[发明专利]多晶硅棒的裂纹产生方法和裂纹产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及为了将多晶硅棒破碎成块状而使多晶硅棒产生裂纹的方法以及用于该方法的裂纹产生装置。

背景技术

作为制造半导体用的单晶硅的方法，具有切克劳斯基单晶生长法(CZ法)。该方法是将多晶硅块放入坩埚中而熔融，并从该熔融液中提取单晶硅的方法。

作为该多晶硅的制造方法具有西门子法，但在该方法中，由于多晶硅形成为棒状，所以需要调整为适当的大小以便能够高效地装填到坩埚内。作为脆性材料的多晶硅棒由锤等破碎成适当的大小，但作为其前处理，公知有这样的技术：将加热后的多晶硅棒浸在纯水中急冷，并通过棒所产生的热应变来产生裂纹。

例如在国际公开WO2009/019749号公报中记载了这样的硅加热急冷装置：在加热装置中以载置棒状的多晶硅的状态对其进行加热，在从该加热装置取出后，以载置多晶硅的状态对其进行急冷。其支承装置通过多根管构成，在将多晶硅支承于该管上的状态下进行加热和急冷。作为急冷的手段，连同支承装置一起浸渍在水槽内。

并且，在日本特开2005-288332号公报中，也记载了具有对多晶硅进行加热的加热炉的多晶硅棒的破碎装置。该破碎装置具备用于将多晶硅棒载置于加热炉内的支承台，在将多晶硅棒载置于该支承台的状态下对其进行加热，并将加热后的多晶硅棒投入水槽而使其产生裂纹。

并且，日本特开2004-91321号公报所记载的发明对加热后的多晶硅喷出水等流体而使其产生裂纹，作为其喷雾模式记载有圆锥型、平坦的扇型。

日本特开昭60-33210号公报所记载的发明利用微波对棒状多晶硅进行加热使其破碎，但在利用加热而未破碎时，从多晶硅的周围喷射纯水来促进破碎。

但是，利用西门子法制造的多晶硅棒的直径例如为120mm～160mm，即便是能够仅通过对其加热并浸渍于水槽中、或者从周围喷射水等而使其表面以及比表面稍靠内侧的部分产生裂纹，在中心部也难以产生裂纹，从而会产生所谓的残芯。而且，在该热冲击后，利用锤等打击，从而进一步破碎成小片。当存在残芯时，在将多晶硅破碎至例如最大长度为45mm以下的尺寸的情况下，破碎残芯部分需要时间。

发明内容

本发明就是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供多晶硅棒的裂纹产生方法和用于该方法的裂纹产生装置、以及通过裂纹产生方法制造多晶硅块的方法，在多晶硅棒中不会产生残芯，能够使多晶硅棒整体产生裂纹，并能够以该裂纹为起点容易地将多晶硅棒破碎成小尺寸的块状。

本发明的多晶硅棒的裂纹产生方法在对多晶硅棒加热后进行急冷，由此产生裂纹，其特征在于，该方法具有将冷却流体喷射到上述多晶硅棒的表面的一部分以在其表面上成为点状的局部冷却工序。

根据上述方法，将冷却流体喷射到多晶硅棒的表面的一处或者多处的点状的部位。在对多晶硅棒冷却时产生残芯是因为，多晶硅棒的中心部分的冷却速度比外侧低，可以认为是由从外周均等地冷却多晶硅棒引起的现象。对此，通过向多晶硅棒的表面的一方喷射冷却流体以在其表面成为点状来局部地进行冷却，由此，多晶硅棒以该局部为中心被冷却。因此，在以包含冷却流体通过该喷射而接触(碰到)的位置在内的横断面观察多晶硅棒时，以从其外周面的一部分(冷却流体所碰到的位置)开始扩展的方式产生温度分布，隔着中心部位于接触部位的相反侧的部位的冷却效果最低，因此，通过该多晶硅棒的表面的一部分的局部冷却，在中心部沿横切该中心部的方向也产生温度分布，因此，从外侧产生的裂纹成长到中心部。

冷却流体的喷射部位根据多晶硅棒的大小设定于其表面的适当部位即可。

在本发明的多晶硅棒的裂纹产生方法中，也可以在上述多晶硅棒的两侧沿上述多晶硅棒的长度方向隔开间隔地各配置多个喷嘴，从该喷嘴喷射上述冷却流体，并且，在上述两侧中的一侧相邻的喷嘴间的中间位置的相反侧配置另一侧的喷嘴。

为了使裂纹产生到多晶硅棒的中心部，使裂纹沿多晶硅棒的径向发展是重要的。通过形成为上述的喷嘴配置，能够使裂纹从径向的两侧伸展，能够抑制被相邻的喷嘴喷射冷却流体的点之间的裂纹的伸展的干涉。

在本发明的多晶硅棒的裂纹产生方法中也可以是，喷射上述冷却流体的喷嘴以该喷嘴的孔面积为0.5～20mm²、从该喷嘴前端到上述多晶硅棒的表面的距离为1～200mm的方式喷射冷却流体。

并且，在本发明的多晶硅棒的裂纹产生方法中，也可以在上述多晶硅棒的表面，以0.0006～0.006m³/分的流量喷射上述冷却流体。