专利名称：多晶硅破碎物的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种将作为半导体用硅等的原料的多晶硅破碎成块状来制造多晶硅破碎物的方法。本申请对2011年4月5日申请的日本专利申请第2011-84063号主张优先权，将其内容合并于此。
背景技术：
半导体芯片中所使用的硅晶圆从例如通过辊式破碎机(CZ)法制造的单晶硅制作。在基于CZ法的单晶硅的制造中例如使用将由西门子法形成为棒状的多晶硅破碎成块状的产物。
如图7所示，多晶硅的破碎为将多晶硅棒R破碎成几mm 几cm大小的块C的方法。该工序中，一般采用通过热冲击等将棒R碎成适当大小之后直接用锤子打碎的方法。但是该工序中工作人员的负担较大，要从棒状多晶硅获得所期望大小的块是低效的。日本特开2006-122902号公报(专利文献I)中公开有用辊式破碎机破碎棒状多晶硅来获得块状硅的方法。该辊式破碎机为将一个辊容纳于壳体内的单辊破碎机，在其辊表面形成有多个齿。通过在这些齿与壳体的内壁面的间隙夹住多晶硅并连续施加冲击来破碎棒状多晶硅。另一方面，在日本特表2009-531172号公报(专利文献2)及日本特开2006-192423号公报(专利文献3)中提出有对粗破碎的块状多晶硅进行破碎的破碎装置。这些装置为具备两个辊并在各辊的间隙夹住块状多晶硅来进行破碎的双辊破碎机。这种辊式破碎机中，在专利文献I中将辊与壳体的内壁面之间的间隙设定为所得到的破碎物的最大目标尺寸。此外，在专利文献2及专利文献3中将两个辊之间的间隙设定为所得到的破碎物的最大目标尺寸。然而，由于破碎的块状多晶硅压入到这些辊与壳体的内壁面之间或两个辊之间的间隙并被压碎，因此生成多晶硅微粉的比率变大。因此，使多晶硅达到所期望的大小时的破碎效率较低。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种多晶硅破碎物的制造方法，其能够将多晶硅破碎成所期望大小的块，从而可进行最大目标尺寸的管理，并且能够抑制破碎时产生微粉。本发明的多晶硅破碎物的制造方法，具有在围绕平行的轴线相互逆转的一对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎的破碎工序，在各辊的外周面上向半径方向外方突出地设置有多个破碎齿，各破碎齿的前端面形成为球面状且侧面形成为圆锥面状或圆柱面状，所述破碎工序中，将破碎比设定为I. 0以上且小于I. 5来进行破碎，所述破碎比被特定为所投入的破碎前的多晶硅的最大边的长度相对于两个辊的对置部中的所述破碎齿的前端面彼此的对置距离之比。
该多晶硅破碎物的制造方法中，一边旋转辊一边由破碎齿连续撞击多晶硅来有效地进行破碎。由于破碎齿的前端面形成为球面状，因此破碎齿的前端与多晶娃呈点接触状态。并且，由于该破碎齿的侧面也形成为圆锥面状或圆柱面状，因此破碎齿的侧面与多晶硅接触时呈线接触状态。因此，由于破碎齿与多晶硅呈点接触或线接触状态，因此可防止多晶硅被破碎齿压碎而产生微细粉。此外，通过将破碎比设定在上述范围内，不会过度压碎所投入的多晶硅，因此可以防止产生微细粉的同时得到适当大小的块。此外，本发明的多晶硅破碎物的制造方法中，重复进行多次所述破碎工序，并在所述破碎工序之间具有将通过所述破碎工序得到的多晶硅破碎物分级为大小尺寸的分级工序，将通过所述分级工序分级的尺寸大的多晶硅破碎物在该分级工序之后进行的所述破碎工序中破碎。在各破碎工序中，将破碎比设定为I. 0以上且小于I. 5，从而能防止产生微细粉。此外，由于可以防止产生微细粉，并使多晶硅破碎物每通过各破碎工序缓慢接近所期望的、大小，因此可以将微细物的产生比率抑制得低、提高向期望大小的多晶硅破碎物的转换效率。在本发明的多晶硅破碎物的制造方法中，还可以配合所述各破碎工序的所述破碎齿的所述对置距离，对所述各破碎齿的直径以及突出高度、邻接的所述破碎齿彼此的间隔进行调整。配合两个辊的破碎齿的对置距离，调整各破碎齿的尺寸或配置，从而可以防止微细粉的产生，并且使多晶硅破碎物细化。根据本发明的多晶硅破碎物的制造方法，可以将多晶硅破碎成期望大小的块，可进行最大目标尺寸的管理，并可以抑制破碎时产生微粉。
图I是透视表示适用本发明所涉及的多晶硅破碎物制造方法的破碎装置的一实施方式的一部分的立体图。图2是图I的破碎装置中的辊表面的立体图。图3是从背面观察安装于该破碎装置上的破碎齿单元的立体图。图4是多个排列状态的破碎齿单元的立体图。图5是破碎齿的立体图。图6是说明辊的对置部的位置关系的主视图。图7是表示破碎多晶硅棒而作成块状的方法的示意图。
