(57)【要約】  原料シリコンの純度を低下させることがなく、かつ、メンテナンスが容易なシリコン支持装置およびこれを用いたシリコン加熱急冷装置を提供する。  このシリコン支持装置１４は、冷却媒体Ｌが通流する内部通流路３４が形成された複数のパイプ３２を互いに所定の間隔をあけて配設することによって構成されており、原料シリコン１２を支持するシリコン支持部２２、パイプ３２の外面に接して配設され、原料シリコン１２とパイプ３２との間に介在して原料シリコン１２とパイプ３２とが接触することを防止するチタン製の接触防止材２４、および接触防止材２４をパイプ３２に固定するチタン製の固定部材２６を備えている。
2009019749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料シリコンを支持した状態で加熱され、然る後、急冷されるシリコン支持装置であって、
冷却媒体が通流する内部通流路が形成された複数のパイプを互いに所定の間隔をあけて配設することによって構成された、前記原料シリコンを支持するシリコン支持部、
前記パイプの外面に接して配設され、前記原料シリコンと前記パイプとの間に介在して前記原料シリコンと前記パイプとが接触することを防止するチタン製の接触防止材、および
前記接触防止材を前記パイプに固定するチタン製の固定部材を備えるシリコン支持装置。
【請求項２】
前記接触防止材は、チタン製のパイプを縦割りにして形成されており、
前記固定部材は、帯状に形成されており、
前記接触防止材は、前記パイプとともに固定部材で巻回されることにより固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシリコン支持装置。
【請求項３】
前記接触防止材は、複数の前記パイプ上に敷設されており、前記接触防止材には、通水孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリコン支持装置。
【請求項４】
前記シリコン支持部の端部に配設され、前記原料シリコンと当接する当接部をさらに備えており、
前記当接部は、当接部本体、および前記原料シリコンと前記当接部本体との間に介在して前記原料シリコンと前記当接部本体とが接触するのを防止するチタン製の当接部用接触防止材を有することを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のシリコン支持装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のシリコン支持装置と、
前記原料シリコンおよび前記シリコン支持装置を加熱する加熱装置と、
前記原料シリコンおよび前記シリコン支持装置を水没させて急冷する水槽とを備えるシリコン加熱急冷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料として用いられるシリコンウエーハの原料となる原料シリコンの破砕を目的として、この原料シリコンを支持した状態で加熱装置において加熱され、当該加熱装置から取り出された後、原料シリコンを支持した状態で急冷されるシリコン支持装置およびシリコン加熱急冷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料として用いられるシリコンウエーハは、略円柱状に形成された単結晶シリコンをその直径方向に所定の厚さで切断して製造される。この単結晶シリコンは、溶解した原料シリコンに種結晶となる単結晶シリコン片を浸漬し、然る後、ゆっくりと引き上げながら結晶成長させることにより製造される。なお、原料シリコンには、他の単結晶シリコンから所定枚数のシリコンウエーハを切断した残部のシリコンあるいはシーメンス法やモノシラン法によって製造された多結晶シリコンが用いられる。【０００３】
原料シリコンの溶融は、原料シリコンを石英製のルツボに充填し、これを加熱することによって行われるが、原料シリコンの溶融を効率良く行うためには、原料シリコンをルツボに充填しやすい大きさまで破砕しなければならない。【０００４】
原料シリコンの破砕は、従来、タングステン製のハンマー等を用いて人力で行われていた。しかし、非常に硬い原料シリコンを人力で破砕するのは重労働であり、また、破砕時にハンマー等を形成するタングステンが原料シリコンの表面に付着して原料シリコンの純度を低下させるという問題があった。【０００５】
このような問題を解決するため、原料シリコンを高温に加熱し、然る後、急冷して、原料シリコンにクラックを生じさせるシリコン加熱急冷装置が開発されている（特許文献１）。特許文献１のシリコン加熱急冷装置は、原料シリコンを加熱する加熱炉と、加熱した原料シリコン受け入れて冷却するための水を貯留する水槽とで構成されている。加熱炉は、原料シリコンを収容する炉本体を有しており、この炉本体は、原料シリコンを出し入れするために開閉できるようになっている。また、炉本体の内部には、加熱用ヒータと、原料シリコンを該炉本体内において支持するシリコン支持装置とが設けられている。このシリコン支持装置は、原料シリコンを支持するパイプを備えており、当該パイプの表面は、チタンでコーティングされている。【０００６】
特許文献１のシリコン加熱急冷装置によれば、加熱炉で原料シリコンを加熱した後、加熱炉の炉本体を開いて原料シリコンを支持した状態のシリコン支持装置を加熱炉の外に突き出し、原料シリコンを水槽に投入する。加熱された原料シリコンを水槽内に投入すると、原料シリコンは水槽に貯留された水によって急冷され、原料シリコンにクラックが生じる。クラックが生じた原料シリコンは非常に脆くなっており、軽い衝撃を与えるだけで容易に破砕されることから、特許文献１のシリコン加熱急冷装置を用いることにより原料シリコンを破砕するための労力を極小化することができる。【０００７】
