VERFAHREN ZUM FRAGMENTIEREN EINES STANGENARTIGEN MATERIALS, INSBESONDERE AUS POLYKRISTALLINEM SILIZIUM

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fragmentieren eines stangenartigen Materials, insbesondere aus polykristallinem Silizium, eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Anlage gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

STAND DER TECHNIK

[0002] Zur Herstellung von hochreinem Polysilizium als Grundmaterial für die Kristallzucht von polykristallinen oder monokristallinen Substraten für die Solar- oder Elektronikindustrie wird überwiegend das Siemensverfahren eingesetzt. Mit diesem Verfahren werden polykristalline Silizium-Stangen mit Dicken im Bereich zwischen 100 mm und 150 mm erzeugt, welche für die Verwendung in den Kristallöfen in kleine Stücke gebrochen werden müssen.

[0003] Dabei ist zu beachten, dass die Stücke möglichst eine Grösse zwischen 10 mm und 30 mm aufweisen sollten, nicht kleiner als 2 mm sein dürfen und zudem nicht nadelförmig sein sollten, da sich dies negativ auf die Fliesseigenschaften auswirkt. Aufgrund der speziellen kristallinen Struktur von Silizium ist das Brechen von Silizium-Stangen in eine solche Fraktion mit möglichst gleichmässiger Grösse und Form sehr schwierig.

[0004] Weiter ist zu beachten, dass das hochreine Grundmaterial beim Brechen durch den Kontakt mit Fremdmaterial nicht verunreinigt werden darf. Eine Kontamination des Materials mit Fremdstoffen, insbesondere mit Metallen, ist kritisch und sollte unter 5 ppb liegen, besser noch unter 2 ppb.

[0005] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Brechen von Silizium-Stangen bekannt, bei denen die Stangen entweder durch mechanische oder durch thermische Einwirkung gebrochen werden, oder durch eine Kombination aus mechanischer und thermischer Einwirkung. Auch ist es bekannt, die Stangen mittels Schockwellen zu zerkleinern, wie dies z.B. aus EP 0 887 105 A1 oder EP 0 976 457 A1 bekannt ist.

[0006] Weiterer Stand der Technik wie die DE 197 36 027 A1 befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Fragmentieren eines Materials, nämlich Stahlbetonplatten, wobei Prozessfluid welches das Material umgibt bereitgestellt wird und dieses zwischen den Elektroden durch Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch das Material im Bereich der beiden Elektroden durch Beaufschlagen der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen fragmentiert wird; wonach dann eine Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem Material erzeugt wird, so dass sich der Ort der Hochspannungsdurchschläge durch das Material verändert. Alle diese bekannten Verfahren weisen jedoch substantielle Nachteile hinsichtlich der Betriebs- bzw. Anlagenkosten, des Energieaufwands, der Korngrössenverteilung und/oder der Kontamination des Materials auf.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0007] Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche diese Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

[0009] Entsprechend betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Fragmentieren eines stangenartigen Materials, bevorzugterweise eines Halbleitermaterials, wie z.B. polykristallines Silizium.

[0010] Dabei wird eine Elektrodenanordnung mit zwei oder mehr Elektroden derartig im Bereich eines in ein Prozessfluid, bevorzugterweise Wasser, eingetauchten Abschnitts des zu fragmentierenden stangenartigen Materials angeordnet, dass die Elektroden in das Prozessfluid eingetaucht sind und sowohl einen Abstand zueinander und als auch jeweils zu dem stangenartigen Material aufweisen.

[0011] Diese Abstände werden derartig gewählt, dass durch Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen im Bereich dieser Elektroden Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/- oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials erzeugt werden können. Die Grösse dieser Abstände hängt von der Leitfähigkeit des Prozessfluids, von der Leitfähigkeit des stangenartigen Materials und von der Höhe der Hochspannungspulse ab. Geeignete Abstände können vom Fachmann für die jeweilige Betriebssituation durch einfaches Ausprobieren ermittelt werden.

[0012] Die Elektrodenanordnung wird mit Hochspannungspulsen beaufschlagt, so dass es zu Hochspannungsdurchschlägen durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials im Bereich der Elektroden kommt. Während dem Erzeugen der Hochspannungsdurchschläge wird eine Relativbewegung in Längsrichtung des stangenartigen Materials zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material erzeugt, wodurch sich der Ort der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials fortschreitend in Längsrichtung des stangenartigen Materials verändert.

[0013] Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es z.B. möglich, stangenartiges Halbleitermaterial und insbesondere Silizium-Stangen mit einem verhältnismässig geringen Energieaufwand in eine Fraktion mit relativ gleichmässiger Grösse und Form zu zerkleinern, welche sich bestens für die Weiterverarbeitung in Kristallöfen eignet. Auch kann die Kontamination mit Fremdmaterial mit diesem Verfahren extrem klein gehalten werden.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das stangenartige Material beim Fragmentieren vollständig in das Prozessfluid eingetaucht. Es weist dabei mit Vorteil eine im Wesentlichen horizontale Lage auf.

[0015] Dabei ist es weiter bevorzugt, dass das stangenartige Material beim Fragmentieren in einem nach oben offenen wannen- oder schalenartigen Behältnis aufgenommen ist und die sich aus seiner Fragmentierung hervorgehenden Fragmente in diesem Behältnis gesammelt werden und nach der vollständigen Fragmentierung mit diesem Behältnis abtransportiert werden.

[0016] Hierdurch kann das Verfahren im industriellen Batchbetrieb mit relativ einfachen Anlagen ohne aufwändige Transporteinrichtungen durchgeführt werden.

[0017] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das stangenartige Material beim Fragmentieren mit einem Ende in das Prozessfluid eingetaucht und weist dabei bevorzugterweise eine schräge Lage auf, bei der das untere Ende des stangenartigen Materials in das Prozessfluid eingetaucht ist. Hierdurch lässt sich das Verfahren auf einfache Weise im quasi-kontinuierlichen Betrieb unter fortwährender Zuführung von stangenartigem Material in die mit Prozessfluid geflutete Fragmentierungszone realisieren.

[0018] Mit Vorteil wird die Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material zumindest zum Teil durch Verschieben des stangenartigen Materials in seiner Längsrichtung erzeugt.

[0019] Alternativ oder ergänzend ist es vorgesehen, dass zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material die Elektrodenanordnung in Längsrichtung des stangenartigen Materials verschoben wird.

[0020] Je nach Anlagenkonzept kann die eine oder die andere Variante oder eine Kombination beider Varianten besonders bevorzugt sein.

[0021] Dabei ist es in der letztgenannten Variante bevorzugt, dass die Elektrodenanordnung zusammen mit einem die Hochspannungspulse erzeugenden Hochspannungsgenerator in Längsrichtung des stangenartigen Materials verschoben wird. Hierdurch kann auf eine aufwendige bewegliche Ankopplung der Elektrodenanordnung an den Hochspannungsgenerator verzichtet werden.

