(57)【要約】【課題】微細片の発生を抑制し、シリコン破砕片の分級を確実に行うことを可能とする。【解決手段】分級装置１００は、コンベア１の一方の直進走行面１１の上流側にシリコン破砕片Ｂのシリコン供給部２１と供給受け部２２とが設けられ、供給受け部２２は上面２２ａを複数の走行シャフト４１の下面に近接又は接触させた状態で直進走行面１１と平行に配置され、供給受け部２２に隣接して走行シャフト４１と交差する水平方向に沿う複数の固定シャフト４２が設けられ、固定シャフト４２と走行シャフト４１とが上下方向に重なって配置されることにより格子状の網目部４３が形成され、網目部４３の下方に網目部４３から落下したシリコン破砕片を収容する第１収容部３１が備えられ、網目部４３の走行方向前方に配置される転回走行面１２の下方に走行シャフト４１から落下したシリコン破砕片を収容する第２収容部３２が備えられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に沿う回転軸により巻回される無端ベルトの外周表面に、水平方向に沿う複数の走行シャフトの基端が該無端ベルトの走行方向に間隔をおいて設けられたコンベアを有し、該コンベアは、前記無端ベルトを直進走行することにより前記走行シャフトを平行移動する一対の直進走行面と、該直進走行面の両端に配置され前記無端ベルトを旋回走行することにより前記走行シャフトを転回移動する一対の転回走行面とが組み合わされた形状とされており、一方の前記直進走行面の上流側に、シリコン破砕片を供給するシリコン供給部と、該シリコン供給部から供給されたシリコン破砕片を受ける供給受け部とが設けられ、該供給受け部は、上面を複数の前記走行シャフトの下面に近接又は接触させた状態で前記直進走行面と平行に配置され、前記供給受け部に隣接して前記走行シャフトと交差する水平方向に沿う複数の固定シャフトが設けられ、該固定シャフトと前記走行シャフトとが、上下方向に重なって配置されることにより格子状の網目部が形成され、前記網目部の下方には、該網目部から落下したシリコン破砕片を収容する第１収容部が備えられ、前記網目部の走行方向前方に配置される前記転回走行面の下方に、前記走行シャフトの間から落下したシリコン破砕片を収容する第２収容部が備え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】
前記走行シャフトは、前記転回走行面において、前記水平方向と交差する方向に倒伏状態で移動する構成とされ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】
前記コンベアが、前記一方の直進走行面を隣接させた対向状態とするように一対設け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】
シリコン塊を破砕した後に、その破砕されたシリコン破砕片を、請求項１から３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することにより、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に記載される篩別装置のように、振動により篩分けを行う振動篩別機が用いられる。ところが、この特許文献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する等、選別動作に悪影響を与えることがある。
【０００４】
一方、特許文献２には、多数の選別ローラと、これら選別ローラ間の間隙を連続的に広げながら選別ロールを進行させる進行駆動手段とを備える選別装置が開示されている。また、特許文献２には、選別ロールが間隙を広げながら進行することで、塊状で不定形のシリコン破砕片（製品）を、詰まり、噛み込み等の問題を起こすことなく段階的に大きさ別に自動的に分級することができ、作業能率を向上させることができると記載されている。
【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】特開平１１‐１６９７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献２に記載される選別装置では、各選別ロールが進行方向の間隙を広げながら進行する一方で、進行方向に直交する方向に関しては間隙を調整する機構がなく、終始一定の間隙に設けられている。このため、長尺状のシリコン破砕片が進行方向と直交する方向に沿って投入された場合には、所定の分別段階よりも早く、小サイズのシリコン破砕片と同じタイミングで長尺状の大サイズのシリコン破砕片が分別されるおそれがあり、大小のシリコン破砕片の選別動作を適切に行うことができないことが問題である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、微細片の発生を抑制するとともに、シリコン破砕片の分級を確実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】
【０００８】