また、原料シリコンを支持するパイプはチタンでコーティングされており、原料シリコンがチタンのコーティングと接触している限り、原料シリコンの純度が低下するおそれはない。すなわち、通常、チタンの表面には、硬度が高く、かつ、化学的に安定した性質を有している酸化チタンが形成されており、この酸化チタンが原料シリコンと接触しても、原料シリコンの表面にチタンが付着する可能性は低い。また、万一、酸化チタンが原料シリコンに付着しても、原料シリコンを化学的にエッチングすることで、付着した酸化チタンを容易に除去することができる。
【特許文献１】特開２００５−２８８３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１のシリコン支持装置でも原料シリコンの純度が低下するという問題は完全に解決されていなかった。すなわち、特許文献１のシリコン支持装置が備えるパイプにチタンをコーティングするコーティング工程において、当該コーティングにピンホールが生じるおそれがあった。また、特許文献１のシリコン支持装置が備えるパイプは、加熱炉において約１０００℃の雰囲気下で加熱される一方で加熱炉の外に突き出されて冷却されるので、パイプが加熱と冷却とを交互に受けることにより、パイプとチタンコーティングとの間における熱延びの差に起因して、パイプの表面からチタンのコーティングが剥がれ落ちるおそれがあった。【０００９】
このように、コーティングにピンホールが生じたり、パイプの表面からコーティングが剥がれ落ちたりすると、原料シリコンとパイプとが直に接触して原料シリコンの表面にパイプを形成するステンレスが付着し、原料シリコンの純度が低下するという問題があった。【００１０】
また、コーティングにピンホールが生じたり、パイプの表面からコーティングが剥がれ落ちたりした場合、再度チタンのコーティング作業を行う必要があり、この作業を行うためには、シリコン支持装置を炉本体から取り外した後、チタンのコーティングを行うことのできる工場などに搬送する必要があった。このため、原料シリコンの破砕作業を長期間停止しなければならず、メンテナンスが困難という問題があった。【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、原料シリコンの純度を低下させることがなく、かつ、メンテナンスが容易なシリコン支持装置およびこれを用いたシリコン加熱急冷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求の範囲第１項に記載のシリコン支持装置１４は、「原料シリコン１２を支持した状態で加熱され、然る後、急冷されるシリコン支持装置１４であって、冷却媒体Ｌが通流する内部通流路３４が形成された複数のパイプ３２を互いに所定の間隔をあけて配設することによって構成された、原料シリコン１２を支持するシリコン支持部２２、パイプ３２の外面に接して配設され、原料シリコン１２とパイプ３２との間に介在して原料シリコン１２とパイプ３２とが接触することを防止するチタン製の接触防止材２４、および接触防止材２４をパイプ３２に固定するチタン製の固定部材２６を備える」シリコン支持装置１４である。【００１３】
本発明に係るシリコン支持装置１４によれば、チタン製の接触防止材２４が原料シリコン１２とパイプ３２との間に介在し、原料シリコン１２とパイプ３２とが接触するのを防止している。また、このチタン製の接触防止材２４は、固定部材２６によってパイプ３２に固定されている。したがって、コーティングによってパイプ３２にチタンを取り付ける必要がなく、チタンのコーティング工程におけるピンホールの発生を懸念する必要がない。また、シリコン支持装置１４が加熱と冷却とを交互に受けたときに生じる、パイプ３２と接触防止材２４および固定部材２６との間における熱延びの差は、主に固定部材２６の伸縮によって吸収される。このため、接触防止材２４がパイプ３２から剥がれ落ちるおそれがない。【００１４】
また、万一、接触防止材２４や固定部材２６が摩耗するなどの問題が生じても、問題のある接触防止材２４や固定部材２６を交換するだけでよく、シリコン支持装置１４を工場などに搬送して修理を行う必要がない。【００１５】
また、通常、チタンの表面には、硬度が高く、かつ、化学的に安定した性質を有する酸化チタンが形成されているが、チタンが約３８０℃以上に加熱されると、酸化チタンが接触防止材２４および固定部材２６の表面だけでなく、接触防止材２４および固定部材２６の内部にまで形成されることにより、接触防止材２４および固定部材２６が脆化する。しかし、本発明に係るシリコン支持装置１４によれば、パイプ３２の内部通流路３４には、冷却媒体Ｌが通流されており、パイプ３２やパイプ３２の外面に接して配設された接触防止材２４および固定部材２６は冷却媒体Ｌによって冷却される。このため、シリコン支持装置１４が原料シリコン１２とともに約１０００℃の加熱装置１６の中で加熱されても、接触防止材２４および固定部材２６が不所望に高温となって脆化することを回避できる。【００１６】
さらに、原料シリコン１２を支持するシリコン支持部２２は、複数のパイプ３２で構成されているので、パイプ３２の本数、あるいはパイプ３２同士の間隔を変更することにより、原料シリコン１２の大きさや形状に適したシリコン支持部２２を構成することができる。【００１７】
請求の範囲第２項に記載のシリコン支持装置１４は、請求の範囲第１項に記載のシリコン支持装置１４に関し、「接触防止材２４は、チタン製のパイプを縦割りにして形成されており、固定部材２６は、帯状に形成されており、接触防止材２４は、パイプ３２とともに固定部材２６で巻回されることにより固定されている」ことを特徴とする。【００１８】
