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)領域：
本發(fā)明涉及將作為半導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破碎為適宜的大小之后，一般采用通過錘直接敲開的方法，但是作業(yè)者的負擔大，由棒狀多晶硅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硅進行破碎以得到塊狀的硅的方法。該輥式破碎機是將一個輥收容在外殼內(nèi)的單輥式破碎機，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)壁面之間的間隙中連續(xù)施加沖擊而對棒狀多晶硅進行破碎。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硅進行破碎的破碎裝置。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破碎多晶硅。但是，投入破碎裝置的塊狀的多晶硅的形狀尺寸并不固定，有時會混入相對于長度方向的尺寸，與長度方向正交的方向的寬度尺寸較小的細長的塊，該細長塊的多晶硅有可能未被破碎而從破碎齒的間隙中穿過。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠防止多晶硅的塊未被破碎就通過，能夠?qū)⒍嗑Ч韪咝У仄扑闉橄Ｍ笮〉膲K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。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置有高度不同的多個破碎齒，高度高的破碎齒與高度低的破碎齒至少在所述輥的圓周方向或?qū)挾确较蛏辖惶嬖O置，并且在兩個輥的所述破碎齒之間最接近的位置上，所述高度高的破碎齒與所述高度低的破碎齒的前端彼此對置設置。通過交替設置高度不同的破碎齒，從而在兩個輥的對置部中，由各破碎齒的前端之間的間隔形成的空間位置根據(jù)破碎齒的配置在輥的徑向上偏移配置。據(jù)此，即使投入細長的破碎物，也會與輥的圓周方向或?qū)挾确较蛏舷噜彽钠扑辇X接觸并被破碎，因此能夠防止破碎物未被破碎就通過。而且，能夠確實地將破碎物破碎為希望大小的塊。另外，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，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，所述高度高的破碎齒與所述高度低的破碎齒的高度差可以為10至20mm。通過將破碎齒的間隔和前端之間的距離設定在上述范圍內(nèi)，從而能夠使破碎齒與破碎物確實地接觸。另外，在本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置中，所述破碎齒的前端面可以形成為球面狀， 并且其側(cè)面可以形成為圓柱面狀。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)生細粉。在本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置中，所述破碎齒可以由硬質(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， 特別能夠得到高品質(zhì)的多晶硅作為半導體硅的原料。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，能夠防止多晶硅的塊未被破碎就通過，能夠?qū)⒍嗑Ч韪咝У仄扑闉橄Ｍ笮〉膲K。


圖1是表示本發(fā)明的多晶硅的破碎裝置的一個實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是從背面觀察安裝于圖1的破碎裝置的破碎齒單元的立體圖。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是第二實施方式的破碎齒單元的立體圖。圖8是說明第二實施方式的輥的對置部中的位置關(guān)系的正視圖。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、5L、5S 破碎齒6平坦面7 螺孔
8、80破碎齒單元11固定蓋13柱狀部14凸緣部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擴徑部26 螺絲31 隔板32 缺口33多晶硅破碎空間34 投入口
具體實施例方式下面，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(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置有高度不同的多個破碎齒 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在圓周方向上連結(jié)構(gòu)成的多面體狀，在各平坦面6的兩端部設置有螺孔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對應并具有平面部 24的擴徑部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6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。各破碎齒單元8如圖4和圖6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的圓周方向上不連續(xù)排列。另外，如圖4所示，破碎齒 5由從凸緣部14到破碎齒5的前端的突出高度高的破碎齒5L與突出高度低的破碎齒5S這兩種構(gòu)成，高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S交替配置，使得在輥3的圓周方向和寬度方向上相同突出高度的破碎齒不相鄰。另一方面，如圖6所示，在兩個輥3之間，在其對置部(兩個輥的破碎齒5之間最接近的位置)中，分別設置在兩個輥3上的高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S的前端面15彼此對置配置。通過高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S在輥3的圓周方向和寬度方向上交替設置，從而在兩個輥3的對置部中破碎齒5L、5S的前端面15之間的空間位置根據(jù)破碎齒5L、5S的配置在輥3的徑向上偏移配置。也就是，在兩個輥的對置部中，由箭頭A所示的破碎齒5L與破碎齒5S對置形成的空間位置位于兩個輥3之間的中心位置的左側(cè)，但輥3旋轉(zhuǎn)使下一破碎齒5L與破碎齒5S對置時，空間位置偏移配置到兩個輥3之間的中心位置的右側(cè)，伴隨著輥3的旋轉(zhuǎn)空間位置左右交替偏移配置。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 由實線表示，另一列破碎齒5由雙點劃線表示。