本発明のシリコン破砕片の分級装置は、垂直方向に沿う回転軸により巻回される無端ベルトの外周表面に、水平方向に沿う複数の走行シャフトの基端が該無端ベルトの走行方向に間隔をおいて設けられたコンベアを有し、該コンベアは、前記無端ベルトを直進走行することにより前記走行シャフトを平行移動する一対の直進走行面と、該直進走行面の両端に配置され前記無端ベルトを旋回走行することにより前記走行シャフトを転回移動する一対の転回走行面とが組み合わされた形状とされており、一方の前記直進走行面の上流側に、シリコン破砕片を供給するシリコン供給部と、該シリコン供給部から供給されたシリコン破砕片を受ける供給受け部とが設けられ、該供給受け部は、上面を複数の前記走行シャフトの下面に近接又は接触させた状態で前記直進走行面と平行に配置され、前記供給受け部に隣接して前記走行シャフトと交差する水平方向に沿う複数の固定シャフトが設けられ、該固定シャフトと前記走行シャフトとが、上下方向に重なって配置されることにより格子状の網目部が形成され、前記網目部の下方には、該網目部から落下したシリコン破砕片を収容する第１収容部が備えられ、前記網目部の走行方向前方に配置される前記転回走行面の下方に、前記走行シャフトの間から落下したシリコン破砕片を収容する第２収容部が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
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、縦横比が大きい長尺状のシリコン破砕片が供給された場合でも、そのシリコン破砕片がいったん供給受け部の上面と接触することにより横倒しの状態（姿勢）となり、各々のシリコン破砕片を安定した姿勢で搬送することができる。このため、隣接する網目部においてサイズの大きなシリコン破砕片が不用意に落下することが防止される。
また、網目部においては、走行シャフトにより搬送されたシリコン破砕片のうち、各走行シャフトと各固定シャフトとを重ねて形成した格子間に収容される所定の大きさ以下のシリコン破砕片のみが、これら格子間から落下して第１収容部に収容される。そして、網目部で落下しないサイズの大きなシリコン破砕片については、走行シャフト上に載ったまま網目部より先に搬送され、転回走行面を搬送される間に、走行シャフトの間から落下して第２収容部に収容される。この際、転回走行面においては、片持ち状態に支持された走行シャフトが、無端ベルトの旋回走行に伴って基端側から先端側にかけて間隔を広げて転回移動するので、その広がった走行シャフトの間からシリコン破砕片を落下させて円滑に第２収容部へと収容することができる。
このように、本発明のシリコン破砕片の分級装置においては、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連続して分級することができる。そして、各走行シャフトと各固定シャフトの配置間隔を適宜変更することにより、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、格子状の網目部は、走行する走行シャフトと固定された固定シャフトとで構成されていることから、走行シャフトの移動に伴いシリコン破砕片が自動的に動かされて格子間の目詰まりを引き起こすことなく、連続して分級動作を行うことができ、作業効率を向上させることができる。さらに、篩別装置のように、振動によってシリコン破砕片が細かく砕かれることもないので、微細片の発生を抑制しながら、シリコン破砕片の分級を確実に行うことが可能となる。
【００１０】
本発明のシリコン破砕片の分級装置の前記走行シャフトは、前記転回走行面において、前記水平方向と交差する方向に倒伏状態で移動する構成とされているとよい。
無端ベルトの外周表面に片持ち状態に立設された走行シャフトを、転回走行面において倒して移動させることで、走行シャフト上に載置され搬送されるシリコン破砕片を、転回走行面において第２収容部へと確実に導くことができる。また、走行シャフトを倒伏状態で走行することにより、転回に要するスペースを少なくすることができる。
【００１１】
本発明のシリコン破砕片の分級装置において、前記コンベアが、前記一方の直進走行面を隣接させた対向状態とするように一対設けられているとよい。
走行シャフトはコンベアの無端ベルトの外周表面に片持ち状態に支持されることから、載置されるシリコン破砕片を支えるだけの強度を確保する懸念から、あまり長く設定することはできないが、２基のコンベアを組み合わせることにより、実質的に走行シャフトの長さを長くすることができ、多くのシリコン破砕片を一度に処理することができる。また、一方の直進走行面どうしを隣接させた対向状態で配置することで、シリコン供給部や供給受け部は一つで構成することができるので、コスト低減を図ることができる。
【００１２】
本発明のシリコン破砕片の製造方法は、シリコン塊を破砕した後に、その破砕されたシリコン破砕片を、上記シリコン破砕片の分級装置を用いて分級することにより、分級されたシリコン破砕片を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微細片の発生を抑制するとともに、シリコン破砕片の分級を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のシリコン破砕片の分級装置を示す平面図である。
【図２】図１に示すシリコン破砕片の分級装置の側面図である。
【図３】図１に示すシリコン破砕片の分級装置の要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態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。
