被処理物投入装置
【課題】処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物の被処理物投入装置への補充を行うことができる被処理物投入装置を提供する。
【解決手段】被処理物を気密状態で処理する処理装置Ｆ１に対し、被処理物を外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置において、被処理物を一時的に収容可能で、被処理物を収容する際に用いる開閉可能な収容口１１１ｃを有する被処理物収容部１１と、前記処理装置Ｆ１の内部に投入される被処理物が気密状態で通過可能な被処理物通路１２、及び、前記被処理物収容部１１から前記被処理物通路１２へと被処理物を気密状態で取り出し可能な被処理物取出機構１３を有する搬送部１ｂとを備え、前記搬送部１ｂには、前記搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを気密に遮断可能な閉鎖部１４と、前記搬送部１ｂのうちで前記閉鎖部１４よりも被処理物収容部側の位置にて、前記搬送部１ｂを分離及び接合可能なジョイント部１５とが設けられている。
【解決手段】被処理物を気密状態で処理する処理装置Ｆ１に対し、被処理物を外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置において、被処理物を一時的に収容可能で、被処理物を収容する際に用いる開閉可能な収容口１１１ｃを有する被処理物収容部１１と、前記処理装置Ｆ１の内部に投入される被処理物が気密状態で通過可能な被処理物通路１２、及び、前記被処理物収容部１１から前記被処理物通路１２へと被処理物を気密状態で取り出し可能な被処理物取出機構１３を有する搬送部１ｂとを備え、前記搬送部１ｂには、前記搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを気密に遮断可能な閉鎖部１４と、前記搬送部１ｂのうちで前記閉鎖部１４よりも被処理物収容部側の位置にて、前記搬送部１ｂを分離及び接合可能なジョイント部１５とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を気密状態で処理する処理装置に対し、被処理物を外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被処理物を気密状態で処理する処理装置として、例えば、被処理物であるシリコン材料を処理装置に投入して溶融し、それを固体化させる処理を行うことによって、半導体基板の材料である単結晶シリコンを製造する装置が知られている。前記の製造工程中、処理装置の内部は外気とは異なる特殊な雰囲気（例えば不活性ガス雰囲気や真空雰囲気）中に置かれている。
【０００３】
そして、前記処理装置に対し、外部から被処理物を気密状態で投入するための被処理物投入装置もまた知られている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
特許文献１に記載された被処理物投入装置（シリコン顆粒供給装置）は、ホッパーと、フィーダと、筐体と、石英ポートと、ベローズとを備えたものである。不活性ガス雰囲気とした筐体の内部にシリコン顆粒を収容するホッパーが設けられ、このホッパーの下方に被処理物（シリコン顆粒）を搬送するためのフィーダが設けられている。そして、ベローズを介して筐体と接続された石英ポートの一部が処理装置（加熱炉）の内部に挿入され、加熱炉の内部と連通している。シリコン顆粒供給装置と加熱炉各々の内部は気密状態とされ、具体的には不活性ガス雰囲気におかれる。つまり、シリコン顆粒供給装置と加熱炉とは同じ不活性ガス雰囲気となる。これにより、ホッパーから石英ポートを介してシリコン顆粒を加熱炉の内部に気密状態（不活性ガス雰囲気）で投入することができる。
【０００５】
特許文献２に記載された被処理物投入装置（装入材供給装置）も、基本的な構成は特許文献１に記載されたものと同様であって、ホッパと、トラフと、振動部と、装入材投入室と、シュータとを備えたものである。真空雰囲気とした装入材投入室の内部に被処理物（装入材）を収容するホッパが設けられ、このホッパの下方に装入材を搬送するためのトラフ及び振動部が設けられている。そして、シュータの一部が処理装置（真空槽）の内部に挿入され、真空槽の内部と連通している。装入材投入室と真空槽とは共に外気から密閉できるものとされており、各々の内部は気密状態とされ、具体的には真空雰囲気におかれる。つまり、装入材供給装置と真空槽とは同じ真空雰囲気となる。これにより、ホッパからシュータを介して装入材を真空槽の内部に気密状態（真空雰囲気）で投入することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１１５７３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載された被処理物投入装置（シリコン顆粒供給装置）は、ホッパーに収容されたシリコン顆粒が無くなる等してホッパーにシリコン顆粒を補充しなければならなくなった場合、筐体に設けられた蓋を開放し、そこからホッパーにシリコン顆粒を補充するようになっている。また、特許文献２に記載された被処理物投入装置（装入材供給装置）は、ホッパに収容された装入材が無くなる等してホッパに装入材を補充しなければならなくなった場合、装入材投入室に設けられた真空扉を開放し、そこからホッパに装入材を補充するようになっている。
【０００８】
しかしながら、かかる被処理物投入装置（シリコン顆粒供給装置、装入材供給装置）は、いずれも処理装置の内部と連通しているため、処理装置の処理中において、被処理物を補充しようとすれば、被処理物投入装置の開放（蓋や真空扉の開放）に伴い、処理装置の内部までが外気に開放されてしまい、それまで保たれていた気密状態（特殊な雰囲気）が崩されてしまう。よって、被処理物の補充は処理中にはできず、処理後に行う必要があり、その分、アイドルタイム（稼動停止時間）が増えるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記従来の被処理物投入装置が有している問題に鑑みてなされたもので、処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物の被処理物投入装置への補充を行うことができる被処理物投入装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の被処理物投入装置は、被処理物Ｓを気密状態で処理する処理装置Ｆ１に対し、被処理物Ｓを外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置において、被処理物Ｓを一時的に収容可能で、被処理物Ｓを収容する際に用いる開閉可能な収容口１１１ｃを有する被処理物収容部１１と、前記処理装置Ｆ１の内部に投入される被処理物Ｓが気密状態で通過可能な被処理物通路１２、及び、前記被処理物収容部１１から前記被処理物通路１２へと被処理物Ｓを気密状態で取り出し可能な被処理物取出機構１３を有する搬送部１ｂとを備え、前記搬送部１ｂには、前記搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを遮断可能な閉鎖部１４と、前記搬送部１ｂのうちで前記閉鎖部１４よりも被処理物収容部側の位置にて、前記搬送部１ｂを分離及び接合可能なジョイント部１５とが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
前記構成によると、搬送部１ｂに閉鎖部１４とジョイント部１５とが設けられたことから、閉鎖部１４を閉鎖することで搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを遮断して処理装置Ｆ１の内部の特殊な雰囲気を維持でき、そして、ジョイント部１５によって搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを分離できる。
【００１２】
よって、処理装置側では被処理物Ｓの処理を続けることができ、被処理物収容部側では、例えば、その場所、あるいは別の場所などの適宜都合良い場所で、開放した収容口１１１ｃから被処理物Ｓを被処理物収容部１１に収容（補充）することができる。
【００１３】
そして、本発明の被処理物投入装置は、前記ジョイント部１５よりも被処理物収容部側の部分を、前記処理装置Ｆ１に対して、接近・離反する方向に移動できる移動機構２を備えることが好ましい。
【００１４】
前記構成によると、移動機構２を備えることによって、ジョイント部１５よりも被処理物収容部側の部分を、処理装置Ｆ１に対して任意の位置に移動させて被処理物収容部１１への被処理物Ｓの収容（補充）を行うことができる。
【００１５】
そして、本発明の被処理物投入装置は、前記移動機構２が、前記接近・離反する方向への移動に関し、上下方向への移動と上下以外の他方向への移動とが可能に構成され、前記ジョイント部１５における、前記分離及び接合が、前記移動機構２の上下方向への移動に伴ってなされるように構成され、前記ジョイント部１５の分離及び接合がなされる位置にて、前記他方向への移動を規制する位置決め部３を備えることが好ましい。
【００１６】
前記構成によると、位置決め部３を備えることによって、ジョイント部１５よりも被処理物収容部側の部分の移動機構２による移動を、他方向へは規制しつつ、ジョイント部１５の分離及び接合方向である上下方向へは許容することができ、従って、正確かつ迅速にジョイント部１５の分離及び接合を行うことができる。
【００１７】
そして、本発明の被処理物投入装置は、前記ジョイント部１５の、分離時において離れる二つの部分のうち、少なくとも一方が誘導部１５ａを備え、他方が被誘導部１５ｂを備えており、前記ジョイント部１５が、前記被誘導部１５ｂが前記誘導部１５ａに誘導されることによって接合状態となるように構成されていることが好ましい。
【００１８】
前記構成によると、ジョイント部１５が誘導部１５ａ及び被誘導部１５ｂを備えたことによって、ジョイント部１５を正確かつ迅速に接合状態に導くことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物の被処理物投入装置への補充を行うことができ、これによってアイドルタイム（稼動停止時間）を少なくして生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】処理装置と被処理物投入装置とを示す概要図である。
【図２】被処理物投入装置を示す、要部を拡大した概要図である。
【図３】（Ａ）はジョイント部を分離した状態を示す概要図であり、（Ｂ）は投入装置本体を下降させた状態を示す概要図である。
【図４】ジョイント部を示す、断面視の概要図である。
【図５】ストッパーを示す、斜視の概要図である。
【図６】（Ａ）は被処理物通路が処理装置の内側寄りに位置した場合を示す縦断面図であり、（Ｂ）は被処理物通路の移動機構を示す（Ａ）のＸ矢視における概要図であり、（Ｃ）は被処理物通路が処理装置の外側寄りにある場合を示す縦断面図であり、（Ｄ）は被処理物通路の移動機構を示す（Ｃ）のＹ矢視における概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。下記における方向の説明につき、「上下」とは、図１に示された上下方向を基準としたものである。また、「前後」とは、処理装置Ｆ１に近い側を前方、遠い側を後方としたものである。また、「上流・下流」とは、被処理物Ｓの通過方向（流れ方向）を基準としたものである。ただし、本発明はこの方向で説明した態様に限定して理解されるものではない。
【００２２】
−処理装置−
まず、本発明に係る被処理物投入装置１を取り付ける対象である処理装置Ｆ１について述べておく。この処理装置Ｆ１は、図１に示すように、内部を気密状態とでき、この内部に設けられた炉体（るつぼ）Ｆ１１にて被処理物Ｓを溶融できるものである。本実施形態では、半導体基板の材料である単結晶シリコンＳ２を製造するために、被処理物Ｓとして塊状である多結晶シリコン（シリコンナゲット）を炉体Ｆ１１に入れて加熱し、溶融する。ちなみに、本実施形態で用いられるシリコンナゲットの径寸法は約１０mmである。
