多晶矽的破碎裝置以及多晶矽破碎物的製造方法
2023-12-09 11:51:31
專利名稱：多晶矽的破碎裝置以及多晶矽破碎物的製造方法
技術領域：
本發明涉及將作為半導體用矽等的原料的多晶矽破碎為塊狀的裝置以及使用該破碎裝置的多晶矽破碎物的製造方法。
背景技術：
半導體晶片所使用的矽晶片例如由通過直拉單晶製造(CZ)法製造的單晶矽製作。而且，利用該CZ法的單晶矽的製造中例如使用將通過西門子法形成為棒狀的多晶矽破碎為塊狀的產物。如圖4所示，該多晶矽的破碎使多晶矽棒R成為幾mm至幾cm大小的塊C，通過熱衝擊以及一般採用由錘直接敲擊等將棒R擊碎為適宜大小之後的方法，但是採用此方法時作業者的負擔大，由棒狀多晶矽得到希望大小的塊是低效的。專利文獻1中公開了一種由輥式破碎機對棒狀的多晶矽進行破碎以得到塊狀的矽的方法。該輥式破碎機是將一個輥收容在外殼內的單輥式破碎機，在其輥表面形成有多個齒，通過將多晶矽夾在這些齒與外殼的內壁面的間隙中連續施加衝擊而對棒狀多晶矽進行破碎。另一方面，專利文獻2和專利文獻3中提出了一種對粗破碎的塊狀多晶矽進行破碎的破碎裝置。這些裝置是具備兩個輥並將塊狀多晶矽夾在各輥的間隙中而進行破碎的雙輥式破碎機。專利文獻1 特開2006-122902號公報專利文獻2 特表2009-531172號公報專利文獻3 特開2006-192423號公報通過這種破碎裝置能夠高效地對多晶矽進行破碎。但是，在這些破碎裝置中，當變為多晶矽的塊夾在等間隔配置的破碎齒之間的狀態時，即使輥旋轉多晶矽的塊也不下落， 在保持的狀態下再次被運送到破碎位置，由於與新投入的破碎物接觸並被壓碎從而產生細粉。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種能夠防止多晶矽堵塞在破碎齒間，以將多晶矽破碎為希望大小的塊，並防止細粉產生的多晶矽的破碎裝置以及使用該破碎裝置的多晶矽破碎物的製造方法。本發明的多晶矽的破碎裝置為，在圍繞平行的軸線相互反向旋轉的一對輥之間夾入塊狀的多晶矽以進行破碎的多晶矽的破碎裝置，其特徵在於，所述輥通過在軸線方向上層疊多個沿圓周方向隔開間隔設置有徑向向外突出的多個破碎齒的圓盤而形成，並使這些相鄰的圓盤之間的轉速不同。通過配置為使構成輥的圓盤的轉速不同，伴隨著輥的旋轉，在軸線方向上相鄰的各圓盤之間破碎齒的配置改變。因此，破碎後的多晶矽的塊不會保持在破碎齒之間，能夠將塊從破碎齒之間確實地去除，能夠防止發生多晶矽的再次破碎，並能夠防止多晶矽被壓碎。 因此，能夠將多晶矽破碎為希望大小的塊，並能夠防止細粉產生。另外，在本發明的多晶矽的破碎裝置中，所述輥可以通過在軸線方向上交替層疊旋轉驅動的旋轉圓盤和不旋轉的固定圓盤而形成。通過使相鄰的圓盤中的一個為旋轉圓盤，另一個為不旋轉的固定圓盤，從而能夠在相鄰的圓盤之間容易地改變破碎齒之間的間隔。進一步，在本發明的多晶矽的破碎裝置中，所述破碎齒可以其前端面形成為球面狀，並且其側面形成為圓柱面狀。由於破碎齒的前端面形成為球面狀，所以破碎齒的前端與多晶矽為點接觸狀態， 另外，由於該破碎齒的側面形成為圓錐面狀或圓柱面狀，所以破碎齒的側面與多晶矽接觸時為線接觸狀態。因此，由於破碎齒與多晶矽為點接觸或線接觸狀態，從而防止多晶矽被破碎齒壓碎而產生細粉。本發明的多晶矽破碎物的製造方法的特徵在於，使用所述破碎裝置的任一種來製造多晶矽的破碎物。根據本發明，能夠將多晶矽破碎為希望大小的塊，並能夠防止細粉產生。