而且，在本實施方式中，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的表面到高度高的破碎齒5L的前端的突出高度HL為20至30mm，高度低的破碎齒5S的突出高度HS為10至20mm，并且破碎齒5L的突出高度HL與破碎齒5S的突出高度HS之差為10至20mm。另外，相鄰的破碎齒5之間的間隔L為11至35mm。進而，在兩個輥3的對置部中，破碎齒5L與破碎齒5S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。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 的直徑大出一些，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，設置在輥3的兩端部的用于固定破碎齒單元8的螺絲沈配置在隔板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，以使外殼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之間多晶硅被進一步破碎并細分為塊狀。此時，各破碎齒5的高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S在輥3的圓周方向和寬度方向上交替設置，并且在兩個輥3的對置部中由破碎齒5L、5S的前端面15之間的間隔形成的空間位置根據(jù)破碎齒5L、5S的配置在輥3的徑向上偏移配置。假設即使投入細長的多晶硅，多晶硅以使方向準確地與狹小間隙( 一致的姿勢被投入，并在維持該投入時的姿勢的狀態(tài)下通過該狹小間隙( 的概率極低，多晶硅與圓周方向和寬度方向上相鄰的破碎齒5L、5S接觸并被破碎。因此，能夠防止多晶硅塊未被破碎就通過，能夠?qū)⒍嗑Ч韪咝У仄扑闉橄Ｍ笮〉膲K。另外，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與多晶硅為點接觸或線接觸。因此，由于破碎齒5對多晶硅在點接觸或線接觸狀態(tài)下施加沖擊，從而不會以面來壓碎多晶硅。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，并能夠防止產(chǎn)生細粉，從而降低損失率。另外，在本破碎裝置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)本破碎裝置1，能夠得到高品質(zhì)的多晶硅作為半導體原料的多晶硅。進而，在本實施方式中，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通過螺絲固定被固定于輥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7和圖8表示本發(fā)明的第二實施方式。在第一實施方式的破碎裝置1中，在輥 3的圓周方向和寬度方向上交替排列設置高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S，但在第二實施方式中，僅在輥3的圓周方向上交替排列設置高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒 5S。如圖7所示，第二實施方式的破碎裝置被構(gòu)成為，在每個相鄰的破碎齒單元80上排列高度高的破碎齒5L或高度低的破碎齒5S，在輥3的圓周方向上交替安裝設置有這些破碎齒5L、5S的破碎齒單元80。如圖8所示，在兩個輥3之間，在其對置部中，分別設置在兩個輥3上的高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S的前端面15彼此對置配置。這些高度高的破碎齒5L與高度低的破碎齒5S在輥3的圓周方向上交替設置，從而在兩個輥3的對置部中破碎齒5L、5S 的前端面15之間的空間位置也根據(jù)破碎齒5L、5S的配置在輥3的徑向上偏移配置。據(jù)此，即使投入細長的破碎物，也與輥3的圓周方向上相鄰的破碎齒接觸并被破碎，因此能夠防止破碎物未被破碎就通過。其他結(jié)構(gòu)與上述實施方式相同，對共同部分標注相同的符號省略說明。此外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，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，在上述實施方式中，破碎齒的柱狀部的側(cè)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(xù)的圓錐面狀，基端部分形成為圓柱面狀的組合形狀。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并不一定需要限定于此。
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行破碎，其特征在于，在所述輥的外周面上設置有徑向向外突出的高度不同的多個破碎齒，高度高的所述破碎齒與高度低的所述破碎齒至少在所述輥的圓周方向或?qū)挾确较蛏辖惶嬖O置，并且在兩個輥的所述破碎齒之間最接近的位置上，高度高的所述破碎齒與高度低的所述破碎齒的前端彼此對置設置。
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，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，所述高度高的破碎齒與所述高度低的破碎齒的高度差為10至20mm。
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，所述破碎齒的前端面形成為球面狀，并且側(cè)面形成為圓柱面狀。
4.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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3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。
6.一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5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
本發(fā)明提供一種能夠防止多晶硅的塊未被破碎就通過，能夠?qū)⒍嗑Ч韪咝У仄扑闉橄Ｍ笮〉膲K的多晶硅的破碎裝置以及多晶硅破碎物的制造方法。所述多晶硅的破碎裝置，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行破碎，在輥(3)的外周面上徑向向外突出設置有高度不同的多個破碎齒(5)，高度高的破碎齒(5L)與高度低的破碎齒(5S)至少在輥(3)的圓周方向或?qū)挾确较蛏辖惶嬖O置，并且在兩個輥(3)的破碎齒(5)之間最接近的位置上，高度高的破碎齒(5L)與高度低的破碎齒(5S)的前端彼此對置設置。
文檔編號B02C4/30GK102553671SQ20111032481
公開日2012年7月11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)明者小滝俊介, 松崎隆浩 申請人:三菱綜合材料株式會社