【００２３】
本実施形態の処理装置Ｆ１では、ＣＺ法により単結晶シリコンＳ２が製造される。本実施形態の単結晶シリコンＳ２の製造方法について簡単に説明しておく。まず、不活性ガス雰囲気中にて炉体Ｆ１１に投入されたシリコンナゲットが約１８００℃に加熱されて溶融される。この溶融状態とされたシリコン（以下、「溶湯」と記す）Ｓ１に種となる単結晶シリコンを漬け、その後回転しつつゆっくりと持ち上げることで結晶を成長させていき、最終的には略円柱状の固体である単結晶シリコン（インゴット）Ｓ２が形成される。つまり、処理装置Ｆ１は、溶湯Ｓ１から単結晶シリコンＳ２を引き上げるために用いられる。
【００２４】
本実施形態における不活性ガス雰囲気とは、具体的には、処理装置Ｆ１の内部空間を一度真空引きした上で、アルゴンや窒素などの不活性ガスで満たされた雰囲気を指す。そのため、脱気ポンプ（真空ポンプ）及び不活性ガス供給管が処理装置Ｆ１に設けられている（図示していない）。なお、下記の被処理物投入装置１の内部についても、下記の閉鎖部１４が閉じられていない場合においては処理装置Ｆ１内と同じ不活性ガス雰囲気に置かれる。
【００２５】
なお、被処理物Ｓの種類によっては処理装置Ｆ１の内部を真空雰囲気としても良い。特に、溶湯Ｓ１から不純物を除去したい場合には真空雰囲気とされる場合がある。ただ、真空雰囲気とした場合は、被処理物Ｓが処理装置Ｆ１の内部で蒸発してしまう。本実施形態ではそれが不都合であるため、不活性ガスの圧力によってシリコンの蒸発を抑えるために不活性ガスを処理装置Ｆ１の内部に導入している。また、導入する不活性ガスの圧力については被処理物Ｓの種類に対して最適なものとする。
【００２６】
また、本実施形態では被処理物Ｓを構成する物質をシリコンとしているが、本発明の対象となる被処理物Ｓはこれに限定されるものではなく、シリコン以外の金属や樹脂などの種々の物質を被処理物Ｓとすることができる。
【００２７】
また、本実施形態における「処理」とは、シリコンナゲットの加熱による溶融、及び、溶湯Ｓ１からの引き上げによる単結晶シリコン（インゴット）の形成までの一連の操作を含んでいるが、本発明における「処理」とは、もっと広い概念であって、気密状態で被処理物Ｓに種々の物理変化あるいは化学変化を加えるための操作全般を指している。
【００２８】
−被処理物投入装置−
被処理物投入装置１は、図１及び図２に示すように、前記の処理装置Ｆ１に対し、処理装置Ｆ１の外部から被処理物Ｓを炉体Ｆ１１内に投入することのできるものである。なお、以下においては、下記ジョイント部１５において分離される、ジョイント部１５よりも被処理物収容部１１の側に設けられた部分の総称を投入装置本体１ａとして説明する。
【００２９】
この被処理物投入装置１は、被処理物収容部１１と搬送部１ｂとを備えている。搬送部１ｂは被処理物収容部１１に収容されていた被処理物Ｓを処理装置Ｆ１へと搬送するための部位であって、被処理物通路１２と被処理物取出機構１３を備えている。そして搬送部１ｂは、閉鎖部１４とジョイント部１５とを備えている。詳しくは後述する。
【００３０】
被処理物Ｓは、被処理物収容部１１から搬送部１ｂにおける被処理物通路１２を通り、処理装置Ｆ１まで搬送される。この搬送経路のうちで被処理物Ｓが触れる部分については、磨耗に強い材料である石英ガラス製とされているか、あるいは石英ガラスの内張りがなされており、磨耗による金属粉などの不純物が被処理物Ｓに混入する可能性を極力抑えているため、純度の高い単結晶シリコンＳ２を製造することができる。
【００３１】
本実施形態では、被処理物収容部１１、被処理物通路１２の一部、被処理物取出機構１３の各々がステンレス合金製の供給タンク１１１の内部に設けられている。そして被処理物投入装置１を処理装置Ｆ１に取り付けた場合において、この供給タンク１１１自体が外気に対する気密状態を保持できる。なお、本実施形態の説明における「外気」とは、被処理物投入装置１及び処理装置Ｆ１の外部雰囲気を指すものとする。
【００３２】
この供給タンク１１１は、略円筒形状の供給タンク本体１１１ａと、この供給タンク本体１１１ａから水平方向に突出している突出部１１１ｂとから構成されており、両者は一体のものである。なお、このように供給タンク１１１を設けず、被処理物収容部１１と被処理物通路１２とを、外気に対する気密状態を保持できるように、直接接続した構造を採用しても良い。
【００３３】
−被処理物収容部（ホッパー）−
被処理物収容部１１は、搬送されるまでの間、被処理物Ｓを一時的に収容しておくことのできる部位であって、被処理物Ｓを収容する際に用いる開閉可能な収容口１１１ｃを備えている。本実施形態では、蓋部１１１ｄによって収容口１１１ｃが開閉できるようになっている。そして、本実施形態では、この被処理物収容部１１としてホッパーが用いられている。このホッパー１１は、前記の供給タンク１１１内に平板状の石英ガラスが張り合わせられて設けられている。そして形状については、上下両端部が開放された八角柱の下端に八角錐が接続されたものとされている。前記八角錐部分の下端は開放されていて、その部分から被処理物Ｓが自然落下し、被処理物Ｓが搬送部１ｂに取り出されるようになっている。
【００３４】
本実施形態のように八角柱と八角錐を組む合わせた形状とすると、平面視が長方形や台形である平板状の石英ガラスを組み合わせて形成できることから、ホッパー１１を容易に製造でき、製造コストを抑えることができる。なお、本発明の被処理物収容部１１は、本実施形態のホッパーのように八角柱と八角錐を組む合わせた形状に限られるものではなく、その他の多角柱と多角錐を組み合わせた形状であって良い。また、場合によっては円筒形状を採用しても良い。
【００３５】
本実施形態における蓋部１１１ｄは、供給タンク本体１１１ａの上端部に、外気に対する気密状態を保持できるように設けられたものであって、この蓋部１１１ｄを供給タンク本体１１１ａから外すことにより収容口１１１ｃを開放し、ホッパー１１に被処理物Ｓを補充することができるようになっている。
【００３６】
−被処理物通路−
被処理物通路１２は、処理装置Ｆ１に投入される被処理物Ｓが通過可能な部位である。上流端が前記のホッパー１１から被処理物Ｓを受けることができる位置に設けられている。そして、下流端１２ａが処理装置Ｆ１に対して被処理物Ｓを投入できる位置に設けられている。より具体的には、この被処理物通路１２における下流端１２ａは、処理装置Ｆ１の内部であり、かつ、炉体Ｆ１１の上方に位置している。
【００３７】
本実施形態の被処理物通路１２は、ホッパー１１の側に位置する第１被処理物通路１２１と、処理装置Ｆ１側に位置する第２被処理物通路１２２とから構成されており、下記のジョイント部１５を境として第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とが分離及び接合可能とされている。前記の下流端１２ａは、第２被処理物通路１２２に属している。本実施形態では、第２被処理物通路１２２が処理装置Ｆ１に対する位置関係が移動するにとどまり、処理装置Ｆ１から分離することがない。そのため、下記の移動機構２は第１被処理物通路１２１を移動させることができれば良く、第２被処理物通路１２２の移動を負担する必要がない。すなわち、前記のように被処理物通路１２を第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とから構成することによって、移動機構２の設計を簡素化できる。
【００３８】
そして、この被処理物通路１２と上記のホッパー１１とは、被処理物Ｓを外気に触れさせることなく搬送することが可能な位置関係に設けられている。本実施形態では、ホッパー１１と第１被処理物通路１２１の一部が共に上記供給タンク１１１の内部に形成されていることにより、被処理物Ｓを外気に触れさせることなく搬送させることが可能である。
【００３９】
本実施形態においては、第１被処理物通路１２１はホッパー１１の直下から前方へ水平に向かう部分とされており、供給タンク本体１１１ａの下部と、この供給タンク本体１１１ａの下部から前方に突出した突出部１１１ｂにまたがって存在している。前記突出部１１１ｂの下流側には漏斗状の受けシュート１６が設けられており、被処理物Ｓがここを通って第２被処理物通路１２２へと搬送されていく。
【００４０】
第２被処理物通路１２２は第１被処理物通路１２１の下流端に対し、下記ジョイント部１５を介して、被処理物Ｓが通過可能なようにつながっており、下斜め前方へ傾斜するように配置されている。本実施形態では、石英ガラス製のパイプが用いられている。また本実施形態では、下記のように、第２被処理物通路１２２を処理装置Ｆ１に対して移動可能とするため、本実施形態における第２被処理物通路１２２は、長手方向の全体で直線状のパイプとされているが、下記の処理装置Ｆ１に対する移動に支障がないのであれば、被処理物通路１２の下流端１２ａを含む少なくとも一部のみが直線状のパイプとされていても良い。
【００４１】
前記の受けシュート１６は、図２に示すように、石英ガラスを削り出して形成したものであって、上半分が漏斗状部分１６１であり、下半分が円筒状部分１６２とされている。漏斗状部分１６１は、内面の開き角度が６０°（受けシュート１６の中心軸を基準とした角度で表すと３０°）とされている。これは本実施形態における被処理物Ｓであるシリコンナゲットの安息角（約４０°）よりも大きい角度にして、被処理物Ｓを漏斗状部分１６１の内面で引っかかることもなく、スムーズに第２被処理物通路１２２へと搬送させるためである。
【００４２】
なお、閉鎖部１４として用いられるバルブの内面を被処理物Ｓから保護するため、ジョイント部１５の接合時に円筒状部分１６２が閉鎖部１４の内部に位置するようにしておくことが望ましい。
【００４３】
この望ましい構成についてより具体的に述べる（図示はしていない）。この構成は、受けシュート１６の円筒状部分１６２を下方に延長し、かつ、ジョイント部１５の成形ベローズ１５３を伸縮可能としたものである。これにより、ジョイント部１５の分離時には成形ベローズ１５３が伸びて、円筒状部分１６２がジョイント部１５の上側ジョイント部材１５１よりも上方に位置することで円筒状部分１６２が保護される。そして、ジョイント部１５の接合時には成形ベローズ１５３が縮み、円筒状部分１６２がジョイント部１５の上側ジョイント部材１５１から露出し、これにより、円筒状部分１６２が閉鎖部１４のうち少なくともバルブ弁体などの可動部分の内側に位置し、前記可動部分に被処理物Ｓが接触しないようにできる。なお、成形ベローズ１５３が縮んだ際の長さは、成形ベローズ１５３の両端部に形成されているフランジ間にピン等の間隔保持部材を設けておくことにより一定の長さとなる構成としておくことがより望ましい。ちなみに、ジョイント部１５の接合時における円筒状部分１６２の下端位置は、第２被処理物通路１２２のパイプ部１２２ａに対する、接合時の衝突による損傷を避けるため、パイプ部１２２ａの上端に対してわずかに距離を置くようにする。
【００４４】
この被処理物通路１２に関しては、処理装置Ｆ１に対して移動可能としておいても良い。これに関しては後述する。
【００４５】
−被処理物取出機構−
被処理物取出機構１３は、前記の被処理物収容部１１から被処理物通路１２へと被処理物Ｓを気密状態で搬送させるための部位である。本実施形態では、この被処理物取出機構１３として電磁振動フィーダが用いられており、この電磁振動フィーダが第１被処理物通路１２１の内部に設けられている。被処理物取出機構１３は搬送部１ｂに備えられたものであるから、本実施形態のように被処理物取出機構１３が被処理物通路１２の内部に設けられたものに限られるものではなく、被処理物通路１２とは離れた位置に設けられたものであっても良い。
【００４６】