[0022] Weist das stangenartige Material beim Fragmentieren eine schräge oder bevorzugterweise horizontale Lage auf und werden die Elektroden der Elektrodenanordnung dabei oberhalb des stangenartigen Materials angeordnet, mit Vorteil im Wesentlichen zentriert bezüglich der Längsachse des stangenartigen Materials, so kann ein besonders gleichmässiges Fragmentierungsergebnis erzielt werden.

[0023] Die Elektroden der Elektrodenanordnung werden bevorzugterweise derartig angeordnet, dass der Abstand der jeweiligen Elektrode zu der Oberfläche des stangenartigen Materials jeweils im Bereich von 2 mm bis 40 mm liegt und der Abstand zwischen den Elektroden im Bereich zwischen 40 mm und 100 mm liegt. Abstände in diesen Bereichen haben sich als besonders geeignet erwiesen.

[0024] Zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials wird die Elektrodenanordnung bevorzugterweise mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere im Bereich zwischen 150 KV und 200 KV beaufschlagt.

[0025] Die Hochspannungspulse haben bevorzugterweise eine Leistung pro Puls zwischen 300 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 500 Joule und 750 Joule.

[0026] Diese Spannungs- und Leistungsbereiche haben sich als besonders geeignet erwiesen.

[0027] Die Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials erfolgt bevorzugterweise mit Puls-Frequenzen im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere im Bereich zwischen 1 Hz und 5 Hz.

[0028] Die Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material und/oder die Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit Hochspanungspulsen erfolgt bevorzugterweise derartig, dass die Elektrodenanordnung pro Millimeter Relativbewegung mit 0.5 bis 1.0 Pulsen, insbesondere mit 0.1 bis 2.0 Pulsen beaufschlagt wird.

[0029] Derartige Puls-Frequenzen und Puls-Beaufschlagungen pro Millimeter Relativbewegung haben sich als besonders geeignet erwiesen.

[0030] Der Bereich zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material, welcher mit Prozessfluid geflutet ist, wird bevorzugterweise mit Prozessflüssigkeit gespült. Auf diese Weise kann Feinmaterial aus der Prozesszone entfernt werden und eine gleichbleibende Qualität des in der Prozesszone vorhandenen Prozessfluids sichergestellt werden, was einer stabilen Prozessführung zuträglich ist.

[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste der mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials mit den Hochspannungspulsen beaufschlagt während eine zweite dieser Elektroden auf einem festen Potential liegt, insbesondere geerdet ist.

[0032] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials gleichzeitig mit Pulsen mit unterschiedlichem Potential ungleich dem Erdpotential beaufschlagt werden.

[0033] Je nach Art und Aufbau der verwendeten Hochspannungspulsquelle kann die eine oder die andere Variante bevorzugter sein.

[0034] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Anlage umfasst einen Prozessraum, welcher mit einem Prozessfluid, bevorzugterweise mit Wasser, befüllbar ist und in welchem das stangenartige Material oder ein Abschnitt desselben derartig angeordnet werden kann, dass das stangenartige Material oder der Abschnitt des stangenartigen Materials bei mit Prozessfluid befülltem Prozessraum von Prozessfluid umgeben ist.

[0035] Des weiteren Umfasst die Anlage eine Elektrodenanordnung mit mindestens zwei Elektroden, welche bei mit Prozessfluid befülltem und bestimmungsgemäss das stangenartige Material oder den Abschnitt des stangenartigen Materials aufnehmendem Prozessraum für den bestimmungsgemässen Betrieb derartig im Bereich des stangenartigen Materials oder dieses Abschnitts des stangenartigen Materials angeordnet werden können, dass die Elektroden in das Prozessfluid eingetaucht sind und dabei einen Abstand zueinander und jeweils einen Abstand zu dem stangenartigen Material aufweisen, welche Abstände es ermöglichen, im bestimmungsgemässen Betrieb durch Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen im Bereich dieser Elektroden Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials zu erzeugen.

[0036] Wie bereits erwähnt wurde hängen diese Abstände von der Leitfähigkeit des Prozessfluids, von der Leitfähigkeit des stangenartigen Materials und von der Höhe der Hochspannungspulse ab. Geeignete Abstände können für die jeweilige Betriebssituation vom Fachmann durch einfaches Ausprobieren ermittelt werden.

[0037] Weiter umfasst die Anlage Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen zwecks Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials, sowie Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung in Längsrichtung des stangenartigen Materials zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material während dem Erzeugen der Hochspannungsdurchschläge im bestimmungsgemässen Betrieb, derart, dass der Ort der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials in Längsrichtung dieses Materials fortschreitend verändert wird, wobei das stangenartige Material an diesem Ort jeweils von Prozessfluid umgeben ist und die Elektroden an diesem Ort jeweils in das Prozessfluid eingetaucht sind.

[0038] Mit der erfindungsgemässen Anlage lässt sich das Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung auf einfache Weise durchführen.

[0039] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage eine Vorrichtung zur Aufnahme des stangenartigen Materials auf, bevorzugterweise ein nach oben offenes wannen- oder schalenartiges Behältnis zur Aufnahme des stangenartigen Materials. Mit diesem Behältnis kann das stangenartige Material im bestimmungsgemässen Betrieb im Prozessraum vollständig von Prozessflüssigkeit umgeben gehalten werden, und zwar bevorzugterweise in einer horizontalen Lage.

[0040] Dabei ist die Anlage zudem bevorzugterweise derartig ausgebildet, dass dieses wannen- oder schalenartige Behältnis nach dem bestimmungsgemässen Fragmentierungsbetrieb zusammen mit den darin befindlichen, aus der Fragmentierung hervorgegangenen Fragmenten des stangenartigen Materials aus der Anlage entnommen werden kann.

[0041] Hierdurch kann eine relativ einfache Anlage ohne aufwändige Transporteinrichtungen für den industriellen Batch-Betrieb bereitgestellt werden.

[0042] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage eine Vorrichtung zur Aufnahme des stangenartigen Materials auf, mit welcher das stangenartige derartig gehalten werden kann, dass es im Prozessraum mit einem Ende in das Prozessfluid eingetaucht ist, insbesondere derart, dass es dabei eine schräge Lage aufweist und sein unteres Ende in das Prozessfluid im Prozessraum eingetaucht ist. Hierdurch kann auf einfache Weise eine quasi-kontinuierliche Anlage realisiert werden, bei welcher fortlaufend, insbesondere unter Schwerkraftförderung, stangenartiges Material in die mit Prozessfluid geflutete Fragmentierungszone zugeführt und darin fragmentiert wird.

[0043] Die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Anlage zur Verschiebung des stangenartigen Materials entlang dessen Längsachse ausgebildet.

[0044] Alternativ oder zusätzlich sind diese Mittel zur Verschiebung der Elektrodenanordnung entlang der Längsachse der Stange ausgebildet.

[0045] Je nach Anlagenkonzept kann die eine oder die andere Variante oder eine Kombination beider Varianten besonders bevorzugt sein.

