专利名称：多晶硅的破碎装置以及多晶硅破碎物的制造方法
技术领域：
本发明涉及将作为半导体用硅等的原料的多晶硅破碎为块状的装置以及使用该破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法。
背景技术：
半导体芯片所使用的硅晶片例如由通过直拉单晶制造(CZ)法制造的单晶硅制作。而且，利用该CZ法的单晶硅的制造中例如使用将通过西门子法形成为棒状的多晶硅破碎为块状的产物。如图4所示，该多晶硅的破碎使多晶硅棒R成为几mm至几cm大小的块C，通过热冲击以及一般采用由锤直接敲击等将棒R击碎为适宜大小之后的方法，但是采用此方法时作业者的负担大，由棒状多晶硅得到希望大小的块是低效的。专利文献1中公开了一种由辊式破碎机对棒状的多晶硅进行破碎以得到块状的硅的方法。该辊式破碎机是将一个辊收容在外壳内的单辊式破碎机，在其辊表面形成有多个齿，通过将多晶硅夹在这些齿与外壳的内壁面的间隙中连续施加冲击而对棒状多晶硅进行破碎。另一方面，专利文献2和专利文献3中提出了一种对粗破碎的块状多晶硅进行破碎的破碎装置。这些装置是具备两个辊并将块状多晶硅夹在各辊的间隙中而进行破碎的双辊式破碎机。专利文献1 特开2006-122902号公报专利文献2 特表2009-531172号公报专利文献3 特开2006-192423号公报通过这种破碎装置能够高效地对多晶硅进行破碎。但是，在这些破碎装置中，当变为多晶硅的块夹在等间隔配置的破碎齿之间的状态时，即使辊旋转多晶硅的块也不下落， 在保持的状态下再次被运送到破碎位置，由于与新投入的破碎物接触并被压碎从而产生细粉。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够防止多晶硅堵塞在破碎齿间，以将多晶硅破碎为希望大小的块，并防止细粉产生的多晶硅的破碎装置以及使用该破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法。本发明的多晶硅的破碎装置为，在围绕平行的轴线相互反向旋转的一对辊之间夹入块状的多晶硅以进行破碎的多晶硅的破碎装置，其特征在于，所述辊通过在轴线方向上层叠多个沿圆周方向隔开间隔设置有径向向外突出的多个破碎齿的圆盘而形成，并使这些相邻的圆盘之间的转速不同。通过配置为使构成辊的圆盘的转速不同，伴随着辊的旋转，在轴线方向上相邻的各圆盘之间破碎齿的配置改变。因此，破碎后的多晶硅的块不会保持在破碎齿之间，能够将块从破碎齿之间确实地去除，能够防止发生多晶硅的再次破碎，并能够防止多晶硅被压碎。 因此，能够将多晶硅破碎为希望大小的块，并能够防止细粉产生。另外，在本发明的多晶硅的破碎装置中，所述辊可以通过在轴线方向上交替层叠旋转驱动的旋转圆盘和不旋转的固定圆盘而形成。通过使相邻的圆盘中的一个为旋转圆盘，另一个为不旋转的固定圆盘，从而能够在相邻的圆盘之间容易地改变破碎齿之间的间隔。进一步，在本发明的多晶硅的破碎装置中，所述破碎齿可以其前端面形成为球面状，并且其侧面形成为圆柱面状。由于破碎齿的前端面形成为球面状，所以破碎齿的前端与多晶硅为点接触状态， 另外，由于该破碎齿的侧面形成为圆锥面状或圆柱面状，所以破碎齿的侧面与多晶硅接触时为线接触状态。因此，由于破碎齿与多晶硅为点接触或线接触状态，从而防止多晶硅被破碎齿压碎而产生细粉。本发明的多晶硅破碎物的制造方法的特征在于，使用所述破碎装置的任一种来制造多晶硅的破碎物。根据本发明，能够将多晶硅破碎为希望大小的块，并能够防止细粉产生。