前記の電磁振動フィーダは駆動部１３１とトラフ１３２とを備えたものであって、駆動部１３１によりトラフ１３２を振動させて、トラフ１３２に載せられた被処理物Ｓを下流側へと搬送させることができる。トラフ１３２は、上部及び下流端が開放している樋状の部位であり、本実施形態では内面に石英ガラスの内張りがなされている。このトラフ１３２は第１被処理物通路１２１の延びる方向に沿って、ホッパー１１の直下から第１被処理物通路１２１の下流端付近まで設けられている。これにより、ホッパー１１の下端から自然落下した被処理物Ｓはトラフ１３２に載って下流側に搬送されていく。そして、トラフ１３２の下流端まで来た被処理物Ｓは、前記の受けシュート１６の漏斗状部分１６１へと落下する。
【００４７】
本実施形態においては、被処理物取出機構１３として電磁振動フィーダを用いたことにより、処理装置Ｆ１に被処理物Ｓを連続して定量的に投入することが可能とされている。よって、炉体Ｆ１１に被処理物Ｓを少量ずつ連続的に投入することができ、処理の効率化、高精度化を図ることができる。もちろん、微量の被処理物Ｓの投入も可能である。また、従来は被処理物を一気に炉体に投入していた場合があり、その場合、溶湯の跳ねや投入時の衝撃による炉体の破損などが発生する懸念があったが、前記のように電磁振動フィーダを用いたことにより、このような懸念を払拭できる。また、被処理物Ｓの微量投入が可能であることから、処理装置Ｆ１の稼動中に被処理物Ｓを炉体Ｆ１１へ投入する場合であっても、溶湯Ｓ１の急激な温度低下を抑えることができ、品質管理上有利である。
【００４８】
本実施形態においては、第１被処理物通路１２１が水平方向に延びるものであり、第２被処理物通路１２２は下斜め前方に傾斜している。よって被処理物Ｓは、第１被処理物通路１２１においては電磁振動フィーダによって水平方向に搬送させられ、第２被処理物通路１２２においては重力による自然落下で斜め下方に搬送される。ただし、本発明はこの形態に限られるものではなく、例えば、第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２が、いずれも斜め下方あるいは下方に向かうものとされており、いずれも重力による自然落下によって被処理物Ｓを搬送させるものであっても良い。その場合においては、例えば、ホッパー１１の下部に設けたゲートあるいは弁などの流量調整機構が被処理物取出機構１３となる。
【００４９】
また、被処理物Ｓを水平方向に搬送するために被処理物取出機構１３を用いる場合であっても、本実施形態のような電磁振動フィーダに限らず、例えば、ベルトコンベアやローラコンベアのように、一方側から他方側へと被処理物Ｓを搬送させることのできる機能を有するものであれば、種々の搬送機構を用いることができる。もちろん、被処理物取出機構１３による被処理物Ｓの搬送方向を水平方向以外としても良い。
【００５０】
−閉鎖部−
閉鎖部１４は、搬送部１ｂの処理装置Ｆ１側と被処理物収容部１１側とを遮断することが可能な部位である。本実施形態の閉鎖部１４は、図２に示すように、第２被処理物通路１２２の最も上流側の位置に一箇所設けられており（つまり本実施形態においては、この閉鎖部１４が第２被処理物通路１２２に属している）、下記のジョイント部１５に隣り合うようにして設けられたゲートバルブである。閉鎖部１４を遮断することで、この閉鎖部１４よりも処理装置Ｆ１側の部分を気密状態で閉鎖できる。そして当然ではあるが、被処理物Ｓが漏れ出ないようにも閉鎖できる。閉鎖部１４に用いるバルブの種類は、ゲートバルブ以外に、例えばグローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブなどの種々のバルブが使用できる。閉鎖部１４は、搬送部１ｂのどの位置に設けられていても良く、例えば、ホッパー１１と搬送部１ｂの境界に設けられたものであっても良い。
【００５１】
閉鎖部１４の位置は本実施形態のものに限られるものではなく、第１被処理物通路１２１に設けられていても良い。ただし、下記ジョイント部１５により被処理物通路１２を分離させる場合、分離後に処理装置Ｆ１の気密状態を保つためには、閉鎖部１４をジョイント部１５よりも処理装置Ｆ１の側に設けておく必要がある。また、分離後において処理装置Ｆ１と投入装置本体１ａの両方ともに気密状態を保つためには、閉鎖部１４を、ジョイント部１５を挟んで処理装置Ｆ１の側と投入装置本体１ａの側の両方に設けておく必要がある。
【００５２】
このように閉鎖部１４を設けることにより、閉鎖部１４を閉じれば処理装置Ｆ１の内部の不活性ガス雰囲気を保ったままで、ホッパー１１を外気に開放することが可能となる。そのため、処理装置Ｆ１の炉体Ｆ１１における被処理物Ｓの溶融を続けたまま、蓋部１１１ｄを開けてホッパー１１に被処理物Ｓを補充することが可能となる。そして、ホッパー１１への被処理物Ｓの補充後、閉鎖部１４を開くことによって、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを炉体Ｆ１１内に投入することができるようになる。なお、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを炉体Ｆ１１内に投入する場合には、閉鎖部１４よりもホッパー１１の側を不活性ガス雰囲気とする。
【００５３】
従来、ホッパーに収容された被処理物が無くなってしまった場合、炉体を一度冷却した上で不活性ガス雰囲気を解除し、ホッパーに被処理物を補充して、再び不活性ガス雰囲気としてから炉体を再加熱する必要があったため、時間のロス、より具体的にはアイドルタイム（稼動停止時間）が多く、品質管理上も望ましくなかった。これに対して本実施形態では、閉鎖部１４を設けることにより、処理装置Ｆ１の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物Ｓの被処理物投入装置Ｆ１への補充を行うことができ、これによってアイドルタイムを少なくして生産性を向上することができる。そのため、前記従来の問題点を解決することができる。
【００５４】
−ジョイント部−
前記の閉鎖部１４に加え、被処理物通路１２のうちで閉鎖部１４よりも被処理物収容部１１側の位置にて、搬送部１ｂを分離及び接合可能なジョイント部１５を備えたものとする。これにより、搬送部１ｂが分離可能とされている。ジョイント部１５も、閉鎖部１４よりも被処理物収容部１１側の位置である限り、搬送部１ｂのどの位置に設けられていても良い。そしてこのジョイント部１５により、図３（Ａ）に示すように、被処理物投入装置１のうちジョイント部１５よりもホッパー１１側の部分（本実施形態では投入装置本体１ａ）を処理装置Ｆ１から分離させることができる。このことから、本実施形態では複数の処理装置Ｆ１への被処理物Ｓの供給を１台の投入装置本体１ａで担当することが可能となる。つまり、従来とは異なり、処理装置Ｆ１と同数の投入装置本体１ａが必ずしも必要でなくなる。もちろん、従来通りに、処理装置Ｆ１と投入装置本体１ａの数量が一対一で対応するものであっても良い。
【００５５】
本実施形態では、図４に示すように、ジョイント部１５が第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とにまたがって設けられている。より具体的に説明すると、第１被処理物通路１２１の下流端には上側ジョイント部材１５１が設けられている。この上側ジョイント部材１５１は水平方向に配置された板状のものである。この上側ジョイント部材１５１には、中央に貫通穴が設けられており、この貫通穴から下方に前記受けシュート１６の円筒状部分１６２が突出している。上側ジョイント部材１５１の上方には成形ベローズ１５３が設けられている。この成形ベローズ１５３は、前記受けシュート１６の円筒状部分１６２の外周部分に位置しており、この円筒状部分１６２を保護するためのものでもある。
【００５６】
そして、第２被処理物通路１２２の上流端（より詳しくは、前記閉鎖部１４の上流端）には下側ジョイント部材１５２が設けられている。この下側ジョイント部材１５２もまた、水平方向に配置された板状のものである。この下側ジョイント部材１５２には、中央に貫通穴が設けられており、ジョイント部１５の接合時においては、この貫通穴に前記受けシュート１６の円筒状部分１６２が入り込み、上側ジョイント部材１５１の下面と下側ジョイント部材１５２の上面とが当接して、図２に示す接合状態となる。そして本実施形態では、ジョイント部１５の分離及び接合がなされる場合における、上側ジョイント部材１５１と下側ジョイント部材１５２の相対的な移動方向は上下方向とされている。
【００５７】
前記のように閉鎖部１４とジョイント部１５とが設けられたことによって、被処理物通路１２の第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とがジョイント部１５で分割された場合に、閉鎖部１４によって、被処理物通路１２における被処理物Ｓの移動方向を基準とした下流側１２２の気密状態を保つことができる。具体的には次のようなことが可能となる。もし仮に、処理装置Ｆ１に被処理物Ｓを補充する必要が無くなった時点において、ホッパー１１の内部にまだ被処理物Ｓが残っている場合、閉鎖部１４を閉じた上でジョイント部１５を境に被処理物通路１２を分離し、投入装置本体１ａを分離前とは別の処理装置Ｆ１に付け替えることができ、これにより、ホッパー１１に残った被処理物Ｓを別の処理装置Ｆ１に投入できる。
【００５８】
ホッパー１１に収容された被処理物Ｓが無くなってしまった場合には、まず、図３（Ａ）に示すように、閉鎖部１４を閉じた上でジョイント部１５を境に被処理物通路１２を分離する。そして、図３（Ｂ）に示すように、リフト２１を操作して投入装置本体１ａを下降させるなどして都合の良い位置に移動させ、その上でホッパー１１に被処理物Ｓを補充する。その後、投入装置本体１ａを分離前とは別の処理装置Ｆ１に付け替えることができる。ただし、投入装置本体１ａを分離前と同じ処理装置Ｆ１に再度取り付けても良い。特に、下記のリフト２１により投入装置本体１ａが支持されている場合には、前記の補充作業をより効率良くできる。
【００５９】
また、ホッパー１１への被処理物Ｓの補充を頻繁に行う必要があるというデメリットはあるものの、ホッパー１１の容量を小さくすることで投入装置本体１ａをコンパクト化し、より扱いやすくすることもできる。これはいかなる製造現場においても適用できる訳ではないが、本実施形態によると、このような選択も可能となり、製造現場の状況に応じた装置の最適化をはかることができる。
【００６０】
ここで、被処理物通路１２に閉鎖部１４が１箇所しか設けられていない場合では、ジョイント部１５の分離によって投入装置本体１ａの内部における不活性ガス雰囲気が失われてしまうため、投入装置本体１ａの内部を再度不活性ガス雰囲気に整える必要がある。そこで、被処理物通路１２に、ジョイント部１５を挟んで別の閉鎖部を設けることが考えられる。このようにした場合にあっては、閉鎖部１４と別の閉鎖部との間において不活性ガス雰囲気を整えるだけで良くなるため、作業効率を大変良くできる。
【００６１】
また、本実施形態では、ジョイント部１５の分離時においても、第２被処理物通路１２２が処理装置Ｆ１に残される。そのため、第２被処理物通路１２２の処理装置Ｆ１に対する抜き差し動作が不要であって、下記移動機構２による投入装置本体１ａの移動が楽である。また、石英ガラス製である第２被処理物通路１２２におけるパイプ部１２２ａが投入装置本体１ａの移動に伴って破損してしまう可能性も小さくできる。
【００６２】
