TWI566910B - 多晶矽碎塊及用於破碎多晶矽棒的方法 - Google Patents

多晶矽碎塊及用於破碎多晶矽棒的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI566910B
TWI566910B TW103128612A TW103128612A TWI566910B TW I566910 B TWI566910 B TW I566910B TW 103128612 A TW103128612 A TW 103128612A TW 103128612 A TW103128612 A TW 103128612A TW I566910 B TWI566910 B TW I566910B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
crushing
tungsten carbide
tool
equal
less
Prior art date
Application number
TW103128612A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201507835A (zh
Inventor
雷納 派屈
彼得 格魯伯
Original Assignee
瓦克化學公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=51357918&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI566910(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 瓦克化學公司 filed Critical 瓦克化學公司
Publication of TW201507835A publication Critical patent/TW201507835A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI566910B publication Critical patent/TWI566910B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
    • B02C1/02—Jaw crushers or pulverisers
    • B02C1/10—Shape or construction of jaws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/007—Apparatus for preparing, pre-treating the source material to be used for crystal growth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26—Details
    • B02C13/28—Shape or construction of beater elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/20—Disintegrating members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • B02C2/005—Lining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/30—Shape or construction of rollers
    • B02C4/305—Wear resistant rollers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90—Carbides
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/949—Tungsten or molybdenum carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2210/00—Codes relating to different types of disintegrating devices
    • B02C2210/02—Features for generally used wear parts on beaters, knives, rollers, anvils, linings and the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

多晶矽碎塊及用於破碎多晶矽棒的方法