图1是表示本发明的多晶硅的破碎装置的一个实施方式的部分透视立体图。图2是辊的纵剖视图。图3是说明辊的对置部中的位置关系的正视图。图4是表示将多晶硅棒破碎为块状物的示意图。符号说明1破碎装置2 外壳3 辊4旋转轴线5破碎齿15前端面16柱状部21 隔板23多晶硅破碎空间24 投入口31旋转圆盘32固定圆盘33 轴承40旋转轴
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的多晶硅的破碎装置以及使用该破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法的实施方式进行说明。如图1所示，第一实施方式的破碎装置1在外壳2内两个辊3以其旋转轴线4朝向水平方向平行地配置。如图2所示，各辊3沿着旋转轴线4交替层叠围绕旋转轴线4旋转的旋转圆盘31 和相对于旋转轴线4不旋转的固定圆盘32。而且，在这些层叠的旋转圆盘31和固定圆盘 32的中心插通有旋转轴40。旋转圆盘31被固定于旋转轴40，并伴随着该旋转轴40的旋转而进行旋转。另外， 固定圆盘32通过轴承33旋转自如地支撑在旋转轴40上，并且例如通过处于固定在外壳2 中的状态下的限制部件(图示省略)限制旋转方向的运动而成为固定状态。而且，如图1所示，在旋转圆盘31和固定圆盘32上，在其外周面上沿圆周方向隔开间隔设置有径向向外突出的多个破碎齿5。破碎齿5由硬质合金或硅材料形成，前端面 15形成为球面状，并且柱状部16的侧面形成为圆柱面状。在该实施方式中，作为破碎后的多晶硅的块(多晶硅破碎物)的大小，期望得到最大边的长度为5至60mm的大小，为了得到这种大小的块，如图3所示，各破碎齿5的柱状部 16的直径D为1至14mm，从旋转圆盘31和固定圆盘32的外周面到破碎齿5的前端的突出高度H为20至30mm。另外，在一个圆盘中圆周方向上相邻的破碎齿5之间以及圆盘间的破碎齿5之间的间隔L分别为11至35mm。进一步，在两个辊3的对置部中，破碎齿5的前端面15之间的对置距离G设定为5至30mm。另外，收容两个辊3的外壳2为了防止污染而为聚丙烯等树脂制，或者使用在金属制的外壳的内表面涂覆四氟乙烯涂层的外壳。如图1和图2所示，在外壳2内，在两个辊3的两侧部空开微小间隙平行地设置有与辊3的轴线4正交配置的一对隔板21。隔板21固定于外壳2，被这些隔板21相夹的两个辊3的对置空间为多晶硅的破碎空间23，在外壳2的上表面上设置有配置在该破碎空间 23的正上方的投入口 24。而且，隔板21与外壳2同样为聚丙烯等树脂制，或者使用在金属制的隔板上涂覆四氟乙烯涂层的隔板。此外，在旋转圆盘31和固定圆盘32的外周面的表面上，为了防止污染也可以使用通过聚丙烯或四氟乙烯等涂覆的物质。此外，在外壳2中具备旋转驱动两个辊3的齿轮箱(图示省略)等，齿轮箱与排气装置(图示省略)连接，以使外壳2和齿轮箱的内部空间被排气。使用如此构成的破碎装置1制造多晶硅破碎物时，在使两个辊3旋转的状态下，从外壳2的投入口 M向两个隔板21之间的多晶硅破碎空间23投入预先粗破碎的适宜大小的多晶硅，则在两个辊3的破碎齿5之间多晶硅被进一步破碎并细分为块状。此时，由于构成辊3的多个圆盘之中的旋转圆盘31旋转，而固定圆盘32为固定状态，因此伴随着旋转圆盘31的旋转，相邻的固定圆盘32的破碎齿5与旋转圆盘31的破碎齿5的配置改变，这些破碎齿5之间的间隔改变。据此，刚刚破碎之后的多晶硅的块不会为保持在各圆盘的破碎齿5之间的状态，而是伴随着旋转圆盘31的旋转从破碎齿5之间确实地去除。因此，不会在破碎齿5之间夹着多晶硅旋转一圈，而是能够在再次破碎之前，确实地去除夹在破碎齿5之间的块，因此不会产生多晶硅的再次破碎，且多晶硅不会被压碎，从而能够防止产生细粉。因此，能够降低损失率，高效地将多晶硅破碎为希望大小的块。
