(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。【解決手段】シリコン破砕片の分級装置１のシュータ３はコンベア２に対して下り勾配に傾斜するとともに、シュータ３の下端縁３ａは無端ベルト４の幅方向に対して交差する方向に傾斜して設けられ、第２収容部２２はコンベア２の下方にシュータ３から落下するシリコン破砕片を受けるように設けられ、シュータ３の先端部には、上方に向けて揺動自在に支持されるフラップ板３１が幅方向に沿って設けられている。【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ュータと、前記棚板により前記シュータの先端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ュータから受ける第２収容部とを備え、前記シュータは前記コンベアに対して下り勾配に傾斜するとともに、該シュータの下端縁は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設けられ、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、前記シュータの先端部には、上方に向けて揺動自在に支持されるフラップ板が幅方向に沿って設けられてい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、前記棚板の上面が２つ以上に仕切られていることを特徴とする請求項１記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項３】
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２記載のシリコン破砕片の分級装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の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は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。
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（シリコン片）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。
【０００６】
また、特許文献２の分級装置では、傾斜して設けられたスライド板により、シリコン破砕片が回転シリンダーの外周面まで重力で移動することができるようになっており、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。また、各凹部は、回転シリンダー長軸方向に沿って立設されたプレートにより、その回転方向に区切られている。
【０００７】
このような分級装置においては、回転方向に移動する各凹部のプレートとスライド板とがほぼ一列に並ぶ位置でシリコン破砕片がタイミング良く投入された場合には、シリコン破砕片はプレート上に載置された状態で持ち出される。その一方で、シリコン破砕片の投入タイミングによっては、プレートとスライド板との位置が上下方向に大きくずれた位置でシリコン破砕片が投入されることがある。こうした場合に、スライド板と凹部との隙間にシリコン破砕片が落下し、スライド板よりも下方にあるプレート上に載置された状態で上昇移動されると、シリコン破砕片がプレートとスライド板との間に挟まり、コンベアの回転を阻害したり、プレートとスライド板との間に挟まったシリコン破砕片が押しつぶされて細かく砕かれてしまったりという問題が生じるおそれがある。
【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、シリコン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ュータと、前記棚板により前記シュータの先端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ュータから受ける第２収容部とを備え、前記シュータは前記コンベアに対して下り勾配に傾斜するとともに、該シュータの下端縁は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設けられ、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、前記シュータの先端部には、上方に向けて揺動自在に支持されるフラップ板が幅方向に沿って設けられていることを特徴とする。
【００１０】
シュータの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。そして、シュータ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られて第１収容部に収容される。一方、棚板上に載置できない（重心が棚板上に乗らないもの）大きさのシリコン破砕片は、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こととなる。
また、シリコン破砕片がシュータよりも下方にある棚板上に落下した場合でも、シリコン破砕片は、シュータの先端部に設けられたフラップ板を押し上げて通過することができるので、シリコン破砕片が押しつぶされて細かく砕かれてしまうことを回避することができる。
【００１１】
このように、本発明の分級装置においては、棚板の大きさを適宜設定することにより、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。
また、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。
したがって、本発明によれば、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、前記棚板の上面が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。
【００１３】
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。
【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は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、シリコン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】本発明の一実施形態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】図１に示す分級装置の側面図であり、シリコン破砕片が棚板により掬い上げられて搬送された状態を説明する図である。
【図４】図１に示す分級装置の側面図であり、（ａ）及び（ｂ）は異なるパターンにおけるシリコン破砕片の搬送状態を説明する図である。
【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。
図１に示す本発明のシリコン破砕片の分級装置１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、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】
シリコン破砕片の分級装置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、上下方向に沿ってリング状に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（走行方向）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、あるい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以下のシリコン破砕片Ｂ１が棚板１１の仕切り板１４の間に掬い上げられる。なお、最大長さが突出長さＬよりも若干長いシリコン破砕片であっても、仕切り板１４の間の棚板１１の上面に重心が乗るものについては掬い上げることができる。
一方、最大長さが突出長さＬよりも長く、仕切り板１４の間の棚板１１の上面に載置できないシリコン破砕片Ｂ２（重心が棚板１１の上面に乗らないもの）は、仕切り板１４に接触する等して棚板１１に掬い上げられることなく落下する。
【００２０】
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。
【００２１】
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３ａ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。
【００２２】
また、シュータ３の先端部には、その幅方向に沿ってフラップ板３１が設けられている。フラップ板３１は、図４（ｂ）に示すように、その基端部回りにシュータ３の上方に向けて揺動自在に支持されている。なお、図４（ａ）に示すように、シュータ３の平らな面を形成している状態から下方に向けての揺動は制限されている。
また、シュータ３のフラップ板３１の先端（下端縁３ａ）と上向き走行面８の棚板１１の先端とは、棚板１１の上方への移動を阻害しない程度にわずかな間隔をあけて水平方向に離間して設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
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から掬い上げられ搬送された所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１（重心が棚板１１にのらないもの）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。
【００２５】
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（重心が棚板１１の上面に乗らないもの）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３ａ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、図３に示すように、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）以下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３ａとの間から落下し、第３収容部２３に収容される。
【００２８】
ところで、棚板１１の先端（下端縁３ａ）とシュータ３のフラップ板３１先端とは、水平方向に離間して設けられているので、図４（ａ）に示すように、棚板１１の先端部とシュータ３の下端縁３ａとの位置が上下方向に大きくずれた位置では、無端ベルト４の表面とフラップ板３１先端との間に、棚板１１の突出長さＬ以上の間隔があく。このため、この図４（ａ）の状態でシリコン破砕片Ｂがシュータ３の先端から落下すると、棚板１１によって掬い上げられる前に上向き走行面８とシュータ３の先端との隙間からシリコン破砕片Ｂが落下することがある。しかしこの場合でも、シュータ３の下方にある棚板１１上に落下したシリコン破砕片Ｂは、図４（ｂ）に示すように、棚板１１の上方への移動とともにシュータ３の先端部に設けられたフラップ板３１を押し上げて移動し、シュータ３と棚板１１との間で挟まったり、押しつぶされたりすることなく上向き走行面８に沿って搬送される。
【００２９】
また、シリコン破砕片Ｂにより押し上げられたフラップ部３１は、そのシリコン破砕片Ｂが棚板１１とともに移動して押圧が取り除かれれば、自動的に設置位置に復帰する。これにより、フラップ部３１によりシュータ３の平らな面が再び形成されるので、その傾斜に沿ってシリコン破砕片Ｂが供給され、シリコン破砕片Ｂの連続した分級を行うことができる。
なお、フラップ板３１の上方への揺動が生じたことを検知して、報知又はコンベアを停止する機構を設けることもできる。
【００３０】
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、シュータ３の先端部に揺動自在に設けられたフラップ板３１により、シリコン破砕片Ｂが棚板１１とシュータ３との間に挟まれてコンベア２の移動を阻害することが防止されるとともに、シリコン破砕片Ｂが押しつぶされて細かく砕かれてしまうことを回避することができる。
【００３１】
さらに、シリコン破砕片Ｂ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Ｂ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２１に混入することを防ぐことができる。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。
【００３２】
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。
【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。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリコン破砕片の分級装置
２  コンベア
３  シュータ
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  フラップ板
【図１】
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【図２】
2014144396.tif 000004
【図３】
2014144396.tif 000005
【図４】
2014144396.tif 000006