具体实施例方式以下，对本发明所涉及的多晶硅破碎物的制造方法的一实施方式进行说明。第一实施方式的多晶硅破碎物的制造方法具有利用图I所示的破碎装置I在围绕平行的轴线相互逆转的一对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎的破碎工序来进行。破碎装置I在壳体2内使两个辊的旋转轴线4朝向水平方向地平行配置两个辊3，在两个棍3的外周面朝向半径方向外方突设有多个破碎齿5。如图2所不,各棍3的外周面并不是均匀的圆弧面，而是形成为在周向上连结沿轴向的长形平坦面6而构成的多面体状。在各平坦面6的两端部设置有螺孔7。在这些平坦面6上逐个固定有破碎齿单元8。如图3及图4所示，破碎齿单元8由抵接于辊3的平坦面6的长条状的固定罩11和安装于该固定罩11的多个破碎齿5构成。如图5所示，破碎齿5由硬质合金一体地形成柱状部13与在其基端部扩径的若干厚度的凸缘部14。柱状部13其前端面15形成为球面状，并且侧面16形成为圆锥面状或圆柱面状。凸缘部14呈与柱状部13的长边方向平行地切除圆形板的两侧部的形状，并通过其切除的部分平面部17在180°相反方向上形成。固定罩11形成为与辊3的平坦面6相同的宽度和长度的长条状。破碎齿固定孔21向固定罩11的长边方向相互隔开间隔而形成为贯穿状态。在固定罩11的两端部形成有螺纹插通孔22。如图3所示，这些破碎齿固定孔21通过嵌合孔23和扩径部25形成。嵌合孔23形成至固定罩11的一半厚度为止，具有与破碎齿5的柱状部13的侧面16对应的截面圆形。破碎齿固定孔21中固定罩11的厚度的剩余一半为与破碎齿5的凸缘部14对应地具有平面部24的扩径部25。 在固定罩11上安装破碎齿5时,破碎齿5的凸缘部14嵌合于固定罩11的嵌合孔23的扩径部25，破碎齿5的平面部17与嵌合孔23的平面部24相抵接。由此，破碎齿5通过在固定罩11的嵌合孔23中嵌合柱状部13，从而保持止转于固定罩11的状态。固定罩11以将扩径部25朝向辊3的表面并从嵌合孔23使破碎齿5的柱状部13突出的状态重叠于辊3的各平坦面6，其两端部通过螺纹26固定在辊表面。如图4所示，以相邻的破碎齿单元8的破碎齿5不会在辊3的周向上连续排列的方式排列各破碎齿单元8。即，各破碎齿单元8以破碎齿5排列成交错状的状态安装在辊3上。另一方面，如图6所示，在两个辊3之间，配置成分别设置在两个辊3上的破碎齿5的前端面15彼此在其对置部(两个辊3的破碎齿彼此最接近的位置)中相对置。图6中，以实线表不排列成交错状的破碎齿5中配置于同一圆周上的一列破碎齿5，以双点划线表示其他列的破碎齿5。在本实施方式中，将最大边的长度为IlOmm的多晶硅的块投入到破碎装置I时，作为破碎后的多晶硅破碎物的尺寸，得到最大边的长度为5mm以上90mm以下的破碎物块。为了得到该尺寸的块，各破碎齿5中柱状部13的直径D设为14mm，从图6所示的固定罩11的表面至破碎齿5的前端为止的突出高度H设为30mm，并且相邻的破碎齿5彼此的间隔L设为26mm。并且，在两个辊3的对置部中破碎齿5的前端面15彼此的对置距离G设定为74 IlOmm,以被投入到破碎装置I的破碎前的多晶硅的最大边的长度相对于对置距离G之比特定的破碎比被设定为I. 0以上且小于I. 5。为了防止污染，容纳两个辊3的壳体2为聚丙烯等树脂制，或者使用在金属制壳体内面涂敷四氟乙烯的材料。在壳体2内与辊3的轴线4正交配置的一对隔板31，在对壳体2的内壁面平行且在与内壁面之间隔开一定间隔而被设置在两个辊3的两端部。这些隔板31固定于壳体2，并被如下配置使两个辊3的一半以上卡合的方式形成两个挖成直径稍大于辊3的直径的圆弧状的缺口 32，以在这些缺口 32内卡合各辊3的两端部的状态架设于两个辊3之间。在将隔板31卡合于辊3的状态下，在隔板31的缺口 32的内周面与辊3的外周面之间形成不阻碍辊3旋转的程度的若干间隙。并且，设置于辊3的两端部的用于固定破碎齿单元8的螺纹26配置于隔板31的外侧方，辊3的对置部的上下空间位于两个隔板31之间。被这些隔板31夹住的空间成为多晶娃破碎空间33。在壳体2的上表面以配置于其破碎空间33的正上方的方式设置投入口 34。这些隔板31也与壳体2同样地为聚丙烯等树脂制，或者使用在金属制隔板内面涂敷四氟乙烯的材料。壳体2具备旋转驱动两个辊3的齿轮箱(省略图示)等。