本發明係提供多晶矽碎塊及一種用於破碎多晶矽棒的方法。
在工業規模上，粗制矽(crude silicon)是在光弧爐(light arc furnace)中在約2000℃的溫度下藉由用碳還原二氧化矽獲得的。
在此獲得具有純度約為98至99%的所謂的「冶金級(metallurgical grade)」矽(Simg)。
為了應用於光伏打電池及微電子，必須對冶金矽進行純化。
為此目的，例如與氣態氯化氫在300至350℃下在流化床反應器(fluidized bed reactor)中反應生成含矽氣體，例如三氯矽烷。然後實施蒸餾步驟，以純化含矽氣體。
於是該含有高純度矽的氣體係用作生產高純度多晶矽的原材料(starting material)。
多晶矽通常簡稱為多矽(polysilicon)，通常是根據 西門子(Siemens)法生產的。這涉及在鐘形反應器(「西門子反應器」)中藉由直接流通電流加熱細的矽細絲棒，並導入含有含矽組分與氫的反應氣體。
反應氣體的含矽組分通常是單矽烷或通用組成為SiHnX4-n(n=0、1、2、3；X=Cl、Br、I)的鹵矽烷。較佳為氯矽烷或氯矽烷混合物，更佳為三氯矽烷。主要是使用SiH4或SiHCl3(三氯矽烷，TCS)作為與氫的混合物。
在西門子法中，細絲棒通常垂直地插入位於反應器底部的電極中，透過這些電極將其連接至電源。每二根細絲棒經由一水平的橋(同樣由矽組成)耦合，並形成沉積矽的支撐體。橋耦合係產生通常為U形的也稱作細棒的支撐體。
在加熱的棒與橋上沉積高純度多矽，因而棒直徑隨時間增大(CVD/氣相沉積)。
在沉積結束之後，通常利用機械加工將該等多矽棒進一步加工成為不同尺寸等級的碎塊，分級，視需要進行濕化學清潔操作，及最後進行包裝。
先前技術公開了許多種用於破碎多矽的方法及設備。
US 2007/0235574 A1公開了一種對多晶矽進行破碎及分級的設備，其包括將粗的多矽碎片送入碎裂裝置的進料裝置、碎裂裝置及對多矽碎片進行分級的分級裝置，其中，該設備配備有一控制器，其能夠可變地調節碎裂裝置中的至少一個碎裂 參數及/或分級裝置中的至少一個分級參數。該碎裂裝置包括輥式碎裂機或顎式碎裂機(jaw crusher)，較佳為針輥式(spiked roll)碎裂機。利用該方法能夠選擇性地、可再生產地以高產率生產不再可自由流動的尺寸為45至250毫米的立方體多矽碎塊。
US 2010/0001106 A1公開了一種生產被分級為高純 度的多矽碎片的方法，其包括利用包括破碎工具的設備將來自西門子法的多矽破碎成為碎片及利用篩分裝置對碎片進行分級，並在清潔浴中對如此獲得的多矽碎片進行清潔，其中，該破碎工具與該篩分裝置一般具有與多矽接觸的由使得多矽碎片僅被外來顆粒污染的材料組成的表面，該外來顆粒隨後選擇性地藉由清潔浴加以去除。在碎裂裝置中進行破碎，該碎裂裝置包括輥式碎裂機或顎式碎裂機，較佳為針輥式碎裂機。
然而，US 7,270,706 B2公開了一種打孔的輥(perforated roll)，其包括圍繞輥的圓周排列的齒、輥以可旋轉的方式固定在其上的軸、具有定義中空空間(輥固定在其中)的表面的外殼、位於外殼頂部的入口、位於外殼底部的出口、在外殼內部與輥相對的板，其中輥、齒、板及定義中空空間的外殼表面係由對多晶矽的污染最小化的建構之材料所製成或者塗覆。該材料較佳選自以下群組：碳化物、金屬陶瓷(cermet)、陶瓷以及其組合。特別較佳係使用選自以下群組的材料：碳化鎢、含有鈷黏合劑的碳化鎢、含有鎳黏合劑的碳化鎢、碳化鈦、Cr3C2、含有鎳鉻合金黏合劑的Cr3C2、碳化鉭、碳化鈮、氮化矽、在如Fe、Ni、 Al、Ti或Mg的基體中的碳化矽、氮化鋁、含有鈷與鈦的碳氮化物的碳化鈦、鎳、鎳鈷合金、鐵及其組合。
US 2003/0159647 A1公開了利用含有在鈷基體中的 碳化鎢(88%WC與12%Co)的顎式碎裂機破碎多矽，其中WC核心的粒徑為0.6微米。
US 7,950,600 B2公開了一種輥式碎裂機，其包括利 用軸旋轉的輥，其特徵在於，該輥包括鋼制載體輥與多個硬質合金區段，其中硬質合金區段由其中引入了碳化鎢的鈷基體組成，且硬質合金區段以形狀配合方式可逆地繫緊在載體輥上。硬質合金區段由超過80重量%、更佳超過90重量%、尤佳超過91.5重量%的被引入鈷基體中的碳化鎢組成。
US 7,549,600 B2描述了一種碎裂機，其適合於由適 用於半導體或太陽能應用的矽碎片生產適用於半導體或太陽能的微細的矽碎片，該碎裂機包括複數個碎裂工具，其中碎裂工具具有硬的耐磨材料的表面，其中，該碎裂機的破碎比例為1.5至3，其中碎裂工具具有硬質金屬、較佳在鈷基體中的碳化鎢的表面，更佳為其碳化鎢含量大於80重量%。
已知可以透過合適的製程型態實現多矽被鎢低程度污染，例如參見US 7,549,600(B2)及其中所引用的實例。
還已知在利用碳化鎢碎裂之後為了降低被鎢污染的程度的製程步驟，例如參見US 2010/0001106 A1或US 2012/0052297 A1。