[0046] Dabei ist es in der letztgenannten Variante bevorzugt, dass die Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen einen Hochspannungspulsgenerator umfassen und die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material ausgebildet sind zur Verschiebung der Elektrodenanordnung zusammen mit dem Hochspannungspulsgenerator entlang der Längsachse des stangenartigen Materials. Hierdurch kann auf eine aufwendige bewegliche Ankopplung der Elektrodenanordnung an den Hochspannungsgenerator verzichtet werden.

[0047] Bevorzugterweise ist die Anlage derartig ausgebildet, dass die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung bestimmungsgemäss oberhalb des stangenartigen Materials angeordnet werden können, mit Vorteil im Wesentlichen zentriert bezüglich der Längsachse des stangenartigen Materials. Mit derartigen Anlagen lässt sich ein besonders gleichmässiges Fragmentierungsergebnis erzielen.

[0048] Die Elektroden der Elektrodenanordnung können mit Vorteil derartig angeordnet werden, dass der Abstand der Elektroden zu der Oberfläche des stangenartigen Materials jeweils im Bereich von 2 mm bis 40 mm liegt und der Abstand zwischen den Elektroden im Bereich zwischen 40 mm und 100 mm. Derartige Abstände haben sich als besonders geeignet erwiesen.

[0049] Weiter ist es bevorzugt dass die Anlage Mittel aufweist zur insbesondere automatisierten Einstellung des jeweiligen Abstands der Elektroden zu dem stangenartigen Material, bevorzugterweise zur Einstellung des jeweiligen Abstands während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Anlage.

[0050] Die Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen sind mit Vorteil ausgebildet zur Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere im Bereich zwischen 150 KV und 200 KV, mit einer Leistung pro Puls im Bereich zwischen 300 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 500 Joule und 750 Joule und mit einer Pulsfrequenz im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere zwischen 1 Hz und 5 Hz.

[0051] Derartige Parameterbereiche haben sich als besonders geeignet erwiesen.

[0052] Weiter ist es bevorzugt, dass die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung in Längsrichtung des stangenartigen Materials zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material bzw. die Mittel zur Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit Hochspannungspulsen derartig ausgebildet sind, dass im Fragmentierungsbetrieb die Elektrodenanordnung pro Millimeter Relativbewegung mit 0.5 bis 1.0 Pulsen, insbesondere mit 0.1 bis 2.0 Pulsen beaufschlagt werden kann. Derartige Pulsraten pro mm Relativbewegung haben sich als besonders geeignet erwiesen.

[0053] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage Mittel zum Spülen des Bereichs zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material mit Prozessflüssigkeit während dem Fragmentierungsbetrieb. Solche Mittel umfassen beispielsweise eine oder mehrere Zuführungsdüsen, über welche frische oder aufbereitete Prozessflüssigkeit in den Bereich zwischen den Elektroden und dem stangenartigen Material eingedüst werden kann. Hierdurch wird es möglich, Feinpartikel aus diesem Bereich zu entfernen und die elektrische Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit in diesem Bereich konstant zu halten, was eine stabile Prozessführung begünstigt.

[0054] In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage ist eine erste der mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials mit den Hochspannungspulsen beaufschlagbar, während eine andere der mindestens zwei Elektroden auf einem festen Potential liegt, insbesondere auf Erdpotential.

[0055] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Anlage sind die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials gleichzeitig mit Pulsen mit unterschiedlichem Potential ungleich dem Erdpotential beaufschlagbar.

[0056] Je nach Elektrodenanordnung und verwendetem Hochspannungspulsgenerator kann die eine oder die andere Ausführungsform bevorzugter sein.

[0057] Weiter ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemässe Anlage über eine Anlagensteuerung verfügt, mittels welcher, bevorzugterweise während dem Fragmentierungsbetrieb, die Energie der Hochspannungspulse, die Frequenz der Hochspannungspulse, die Relativgeschwindigkeit zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material, der Abstand zwischen den Elektroden und dem stangenartigen Material und/oder bestimmte Anlagenparameter, bevorzugterweise automatisiert, eingestellt und/- oder geregelt werden können, mit Vorteil in Abhängigkeit von im bestimmungsgemässen Betrieb ermittelten Anlagen- und/oder Prozessparametern.

[0058] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Anlage gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung zur Fragmentierung von Stangen aus Halbleitermaterial, bevorzugterweise aus polykristallinem Silizium. Bei einer derartigen Verwendung der Anlage kommen die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zum Tragen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0059] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand von Fig. 1. Diese zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemässen Anlage.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0060] Fig. 1 zeigt einen Teil einer erfindungsgemässen Anlage zur Fragmentierung von polykristallinen Siliziumstangen 1 nach dem Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung im Schnitt quer zur Längsrichtung einer darin angeordneten, zu fragmentierenden Siliziumstange 1.

[0061] Wie zu erkennen ist, weist die Anlage ein sich in Längsrichtung der Siliziumstange 1 erstreckendes Becken 9 auf, welches einen anspruchsgemässen Prozessraum 8 bildet, der mit einem Prozessfluid 2, im vorliegenden Fall Wasser 2, befüllt ist.

[0062] Angeordnet im Prozessraum 8 in einem wannenartigen Behältnis 7, dessen Innenwandungen von einer Polyurethanmatte 10 gebildet sind, die sich nach unten auf einer Unterlage 11 aus PE abstützt, ist die zu fragmentierende Siliziumstange 1. Sie weist dabei eine horizontale Lage auf und ist vollständig von Prozessfluid 2 umgeben. Das wannenartige Behältnis 7 ist derartig ausgebildet und im Prozessraum 8 gelagert, dass es nach dem vollständigen Fragmentieren der Siliziumstange 1 zusammen mit den daraus hervorgegangenen Fragmenten der Sliziumstange 1, welche dann als lose Materialschüttung darin angeordnet sind, aus dem Prozessraum 8 entnommen werden kann.

[0063] Weiter umfasst die Anlage eine Elektrodenanordnung 4 mit zwei Elektroden 5, 6, welche im Wesentlichen zentriert bezüglich der Längsachse der Siliziumstange 1 oberhalb derselben angeordnet sind. Die beiden Elektroden 5, 6 sind in das Prozessfluid 2 eingetaucht und die linke Elektrode 5 wird im Fragmentierungsbetrieb von einem ebenfalls zur Anlage gehörenden Hochspannungspulsgenerator (nicht gezeigt) mit Hochspannungspulsen beaufschlagt. während die rechte Elektrode 6 geerdet ist. Die beiden Elektroden 5, 6 weisen zueinander einen deutlich grösseren Abstand auf als jeweils gegenüber der Siliziumstange 1. Diese Abstände sind derartig gewählt, dass bei Beaufschlagung der linken Elektrode 5 durch den Hochspannungspulsgenerator mit Hochspannungspulsen im Bereich dieser Elektroden 5, 6 Hochspannungsdurchschläge durch die Siliziumstange 1 und/oder entlang der Oberfläche der Siliziumstange 1 erzeugt werden, welche zur Fragmentierung der Siliziumstange 1 führen. Im vorliegenden Fall beträgt der Durchmesser der Siliziumstange 1 etwa 120 mm, ihre Länge beträgt etwa 2 m. Die Abstände der Elektroden 5, 6 zur Oberfläche der Siliziumstange 1 betragen etwa 8 mm. Der Abstand der Elektroden 5, 6 zueinander beträgt etwa 60 mm. Die mit dem Hochspannungspulsgenerator erzeugbaren Hochspannungspulse weisen eine Spannung von etwa 200 KV auf und werden mit einer Pulsfrequenz von 5 Hz erzeugt. Die Leistung pro Puls beträgt etwa 700 Joule.

