专利名称：多晶硅的破碎装置及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的装置及利用其破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法。
背景技术：
半导体芯片中所使用的硅晶圆从例如通过切克劳斯基(CZ)法制造的单晶硅制作。并且，在基于该CZ法的单晶硅的制造中例如采用将由西门子法形成为棒状的多晶硅破碎成块状的方法。
如图11所示，该多晶硅的破碎为将多晶硅棒R破碎成数mm 数cm大小的块C的方法，一般为通过热冲击等将棒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没有效率的。
专利文献1中公开有用辊碎机破碎棒状多晶硅来获得块状硅的方法。该辊碎机为将1根辊容纳于壳体内的单辊破碎机，在其辊表面形成多个齿，通过在这些齿与壳体的内壁面的间隙夹住多晶硅连续赋予冲击来破碎棒状多晶硅。
另一方面，在专利文献2及专利文献3中提出有破碎较粗糙地破碎的块状多晶硅的破碎装置。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。
但是，这种辊碎机中，在专利文献1中将辊与壳体的内壁面之间的间隙作为得到的破碎物的最大目标尺寸设定，在专利文献2及专利文献3中将两个辊之间的间隙作为得到的破碎物的最大目标尺寸设定。然而，投入的多晶硅不限于一定形状，还存在特定的方向上细长形状的多晶硅。若沿着辊的长度方向投入这种多晶硅，则有时穿过前述的间隙，大于根据间隙规定的最大目标尺寸的多晶硅有可能混入目标破碎物中。
专利文献1 日本专利公开2006-122902号公报
专利文献2 日本专利公表2009-531172号公报
专利文献3 日本专利公开2006-192423号公报发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种适于破碎多晶硅的装置及利用其破碎装置的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来进行最大目标尺寸的管理。
本发明的多晶硅的破碎装置，在绕平行的轴线相互逆转的1对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎，其中，在两个辊的间隙的下方设置有支承通过该间隙的多晶硅的支承部件，并且该支承部件与各辊的对置间隔设定成与所述间隙相同或小于该间隙。
即使具有大于辊的间隙的长度的细长多晶硅不在辊间隙破碎而穿过其间隙，也会在辊的下方被支承部件支承，落到该支承部件的左右任意一方上，这时能够在支承部件与各辊的对置间隔之间进行破碎。CN 102527466 A
这时，获得的多晶硅的最大目标尺寸根据支承部件与各辊的对置间隔设定即可。
本发明的多晶硅的破碎装置中，所述支承部件的与各辊的对置部形成为以平行于辊的轴心的轴为中心的圆弧面状，并能够以所述轴为中心转动。
若支承部件向辊的对置部形成为圆弧面，并可转动，则不用压碎多晶硅就能够进行破碎，并防止产生微粉。
本发明的多晶硅的破碎装置中，在所述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即可。
该破碎装置中，一边旋转辊一边通过破碎齿连续打击多晶硅，从而能够有效地进行破碎。并且，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硅呈点接触状态，并且，由于其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。
本发明的多晶硅破碎物的制造方法，其中，利用所述破碎装置中的任一装置制造多晶硅的破碎物。
根据本发明，由于能够通过辊的旋转连续且有效地破碎多晶硅，并且在辊的间隙的下方设置支承部件，因此细长多晶硅不会穿过辊的间隙而落下，并能够以较高概率防止混入超过最大目标尺寸的破碎物。
图1是表示本发明所涉及的多晶硅的破碎装置的一实施方式的主视图。
图2是图1的破碎装置中的主辊的立体图。
图3是图2的主辊表面的立体图。
图4是从背面观察安装于破碎装置上的破碎齿单元的立体图。
图5是排列多个状态的破碎齿单元的立体图。
图6是破碎齿的立体图。
图7是说明主辊的对置部的位置关系的主视图。
图8是说明主辊与副辊的对置部的位置关系的主视图。
图9是说明角锥状的破碎齿的图，(a)为立体图，(b)为辊的对置部的主视图。
图10是关于破碎齿表示(a) (b)2种变形例的立体图。
图11是表示破碎多晶硅棒而作成块状的方法的示意图。
符号说明