【００１６】
図１から図３に示すシリコン破砕片の分級装置１００は、垂直方向に沿う回転軸５により巻回される無端ベルト１０の外周表面に、水平方向に沿う複数の走行シャフト４１の基端が無端ベルト１０の走行方向（図１に示す白抜き矢印の方向）に間隔をおいて片持ち状態に設けられた一対のコンベア１，１と、コンベア１，１にシリコン破砕片Ｂを供給するシリコン供給部２１と、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３１と、所定の大きさより大きいサイズのシリコン破砕片Ｂ２を収容する第２収容部３２とを備える。
【００１７】
例えば、コンベア１の無端ベルト１０は、無端状のチェーンにより形成されており、この無端ベルト１０が一対のスプロケット５ａ，５ｂに掛けられた状態で支持されている。そして、一方のスプロケット５ａの回転軸５が駆動機構７に接続されており、無端ベルト１０はスプロケット５ａを介して駆動機構７により回転駆動され、無端ベルト１０上に一定間隔をあけて片持ち状態に設けられる走行シャフト４１を、図１の白抜き矢印で示すように走行方向に移動するようになっている。また、コンベア１は、無端ベルト１０を直進走行することにより走行シャフト４１を平行移動させる一対の直進走行面１１と、その直進走行面１１の両端に配置され無端ベルト１０を旋回走行することにより走行シャフト４１を転回移動させる一対の転回走行面１２とが組み合わされた長円形状に形成されている。
【００１８】
また、一対のコンベア１，１は、一方の直進走行面１１を隣接させた対向状態とするように配置されており、これらコンベア１，１の隣接する直進走行面１１の上流側に、シリコン破砕片Ｂを供給するシリコン供給部２１と、そのシリコン供給部２１から供給されたシリコン破砕片Ｂを受ける供給受け部２２とが設けられている。
【００１９】
供給受け部２２は、図２に示すように、その上面２２ａを複数の走行シャフト４１の下面に近接又は接触させた状態で、直進走行面１１に対して垂直に配置されており、この供給受け部２２に向けて供給されたシリコン破砕片Ｂが上面２２ａといったん接触することにより、不定形のシリコン破砕片Ｂが横倒しの状態となり、各々のシリコン破砕片Ｂを安定した姿勢で順次搬送することができるようになっている。
【００２０】
また、分級装置１００には、供給受け部２２に隣接して走行シャフト４１と交差する水平方向に沿う複数の固定シャフト４２が設けられており、これら固定シャフト４２と走行シャフト４１とが上下方向に重なって配置されることにより、格子状の網目部４３が形成されている。なお、固定シャフト４２は、供給受け部２２の側面２２ｂに片持ち状態に固定されており、走行シャフト４１は、これら固定シャフト４２上を滑って移動するようになっている。
【００２１】
そして、第１収容部３１は、網目部４３の下方に配置されており、網目部４３から落下した所定の大きさ以下のサイズのシリコン破砕片Ｂ１を収容できるようになっている。また、網目部４３の走行方向前方に配置される直進走行面１１及び転回走行面１２の下方に、第２収容部３２が配置されており、網目部４３で落下しない所定の大きさより大きいシリコン破砕片Ｂ２については、走行シャフト４１上に載ったまま網目部４３より先に搬送され、直進走行面１１及び転回走行面１２を搬送される間に、走行シャフト４１の間から落下して第２収容部３２に収容されるようになっている。この際、転回走行面１２においては、片持ち状態に支持された走行シャフト４１が、無端ベルト１０の旋回走行に伴って走行シャフト４１の基端側から先端側にかけて間隔を広げて転回移動するので、その広がった走行シャフト４１の間からシリコン破砕片Ｂ２を落下させて円滑に第２収容部３２へと収容することができる。
【００２２】
なお、走行シャフト４１どうしの間隔と、固定シャフト４２どうしの間隔とは、ほぼ同じ大きさに設定されており、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。
また、シリコン破砕片の分級時において製品が汚染されることを防止し、シリコン破砕片の製品純度を確保するために、走行シャフト４１及び固定シャフト４２は、超硬により形成されている。
【００２３】
このように構成された分級装置１００において、シリコン塊を予めハンマー等で破砕した後に、その破砕されたシリコン破砕片Ｂをシリコン供給部２１から供給して分級を行う。
この際、シリコン破砕片Ｂは、シリコン供給部２１から適宜の姿勢で供給されることから、例えば縦横比が大きい長尺状のシリコン破砕片が、その長手方向を垂直方向に沿った姿勢で供給された場合には、各走行シャフト４１及び各固定シャフトの間からすり抜けて落下する可能性がある。ところが、分級装置１００においては、図２に示すように、シリコン供給部２１の下方に、供給されたシリコン破砕片Ｂを受ける供給受け部２２が設けられており、シリコン破砕片Ｂがいったん供給受け部２２の上面２２ａと接触することにより倒されて横倒しの姿勢とされる（図３）。
【００２４】
