(57)【要約】【課題】微細片の発生を防ぎつつ、シリコン破砕片の分級を円滑に行う。【解決手段】上下方向に沿って巻回された無端ベルト４の表面に、その長さ方向に間隔をおいて複数の棚板１１が立設されてなるコンベア２と、コンベア２において棚板１１を上方に向けて移動する上向き走行面８に対して下り勾配に傾斜して設けられ、棚板１１上にシリコン破砕片を供給するシュータ３とを備え、シュータ３は、その下端縁を無端ベルト４の幅方向に対して交差する方向に傾斜させており、コンベア２の上部転回部６に、棚板１１によりシュータ３から掬い上げ搬送されたシリコン破砕片を受ける第１収容部２１が設けられ、コンベア２の下方に、棚板１１に掬い上げられなかったシリコン破砕片をシュータ３から受ける第２収容部２２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に沿って巻回された無端ベルトの表面に長さ方向に間隔をおいて複数の棚板が立設されてなるコンベアと、該コンベアにおいて前記棚板を上方に向けて移動する上向き走行面に対してシリコン破砕片を供給するシリコン供給部と、前記棚板により前記シリコン供給部から掬い上げ搬送されたシリコン破砕片を前記コンベアの上部転回部から受ける第１収容部と、前記棚板に掬い上げられなかったシリコン破砕片を前記シリコン供給部から受ける第２収容部とを備えることを特徴とするシリコン破砕片の分級装置。
【請求項２】
前記シリコン供給部は、前記コンベアに対して下り勾配のシュータからなるとともに、該シュータの下端縁が前記無端ベルトの幅方向に対して交差する方向に傾斜しており、前記第２収容部は、前記コンベアの下方に、前記シュータから落下するシリコン破砕片を受けるように設けられていることを特徴とする請求項１記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項３】
前記シュータと前記棚板との双方の少なくとも先端部に、上下方向に相対移動自在に噛み合う櫛歯部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項４】
前記棚板の上面に、前記無端ベルトの幅方向に間隔をおいて仕切り板が設けられ、棚板の上面が二つ以上に仕切られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項５】
前記仕切り板が前記棚板毎に前記無端ベルトの幅方向の異なる位置に設置されていることを特徴とする請求項４記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載のシリコン破砕片の分級装置を用いて分級されたシリコン破砕片を得ることを特徴とするシリコン破砕片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用シリコンの原料として用いられる塊状の多結晶シリコンの破砕片を分級するための分級装置及び分級されたシリコン破砕片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体用単結晶シリコンを製造する際の原料として用いられる多結晶シリコンは、例えば、シーメンス法などの析出方法により概略円柱状のインゴットに形成された後、切断や破砕等の加工によって塊状のチャンクと呼ばれる破砕片に形成される。その後、この破砕片は、表面に付着した粉塵などの汚染物質を洗浄によって取り除いた後、その大きさごとに分級される。
【０００３】
多結晶シリコンの破砕片を分級する場合、例えば、特許文献１に記載されている篩別装置が用いられる。同文献１における篩別装置は、モーターを介して振動により篩分けする振動篩別機である。
【０００４】
一方、特許文献２には回転シリンダーを有する分級機が開示されている。この分級機は、回転シリンダーの外周面に設けられた凹部に入らないサイズのシリコン片を排除することにより、シリコン片を複数のサイズに篩分けするようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５３２３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−９１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多結晶シリコンは脆性材料であるため、この多結晶シリコンの破砕片を分級する際に、特許文献１のような振動で分級する篩別装置にかけると、その振動によって破砕片がより細かく砕かれて微細片が発生し易くなる。微細片が発生すると、この微細片が篩別装置の篩の目に入り込んで目詰まりが生じ、分級が適切に行われなくなったり、粉塵が発生するなど、選別動作に悪影響を与えたりすることがある。
