Metodo de generaci6n de grietas en una varilla de silicio policristalino,

que comprende:

5 calentar una varilla de silicio policristalino;

posteriormente realizar un enfriamiento de parte local de la varilla de silicio policristalino para aplicar unfluido refrigerante sobre at menos una zona a modo de punto de una superficie de la varilla de siliciopolicristalino; y

realizar un enfriamiento completo para hacer que una sustancia refrigerante entre en contacto con unasuperficie completa de la varilla de silicio policristalino tras el enfriamiento de parte local,

caracterizado porque el fluido refrigerante se expulsa desde boquillas dispuestas a ambos lados de lavarilla de silicio policristalino,

porque una pluralidad de boquillas estan dispuestas con espacios entre boquillas adyacentes a cada ladode la varilla de silicio policristalino a lo largo de una direcciOn longitudinal de la varilla de tat manera que unaposicion sustancialmente central de cada espacio entre boquillas adyacentes en un primer lado estaenfrentada a una boquilla en un segundo lado, y

porque cada una de las zonas a modo de punto tiene un diametro no inferior a 0,20 D y no superior a 0,32D, en el que D representa un diametro de la varilla de silicio policristalino.

Método para generar grietas en varilla de silicio policristalino y aparato de generación de grietas

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un método de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino para triturar la varilla de silicio policristalino para formar trozos.

Estado de la técnica

El método de Czochralski (método Cl) se usa para producir silicio de cristales individuales para dispositivos semiconductores. En el método de Cl, se instalan trozos de silicio policristalino en un crisol y se funden en el crisol, y se extrae un silicio de cristales individuales de la masa fundida de silicio. El silicio policristalino puede producirse mediante el método de Siemens. Dado que en el método de Siemens se forma un cuerpo en forma de varilla de silicio policristalino, es necesario procesar la varilla para formar trozos de tamaño apropiado para instalar el silicio policristalino en el crisol de manera eficaz. La varilla de silicio policristalino es un material frágil y se tritura para formar fragmentos de tamaño apropiado usando un martillo o similar. En una técnica convencionalmente conocida, la varilla de silicio policristalino puede someterse a un tratamiento preliminar para generar grietas en la varilla antes de triturar la varilla. En el tratamiento preliminar, se enfría bruscamente una varilla de silicio policristalino calentada sumergiendo la varilla en agua pura, provocando así una fatiga térmica en la varilla de silicio. Como resultado, se generan grietas en la varilla de silicio pOlicristalino.

Por ejemplo, la publicación internacional PCT, W02009¡019749, describe un aparato de calentamiento y enfriamiento brusco de un silicio. En este aparato, se coloca un silicio policristalino en forma de varilla sobre una unidad de soporte, y se calienta en una unidad de calentamiento. Tras retirarlo de la unidad de calentamiento, el silicio policristalino colocado sobre la unidad de soporte se somete a enfriamiento brusco en una unidad de enfriamiento brusco. La unidad de soporte está constituida por una pluralidad de tubos, y la varilla de silicio policristalino puede calentarse y enfriarse bruscamente en un estado que está soportado por los tubos. La unidad de enfriamiento brusco está configurada de tal manera que la unidad de soporte que soporta el silicio policristalino puede sumergirse en un baño de agua. La solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación

n.o 2005-288332 describe un aparato de trituración de una varilla de silicio policristalino. El aparato tiene un horno de calentamiento para calentar el silicio policristalino. Una base de soporte para soportar la varilla de silicio policristalino sobre la misma está equipada dentro del horno de calentamiento. En la configuración del aparato de trituración, la varilla de silicio policristalino se coloca sobre la base de soporte y se calienta en ese estado. Tras el calentamiento, se deja caer la varilla de silicio policristalino en un baño de agua, generando así grietas en la varilla. En el método descrito en la solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación n.o 2004-91321, se generan grietas en un silicio policristalino pulverizando un fluido tal como agua a un silicio policristalino calentado, en el que el fluido se pulveriza COn un patrón de pulverización en cono o un patrón de pulverización de chorro plano. En el método descrito en la solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación n.o S60-3321O, se tritura un silicio policristalino en forma de varilla usando el calentamiento por inducción de la varilla usando microondas. Cuando el silicio policristalino no se tritura usando microondas, se pulveriza agua pura desde el entorno del silicio policristalino a su periferia para potenciar la trituración.