1-破碎装置，3-主辊，4-副辊，5-破碎齿，6-平坦面，7-螺纹孔，8_破碎齿单元， 11-固定罩，13-柱状部，14-凸缘部，15-前端面，16-侧面，17-平面部，21-破碎齿固定孔， 22-螺纹插通孔，23-嵌合孔，24-平面部，25-扩径部，26-螺纹，41、42-破碎齿，43-柱状部， 44a-圆柱状侧面，44b-圆锥状侧面，45-前端面。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的多晶硅的破碎装置及利用其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，本实施方式的破碎装置1在壳体(省略图示)内使其旋转轴线朝向水平方向而平行地配置两个主辊3，在这些主辊3的间隙Gl的下方设置有与主辊3的旋转轴线平行的轴线的副辊4(支承部件)。如图1及图2所示，这些辊3、4在外周面朝向半径方向外方突设有多个破碎齿5。这时，如图3所示，各辊3、4的外周面并不是均勻的圆弧面， 而是形成为周向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的两端部设置螺纹孔7，在这些平坦面6上各固定一个图4所示的破碎齿单元8。
并且，主辊3及副辊4上均安装有相同形状、尺寸的破碎齿单元8，但是两个主辊3 形成为相同直径，安装有相同个数的破碎齿单元8，相对于此副辊4形成为小于主辊3的直径，破碎齿单元8的安装个数也减少其相当量。并且，主辊3通过省略图示的旋转机构相互向相反方向旋转驱动，但是副辊4以旋转自如的状态支承。
如图4及图5所示，破碎齿单元8由抵接于辊3、4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6所示，破碎齿5呈柱状部13与在其基端部扩径的若干厚度的凸缘部14通过硬质合金或硅材料一体形成的形状。柱状部13其前端面15形成为球面状，并且侧面16 形成为圆柱面状。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向180°相反方向形成有平面部17。
并且，固定罩11形成为与辊3、4的平坦面6相同的宽度和长度的长条状，破碎齿固定孔21向其长边方向相互隔开间隔而形成为贯穿状态，在两端部形成有螺纹插通孔22。 如图4所示，这些破碎齿固定孔21中到固定罩11的一半厚度为止为与破碎齿5的柱状部 13的侧面16对应的截面圆形的嵌合孔23，剩余一半为与破碎齿5的凸缘部14对应且具有平面部M的扩径部25。并且，破碎齿5以在固定罩11的嵌合孔23嵌合柱状部13的状态， 并通过凸缘部14嵌合于扩径部25且固定罩11的平面部M和凸缘部14的平面部17相抵接，从而保持止转于固定罩11的状态。
这时，该固定罩11以将扩径部25朝向辊3、4的表面并从嵌合孔23突出破碎齿5 的柱状部13的状态重叠于辊3、4的各平坦面6，其两端部通过螺纹沈固定在辊表面。
并且，如图5所示，各破碎齿单元8为了避免相邻的破碎齿单元8的破碎齿5向辊 3、4的周向连续排列而安装成破碎齿5排列成交错状的状态。另一方面，如图7所示，在两个主辊3之间配置成主辊3的破碎齿5的前端面15彼此在其对置部中相对置。另外，该图 7中，以实线表示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。
并且，在该实施方式中，作为破碎后的多晶硅块(多晶硅破碎物)的大小(最大目标尺寸)，得到最大边的长度为5 60mm的块，为了得到该大小的块，各破碎齿5中柱状部 13的直径D成为10 14mm，从图7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成为10 30mm，并且主辊3上的相邻的破碎齿5彼此的间隔Ll成为11 35mm。并且，在两个主辊3的对置部中破碎齿5的前端面15彼此相对置的间隙Gl设定为5 30mm。
另一方面，如图8所示，在副辊4中，相邻的破碎齿彼此的间隔L2设定为11 35mm,与主辊3之间的破碎齿的前端面彼此的对置间隔G2设定为3 20mm，并且设定成与两个主辊3的间隙Gl相同或小于该间隙。