基本上，在先前技術中及根據一般及專業知識認 為，更高硬度的硬質金屬，例如透過更高的W含量或者透過減少其WC粒徑而實現更高的耐磨性。在先前技術中，記述了由約0.6微米的粒徑出發，升高至80%的W含量，趨向於>90%的W，例如參見US 2003/0159647 A1及US 7,950,600 B2。
然而，有人發現，更硬的工具亦會變得更脆，存在由於工具材料破裂而造成額外非期望地污染產品的風險。
由該問題提出本發明的目的。
該目的是藉由以下所述的方法實現的。該用於將多晶矽棒破碎成為碎塊(chunk)的方法，係利用至少一個具有包含碳化鎢的表面的破碎工具來進行，其中該工具表面的碳化鎢含量為小於或等於95%並且碳化鎢顆粒根據重量加權的中位數粒徑(median grain size)為大於或等於0.8微米，或者其中該工具表面的碳化鎢含量為大於或等於80%並且碳化鎢顆粒的中位數粒徑為小於或等於0.5微米。較佳的實施方案由以下的說明給出。
本發明獲得如下的新型多晶矽碎塊。該多晶矽碎塊在表面上具有碳化鎢顆粒，其中碳化鎢顆粒根據重量加權的中位數粒徑為小於或等於0.5微米、較佳為小於或等於0.2微米，或者中位數粒徑為大於或等於0.8微米、較佳為大於或等於1.3微米。在表面上的碳化鎢顆粒的根據重量加權的粒徑以雙模或多模方式分佈，其在分佈中具有至少一個最大值是處於小於0.5微米處、或者 在分佈中具有至少一個最大值是處於大於0.8微米處、或者在分佈中具有至少一個最大值是處於小於0.5微米處並且在分佈中具有至少一個最大值是處於大於0.8微米處。下面揭露該產品的較佳的實施方案。
本發明係關於一種用於將多晶矽棒破碎成為碎塊的方法，係利用至少一個具有包含碳化鎢的表面的破碎工具，其中該工具表面的碳化鎢含量為小於或等於95%並且碳化鎢顆粒根據重量加權的中位數粒徑(median grain size)為大於或等於0.8微米，或者其中該工具表面的碳化鎢含量為大於或等於80%並且碳化鎢顆粒的中位數粒徑為小於或等於0.5微米。
工具表面的材料中至100%的剩餘部分較佳為鈷黏合劑，還可以包含最高2%但較佳小於1%的其他金屬。
額外的碳化物的以小於1%之程度存在，其中Cr3C2與VC<0.4%。
藉由添加碳也影響燒結產量。還已知，平衡的碳基準(level)對於獲得最佳的硬質金屬性能是重要的。在這方面，例如經由磁飽和(magnetic saturation)可以得出結論，其可以在7至14μTm3/kg的(微特士拉立方公尺/公斤)範圍內，或75至110%。
基於WC的碳含量約為6%，並且具有略微更高的趨勢。
為了破碎多晶矽棒，手工錘、錘磨機(hammer mill) 及機械擊打工具是合適的，其中在此情況下較佳係使用粒徑大於或等於0.8微米的更粗的晶粒。
同樣可以使用顎式碎裂機與輥式碎裂機及球磨機，其中在此情況下較佳係使用小於或等於0.5微米的更微細的晶粒。
該更微細的晶粒的粒徑較佳為小於或等於0.2微米，同時碳化鎢含量為大於80%、較佳大於90%、更佳大於95%。
該更粗的晶粒的粒徑較佳為大於或等於1.3微米，同時碳化鎢含量為小於95%、較佳小於90%、更佳為65至80%。
較佳地，該方法包括至少二個破碎步驟，與在一個之前的破碎步驟中所用的破碎工具相比，最後的破碎步驟是利用碳化鎢含量更高或者碳化鎢顆粒的粒徑更小的破碎工具實施的。
該方法較佳包括至少二個破碎步驟：至少一個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑大於或等於0.8微米、較佳大於或等於1.3微米的破碎工具實施的，或至少一個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑小於或等於0.5微米、較佳小於或等於0.2微米的破碎工具實施的。
該方法較佳包括至少二個破碎步驟，其中，在此使用的至少二個破碎工具具有不同的WC粒徑，其選自以下群組：小於0.5微米的WC粒徑、0.5至0.8微米的WC粒徑、大於0.8微米的WC粒徑。
特別較佳的是，該方法包括至少一個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑大於或等於0.8微米的破碎工具實施的，及一 個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑小於或等於0.5微米的破碎工具實施的。
較佳地，該方法包括至少一個破碎步驟是利用具有 低的WC含量(<90%，較佳<85%)及/或>0.8微米的更大的晶粒的WC工具實施的，以及至少一個其他的破碎步驟是利用具有不斷增加地更高的WC含量(>90，較佳>95%)及/或<0.5微米的更小的晶粒的WC工具實施的。
較佳地，最後的破碎步驟，更佳為最後二個破碎步 驟，係利用WC含量>85%、較佳>90%及/或粒徑<0.5微米、更佳<0.2微米的WC工具實施。
