一种电子级多晶硅棒破碎方法及系统与流程

本发明涉及多晶硅，尤其涉及一种电子级多晶硅棒破碎方法及系统。

背景技术：

1、直拉法是将多晶硅在坩埚中熔化，并从硅熔体中拉出用于生产半导体器件的单晶硅锭的方法。在坩埚中，往往需要破碎的多晶硅块，而气相沉积法生产的电子级多晶硅为体积较大的棒状料，所以在生产出多晶硅的棒状料后，需要对其进行破碎。而电子级多晶硅对于纯度要求极高，其纯度需要达到10n~11n(99.99999999%~99.999999999%)所以杂质污染的控制非常重要。目前无论是人工还是机械破碎的过程，不可避免地都会有各种杂质引入。

2、人工破碎的灵活性好，但是破碎效率低，破碎过程中会产生大量的粉尘，对于工人健康危害较大；机械破碎效率更高，但是机械运动摩擦与挤压过程中产生的污染物更是难以去除，在机械破碎中，无论何种破碎形式，都不可避免的在破碎时引入fe(铁)、al(铝)、na(钠)等金属杂质，污染硅料。且由于硅料硬度高，设备破碎机构使用寿命短，维护成本较高。

3、现有技术中还存在通过将多晶硅棒进行加热-急冷的操作，使多晶硅棒获得晶间应力，进而使硅棒自身破碎，虽然这种方法能够减少机械和人工的干预，然而硅棒会形成较多的“隐裂”，在破碎块中难以显现，会在后续酸洗蚀刻中显现出来，此时带有裂缝的破碎块将被挑出，重新破碎再酸洗蚀刻，经常返工，降低了生产效率。

4、综上所述，现有的多晶硅棒的破碎方法仍有待改进。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电子级多晶硅棒破碎方法及系统，从而有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电子级多晶硅棒破碎方法，包括如下步骤：

3、步骤一：对多晶硅棒进行加热-急冷的步骤，使其表面及内部产生裂缝；

4、步骤二：将多晶硅棒置入密闭容器内，对密闭容器抽真空，并注入适量水，使水对多晶硅棒的裂缝和隐裂缝进行填充；

5、步骤三：排出密闭容器内的水，对多晶硅棒进行急冷，使其裂缝和隐裂缝内的水凝结成冰，对多晶硅棒进行破碎；

6、步骤四：将多晶硅块恢复室温，去除其中水。

7、进一步地，所述步骤一中，对多晶硅棒加热时，使其升温至500~800摄氏度，并保持10~20min。

8、进一步地，对多晶硅棒加热时，多晶硅棒处于惰性气体的保护范围内。

9、进一步地，对多晶硅棒加热时，控制多晶硅棒的升温速度为10~30℃/min。

10、进一步地，所述步骤一中，对多晶硅棒急冷时，使其快速转移至冷水中，所述冷水水温为30~40摄氏度。

11、进一步地，所述步骤二中，对密闭容器注入适量水时，使水面没过多晶硅棒顶端。

12、进一步地，所述步骤二中，对密闭容器注入适量水后，通过超声波振荡器进行振荡，并保持抽真空。

13、进一步地，所述步骤三中，通过液氮对多晶硅棒进行急冷，使密闭容器内温度低于-50摄氏度。

14、进一步地，所述步骤二至步骤四重复若干次。

15、本发明还包括一种电子级多晶硅棒破碎系统，使用如上述的破碎方法，包括：

16、加热装置，所述加热装置对多晶硅棒进行加热；

17、冷却装置，所述冷却装置对加热后的多晶硅棒进行冷却；

18、密闭容器，所述密闭容器用于放置多晶硅棒；

19、真空装置，所述真空装置对所述密闭容器内抽真空；

20、注排水装置，所述注排水装置对所述密闭容器内进行注水或排水；

21、急冷装置，所述急冷装置对所述密闭容器进行急冷。

22、本发明的有益效果为：本发明先通过对多晶硅棒进行加热-急冷的步骤，使其内部产生晶间应力，从而产生裂缝，然后将多晶硅棒置入密闭容器内，对密闭容器内抽真空，并注入适量水，使得水去对多晶硅棒的裂缝和隐裂缝进行填充，然后快速排出密闭容器内的水，并对多晶硅棒进行急冷，使得其内部裂缝和隐裂缝填充的水凝结成冰，水凝结成冰体积膨胀，而多晶硅棒受冷收缩，在内部的膨胀和外部收缩共同作用下，有利于多晶硅棒裂缝的扩张及硅块的分离，从而达到将多晶硅棒破碎的作用。本发明中可以节约人力，减少硅料与人的接触，进而避免硅料受到污染；不需要借助机械破碎，从而减少金属杂质的引入；且能够将内部的隐裂缝显现，避免后续清洗工序中隐裂显现而产生的多次返工，提高破碎效率。

技术特征：

1.一种电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述步骤一中，对多晶硅棒加热时，使其升温至500~800摄氏度，并保持10~20min。

3.根据权利要求2所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，对多晶硅棒加热时，多晶硅棒处于惰性气体的保护范围内。

4.根据权利要求2所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，对多晶硅棒加热时，控制多晶硅棒的升温速度为10~30℃/min。

5.根据权利要求1所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述步骤一中，对多晶硅棒急冷时，使其快速转移至冷水中，所述冷水水温为30~40摄氏度。

6.根据权利要求1所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述步骤二中，对密闭容器注入适量水时，使水面没过多晶硅棒顶端。

7.根据权利要求1所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述步骤二中，对密闭容器注入适量水后，通过超声波振荡器进行振荡，并保持抽真空。

8.根据权利要求1所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述步骤三中，通过液氮对多晶硅棒进行急冷，使密闭容器内温度低于-50摄氏度。

9.根据权利要求1所述的电子级多晶硅棒破碎方法，其特征在于，所述步骤二至步骤四重复若干次。

10.一种电子级多晶硅棒破碎系统，其特征在于，使用如权利要求1至9中任一种所述的破碎方法，包括：

技术总结
本发明涉及多晶硅技术领域，尤其涉及一种电子级多晶硅棒破碎方法及系统，包括如下步骤：步骤一：对多晶硅棒进行加热‑急冷的步骤，使其表面及内部产生裂缝；步骤二：将多晶硅棒置入密闭容器内，对密闭容器抽真空，并注入适量水，使水对多晶硅棒的裂缝和隐裂缝进行填充；步骤三：排出密闭容器内的水，对多晶硅棒进行急冷，使其裂缝和隐裂缝内的水凝结成冰，对多晶硅棒进行破碎；步骤四：将多晶硅块恢复室温，去除其中水。本发明中可以节约人力，减少硅料与人的接触，进而避免硅料受到污染；不需要借助机械破碎，从而减少金属杂质的引入；且能够将内部的隐裂缝显现，避免后续清洗工序中隐裂显现而产生的多次返工，提高破碎效率。

技术研发人员：孙彬,韩秀娟,齐兰兰,闫家强,吴锋,田新,耿盼盼
受保护的技术使用者：江苏鑫华半导体科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15