(57)【要約】【課題】多くのシリコン破砕片を一度に処理することができるとともに、分級を円滑に行うことが可能な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。【解決手段】シリコン破砕片の分級装置１００のコンベア１には水平走行面２１と、上向き走行面２３と、水平走行面２１と上向き走行面２３との間に配置されるコーナー走行面２２と、上向き走行面２３の先に配置される転回走行面２４と、棚板１１を転回走行面２４から水平走行面２１に向けて移動する戻り走行面２５とが設けられ、水平走行面２１は幅方向の一方の側部２１ａから他方の側部２１ｂに向けて下り勾配に設けられ、水平走行面２１にシリコン破砕片を供給するシリコン供給部２と、棚板１１により搬送されたシリコン破砕片を転回走行面２４から受け取る第１収容部と、棚板１１により搬送されなかったシリコン破砕片を水平走行面２１から受け取る第２収容部４とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回された無端ベルトの表面にその走行方向に間隔をおいて複数の棚板が立設されたコンベアに、前記棚板を水平方向に向けて移動する水平走行面と、該水平走行面の先に配置され前記棚板を上方に向けて移動する上向き走行面と、前記水平走行面と前記上向き走行面との間に配置される凹円弧状のコーナー走行面と、前記上向き走行面の先に配置され前記棚板を転回させる転回走行面と、前記棚板を前記転回走行面から前記水平走行面に向けて移動する戻り走行面とが設けられており、前記水平走行面は幅方向の一方の側部から他方の側部に向けて下り勾配に設けられ、前記水平走行面にシリコン破砕片を供給するシリコン供給部と、前記棚板により搬送されたシリコン破砕片を前記転回走行面から受け取る第１収容部と、前記棚板により搬送されなかったシリコン破砕片を前記水平走行面から受け取る第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】
前記コーナー走行面の曲率は、前記棚板同士の間隔の３．５倍以上２０倍以下に設定さ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】
前記棚板の前方面に、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、前記棚板の前方面が２つ以上に仕切られていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項４】
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３記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に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方法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。
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破砕片を排除することにより、シリコン破砕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】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかし、特許文献１のような振動で分級する篩別装置では、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。そして、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して、選別動作に悪影響を与えたりすることがある。
また、特許文献２の分級器では、シリコン破砕片は、回転シリンダーの外周面を長軸方向に沿って通過する際に、その外周部に設けられた凹部で掬われることにより持ち出され、それぞれの大きさに分別されるようになっている。このため、シリコン破砕片の投入量を多くすると、所定サイズのシリコン破砕片が凹部に入り切らずに排除されてしまうことがある。この場合には、シリコン破砕片の選別動作を適切に行うことができなくなるため、一度に処理できるシリコン破砕片の処理量が限られていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、多くのシリコン破砕片を一度に処理することができるとともに、分級を円滑に行うことが可能な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】
【０００７】
本発明のシリコン破砕片の分級装置は、巻回された無端ベルトの表面にその走行方向に間隔をおいて複数の棚板が立設されたコンベアに、前記棚板を水平方向に向けて移動する水平走行面と、該水平走行面の先に配置され前記棚板を上方に向けて移動する上向き走行面と、前記水平走行面と前記上向き走行面との間に配置される凹円弧状のコーナー走行面と、前記上向き走行面の先に配置され前記棚板を転回させる転回走行面と、前記棚板を前記転回走行面から前記水平走行面に向けて移動する戻り走行面とが設けられており、前記水平走行面は幅方向の一方の側部から他方の側部に向けて下り勾配に設けられ、前記水平走行面にシリコン破砕片を供給するシリコン供給部と、前記棚板により搬送されたシリコン破砕片を前記転回走行面から受け取る第１収容部と、前記棚板により搬送されなかったシリコン破砕片を前記水平走行面から受け取る第２収容部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたシリコン破砕片の分級装置においては、水平走行面に供給されたシリコン破砕片のうち、各棚板の間に収容される所定の大きさ以下のシリコン破砕片については棚板の間に収容され、棚板の間に収容されないサイズの大きなシリコン破砕片については、棚板の先端上に乗ったまま搬送され、その一部は走行に伴い勾配に沿って移動して第２収容部に収容される。