較佳地，在破碎棒材之後，較佳在第二破碎步驟之 後，在>500℃的溫度下對碎塊實施熱處理，隨後在更冷的介質中急冷，然後實施其他的破碎步驟。
已發現根據本發明的用於碎裂多晶矽棒的方法係產 生在表面上具有WC顆粒的多晶矽碎塊，WC顆粒的中位數粒徑為小於0.5微米或者中位數粒徑為大於0.8微米。
較佳地，WC顆粒的中位數粒徑為小於0.2微米。
較佳地，WC顆粒的中位數粒徑為大於1.3微米。
同樣可以獲得在其表面上具有WC顆粒的多晶矽碎塊，在表面上WC顆粒的粒徑以雙模或多模方式分佈，其在分佈中的至少一個最大值是處於小於0.6微米處及/或在分佈中的至少一個最大值是處於大於0.6微米處。
較佳地，在分佈中的至少一個最大值是處於小於0.5微米處。
更佳地，在分佈中的至少一個最大值是處於小於0.2微米處。
較佳地，在分佈中的至少一個最大值是處於大於0.8微米處。
更佳地，在分佈中的至少一個最大值是處於大於1.3微米處。
出人意料地發現，與目前未被考慮到的破碎工具的WC顆粒的粒徑相比，碳化鎢含量或硬度對於磨損的影響明顯更小。在硬度相等的情況下，與具有更大的晶粒與更高的WC含量的工具相比，具有更小的晶粒與更低的碳化鎢含量的工具顯示出明顯更低的磨損。
出人意料的還有，在多個破碎步驟的情況下，在多矽上的鎢污染主要由最後的破碎步驟確定。
因此在包括多個破碎步驟的方法中，在開始的破碎步驟中，例如在初始碎裂(initial breaking)期間，能夠使用不太耐磨但是堅硬的硬質金屬工具。這是有利的。與此不同，在最後的破碎步驟中，應當確保使用具有特別合適的WC種類，即具有相對細的WC粒徑及/或相對高的碳化鎢含量的工具。
本發明的多晶矽碎塊的特徵在於，在表面上具有確定的粒徑或粒徑分佈的WC顆粒，同樣具有出人意料的優點。
在多矽熔化及在客戶處例如藉由晶體提拉進一步加 工成為用於太陽能應用或半導體應用的單晶時，這些優點變得明顯。
在客戶手中，破碎工具中WC粒徑對於熔化特性或提 拉性能的影響是無法預料的。
原則上，在多矽的表面上的WC顆粒(以及其他外來 的物質/金屬)在晶體提拉期間會導致差排。可以想像的例如是，非常大的WC顆粒由於約2800℃的非常高的熔點不會熔化，由此導致所述差排。更小的顆粒雖然更容易熔化，在總污染相等的情況下，由於其數量明顯更大，高達超過1000倍，在單晶提拉期間也會導致差排。
然而，本發明的發明人能夠展現，與使用根據先前 技術的晶粒，即約0.6微米的微細晶粒的情況相比，參見US 2003/159647 A1，使用具有相對大的晶粒或者具有相對小的晶粒的WC實現更優的結果。
特別較佳的是，隨著各個破碎步驟，粒徑減小。
特別較佳使用具有大的晶粒(>0.8微米)的WC種類以進行初始碎裂，而對於一個或多個最後的破碎步驟則使用具有小的晶粒的WC種類(<0.5微米)。
然而，更特定而言，能夠透過將利用不同粒徑的工具實施的複數個破碎步驟相結合而實現更優的結果，即更少的污染、更長的使用壽命及更優的提拉性能。可以增大加工工具的大 小，因此加工可以更高的產出及更低的成本運行。
此外，不需要例如透過濕化學清潔操作對碎塊實施複雜的再加工。生產過程在整體上變得明顯更經濟可行。
實施例
在破碎成碎塊時產生的碎塊尺寸(chunk size，CS)可以分派給以下尺寸等級，其各自是作為矽碎塊表面上二點之間的最長距離(=最大長度)而定義的：碎塊尺寸0[毫米]1至5；碎塊尺寸1[毫米]4至15；碎塊尺寸2[毫米]10至40；碎塊尺寸3[毫米]20至60；碎塊尺寸4[毫米]45至120；碎塊尺寸5[毫米]90至200碎塊尺寸6[毫米]130至400
實施例1
利用手工錘(WC在Co基體中)手工碎裂多晶矽棒
a、(先前技術)88%WC、12%Co與微細晶粒(0.5至0.8微米)：小的可見的WC破片(splinter)，即污染程度高
b、88%WC、12%Co與粗晶粒(2.5至6.0微米)：沒有可見的WC破片，即污染程度低
c、80%WC、20%Co與微細晶粒(0.5至0.8微米)：沒有可見的WC破片
實施例2
如同實施例1b實施初始碎裂，及利用輥式碎裂機實施進一步的碎裂至目標尺寸CS4，根據先前技術的組分粒級的試樣塊的表面污染的分級與分析係利用ICPMS(ICP=電感耦合電漿)根據DIN 51086-2；根據Vickers的硬度資料，測試力10kp進行。
a、(先前技術)硬度HV10 1650：90%WC+10%Co，極微細晶粒(0.5微米至0.8微米)：CS1鎢2000pptw
b、硬度HV10 1630：94%WC+6%Co，微細晶粒(0.8微米至1.3微米)：CS1鎢4000pptw
c、硬度HV10 1590：85%WC+15%Co；超微細晶粒(0.2至0.5微米)：CS1鎢1000pptw
實施例3