この場合において、長尺状のシリコン破砕片Ｂが複数の走行シャフト４１上に跨って載置される状態となった場合には、長尺状のシリコン破砕片Ｂは、そのまま走行シャフト４１上に載置された状態で搬送される。一方で、そのような長尺状のシリコン破砕片Ｂが、走行シャフト４１上と供給受け部２２の上面２２ａとの双方に接触した状態で載置される状態となる場合もある。この場合においては、長尺状のシリコン破砕片Ｂは、固定状態の供給受け部２２の上面２２ａと接触していることで、そこに留まろうとするが、走行シャフト４１が順次移動してくることで、走行シャフト４１に押されて供給受け部２２の上面２２ａを滑って移動させられ、その走行シャフト４１と平行の姿勢に矯正される。このように、シリコン破砕片Ｂは、走行シャフト４１の移動に伴って、図３に示すように走行シャフト４１上に載置された状態、もしくは走行シャフト４１に押されて供給受け部２２の上面２２ａを滑って搬送され、各々のシリコン破砕片Ｂが安定した姿勢で順次搬送される。
【００２５】
次いで、隣接する網目部４３では、走行シャフト４１により搬送されたシリコン破砕片Ｂのうち、各走行シャフト４１と各固定シャフト４２とを重ねて形成した格子間に収容される所定の大きさ以下のシリコン破砕片Ｂ１のみが、これら格子間から落下して第１収容部３１に収容される。この際、網目部４３においては、縦横比が大きい長尺状のシリコン破砕片等も、横倒しの状態で安定した姿勢で搬送されることから、サイズの大きなシリコン破砕片が不用意に格子間から落下することが防止される。
【００２６】
また、網目部４３で走行シャフト４１上から落下しないサイズの大きなシリコン破砕片Ｂ２については、そのまま走行シャフト４１上に載ったまま網目部４３より先に搬送される。そして、サイズの大きなシリコン破砕片Ｂ２は、直進走行面１１及び転回走行面１２を搬送される間に、走行シャフト４１の間から落下して第２収容部３２に収容される。この際、回転走行面１２においては、片持ち状態に支持された走行シャフト４１が、図３に示すように、無端ベルト１０の旋回走行に伴って基端側から先端側にかけて間隔を広げて転回移動する。これにより、その広がった走行シャフト４１の間からシリコン破砕片Ｂ２を落下させて、振動等を加えることなく円滑に第２収容部３２へと収容することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、走行シャフト４１を水平方向に沿って終始片持ち状態に設けていたが、これら走行シャフト４１を、図２に二点鎖線で示すように、転回走行面１２において水平方向と交差する方向に倒伏状態で移動する構成とすることもできる。
このように、走行シャフト４１を転回走行面１２において倒して移動させた場合には、走行シャフト４１上に載置され搬送されるシリコン破砕片Ｂ２を、走行シャフト４１の倒伏動作に合わせて第２収容部３２へと確実に導くことができる。このように、本実施形態によれば、シリコン塊を破砕した後に、その破砕されたシリコン破砕片を、分級装置１００を用いて分級することにより、分級されたシリコン破砕片を得ることができる。
【００２８】
以上のように、本実施形態のシリコン破砕片の分級装置１００においては、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、それより大きい大きさのシリコン破砕片Ｂ２とを連続して分級することができる。そして、各走行シャフト４１と各固定シャフト４２の配置間隔を適宜変更することにより、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。
【００２９】
また、格子状の網目部４３は、走行する走行シャフト４１と固定された固定シャフト４２とで構成されていることから、走行シャフト４１の移動に伴いシリコン破砕片Ｂが自動的に動かされて格子間の目詰まりを引き起こすことなく、連続して分級動作を行うことができ、作業効率を向上させることができる。さらに、篩別装置のように、振動によってシリコン破砕片Ｂどうしが接触して細かく砕かれることを防止でき、微細片や微粉の発生を抑制しながら、シリコン破砕片Ｂの分級を確実に行うことが可能となる。
【００３０】
また、上記実施形態の分級装置１００においては、２基のコンベア１，１を組み合わせて、これらのコンベア１，１の一方の直進走行面１１どうしを隣接させて対向状態に構成していたが、１基のコンベアであっても、本発明に係る分級装置を構成することが可能であり、この場合においても、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る。
なお、２基のコンベア１，１を組み合わせた構成とすることにより、実質的に走行シャフト４１の長さを長くしたのと同様の効果が得られることから、多くのシリコン破砕片Ｂを一度に処理することができ、分級処理量を増加させることができる。また、シリコン供給部２１や供給受け部２２は一つで構成することができるので、コンベアを一つ備える分級装置を二つ製造する場合と比べて、コスト低減を図ることができる。
【００３１】
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】
【００３２】
１  コンベア
５  回転軸
５ａ，５ｂ  スプロケット
７  駆動機構
１０  無端ベルト
１１  直進走行面
１２  転回走行面
２１  シリコン供給部
２２  供給受け部
３１  第１収容部
３２  第２収容部
４１  走行シャフト
４２  固定シャフト
４３  網目部
１００  シリコン破砕片の分級装置
【図１】
2015188805.tif 000003
【図２】
2015188805.tif 000004
【図３】
2015188805.tif 000005