[0064] Dabei ist die Elektrodenanordnung 4 beim Erzeugen der Hochspannungsdurchschläge zusammen mit dem Hochspannungspulsgenerator auf einem (nicht gezeigten) Schiebeschlitten in Längsrichtung der Siliziumstange 1 entlang derselben verfahrbar, so dass sich der Ort der Hochspannungsdurchschläge durch die Siliziumstange 1 bzw. entlang der Oberfläche der Siliziumstange 1 in Längsrichtung derselben fortschreitend verändert, ohne dass dabei die Abstände der Elektroden 5, 6 zur Siliziumstange 1 wesentlich verändert werden. Im bestimmungsgemässen Betrieb wird die Elektrodenanordnung 4 mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 6 mm und 10 mm pro Sekunde entlang der Siliziumstange 1 verfahren.

[0065] Die Anlage umfasst zudem eine Anlagensteuerung, mittels welcher während dem Fragmentierungsbetrieb der Abstand zwischen den Elektroden 5, 6 und der Siliziumstange 1 und die Verfahrgeschwindigkeit der Elektrodenanordnung 4 eingestellt werden kann.

[0066] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zum Fragmentieren eines stangenartigen Materials (1), insbesondere aus einem Halbleitermaterial, insbesondere aus polykristallinem Silizium, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines von einem Prozessfluid (2), insbesondere von Wasser (2), umgebenen Abschnitts (3) des stangenartigen Materials (1);

b) Anordnen einer Elektrodenanordnung (4) umfassend mindestens zwei Elektroden (5, 6) im Bereich dieses Abschnitts (3) derart, dass die mindestens zwei Elektroden (5, 6) in das Prozessfluid (2) eingetaucht sind und dabei einen Abstand zueinander und jeweils einen Abstand zu dem stangenartigen Material (1) aufweisen; und

c) Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) im Bereich der beiden Elektroden (5, 6) durch Beaufschlagen der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen,

wobei während dem Erzeugen der Hochspannungsdurchschläge eine Relativbewegung in Längsrichtung des stangenartigen Materials (1) zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) erzeugt wird, so dass sich der Ort der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) in Längsrichtung des stangenartigen Materials (1) fortschreitend verändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stangenartige Material (1) vollständig in das Prozessfluid (2) eingetaucht bereitgestellt wird, und insbesondere, wobei das stangenartige Material (1) dabei eine horizontale Lage aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das stangenartige Material (1), insbesondere in horizontaler Lage, aufgenommen in einem nach oben offenen wannen- oder schalenartigen Behältnis (7) bereitgestellt wird und wobei die aus der Fragmentierung hervorgehenden Fragmente des stangenartigen Materials (1) nach der Fragmentierung des stangenartigen Materials (1) mit diesem wannen- oder schalenartigen Behältnis (7) vom Ort der Fragmentierung an einen anderen Ort transportiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stangenartige Material mit einem Ende eingetaucht in das Prozessfluid bereitgestellt wird, und insbesondere, wobei das stangenartige Material dabei eine schräge Lage aufweist und das untere Ende des stangenartigen Materials in das Prozessfluid eingetaucht ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material das stangenartige Material in seiner Längsrichtung verschoben wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) die Elektrodenanordnung (4) in Längsrichtung des stangenartigen Materials (1) verschoben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Elektrodenanordnung (4) zusammen mit einem die Hochspannungspulse erzeugenden Hochspannungsgenerator in Längsrichtung des stangenartigen Materials (1) verschoben wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das stangenartige Material (1) in einer schrägen oder horizontalen Lage bereitgestellt wird und die mindestens zwei Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) oberhalb des stangenartigen Materials (1) angeordnet werden, insbesondere im Wesentlichen zentriert bezüglich der Längsachse des stangenartigen Materials (1).

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) derartig angeordnet werden, dass der Abstand der Elektroden (5, 6) zu der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) jeweils im Bereich von 2 mm bis 40 mm liegt und der Abstand zwischen den Elektroden (5, 6) im Bereich zwischen 40 mm und 100 mm liegt.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenanordnung (4) zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere im Bereich zwischen 150 KV und 200 KV beaufschlagt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenanordnung (4) zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) mit Hochspannungspulsen mit einer Leistung pro Puls zwischen 300 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 500 Joule und 750 Joule beaufschlagt wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenanordnung (4) zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) mit Hochspannungspuls-Frequenzen im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere im Bereich zwischen 1 Hz und 5 Hz beaufschlagt wird.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei die Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) und/oder die Beaufschlagung der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen derartig erfolgen, dass die Elektrodenanordnung (4) pro Millimeter Relativbewegung mit 0.5 bis 1.0 Pulsen, insbesondere mit 0.1 bis 2.0 Pulsen beaufschlagt wird.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bereich zwischen den Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) mit Prozessflüssigkeit (2) gespült wird.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste (5) der mindestens zwei Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) mit den Hochspannungspulsen beaufschlagt wird während eine zweite (6) dieser Elektroden (5, 6) auf einem festen Potential liegt, insbesondere geerdet ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials gleichzeitig mit Pulsen mit unterschiedlichem Potential ungleich dem Erdpotential beaufschlagt werden.

17. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend:

a) einen mit einem Prozessfluid (2), insbesondere mit Wasser (2), befüllbaren Prozessraum (8) zur Aufnahme des stangenartigen Materials (1) oder eines Abschnitts (3) des stangenartigen Materials (1) derartig, dass das stangenartige Material (1) oder der Abschnitt (3) des stangenartigen Materials (1) bei mit Prozessfluid (2) befülltem Prozessraum (8) von Prozessfluid (2) umgeben ist;

b) eine Elektrodenanordnung (4) umfassend mindestens zwei Elektroden (5, 6), welche bei mit Prozessfluid (2) befülltem und bestimmungsgemäss das stangenartige Material (1) oder den Abschnitt (3) des stangenartigen Materials (1) aufnehmendem Prozessraum (8) bestimmungsgemäss derartig im Bereich des stangenartigen Materials (1) oder dieses Abschnitts (3) des stangenartigen Materials (1) angeordnet werden können, dass die mindestens zwei Elektroden (5, 6) in das Prozessfluid (2) eingetaucht sind und dabei einen Abstand zueinander und jeweils einen Abstand zu dem stangenartigen Material (1) aufweisen, welche Abstände es ermöglichen, im bestimmungsgemässen Betrieb durch Beaufschlagung der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen im Bereich dieser Elektroden (5, 6) Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/- oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) zu erzeugen;

c) Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen zwecks Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1); und

d) Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung in Längsrichtung des stangenartigen Materials (1) zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (4) während dem Erzeugen der Hochspannungsdurchschläge im bestimmungsgemässen Betrieb, derart, dass der Ort der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material (1) und/- oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials (1) in Längsrichtung dieses Materials (1) fortschreitend verändert wird, wobei das stangenartige Material (1) an diesem Ort jeweils von Prozessfluid (2) umgeben ist und die Elektroden (5, 6) an diesem Ort jeweils in das Prozessfluid (2) eingetaucht sind.