そして、このジョイント部１５の存在により、第２被処理物通路１２２を第１被処理物通路１２１と分離して移動させることができるので、前記中央領域の位置と、前記中央領域から外れた位置との間での、被処理物通路１２における下流端１２ａの移動を第２被処理物通路１２２のみの移動で行うことが可能である。そのため移動のために必要なスペースを小さくでき、被処理物投入装置１を小型化できる。また、前記通路移動機構１７による被処理物通路１２における下流端１２ａの移動が、下記移動機構２による移動とは別個に行うことが可能となるため（言い換えると、下記移動機構２が被処理物通路１２における下流端１２ａの移動を担う必要がないため）、下記移動機構２の構成を単純化でき、この点からも、被処理物投入装置１の大型化を抑制できる。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る被処理物投入装置１を用いて被処理物Ｓを補充する手順について簡単にまとめておく。処理装置Ｆ１にて被処理物Ｓを処理中に、炉体Ｆ１１の被処理物Ｓが少なくなってきた場合、被処理物取出機構１３である電磁振動フィーダを操作することによって、ホッパー１１に収容されていた被処理物Ｓが搬送部１ｂの被処理物通路１２を通って搬送され、炉体Ｆ１１に投入される。この状態では、閉鎖部１４が開放されていて、かつ、ジョイント部１５が接合されている。
【００６４】
ホッパー１１の被処理物Ｓが無くなった場合、まず、閉鎖部１４を閉鎖し、次いでジョイント部１５を分離する。これにより、処理装置Ｆ１内部の不活性ガス雰囲気を維持したままジョイント部１５を分離できる。そして移動機構２を用いて、図３（Ｂ）に示すように投入装置本体１ａを都合の良い位置に移動させ、収容口１１１ｃを開放してホッパー１１に被処理物Ｓを補充する。この収容口１１１ｃの開放に先立ち、投入装置本体１ａ内に外気を導入して不活性ガス雰囲気を解除しておく。
【００６５】
前記のように被処理物Ｓを補充した後、移動機構２を用いてジョイント部１５を接合する。その後、閉鎖部１４を開放することで、被処理物Ｓが炉体Ｆ１１に投入可能な状態とされる。なお、被処理物Ｓを炉体Ｆ１１に投入する場合には、真空引きした上で不活性ガスを導入することにより、投入装置本体１ａ内を不活性ガス雰囲気とする。
【００６６】
−誘導部・被誘導部−
次に、ジョイント部１５の、分離時において離れる二つの部分のうち、少なくとも一方が誘導部１５ａを備え、他方が被誘導部１５ｂを備えたものとすることができる。この場合の誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとは、ジョイント部１５を接合しようとする際に、被誘導部１５ｂが誘導部１５ａに誘導されることによって接合状態となるように構成されており、ジョイント部１５の接合状態への位置合わせが行われる部位である。このように被誘導部１５ｂが誘導部１５ａに誘導され、ジョイント部１５が所定の位置に位置合わせされるため、ジョイント作業を容易に行うことができる。
【００６７】
本実施形態においては、図４に示すように、下側ジョイント部材１５２に誘導部１５ａが設けられ、上側ジョイント部材１５１に被誘導部１５ｂが設けられているが、位置関係の対応はこれに限定されるものではなく、上下逆の関係であっても良いし、各ジョイント部材１５に誘導部１５ａと被誘導部１５ｂの両方が設けられたものであっても良い。また、被処理物通路１２であって各ジョイント部材１５以外の部位に誘導部１５ａあるいは被誘導部１５ｂが設けられていても良い。
【００６８】
本実施形態においては、誘導部１５ａが、前記ジョイント部１５における円形断面である流路の中心軸１５ｃを基準として回転対称で、かつ、前記中心軸１５ｃ方向に向いた形状のテーパ面を備えている。このテーパ面がジョイント部１５における処理装置Ｆ１側、具体的には下側ジョイント部材１５２に設けられている。そして、被誘導部１５ｂが、前記ジョイント部１５における流路の中心軸１５ｃを基準として回転対称で、かつ、前記中心軸１５ｃを背にした形状のテーパ面を備えている。このテーパ面がジョイント部１５における被処理物収容部１１側、具体的には上側ジョイント部材１５１に設けられている。前記誘導部１５ａのテーパ面と被誘導部１５ｂのテーパ面とは同じ傾斜のテーパ面とされている。つまり、前記中心軸１５ｃに対する角度が同一とされた面とされている。ジョイント部１５を接合する際には、誘導部１５ａのテーパ面と被誘導部１５ｂのテーパ面とが当接した状態で、被誘導部１５ｂが誘導部１５ａに誘導され、ジョイント部１５の接合位置に位置合わせされる。また、各テーパ面は表面が硬化処理されており、前記当接によって磨耗しにくいようにされている。
【００６９】
−塵受け溝−
そして、前記誘導部１５ａのうち、テーパ面の最も処理装置Ｆ１の側となる位置に、前記中心軸１５ｃを取り巻くようにして全周に塵受け溝１５ｄが設けられている。このように塵受け溝１５ｄが設けられたことにより、上側ジョイント部材１５１や受けシュート１６の円筒状部分１６２に付着した塵などや、誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとが前記のように当接した際に生じる、微量の金属粉などをこの塵受け溝１５ｄでとどめることができ、この塵受け溝１５ｄを掃除することで簡単に塵などを除去できる。そのため、塵などの不純物が第２被処理物通路１２２を通って炉体Ｆ１１に入り込んでしまう可能性を小さくでき、単結晶シリコンＳ２の品質向上に貢献できる。
【００７０】
−移動機構−
また本実施形態では、図１に示すように、投入装置本体１ａを処理装置Ｆ１に対して、接近・離反する方向に移動できる移動機構２を備えている。本実施形態の移動機構２は、リフト２１と複数の車輪２２（前輪２２１、後輪２２２）から構成されている。リフト２１は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、投入装置本体１ａを上下方向に移動させることができるものである。本実施形態ではハンドル操作により投入装置本体１ａを上下動させる手動式のリフトが採用されているが、モータなどによって駆動される形式のリフトであっても良い。車輪２２は処理装置Ｆ１の設置された設置面Ｇに沿って回動するようにされており、投入装置本体１ａとリフト２１とを主に前後方向に移動させることができ、左右方向にも移動させることができるものである。
【００７１】
この移動機構２により、図３（Ａ）に示すように、投入装置本体１ａを移動させて前記ジョイント部１５を分離及び接合することをより容易にできる。そして、投入装置本体１ａを異なる処理装置Ｆ１に対して移動させることができる。また、図３（Ｂ）に示すように、処理装置Ｆ１を設置面Ｇ近くまで下降させることで被処理物Ｓの補充を簡単にすることができる。また、図１に示すように、処理装置Ｆ１を高い位置に置くことで、被処理物通路１２のうち、重力による自然落下がなされる部分（本実施形態では第２被処理物通路１２２）における被処理物Ｓの搬送をよりスムーズにできる。このように、移動機構２を備えたものとすることで、被処理物投入装置１を非常に使い勝手の良いものとできる。また、生産現場のレイアウトに与える制限も小さいものとできる。
【００７２】
−位置決め部（ストッパー）−
そして本実施形態では、被処理物投入装置１が、移動機構２の上下以外の他方向への移動を規制する位置決め部３を備えたものとされている。より具体的には、前記複数の車輪２２のうち、少なくとも前輪２２１の前進方向への回転を止め、かつ、前輪２２１の処理装置Ｆ１に対する左右方向の位置を定めるためのストッパー３を設置面Ｇに対して不動となるように設けている。本実施形態のストッパー３は、図５に示すようにチャンネル材などから形成されたものであって、前端に当接壁３１が立ち上げられたものが、前記当接壁３１が前方になるように設置面Ｇに固定されたものである。また、ストッパー３には左右壁３２も設けられている。
【００７３】
このストッパー３を用いることにより、ストッパー３の左右壁３２に挟まれるようにして前輪２２１が位置し、かつ、当接壁３１に前輪２２１が当接した時点において、処理装置Ｆ１に対する前輪２２１の前後の位置が当接壁３１によって定まり、左右壁３２によって前輪２２１の左右の位置も定まることとなる。前輪２２１の位置が定まれば、処理装置Ｆ１に対する投入装置本体１ａの前後左右の位置がジョイント部１５が分離・接合される位置に定まる。前記のように、ジョイント部１５の接合がなされようとする際の、上側ジョイント部材１５１と下側ジョイント部材１５２の相対的な移動方向は上下方向である。そのため、前記のように前輪２２１の位置が定まった後は、リフト２１をただ上下方向（通常は下方）に移動させるだけでジョイント部１５の接合が可能である。つまり、このストッパー３を設けることにより、ジョイント部１５を容易に接合することができる。
【００７４】
なお、前記のようにジョイント部１５には誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとが設けられているため、これら誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとが、ジョイント部１５の接合がなされようとする際における位置の微調整を行う役割を果たす。
【００７５】
ストッパー３は、処理装置Ｆ１に対する前輪２２１の前後左右の位置を定めるものであれば、種々の形態で実施が可能である。例えば、前輪２２１を当接させることによって回転を止めるものとはせず、左右方向からの摩擦によって回転を止め、同時に、前輪２２１の左右方向の位置決めをなすものとしても良い。また、例えば移動機構２の側に凸部を、設置面Ｇの側に凹部をそれぞれ設けておき、これらの凸部と凹部とが嵌合することによるものであっても良い。
【００７６】
また、ストッパー３は設置面Ｇに対して不動となるように設けていれば良く、必ずしも設置面Ｇに直接設けられたものでなくても良い。よって、処理装置Ｆ１の設置場所における建物の壁面や柱にストッパー３を固定しても良い。
【００７７】
また、前記ではストッパー３のみについて説明したが、このストッパー３を含むレールを設置面Ｇに敷いておき、車輪２２の移動範囲の少なくとも一部については、レール上を車輪２２が通ることによって定められるようにしておいても良い。
【００７８】
−被処理物通路の移動−
本実施形態では、被処理物通路１２における下流端１２ａの、処理装置Ｆ１に対する位置が移動できるものとされている。この移動は、炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃを含む、広がりを持った領域である中央領域の位置と、前記中央領域から外れた位置との間で移動可能になされる。前記「中央領域」とは、炉体Ｆ１１の周縁部を除いた、単結晶シリコンＳ２の引き上げが可能な領域のことである。本実施形態についてより具体的には、この移動は、炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃを基準として接近・離反する方向になされ、第２被処理物通路１２２の全体が処理装置Ｆ１に対して移動するものとされている。なお、この移動は第１被処理物通路１２１とは別個になされる。
【００７９】
前記移動に関する接近・離反とは、被処理物通路１２における下流端１２ａの、垂直線Ｃに対する接近時（下流端１２ａが前記中央領域の位置にある場合）にあっては、この下流端１２ａが、単結晶シリコンＳ２の上方への移動軌跡Ｓ２ａよりも内側に位置するようになされ、同離反時（下流端１２ａが前記中央領域から外れた位置にある場合）にあっては、被処理物通路１２が、前記移動軌跡Ｓ２ａよりも外側に位置するようになされるものである。
【００８０】
よって前記垂直線Ｃに対する接近時（下流端１２ａが前記中央領域の位置にある場合）において、被処理物通路１２における下流端１２ａを垂直線Ｃに重なる場合は、炉体Ｆ１１の中央に被処理物Ｓを投入することが可能となる。また、前記下流端１２ａが前記垂直線Ｃに重ならない場合であっても、従来の、移動軌跡Ｓ２ａよりも外側で被処理物Ｓを投入するものに比べれば、炉体Ｆ１１の中央に近い位置で被処理物Ｓを投入することが可能となる。このように、炉体Ｆ１１の中央により近い位置に被処理物Ｓを投入することができるため、炉体内で被処理物Ｓが偏りにくく、投入されたシリコン顆粒が均一に加熱されて、効率良く溶融できる。よって、単結晶シリコンの引き上げ作業もスムーズに行え、製造効率が良い。そして、溶融前の被処理物Ｓが炉体Ｆ１１からあふれてしまうこともないため、被処理物Ｓの定量投入が可能で作業効率が良い。
【００８１】