圖1是表示本發明的多晶矽的破碎裝置的一個實施方式的部分透視立體圖。圖2是輥的縱剖視圖。圖3是說明輥的對置部中的位置關係的正視圖。圖4是表示將多晶矽棒破碎為塊狀物的示意圖。符號說明1破碎裝置2 外殼3 輥4旋轉軸線5破碎齒15前端面16柱狀部21 隔板23多晶矽破碎空間24 投入口31旋轉圓盤32固定圓盤33 軸承40旋轉軸
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的多晶矽的破碎裝置以及使用該破碎裝置的多晶矽破碎物的製造方法的實施方式進行說明。如圖1所示，第一實施方式的破碎裝置1在外殼2內兩個輥3以其旋轉軸線4朝向水平方向平行地配置。如圖2所示，各輥3沿著旋轉軸線4交替層疊圍繞旋轉軸線4旋轉的旋轉圓盤31 和相對於旋轉軸線4不旋轉的固定圓盤32。而且，在這些層疊的旋轉圓盤31和固定圓盤 32的中心插通有旋轉軸40。旋轉圓盤31被固定於旋轉軸40，並伴隨著該旋轉軸40的旋轉而進行旋轉。另外， 固定圓盤32通過軸承33旋轉自如地支撐在旋轉軸40上，並且例如通過處於固定在外殼2 中的狀態下的限制部件(圖示省略)限制旋轉方向的運動而成為固定狀態。而且，如圖1所示，在旋轉圓盤31和固定圓盤32上，在其外周面上沿圓周方向隔開間隔設置有徑向向外突出的多個破碎齒5。破碎齒5由硬質合金或矽材料形成，前端面 15形成為球面狀，並且柱狀部16的側面形成為圓柱面狀。在該實施方式中，作為破碎後的多晶矽的塊(多晶矽破碎物)的大小，期望得到最大邊的長度為5至60mm的大小，為了得到這種大小的塊，如圖3所示，各破碎齒5的柱狀部 16的直徑D為1至14mm，從旋轉圓盤31和固定圓盤32的外周面到破碎齒5的前端的突出高度H為20至30mm。另外，在一個圓盤中圓周方向上相鄰的破碎齒5之間以及圓盤間的破碎齒5之間的間隔L分別為11至35mm。進一步，在兩個輥3的對置部中，破碎齒5的前端面15之間的對置距離G設定為5至30mm。另外，收容兩個輥3的外殼2為了防止汙染而為聚丙烯等樹脂制，或者使用在金屬制的外殼的內表面塗覆四氟乙烯塗層的外殼。如圖1和圖2所示，在外殼2內，在兩個輥3的兩側部空開微小間隙平行地設置有與輥3的軸線4正交配置的一對隔板21。隔板21固定於外殼2，被這些隔板21相夾的兩個輥3的對置空間為多晶矽的破碎空間23，在外殼2的上表面上設置有配置在該破碎空間 23的正上方的投入口 24。而且，隔板21與外殼2同樣為聚丙烯等樹脂制，或者使用在金屬制的隔板上塗覆四氟乙烯塗層的隔板。此外，在旋轉圓盤31和固定圓盤32的外周面的表面上，為了防止汙染也可以使用通過聚丙烯或四氟乙烯等塗覆的物質。此外，在外殼2中具備旋轉驅動兩個輥3的齒輪箱(圖示省略)等，齒輪箱與排氣裝置(圖示省略)連接，以使外殼2和齒輪箱的內部空間被排氣。使用如此構成的破碎裝置1製造多晶矽破碎物時，在使兩個輥3旋轉的狀態下，從外殼2的投入口 M向兩個隔板21之間的多晶矽破碎空間23投入預先粗破碎的適宜大小的多晶矽，則在兩個輥3的破碎齒5之間多晶矽被進一步破碎並細分為塊狀。此時，由於構成輥3的多個圓盤之中的旋轉圓盤31旋轉，而固定圓盤32為固定狀態，因此伴隨著旋轉圓盤31的旋轉，相鄰的固定圓盤32的破碎齒5與旋轉圓盤31的破碎齒5的配置改變，這些破碎齒5之間的間隔改變。據此，剛剛破碎之後的多晶矽的塊不會為保持在各圓盤的破碎齒5之間的狀態，而是伴隨著旋轉圓盤31的旋轉從破碎齒5之間確實地去除。因此，不會在破碎齒5之間夾著多晶矽旋轉一圈，而是能夠在再次破碎之前，確實地去除夾在破碎齒5之間的塊，因此不會產生多晶矽的再次破碎，且多晶矽不會被壓碎，從而能夠防止產生細粉。因此，能夠降低損失率，高效地將多晶矽破碎為希望大小的塊。
