專利名稱：多晶硅的破碎裝置以及多晶硅破碎物的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將作為半導(dǎo)體用硅等的原料的多晶硅破碎為塊狀的裝置以及使用該破碎裝置的多晶硅破碎物的制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片所使用的硅晶片例如由通過直拉單晶制造(CZ)法制造的單晶硅制作。而且，利用該CZ法的單晶硅的制造中例如使用將通過西門子法形成為棒狀的多晶硅破碎為塊狀的產(chǎn)物。如圖9所示，該多晶硅的破碎使多晶硅棒R成為幾mm至幾cm大小的塊C，通過熱沖擊等將棒R擊碎為適宜的大小之后，一般采用由錘直接敲開的方法，但是作業(yè)者的負(fù)擔(dān)大，由棒狀多晶硅得到希望大小的塊是低效的。專利文獻(xiàn)1中公開了一種由輥式破碎機(jī)對棒狀的多晶硅進(jìn)行破碎以得到塊狀的硅的方法。該輥式破碎機(jī)是將一個輥收容在外殼內(nèi)的單輥式破碎機(jī)，在其輥表面形成有多個齒，通過將多晶硅夾在這些齒與外殼的內(nèi)壁面的間隙中連續(xù)施加沖擊而對棒狀多晶硅進(jìn)行破碎。但是，在該裝置中，由于破碎的塊狀的硅被壓入并碾碎在形成于輥上的各齒的齒根與外殼的內(nèi)壁面的間隙中，導(dǎo)致生成多晶硅微粉的比例增加。因此，不僅成為希望大小的塊狀的硅的破碎效率低，而且由于產(chǎn)生的微粉的粒徑小而無法在CZ法中使用，損失較大。另一方面，專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中提出了一種對粗破碎的塊狀多晶硅進(jìn)行破碎的破碎裝置。這些裝置是具備兩個輥并將塊狀的多晶硅夾在各輥的間隙中而進(jìn)行破碎的雙輥式破碎機(jī)。這些情況下，由于在輥間多晶硅塊一邊碾碎一邊破碎，因此生成多晶硅微粉的比例增加，并不高效。專利文獻(xiàn)1 特開2006-122902號公報專利文獻(xiàn)2 特表2009-531172號公報專利文獻(xiàn)3 特開2006-192423號公報

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)⒍嗑Ч杵扑闉橄Ｍ笮〉膲K，并且在破碎時抑制微粉產(chǎn)生以減少損失率的適于多晶硅的破碎的裝置以及使用該破碎裝置的多晶硅破碎物的制造方法。本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置為，在圍繞平行的軸線相互反向旋轉(zhuǎn)的一對輥之間夾入塊狀的多晶硅以進(jìn)行破碎的多晶硅的破碎裝置，其特征在于，在所述輥的外周面上徑向向外突出設(shè)置有多個破碎齒，各破碎齒的前端面形成為球面狀，側(cè)面形成為圓錐面狀或圓柱面狀。在該破碎裝置中，在使輥旋轉(zhuǎn)的同時通過破碎齒連續(xù)擊打多晶硅，能夠高效地進(jìn)行破碎。另外，由于破碎齒的前端面形成為球面狀，所以破碎齒的前端與多晶硅為點(diǎn)接觸狀態(tài)，另外，由于該破碎齒的側(cè)面形成為圓錐面狀或圓柱面狀，所以破碎齒的側(cè)面與多晶硅接觸時為線接觸狀態(tài)。因此，由于破碎齒與多晶硅為點(diǎn)接觸或線接觸狀態(tài)，從而防止多晶硅被破碎齒壓碎而產(chǎn)生細(xì)粉。在本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置中，各破碎齒的間隔可以為11至35mm，并且兩個輥的對置部間的所述破碎齒的前端之間的距離可以為5至30mm。如前所述通過使多晶硅與破碎齒為點(diǎn)接觸或線接觸，多晶硅不會被壓碎，通過將破碎齒的間隔和前端之間的距離設(shè)定在上述范圍內(nèi)，從而能夠得到適當(dāng)大小的塊。在本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置中，所述破碎齒由硬質(zhì)合金或硅材料形成。通過由硬質(zhì)合金或硅材料形成破碎齒，從而能夠防止雜質(zhì)污染破碎的多晶硅塊， 特別是能夠得到高品質(zhì)的多晶硅作為半導(dǎo)體硅的原料。本發(fā)明的多晶硅破碎物的制造方法的特征在于，使用所述破碎裝置的任一種來制造多晶硅的破碎物。根據(jù)本發(fā)明，通過輥的旋轉(zhuǎn)能夠連續(xù)且高效地對多晶硅進(jìn)行破碎，并且由于破碎齒的前端形成為球面狀且側(cè)面形成為圓錐面狀或圓柱面狀，因此與多晶硅的接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，多晶硅不會被破碎齒壓碎，能夠防止細(xì)粉產(chǎn)生，減小損失率并提高生產(chǎn)率。