本発明に係るシリコン支持装置１４によれば、固定部材２６を巻き付けることにより、チタン製のパイプを縦割りにして形成された接触防止材２４がパイプ３２に固定されているので、接触防止材２４の着け外しを簡単に行うことができる。したがって、メンテナンスが容易なシリコン支持装置１４を提供することができる。【００１９】
請求の範囲第３項に記載のシリコン支持装置１４によれば、請求の範囲第１項に記載のシリコン支持装置１４に関し、「接触防止材２４は、複数のパイプ３２上に敷設されており、接触防止材２４には、通水孔６０が設けられている」ことを特徴とする。【００２０】
本発明に係るシリコン支持装置１４によれば、接触防止材２４は、複数のパイプ３２上に敷設されているので、接触防止材２４が個々のパイプ３２に対して別々に取り付けられている場合に比べ、少ない手間でシリコン支持部２２に取り付けられた接触防止材２４の脱着を行うことができる。したがって、さらにメンテナンスが容易なシリコン支持装置１４を提供することができる。【００２１】
また、原料シリコン１２を支持した状態でシリコン支持装置１４を水没させて原料シリコン１２を急冷し、その後、原料シリコン１２を水中から取り出す場合、接触防止材２４に設けられた通水孔６０を水槽１８内の水が通流するので、シリコン支持装置１４を水槽１８内に水没させやすいとともに、シリコン支持装置１４を水中から取り出す際の水切りがよい。【００２２】
請求の範囲第４項に記載のシリコン支持装置１４は、請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のシリコン支持装置１４に関し、「シリコン支持部２２の端部に配設され、原料シリコン１２と当接する当接部２８をさらに備えており、当接部２８は、当接部本体３５、および原料シリコン１２と当接部本体３５との間に介在して原料シリコン１２と当接部本体３５とが接触するのを防止するチタン製の当接部用接触防止材３６を有する」ことを特徴とする。【００２３】
本発明に係るシリコン支持装置１４によれば、シリコン支持部２２の端部に原料シリコン１２と当接する当接部２８が配設されている。このため、万一、原料シリコン１２がシリコン支持部２２の上をパイプ３２の軸方向に移動しても、原料シリコン１２は、パイプ３２の端部で当接部２８に当接し、それ以上移動しない。したがって、原料シリコン１２がシリコン支持装置１４から転落することを防止できる。【００２４】
また、チタン製の当接部用接触防止材３６が原料シリコン１２と当接部本体３５との間に介在して原料シリコン１２と当接部本体３５とが接触することを防止するので、原料シリコン１２の表面に異物が付着して原料シリコン１２の純度が低下するおそれがない。【００２５】
請求の範囲第５項に記載の発明は、「請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のシリコン支持装置１４と、原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を加熱する加熱装置１６と、原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を水没させて急冷する水槽１８とを備える」シリコン加熱急冷装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ピンホールの発生を懸念する必要がなく、また、接触防止材がパイプから剥がれ落ちるおそれがないことから、原料シリコンの表面に異物が付着して原料シリコンの純度が低下するおそれがなく、さらに、メンテナンスが容易なシリコン支持装置およびこれを用いたシリコン加熱急冷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるシリコン加熱急冷装置を示す(a)正面図および(b)右側面図である。
【図２】本発明にかかるシリコン支持装置の第１実施例を示す(a)正面図および(b)平面図である。
【図３】固定部材を用いてパイプに接触防止材を固定した状態を示す斜視図である。
【図４】固定部材を用いてパイプに接触防止材を固定する方法を示す図である。
【図５】図２(a)におけるV部分の拡大断面図である。
【図６】図２(a)におけるVI-VI線矢印方向からみた図である。
【図７】図２(a)におけるVII-VII線矢印方向からみた図である。
【図８】原料シリコンの加熱冷却方法を示す図である。
【図９】(a)固定部材の変形例および(b)第１実施例の固定部材について説明する図である。
【図１０】固定部材の変形例について説明する図である。
【図１１】本発明にかかるシリコン支持装置の第２実施例を示す(a)正面図および(b)平面図である。
【図１２】固定部材を用いて、第２実施例に係る接触防止材をパイプに固定する方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…シリコン加熱急冷装置
１２…原料シリコン
１４…シリコン支持装置
１６…加熱装置
１８…水槽
２０…クレーン
２２…シリコン支持部
２４…接触防止材
２６…固定部材
２８…当接部
３０…軸部
３２…パイプ
３４…（パイプ３２の）内部通流路
３５…当接部本体
３６…当接部用接触防止材
３７…（当接部本体３５の）内部通流路
３８…パイプ連通孔
４０…軸部連通孔
４２…（軸部３０の）内部通流路
４４…切り欠き
４６…孔
４７…ネジ
４８…当接部連通孔
５０…冷却媒体給排出孔
５２…フック
５４…貫通孔