另外，由於各破碎齒5的前端面15形成為球面狀，所以該前端面15與多晶矽為點接觸，另外，由於柱狀部16的側面形成為圓柱面狀，所以該側面與多晶矽為點接觸或線接觸。因此，由於破碎齒5對多晶矽在點接觸或線接觸狀態下施加衝擊，從而降低了以面來壓碎多晶矽的情況。另外，配置在兩個輥3的兩端部的隔板21防止在其間破碎的多晶矽塊侵入外殼2 的內壁面與輥3的端面之間被碾碎，能夠確實地在兩個輥3之間破碎多晶矽的塊並使其在下方通過。因此，本破碎裝置1能夠將多晶矽破碎為希望大小的塊，並能夠防止細粉產生，從而降低損失率。另外，在本破碎裝置1中，由硬質合金或矽材料形成破碎齒5，因此防止雜質從該破碎齒5混入到多晶矽中。另外，包圍多晶矽破碎空間23的隔板21、外殼2為聚丙烯等樹脂制，或者塗覆四氟乙烯的塗層，因此防止破碎過程中雜質混入到多晶矽中。所以，根據本破碎裝置1，能夠得到高品質的多晶矽作為半導體原料的多晶矽。此外，本發明並不限定於上述實施方式，在不脫離本發明宗旨的範圍內能夠施加各種變更。在上述實施方式中，輥的結構為交替層疊旋轉圓盤與固定圓盤，固定圓盤不旋轉， 但只要是使相鄰的圓盤之間的轉速不同的結構，就能夠使相鄰的破碎齒之間的間隔改變， 因此並不一定需要一個圓盤固定。例如，也可以構成為使相鄰的圓盤以不同的轉速一起旋轉，還可以使兩個圓盤反方向旋轉。另外，在上述實施方式中，破碎齒的側面形成為圓柱面狀，但也可以形成為圓錐面狀，另外，還可以為將前端部分形成與球面的前端面連續的圓錐面狀，基端部分形成為圓柱面狀的組合形狀。進而，破碎齒的突出高度也可以不完全相同，可以組合不同突出高度的破碎齒。另外，在一個實施方式中說明的破碎齒的對置間隔等各種尺寸並不一定限定於此。
權利要求
1.一種多晶矽的破碎裝置，在圍繞平行的軸線相互反向旋轉的一對輥之間夾入塊狀的多晶矽以進行破碎，其特徵在於，所述輥通過在軸線方向上層疊多個沿圓周方向隔開間隔設置有徑向向外突出的多個破碎齒的圓盤而形成，並使這些相鄰的圓盤之間的轉速不同。
2.根據權利要求1所述的多晶矽的破碎裝置，其特徵在於，所述輥通過在軸線方向上交替層疊旋轉驅動的旋轉圓盤和不旋轉的固定圓盤而形成。
3.根據權利要求1或2所述的多晶矽的破碎裝置，其特徵在於，所述破碎齒的前端面形成為球面狀，並且側面形成為圓柱面狀。
4.一種多晶矽破碎物的製造方法，其特徵在於，使用權利要求1至3中任一項所述的多晶矽的破碎裝置來製造多晶矽的破碎物。
全文摘要
本發明提供一種能夠防止多晶矽在破碎齒間堵塞，將多晶矽破碎為希望大小的塊，並防止細粉產生的多晶矽的破碎裝置以及多晶矽破碎物的製造方法。一種多晶矽的破碎裝置(1)，在圍繞平行的軸線相互反向旋轉的一對輥(3)之間夾入塊狀的多晶矽以進行破碎，輥(3)通過在軸線方向上層疊多個沿圓周方向隔開間隔設置有徑向向外突出的多個破碎齒(5)的圓盤(31、32)而形成，並使這些相鄰的圓盤(31、32)之間的轉速不同。
文檔編號B02C4/08GK102463171SQ20111033137
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月27日 優先權日2010年10月28日
發明者佐藤基樹, 多田竜佐 申請人:三菱綜合材料株式會社