18. Anlage nach Anspruch 17, wobei die Anlage eine Vorrichtung (7) zur Aufnahme des stangenartigen Materials (1) aufweist, insbesondere ein nach oben offenes wannen- oder schalenartigen Behältnis (7) zu Aufnahme des stangenartigen Material (1), mit welchem das stangenartige Material (1) im bestimmungsgemässen Betrieb im Prozessraum (8) vollständig von Prozessflüssigkeit (2) umgeben gehalten werden kann, insbesondere derart, dass das stangenartige Material (1) dabei eine horizontale Lage aufweist.

19. Anlage nach Anspruch 18, wobei das wannen- oder schalenartigen Behältnis (7) nach dem bestimmungsgemässen Fragmentierungsbetrieb zusammen mit den aus der Fragmentierung hervorgegangenen Fragmenten des stangenartigen Materials (1) aus der Anlage entnommen werden kann.

20. Anlage nach Anspruch 17, wobei die Anlage eine Vorrichtung zur Aufnahme des stangenartigen Materials aufweist, mit welcher das stangenartige derartig gehalten werden kann, dass es im Prozessraum mit einem Ende in das Prozessfluid eingetaucht ist, insbesondere derart, dass es dabei eine schräge Lage aufweist und sein unteres Ende in das Prozessfluid im Prozessraum eingetaucht ist.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung und dem stangenartigen Material ausgebildet sind zur Verschiebung des stangenartigen Materials entlang dessen Längsachse.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) ausgebildet sind zur Verschiebung der Elektrodenanordnung (4) entlang der Längsachse der des stangenartigen Materials (1).

23. Anlage nach Anspruch 22, wobei die Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen einen Hochspannungspulsgenerator umfassen und die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) ausgebildet sind zur Verschiebung der Elektrodenanordnung (4) zusammen mit dem Hochspannungspulsgenerator entlang der Längsachse des stangenartigen Materials (1).

24. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei die mindestens zwei Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) bestimmungsgemäss oberhalb des stangenartigen Materials (1) angeordnet werden können, insbesondere im Wesentlichen zentriert bezüglich der Längsachse des stangenartigen Materials (1).

25. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei die mindestens zwei Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) bestimmungsgemäss derartig angeordnet werden können, dass der Abstand der Elektroden (5, 6) zu der Oberfläche der des stangenartigen Materials (1) jeweils im Bereich von 2 mm bis 40 mm liegt und der Abstand zwischen den Elektroden (5, 6) im Bereich zwischen 40 mm und 100 mm.

26. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei die Anlage Mittel zur insbesondere automatisierte Einstellung des Abstands der Elektroden (5, 6) zu dem stangenartigen Material (1) umfasst, insbesondere zur Einstellung während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Anlage.

27. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 26, wobei die Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen ausgebildet sind zur Beaufschlagung der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere zwischen 150 KV und 200 KV.

28. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei die Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen ausgebildet sind zur Beaufschlagung der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen mit einer Leistung pro Puls im Bereich zwischen 300 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 500 Joule und 750 Joule.

29. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die Mittel zum Beaufschlagen der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen ausgebildet sind zur Beaufschlagung der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen mit eine Pulsfrequenz im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere zwischen 1 Hz und 5 Hz.

30. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 27, wobei die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung in Längsrichtung des stangenartigen Materials (1) zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) und/oder die Mittel zur Beaufschlagung der Elektrodenanordnung (4) mit Hochspannungspulsen derartig ausgebildet sind, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektrodenanordnung (4) pro Millimeter Relativbewegung mit 0.5 bis 1.0 Pulsen, insbesondere mit 0.1 bis 2.0 Pulsen beaufschlagt werden kann.

31. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 30, wobei Mittel vorhanden sind zum Spülen des Bereichs zwischen den Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1) mit Prozessflüssigkeit (2) im bestimmungsgemässen Betrieb.

32. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 31, wobei eine erste (5) der mindestens zwei Elektroden (5, 6) der Elektrodenanordnung (4) mit den Hochspannungspulsen beaufschlagbar ist, während eine andere (6) der mindestens zwei Elektroden (5, 6) auf einem festen Potential liegt, insbesondere geerdet ist.

33. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 31, wobei die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch das stangenartige Material und/oder entlang der Oberfläche des stangenartigen Materials gleichzeitig mit Pulsen mit unterschiedlichem Potential ungleich dem Erdpotential beaufschlagt werden können.

34. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 33, des Weiteren umfassend eine Anlagensteuerung, mittels welcher, insbesondere während dem bestimmungsgemässen Betrieb, die Energie der Hochspannungspulse, die Frequenz der Hochspannungspulse, die Relativgeschwindigkeit zwischen der Elektrodenanordnung (4) und dem stangenartigen Material (1), der Abstand zwischen den Elektroden (5, 6) und dem stangenartigen Material (1) und/oder bestimmte Anlagenparameter, insbesondere automatisiert, eingestellt und/oder geregelt werden können, insbesondere in Abhängigkeit von im bestimmungsgemässen Betrieb ermittelten Anlagen- und/oder Prozessparametern.

35. Verwendung der Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 34 zur Fragmentierung von Stangen (1) aus Halbleitermaterial, insbesondere aus polykristallinem Silizium.

Claims

1. Method for fragmenting a rod-like material (1), in particular made of a semiconductor material, in particular made of polycrystalline silicon, comprising the steps:

a) providing a section (3) of the rod-like material (1) surrounded by a process fluid (2), in particular by water (2);

b) arranging an electrode arrangement (4) comprising at least two electrodes (5, 6) in the region of this section (3) such that the at least two electrodes (5, 6) are immersed in the process fluid (2) and are at a distance from one another and are each at a distance from the rod-like material (1); and

c) generating high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1) in the region of both electrodes (5, 6) by applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4),

wherein, during the generation of the high-voltage breakdowns, a relative movement in the longitudinal direction of the rod-like material (1) is generated between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) such that the location of the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1) progressively changes in longitudinal direction of the rod-like material (1).

2. Method according to claim 1, wherein the rod-like material (1) is provided completely immersed in the process fluid (2), and in particular, wherein the rod-like material (1) thereby has a horizontal position.