５６…ワイヤー掛け部
５８…ヒータ
５９…ホース
６０…通水孔
６２…固定部材貫通孔
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施例）
以下、本発明が適用されたシリコン加熱急冷装置１０について説明する。本実施例に係るシリコン加熱急冷装置１０は、原料シリコン１２にクラックを生じさせることを目的として、原料シリコン１２を高温に加熱した後、当該原料シリコン１２を水没させて急冷する装置であり、図１に示すように、大略、シリコン支持装置１４と加熱装置１６と水槽１８とシリコン支持装置１４を吊り上げるクレーン２０とを備えている。【００３０】
シリコン支持装置１４は、原料シリコン１２を支持し、原料シリコン１２を支持した状態で加熱装置１６において加熱され、加熱された後に加熱装置１６から取り出され、さらに原料シリコン１２を支持した状態で水槽１８の中に水没される装置であり、図２に示すように、大略、シリコン支持部２２、接触防止材２４、固定部材２６、当接部２８および軸部３０で構成されている。【００３１】
シリコン支持部２２は、原料シリコン１２を支持する部材であって、互いに間隔をあけて平行に配設された複数のパイプ３２で構成されている。【００３２】
パイプ３２は、ステンレス鋼で形成されており、その内部には、図３に示すように、パイプ３２を冷却するための冷却媒体Ｌが通流する内部通流路３４が形成されている。なお、冷却媒体Ｌの通流路については、後ほど説明する。【００３３】
また、本実施例に係るシリコン支持部２２には、図２に示すように、パイプ３２同士の間隔を所定の長さに保持するための保持部材Ｈがパイプ３２の軸方向に直交する向きに所定の数（本実施例では、４箇所）配設されている。なお、保持部材Ｈは、パイプ３２の下面に溶接止めされている。【００３４】
接触防止材２４は、シリコン支持部２２に原料シリコン１２を載置したとき、原料シリコン１２とパイプ３２とが直接に接触することを防止する部材であり、高純度のチタン製のパイプを半分に縦割りして（つまり、パイプの中心を通る面で当該パイプの軸方向に切断して）形成されている。また、接触防止材２４の内径は、パイプ３２の外径と略等しくなるように設定されており、接触防止材２４の内面とパイプ３２の外面とは、互いに面で接触している。さらに、接触防止材２４は、パイプ３２の全長に略等しい長さに形成されており、１本のパイプ３２に対して１本の接触防止材が固定されている。また、本実施例における接触防止材２４の厚さは、０．５ｍｍである。なお、運搬や取扱いを容易にするため、接触防止材２４の長さをパイプ３２の長さに比べて短く形成し、複数の接触防止材２４をその長手方向に連続して隙間なく並べることにより、パイプ３２の全長をカバーしてもよい。【００３５】
固定部材２６は、接触防止材２４をパイプ３２に固定するために用いられる高純度のチタン製の帯状部材であり、パイプ３２の外周長よりもやや長く形成されている。また、１つの接触防止材２４をパイプ３２に固定するため、複数の固定部材２６がそれぞれ所定の間隔をあけて配設されている。【００３６】
ここで、本実施例における接触防止材２４の固定方法について、図４を用いて詳述する。まず、パイプ３２と接触防止材２４と固定部材２６とを準備し（図４（ａ））、原料シリコン１２が当接する位置において接触防止材２４をパイプ３２の外面に取り付け、接触防止材２４の外面に固定部材２６を配設する（図４（ｂ））。然る後、固定部材２６を接触防止材２４およびパイプ３２に巻き付けて、接触防止材２４をパイプ３２に固定する。このとき、固定部材２６は、パイプ３２の外周長よりもやや長く形成されているので、固定部材２６の両端部２６ａ、２６ｂには、若干の余りが生じている。そこで、固定部材２６の一方端部２６ａを折り返して固定部材２６の他方端部２６ｂを挟み込む（図４（ｃ））。然る後、固定部材２６の一方端部２６ａと他方端部２６ｂとを一体としてパイプ３２の外面に沿って折り返す。以上より、固定部材２６による接触防止材２４のパイプ３２への固定が完了する（図４（ｄ））。【００３７】
当接部２８は、図２に示すように、シリコン支持部２２の端部に配設され、原料シリコン１２と当接する部材であり、当接部本体３５と当接部用接触防止材３６とで構成されている。また、本実施例では、一対の当接部２８が互いに対向するようにしてシリコン支持部２２の両端部に配設されている。【００３８】
当接部本体３５は、パイプの軸方向に対して直交する方向に延びる略三角形状の板材であり、当接部本体３５の内部には、図５に示すように、冷却媒体Ｌが通流する内部通流路３７が設けられている。さらに、この内部通流路３７は、当接部本体３５の下端部に形成されたパイプ連通孔３８を介してパイプ３２の内部通流路３４に連通されているとともに、当接部本体３５の上端部に形成された軸部連通孔４０を介して軸部３０の内部通流路４２（後述）に連通されている。すなわち、パイプ３２は、当接部本体３５の下端部に接続されており、軸部３０は、当接部本体３５の上端部に接続されている。【００３９】
当接部用接触防止材３６は、原料シリコン１２と当接部本体３５との間に介在して原料シリコン１２と当接部本体３５とが接触することを防止するチタン製の板状部材であり、図２に示すように、２つの当接部本体３５同士が対向する面にそれぞれ取り付けられている。以下、当接部本体３５における、当接部用接触防止材３６が取り付けられた面を当接部本体３５の「内面」とよび、軸部３０が取り付けられた面を当接部本体３５の「外面」とよぶ。【００４０】