圖1是表示本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置的一個實(shí)施方式的部分透視立體圖。圖2是圖1的破碎裝置中的輥表面的立體圖。圖3是從安裝于該破碎裝置的破碎齒單元的背面觀察的立體圖。圖4是多個排列狀態(tài)的破碎齒單元的立體圖。圖5是破碎齒的立體圖。圖6是說明輥的對置部中的位置關(guān)系的正視圖。圖7 (a)是說明棱錐狀的破碎齒的立體圖、圖7 (b)是輥的對置部的正視圖。圖8 (a)和8 (b)是表示關(guān)于破碎齒的兩種變形例的立體圖。圖9是表示將多晶硅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(zhuǎn)軸線5破碎齒6 平坦面7 螺孔8 破碎齒單元11 固定蓋13 柱狀部14 凸緣部
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15前端面16側(cè)面17平面部21破碎齒固定孔22螺絲插通孔23配合孔24平面部25擴(kuò)徑部26螺絲31隔板32缺口33多晶硅破碎空間34投入口41、42 破碎齒43柱狀部44a 圓柱狀側(cè)面44b 圓錐狀側(cè)面45前端面
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置以及使用該破碎裝置的多晶硅破碎物的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖1所示，本實(shí)施方式的破碎裝置1在外殼2內(nèi)兩個輥3以其旋轉(zhuǎn)軸線4朝向水平方向平行配置，在兩個輥3的外周面上徑向向外突出設(shè)置有多個破碎齒5。這種情況下，如圖2所示，各輥3的外周面并不是均勻的圓弧面，而是形成為將沿軸向的長的平坦面 6在周向上連結(jié)構(gòu)成的多面體狀，在各平坦面6的兩端部設(shè)置有螺孔7，在這些平坦面6上逐個固定有破碎齒單元8。如圖3和圖4所示，破碎齒單元8由與輥3的平坦面6抵接的條狀的固定蓋11和安裝在該固定蓋11上的多個破碎齒5構(gòu)成。如圖5所示，破碎齒5由硬質(zhì)合金或硅材料形成為柱狀部13與在該柱狀部13的基端部擴(kuò)徑的若干厚度的凸緣部14 一體形成的形狀。柱狀部13的前端面15形成為球面狀，并且側(cè)面16形成為圓柱面狀。凸緣部14為將圓形板的兩側(cè)部與柱狀部13的長度方向平行地切除的形狀，通過該切除的部分，180°反向形成平面部17。另外，固定蓋11形成為與輥3的平坦面6相同寬度、長度的條狀，在其長度方向上相互隔開間隔以貫穿狀態(tài)形成有破碎齒固定孔21，在兩端部形成有螺絲插通孔22。這些破碎齒固定孔21如圖3所示，直到固定蓋11的厚度的一半為與破碎齒5的柱狀部13的側(cè)面 16對應(yīng)的截面圓形的配合孔23，其余的一半為與破碎齒5的凸緣部14對應(yīng)并具有平面部 24的擴(kuò)徑部25。而且，破碎齒5通過在將柱狀部13配合到固定蓋11的配合孔23中的狀態(tài)下凸緣部14與擴(kuò)徑部25配合，固定蓋11的平面部M與凸緣部14的平面部17抵接，從而以旋轉(zhuǎn)阻止的狀態(tài)被保持在固定蓋11上。這種情況下，該固定蓋11為將擴(kuò)徑部25面向輥3表面，使破碎齒5的柱狀部13 從配合孔23突出的狀態(tài)，與輥3的各平坦面6重疊，固定蓋11的兩端部通過螺絲沈固定于輥表面。另外，各破碎齒單元8如圖4所示，破碎齒5被安裝為之字形排列的狀態(tài)，以使相鄰的破碎齒單元8的破碎齒5在輥3的周向上不連續(xù)排列。