[发明专利]用于制造经分级的高纯度多晶硅碎片的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造经分级的高纯度多晶硅的方法和装置。

背景技术

高纯度多晶硅，下称多晶硅，尤其用作制造电子器件和太阳能电池 的起始材料。它通过含硅气体或含硅气体混合物的热分解而获得。该方 法称为化学气相沉积(CVD)。在大规模上，该方法在所谓的西门子反应 器中进行。多晶硅由此以棒状的形式制造。提取多晶硅棒并通过手工方 法或使用机器而粉碎。由此获得的多晶硅粗碎片通过使用破碎机进一步 粉碎。例如EP 1 338 682 A2描述了机械破碎方法。多晶硅碎片随后通过 筛选法分级，例如由EP 1 043 249 B1公开的机械筛选法，或者例如由 US 6,265,683 B1公开的光学分级。该多晶硅碎片通过诸如传输带、传输 槽、振动传输机或运输容器的传输装置由一个装置运输到下一个。多晶 硅的各个处理步骤(例如破碎或分级)根据各个具体目的而分别采用。 特别地，用于该装置的材料的要求单独适合于各个处理步骤或运输步骤。 对于单个装置，与多晶硅碎片接触的表面优选由对多晶硅碎片低污染的 材料制成，或者由硅制成。此外，若单个装置包括另一种材料，则根据 现有技术通过清洁方法清洁多晶硅碎片(EP 1 338 682 A2或DE 197 41 465)。取决于所用的化学制品，这些清洁方法可在不同程度上从多晶硅 的表面除去污染多晶硅的金属。

发明内容

本发明的目的是提供用于制造经分级的高纯度多晶硅碎片的简单且 廉价的方法。

该目的通过下述方法实现，其中利用包括粉碎工具和筛分装置的装 置对来自西门子法的多晶硅进行粉碎和分级，并利用清洁浴清洁由此获 得的多晶硅碎片，其特征在于，破碎机和筛分装置与多晶硅接触的表面 主要由一种材料制成，该材料仅以杂质颗粒污染多晶硅碎片，随后通过 清洁浴针对性地去除该杂质颗粒。

来自西门子法的多晶硅为多晶硅粗碎片或者来自西门子反应器的多 晶硅棒。

优选地，在从西门子反应器提取多晶硅棒以及输送至破碎期间，所 有装置与多晶硅接触的表面主要由一种材料制成，该材料仅以杂质颗粒 污染多晶硅碎片，随后通过清洁浴针对性地去除该杂质颗粒。因此，根 据本发明的方法优选还包括从西门子反应器提取多晶硅棒以及将其输送 至破碎。

优选地，在将经分级经粉碎的多晶硅碎片运输至包装以及包装经分 级经粉碎的多晶硅碎片期间使用的所有装置的表面也主要由一种材料制 成，该材料仅以杂质颗粒污染多晶硅碎片，随后通过清洁浴针对性地去 除该杂质颗粒。因此，根据本发明的方法优选还包括经分级经粉碎的多 晶硅的运输和经分级经粉碎的碎片的包装。

特别优选地，如EP-B-1 334 907所述在PE双袋(Doppelbeutel)中 人工或自动地立即包装经清洁经分级的多晶硅碎片。

破碎机优选用作粉碎工具。此外，如DE 10 2005 019 873中所述的 预粉碎机可用于根据本发明的方法。预粉碎机的表面以及其他任选使用 的辅助处理装置的表面与多晶硅接触，这些表面同样由一种材料制成， 该材料仅以杂质颗粒污染多晶硅碎片，随后通过清洁浴针对性地去除该 杂质颗粒。

与已知方法相比，根据本发明的方法并不尝试在粉碎期间避免多晶 硅碎片的金属污染，而是基本上在所有设备上针对性地将多晶硅碎片的 污染与可简单地通过清洁浴除去的材料相结合。相反地，在已知方法中 关注在各个处理步骤中使待处理的材料(例如多晶硅)的污染保持尽可 能低。假定待清洁的材料的输入污染越低，则清洁过程在成本和品质方 面越有利。

因此，本发明还涉及由多晶硅棒制造经分级的高纯度多晶硅碎片的 方法，其中所有与多晶硅接触的表面主要由一种材料制成，该材料在后 续的清洁过程中简单且完全地从经分级的多晶硅碎片除去。

在本发明的范畴内，“与多晶硅接触的主要由一种材料制成的表面” 是指清洁前多晶硅碎片中至少90％，优选至少95％的污染(等于清洁方 法的输入污染)由该材料引起。特别优选地，该表述(Formulierung)是 指所有装置与多晶硅碎片接触的表面由所述材料制成。

出人意料地发现，即使在经分级的多晶硅碎片具有非常高的输入污 染时，可利用廉价的清洁浴实现针对金属污染的高纯度，从而实现经清 洁经分级的多晶硅碎片的高品质，条件是在所述方法的范畴内多晶硅碎 片的污染针对性地进行，使得可以利用与该污染相匹配的清洁浴将其除 去。