当接部用接触防止材３６は、図６に示すように、当接部本体３５の内面と略同一の形状を有しており、当接部本体３５の内面に接続されたパイプ３２と干渉しないように、パイプ３２の接続位置に対応する位置に切り欠き４４が設けられている。また、当接部用接触防止材３６には、当接部本体３５の内面に設けられたネジ孔（図示せず）に対応する位置に孔４６が設けられており、当接部用接触防止材３６は、孔４６を貫通してネジ孔に螺合されたチタン製のネジ４７によって当接部本体３５の内面に密接するように取り付けられている。【００４１】
軸部３０は、当接部２８を構成する当接部本体３５の外面に取り付けられている円柱状部材であり、図５に示すように、内部に内部通流路４２を有する。また、軸部３０には、軸部３０の一方端面（図５における左側端面）を貫通して内部通流路４２と当接部本体３５の内部通流路３７とを連通する当接部連通孔４８と、軸部３０の他方端部において軸部３０の外周面を貫通して内部通流路４２に連通する冷却媒体給排出孔５０とが設けられている。軸部３０は、軸部３０に設けられた当接部連通孔４８と、当接部本体３５に設けられた軸部連通孔４０とが互いに連通するようにして、当接部本体３５の上端部に接続されている。すなわち、一方の軸部３０における冷却媒体給排出孔５０は、軸部３０の内部通流路４２、一方の当接部本体３５の内部通流路３７、パイプ３２の内部通流路３４、他方の当接部本体３５の内部通流路３７および他方の軸部３０の内部通流路４２を介して他方の軸部３０の冷却媒体給排出孔５０に連通している。【００４２】
また、軸部３０には、シリコン支持装置１４を吊り上げるためのフック５２が取り付けられている。フック５２は、軸部３０に対して直交する方向に延びる略長方形状の板材であり、フック５２の中央部には、図７に示すように、軸部３０が貫通する貫通孔５４が設けられている。また、貫通孔５４を挟んだ上下位置には、シリコン支持装置１４を吊り上げる際にクレーン２０のワイヤーが掛けられるワイヤー掛け部５６がそれぞれ形成されている。また、フック５２は、軸部３０の長手方向に対する略中央において、溶接などの手段によって軸部３０に固着されている。【００４３】
加熱装置１６は、図１に示すように、その内部に原料シリコン１２と原料シリコン１２を支持した状態のシリコン支持装置１４とを収容し、大気圧下で加熱する装置であり、加熱装置１６の内部には、所定の温度まで原料シリコン１２を加熱するヒータ５８が設けられている。また、加熱装置１６は、原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を収容あるいは取り出す際に加熱装置１６を開閉する開閉装置（図示せず）を備えている。加熱装置１６の停止中あるいは加熱中において、加熱装置１６は閉じた状態になっており、原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を収容しあるいは取り出すとき、加熱装置１６は開いた状態になる。【００４４】
水槽１８は、原料シリコン１２を急冷するための水を貯留するものであり、原料シリコン１２を支持した状態のシリコン支持装置１４を水没させることができる大きさに形成されている。なお、本実施例では、原料シリコン１２を急冷するための水として、超純水が使用されている。【００４５】
クレーン２０は、吊り下げたシリコン支持装置１４を加熱装置１６から水槽１８まで移動させるとともに、所定の位置および高さでシリコン支持装置１４を保持するものである。【００４６】
本実施例に係るシリコン加熱急冷装置１０を用いて原料シリコン１２を加熱し、冷却する手順について、図８を用いて説明する。【００４７】
加熱装置１６の電源スイッチ（図示せず）をオンにして加熱装置１６のヒータ５８に給電し、加熱装置１６の内部温度を大気圧下で約１，０００℃まで昇温させる。【００４８】
また、シリコン支持装置１４における一方の軸部３０に形成された冷却媒体給排出孔５０および他方の軸部３０に形成された冷却媒体給排出孔５０にそれぞれホース５９を接続し、一方の軸部３０の冷却媒体給排出孔５０から、該軸部３０に冷却媒体Ｌを供給する。【００４９】
冷却媒体Ｌの供給量は、シリコン支持装置１４を加熱装置１６内で加熱する際、接触防止材２４、固定部材２６および当接部用接触防止材３６の温度を３８０℃以下に維持できるように設定される。特に、本実施例では、固定部材２６が巻回されている位置と固定部材２６が巻回されていない位置との間において、接触防止材２４の温度に差が生じることから、冷却媒体Ｌの供給量を設定する際には、固定部材２６が巻回されていない位置における接触防止材２４の温度が３８０℃以下になるようにする必要がある。すなわち、固定部材２６が巻回されている位置では、パイプ３２と接触防止材２４とが密接していることから、接触防止材２４がパイプ３２を介して冷却媒体Ｌからの冷却効果を受ける度合いが高い。しかし、固定部材２６が巻回されていない位置では、接触防止材２４とパイプ３２との接触が弱く、当該位置における接触防止材２４がパイプ３２を介して冷却媒体Ｌからの冷却効果を受ける度合いが低い。【００５０】
軸部３０の内部通流路４２に供給された冷却媒体Ｌは、一方の当接部本体３５、パイプ３２および他方の当接部本体３５を経由して他方の軸部３０に設けられた冷却媒体給排出孔５０から排出される。【００５１】
加熱装置１６内の昇温が完了したことを確認し、開閉装置により加熱装置１６を開いた状態にする。そして、クレーン２０を用いて原料シリコン１２を支持した状態のシリコン支持装置１４を加熱装置１６内に収容し、加熱装置１６を閉じる。然る後、昇温された加熱装置１６内で原料シリコン１２を約６００℃まで加熱する（図８（ａ））。【００５２】
