TW397713B - Optoelectronic classification apparatus - Google Patents

Description

、發明説明（ 既有技術之缺點，尤其提供一種器具及—種 =料(特別㈢之分類工作’其中半 屬原子污染之程度可降至儘可能的低料遭又金 可以設定，磨損可傻量的少而且無網 田精確之切斷點 可驚奇地達成此-目的。孔遭到阻塞。本發明 圖一所示係本發明之器具。 頁 水平面之夹角可以調整，分離裝置二面滑 係由待分類之半導體材料製成，及一輻射 之表面均 訂 材料通過其輻射束徑4而落下，及—形雜5=，待分類之 該裝置將待分類材料之形狀傳送至控 認裝置6_， 制至少一個轉向裝置8。 該單7L控 本器具最好用以依照粒徑大小實施發、錄或4化 =導體村料之分類。本器具尤其適於石夕之分類、本器 分離半導體材料成為兩偏或更多個粒徑大小不 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 王 消 合 作 社 印 製 本器具係經過適當設計，俾待分類之材料工首先送至 -用以分離及最好同時輪送之裝置上，該裝置以振動式輪 送帶為佳。該振動式輪送帶最好施以振動作用以分離半導 體材料之碎片並沿滑面3之方向輸送該等碎片。但，亦可 能將業已分妥之材料置於-輪送帶上。該滑面3與水平面 間之夹角可以調整，該夹角係依照碎片與覆蓋面間之摩擦 係數為函數而加以適當之設定，俾碎片最好能藉重力作用 本紙張尺度適.用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇><297公釐） Λ7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明相關於半導體材料實施光電子分類之器具及方 法。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 I ^------- (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 製造太陽能電池蓄電元件或電子分件微處理機需要高 純度半導體材料。以預定方式故意加入之摻質係僅有之雜 質，在最有利之情況下，該等雜質乃此類半導體材料應顯 示者。所以希望保持該等有害雜質之濃度儘可能的低。即 使所製造之半導體材料鈍度極高，但繼續加工以生產預期 產品期間，常再度遭到污染。因此，為重獲原有之鈍度， 必須一再施以繁複之清洗（淨化）工作。混入半導體結晶格 子內之外來金属原子，將干擾電荷之分佈，且可能減低最 終分件之功能，甚至導致其報廢。所以，尤其金屬雜質所 造成半導體材料之污染必須兔除。特別是電子工業最常用 之矽更是如此。舉例言之，高純度矽係由熱解高揮發性、 容易用蒸餾法鈍化之矽化合物（如：三氯矽烷）而製得。在 此案例中，製得之矽呈多晶體棒狀，典型直徑為70至300 公厘，長度為500至2500公厘。大部分矽棒係用以製造坩 鍋抽拉單晶體、條帶或薄板，或製造多晶體太陽能電池主 要原料。因該等產品係由高純度、熔融矽製成，固體矽需 要在坩堝內熔化。為儘可能提高該項操作之效果，在熔融 之前，上述多晶體棒等大型固體矽塊必須加以破碎。因實 施破碎工作所使用之顎式或輥式壓碎機、鎚頭或鑿子等金 屬破碎工具，通常會使半導體材料遭受表面污染。 依照使用壓碎機或鎚頭等機械工具以破碎半導體材料 之常用方法，半導體材料形成不同大小之碎片。基於加工 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 賴*iis)

五、發明説明（7 ) 來之墜落路徑。分離裝詈q朦甘八始占兩a 装罝9將其分離成兩部分，分別收| 在收集容器10及U内。 果 本發明之方法社人 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 輻射源、形狀费 待分類之材料 分離裝置 成〜合本發明之器具，其優 類時不致遭到污毕.县丄 设點疋貫施分 杀，最好以連續不同之方式，分類 為15公厘至150公 Λ分類之範園 銘. , 但，亦可加以適當之設定’分類 範圍為.捕捉々Μ 矿艰 v A厘者，或捕捉某一粒徑之特定·§· 分比，混以另一特定粒徑者之某一百分比 貝主（該買主需要特定之粒徑分伟狀況，以便填充用以抽、 =晶趙之㈣）之_，精料設定可調整之裝填進料 實驗例： -個有關本發明光電子分類器具之合意具體實施例， 其操作寬度為500公厘，光學分辨率為〇 5公厘喷嘴排 列之間距為8公厘，將來自不同大小之多晶碎片堆、每小 時1嘴之容積流動量加以分類，顆粒分離大小為公厘 且切斷點非常明確。 “ 圖式簡單說明： 圖一：本發明之光電子分類器具（滑面 認裝置及轉向裝置）之示意圖。 主要元件编號： 5 輻射源 6 形狀辨認裝置 7 控制單元 8 轉向裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