そして前記垂直線Ｃに対する離反時（下流端１２ａが前記中央領域から外れた位置にある場合）においては、被処理物通路１２と干渉することなく、単結晶シリコンＳ２を炉体Ｆ１１から引き上げることができる。
【００８２】
被処理物通路１２のうち少なくとも一部の区間を移動させるために、通路移動機構１７が設けられる。ここで、被処理物通路１２の下流端１２ａを含む少なくとも一部（本実施形態ではパイプ部１２２ａ）が直線状のパイプとされており、このパイプが、この通路移動機構１７によって長手方向に移動し、この移動に伴って処理装置Ｆ１に対して出入りする。
【００８３】
なお本実施形態では、パイプ部１２２ａの下流端１２ａが、炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃに対して平行な平面に沿ってカットされて開口している。そのため仮に、垂直線Ｃへの接近時（下流端１２ａが前記中央領域の位置にある場合）において、下流端１２ａを垂直線Ｃに重なるようにしていた場合、最低限、単結晶シリコンＳ２の移動軌跡Ｓ２ａの半径分の距離だけパイプ部１２２ａを移動させれば、炉体Ｆ１１から引き上げられる単結晶シリコンＳ２とパイプ部１２２ａとの干渉を避けることができる。つまり、パイプ部１２２ａの下流端１２ａをこのような形状とすると、パイプ部１２２ａの移動距離を最小にできる。
【００８４】
以下、本実施形態における通路移動機構１７についてより詳しく説明する。この通路移動機構１７は、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、フレーム１７１、支持シャフト１７２、駆動シャフト１７３、ハンドル１７４、駆動プレート１７５を備えている。
【００８５】
フレーム１７１は処理装置Ｆ１に対して直接的、あるいは間接的に固定された部分であって、処理装置Ｆ１に対して不動とされている。このフレーム１７１の下流側の位置に設けられた固定プレート１７１ａに対し、第２被処理物通路１２２のパイプ部１２２ａが移動可能な状態で貫通している。
【００８６】
そして、このフレーム１７１に支持シャフト１７２が固定されている。支持シャフト１７２は、パイプ部１２２ａの長手方向と平行に設けられた丸棒である。また、フレーム１７１には、前記支持シャフト１７２と平行であって、かつ、パイプ部１２２ａを挟んだ反対側の位置に駆動シャフト１７３が設けられている。また、フレーム１７１の駆動シャフト１７３に近い側にはハンドル１７４が回動可能に設けられている。このハンドル１７４の回動軸は駆動シャフト１７３に対して直交している。駆動シャフト１７３は外周面にねじが形成された丸棒であって、フレーム１７１に対して、周方向に回動可能とされている。この駆動シャフト１７３の下流側端部にはかさ歯車１７３ａが取り付けられており、このかさ歯車１７３ａは、ハンドル１７４の端部に同じく設けられたかさ歯車１７４ａと噛み合っている。よって、ハンドル１７４を回転させることによって、駆動シャフト１７３を回転させることができる。
【００８７】
駆動プレート１７５は、パイプ部１２２ａを不動に支持するものであって、支持シャフト１７２及び駆動シャフト１７３が貫通している。この貫通は、支持シャフト１７２に対しては摺動可能になされており、駆動シャフト１７３に対しては螺合可能になされている。これにより、ハンドル１７４の操作による駆動シャフト１７３の回転に応じ、駆動プレート１７５を固定プレート１７１ａに対して接近・離反させることができる。そして、この駆動プレート１７５が固定プレート１７１ａに対して接近する動作をする場合は、パイプ部１２２ａが炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃに対して近づき、下流端１２ａが前記中央領域の位置に移動する。駆動プレート１７５が固定プレート１７１ａに対して離反する動作をする場合は、パイプ部１２２ａが垂直線Ｃに対して離れ、下流端１２ａが前記中央領域外の位置に移動する。
【００８８】
処理装置Ｆ１に対するパイプ部１２２ａの位置は、前記駆動プレート１７５の移動範囲内であれば自由に設定が可能である。そのため、炉体Ｆ１１に対する被処理物Ｓの投入位置を自由に設定できる。
【００８９】
なお、前記の固定プレート１７１ａと駆動プレート１７５の間には、石英ガラス製であるパイプ部１２２ａを保護するため、このパイプ部１２２ａの外周を覆うように保護ベローズ１２ｄが設けられている。この保護ベローズ１２ｄは、ステンレス合金の薄板が蛇腹状に形成されたものであり、固定プレート１７１ａと駆動プレート１７５の距離に応じて伸縮するようになっている。
【００９０】
なお本実施形態では、第２被処理物通路１２２の全体が移動するものであるため、第２被処理物通路１２２の上流側端部の位置が変化する。よって、第２被処理物通路１２２を移動させるためには、あらかじめ下記のジョイント部１５を分離し、図６（Ｃ）に示すように第２被処理物通路１２２の上方に第１被処理物通路１２１が存在しないようにしておく必要がある。
【００９１】
通路移動機構１７の構成については、本実施形態のものに限られるものではなく、種々に変更して実施して良い。例えば、パイプ部１２２ａを長手方向へ移動させるものではなく、被処理物通路１２に可動式のジョイントを設けておくなどして、被処理物通路１２の下流端１２ａが回動したり、前記ジョイントの下流側部分がスライドすることで、この下流端１２ａが垂直線Ｃを含む中央領域の位置と、前記中央領域から外れた位置との間で移動するものであっても良い。また例えば、パイプ部１２２ａが伸縮して全長が変化することにより、下流端１２ａのみが移動するものであっても良い。
【００９２】
また、本実施形態の通路移動機構１７は、ハンドル１７４の手動操作によって移動がなされるものとしたが、モータなどの自動操作によって移動がなされるものとしても良い。
【００９３】
なお、前記のように炉体Ｆ１１の中央から外れた位置に被処理物通路１２の下流端１２ａを位置させるために、パイプ部１２２ａを前記のように長手方向に移動させるのに加えて、処理装置Ｆ１に対してパイプ部１２２ａの固定角度を変更できるような構成が付加されていても良い。これにより、被処理物通路１２の下流端１２ａの位置を現場で容易に調整することができ、炉体Ｆ１１の最適な位置に被処理物Ｓを投入できる。この構成は、前記の通路移動機構１７が備えるものとされていても良いし、通路移動機構１７とは独立して設けられていても良い。
【００９４】
このパイプ部１２２ａの固定角度を変更できるような構成については、例えば、処理装置Ｆ１に設けた下側フランジとパイプ部１２２ａに設けた上側フランジとを、各フランジを通るように設けたボルトに対するナットの締め付け具合を調整することにより、角度を持たせることができるようにしておくことが考えられる（図示はしていない）。この場合において、各フランジにはパイプ部１２２ａが貫通するが、上側フランジにはパイプ部１２２ａが固定されているのに対し、下側フランジの貫通穴の大きさはパイプ部１２２ａの直径よりも大きくされており、前記貫通穴の大きさの範囲内でパイプ部１２２ａをずらせることができる。これにより、処理装置Ｆ１に対してパイプ部１２２ａの角度を所定範囲内で変更することができる。なお、各フランジ間にはベローズを設けておき、処理装置Ｆ１の不活性ガス雰囲気を保つようにする必要がある。また、このようにパイプ部１２２ａの固定角度を変更すると、ジョイント部１５も傾くことになるが、この傾きは、ジョイント部１５の成形ベローズ１５３を伸縮可能としておくことにより吸収できる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 被処理物投入装置
１ｂ 搬送部
１１ 被処理物収容部、ホッパー
１１１ｃ 収容口
１２ 被処理物通路
１３ 被処理物取出機構、電磁振動フィーダ
１４ 閉鎖部、ゲートバルブ
１５ ジョイント部
１５ａ 誘導部
１５ｂ 被誘導部
２ 移動機構
３ 位置決め部、ストッパー
Ｆ１ 処理装置
Ｓ 被処理物、シリコンナゲット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を気密状態で処理する処理装置に対し、被処理物を外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被処理物を気密状態で処理する処理装置として、例えば、被処理物であるシリコン材料を処理装置に投入して溶融し、それを固体化させる処理を行うことによって、半導体基板の材料である単結晶シリコンを製造する装置が知られている。前記の製造工程中、処理装置の内部は外気とは異なる特殊な雰囲気（例えば不活性ガス雰囲気や真空雰囲気）中に置かれている。
【０００３】
そして、前記処理装置に対し、外部から被処理物を気密状態で投入するための被処理物投入装置もまた知られている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
特許文献１に記載された被処理物投入装置（シリコン顆粒供給装置）は、ホッパーと、フィーダと、筐体と、石英ポートと、ベローズとを備えたものである。不活性ガス雰囲気とした筐体の内部にシリコン顆粒を収容するホッパーが設けられ、このホッパーの下方に被処理物（シリコン顆粒）を搬送するためのフィーダが設けられている。そして、ベローズを介して筐体と接続された石英ポートの一部が処理装置（加熱炉）の内部に挿入され、加熱炉の内部と連通している。シリコン顆粒供給装置と加熱炉各々の内部は気密状態とされ、具体的には不活性ガス雰囲気におかれる。つまり、シリコン顆粒供給装置と加熱炉とは同じ不活性ガス雰囲気となる。これにより、ホッパーから石英ポートを介してシリコン顆粒を加熱炉の内部に気密状態（不活性ガス雰囲気）で投入することができる。
【０００５】
特許文献２に記載された被処理物投入装置（装入材供給装置）も、基本的な構成は特許文献１に記載されたものと同様であって、ホッパと、トラフと、振動部と、装入材投入室と、シュータとを備えたものである。真空雰囲気とした装入材投入室の内部に被処理物（装入材）を収容するホッパが設けられ、このホッパの下方に装入材を搬送するためのトラフ及び振動部が設けられている。そして、シュータの一部が処理装置（真空槽）の内部に挿入され、真空槽の内部と連通している。装入材投入室と真空槽とは共に外気から密閉できるものとされており、各々の内部は気密状態とされ、具体的には真空雰囲気におかれる。つまり、装入材供給装置と真空槽とは同じ真空雰囲気となる。これにより、ホッパからシュータを介して装入材を真空槽の内部に気密状態（真空雰囲気）で投入することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１１５７３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載された被処理物投入装置（シリコン顆粒供給装置）は、ホッパーに収容されたシリコン顆粒が無くなる等してホッパーにシリコン顆粒を補充しなければならなくなった場合、筐体に設けられた蓋を開放し、そこからホッパーにシリコン顆粒を補充するようになっている。また、特許文献２に記載された被処理物投入装置（装入材供給装置）は、ホッパに収容された装入材が無くなる等してホッパに装入材を補充しなければならなくなった場合、装入材投入室に設けられた真空扉を開放し、そこからホッパに装入材を補充するようになっている。
【０００８】