このとき、シリコン支持装置１４も同様に加熱されるが、シリコン支持装置１４を構成するパイプ３２、当接部本体３５および軸部３０の内部には、冷却媒体Ｌが通流されているので、これらの温度が不所望に高くなることはない。また、パイプ３２に面で接するように固定された接触防止材２４および固定部材２６もパイプ３２を介して冷却媒体Ｌからの冷却作用を受けるので、接触防止材２４および固定部材２６が不所望に高温となって脆化することを回避できる。さらに、当接部本体３５に密接する当接部用接触防止材３６も当接部本体３５を介して冷却媒体Ｌからの冷却作用を受けるので、当接部用接触防止材３６が不所望に高温となって脆化することを回避できる。【００５３】
原料シリコン１２の加熱を完了した後、加熱装置１６を開いた状態にして原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を取り出し、すぐに原料シリコン１２を支持した状態のシリコン支持装置１４を水槽１８に貯留した超純水に水没させる（図８（ｂ））。すると、水槽１８に貯留された超純水によって急冷された原料シリコン１２にクラックが生じる。なお、シリコン支持装置１４を構成するパイプ３２などの冷却媒体Ｌによる冷却作用を受ける部材は、原料シリコン１２ほど高温になっていないので、水槽１８に貯留された超純水によって冷却されてもクラックや破損が発生することはない。【００５４】
水槽１８内の水で原料シリコン１２を十分に冷却した後、原料シリコン１２を水槽１８から引き上げ、原料シリコン１２を床に降ろしてシリコン加熱急冷装置１０による原料シリコン１２の加熱および急冷が終了する（図８（ｃ））。なお、クラックが生じた原料シリコン１２は、非常に脆くなっており、軽い衝撃を与えるだけで容易に破砕することができる。【００５５】
本実施例に係るシリコン支持装置１４によれば、チタン製の接触防止材２４が原料シリコン１２とパイプ３２との間に介在し、原料シリコン１２とパイプ３２とが接触するのを防止しており、また、この接触防止材２４は、固定部材２６によってパイプ３２に固定されている。このため、コーティングによってパイプ３２にチタンを取り付ける必要がなくなり、コーティング工程におけるピンホールの発生を懸念する必要がない。また、シリコン支持装置１４が加熱と冷却とを交互に受けたときに生じる、パイプ３２と接触防止材２４および固定部材２６との間における延びの違いは、主に固定部材２６の伸縮によって吸収される。このため、接触防止材２４がパイプ３２から剥がれ落ちるおそれがない。【００５６】
また、万一、接触防止材２４や固定部材２６が摩耗するなどの問題が生じても、問題のある接触防止材２４や固定部材２６を交換するだけでよく、シリコン支持装置１４を工場などに搬送して修理を行う必要がない。【００５７】
したがって、本実施例によれば、ピンホールの発生を懸念する必要がなく、また、接触防止材２４がパイプ３２から剥がれ落ちるおそれがないことから、原料シリコン１２の表面に異物が付着して原料シリコン１２の純度が低下するおそれがなく、さらに、メンテナンスが容易なシリコン支持装置１４およびこれを用いたシリコン加熱急冷装置１０を提供することができる。【００５８】
また、固定部材２６を巻き付けることによって接触防止材２４がパイプ３２に固定されているので、接触防止材２４の着け外しを簡単に行うことができる。したがって、メンテナンスが容易なシリコン支持装置１４を提供することができる。【００５９】
また、接触防止材２４は、パイプを縦割りにして形成されているので、加熱装置１６に収容されて熱を受けた接触防止材２４は板状に広がろうとする。ここで、本実施例では、固定部材２６が接触防止材２４に巻回されているので、固定部材２６は、接触防止材２４が広がろうとする力を常に受けることになる。このため、振動などによって固定部材２６が緩むのを防止できる。【００６０】
また、通常、チタンの表面には、硬度が高く、かつ、化学的に安定した性質を有する酸化チタンが形成されているが、チタンが約３８０℃以上に加熱されると、酸化チタンが接触防止材２４および固定部材２６の表面だけでなくこれらの内部にまで形成され、接触防止材２４および固定部材２６が脆化する。しかし、本実施例に係るシリコン支持装置１４によれば、パイプ３２の内部通流路３４には、冷却媒体Ｌが通流されており、パイプ３２やパイプ３２の外面に接して配設された接触防止材２４および固定部材２６は冷却媒体Ｌによって冷却される。また、当接部本体３５に密接する当接部用接触防止材３６も当接部本体３５を介して冷却媒体Ｌからの冷却作用を受けるので、当接部用接触防止材３６の表面温度が不所望に上昇することはない。このため、シリコン支持装置１４が原料シリコン１２とともに１０００℃の加熱装置１６の中で加熱されても、接触防止材２４および固定部材２６が不所望に高温となって脆化するのを回避することができる。【００６１】
さらに、原料シリコン１２を支持するシリコン支持部２２は、複数のパイプ３２で構成されているので、パイプ３２の本数、あるいはパイプ３２同士の間隔を変更することにより、原料シリコン１２の大きさや形状に適したシリコン支持部２２を構成することができる。【００６２】
また、シリコン支持部２２の端部に原料シリコン１２と当接する当接部２８が配設されており、万一、原料シリコン１２がシリコン支持部２２の上をパイプ３２の軸方向に移動しても、原料シリコン１２は、シリコン支持部２２の端部で当接部２８に当接し、それ以上移動しない。したがって、原料シリコン１２がシリコン支持装置１４から転落することを防止できる。【００６３】
また、チタン製の当接部用接触防止材３６が原料シリコン１２と当接部本体３５との間に介在して原料シリコン１２と当接部本体３５とが接触することを防止するので、原料シリコン１２の表面に異物が付着して原料シリコン１２の純度が低下するおそれがない。【００６４】