另一方面，如圖6所示，在兩個輥3之間，在其對置部中兩個輥3的破碎齒5的前端面15彼此對置地配置。此外，在該圖 6中，之字形排列的破碎齒5之中配置在同一圓周上的一列破碎齒5由實(shí)線表示，另一列的破碎齒5由雙點(diǎn)劃線表示。而且，在本實(shí)施方式中，作為破碎后的多晶硅的塊(多晶硅破碎物)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，各破碎齒5的柱狀部13的直徑D為10至14mm，從圖6所示的固定蓋11的表面到破碎齒5的前端的突出高度H為10 至30mm，并且相鄰的破碎齒5之間的間隔L為11至35mm。另外，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(shè)定為5至30mm。此外，收容兩個輥3的外殼2為了防止污染而為聚丙烯等樹脂制，或者使用在金屬制的外殼的內(nèi)表面涂覆四氟乙烯涂層的外殼。另外，在外殼2內(nèi)，在兩個輥3的兩端部與輥3的軸線4正交配置的一對隔板31 與外殼2的內(nèi)壁面之間隔開一定的間隔平行設(shè)置。這些隔板31固定于外殼2，以卡合兩個輥3的一半以上的方式，形成呈圓弧狀挖掉的兩個缺口 32，該兩個缺口 32的圓弧狀的直徑比輥3的直徑大一些，在將各輥3的兩端部卡合到這些缺口 32內(nèi)的狀態(tài)下，在兩個輥3之間架設(shè)配置。在將該隔板31卡合于輥3上的狀態(tài)下，在隔板31的缺口 32的內(nèi)周面與輥3 的外周面之間以不阻礙輥3的旋轉(zhuǎn)的程度形成有一些間隙，另外，設(shè)置在輥3的兩端部的用于固定破碎齒單元8的螺絲26配置在隔板31的外側(cè)，兩個隔板31為從輥3的對置部夾著其上下空間的狀態(tài)。而且，被這些隔板31相夾的空間為多晶硅破碎空間33，在外殼2的上表面上設(shè)置有配置在該破碎空間33的正上方的投入口 34。這些隔板31也與外殼2同樣為聚丙烯等樹脂制，或者使用在金屬制的隔板上涂覆四氟乙烯涂層的隔板。此外，在外殼2中具備旋轉(zhuǎn)驅(qū)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，外殼2和齒輪箱的內(nèi)部空間被排氣。使用如此構(gòu)成的破碎裝置1制造多晶硅破碎物時，在使兩個輥3旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，從外殼2的投入口 34向兩個隔板31之間的多晶硅破碎空間33投入預(yù)先粗破碎的適宜大小的多晶硅，則在兩個輥3的破碎齒5之間多晶硅被進(jìn)一步破碎并細(xì)分為塊狀。此時，由于各破碎齒5的前端面15形成為球面狀，所以該前端面15與多晶硅為點(diǎn)接觸，另外，由于柱狀部13的側(cè)面16形成為圓柱面狀，所以該側(cè)面16與多晶硅為點(diǎn)接觸或線接觸。因此，由于破碎齒5對多晶硅在點(diǎn)接觸或線接觸狀態(tài)下施加沖擊，從而降低了以面來壓碎多晶硅的情況。另外，配置在兩個輥3的兩端部的隔板31能防止在其間破碎的多晶硅塊侵入外殼 2的內(nèi)壁面與輥3的端面之間被碾碎，能夠確實(shí)地在兩個輥3之間破碎多晶硅的塊并使其在下方通過。因此，本破碎裝置1能夠?qū)⒍嗑Ч杵扑闉橄Ｍ笮〉膲K，并能夠防止細(xì)粉產(chǎn)生，從而降低損失率。此外，如圖7(a)所示，當(dāng)破碎齒35形成為棱錐狀時，如圖7(b)所示，多晶硅有時會夾在兩個輥對置的破碎齒35之間并在破碎齒35的平面3 之間被壓碎，由于這為面接觸所以會產(chǎn)生細(xì)粉。在圖7(a)和圖7(b)所示的例子中，由于破碎齒35的前端面3 也形成為平坦面，因此也會被該前端面3 壓碎。對于具有這種平坦面的破碎齒而言難以防止細(xì)粉產(chǎn)生，但本實(shí)施方式的破碎齒由于柱狀部的前端形成為球面狀，側(cè)面形成為圓柱面狀，因此能夠降低細(xì)粉的產(chǎn)生。另外，在該破碎裝置1中，由硬質(zhì)合金或硅材料形成破碎齒5，因此防止雜質(zhì)從該破碎齒5混入到多晶硅中。