[发明专利]多晶硅破碎物、其制造方法及多晶硅块破碎装置

说明书

本发明提供一种多晶硅破碎物、其制造方法及多晶硅块破碎装置。多晶硅破碎物能够对制造单结晶硅晶棒时的操作性、生产性有所帮助。多晶硅破碎物是由破碎多晶硅块而得，其中粒子尺寸500～1000μm的多晶硅粉的含有比例是0.1～40ppmw。

技术领域

本发明涉及破碎多晶硅块而得的多晶硅破碎物，且详细来说涉及粒子尺寸500～100μm的多晶硅粉的含有量降低，微小硅尘少，表面金属污染降低的多晶硅破碎物。又，本发明涉及适用于制造上述多晶硅破碎物的多晶硅块破碎装置。

背景技术

制造多晶硅(也称为多晶硅)的方法有西门子法。西门子法会将配置于钟罩型的反应容器内部的硅芯线通电，借此加热到硅的析出温度，供给三氯氢硅(SiHCl₃)或甲硅烷(SiH₄)等的硅烷化合物的气体与氢，利用化学气相析出法在硅芯在线析出多晶硅，获得高纯度的多晶硅棒。

获得的多晶硅棒会被破碎、分类出适合后续的步骤中使用的装置或适合后续的步骤中的制造对象物的制造的大小，并搬运到下一个步骤。具体来说，以碳化钨(TungstenCarbide)等的硬质金属构成的槌子等破碎多晶硅棒，获得原料多晶硅块。之后，再用硬质聚合物或硬质金属等构成的破碎装置将原料多晶硅块破碎到希望的粒子尺寸，然后根据需要，由同样的材质组成的分级装置分级出希望的大小，获得具有希望的粒子尺寸的多晶硅破碎物。

获得的多晶硅破碎物可按照尺寸称为尘、粉、片、块、大块，但并没有严密的分类基准。本说明书中，将粒子尺寸小于500μm者称为“硅尘”，将粒子尺寸500～1000μm者称为“多晶硅粉”。破碎多晶硅块获得的破碎片称为“多晶硅破碎物”，包含这些硅尘、多晶硅粉以及希望尺寸的多晶硅破碎片等。

多晶硅棒在破碎、分类时，棒及破碎物接触到破碎装置或分类装置，这些装置上的污染物会附着到表面的表面氧化层。又，有时也会因为破碎装置内部的磨耗等而产生金属微粉，附着到破碎物的表面氧化层而形成污染。这些称为表面金属污染。表面金属污染有随着破碎物的粒子尺寸变小而增加的倾向，污染物特别会附着于粒子尺寸小的硅尘或多晶硅粉，增大表面金属污染。

为了减轻表面金属污染，或广泛地对多晶硅实施酸处理等的湿式化学处理。借由这种湿式化学处理，硅尘或多晶硅粉的中小粒径者被除去，多晶硅粉的较大粒径者或多晶硅破碎物的表面污染也被除去，因此，伴随着多晶硅破碎物的硅尘量及表面金属污染能够降低到ppbw的量级以下。因此，要作为生成硅单结晶的原料而要求极高纯度的情况下，实施湿式化学处理，尽可能地降低多晶硅破碎物中的不纯物等级。例如，专利文献1(特开6-144822)中记载了因为粉碎而微细粒子化，当粒径到达1000μm以下的上述多晶硅粉程度时，因为粉碎机等的磨耗等而产生的金属微粉等的不纯物混入就会变严重，考虑到半导体的用途就必须实施湿式化学处理(参照段落[0009])。然而，湿式化学处理成本较高。又，用途为半导体的情况下，即使用上述湿式化学处理，也无法对粒径小到上述1000μm以下的硅尘或多晶硅粉达成充分的高纯度化。

另一方面，用途为制造太阳能面板的多晶硅则不需要像前述地需要高纯度。因此，依据用途，硅尘量或表面金属污染在容许值以下的话，有时不需要过度提高纯度，可将降低成本为优先。

关于以较低的成本来减轻表面金属污染的方法，专利文献2(特开2012-46412)提出了将压缩空气或干冰吹到破碎、分级后的多晶硅上，借此除去硅尘的方法。

然而，当压缩空气吹到多晶硅破碎物上，虽然风压将硅尘除去，但同时比硅尘粒径更大的硅破碎物会跳动，造成破碎物之间相撞，因此可能会产生新的硅尘或多晶硅粉。又，敲碎硅棒时，破碎物的断面形成氧化膜。当硅尘或堆结晶硅粉附着到这层氧化膜上，它们表层的氧化膜就会与破碎物的断面的氧化膜一体化，可预想到要除去这些硅尘或多晶硅粉会变得困难。又，在分级后多晶硅块堆栈的状态下，即使将压缩空气吹上去，也无法充分地去除跑到堆栈的破碎物的间隙内的硅尘或多晶硅粉。