根據實施例1b實施手工初始碎裂，然後利用大的顎式碎裂機(88%WC & 12%Co與極微細晶粒(0.5至0.8微米))進一步碎裂至目標尺寸CS2，然後利用更小的顎式碎裂機(88%WC & 12%Co及極微細晶粒(0.5微米至0.8微米))實施二個碎裂步驟，最後的碎裂步驟以如下方式進行：a、利用顎式碎裂機(88%WC & 12%Co，極微細晶粒(0.5微米至0.8微米)：CS2鎢500pptw(先前技術)，或b、利用顎式碎裂機(93.5%WC & 6.5%Co，超微細晶粒(0.2微米 至0.5微米)：CS2鎢200pptw(a與b各以大致相等的破碎比例進行)
實施例4
類似於實施例3b，惟在第二破碎步驟之後，以800℃/1h之熱量預先熱處理，隨後在20℃冷水中急冷，及真空乾燥。
結果：CS2鎢50pptw
實施例5
在可控方式下以多個碎裂步驟及利用不同的WC種類將多晶Si棒碎裂至CS2，因而比較組的最終產品各具有約為500pptw的大致相等的W污染程度，但是各組的區別在於產品上的粒徑。
隨後利用CZ法將該材料提拉成為單晶，並測量不含差排的長度。
平均的不含差排的長度係由可能的圓柱形晶體棒長度(由起始重量減去錐形部分與殘餘熔體損失計算出)與多個晶體的實際長度的比例所確定。
a、(先前技術)手工初始碎裂(88%WC/12%Co/極微細晶粒0.5至0.8微米)至CS4，然後利用顎式碎裂機(88%WC/12%Co/晶粒0.5至0.8微米)實施二個碎裂步驟至CS2：不含差排的長度~70%
b、手工初始碎裂(88%WC/12%Co/粗晶粒2.5至6.0微米)至 CS4，利用顎式碎裂機(88%WC/12%Co/粗晶粒2.5至6.0微米)實施三個碎裂步驟至CS2：不含差排的長度~95%
c、手工初始碎裂(88%WC/12%Co/超微細晶粒0.2至0.5微米)至CS4，利用顎式碎裂機(88%WC/12%Co/超微細晶粒0.2至0.5微米)實施一個碎裂步驟至CS2：不含差排的長度~93%

Claims (9)

  1. 一種用於將多晶矽棒破碎成為碎塊(chunk)的方法，係利用至少一個具有包含碳化鎢的表面的破碎工具，其中該工具表面的碳化鎢含量為小於或等於95%並且碳化鎢顆粒根據重量加權的中位數粒徑(median grain size)為大於或等於0.8微米，或者其中該工具表面的碳化鎢含量為大於或等於80%並且碳化鎢顆粒的中位數粒徑為小於或等於0.5微米，其中該方法包括至少二個破碎步驟，其中的至少一個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑為大於或等於0.8微米的破碎工具實施的，或者至少一個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑為小於或等於0.5微米的破碎工具實施的。
  2. 如請求項1的方法，其中該至少一個破碎工具是手工錘、錘磨機(hammer mill)或機械擊打工具，其中碳化鎢顆粒的粒徑為大於或等於0.8微米。
  3. 如請求項1的方法，其中該至少一個破碎工具是顎式碎裂機(jaw crusher)、輥式碎裂機或球磨機，其中碳化鎢顆粒的粒徑為小於或等於0.5微米。
  4. 如請求項1至3中任一項的方法，其中碳化鎢顆粒的粒徑為小於或等於0.2微米，且碳化鎢含量為大於80%。
  5. 如請求項1至3中任一項的方法，其中碳化鎢顆粒的粒徑為大於或等於1.3微米，且碳化鎢含量為小於95%。
  6. 如請求項1至3的方法，其中至少一個破碎步驟是利用碳化鎢 顆粒的粒徑為大於或等於0.8微米的破碎工具實施的，且至少一個破碎步驟是利用碳化鎢顆粒的粒徑為小於或等於0.5微米的破碎工具實施的。
  7. 如請求項1至3中任一項的方法，其包括至少二個破碎步驟，至少一個破碎步驟是利用碳化鎢含量為小於90%的破碎工具實施的，且至少一個破碎步驟是利用碳化鎢含量為大於90%的破碎工具實施的。
  8. 如請求項1至3中任一項的方法，其包括至少二個破碎步驟，與在一個之前的破碎步驟中所用的破碎工具相比，最後的破碎步驟是利用具有更高的碳化鎢含量或更小的碳化鎢顆粒的粒徑的破碎工具實施的。
  9. 如請求項1至3中任一項的方法，其中在二個破碎步驟之間且在第一破碎步驟之後，在大於500℃的溫度下對碎塊實施熱處理，隨後在更冷的介質中急冷(quenching)。
TW103128612A 2013-08-21 2014-08-20 多晶矽碎塊及用於破碎多晶矽棒的方法 TWI566910B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013216557.9A DE102013216557A1 (de) 2013-08-21 2013-08-21 Polykristalline Siliciumbruchstücke und Verfahren zum Zerkleinern von polykristallinen Siliciumstäben

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201507835A TW201507835A (zh) 2015-03-01
