晶矽破碎物上吹掉含有的矽塵為佳。具體來說，一邊以輸送帶搬運多結晶矽破碎物，一邊使用設置於上方或者是當輸送帶為網狀的話就設置於下方的吹氣用氣流噴射器，對輸送帶上的多結晶矽破碎物吹出空氣，藉此除去含在多結晶矽破碎物中的矽塵。進行清淨化。另外，像這樣對密集或堆積於輸送帶上的多結晶矽破碎物吹出空氣，要有效地除去附著於各破碎物上粒徑稍大的多結晶矽粉是困難的，這點如先前所述。

吹氣處理中，從吹氣用氣流噴射器噴射的氣流以每噴射口單位面積(mm²)有8~82L/分的噴出量為佳，16~60L/分的噴出量更佳。被噴射的氣流的溫度一般在20~25℃。 載置多結晶矽破碎物的輸送帶的移動速度在1~15m/分為佳，在2~9m/分更佳。

[實施例]

以下，基於更詳細的實施例來說明，但本發明並 不限定於這些實施例。

[實施例1]

以碳化鎢製的鎚子打碎透過西門子法獲得的矽棒，得到原料多結晶矽塊。將原料多結晶矽塊投入最為圖示的多結晶矽塊破碎裝置的顎式壓碎機10的投入口中，壓碎成多結晶矽破碎物的90質量%以上為4~60mm的粒子尺寸。圖示構造的裝置中，根據吸引的有無及吸引位置的不同，進行以下4個態樣的實驗。

A：無吸引(比較例)；B：只進行落下移動部的吸引；C：進行落下移動部及肘板周圍的滑動部的吸引；D：進行落下移動部、肘板周圍及偏心旋轉軸周圍的滑動部、及滑輪蓋部的吸引。其中，多結晶矽塊破碎裝置10中，可動齒24與固定齒14的材質是碳化鎢，落下移動部32的長度是50cm。在多結晶矽塊破碎裝置10運轉時，多結晶矽破碎物93對於落下移動部32的供給量是落下移動部32的每單位剖面積(cm²)有80g/分。又，吸引除去部40的口徑是其剖面積為落下移動部32中的設置該吸引除去部40的部分的剖面積的15%，從吸引除去部40以5m³/分的吸引量吸氣，在此狀態下實施破碎處理。另一方面，滑動塵埃吸引部42是以3m³/分的吸引量吸氣，滑動塵埃吸引部44是以2m³/分的吸引量吸氣，滑動塵埃吸引部46是以5m³/分的吸引量吸氣，投入口吸引部48是以1m³/分的吸引量吸氣。

關於獲得的多結晶矽破碎物，會量測粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有量，以及未滿500μm的矽塵 量。又，關於表面金屬污染，會量測Na、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Co及W的含有量。結果顯示於表1。另外，多結晶矽粉的量、矽塵量、以及表面金屬污染會量測如下。

(1)多結晶矽粉及矽塵的各含有量

將1kg的多結晶矽破碎物放入2L燒杯，再倒入超純水1L使該多結晶矽破碎物被完全浸泡。左右搖晃燒杯，讓多結晶矽破碎物的表面完全與超純水接觸，使表面上的微粉浮游再超超純水中。使獲得的微粉的浮游液通過1000μm的濾網後，再通過500μm的濾網，之後以1μm的濾紙來收集微粉。收集到的500μm濾網、及1μm濾紙放到110℃的乾燥庫中乾燥12小時以上，算出500μm濾網回收的微粉質量，以及從微粉補集前後的濾紙質量差算出未滿500μm的微粉的質量，利用本分析中使用的多結晶矽的質量計算出多結晶矽粉及矽塵的含有量。再次進行這樣的操作，並將新算出的多結晶矽粉及矽塵的含有量分別加到之前算出的值，然後反覆進行這樣的操作直到這種加進去的增加量到達相對於加入前的含有量小於5%以內的一定值，最後將這個值當做最終值，確定出多結晶矽粉及矽塵的含有量。

(2)表面金屬污染

表面金屬污染是會以氟硝酸混合溶液分解除去多結晶矽破碎物的表面氧化膜，以感應耦合電漿質量分析(ICP-MS)來分析、定量樣品中的各金屬元素。

(吹氣的比較例)