3. Method according to claim 2, wherein the rod-like material (1), in particular in horizontal position, is provided received in a container (7) which is open to the top and which is tub-like or shell-like, and wherein the fragments of the rod-like material (1) emerging from the fragmentation after the fragmentation of the rod-like material (1) are transported with this tub-like or shell-like container (7) from the location of the fragmentation to another location.

4. Method according to claim 1, wherein the rod-like material is provided immersed with one end in the process fluid, and in particular, wherein the rod-like material thereby has an inclined position and the lower end of the rod-like material is immersed in the process fluid.

5. Method according to one of the preceding claims, wherein the rod-like material is moved in its longitudinal direction for generating the relative movement between the electrode arrangement and the rod-like material.

6. Method according to one of the preceding claims, wherein the electrode arrangement (4) is moved in longitudinal direction of the rod-like material (1) for generating the relative movement between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1).

7. Method according to claim 6, wherein the electrode arrangement (4) together with a high voltage generator generating the high voltage pulses is moved in longitudinal direction of the rod-like material (1).

8. Method according to one of the preceding claims, wherein the rod-like material (1) is provided in an inclined or horizontal position and the at least two electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) are arranged above the rod-like material (1), in particular essentially centred with respect to the longitudinal axis of the rod-like material (1).

9. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least two electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) are arranged such that the distance of the electrodes (5, 6) to the surface of the rod-like material (1) lies each in the range between 2 mm and 40 mm and the distance between the electrodes (5, 6) lies in the range between 40 mm and 100 mm.

10. Method according to one of the preceding claims, wherein high voltage pulses are applied to the electrode arrangement (4) in the range between 100 KV and 300 KV, in particular in the range between 150 KV and 200 KV, for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1).

11. Method according to one of the preceding claims, wherein high voltage pulses are applied to the electrode arrangement (4) with a power per pulse between 300 Joule and 1000 Joule, in particular between 500 Joule and 750 Joule, for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1).

12. Method according to one of the preceding claims, wherein high voltage pulse frequencies in the range between 0.5 Hz and 40 Hz, in particular in the range between 1 Hz and 5 Hz, are applied to the electrode arrangement (4) for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1).

13. Method according to one of the preceding claims, wherein the relative movement between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) and/or the application of high voltage pulses to the electrode arrangement (4) take place such that 0.5 to 1.0 pulses, in particular 0.1 to 2.0 pulses, per millimetre relative movement are applied to the electrode arrangement (4).

14. Method according to one of the preceding claims, wherein the region between the electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) is flushed with process liquid (2).

15. Method according to one of the preceding claims, wherein the high voltage pulses are applied to the first (5) of the at least two electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1) while a second (6) of these electrodes (5, 6) lies on a fixed potential, in particular is grounded.

16. Method according to one of the claims 1 to 14, wherein pulses with different potentials unequal to ground potential are simultaneously applied to the at least two electrodes of the electrode arrangement for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material and/or along the surface of the rod-like material.

17. Equipment for performing the method according to one of the preceding claims, comprising:

a) a process room (8) fillable with a process fluid (2), in particular with water (2), for receiving the rod-like material (1) or a section (3) of the rod-like material (1) such that the rod-like material (1) or the section (3) of the rod-like material (1) is surrounded by process fluid (2) when the process room (8) is filled with process fluid (2);

b) an electrode arrangement (4) comprising at least two electrodes (5, 6) which, when the process room (8) is filled with process fluid (2) and as intended is receiving the rod-like material (1) or the section (3) of the rod-like material (1), can be arranged as intended such in the region of the rod-like material (1) or of this section (3) of the rod-like material (1) that the at least two electrodes (5, 6) are immersed in the process fluid (2) and thereby are at a distance from one another and each are at a distance from the rod-like material (1), which distances allow to generate, during the intended operation, high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1) in the region of these electrodes (5, 6) by applying the high voltage pulses to the electrode arrangement (4);

c) means for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1); and

d) means for generating a relative movement in longitudinal direction of the rod-like material (1) between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (4) during the generation of the high voltage breakdowns during the intended operation such that the location of the high voltage breakdowns through the rod-like material (1) and/or along the surface of the rod-like material (1) is progressively changed in longitudinal direction of this material (1), wherein the rod-like material (1) at this location in each case is surrounded by process fluid (2) and the electrodes (5, 6) in each case are immersed in the process fluid (2) at this location.

18. Equipment according to claim 17, wherein the equipment has an arrangement (7) for receiving the rod-like material (1), in particular a container (7) for receiving the rod-like material (1) which is open to the top and which is tub-like or shell-like, by means of which the rod-like material (1) is held completely surrounded by process liquid (2) in the process room (8) during the intended operation, in particular such that the rod-like material (1) thereby has a horizontal position.

19. Equipment according to claim 18, wherein the tub-like or shell-like container (7) after the intended fragmentation operation can be taken from the equipment together with the fragments of the rod-like material (1) which have emerged from the fragmentation.

20. Equipment according to claim 17, wherein the equipment has an arrangement for receiving the rod-like material, by means of which the rod-like can be held such that it is immersed with one end in the process fluid in the process room, in particular such that thereby it has a inclined position and its lower end is immersed in the process fluid in the process room.

21. Equipment according to one of the claims 17 to 20, wherein the means for generating a relative movement between the electrode arrangement and the rod-like material are designed for moving the rod-like material along its longitudinal axis.

22. Equipment according to one of the claims 17 to 21, wherein the means for generating a relative movement between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) are designed for moving the electrode arrangement (4) along the longitudinal axis of the rod-like material (1).

23. Equipment according to claim 22, wherein the means for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) comprise a high voltage pulse generator and the means for generating a relative movement between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) are designed for moving the electrode arrangement (4) together with the high voltage pulse generator along the longitudinal axis of the rod-like material (1) .

24. Equipment according to one of the claims 17 to 23, wherein the at least two electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) can be arranged as intended above the rod-like material (1), in particular essentially centred with respect to the longitudinal axis of the rod-like material (1).

25. Equipment according to one of the claims 17 to 24, wherein the at least two electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) can be arranged as intended such that the distance of the electrodes (5, 6) to the surface of the rod-like material (1) in each case lies in the range of 2 mm to 40 mm and the distance between the electrodes (5, 6) lies in the range between 40 mm and 100 mm.

26. Equipment according to one of the claims 17 to 25, wherein the equipment comprises means for particularly automatically adjusting the distance of the electrodes (5, 6) to the rod-like material (1), in particular for adjusting during the intended operation of the equipment.

27. Equipment according to one of the claims 17 to 26, wherein the means for applying the high voltage pulses to the electrode arrangement (4) are designed for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) in the range between 100 KV and 300 KV, in particular between 150 KV and 200 KV.

28. Equipment according to one of the claims 17 to 27, wherein the means for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) are designed for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) with a power per pulse in the range between 300 Joule and 1000 Joule, in particular between 500 Joule and 750 Joule.