9 分離裝置 10收集容器 11收集容器 滑面 輻射束徑 經濟部中央標準局負工消費合作社印掣 ... Λ7 _________B7 五、發明説明（2 ) 工程之需要，實施熔化操作時，許多半導體材料（主要是 多晶矽）之碎片尺寸必須呈特別之分佈。因不容許任何雜 質連同半導體材料進入坩堝，在破碎及分類過程中必須加 Μ特別要求：不得瑾受締分器具等金屬工具之外來材料原 子之污染。、基於此項事實，商售傳統式篩分器具無法使用 。舉例言之，若用振動式金属製篩網篩分，堅硬、尖稜之 矽碎片可使篩底嚴重磨損因而矽表面遭到無法接受之污染 程度，必須採用繁複之鈍化措施。所以，目前所用之篩底 係由矽製成。但該等矽分件具有破裂之高度風瞼，以致修 理改裝之花費相當昂貴。篩分法之另一缺點是，由於矽碎 片之粒狀不規則，篩網具有阻塞之高度風險。 基於該等理由，曾研究使用流體分類等免用篩網之分 類方法。因所需切斷點間距離位於數公分範圍内，不宜採 甩氣體分類法，蓋因其所需之空氣速度甚高，加以待篩分 之材料形狀尖稜，導致該裝備之高度磨損。雖然水中流體 分類所顯示之該項缺點有限，但在此情況下，矽碎片之不 規則粒狀導致切撕點間距離非常不精確，蓋因如葉狀之矽 碎片由於其下沉速率較慢，即使其幾何形狀尺寸係属於較 粗顆粒類，實際上是懸浮在微细材料内。再者，在此濕式 分類方法中，材料之連續遞送非常困難。 所以上述所有分類方法均具有嚴重之缺點，蓋因該等 方法不是會污染待篩分之材料，導致篩網阻塞，就是使切 斷點間距離非常不精確。 所以本發明之目的在提供一種器具及一種方法Μ摒除 -4 - (讀先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) ΙΦ .— -- * 一ej^ l^n ...... - n - I— in - -- --1,m In —— - i 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 、發明説明（ 既有技術之缺點，尤其提供一種器具及—種 =料(特別㈢之分類工作’其中半 屬原子污染之程度可降至儘可能的低料遭又金 可以設定，磨損可傻量的少而且無網 田精確之切斷點 可驚奇地達成此-目的。孔遭到阻塞。本發明 圖一所示係本發明之器具。 頁 水平面之夹角可以調整，分離裝置二面滑 係由待分類之半導體材料製成，及一輻射 之表面均 訂 材料通過其輻射束徑4而落下，及—形雜5=，待分類之 該裝置將待分類材料之形狀傳送至控 認裝置6_， 制至少一個轉向裝置8。 該單7L控 本器具最好用以依照粒徑大小實施發、錄或4化 =導體村料之分類。本器具尤其適於石夕之分類、本器 分離半導體材料成為兩偏或更多個粒徑大小不 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 王 消 合 作 社 印 製 本器具係經過適當設計，俾待分類之材料工首先送至 -用以分離及最好同時輪送之裝置上，該裝置以振動式輪 送帶為佳。該振動式輪送帶最好施以振動作用以分離半導 體材料之碎片並沿滑面3之方向輸送該等碎片。但，亦可 能將業已分妥之材料置於-輪送帶上。該滑面3與水平面 間之夹角可以調整，該夹角係依照碎片與覆蓋面間之摩擦 係數為函數而加以適當之設定，俾碎片最好能藉重力作用 本紙張尺度適.用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇><297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 向下滑動。該夾角係設定在20°至80° ,尤以30°至70° 更佳。用以分離及最好亦輸送之裝置2及滑面3係經適當 之設計，俾在兩者之表面上，待分類半導體材料不會接觸 到待分類半導體材料K外之材料。達成此目的最好方法是 :用與待分類者相同之半導體材料塗被用以分離及最好亦 輸送之裝置2及滑面3。該分離裝置2及滑面3亦可全部 由適當之半導體材料製成。所以，以矽為例，乃指該裝置 及滑面可塗K矽或由矽製成。在滑面上，該等材料碎片彼 此以適當之方式排列成行，俾其重心儘可能降低。此乃表 示：在經過滑面3之後實施自由落體蓮動期間，該等碎片 之最大投影面係面向輻射源5。滑面3與轉向裝置8間之 落差M5公分至20公分為佳，尤以10公分更佳。輻射源5 及形狀辨認裝置6係安置約在此落差之中心位置，該等材 料碎片行經輻射源5與形狀辨認裝置6之間。材料碎片與 輻射源5間之距離以50公分至120公分為佳，尤M70公分更 佳，而材料碎片與形狀辨認裝置6間之距離以5公分至12 公分為佳，尤以6公分更佳。輻射源5最好係一電磁輻射 源，例如：雷射，或可發射波長400毫微米至700毫微米可 見光之燈。該輻射源亦可能發射紅外光範圍、紫外光範圍 或X-射線範圍之電磁輻射。形狀辨認裝置6最好係一高分 辨率感測器，可能係一照相機，以偵測可見光、紅外線、 紫外線或X射線。該感測器與一控制單元7相連，該控制 單元可評估所接收之數據。該控制單元7最好係一電腦。 該控制單元7利用預定之程式可控制至少一個轉向裝置8。 -6 - i---r------ιφ------IT------Q- (諳，先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明説明（5 ) 在此情況下，該辨認糸統，包括控制單元7及形狀辨認裝 置6,可偵檢一特定之粒徑或一組粒徑，可以捕捉適當粒 徑或一組粒徑之轉间裝置8,最好係一可噴灑氣體或液體 之唄嘴，所用氣體Μ空氣或氮氣等惰性氣體，噴灑壓力超 過大氣壓力，但以3至10巴為佳，尤以6巴最佳。若係液體 ,Μ高純度水為佳，其電導以低於0.14微西門子為佳，尤 Κ0.08微西門子更佳，其噴灑壓力Κ2至20巴為佳。在一 合意具體實施例中，一粒過大之材料係利用1500巴至5000 巴（尤以3500巴更佳）之噴水流加以噴碎。當材料顆粒平行 穿過輻射源5之輻射束徑4落下時，轉向裝置8本身排列 或包括許多噴嘴依次排列（最好Κ串聯方式排列）之間距以 3至15公厘為佳，尤以9公厘更佳。預期粒徑或粒徑範圍 之轉向材料顆粒，最好經由分離裝置9收集在收集容器10 内，未經轉向之材料顆粒則收集在收集容器11内。至少該 等收集容器之内側表面係由待分類之半導體材料製成，或 整個收集容器係由該材料製成。兩個經分離之材料流動體 ，可藉助於·其他辨認系統及轉向裝置進一步區分為更多之 顆粒分類。同樣地，亦可依照表面參數實施分類工作。增 添更多分離裝置9亦可使材料分離或許多顆粒分類，在此 情況下，藉助於不同強度之轉向效果（最好是不同強度之 空氣鼓風作用）將墜落路徑加以细分。該分離裝置9之表 面最好塗以待分類半導體材料，或整個由該材料製成。 本發明之另外技術内容是：一種藉助於本發明之光電 子分類器具對半導體材料實施光電子分類之方法，待分類 -7 - (請洗聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明説明（6 ) 之材料係在一分離裝置2 (其表面塗有待分類之半導體材料) 上加以分離，並沿滑面3(其表面塗有待分類之半導體材料) 滑下，該滑面與水平面之夾角可以調整，因此該待分類材 料之重心位置儘可能的降低，離開滑面3之後，依照該項 排行通過輻射源5之輻射束徑4,形狀辨認裝置6將待分類 材料之彤狀傳送至控制單元7，該控fel單元依照預定之標 準控制至少一個轉向裝置8 ,該轉向裝置使待分類之材料 轉向。 在本發明之合意方法中，經破碎之材料1 (在此案例中 為半導體材料）由分離裝置2輸送至猾面3,滑面3與水平 面之夾角（該夾角為待分類半導體材料與表面塗層間摩擦 係數之函數）係經適當之調整，俾待分類半導體材料最好 靠重力滑下。在此方法中，形狀不規則之半導體材料本身 作適當之排行，俾其重心儘量降低，亦即其最大投射表面 面向滑面3。經如此排行之破碎材料，離開滑面3之後，通 過辨認系統（該糸統包括輻射源5及彤狀辨認裝置），再通 過輻射源5之輻射東徑4,並藉形狀辨認裝置6加Μ偵檢， 該形狀辨認裝置之光學分辨率以0.1公厘至20公厘為隹， 尤以光學分辨率為0.5公厘至10公厘更佳，所得數據由控 制單元7評估。待分類半導體材料通過辨認条統之墜落時 間為0.05秒至1秒，尤Μ0.1秒至0.2秒更佳。視所測待分 類半導體材料縱向大小或投影表面導致對預定標準之偏轉 程度而定，至少一個轉向裝置8蓮作，利用空氣噴射流， 該裝置使所有過小之半導體材料顆粒轉向，進而偏離其原 -8 - ----Φ!-I ------Θ— (請.先聞讀背面之注意事項再填寫本頁.) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 賴*iis)