なお、本実施例では、パイプ３２にステンレス鋼が用いられているが、パイプ３２の材料はステンレス鋼に限られず、他の材料を使用することができる。【００６５】
また、接触防止材２４は、パイプ３２の外面に接して配設され、原料シリコン１２とパイプ３２との間に介在して原料シリコン１２とパイプ３２とが接触することを防止するチタン製の部材であれば、図９（ａ）に示すように、断面形状が扇形になるように形成してもよい。ただし、原料シリコン１２の形状が図９（ａ）および図９（ｂ）に示すような楔状である場合、楔状の原料シリコン１２の先端部がパイプ３２に接触するおそれがある。したがって、接触防止材２４の形状としては、本実施例のように、パイプを半分に縦割りした形状が好適である（図９（ｂ））。【００６６】
また、固定部材２６の形状も帯状部材に限られず、他の形状を有するものであってもよく、例えば、図１０に示すように、接触防止材２４と固定部材２６とを一体的に形成してもよい。【００６７】
また、本実施例では、原料シリコン１２を急冷するため、シリコン支持装置１４に支持された状態で原料シリコン１２を水槽１８中に水没させているが、原料シリコン１２を急冷する方法は、これに限られるものではなく、例えば、液体窒素などの低温媒体を加熱された原料シリコン１２に吹き付けることによって原料シリコン１２を急冷してもよい。【００６８】
（第２の実施例）
次に、本発明に係る第２の実施例について、図１１に基づいて説明する。第２の実施例は、上述した第１の実施例と比較して、個々のパイプ３２に別々の接触防止材２４が取り付けられているのではなく、一枚の接触防止材２４がシリコン支持部２２に取り付けられている点が異なっている。そこで、以下ではこの接触防止材２４に関係する事項についてのみ説明し、第２の実施例に係る他の部分についての構成および作用効果については、第１の実施例における記載を援用することとする。【００６９】
本実施例の接触防止材２４は、複数のパイプ３２全体で構成される仮想曲面に沿うように湾曲され、多数の通水孔６０を有するチタン製の板状部材（パンチングメタル）であり、複数のパイプ３２で構成されたシリコン支持部２２の上側（すなわち、原料シリコン１２を支持する側）において複数のパイプ３２上に敷設された後、固定部材２６によりパイプ３２に固定されている。また、接触防止材２４には、図１２に示すように、帯状の固定部材２６を貫通させるための固定部材貫通孔６２が２つ一組で設けられている。【００７０】
固定部材２６による接触防止材２４の固定方法について、図１２を用いて具体的に説明する。まず、パイプ３２と接触防止材２４と固定部材２６とを準備し（図１２（ａ））、接触防止材２４を複数のパイプ３２上に敷設し、然る後、シリコン支持部２２の上方から固定部材２６の両端２６ａ、２６ｂを接触防止材２４に設けられた固定部材貫通孔６２に貫通させ、接触防止材２４の外面に当接するように固定部材２６を配設する（図１２（ｂ））。【００７１】
そして、固定部材２６をパイプ３２に巻回して接触防止材２４をパイプ３２に固定するが、このとき、固定部材２６は、パイプ３２の外周長よりもやや長く形成されているので、固定部材２６の両端部２６ａ、２６ｂには、若干の余りが生じている。そこで、固定部材２６の一方端部２６ａを折り返して固定部材２６の他方端部２６ｂを挟み込む（図１２（ｃ））。然る後、固定部材２６の一方端部２６ａと他方端部２６ｂとを一体としてパイプ３２の外面に沿って折り返す。以上より、固定部材２６による接触防止材２４のパイプ３２への固定が完了する（図１２（ｄ））。【００７２】
本実施例によれば、接触防止材２４は、複数のパイプ３２上に敷設されており、接触防止材２４が個々のパイプ３２に対して別々に取り付けられている場合に比べ、少ない手間でシリコン支持部２２全体に取り付けられた接触防止材２４の脱着を行うことができる。したがって、メンテナンスが容易なシリコン支持装置１４を提供することができる。【００７３】
また、原料シリコン１２を支持した状態でシリコン支持装置１４を水没させて原料シリコン１２を急冷し、その後、原料シリコン１２を水中から取り出す際、接触防止材２４に設けられた通水孔６０を水槽１８内の水が通流するので、シリコン支持装置１４を水槽１８内に水没させやすいとともに、シリコン支持装置１４を水中から取り出す際の水切りがよい。【００７４】
なお、本実施例の接触防止材２４は、その全面に通水孔６０が設けられているが、シリコン支持装置１４を水没させ易く、かつ、その後に取り出し際の水切りがよいものであれば、通水孔６０を設ける位置は、これに限られるものではない。たとえば、１のパイプ３２と当該パイプ３２に隣りあう他のパイプ３２との隙間に対応する位置においてのみ、通水孔６０を設けてもよい。これによれば、パイプ３２に対応する位置に通水孔６０がないことから、パイプを半分に縦割りすることによって接触防止材２４を形成した場合のように、原料シリコン１２がパイプ３２と接触するおそれを極小化することができる。【００７５】
また、通水孔６０の大きさは、原料シリコン１２がシリコン支持装置１４から脱落しないように、原料シリコン１２の大きさ（例えば、直径３００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）よりも小さく形成されていることはいうまでもなく、通水孔６０を破砕後の原料シリコン１２の大きさ（例えば、１５ｍｍ角程度）よりも小さく形成することが好適である。加熱した原料シリコン１２を水槽１８内に水没させたときに小片の原料シリコン１２が分離したとき、この小片の原料シリコン１２がシリコン支持装置１４から脱落するのを防止できるからである。【００７６】