TWI566910B true TWI566910B (zh) 2017-01-21

Family

ID=51357918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103128612A TWI566910B (zh) 2013-08-21 2014-08-20 多晶矽碎塊及用於破碎多晶矽棒的方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10876221B2 (zh)
EP (1) EP3036190B1 (zh)
JP (1) JP6154074B2 (zh)
KR (2) KR101954787B1 (zh)
CN (1) CN105473500B (zh)
CA (1) CA2921873C (zh)
DE (1) DE102013216557A1 (zh)
ES (1) ES2637301T3 (zh)
MY (1) MY183812A (zh)
SA (1) SA516370601B1 (zh)
TW (1) TWI566910B (zh)
WO (1) WO2015024789A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781436B (zh) * 2019-08-29 2022-10-21 德商瓦克化學公司 用於生產矽塊的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013216557A1 (de) * 2013-08-21 2015-02-26 Wacker Chemie Ag Polykristalline Siliciumbruchstücke und Verfahren zum Zerkleinern von polykristallinen Siliciumstäben
CN117285027B (zh) * 2023-11-24 2024-02-02 成都锂能科技有限公司 交联淀粉衍生碳球及其制备方法、应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060088970A1 (en) * 2004-10-07 2006-04-27 Wacker-Chemie Gmbh Apparatus and method for the low-contamination, automatic crushing of silicon fragments
CN101410184A (zh) * 2006-03-30 2009-04-15 瓦克化学股份公司 用于粉碎粗糙破碎的多晶体硅的装置和方法
TW201105603A (en) * 2009-03-30 2011-02-16 Sumitomo Chemical Co Method for producing aluminum titanate ceramic body
US20110286906A1 (en) * 2002-02-20 2011-11-24 Arvid Neil Arvidson Flowable Chips and Methods for the Preparation and Use of Same, and Apparatus for Use in the Methods
TW201144023A (en) * 2010-03-03 2011-12-16 Sumitomo Bakelite Co Forming apparatus and forming method

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2029253A (en) * 1935-08-30 1936-01-28 Abrasive Products Inc Method of treating crystalline abrasives and treated product
US3634250A (en) * 1969-04-29 1972-01-11 Commerce Usa Process of making thermal insulation
JPH1015422A (ja) * 1996-07-03 1998-01-20 Sumitomo Sitix Corp 多結晶シリコンの破砕方法
KR100374705B1 (ko) 2000-06-19 2003-03-04 한국기계연구원 탄화텅스텐/코발트계 초경합금의 제조방법
JP4658453B2 (ja) * 2002-11-14 2011-03-23 ヘムロック・セミコンダクター・コーポレーション 流動性チップ、それを製造する方法及び使用する方法並びにその方法の実施に用いる装置