しかしながら、かかる被処理物投入装置（シリコン顆粒供給装置、装入材供給装置）は、いずれも処理装置の内部と連通しているため、処理装置の処理中において、被処理物を補充しようとすれば、被処理物投入装置の開放（蓋や真空扉の開放）に伴い、処理装置の内部までが外気に開放されてしまい、それまで保たれていた気密状態（特殊な雰囲気）が崩されてしまう。よって、被処理物の補充は処理中にはできず、処理後に行う必要があり、その分、アイドルタイム（稼動停止時間）が増えるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記従来の被処理物投入装置が有している問題に鑑みてなされたもので、処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物の被処理物投入装置への補充を行うことができる被処理物投入装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の被処理物投入装置は、被処理物Ｓを気密状態で処理する処理装置Ｆ１に対し、被処理物Ｓを外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置において、被処理物Ｓを一時的に収容可能で、被処理物Ｓを収容する際に用いる開閉可能な収容口１１１ｃを有する被処理物収容部１１と、前記処理装置Ｆ１の内部に投入される被処理物Ｓが気密状態で通過可能な被処理物通路１２、及び、前記被処理物収容部１１から前記被処理物通路１２へと被処理物Ｓを気密状態で取り出し可能な被処理物取出機構１３を有する搬送部１ｂとを備え、前記搬送部１ｂには、前記搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを遮断可能な閉鎖部１４と、前記搬送部１ｂのうちで前記閉鎖部１４よりも被処理物収容部側の位置にて、前記搬送部１ｂを分離及び接合可能なジョイント部１５とが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
前記構成によると、搬送部１ｂに閉鎖部１４とジョイント部１５とが設けられたことから、閉鎖部１４を閉鎖することで搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを遮断して処理装置Ｆ１の内部の特殊な雰囲気を維持でき、そして、ジョイント部１５によって搬送部１ｂの処理装置側と被処理物収容部側とを分離できる。
【００１２】
よって、処理装置側では被処理物Ｓの処理を続けることができ、被処理物収容部側では、例えば、その場所、あるいは別の場所などの適宜都合良い場所で、開放した収容口１１１ｃから被処理物Ｓを被処理物収容部１１に収容（補充）することができる。
【００１３】
そして、本発明の被処理物投入装置は、前記ジョイント部１５よりも被処理物収容部側の部分を、前記処理装置Ｆ１に対して、接近・離反する方向に移動できる移動機構２を備えることが好ましい。
【００１４】
前記構成によると、移動機構２を備えることによって、ジョイント部１５よりも被処理物収容部側の部分を、処理装置Ｆ１に対して任意の位置に移動させて被処理物収容部１１への被処理物Ｓの収容（補充）を行うことができる。
【００１５】
そして、本発明の被処理物投入装置は、前記移動機構２が、前記接近・離反する方向への移動に関し、上下方向への移動と上下以外の他方向への移動とが可能に構成され、前記ジョイント部１５における、前記分離及び接合が、前記移動機構２の上下方向への移動に伴ってなされるように構成され、前記ジョイント部１５の分離及び接合がなされる位置にて、前記他方向への移動を規制する位置決め部３を備えることが好ましい。
【００１６】
前記構成によると、位置決め部３を備えることによって、ジョイント部１５よりも被処理物収容部側の部分の移動機構２による移動を、他方向へは規制しつつ、ジョイント部１５の分離及び接合方向である上下方向へは許容することができ、従って、正確かつ迅速にジョイント部１５の分離及び接合を行うことができる。
【００１７】
そして、本発明の被処理物投入装置は、前記ジョイント部１５の、分離時において離れる二つの部分のうち、少なくとも一方が誘導部１５ａを備え、他方が被誘導部１５ｂを備えており、前記ジョイント部１５が、前記被誘導部１５ｂが前記誘導部１５ａに誘導されることによって接合状態となるように構成されていることが好ましい。
【００１８】
前記構成によると、ジョイント部１５が誘導部１５ａ及び被誘導部１５ｂを備えたことによって、ジョイント部１５を正確かつ迅速に接合状態に導くことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物の被処理物投入装置への補充を行うことができ、これによってアイドルタイム（稼動停止時間）を少なくして生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】処理装置と被処理物投入装置とを示す概要図である。
【図２】被処理物投入装置を示す、要部を拡大した概要図である。
【図３】（Ａ）はジョイント部を分離した状態を示す概要図であり、（Ｂ）は投入装置本体を下降させた状態を示す概要図である。
【図４】ジョイント部を示す、断面視の概要図である。
【図５】ストッパーを示す、斜視の概要図である。
【図６】（Ａ）は被処理物通路が処理装置の内側寄りに位置した場合を示す縦断面図であり、（Ｂ）は被処理物通路の移動機構を示す（Ａ）のＸ矢視における概要図であり、（Ｃ）は被処理物通路が処理装置の外側寄りにある場合を示す縦断面図であり、（Ｄ）は被処理物通路の移動機構を示す（Ｃ）のＹ矢視における概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。下記における方向の説明につき、「上下」とは、図１に示された上下方向を基準としたものである。また、「前後」とは、処理装置Ｆ１に近い側を前方、遠い側を後方としたものである。また、「上流・下流」とは、被処理物Ｓの通過方向（流れ方向）を基準としたものである。ただし、本発明はこの方向で説明した態様に限定して理解されるものではない。
【００２２】
−処理装置−
まず、本発明に係る被処理物投入装置１を取り付ける対象である処理装置Ｆ１について述べておく。この処理装置Ｆ１は、図１に示すように、内部を気密状態とでき、この内部に設けられた炉体（るつぼ）Ｆ１１にて被処理物Ｓを溶融できるものである。本実施形態では、半導体基板の材料である単結晶シリコンＳ２を製造するために、被処理物Ｓとして塊状である多結晶シリコン（シリコンナゲット）を炉体Ｆ１１に入れて加熱し、溶融する。ちなみに、本実施形態で用いられるシリコンナゲットの径寸法は約１０mmである。
【００２３】
本実施形態の処理装置Ｆ１では、ＣＺ法により単結晶シリコンＳ２が製造される。本実施形態の単結晶シリコンＳ２の製造方法について簡単に説明しておく。まず、不活性ガス雰囲気中にて炉体Ｆ１１に投入されたシリコンナゲットが約１８００℃に加熱されて溶融される。この溶融状態とされたシリコン（以下、「溶湯」と記す）Ｓ１に種となる単結晶シリコンを漬け、その後回転しつつゆっくりと持ち上げることで結晶を成長させていき、最終的には略円柱状の固体である単結晶シリコン（インゴット）Ｓ２が形成される。つまり、処理装置Ｆ１は、溶湯Ｓ１から単結晶シリコンＳ２を引き上げるために用いられる。
【００２４】
本実施形態における不活性ガス雰囲気とは、具体的には、処理装置Ｆ１の内部空間を一度真空引きした上で、アルゴンや窒素などの不活性ガスで満たされた雰囲気を指す。そのため、脱気ポンプ（真空ポンプ）及び不活性ガス供給管が処理装置Ｆ１に設けられている（図示していない）。なお、下記の被処理物投入装置１の内部についても、下記の閉鎖部１４が閉じられていない場合においては処理装置Ｆ１内と同じ不活性ガス雰囲気に置かれる。
【００２５】
なお、被処理物Ｓの種類によっては処理装置Ｆ１の内部を真空雰囲気としても良い。特に、溶湯Ｓ１から不純物を除去したい場合には真空雰囲気とされる場合がある。ただ、真空雰囲気とした場合は、被処理物Ｓが処理装置Ｆ１の内部で蒸発してしまう。本実施形態ではそれが不都合であるため、不活性ガスの圧力によってシリコンの蒸発を抑えるために不活性ガスを処理装置Ｆ１の内部に導入している。また、導入する不活性ガスの圧力については被処理物Ｓの種類に対して最適なものとする。
【００２６】
また、本実施形態では被処理物Ｓを構成する物質をシリコンとしているが、本発明の対象となる被処理物Ｓはこれに限定されるものではなく、シリコン以外の金属や樹脂などの種々の物質を被処理物Ｓとすることができる。
【００２７】
また、本実施形態における「処理」とは、シリコンナゲットの加熱による溶融、及び、溶湯Ｓ１からの引き上げによる単結晶シリコン（インゴット）の形成までの一連の操作を含んでいるが、本発明における「処理」とは、もっと広い概念であって、気密状態で被処理物Ｓに種々の物理変化あるいは化学変化を加えるための操作全般を指している。
【００２８】
−被処理物投入装置−
被処理物投入装置１は、図１及び図２に示すように、前記の処理装置Ｆ１に対し、処理装置Ｆ１の外部から被処理物Ｓを炉体Ｆ１１内に投入することのできるものである。なお、以下においては、下記ジョイント部１５において分離される、ジョイント部１５よりも被処理物収容部１１の側に設けられた部分の総称を投入装置本体１ａとして説明する。
【００２９】
この被処理物投入装置１は、被処理物収容部１１と搬送部１ｂとを備えている。搬送部１ｂは被処理物収容部１１に収容されていた被処理物Ｓを処理装置Ｆ１へと搬送するための部位であって、被処理物通路１２と被処理物取出機構１３を備えている。そして搬送部１ｂは、閉鎖部１４とジョイント部１５とを備えている。詳しくは後述する。
【００３０】
被処理物Ｓは、被処理物収容部１１から搬送部１ｂにおける被処理物通路１２を通り、処理装置Ｆ１まで搬送される。この搬送経路のうちで被処理物Ｓが触れる部分については、磨耗に強い材料である石英ガラス製とされているか、あるいは石英ガラスの内張りがなされており、磨耗による金属粉などの不純物が被処理物Ｓに混入する可能性を極力抑えているため、純度の高い単結晶シリコンＳ２を製造することができる。
【００３１】
本実施形態では、被処理物収容部１１、被処理物通路１２の一部、被処理物取出機構１３の各々がステンレス合金製の供給タンク１１１の内部に設けられている。そして被処理物投入装置１を処理装置Ｆ１に取り付けた場合において、この供給タンク１１１自体が外気に対する気密状態を保持できる。なお、本実施形態の説明における「外気」とは、被処理物投入装置１及び処理装置Ｆ１の外部雰囲気を指すものとする。
【００３２】
この供給タンク１１１は、略円筒形状の供給タンク本体１１１ａと、この供給タンク本体１１１ａから水平方向に突出している突出部１１１ｂとから構成されており、両者は一体のものである。なお、このように供給タンク１１１を設けず、被処理物収容部１１と被処理物通路１２とを、外気に対する気密状態を保持できるように、直接接続した構造を採用しても良い。
【００３３】
−被処理物収容部（ホッパー）−
被処理物収容部１１は、搬送されるまでの間、被処理物Ｓを一時的に収容しておくことのできる部位であって、被処理物Ｓを収容する際に用いる開閉可能な収容口１１１ｃを備えている。本実施形態では、蓋部１１１ｄによって収容口１１１ｃが開閉できるようになっている。そして、本実施形態では、この被処理物収容部１１としてホッパーが用いられている。このホッパー１１は、前記の供給タンク１１１内に平板状の石英ガラスが張り合わせられて設けられている。そして形状については、上下両端部が開放された八角柱の下端に八角錐が接続されたものとされている。前記八角錐部分の下端は開放されていて、その部分から被処理物Ｓが自然落下し、被処理物Ｓが搬送部１ｂに取り出されるようになっている。
【００３４】
本実施形態のように八角柱と八角錐を組む合わせた形状とすると、平面視が長方形や台形である平板状の石英ガラスを組み合わせて形成できることから、ホッパー１１を容易に製造でき、製造コストを抑えることができる。なお、本発明の被処理物収容部１１は、本実施形態のホッパーのように八角柱と八角錐を組む合わせた形状に限られるものではなく、その他の多角柱と多角錐を組み合わせた形状であって良い。また、場合によっては円筒形状を採用しても良い。
【００３５】
本実施形態における蓋部１１１ｄは、供給タンク本体１１１ａの上端部に、外気に対する気密状態を保持できるように設けられたものであって、この蓋部１１１ｄを供給タンク本体１１１ａから外すことにより収容口１１１ｃを開放し、ホッパー１１に被処理物Ｓを補充することができるようになっている。
【００３６】
−被処理物通路−