另一方面，固定破碎齒單元8的螺絲沈一般使用金屬制的螺絲， 但由于該螺絲沈通過隔板31配置在多晶硅破碎空間33的外側(cè)，因此不會與多晶硅接觸， 包圍多晶硅破碎空間33的隔板31、外殼2為聚丙烯等樹脂制，或者涂覆四氟乙烯的涂層，因此防止破碎過程中雜質(zhì)混入到多晶硅中。所以，根據(jù)該破碎裝置1，能夠得到高品質(zhì)的多晶硅作為半導(dǎo)體原料用的多晶硅。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，通過固定蓋11保持各個破碎齒5以構(gòu)成破碎齒單元8，將該破碎齒單元8固定于輥3的表面，因此即使一部分破碎齒5產(chǎn)生缺損等，僅更換該產(chǎn)生缺損的破碎齒5即可，這種情況下，破碎齒單元8通過螺旋固定被固定于輥3，并且破碎齒5配合于固定蓋11的破碎齒固定孔21中，其更換作業(yè)也容易。該固定蓋11為了確保強(qiáng)度可以通過不銹鋼等制作，但如果在其表面包覆聚丙烯或四氟乙烯等樹脂，則即使與多晶硅接觸時也能夠防止污染。圖8 (a)和圖8 (b)表示破碎裝置1所使用的破碎齒的變形例。破碎齒41、42都具有柱狀部43與凸緣部14這點(diǎn)與第一實(shí)施方式的破碎齒5 —樣，凸緣部14的形狀也與圖5 所示的相同。在這些圖中對共同部分標(biāo)注相同的符號。圖8 (a)所示的破碎齒41的柱狀部43的側(cè)面44a、44b從凸緣部14到長度方向的中途位置形成為圓柱面狀，但從該中途位置的前端部分形成為圓錐面狀，前端面45形成為球面狀。這種情況下，圓柱面狀側(cè)面4 形成為柱狀部43的長度的一半以下，圓錐面狀側(cè)面44b比圓柱面狀側(cè)面4 形成得更長。另外，圖8(b)所示的破碎齒42與圖8(a)所示的破碎齒41相比，柱狀部43的圓柱面狀側(cè)面4 形成得較長，形成為柱狀部43的長度的一半以上的長度，相應(yīng)地圓錐面狀側(cè)面44b的長度形成得較短。此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠施加各種變更。例如，在上述實(shí)施方式中，在兩個輥的對置部，破碎齒的前端面彼此對置配置，但也可以配置為一個輥的破碎齒與另一個輥的相鄰的破碎齒之間對置。另外，在一個實(shí)施方式中說明的破碎齒的對置間隔等各種尺寸并不一定限定于此。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅的破碎裝置，在圍繞平行的軸線相互反向旋轉(zhuǎn)的一對輥之間夾入塊狀的多晶硅以進(jìn)行破碎，其特征在于，在所述輥的外周面上設(shè)置有徑向向外突出的多個破碎齒， 各破碎齒的前端面形成為球面狀，并且側(cè)面形成為圓錐面狀或圓柱面狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅的破碎裝置，其特征在于，各破碎齒的間隔為11至 35mm，并且兩個輥的對置部間的所述破碎齒的前端之間的距離為5至30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多晶硅的破碎裝置，其特征在于，所述破碎齒由硬質(zhì)合金或硅材料形成。
4.一種多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1至3中任一項所述的多晶硅的破碎裝置來制造多晶硅的破碎物。
全文摘要
本申請?zhí)峁┮环N將多晶硅破碎為希望大小的塊，并且在破碎時抑制微粉產(chǎn)生并減少損失率的多晶硅的破碎裝置以及多晶硅破碎物的制造方法。一種多晶硅的破碎裝置(1)，在圍繞平行的軸線相互反向旋轉(zhuǎn)的一對輥(3)之間夾入塊狀的多晶硅以進(jìn)行破碎，在輥(3)的外周面上徑向向外突出設(shè)置有多個破碎齒(5)，各破碎齒(5)的前端面(15)形成為球面狀，側(cè)面(16)形成為圓錐面狀或圓柱面狀。
文檔編號B02C4/08GK102463170SQ20111032492
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者佐藤基樹, 小村輝好, 小滝俊介, 松崎隆浩 申請人:三菱綜合材料株式會社