29. Equipment according to one of the claims 17 to 28, wherein the means for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) are designed to apply high voltage pulses to the electrode arrangement (4) with a pulse frequency in the range between 0.5 Hz and 40 Hz, in particular between 1 Hz and 5 Hz.

30. Equipment according to one of the claims 15 to 27, wherein the means for generating a relative movement in the longitudinal direction of the rod-like material (1) between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) and/or the means for applying high voltage pulses to the electrode arrangement (4) are designed such that 0.5 to 1.0 pulses, in particular 0.1 to 2.0 pulses, can be applied to the electrode arrangement (4) per millimetre relative movement during the intended operation.

31. Equipment according to one of the claims 17 to 30, wherein means are provided for flushing the region between the electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1) with process liquid (2) during the intended operation.

32. Equipment according to one of the claims 17 to 31, wherein the high voltage pulses can be applied to a first (5) of the at least two electrodes (5, 6) of the electrode arrangement (4) while another (6) of the at least two electrodes (5, 6) lies on a fixed potential, in particular is grounded.

33. Equipment according to one of the claims 17 to 31, wherein pulses with different potential unequal to the ground potential are simultaneously applied to the at least two electrodes of the electrode arrangement for generating the high voltage breakdowns through the rod-like material and/or along the surface of the rod-like material.

34. Equipment according to one of the claims 17 to 33, further comprising an equipment controller, by means of which, in particular during the intended operation, the energy of the high voltage pulses, the frequency of the high voltage pulses, the relative speed between the electrode arrangement (4) and the rod-like material (1), the distance between the electrodes (5, 6) and the rod-like material (1) and/or certain parameters of the equipment can be adjusted and/or controlled, in particular in an automated way, in particular in dependence on equipment and/or process parameters determined during the intended operation.

35. Use of the equipment according to one of the claims 17 and 34 for fragmenting rods (1) made of semiconductor material, in particular made of polycrystalline silicon.

Revendications

1. Procédé de fragmentation d'un matériau en forme de barre (1), particulièrement constitué d'un matériau semi-conducteur, particulièrement constitué d'un silicium polycristallin, comprenant les étapes:

a) de fournir une section (3) du matériau en forme de barre (1) entourée par un fluide de processus (2), particulièrement de l'eau (2);

b) d'arranger un agencement d'électrodes (4) comprenant au moins deux électrodes (5, 6) dans la région de cette section (3) de sorte que les au moins deux électrodes (5, 6) sont immergés dans le fluide de processus (2) et que chacun est à une distance du matériau en forme de barre (1); et

c) de générer des décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1) dans la région des deux électrodes (5, 6) en appliquant des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4),

pendant la génération des décharges de haute tension un mouvement relatif dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1) étant généré entre l'agencement d'électrodes et le matériau en forme de barre (1) de sorte que la position des décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1) change progressivement dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1).

2. Procédé selon la revendication 1, le matériau en forme de barre (1) étant fourni de manière complètement immergée dans le fluide de processus (2), et particulièrement le matériau en forme de barre (1) ayant par cela une position horizontale.

3. Procédé selon la revendication 2, le matériau en forme de barre (1), particulièrement dans la position horizontale, étant prévu dans un récipient (7) qui est ouvert vers le haut et qui a une forme de tube ou d'enveloppe, et les fragments du matériau en forme de barre (1) qui sortent de la fragmentation après la fragmentation du matériau en forme de barre (1) étant transportés avec ce récipient en forme de tube ou d'enveloppe (7) à partir de la position de la fragmentation jusqu'à une autre position.

4. Procédé selon la revendication 1, le matériau en forme de barre étant fourni de manière immergée avec une extrémité dans le fluide de processus, et particulièrement le matériau en forme de barre ayant par cela une position inclinée et l'extrémité inférieure du matériau en forme de barre étant immergée dans le fluide de processus.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le matériau en forme de barre étant déplacé dans sa direction longitudinale afin de générer le mouvement relatif entre l'agencement d'électrodes et le matériau en forme de barre.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, l'agencement d'électrodes (4) étant déplacé dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1) afin de générer le mouvement relatif entre l'agencement d'électrodes (4) et le matériau en forme de barre (1).

7. Procédé selon la revendication 6, l'agencement d'électrodes (4) ensemble avec un générateur de haute tension qui génère les pulses de haute tension étant déplacé dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1).

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le matériau en forme de barre (1) étant fourni dans une position inclinée ou horizontale et les au moins deux électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4) étant arrangés au-dessus du matériau en forme de barre (1), particulièrement essentiellement de manière centrée par rapport à l'axe longitudinal du matériau en forme de barre (1).

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, les au moins deux électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4) étant arrangés de sorte que la distance entre les électrodes (5, 6) et la surface du matériau en forme de barre (1) est comprise chacune dans la gamme entre 2 mm et 40 mm et la distance entre les électrodes (5, 6) est comprise dans la gamme entre 40 mm et 100 mm.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, des pulses de haute tension étant appliqués à l'agencement d'électrodes (4) dans la gamme entre 100 KV et 300 KV, particulièrement dans la gamme entre 150 KV et 200 KV, afin de générer les décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1).

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, les pulses des haute tension étant appliqués à l'agencement d'électrodes (4) avec une puissance par pulse comprise entre 300 Joules et 1000 Joules, particulièrement entre 500 Joules et 750 Joules, afin de générer les décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1).

12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, les fréquences des pulses de haute tension dans la gamme entre 0.5 Hz et 40 Hz, particulièrement dans la gamme entre 1 Hz et 5 Hz, étant appliquées à l'agencement d'électrodes (4) afin de générer les décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1).

13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le mouvement relatif entre l'agencement d'électrodes (4) et le matériau en forme de barre (1) et/ou l'application des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) se déroulant de sorte que 0.5 à 1.0 puises, particulièrement 0.1 à 2.0 puises, par millimètre de mouvement relatif sont appliqués à l'agencement d'électrodes (4).

14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, la région entre les électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4) et le matériau en forme de barre (1) étant rincée avec du liquide de processus (2).

15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, les pulses de haute tension étant appliqués au premier (5) des au moins deux électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4), afin de générer les décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1), pendant qu'une deuxième (6) de ces électrodes (5, 6) étant à un potentiel fixé, particulièrement à terre.

16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, des pulses avec des potentiels différents qui ne sont pas égaux au potentiel de la terre étant simultanément appliqués aux au moins deux électrodes de l'agencement d'électrodes afin de générer les décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre.