【０００７】
特許文献２の分級器では、回転シリンダーを回転動作させる際に振動が生じて微細片が発生し、しかも、この回転シリンダーの回転時には破砕片どうしが擦れ合うため微細片がさらに発生しやすくなる。また、シリコン片が回転シリンダーの外周面から落下する際に、より細かく砕かれてしまうおそれもある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、微細片の発生を防ぎつつ破砕片の分級を円滑に行うことができるシリコン破砕片の分級装置及び分級されたシリコン破砕片の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のシリコン破砕片の分級装置は、上下方向に沿って巻回された無端ベルトの表面に長さ方向に間隔をおいて複数の棚板が立設されてなるコンベアと、該コンベアにおいて前記棚板を上方に向けて移動する上向き走行面に対してシリコン破砕片を供給するシリコン供給部と、前記棚板により前記シリコン供給部から掬い上げ搬送されたシリコン破砕片を前記コンベアの上部転回部から受ける第１収容部と、前記棚板に掬い上げられなかったシリコン破砕片を前記シリコン供給部から受ける第２収容部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この分級装置によれば、シリコン供給部から供給されるシリコン破砕片がコンベアの棚板まで到達すると、この棚板上に載置し得る所定の大きさ以内のシリコン破砕片が掬い上げて第１収容部に収容される。一方、棚板上に載置できない大きさのシリコン破砕片は、棚板に掬い上げられずにシリコン供給部から第２収容部に収容される。
したがって、棚板の大きさを適宜設定することにより、任意の大きさ以内のシリコン破砕片と、それ以上の大きさのシリコン破砕片とを複数の棚板により連続して分級することができる。シリコン破砕片は、シリコン供給部から棚板により掬い上げられることにより搬送されるので、細かく砕かれるおそれがなく、微細片や粉塵が第１収容部に混入することを防止できる。
【００１１】
本発明の分級装置において、前記シリコン供給部は、前記コンベアに対して下り勾配のシュータからなるとともに、該シュータの下端縁が前記無端ベルトの幅方向に対して交差する方向に傾斜しており、前記第２収容部は、前記コンベアの下方に、前記シュータから落下するシリコン破砕片を受けるように設けられているとよい。
シュータがコンベアに対して下り勾配に傾斜し、下端縁が無端ベルトの幅方向に対して交差する方向に傾斜していることで、シュータからシリコン破砕片を供給するときに、このシリコン破砕片が傾斜の合成方向に滑ってコンベアに供給される。また、シュータからコンベアに掬いあげられなかったシリコン破砕片は、シュータの傾斜方向に沿って移動して第２収容部に収容される。
【００１２】
この分級装置において、前記シュータと前記棚板との双方の少なくとも先端部に、上下方向に相対移動自在に噛み合う櫛歯部が形成されていることが望ましい。
これにより、櫛歯部の隙間よりも小さいシリコン破砕片を落下させて微細片や粉塵が掬い上げられることを防止でき、櫛歯部の隙間を予め所定の広さに設けておくことで落下させるシリコン破砕片の大きさを調整して分級の精度を一層高めることが可能となる。
【００１３】
また、前記棚板の上面に、前記無端ベルトの幅方向に間隔をおいて仕切り板が設けられ、棚板の上面が二つ以上に仕切られているようにしてもよい。
このように構成することにより、仕切り板により仕切られる幅以上のシリコン破砕片が棚板上に掬い上げられようとしたときに、シリコン破砕片が仕切り板に接触することでこのシリコン破砕片を落下させることができ、所望の大きさのシリコン破砕片を確実に分級することができる。
この場合、仕切り幅を棚板の突出長さ以内に設けることでこの突出長さ以内のシリコン破砕片のみを棚板で掬い上げることができる。
【００１４】