五、發明説明（7 ) 來之墜落路徑。分離裝詈q朦甘八始占兩a 装罝9將其分離成兩部分，分別收| 在收集容器10及U内。 果 本發明之方法社人 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 輻射源、形狀费 待分類之材料 分離裝置 成〜合本發明之器具，其優 類時不致遭到污毕.县丄 设點疋貫施分 杀，最好以連續不同之方式，分類 為15公厘至150公 Λ分類之範園 銘. , 但，亦可加以適當之設定’分類 範圍為.捕捉々Μ 矿艰 v A厘者，或捕捉某一粒徑之特定·§· 分比，混以另一特定粒徑者之某一百分比 貝主（該買主需要特定之粒徑分伟狀況，以便填充用以抽、 =晶趙之㈣）之_，精料設定可調整之裝填進料 實驗例： -個有關本發明光電子分類器具之合意具體實施例， 其操作寬度為500公厘，光學分辨率為〇 5公厘喷嘴排 列之間距為8公厘，將來自不同大小之多晶碎片堆、每小 時1嘴之容積流動量加以分類，顆粒分離大小為公厘 且切斷點非常明確。 “ 圖式簡單說明： 圖一：本發明之光電子分類器具（滑面 認裝置及轉向裝置）之示意圖。 主要元件编號： 5 輻射源 6 形狀辨認裝置 7 控制單元 8 轉向裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