US7270706B2 (en) 2004-10-04 2007-09-18 Dow Corning Corporation Roll crusher to produce high purity polycrystalline silicon chips
DE102006016323A1 (de) 2006-04-06 2007-10-11 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern und Sortieren von Polysilicium
DE102006035081A1 (de) 2006-07-28 2008-01-31 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von klassiertem polykristallinen Siliciumbruch in hoher Reinheit
DE102007047210A1 (de) * 2007-10-02 2009-04-09 Wacker Chemie Ag Polykristallines Silicium und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2010016479A1 (ja) * 2008-08-06 2010-02-11 株式会社トクヤマ シリコン塊を破砕するための破砕機及びかかる破砕機を複数個備えたシリコン破砕装置
CN201391632Y (zh) 2009-04-16 2010-01-27 保一集团有限公司 太阳能级多晶硅专用超耐磨球阀
US20100276209A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Smith International, Inc. Roller Cones, Methods of Manufacturing Such Roller Cones, and Drill Bits Incorporating Such Roller Cones
US8308096B2 (en) * 2009-07-14 2012-11-13 TDY Industries, LLC Reinforced roll and method of making same
US8490901B2 (en) * 2009-07-28 2013-07-23 Mitsubishi Materials Corporation Method of generating cracks in polycrystalline silicon rod and crack generating apparatus
JP4465041B1 (ja) * 2009-08-20 2010-05-19 株式会社テオス 原料シリコン破砕装置
DE102009044991A1 (de) * 2009-09-24 2011-03-31 Wacker Chemie Ag Stabförmiges Polysilicium mit verbesserter Brucheigenschaft
DE102010039752A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Wacker Chemie Ag Polykristallines Silicium und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010042352A1 (de) * 2010-10-12 2012-04-12 Wacker Chemie Ag Schleifbare Siliconelastomerzusammensetzung und deren Verwendung
DE102012208473A1 (de) * 2012-05-21 2013-11-21 Wacker Chemie Ag Polykristallines Silicium
DE102012213869A1 (de) 2012-08-06 2014-02-06 Wacker Chemie Ag Polykristalline Siliciumbruchstücke und Verfahren zu deren Herstellung
WO2014026588A1 (zh) * 2012-08-13 2014-02-20 江苏中能硅业科技发展有限公司 高球形度籽晶和流化床颗粒硅的制备方法
JP3181772U (ja) * 2012-12-07 2013-02-21 サンアロイ工業株式会社 ボールミル装置