そして、コーナー走行面及び上向き走行面へと搬送されたシリコン破砕片のうち、棚板の面上に載置された所定の大きさ以下のシリコン破砕片は転回走行面まで搬送されて第１収容部に収容される。一方、棚板の面上に載置できない（重心が棚板の面上に乗らないもの）大きさのシリコン破砕片については、上向き走行面にすくい上げられることなく、コーナー走行面の下端部又は水平走行面の終端部に留まり、コンベアの走行に伴って下り勾配に沿って転がりながら第２収容部へと導かれる。
【０００９】
このように、所定の大きさ以下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。そして、棚板の大きさや配置を適宜設定することにより、分級するシリコン破砕片の大きさを任意に設定することができる。
また、シリコン破砕片が供給される位置に、所定の幅をもって形成される水平走行面を設けたことにより、多くのシリコン破砕片を一度に投入した場合でも、水平走行面を移動する間に所定の大きさ以下のシリコン破砕片を棚板の間に収容することができる。
さらに、シリコン破砕片は、棚板の間に収容された状態で搬送されるので、シリコン破砕片同士が接触して細かく砕かれることを防止でき、微細片や微粉が第１収容部に混入することを防ぐことができる。また、水平走行面から上向き走行面へと移行する際にも、凹円弧状のコーナー走行面を設けることで、シリコン破砕片が水平走行面と上向き走行面との間に挟まり、シリコン破砕片が詰まること等も避けることができる。
したがって、本発明によれば、サイズの異なるシリコン破砕片の分級を円滑に行うことができ、シリコン破砕片の分級処理量を増加させることができる。
【００１０】
本発明のシリコン破砕片の分級装置において、前記コーナー走行面の曲率は、前記棚板同士の間隔の３．５倍以上２０倍以下に設定される。
コーナー走行面の曲率が棚板同士の間隔の３．５倍未満では、シリコン破砕片が水平走行面と上向き走行面との間に挟まりやすくなる。また、２０倍を超える場合は、装置が大型化することになる。
【００１１】
本発明のシリコン破砕片の分級装置において、前記棚板の前方面に、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、前記棚板の前方面が２つ以上に仕切られ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は、仕切り板に接触して棚板の間には収容されず、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下の大きさに設けることで、この突出長さ以下のサイズのシリコン破砕片のみを搬送することができる。
【００１２】
本発明のシリコン破砕片の分級装置において、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とよい。
この場合、仕切り板と棚板とで区切られる空間内にシリコン破砕片を誘い込み易くなり、シリコン破砕片を円滑に処理することできる。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明によれば、多くのシリコン破砕片を一度に処理することができるとともに、分級を円滑に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】図１に示すシリコン破砕片の分級装置について、コンベアを認識できるように表示した図である。
【図３】コンベアの側面図である。
【図４】コンベアの表面に立設された棚板及び仕切り板の配置を説明する図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が斜視図を示す。
【図５】図３示すコンベアの水平走行面から上向き走行面の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一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。
本発明のシリコン破砕片の分級装置１００は、供給されたシリコン破砕片Ｂを、所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１と、これより大きいシリコン破砕片Ｂ２に分けて収容することができる装置である。
図１に示すシリコン破砕片の分級装置１００は、図２及び図３に示すように、リング状に巻回された無端ベルト１０の表面にその走行方向（図１に示す白抜き矢印の方向）に間隔をおいて複数の棚板１１が設けられたコンベア１と、コンベア１にシリコン破砕片Ｂを供給するシリコン供給部２と、棚板１１により搬送された所定の大きさ以下のサイズのシリコン破砕片Ｂ１を収容する第１収容部３と、搬送されなかった所定の大きさ以上のサイズのシリコン破砕片Ｂ２を収容する第２収容部４とを備えている。
【００１７】
図３に示すように、コンベア１の無端ベルト１０は、プーリ５ａ〜５ｄ及びロール６ａ、ガイドレール６ｂにより支持されており、コンベア１には、これらプーリ５ａ〜５ｄ等によってその走行方向の向きを変化させた複数の走行面２１〜２５が設けられている。また、プーリ５ａが駆動機構７に接続されており、無端ベルト１０はプーリ５ａを介して駆動機構７により回転駆動され、棚板１１を走行方向に移動するようになっている。