實施例1中，將使用多結晶矽塊破碎裝置的吸引態樣A進行破碎而獲得的90質量%以上為4~60mm的粒子尺寸的多結晶矽破碎物，取出5kg堆積成960cm²的範圍內頂部高度10cm的圓錐狀，再上述多結晶矽破碎物的頂部的上方5cm的高度處設定具有口徑3mm 的噴射口的空氣噴射嘴，藉此以200L/min的噴出量朝向下方噴出5秒的空氣。進行這項吹氣處理後，對於上述多結晶矽破碎物的堆積的頂部附近的1kg的量，量測多結晶矽粉及矽塵的分別含有量，多結晶矽粉有44ppm之多，矽塵有32ppm之多。

(實施例2)

實施例1中，使用多結晶矽塊破碎裝置10對原料多結晶矽塊進行破碎，到達多結晶矽破碎物的粒子尺寸為90質量%以上在2~40mm，除此之外的動作與實施例1相同，其結果顯示於表2。

(實施例3)

在實施例1中，使用多結晶矽塊破碎裝置10對原料多結晶矽塊進行破碎，到達多結晶矽破碎物的粒子尺寸為90質量%以上在20~90mm，除此之外的動作與實施例1相同，其結果顯示於表3。

10‧‧‧顎式壓碎機(多結晶矽塊破碎裝置)

16‧‧‧投入口蓋

26‧‧‧中央蓋

28‧‧‧排出口蓋

30a‧‧‧投入口

40‧‧‧吸引除去部

42、44、46‧‧‧滑動塵埃吸引部

48‧‧‧投入口吸引部

58‧‧‧後蓋

62‧‧‧側蓋

Claims (14)

1. 一種多結晶矽破碎物，是由打碎多結晶矽塊而得，其中：粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是0.1~40ppmw。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多結晶矽破碎物，其中：粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是3~140ppmw。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之多結晶矽破碎物，其中：該多結晶矽破碎物的90質量%以上是2~90mm的粒子尺寸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多結晶矽破碎物，其中：該多結晶矽破碎物的90質量%以上具有4~60mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是1~30ppmw，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是10~60ppmw。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多結晶矽破碎物，其中：該多結晶矽破碎物的90質量%以上具有2~40mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是2~40ppmw，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是20~140ppmw。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多結晶矽破碎物，其中：該多結晶矽破碎物的90質量%以上具有20~90mm的粒子尺寸，粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的含有比例是0.5~25ppmw，粒子尺寸未滿500μm的矽塵的含有比例是5~50ppmw。
7. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之多結晶矽破碎物，其中：金屬造成的表面污染為0.5~50ppbw。
8. 如申請專利範圍第7項所述之多結晶矽破碎物，其中：表面污染的金屬包括Na、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Co、W所組成的群。
9. 一種多結晶矽塊破碎裝置，包括：破碎部，將從原料投入口投入的原料多結晶矽塊，以可動的外力負荷構件機械地打碎，產生含有粒子尺寸500~1000μm的多結晶矽粉的多結晶矽破碎物，並從排出口排出；落下移動部，延續於該破碎部的下方，使得從該排出口排出的該多結晶矽破碎物因重力而落下移動；以及阻擋部，位於該落下移動部的下方，阻擋經過該落下移動部落下移動後的該多結晶矽破碎物，其中該落下移動部具有吸引除去部，將包含於該多結晶矽破碎物的該多結晶矽粉的至少一部分吸引到與該落下移動方向不同的方向加以除去。
10. 如申請專利範圍第9項所述之多結晶矽塊破碎裝置，其中：該外力負荷構件具有可動的可動齒與固定的固定齒，該破碎部是將從上方的該原料投入口投入的該原料多結晶矽塊夾入該可動齒與該固定齒之間而壓碎，並從下方的該排出口排出的構造。
11. 如申請專利範圍第9或10項所述之多結晶矽塊破碎裝置，更包括： 滑動塵埃吸引部，吸引伴隨著該外力負荷構件的動作而滑動的滑動部產生的滑動塵埃。
12. 一種多結晶矽破碎物的製造方法，使用如申請專利範圍第9至11項任一項所述之多結晶矽塊破碎裝置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之多結晶矽破碎物的製造方法，包括：吹氣處理，對於被該阻擋部阻擋的該多結晶矽破碎物吹出空氣。
14. 一種多結晶矽破碎物，透過如申請專利範圍第12或13項的製造方法獲得。