被処理物通路１２は、処理装置Ｆ１に投入される被処理物Ｓが通過可能な部位である。上流端が前記のホッパー１１から被処理物Ｓを受けることができる位置に設けられている。そして、下流端１２ａが処理装置Ｆ１に対して被処理物Ｓを投入できる位置に設けられている。より具体的には、この被処理物通路１２における下流端１２ａは、処理装置Ｆ１の内部であり、かつ、炉体Ｆ１１の上方に位置している。
【００３７】
本実施形態の被処理物通路１２は、ホッパー１１の側に位置する第１被処理物通路１２１と、処理装置Ｆ１側に位置する第２被処理物通路１２２とから構成されており、下記のジョイント部１５を境として第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とが分離及び接合可能とされている。前記の下流端１２ａは、第２被処理物通路１２２に属している。本実施形態では、第２被処理物通路１２２が処理装置Ｆ１に対する位置関係が移動するにとどまり、処理装置Ｆ１から分離することがない。そのため、下記の移動機構２は第１被処理物通路１２１を移動させることができれば良く、第２被処理物通路１２２の移動を負担する必要がない。すなわち、前記のように被処理物通路１２を第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とから構成することによって、移動機構２の設計を簡素化できる。
【００３８】
そして、この被処理物通路１２と上記のホッパー１１とは、被処理物Ｓを外気に触れさせることなく搬送することが可能な位置関係に設けられている。本実施形態では、ホッパー１１と第１被処理物通路１２１の一部が共に上記供給タンク１１１の内部に形成されていることにより、被処理物Ｓを外気に触れさせることなく搬送させることが可能である。
【００３９】
本実施形態においては、第１被処理物通路１２１はホッパー１１の直下から前方へ水平に向かう部分とされており、供給タンク本体１１１ａの下部と、この供給タンク本体１１１ａの下部から前方に突出した突出部１１１ｂにまたがって存在している。前記突出部１１１ｂの下流側には漏斗状の受けシュート１６が設けられており、被処理物Ｓがここを通って第２被処理物通路１２２へと搬送されていく。
【００４０】
第２被処理物通路１２２は第１被処理物通路１２１の下流端に対し、下記ジョイント部１５を介して、被処理物Ｓが通過可能なようにつながっており、下斜め前方へ傾斜するように配置されている。本実施形態では、石英ガラス製のパイプが用いられている。また本実施形態では、下記のように、第２被処理物通路１２２を処理装置Ｆ１に対して移動可能とするため、本実施形態における第２被処理物通路１２２は、長手方向の全体で直線状のパイプとされているが、下記の処理装置Ｆ１に対する移動に支障がないのであれば、被処理物通路１２の下流端１２ａを含む少なくとも一部のみが直線状のパイプとされていても良い。
【００４１】
前記の受けシュート１６は、図２に示すように、石英ガラスを削り出して形成したものであって、上半分が漏斗状部分１６１であり、下半分が円筒状部分１６２とされている。漏斗状部分１６１は、内面の開き角度が６０°（受けシュート１６の中心軸を基準とした角度で表すと３０°）とされている。これは本実施形態における被処理物Ｓであるシリコンナゲットの安息角（約４０°）よりも大きい角度にして、被処理物Ｓを漏斗状部分１６１の内面で引っかかることもなく、スムーズに第２被処理物通路１２２へと搬送させるためである。
【００４２】
なお、閉鎖部１４として用いられるバルブの内面を被処理物Ｓから保護するため、ジョイント部１５の接合時に円筒状部分１６２が閉鎖部１４の内部に位置するようにしておくことが望ましい。
【００４３】
この望ましい構成についてより具体的に述べる（図示はしていない）。この構成は、受けシュート１６の円筒状部分１６２を下方に延長し、かつ、ジョイント部１５の成形ベローズ１５３を伸縮可能としたものである。これにより、ジョイント部１５の分離時には成形ベローズ１５３が伸びて、円筒状部分１６２がジョイント部１５の上側ジョイント部材１５１よりも上方に位置することで円筒状部分１６２が保護される。そして、ジョイント部１５の接合時には成形ベローズ１５３が縮み、円筒状部分１６２がジョイント部１５の上側ジョイント部材１５１から露出し、これにより、円筒状部分１６２が閉鎖部１４のうち少なくともバルブ弁体などの可動部分の内側に位置し、前記可動部分に被処理物Ｓが接触しないようにできる。なお、成形ベローズ１５３が縮んだ際の長さは、成形ベローズ１５３の両端部に形成されているフランジ間にピン等の間隔保持部材を設けておくことにより一定の長さとなる構成としておくことがより望ましい。ちなみに、ジョイント部１５の接合時における円筒状部分１６２の下端位置は、第２被処理物通路１２２のパイプ部１２２ａに対する、接合時の衝突による損傷を避けるため、パイプ部１２２ａの上端に対してわずかに距離を置くようにする。
【００４４】
この被処理物通路１２に関しては、処理装置Ｆ１に対して移動可能としておいても良い。これに関しては後述する。
【００４５】
−被処理物取出機構−
被処理物取出機構１３は、前記の被処理物収容部１１から被処理物通路１２へと被処理物Ｓを気密状態で搬送させるための部位である。本実施形態では、この被処理物取出機構１３として電磁振動フィーダが用いられており、この電磁振動フィーダが第１被処理物通路１２１の内部に設けられている。被処理物取出機構１３は搬送部１ｂに備えられたものであるから、本実施形態のように被処理物取出機構１３が被処理物通路１２の内部に設けられたものに限られるものではなく、被処理物通路１２とは離れた位置に設けられたものであっても良い。
【００４６】
前記の電磁振動フィーダは駆動部１３１とトラフ１３２とを備えたものであって、駆動部１３１によりトラフ１３２を振動させて、トラフ１３２に載せられた被処理物Ｓを下流側へと搬送させることができる。トラフ１３２は、上部及び下流端が開放している樋状の部位であり、本実施形態では内面に石英ガラスの内張りがなされている。このトラフ１３２は第１被処理物通路１２１の延びる方向に沿って、ホッパー１１の直下から第１被処理物通路１２１の下流端付近まで設けられている。これにより、ホッパー１１の下端から自然落下した被処理物Ｓはトラフ１３２に載って下流側に搬送されていく。そして、トラフ１３２の下流端まで来た被処理物Ｓは、前記の受けシュート１６の漏斗状部分１６１へと落下する。
【００４７】
本実施形態においては、被処理物取出機構１３として電磁振動フィーダを用いたことにより、処理装置Ｆ１に被処理物Ｓを連続して定量的に投入することが可能とされている。よって、炉体Ｆ１１に被処理物Ｓを少量ずつ連続的に投入することができ、処理の効率化、高精度化を図ることができる。もちろん、微量の被処理物Ｓの投入も可能である。また、従来は被処理物を一気に炉体に投入していた場合があり、その場合、溶湯の跳ねや投入時の衝撃による炉体の破損などが発生する懸念があったが、前記のように電磁振動フィーダを用いたことにより、このような懸念を払拭できる。また、被処理物Ｓの微量投入が可能であることから、処理装置Ｆ１の稼動中に被処理物Ｓを炉体Ｆ１１へ投入する場合であっても、溶湯Ｓ１の急激な温度低下を抑えることができ、品質管理上有利である。
【００４８】
本実施形態においては、第１被処理物通路１２１が水平方向に延びるものであり、第２被処理物通路１２２は下斜め前方に傾斜している。よって被処理物Ｓは、第１被処理物通路１２１においては電磁振動フィーダによって水平方向に搬送させられ、第２被処理物通路１２２においては重力による自然落下で斜め下方に搬送される。ただし、本発明はこの形態に限られるものではなく、例えば、第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２が、いずれも斜め下方あるいは下方に向かうものとされており、いずれも重力による自然落下によって被処理物Ｓを搬送させるものであっても良い。その場合においては、例えば、ホッパー１１の下部に設けたゲートあるいは弁などの流量調整機構が被処理物取出機構１３となる。
【００４９】
また、被処理物Ｓを水平方向に搬送するために被処理物取出機構１３を用いる場合であっても、本実施形態のような電磁振動フィーダに限らず、例えば、ベルトコンベアやローラコンベアのように、一方側から他方側へと被処理物Ｓを搬送させることのできる機能を有するものであれば、種々の搬送機構を用いることができる。もちろん、被処理物取出機構１３による被処理物Ｓの搬送方向を水平方向以外としても良い。
【００５０】
−閉鎖部−
閉鎖部１４は、搬送部１ｂの処理装置Ｆ１側と被処理物収容部１１側とを遮断することが可能な部位である。本実施形態の閉鎖部１４は、図２に示すように、第２被処理物通路１２２の最も上流側の位置に一箇所設けられており（つまり本実施形態においては、この閉鎖部１４が第２被処理物通路１２２に属している）、下記のジョイント部１５に隣り合うようにして設けられたゲートバルブである。閉鎖部１４を遮断することで、この閉鎖部１４よりも処理装置Ｆ１側の部分を気密状態で閉鎖できる。そして当然ではあるが、被処理物Ｓが漏れ出ないようにも閉鎖できる。閉鎖部１４に用いるバルブの種類は、ゲートバルブ以外に、例えばグローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブなどの種々のバルブが使用できる。閉鎖部１４は、搬送部１ｂのどの位置に設けられていても良く、例えば、ホッパー１１と搬送部１ｂの境界に設けられたものであっても良い。
【００５１】
閉鎖部１４の位置は本実施形態のものに限られるものではなく、第１被処理物通路１２１に設けられていても良い。ただし、下記ジョイント部１５により被処理物通路１２を分離させる場合、分離後に処理装置Ｆ１の気密状態を保つためには、閉鎖部１４をジョイント部１５よりも処理装置Ｆ１の側に設けておく必要がある。また、分離後において処理装置Ｆ１と投入装置本体１ａの両方ともに気密状態を保つためには、閉鎖部１４を、ジョイント部１５を挟んで処理装置Ｆ１の側と投入装置本体１ａの側の両方に設けておく必要がある。
【００５２】
このように閉鎖部１４を設けることにより、閉鎖部１４を閉じれば処理装置Ｆ１の内部の不活性ガス雰囲気を保ったままで、ホッパー１１を外気に開放することが可能となる。そのため、処理装置Ｆ１の炉体Ｆ１１における被処理物Ｓの溶融を続けたまま、蓋部１１１ｄを開けてホッパー１１に被処理物Ｓを補充することが可能となる。そして、ホッパー１１への被処理物Ｓの補充後、閉鎖部１４を開くことによって、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを炉体Ｆ１１内に投入することができるようになる。なお、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを炉体Ｆ１１内に投入する場合には、閉鎖部１４よりもホッパー１１の側を不活性ガス雰囲気とする。
【００５３】
従来、ホッパーに収容された被処理物が無くなってしまった場合、炉体を一度冷却した上で不活性ガス雰囲気を解除し、ホッパーに被処理物を補充して、再び不活性ガス雰囲気としてから炉体を再加熱する必要があったため、時間のロス、より具体的にはアイドルタイム（稼動停止時間）が多く、品質管理上も望ましくなかった。これに対して本実施形態では、閉鎖部１４を設けることにより、処理装置Ｆ１の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物Ｓの被処理物投入装置Ｆ１への補充を行うことができ、これによってアイドルタイムを少なくして生産性を向上することができる。そのため、前記従来の問題点を解決することができる。
【００５４】
−ジョイント部−