【００１８】
そして、コンベア１は、表面に設けられた棚板１１を水平方向に向けて移動する水平走行面２１と、その水平走行面２１の先に配置され棚板１１を上方に向けて移動する上向き走行面２３と、水平走行面２１と上向き走行面２３との間に配置される凹円弧状のコーナー走行面２２と、上向き走行面２３の先に配置され棚板１１を転回させる転回走行面２４と、棚板１１を転回走行面２４から水平走行面２１に向けて移動する戻り走行面２５とにより構成されている。
【００１９】
また、コンベア１の水平走行面２１は、走行方向と直交する幅方向の一方の側部２１ａから他方の側部２１ｂに向けて下り勾配に設けられている。図１に示す分級装置１００においては、水平走行面２１は、シリコン供給部２側から第２収容部４側に向けての下り勾配に設けられている。また、水平走行面２１の下り勾配の角度（斜度）は、シリコン供給部２から供給されたシリコン破砕片Ｂが、その自重によって水平走行面２１の他方の側部２１ｂに向けて滑る程度の大きさに設定される。なお、図１及び図２に示す分級装置１００では図示を省略しているが、コンベア１全体が水平走行面２１の下り勾配に合わせて傾いて配置されている。
【００２０】
コーナー走行面２２は、コンベア１の幅方向の両端部が凹円弧状のガイドレール６ｂによって支持され、緩やかなカーブを描くように凹円弧状に設けられている。このコーナー走行面２２の曲率Ｒは、図３に示す棚板１１同士の間隔ｈの３．５倍以上２０倍以下に設定される。
そして、上向き走行面２３は、水平走行面２２に対して略９０°傾斜して設けられている。また、転回走行面２４は、図３に示すように、プーリ５ｂの外周面に沿う走行面であり、その曲げ角度θが９０°より小さい角度に設定されている。
【００２１】
そして、前述したように、無端ベルト１０の表面には、その長さ方向（走行方向）に間隔（幅ｈ）をおいて複数の棚板１１が立設されている。また、図４及び図５に示すように、棚板１１の下端部には走行方向の前方側に伸びる底板１２が設けられている。棚板１１は、水平走行面１２を走行する際には棚板１１が立設した状態で移動させられるが、上向き走行面２３及びコーナー走行面２２を走行する際には、棚板１１の前方面が上方に向けて移動させられる。そして、上向き走行面２２を走行する際には、棚板１１の前方面がほぼ水平に配置されるので、その前方面にシリコン破砕片Ｂが載置されるようになっている。
なお、棚板１１は、無端ベルト１０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は４０ｍｍ程度、Ｌサイズのシリコン破砕片として分級する場合には８０ｍｍ程度に設定される。
【００２２】
また、棚板１１の前方面には、図４に示すように、無端ベルト１０の幅方向に間隔をおいて複数の仕切り板１３が立設されており、棚板１１の前方面が２つ以上に仕切られている。この仕切り板１３による仕切り幅ｗは、棚板１１の突出長さＬと同等程度又はそれ以上に設定され、本実施形態では棚板１１の突出長さＬの２倍とほぼ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の２倍以下のシリコン破砕片Ｂ１が棚板１１の仕切り板１３の間に収容され、最大長さが突出長さＬの２倍よりも長いシリコン破砕片Ｂ２は仕切り板１３に接触するため、仕切り板１３の間に収容されずに棚板１１の先端上に載置された状態となる。
また、仕切り板１３は、図４に示すように、隣接する棚板１１毎に無端ベルト１０の幅方向の異なる位置に設置されている。なお、仕切り板１３は、全ての棚板１１に対して同じ幅方向位置に設けることもできる。
また、図１〜図５に示す分級装置１００においては、底板１２又は各仕切り板１３（形状によっては底板１２及び各仕切り板１３）が凹円弧状の凹面によって連続して形成されている。
【００２３】
そして、シリコン供給部２は、コンベア１の水平走行面２１の一方の側部２１ａ側に配置され、水平走行面２１に向けて下り勾配に傾斜して設けられている。これにより、水平走行面２１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。
【００２４】
また、第１収容部３は、コンベア１の転回走行面２４の下方に配置されている。そして、転回走行面２４を通過する棚板１１が、下向きに転回する際に落下するシリコン破砕片Ｂ１を受け取るようになっている。この第１収容部３は、無端ベルト１０の幅方向の長さ以上の幅に設けられ、棚板１１により搬送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。
【００２５】
また、第２収容部４は、コンベア１の水平走行面２１の他方の側部２１ｂに寄せて設けられている。棚板１１の突出長さＬよりもサイズが大きく、第１収容部３へと搬送されなかったサイズの大きいシリコン破砕片Ｂ２を収容する。すなわち、水平走行面１２の下り勾配に沿って滑り落ちてくるシリコン破砕片Ｂ２を、水平走行面２１の他方の側部２１ｂから受け取るようになっている。
【００２６】
なお、図示はしないが、棚板１１、底板１２や仕切り板１３等は、それぞれ表面部と、この表面部を支持する下部の補強部材とからなる二重構造とされ、表面部は、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１０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施したもの等が用いられる。