また、本発明は、前記シリコン破砕片の分級装置を用いて分級されたシリコン破砕片を得ることを特徴とするシリコン破砕片の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、微細片の発生を防ぎつつ破砕片の分級を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のシリコン破砕片の分級装置を示す模式図である。
【図２】（ａ）は図１の分級装置における棚板を示す斜視図、（ｂ）は比較のための棚板を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態の分級装置における棚板及びシュータの要部を示す模式図である。
【図４】シュータを振動させてシリコン破砕片を移動させる例を示す模式図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態の分級装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るシリコン破砕片の分級装置について説明する。
この分級装置は、供給されたシリコン破砕片Ｂを、所望の大きさ以内のシリコン破砕片Ｂ１、これより大きいシリコン破砕片Ｂ２、より小さい微細片や粉塵程度の大きさのシリコン破砕片Ｂ３に分けて収容することができる装置である。
【００１８】
図１に示す一実施形態の分級装置１は、コンベア２と、シュータ３とを備えている。
コンベア２には上下方向に沿って巻回された無端ベルト４が設けられ、プーリ５により支持された上部転回部６及び下部転回部７の間に、上方に向けて走行する上向き走行面８及び下方に向けて走行する下向き走行面９が形成される。
そして、この無端ベルト４の表面には、その長さ方向に間隔をおいて複数の棚板１１が立設されている。棚板１１は、コンベア２により上方に向けて移動させられる際に、上面が水平に配置されるので、その上面にシリコン破砕片Ｂを掬い上げることができるようになっている。図２（ａ）に示すように、棚板１１は、背板１２と、幅方向の両端部の側板１３とを有するバケット状に構成されている。この場合、棚板１１は、無端ベルト４からの突出長さＬが、例えば、所定の大きさのシリコン破砕片Ｂ１をＳサイズのシリコン破砕片として分級する場合には４０ｍｍ程度、所定の大きさのシリコン破砕片Ｂ１をＬサイズのシリコン破砕片として分級する場合には８０ｍｍ程度とされる。
【００１９】
また、棚板１１の上面には無端ベルト４の幅方向に間隔をおいて１つ或はそれ以上の仕切り板１４が設けられている。この仕切り板１４による仕切り幅Ｗは、当該棚板１１の突出長さＬ以内に設定され、本実施形態では棚板１１の突出長さＬと同じ長さに設けられている。これにより、最大長さが突出長さＬ以内のシリコン破砕片Ｂ１が棚板１１の仕切り板１４の間に掬い上げられ、最大長さが突出長さＬよりも長いシリコン破砕片Ｂ２は仕切り板１４に接触して落下する。
図２（ｂ）においては、比較として仕切り板を設けない場合の棚板１１‘を示しており、同図の場合には、突出長さＬ以上の最大長さＨのシリコン破砕片Ｂ２が棚板１１’に掬い上げられるおそれがあるが、図２（ａ）に示すように仕切り板１４を設けることにより、確実に所定の大きさよりも大きいシリコン破砕片Ｂ２を確実に落下させて分級することができる。
なお、仕切り板１４を設ける場合、すべての棚板１１に対して同じ幅方向位置に設けてもよいが、棚板１１ごとに異なる幅方向位置に設けてもよい。
【００２０】
シュータ３は、コンベア２の上向き走行面８に対して下り勾配に傾斜して設けられ、上向き走行面８を走行する棚板１１上にシリコン破砕片Ｂを滑らせるようにして供給することができるようになっている。さらに、シュータ３は、その下端縁３ａが無端ベルト４の幅方向に対して交差する方向に傾斜されている。このように、シュータ３が合成された傾斜の向きとなっていることで、シリコン破砕片Ｂは、シュータ３の下り勾配に沿って下降しながら無端ベルト４の幅方向の一端方向（図１に示す例では手前方向）に向けて滑り落ちる。この場合、シュータ３の斜度は、供給されたシリコン破砕片Ｂがそのままシュータ３の側方へ滑落しない程度で、かつシリコン破砕片Ｂが下端縁に向けて滑りながら棚板１１側に供給できる程度の大きさに設定される。
【００２１】
さらに、分級装置１には、所望の大きさ以内のシリコン破砕片Ｂ１を収容するための第１収容部２１と、この所望の大きさよりも大きいシリコン破砕片Ｂ２を収容するための第２収容部２２と、より小さい微細片や粉塵程度の大きさのシリコン破砕片Ｂ３を収容するための第３収容部２３とが備えられている。