また、接触防止材２４の形状についても、湾曲して形成された板状の部材には限られず、波板状の部材であってもよい。【００７７】
さらに、接触防止材２４は、本実施例のようなパンチングメタルに限られず、例えばチタンの線材で形成された網を用いることもできる。この網の目は、シリコン支持部２２が支持する原料シリコン１２の大きさよりも小さく形成される必要があることはいうまでもない。【００７８】
また、本実施例では、シリコン支持部２２の全面を覆う大きさの接触防止材２４が使用されているが、原料シリコン１２とパイプ３２とが接触することを防止できるのであれば、これに限られず、必要な範囲のみを覆う、より面積の小さい接触防止材２４を使用することができる。
【図１】
2009019749.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月23日(2009.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料シリコンを支持した状態で加熱され、然る後、急冷されるシリコン支持装置であって、
冷却媒体が通流する内部通流路が形成された複数のパイプを互いに所定の間隔をあけて配設することによって構成された、前記原料シリコンを支持するシリコン支持部、
前記パイプの外面に接して配設され、前記原料シリコンと前記パイプとの間に介在して前記原料シリコンと前記パイプとが接触することを防止するチタン製の接触防止材、および
前記接触防止材を前記パイプに固定するチタン製の固定部材を備えるシリコン支持装置。
【請求項２】
前記接触防止材は、チタン製のパイプを縦割りにして形成されており、
前記固定部材は、帯状に形成されており、
前記接触防止材は、前記パイプとともに固定部材で巻回されることにより固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシリコン支持装置。
【請求項３】
前記接触防止材は、複数の前記パイプ上に敷設されており、前記接触防止材には、通水孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリコン支持装置。
【請求項４】
前記シリコン支持部の端部に配設され、前記原料シリコンと当接する当接部をさらに備えており、
前記当接部は、当接部本体、および前記原料シリコンと前記当接部本体との間に介在して前記原料シリコンと前記当接部本体とが接触するのを防止するチタン製の当接部用接触防止材を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシリコン支持装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のシリコン支持装置と、
前記原料シリコンおよび前記シリコン支持装置を加熱する加熱装置と、
前記原料シリコンおよび前記シリコン支持装置を水没させて急冷する水槽とを備えるシリコン加熱急冷装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項１に記載のシリコン支持装置１４は、「原料シリコン１２を支持した状態で加熱され、然る後、急冷されるシリコン支持装置１４であって、冷却媒体Ｌが通流する内部通流路３４が形成された複数のパイプ３２を互いに所定の間隔をあけて配設することによって構成された、原料シリコン１２を支持するシリコン支持部２２、パイプ３２の外面に接して配設され、原料シリコン１２とパイプ３２との間に介在して原料シリコン１２とパイプ３２とが接触することを防止するチタン製の接触防止材２４、および接触防止材２４をパイプ３２に固定するチタン製の固定部材２６を備える」シリコン支持装置１４である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項２に記載のシリコン支持装置１４は、請求項１に記載のシリコン支持装置１４に関し、「接触防止材２４は、チタン製のパイプを縦割りにして形成されており、固定部材２６は、帯状に形成されており、接触防止材２４は、パイプ３２とともに固定部材２６で巻回されることにより固定されている」ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項３に記載のシリコン支持装置１４によれば、請求項１に記載のシリコン支持装置１４に関し、「接触防止材２４は、複数のパイプ３２上に敷設されており、接触防止材２４には、通水孔６０が設けられている」ことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項４に記載のシリコン支持装置１４は、請求項１ないし３のいずれかに記載のシリコン支持装置１４に関し、「シリコン支持部２２の端部に配設され、原料シリコン１２と当接する当接部２８をさらに備えており、当接部２８は、当接部本体３５、および原料シリコン１２と当接部本体３５との間に介在して原料シリコン１２と当接部本体３５とが接触するのを防止するチタン製の当接部用接触防止材３６を有する」ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項５に記載の発明は、「請求項１ないし４のいずれかに記載のシリコン支持装置１４と、原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を加熱する加熱装置１６と、原料シリコン１２およびシリコン支持装置１４を水没させて急冷する水槽１８とを備える」シリコン加熱急冷装置である。
【国際調査報告】
2009019749.tif 000015
2009019749.tif 000016