【００２７】
このように構成された分級装置１００において、予めハンマー等で破砕したシリコン破砕片Ｂをシリコン供給部２から供給すると、このシリコン破砕片Ｂはシリコン供給部２の傾斜方向に滑り落ちる。
シリコン破砕片Ｂがコンベア１の水平走行面２１に投下されると、水平走行面２１を棚板１１が走行方向に移動する間に、最大長さが棚板１１の突出長さＬの２倍（仕切り板１３による仕切り幅ｗ）以下、すなわち所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１が棚板１１との間に収容される。そして、棚板１１の間に収容されないサイズの大きなシリコン破砕片については、棚板１１の先端上に乗ったまま搬送され、その一部は走行に伴い水平走行面２１の勾配（例えば、傾斜角は０°より大きく３０°以下）に沿って棚板１１の先端上を滑りながら移動し、他方の側部２１ｂから落下して第２収容部４に収容される。
【００２８】
また、コーナー走行面２２及び上向き走行面２３へと搬送されたシリコン破砕片Ｂのうち、棚板１１の前方面上に載置された所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１は転回走行面２４まで搬送されて第１収容部３に収容される。
一方、図５に示すように、棚板１１の前方面上に載置できない（重心が棚板１１の前方面上に乗らないもの）大きさのシリコン破砕片Ｂ２については、上向き走行面２３にすくい上げられることなく、コーナー走行面２２の下端部又は水平走行面２１の終端部に留まり、コンベア１の走行に伴って下り勾配に沿って転がりながら第２収容部４へと導かれる。
このようにして、シリコン破砕片Ｂは、その大きさに応じて第１収容部３、第２収容部４に分級されて収容される。
【００２９】
以上のように、シリコン破砕片Ｂを、所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１と、それ以上の大きさのシリコン破砕片Ｂ２とを複数の棚板１１により連続して分級することができる。そして、棚板１１の大きさや配置を適宜設定することにより、分級するシリコン破砕片Ｂの大きさを任意に設定することができる。
【００３０】
また、分級装置１００は、シリコン破砕片Ｂが供給される位置に、所定の幅をもって形成される水平走行面２１を設けたことにより、多くのシリコン破砕片Ｂを一度に投入した場合でも、シリコン破砕片Ｂが水平走行面２１を移動する間に、所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１を順次に各棚板１１の間に収容することができ、所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１とそれ以上の大きさのシリコン破砕片Ｂ２とを分級することができる。
さらに、シリコン破砕片Ｂ１は、棚板１１の間に収容された状態で搬送されるので、シリコン破砕片Ｂ１同士が接触して細かく砕かれることを防止でき、微細片や微粉が第１収容部３に混入することを防ぐことができる。
【００３１】
また、水平走行面２１から上向き走行面２３へと移行する際にも、凹円弧状のコーナー走行面２２を設けることで、シリコン破砕片Ｂ１が水平走行面２１と上向き走行面２３との間に挟まり、シリコン破砕片Ｂ１が滞ったり、詰まったりすることも避けることができる。また、分級されたシリコン破砕片Ｂ１は、転回走行面２４において若干の高さの範囲で落下することにより収容されるので、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。
したがって、本発明によれば、サイズの異なるシリコン破砕片の分級を円滑に行うことができ、シリコン破砕片の分級処理量を増加させることができる。
【００３２】
また、コーナー走行面２２の曲率Ｒは、棚板１１同士の間隔の３．５倍以上２０倍以下に設定されており、所望するシリコン破砕片のサイズによって調整されるようになっている。これにより、所望するサイズのシリコン破砕片を確実に収容することができる。
なお、コーナー走行面２２の曲率Ｒが棚板１１同士の間隔の３．５倍未満では、シリコン破砕片が水平走行面２１と上向き走行面２３との間に挟まりやすくなる。また、２０倍を超える場合は、装置が大型化することが懸念される。
【００３３】
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１から図５に示す上記実施形態の分級装置１００では、棚板１１を、底板１２及び仕切り板１３と側板１１とによりバケット状に構築したが、これら底板１２及び仕切り板１４を廃止して、１枚の平板状の棚板のみとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  コンベア
２  シリコン供給部
３  第１収容部
４  第２収容部
５ａ〜５ｄ  プーリ
６ａ  ロール
６ｂ  ガイドレール
７  駆動機構
１０  無端ベルト
１１  棚板
１２  底板
１３  仕切り板
２１  水平走行面
２２  コーナー走行面
２３  上向き走行面
２４  転回走行面
２５  戻り走行面
１００  シリコン破砕片の分級装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014188392.tif 000005
【図４】
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【図５】
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