【００２２】
第１収容部２１は、コンベア２の上部転回部６における上向き走行面８とは反対側に配置され、棚板１１によりシュータ３から掬い上げ搬送された突出長さＬ以内のシリコン破砕片Ｂ１を、棚板１１が転回する際に受けるようになっている。この第１収容部２１は、無端ベルト４の幅方向の長さ以上に設けられ、棚板１１に掬い上げられて運搬されたシリコン破砕片Ｂ１を外部に落下することなく収容できるようになっている。
【００２３】
第２収容部２２は、コンベア２の上向き走行面８の下方において無端ベルト４の幅方向の一端部より外方側に寄せて設けられ、棚板１１の突出長さＬよりも大きく棚板１１に掬い上げられなかったシリコン破砕片Ｂ２をシュータ３の下端の側縁部から受け取るようになっている。
第３収容部２３は、コンベア２の上向き走行面８の下方に、無端ベルト４の幅方向に沿って設けられ、シュータ３の下端縁と棚板１１の突出端との間から落下する微細片や粉塵状のシリコン破砕片Ｂ３を回収する。
【００２４】
なお、図示しないが、シュータ３及び棚板１１は、それぞれ上面部と、この上面部を支持する下部の補強部材とからなる二層構造とし、上面部を、製品の純度を確保できる純度のシリコンによって形成するとよい。例えばシリコン破砕片と共材である多結晶シリコンにより形成するのが好適である。一方、下部の補強部材としては、例えばステンレス鋼などの汎用の材料を用いるとよい。
また、無端ベルト４は、コンタミ防止のため、ポリプロピレン等の樹脂製とされ、あるいはメッシュベルト等にテトラフルオロエチレンのコーティングをしたものなどが用いられる。
【００２５】
このように構成された分級装置１において、予めハンマー等で破砕したシリコン破砕片Ｂをシュータ３から供給すると、このシリコン破砕片Ｂはシュータ３の傾斜方向に滑り落ちる。
シリコン破砕片Ｂがコンベア２の無端ベルト４の棚板１１まで達すると、最大長さが棚板１１の突出長さＬ（仕切り板１４による仕切り幅Ｗ）以内の所定の大きさ以内のシリコン破砕片Ｂ１が棚板１１の上面により掬い上げ搬送され、上部転回部６から第１収容部２１に落とされて収容される。
一方、最大長さが突出長さＬ（仕切り幅Ｗ）よりも大きいシリコン破砕片Ｂ２は、棚板１１に掬い上げられることはなく、シュータ３の傾斜に沿って滑りながら下端側縁部から落下して第２収容部２２に収容される。
また、微細粉や粉塵状のシリコン破砕片Ｂ３は、棚板１１の突出端とシュータ３の下端縁との間から落下し、第３収容部２３に収容される。
【００２６】
このようにして、シュータ３に供給されたシリコン破砕片Ｂは、その大きさに応じて第１収容部２１、第２収容部２２、第３収容部２３に分級されて収容される。その際、シュータ３が下端の側縁を最も低くするように斜め下方に向けて傾斜しているので、所定の大きさよりも大きいシリコン破砕片Ｂ２が、シュータ３と棚板１１との間に滞ったり詰まったりすることがない。
また、各棚板１１に順次シリコン破砕片Ｂが分級され、所定の大きさのシリコン破砕片Ｂ１とそれ以上のシリコン破砕片Ｂ２とに分けられるとともに、棚板１１に載せて搬送されるシリコン破砕片Ｂ１は、上部転回部６において若干の高さの範囲で落下することで収容されるので、振動や衝撃がほとんど加わることがなく、微粉の発生を防止することができる。
なお、棚板１１を図１及び図２（ａ）に示す例では背板１２と側板１３とによりバケット状に構築したが、これら背板１２及び側板１３を廃止して、１枚の平板状の棚板１１のみとしてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、シュータ３と棚板１１とを平板状に形成したが、図３に示すように、棚板４１を、相互に間隔をおいて平行に配置した複数本の櫛歯部４２により形成するとともに、シュータ３の先端部にも櫛歯部４３を形成して、両櫛歯部４２，４３が上下方向に相対移動自在に噛み合うように配置してもよい。
シュータ３から供給されたシリコン破砕片Ｂのうち、櫛歯部４２の隙間Ｄよりも大きいシリコン破砕片Ｂ１は櫛歯部４２で掬い上げられ、隙間Ｄよりも小さいシリコン破砕片Ｂ３はこの隙間Ｄから落下する。隙間Ｄの大きさは任意に設定可能であり、この隙間Ｄの寸法を予め調整することで落下させるシリコン破砕片Ｂ３の大きさを設定できる。