Pueden generarse grietas en una parte de superficie e interior en la proximidad de la superficie de varilla de silicio policristalino calentando la varilla y sumergiendo la varilla en el baño de agua o pulverizando agua desde el entorno de la varilla. Sin embargo, dado que una varilla de silicio policristalino producida mediante el método de Siemens tiene un diámetro, por ejemplo, de 120 mm a 160 mm, es difícil generar agrietamiento en una parte central (núcleo) de la varilla de silicio policristalino, dando como resultado una parte de núcleo no agrietada o sin grietas, un denominado núcleo residual. Tras el procedimiento de choque térmico, la varilla de silicio policristalino se tritura para formar fragmentos mediante impacto usando un martillo o similar. Cuando se tritura el silicio policristalino que tiene el núcleo residual para formar trozos de, por ejemplo, 45 mm o menos de longitud máxima, se tarda mucho tiempo en triturar la parte de núcleo residual.

El documento EP 1 391 252 da a conocer un método de procesamiento de piezas de trabajo de silicio policristalino para extraer cristal de Czochralski, que comprende fracturar la pieza de trabajo para formar una mezcla de piezas de silicio policristalino de diversos tamaños usando un procedimiento de choque térmico.

El documento US 4.871.117 da a conocer un método con baja contaminación para desmenuzar fragmentos de silicio sólidos usando etapas de calentamiento y enfriamiento para producir fracturas por esfuerzo en un bloque de silicio antes del desmenuzado.

Objeto de la invención

Basándose en la consideración de la circunstancia anteriormente descrita, un objeto de la presente invención es proporcionar un método de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino y un aparato de generación de grietas usado en el método mediante el cual se evita la aparición de núcleo residual y se generan grietas en la parte completa de la varilla de silicio policristalino, y la varilla de silicio policristalino puede triturarse para formar trozos de pequeño tamaño usando las grietas como orígenes de rotura. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método de producción de trozos de silicio policristalino usando el método de generación de grietas. En la reivindicación 1 se define un método de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino según la presente invención. Incluye calentar una varilla de silicio policristalino, y posteriormente realizar un enfriamiento de la varilla de silicio policristalino, generando asi grietas en la varilla de silicio policristalino. El enfriamiento incluye enfriamiento de parte local en el que se aplica un fluido refrigerante sobre al menos una zona a modo de punto de una superficie de la varilla de silicio policristalino.

Se considera que la aparición de núcleo residual (parte de núcleo no agrietada o sin grietas) en el momento de enfriar la varilla de silicio policristalino está provocada por una tasa de enfriamiento relativamente lenta de la parte de núcleo (central) en comparación con la tasa de enfriamiento de la parte exterior. Es decir, se considera que la aparición del núcleo residual es un fenómeno provocado por las condiciones de enfriamiento convencionales en las que la periferia de la varilla de silicio policristalino se enfría de manera uniforme. Por otro lado, cuando se aplica un fluido refrigerante a un lado de la superficie de la varilla de silicio policristalino para enfriar una parte localizada, la varilla de silicio policristalino se enfría desde la parte localizada. Como resultado, la distribución térmica en una sección transversal de la varilla de silicio policristalino incluyendo una parte (parte de contacto) en contacto con el fluido refrigerante, es decir, la zona a modo de punto a la que se le aplica el fluido refrigerante, muestra un gradiente térmico que se extiende desde la parte parcial (la zona a modo de punto) de la superficie periférica. Como resultado, el efecto del enfriamiento es menor en una posición opuesta a la parte de contacto, es decir, en una posición sustancialmente asimétrica a la parte de contacto alrededor de un eje de la varilla. Por tanto, se produce un gradiente térmico a través de la parte de núcleo mediante el enfriamiento local de la parte parcial de la superficie de la varilla de silicio policristalino. Como resultado, las grietas generadas desde la periferia exterior se propagan a la parte de núcleo. La zona a modo de punto a la que se le aplica el fluido refrigerante puede fijarse en una posición apropiada dependiendo del tamaño de la varilla de silicio policristalino.