9 分離裝置 10收集容器 11收集容器 滑面 輻射束徑

Claims (1)

1. '而。落下，及一形狀辨認裝置6，該裝置將待分類材料之形 狀斤送差控制單元7，該單元控制至少一個轉向裝置8。 2·如申請專利範圍第1項之器具，其中滑面3之夾角為 20° 至 80。 。 0 3.如申請專利範圍第1或2項之器具，其中分離裝置2 之表面及滑面3之表面均係由矽製成。 4* 一種將半導體材料實施光電子分類之方法。，其中待分 類之材料係在一分離裝置2(其表面塗有待分類之半導體 料）上加以分離，並沿滑面其表面塗有待分類之半導體 材料）滑下’該滑面與水平面之夹角可以調整，因此該待 分類材料之重心位置儘可能的降低，_開滑面3之後 =該項排行通過輻射源5之輻射束徑4，形狀靠裝置6 待为類材料之形狀傳送至控制單元7，該控制單元依照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 預 類 定之標準控制至少一個轉向袭置8，。兮铋 乏材料轉向。 該轉向裝置使待分 5·如申請專利範圍第4項之方法，其中浯；+ & 範圍為20。至80。。 #中滑面夾角之設定 6·。如申請專利範圍第4或5項之方 導體材料係矽。 其中待分類之半 7.。如申請專利範圍第4或5項之方 J在，其中過大之 &紙張尺度翻巾關家鮮土⑽規格⑵Q χ 2g7-^jy '而。落下，及一形狀辨認裝置6，該裝置將待分類材料之形 狀斤送差控制單元7，該單元控制至少一個轉向裝置8。 2·如申請專利範圍第1項之器具，其中滑面3之夾角為 20° 至 80。 。 0 3.如申請專利範圍第1或2項之器具，其中分離裝置2 之表面及滑面3之表面均係由矽製成。 4* 一種將半導體材料實施光電子分類之方法。，其中待分 類之材料係在一分離裝置2(其表面塗有待分類之半導體 料）上加以分離，並沿滑面其表面塗有待分類之半導體 材料）滑下’該滑面與水平面之夹角可以調整，因此該待 分類材料之重心位置儘可能的降低，_開滑面3之後 =該項排行通過輻射源5之輻射束徑4，形狀靠裝置6 待为類材料之形狀傳送至控制單元7，該控制單元依照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 預 類 定之標準控制至少一個轉向袭置8，。兮铋 乏材料轉向。 該轉向裝置使待分 5·如申請專利範圍第4項之方法，其中浯；+ & 範圍為20。至80。。 #中滑面夾角之設定 6·。如申請專利範圍第4或5項之方 導體材料係矽。 其中待分類之半 7.。如申請專利範圍第4或5項之方 J在，其中過大之 &紙張尺度翻巾關家鮮土⑽規格⑵Q χ 2g7-^jy A8 B8 3977123 g 六、申請專利範圍 材料係用喷射水流再加以喷碎。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   .=: ...... ...LF: 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）