另外，由于各破碎齿5的前端面15形成为球面状，所以该前端面15与多晶硅为点接触，另外，由于柱状部16的侧面形成为圆柱面状，所以该侧面与多晶硅为点接触或线接触。因此，由于破碎齿5对多晶硅在点接触或线接触状态下施加冲击，从而降低了以面来压碎多晶硅的情况。另外，配置在两个辊3的两端部的隔板21防止在其间破碎的多晶硅块侵入外壳2 的内壁面与辊3的端面之间被碾碎，能够确实地在两个辊3之间破碎多晶硅的块并使其在下方通过。因此，本破碎装置1能够将多晶硅破碎为希望大小的块，并能够防止细粉产生，从而降低损失率。另外，在本破碎装置1中，由硬质合金或硅材料形成破碎齿5，因此防止杂质从该破碎齿5混入到多晶硅中。另外，包围多晶硅破碎空间23的隔板21、外壳2为聚丙烯等树脂制，或者涂覆四氟乙烯的涂层，因此防止破碎过程中杂质混入到多晶硅中。所以，根据本破碎装置1，能够得到高品质的多晶硅作为半导体原料的多晶硅。此外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内能够施加各种变更。在上述实施方式中，辊的结构为交替层叠旋转圆盘与固定圆盘，固定圆盘不旋转， 但只要是使相邻的圆盘之间的转速不同的结构，就能够使相邻的破碎齿之间的间隔改变， 因此并不一定需要一个圆盘固定。例如，也可以构成为使相邻的圆盘以不同的转速一起旋转，还可以使两个圆盘反方向旋转。另外，在上述实施方式中，破碎齿的侧面形成为圆柱面状，但也可以形成为圆锥面状，另外，还可以为将前端部分形成与球面的前端面连续的圆锥面状，基端部分形成为圆柱面状的组合形状。进而，破碎齿的突出高度也可以不完全相同，可以组合不同突出高度的破碎齿。另外，在一个实施方式中说明的破碎齿的对置间隔等各种尺寸并不一定限定于此。
权利要求
1.一种多晶硅的破碎装置，在围绕平行的轴线相互反向旋转的一对辊之间夹入块状的多晶硅以进行破碎，其特征在于，所述辊通过在轴线方向上层叠多个沿圆周方向隔开间隔设置有径向向外突出的多个破碎齿的圆盘而形成，并使这些相邻的圆盘之间的转速不同。
2.根据权利要求1所述的多晶硅的破碎装置，其特征在于，所述辊通过在轴线方向上交替层叠旋转驱动的旋转圆盘和不旋转的固定圆盘而形成。
3.根据权利要求1或2所述的多晶硅的破碎装置，其特征在于，所述破碎齿的前端面形成为球面状，并且侧面形成为圆柱面状。
4.一种多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，使用权利要求1至3中任一项所述的多晶硅的破碎装置来制造多晶硅的破碎物。
全文摘要
本发明提供一种能够防止多晶硅在破碎齿间堵塞，将多晶硅破碎为希望大小的块，并防止细粉产生的多晶硅的破碎装置以及多晶硅破碎物的制造方法。一种多晶硅的破碎装置(1)，在围绕平行的轴线相互反向旋转的一对辊(3)之间夹入块状的多晶硅以进行破碎，辊(3)通过在轴线方向上层叠多个沿圆周方向隔开间隔设置有径向向外突出的多个破碎齿(5)的圆盘(31、32)而形成，并使这些相邻的圆盘(31、32)之间的转速不同。
文档编号B02C4/08GK102463171SQ20111033137
公开日2012年5月23日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月28日
发明者佐藤基树, 多田竜佐 申请人:三菱综合材料株式会社