En el método anteriormente descrito de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino, el fluido refrigerante puede expulsarse desde boquillas dispuestas a ambos lados de... [Seguir leyendo]

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Método de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino, que comprende:

calentar una varilla de silicio policristalino;

posteriormente realizar un enfriamiento de parte local de la varilla de silicio policristalino para aplicar un fluido refrigerante sobre al menos una zona a modo de punto de una superficie de la varilla de silicio policristalino; y

realizar un enfriamiento completo para hacer que una sustancia refrigerante entre en contacto con una superficie completa de la varilla de silicio policristalino tras el enfriamiento de parte local,

caracterizado porque el fluido refrigerante se expulsa desde boquillas dispuestas a ambos lados de la varilla de silicio policristalino,

porque una pluralidad de boquillas están dispuestas con espacios entre boquillas adyacentes a cada lado de la varilla de silicio policristalino a lo largo de una dirección longitudinal de la varilla de tal manera que una posición sustancialmente central de cada espacio entre boquillas adyacentes en un primer lado está enfrentada a una boquilla en un segundo lado, y

porque cada una de las zonas a modo de punto tiene un diámetro no inferior a 0, 20 D Y no superior a 0, 32 D, en el que D representa un diámetro de la varilla de silicio policristalino.

Método de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las boquillas que expulsan el fluido refrigerante tiene un área en sección transversal de abertura no inferior a 0, 5 mm2 y no superior a 20 mm2, y el fluido refrigerante se expulsa desde una punta de la boquilla situada a una distancia no inferior a 1 mm y no superior a 200 mm desde una superficie de la varilla de silicio policristalino.

Método de generación de grietas en una varilla de Silicio policristalino según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el fluido refrigerante se pulveriza a la varilla de silicio policristalino con una velocidad de flujo no inferior a 0, 0006 m3/minuto y no superior a 0, 006 m3/minuto sobre cada una de las zonas a modo de punto sobre la superficie de la varilla de silicio policristalino.

Método de generación de grietas en una varilla de silicio policristalino según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la sustancia refrigerante es un fluido refrigerante.

Método de producción de trozos de silicio policristalino, caracterizado porque comprende:

generar grietas en una varilla de silicio policristalino según un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y

realizar una trituración de la varilla de silicio policristalino para formar trozos de silicio policristalino mediante impacto mecánico tras el enfriamiento completo.

Aparato (1) de generación de grietas (e) en una varilla (R) de silicio policristalino calentando la varilla (R) de silicio policristalino y posteriormente enfriando bruscamente la varilla (R) de silicio policristalino, que comprende:

una unidad (3) de calentamiento para calentar una varilla (R) de silicio policristalino;

una unidad de enfriamiento de parte local mediante la cual se aplica un fluido refrigerante sobre al menos una zona a modo de punto de una superficie de la varilla (R) de silicio policristalino; y

una unidad (5) de enfriamiento de parte completa que hace que una sustancia refrigerante entre en contacto con una superficie completa de la varilla (R) de silicio policristalino,

caracterizado porque la unidad de enfriamiento de parte local incluye boquillas (4) que están dispuestas a ambos lados de la varilla (R) de silicio policristalino,

porque una pluralidad de boquillas (4) están dispuestas con espacios entre boquillas adyacentes a cada lado de la varilla de silicio pOlicristalino a lo largo de una dirección longitudinal de la varilla (R) de tal manera que una posición sustancialmente central de cada espacio entre boquillas (4) adyacentes en un primer lado está enfrentada a una boquilla (4) en un segundo lado, y

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porque cada una de las zonas a modo de punto tiene un diámetro no inferior a 0, 20 D Y no superior a 0, 32 D, en el que D representa un diámetro de la varilla (R) de silicio policristalino.

7. Aparato (1) de generación de grietas (C) en una varilla (R) de silicio policristalino según la reivindicación 6, caracterizado porque la sustancia refrigerante es un fluido refrigerante.