DE102013216557A1 (de) * 2013-08-21 2015-02-26 Wacker Chemie Ag Polykristalline Siliciumbruchstücke und Verfahren zum Zerkleinern von polykristallinen Siliciumstäben

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110286906A1 (en) * 2002-02-20 2011-11-24 Arvid Neil Arvidson Flowable Chips and Methods for the Preparation and Use of Same, and Apparatus for Use in the Methods
US20060088970A1 (en) * 2004-10-07 2006-04-27 Wacker-Chemie Gmbh Apparatus and method for the low-contamination, automatic crushing of silicon fragments
CN101410184A (zh) * 2006-03-30 2009-04-15 瓦克化学股份公司 用于粉碎粗糙破碎的多晶体硅的装置和方法
TW201105603A (en) * 2009-03-30 2011-02-16 Sumitomo Chemical Co Method for producing aluminum titanate ceramic body
TW201144023A (en) * 2010-03-03 2011-12-16 Sumitomo Bakelite Co Forming apparatus and forming method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781436B (zh) * 2019-08-29 2022-10-21 德商瓦克化學公司 用於生產矽塊的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101844523B1 (ko) 2018-04-02
JP2016528155A (ja) 2016-09-15
ES2637301T3 (es) 2017-10-11
CA2921873C (en) 2018-11-06
JP6154074B2 (ja) 2017-06-28
CN105473500A (zh) 2016-04-06
EP3036190A1 (de) 2016-06-29
US20160201223A1 (en) 2016-07-14
CA2921873A1 (en) 2015-02-26
KR20160040296A (ko) 2016-04-12
MY183812A (en) 2021-03-17
WO2015024789A1 (de) 2015-02-26
TW201507835A (zh) 2015-03-01
KR101954787B1 (ko) 2019-03-06
SA516370601B1 (ar) 2017-02-12
CN105473500B (zh) 2017-09-12
KR20180035241A (ko) 2018-04-05
US10876221B2 (en) 2020-12-29
EP3036190B1 (de) 2017-06-21
DE102013216557A1 (de) 2015-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7270706B2 (en) Roll crusher to produce high purity polycrystalline silicon chips
TWI520781B (zh) 多晶矽塊及其製造方法
US20050158229A1 (en) Method of increasing a reactive rate per mass of a catalyst
TWI566910B (zh) 多晶矽碎塊及用於破碎多晶矽棒的方法
KR101239869B1 (ko) 파단성이 개선된 봉형 폴리실리콘
JP2009531172A (ja) 粗く破砕された多結晶シリコンを破砕するための装置および方法
US10537899B2 (en) Silicon seed particles for the production of polycrystalline silicon granules in a fluidized bed reactor
CN106660809A (zh) 多晶硅棒的制造方法和多晶硅棒
TWI586509B (zh) 製造多晶矽的方法
KR102711635B1 (ko) 실리콘 조각의 제조 방법
JP6923046B2 (ja) 触媒粒子及びそれを用いた水素製造方法