齿轮箱上连接排气装置(省略图示)，由此对壳体2及齿轮箱的内部空间进行排气。在这样构成的破碎装置I中，若在旋转两个辊3的状态下，从壳体2的投入口 34向两个隔板31之间的多晶硅破碎空间33投入预先粗破碎的适当尺寸的多晶硅，则多晶硅在两个辊3的破碎齿5之间进一步被破碎而细化成块状。各破碎齿5由于其前端面15形成为球面状，因此该前端面15与多晶娃成为点接 触。并且，由于柱状部13的侧面16形成为圆锥面状或圆柱面状，因此侧面16与多晶硅成为点接触或线接触。因此，破碎齿5相对于多晶硅以点接触或线接触状态附加冲击，因此不会发生以面压碎多晶硅的情况。通过将破碎比设定为I. 0以上且小于I. 5的范围，不会过度压碎所投入的多晶硅，可以防止产生微细粉。配置于两个辊3的两端部上的隔板31能够防止在两个辊3间破碎的多晶硅块进入壳体2的内壁面与辊3的端面之间而被粉碎。由此，可以使多晶硅块在两个辊3之间切实地破碎并在下方通过。因此，该破碎装置I可以将多晶硅破碎为期望尺寸的块，可以防止产生微细粉，降低损耗率。接着，对本发明的第二实施方式的多晶硅破碎物的制造方法进行说明。第一实施方式的制造方法为进行单次破碎工序的技术方案。第二实施方式的制造方法中，重复进行四次破碎工序。第二实施方式的一次至四次的破碎工序中，使用与第一实施方式的破碎工序相同的破碎装置1，在围绕平行的轴线逆转的一对辊3之间夹入块状多晶硅来进行破碎。此外，在第二实施方式的制造方法中，在各破碎工序之间，具有将从在先工序流出的多晶硅破碎物分级为大小尺寸的分级工序。通过分级工序分级的尺寸大的多晶硅破碎物在配合其最大边的长度以使破碎比为I. 0以上且小于I. 5的方式调整破碎齿5的对置距离G的接下来的破碎工序进行破碎。各破碎工序中的破碎齿彼此的对置距离G，如表I所示，被设定为以投入多晶硅破碎物的次数(每加一次破碎次数)减小。即，在后的破碎工序的对置距离G被设定为小于在先的破碎工序的对置距离。各破碎工序的破碎齿5被设定为柱状部13的直径D、距离固定罩11表面的突出高度H、邻接的破碎齿彼此的间隔L每加一次破碎次数减小。[表 I]
权利要求
1.一种多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，具有在围绕平行的轴线相互逆转的ー对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎的破碎エ序， 在各辊的外周面上向半径方向外方突出地设置有多个破碎齿， 各破碎齿的前端面形成为球面状且侧面形成为圆锥面状或圆柱面状， 所述破碎エ序中，将破碎比设定为I. O以上且小于I. 5来进行破碎， 所述破碎比被特定为所投入的破碎前的多晶硅的最大边的长度相对于两个辊的对置部中的所述破碎齿的前端面彼此的对置距离之比。
2.根据权利要求I所述的多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，重复进行多次所述破碎エ序，并在所述破碎エ序之间具有将通过所述破碎エ序得到的多晶硅破碎物分级为大小尺寸的分级エ序， 将通过所述分级エ序分级的尺寸大的多晶硅破碎物在该分级エ序之后进行的所述破碎エ序中破碎。
3.根据权利要求2所述的多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，配合各破碎エ序的所述破碎齿的对置距离，对各破碎齿的直径以及突出高度、邻接的破碎齿彼此的间隔进行调整。
全文摘要
本发明提供一种多晶硅破碎物的制造方法，具有在围绕平行的轴线相互逆转的一对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎的破碎工序，在各辊(3)的外周面上向半径方向外方突出地设置有多个破碎齿(5)，各破碎齿(5)的前端面(15)形成为球面状且侧面(16)形成为圆锥面状或圆柱面状，破碎工序中，将破碎比设定为1.0以上且小于1.5来进行破碎，所述破碎比被特定为所投入的破碎前的多晶硅的最大边的长度相对于两个辊(3)的对置部中的破碎齿(5)的前端面(15)彼此的对置距离(G)之比。
文档编号B02C4/28GK102728433SQ20121008906
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月29日 优先权日2011年4月5日
发明者佐藤基树, 佐藤繁 申请人:三菱综合材料株式会社