また、棚板４１の櫛歯部４２とシュータ３の櫛歯部４３とが上下方向に相対移動自在に噛み合うことで、所定の大きさのシリコン破砕片Ｂ１が棚板４１に掬い上げられた後に、櫛歯部４２，４３の隙間Ｄから小さい微細片や粉塵状のシリコン破砕片Ｂ３が落下して第３収容部２３（図１参照）に回収される。
【００２８】
また、シュータに振動機を接続して、シュータを振動させながらシリコン破砕片をコンベア２に供給する、振動フィーダとしての機能をシュータに付与してもよい。
図４は、このような振動フィーダとしての機能を有するシュータを模式化して示している。図４（ａ）に示すシュータ３１では、振動方向をシュータ３１の上面に対して斜め前方とすることにより、シリコン破砕片Ｂをコンベア（図の左方に配置されるが図示略）に向けて移動することができるようになっている。また、図４（ｂ）は、シュータ３２の面方向に振動させる場合であり、シリコン破砕片Ｂの供給方向と同じ方向（図の左方向）に対して、それとは反対方向（図の右方向）の速度を大きくすることにより、シリコン破砕片Ｂを前方（供給方向であり図の左方向）に向けて移動するようにしている。このような振動フィーダとしての機能を付与することにより、シュータを必ずしも傾斜させなくとも、水平に配置してもよい。また、図４（ｃ）に示すように、シュータ３３をコンベア（図の左方に配置されるが図示略）に向けて下り勾配に傾斜させ、かつ振動を付与することも可能である。この場合、振動速度は面方向の両方向とも同じでよい。
さらに、シュータに孔を多数形成して、微細粉や粉塵状のシリコン破砕片を孔から落下させるようにしてもよく、この孔を有するシュータに振動フィーダの機能を付与してもよい。
【００２９】
図５はさらに他の実施形態を示している。この実施形態の分級装置５１は、前述の一実施形態におけるシュータ３を供給コンベア５２に代えたものである。この供給コンベア５２は、棚板１１を備えるコンベア２に対して直交する水平方向に配置される。この供給コンベア５２に対して、棚板１１を備えるコンベア２を垂直コンベアと称することにする。また、第３収容部２２は、供給コンベア５２における垂直コンベア２に向けた端部とは反対側の端部の下方に設けられている。
そして、供給コンベア５２の上にシリコン破砕片を置いて実線矢印で示すように正転駆動することにより、シリコン破砕片を垂直コンベア２に供給し、垂直コンベア２の棚板１１に掬いあげられたシリコン破砕片は、前述の実施形態と同様に、第１収容部２１に収容される。垂直コンベア２に掬いあげられなかったシリコン破砕片は、供給コンベア５２の先端部に残っており、供給コンベア５２を破線矢印で示すように逆転駆動することにより、第３収容部２２に収容される。以降、この操作を繰り返してシリコン破砕片を分級する。
本発明では、先に説明した各種のシュータ及びこの実施形態の供給コンベアを総称してシリコン供給部と称している。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図３に示すように櫛歯部を設ける場合、棚板の突出長さの全長にわたって設けてもよいが、微細片や粉塵状のシリコン破砕片Ｂ３を落下させる目的であれば、突出端部のみに櫛歯部を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  分級装置
２  コンベア
３  シュータ
３ａ  下端縁
４  無端ベルト
５  プーリ
６  上部転回部
７  下部転回部
８  上向き走行面
９  下向き走行面
１１  棚板
１２  背板
１３  側板
１４  仕切り板
２１  第１収容部
２２  第２収容部
２３  第３収容部
３１，３２，３３  シュータ
４１  棚板
４２，４３  櫛歯部
５１  分級装置
５２  供給コンベア
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  シリコン破砕片
Ｄ  隙間
Ｗ  仕切り幅
【図１】
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【図２】
2014113516.tif 000004
【図３】
2014113516.tif 000005
【図４】
2014113516.tif 000006
【図５】
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