利用这样构成的破碎装置1制造多晶硅破碎物时，若以旋转两个主辊3的状态，向主辊3之间投入预先较粗糙地破碎的适当大小的多晶硅，则多晶硅在两个主辊3的破碎齿 5之间进一歩被破碎而细化成块状。此时，即使具有大于主辊3的间隙Gl的长度的细长多晶硅穿过两个主辊3之间， 也能够在主辊3的间隙Gl的下方被副辊4支承。而且，多晶硅落到该副辊4的左右任意一方上，在副辊4与主辊3的对置间隔G2之间被破碎。如上所述，由于能够ー边旋转主辊3 —边通过破碎齿5连续打击多晶硅来有效地进行破碎，因此能够将多晶硅破碎成最大目标尺寸以下的大小。另外，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与多晶硅成为点接触，并且，由于柱状部13的侧面16形成为圆柱面状，因此该侧面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，因此可降低如以面压碎多晶硅的比例。并且，由于副辊4形成为以与主辊3的旋转轴线平行的轴线为中心的圆弧面状，并以其轴线为中心转动自如地支承，因此不会压碎多晶硅就能够进行破碎，并防止产生微粉。顺便说一下，如图9的(a)所示，若破碎齿35形成为角锥状，则如(b)所示，有时多晶硅夹在以两个辊对置的破碎齿35之间并在破碎齿35的平面3 彼此之间压碎，这会成为面接触而产生微細粉。在图9所示的例子中，由于破碎齿35的前端面3 也形成为平坦面，因此还被该前端面35b压碎。以具有这种平坦面的破碎齿很难防止产生微細粉，但是本实施方式的破碎齿由于柱状部的前端为球面状且侧面形成为圆柱面状，因此能够降低产生微細粉。并且，在该破碎装置1中，由硬质合金或硅材料形成破碎齿5，因此可以防止杂质从该破碎齿5混入多晶硅中。另ー方面，固定破碎齿单元8的螺纹沈一般采用金属制材料，但是由于该螺纹沈通过隔板31配置于多晶硅破碎空间33的外方，因此不会与多晶硅接触，并且壳体2也为聚丙烯等树脂制或者涂层有四氟乙烯，因此可以防止杂质混入破碎中的多晶硅中。因此，根据该破碎装置1，能够获得高品质的半导体原料用的多晶硅。另外，在本实施方式中，通过固定罩11保持各个破碎齿5来构成破碎齿单元8，并将该破碎齿单元8固定于辊3的表面，因此即使一部分破碎齿5产生缺损等，也只交換产生其缺损的破碎齿5即可，此时，破碎齿单元8以拧紧方式固定于辊3，并且破碎齿5仅嵌合于固定罩11的破碎齿固定孔21，其交換工作也容易。该固定罩11为了确保強度而优选由不锈钢等制作，但是若在其表面包覆聚丙烯或四氟乙烯等树脂，则在与多晶硅接触时也能够防止污染。图10表示破碎装置1中所利用的破碎齿的变形例。所有破碎齿41、42均具有柱状部43和凸缘部对，这一点与ー实施方式的破碎齿5相同，凸缘部M的形状也与图6所示的形状相同。在这些图中对共同部分附加相同符号。图10的(a)所示的破碎齿41中，柱状部43的侧面44a、44b的从凸缘部M至长边方向的中途位置形成为圆柱面状，但是比其中途位置更靠前端的部分形成为圆锥面状， 前端面45形成为球面状。这时，圆柱面状侧面4 形成为柱状部43的长度的一半以下，圆锥面状侧面44b形成为长于圆柱面状侧面44a。并且，图10的(b)所示的破碎齿42与图10的(a)所示的破碎齿41相比，较长地形成柱状部43的圆柱面状侧面44a，并形成为柱状部43的长度的一半以上的长度，圆锥面状侧面44b的长度较短地形成其相应量。另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以加以各种变更。例如，在上述实施方式中，在两个辊的对置部配置成破碎齿的前端面彼此相对置， 但可以配置成一方的辊的破碎齿与另一方的辊的相邻破碎齿之间对置。并且，在ー实施方式中说明的破碎齿的对置间隔等各种尺寸未必一定限定于此。
权利要求
1.一种多晶硅的破碎装置，在绕平行的轴线相互逆转的1对辊之间夹入块状多晶硅来进行破碎，其特征在于，在两个辊的间隙的下方设置有支承通过该间隙的多晶硅的支承部件，并且该支承部件与各辊的对置间隔设定成与所述间隙相同或小于该间隙。
2.如权利要求1所述的多晶硅的破碎装置，其特征在于，所述支承部件的与各辊的对置部形成为以平行于辊的轴心的轴为中心的圆弧面状，并能够以所述轴为中心转动。
3.如权利要求1或2所述的多晶硅的破碎装置，其特征在于，在所述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，并且侧面形成为圆锥面状或圆柱面状。
4.一种多晶硅破碎物的制造方法，其特征在于，利用如权利要求1 3中任一项所述的多晶硅的破碎装置制造多晶硅的破碎物。
全文摘要
本发明提供一种适于破碎多晶硅的装置及利用该破碎装置的多晶硅破碎物的制造方法，能够将多晶硅破碎成所期望大小的块来进行最大目标尺寸的管理。一种多晶硅的破碎装置(1)，其在绕平行的轴线相互逆转的1对主辊(3)之间夹入块状多晶硅来进行破碎，其中，在两个主辊(3)的间隙(G1)的下方设置有支承通过间隙(G1)的多晶硅的副辊(4)(支承部件)，并且副辊(4)与主辊(3)的对置间隔(G2)设定成与间隙(G1)相同或小于该间隙。
文档编号B02C4/28GK102527466SQ201110413859
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者松崎隆浩 申请人:三菱综合材料株式会社