17. Equipement pour exécuter le procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant:

a) une chambre de processus (8) qui peut être remplie d'un fluide de processus (2), particulièrement de l'eau (2), pour recevoir le matériau en forme de barre (1) ou une section du matériau en forme de barre (1) de sorte que le matériau en forme de barre (1) ou la section (3) du matériau en forme de barre (1) est entourée par un fluide de processus (2) quand la chambre de processus (8) est remplie de fluide (2);

b) un agencement d'électrodes (4) comprenant au moins deux électrodes (5, 6) qui peuvent être arrangés comme prévu dans la région du matériau en forme de barre (1) ou de la section (3) du matériau en forme de barre (1), quand la chambre de processus (8) est remplie du fluide de processus (2) et comme prévu reçoit le matériau en forme de barre (1) ou la section (3) du matériau en forme de barre, de sorte que les au moins deux électrodes (5, 6) sont immergés dans le fluide de processus (2) et sont par conséquent à une distance du matériau en forme de barre (1), la distance permettant de générer, pendant l'opération comme prévu, des décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1) dans la région de ces électrodes (5, 6) en appliquant les pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4);

c) des moyens pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) afin de générer des décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1); et

d) des moyens pour générer un mouvement relatif dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1) entre l'agencement d'électrodes et le matériau en forme de barre (1), pendant la génération des décharges de haute tension en opération comme prévu, de sorte que la position des décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre (1) et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre (1) change progressivement en direction longitudinale du matériau en forme de barre (1), le matériau en forme de barre (1) étant en tout cas entouré dans cette position par du fluide de processus (2) et les électrodes (5, 6) étant en tout cas immergés dans le fluide de processus (2) dans cette position.

18. Equipement selon la revendication 17, l'équipement ayant un arrangement (7) pour recevoir le matériau en forme de barre (1), particulièrement un récipient (7) pour recevoir le matériau en forme de barre (1) qui est ouvert vers le haut et qui a une forme de tube ou d'enveloppe, à l'aide duquel le matériau en forme de barre (1) est complètement entouré par du liquide de processus (2) dans la chambre de processus (8) pendant l'opération comme prévu, particulièrement de sorte que le matériau en forme de barre (1) a par cela une position horizontale.

19. Equipement selon la revendication 18, le récipient (7) pour recevoir le matériau en forme de tube ou d'enveloppe pouvant être enlevé de l'équipement ensemble avec les fragments du matériau en forme de barre (1) sorties de la fragmentation.

20. Equipement selon la revendication 17, l'équipement ayant un agencement pour recevoir le matériau en forme de barre (1), à l'aide duquel le matériau en forme de barre (1) peut être fourni de manière immergée avec une extrémité dans le fluide de processus dans la chambre de processus, particulièrement de sorte qu'il a par cela une position inclinée et son extrémité inférieure est immergée dans le fluide de processus dans la chambre de processus.

21. Equipement selon l'une des revendications 17 à 20, les moyens pour générer un mouvement relatif entre l'agencement d'électrodes le matériau en forme de barre étant conçus pour déplacer le matériau en forme de barre dans sa direction longitudinale.

22. Equipement selon l'une des revendications 17 à 21, les moyens pour générer un mouvement relatif entre l'agencement d'électrodes (4) et le matériau en forme de barre étant conçus pour déplacer l'agencement d'électrodes (4) dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1).

23. Equipement selon la revendication 22, les moyens pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) comprenant un générateur de haute tension et les moyens pour générer un mouvement relatif entre l'agencement d'électrodes le matériau en forme de barre (1) étant conçus pour déplacer l'agencement d'électrodes (4) ensemble avec le générateur de haute tension le long de l'axe longitudinal du matériau en forme de barre (1).

24. Equipement selon l'une des revendications 17 à 23, les au moins deux électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4) pouvant être arrangés comme prévu au-dessus du matériau en forme de barre (1), particulièrement essentiellement de manière centrée par rapport à l'axe longitudinal du matériau en forme de barre (1).

25. Equipement selon l'une des revendications 17 à 24, les au moins deux électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4) pouvant être arrangés comme prévu de sorte que la distance des électrodes (5, 6) à la surface du matériau en forme de barre (1) est comprise chacune dans la gamme entre 2 mm et 40 mm et la distance entre les électrodes (5, 6) est comprise dans la gamme entre 40 mm et 100 mm.

26. Equipement selon l'une des revendications 17 à 25, l'équipement comprenant des moyens pour ajuster, particulièrement automatiquement, la distance entre les électrodes (5, 6) et le matériau en forme de barre (1), particulièrement pour l'ajuster pendant l'opération comme prévu de l'équipement.

27. Equipement selon l'une des revendications 17 à 26, les moyens pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) étant conçus pour appliquer des décharges de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) dans la gamme entre 100 KV et 300 KV, particulièrement dans la gamme entre 150 KV et 200 KV.

28. Equipement selon l'une des revendications 17 à 27, les moyens pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) étant conçus pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) avec une puissance par pulse comprise entre 300 Joules et 1000 Joules, particulièrement entre 500 Joules et 750 Joules.

29. Equipement selon l'une des revendications 17 à 28, les moyens pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) étant conçus pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) avec une fréquence comprise entre 0.5 Hz et 40 Hz, particulièrement dans la gamme entre 1 Hz et 5 Hz.

30. Equipement selon l'une des revendications 15 à 27, les moyens pour générer un mouvement relatif dans la direction longitudinale du matériau en forme de barre (1) entre l'agencement d'électrodes le matériau en forme de barre (1) et/ou les moyens pour appliquer des pulses de haute tension à l'agencement d'électrodes (4) étant conçus de sorte que 0.5 à 1.0 puises, particulièrement 0.1 à 2.0 puises, peuvent être appliqués par millimètre de mouvement relatif à l'agencement d'électrodes (4) en opération comme prévu.

31. Equipement selon l'une des revendications 17 à 30, des moyens étant prévus pour rincer la région entre les électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4) et le matériau en forme de barre (1) avec du liquide de processus (2) en opération comme prévu.

32. Equipement selon l'une des revendications 17 à 31, les pulses de haute tension pouvant être appliqués à une premier des au moins deux électrodes (5, 6) de l'agencement d'électrodes (4), pendant qu'une deuxième (6) de ces électrodes (5, 6) peut être à un potentiel fixé, particulièrement à terre.

33. Equipement selon l'une des revendications 17 à 31, des pulses avec des potentiels différents qui ne sont pas égaux au potentiel de la terre étant simultanément appliqués aux au moins deux électrodes de l'agencement d'électrodes afin de générer les décharges de haute tension à travers le matériau en forme de barre et/ou le long de la surface du matériau en forme de barre.

34. Equipement selon l'une des revendications 17 à 33, comprenant en outre une commande d'équipement à l'aide de laquelle, particulièrement en opération comme prévu, l'énergie des pulses de haute tension, la fréquence des pulses de haute tension, la vitesse relative entre l'agencement d'électrodes (4) et le matériau en forme de barre (1), la distance entre les électrodes (5, 6) et le matériau en forme de barre (1) et/ou des certain paramètres de l'équipement pouvant être ajustés de manière automatique, particulièrement dépendant de paramètres de l'équipement et/ou de processus déterminés pendant l'opération.

35. Utilisation de l'équipement selon l'une des revendications 17 à 34 pour fragmenter des barres (1) constituées d'un matériau semi-conducteur, particulièrement constituées de silicium polycristallin.

Zeichnung