前記の閉鎖部１４に加え、被処理物通路１２のうちで閉鎖部１４よりも被処理物収容部１１側の位置にて、搬送部１ｂを分離及び接合可能なジョイント部１５を備えたものとする。これにより、搬送部１ｂが分離可能とされている。ジョイント部１５も、閉鎖部１４よりも被処理物収容部１１側の位置である限り、搬送部１ｂのどの位置に設けられていても良い。そしてこのジョイント部１５により、図３（Ａ）に示すように、被処理物投入装置１のうちジョイント部１５よりもホッパー１１側の部分（本実施形態では投入装置本体１ａ）を処理装置Ｆ１から分離させることができる。このことから、本実施形態では複数の処理装置Ｆ１への被処理物Ｓの供給を１台の投入装置本体１ａで担当することが可能となる。つまり、従来とは異なり、処理装置Ｆ１と同数の投入装置本体１ａが必ずしも必要でなくなる。もちろん、従来通りに、処理装置Ｆ１と投入装置本体１ａの数量が一対一で対応するものであっても良い。
【００５５】
本実施形態では、図４に示すように、ジョイント部１５が第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とにまたがって設けられている。より具体的に説明すると、第１被処理物通路１２１の下流端には上側ジョイント部材１５１が設けられている。この上側ジョイント部材１５１は水平方向に配置された板状のものである。この上側ジョイント部材１５１には、中央に貫通穴が設けられており、この貫通穴から下方に前記受けシュート１６の円筒状部分１６２が突出している。上側ジョイント部材１５１の上方には成形ベローズ１５３が設けられている。この成形ベローズ１５３は、前記受けシュート１６の円筒状部分１６２の外周部分に位置しており、この円筒状部分１６２を保護するためのものでもある。
【００５６】
そして、第２被処理物通路１２２の上流端（より詳しくは、前記閉鎖部１４の上流端）には下側ジョイント部材１５２が設けられている。この下側ジョイント部材１５２もまた、水平方向に配置された板状のものである。この下側ジョイント部材１５２には、中央に貫通穴が設けられており、ジョイント部１５の接合時においては、この貫通穴に前記受けシュート１６の円筒状部分１６２が入り込み、上側ジョイント部材１５１の下面と下側ジョイント部材１５２の上面とが当接して、図２に示す接合状態となる。そして本実施形態では、ジョイント部１５の分離及び接合がなされる場合における、上側ジョイント部材１５１と下側ジョイント部材１５２の相対的な移動方向は上下方向とされている。
【００５７】
前記のように閉鎖部１４とジョイント部１５とが設けられたことによって、被処理物通路１２の第１被処理物通路１２１と第２被処理物通路１２２とがジョイント部１５で分割された場合に、閉鎖部１４によって、被処理物通路１２における被処理物Ｓの移動方向を基準とした下流側１２２の気密状態を保つことができる。具体的には次のようなことが可能となる。もし仮に、処理装置Ｆ１に被処理物Ｓを補充する必要が無くなった時点において、ホッパー１１の内部にまだ被処理物Ｓが残っている場合、閉鎖部１４を閉じた上でジョイント部１５を境に被処理物通路１２を分離し、投入装置本体１ａを分離前とは別の処理装置Ｆ１に付け替えることができ、これにより、ホッパー１１に残った被処理物Ｓを別の処理装置Ｆ１に投入できる。
【００５８】
ホッパー１１に収容された被処理物Ｓが無くなってしまった場合には、まず、図３（Ａ）に示すように、閉鎖部１４を閉じた上でジョイント部１５を境に被処理物通路１２を分離する。そして、図３（Ｂ）に示すように、リフト２１を操作して投入装置本体１ａを下降させるなどして都合の良い位置に移動させ、その上でホッパー１１に被処理物Ｓを補充する。その後、投入装置本体１ａを分離前とは別の処理装置Ｆ１に付け替えることができる。ただし、投入装置本体１ａを分離前と同じ処理装置Ｆ１に再度取り付けても良い。特に、下記のリフト２１により投入装置本体１ａが支持されている場合には、前記の補充作業をより効率良くできる。
【００５９】
また、ホッパー１１への被処理物Ｓの補充を頻繁に行う必要があるというデメリットはあるものの、ホッパー１１の容量を小さくすることで投入装置本体１ａをコンパクト化し、より扱いやすくすることもできる。これはいかなる製造現場においても適用できる訳ではないが、本実施形態によると、このような選択も可能となり、製造現場の状況に応じた装置の最適化をはかることができる。
【００６０】
ここで、被処理物通路１２に閉鎖部１４が１箇所しか設けられていない場合では、ジョイント部１５の分離によって投入装置本体１ａの内部における不活性ガス雰囲気が失われてしまうため、投入装置本体１ａの内部を再度不活性ガス雰囲気に整える必要がある。そこで、被処理物通路１２に、ジョイント部１５を挟んで別の閉鎖部を設けることが考えられる。このようにした場合にあっては、閉鎖部１４と別の閉鎖部との間において不活性ガス雰囲気を整えるだけで良くなるため、作業効率を大変良くできる。
【００６１】
また、本実施形態では、ジョイント部１５の分離時においても、第２被処理物通路１２２が処理装置Ｆ１に残される。そのため、第２被処理物通路１２２の処理装置Ｆ１に対する抜き差し動作が不要であって、下記移動機構２による投入装置本体１ａの移動が楽である。また、石英ガラス製である第２被処理物通路１２２におけるパイプ部１２２ａが投入装置本体１ａの移動に伴って破損してしまう可能性も小さくできる。
【００６２】
そして、このジョイント部１５の存在により、第２被処理物通路１２２を第１被処理物通路１２１と分離して移動させることができるので、前記中央領域の位置と、前記中央領域から外れた位置との間での、被処理物通路１２における下流端１２ａの移動を第２被処理物通路１２２のみの移動で行うことが可能である。そのため移動のために必要なスペースを小さくでき、被処理物投入装置１を小型化できる。また、前記通路移動機構１７による被処理物通路１２における下流端１２ａの移動が、下記移動機構２による移動とは別個に行うことが可能となるため（言い換えると、下記移動機構２が被処理物通路１２における下流端１２ａの移動を担う必要がないため）、下記移動機構２の構成を単純化でき、この点からも、被処理物投入装置１の大型化を抑制できる。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る被処理物投入装置１を用いて被処理物Ｓを補充する手順について簡単にまとめておく。処理装置Ｆ１にて被処理物Ｓを処理中に、炉体Ｆ１１の被処理物Ｓが少なくなってきた場合、被処理物取出機構１３である電磁振動フィーダを操作することによって、ホッパー１１に収容されていた被処理物Ｓが搬送部１ｂの被処理物通路１２を通って搬送され、炉体Ｆ１１に投入される。この状態では、閉鎖部１４が開放されていて、かつ、ジョイント部１５が接合されている。
【００６４】
ホッパー１１の被処理物Ｓが無くなった場合、まず、閉鎖部１４を閉鎖し、次いでジョイント部１５を分離する。これにより、処理装置Ｆ１内部の不活性ガス雰囲気を維持したままジョイント部１５を分離できる。そして移動機構２を用いて、図３（Ｂ）に示すように投入装置本体１ａを都合の良い位置に移動させ、収容口１１１ｃを開放してホッパー１１に被処理物Ｓを補充する。この収容口１１１ｃの開放に先立ち、投入装置本体１ａ内に外気を導入して不活性ガス雰囲気を解除しておく。
【００６５】
前記のように被処理物Ｓを補充した後、移動機構２を用いてジョイント部１５を接合する。その後、閉鎖部１４を開放することで、被処理物Ｓが炉体Ｆ１１に投入可能な状態とされる。なお、被処理物Ｓを炉体Ｆ１１に投入する場合には、真空引きした上で不活性ガスを導入することにより、投入装置本体１ａ内を不活性ガス雰囲気とする。
【００６６】
−誘導部・被誘導部−
次に、ジョイント部１５の、分離時において離れる二つの部分のうち、少なくとも一方が誘導部１５ａを備え、他方が被誘導部１５ｂを備えたものとすることができる。この場合の誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとは、ジョイント部１５を接合しようとする際に、被誘導部１５ｂが誘導部１５ａに誘導されることによって接合状態となるように構成されており、ジョイント部１５の接合状態への位置合わせが行われる部位である。このように被誘導部１５ｂが誘導部１５ａに誘導され、ジョイント部１５が所定の位置に位置合わせされるため、ジョイント作業を容易に行うことができる。
【００６７】
本実施形態においては、図４に示すように、下側ジョイント部材１５２に誘導部１５ａが設けられ、上側ジョイント部材１５１に被誘導部１５ｂが設けられているが、位置関係の対応はこれに限定されるものではなく、上下逆の関係であっても良いし、各ジョイント部材１５に誘導部１５ａと被誘導部１５ｂの両方が設けられたものであっても良い。また、被処理物通路１２であって各ジョイント部材１５以外の部位に誘導部１５ａあるいは被誘導部１５ｂが設けられていても良い。
【００６８】
本実施形態においては、誘導部１５ａが、前記ジョイント部１５における円形断面である流路の中心軸１５ｃを基準として回転対称で、かつ、前記中心軸１５ｃ方向に向いた形状のテーパ面を備えている。このテーパ面がジョイント部１５における処理装置Ｆ１側、具体的には下側ジョイント部材１５２に設けられている。そして、被誘導部１５ｂが、前記ジョイント部１５における流路の中心軸１５ｃを基準として回転対称で、かつ、前記中心軸１５ｃを背にした形状のテーパ面を備えている。このテーパ面がジョイント部１５における被処理物収容部１１側、具体的には上側ジョイント部材１５１に設けられている。前記誘導部１５ａのテーパ面と被誘導部１５ｂのテーパ面とは同じ傾斜のテーパ面とされている。つまり、前記中心軸１５ｃに対する角度が同一とされた面とされている。ジョイント部１５を接合する際には、誘導部１５ａのテーパ面と被誘導部１５ｂのテーパ面とが当接した状態で、被誘導部１５ｂが誘導部１５ａに誘導され、ジョイント部１５の接合位置に位置合わせされる。また、各テーパ面は表面が硬化処理されており、前記当接によって磨耗しにくいようにされている。
【００６９】
−塵受け溝−
そして、前記誘導部１５ａのうち、テーパ面の最も処理装置Ｆ１の側となる位置に、前記中心軸１５ｃを取り巻くようにして全周に塵受け溝１５ｄが設けられている。このように塵受け溝１５ｄが設けられたことにより、上側ジョイント部材１５１や受けシュート１６の円筒状部分１６２に付着した塵などや、誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとが前記のように当接した際に生じる、微量の金属粉などをこの塵受け溝１５ｄでとどめることができ、この塵受け溝１５ｄを掃除することで簡単に塵などを除去できる。そのため、塵などの不純物が第２被処理物通路１２２を通って炉体Ｆ１１に入り込んでしまう可能性を小さくでき、単結晶シリコンＳ２の品質向上に貢献できる。
【００７０】
−移動機構−
また本実施形態では、図１に示すように、投入装置本体１ａを処理装置Ｆ１に対して、接近・離反する方向に移動できる移動機構２を備えている。本実施形態の移動機構２は、リフト２１と複数の車輪２２（前輪２２１、後輪２２２）から構成されている。リフト２１は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、投入装置本体１ａを上下方向に移動させることができるものである。本実施形態ではハンドル操作により投入装置本体１ａを上下動させる手動式のリフトが採用されているが、モータなどによって駆動される形式のリフトであっても良い。車輪２２は処理装置Ｆ１の設置された設置面Ｇに沿って回動するようにされており、投入装置本体１ａとリフト２１とを主に前後方向に移動させることができ、左右方向にも移動させることができるものである。
【００７１】
この移動機構２により、図３（Ａ）に示すように、投入装置本体１ａを移動させて前記ジョイント部１５を分離及び接合することをより容易にできる。そして、投入装置本体１ａを異なる処理装置Ｆ１に対して移動させることができる。また、図３（Ｂ）に示すように、処理装置Ｆ１を設置面Ｇ近くまで下降させることで被処理物Ｓの補充を簡単にすることができる。また、図１に示すように、処理装置Ｆ１を高い位置に置くことで、被処理物通路１２のうち、重力による自然落下がなされる部分（本実施形態では第２被処理物通路１２２）における被処理物Ｓの搬送をよりスムーズにできる。このように、移動機構２を備えたものとすることで、被処理物投入装置１を非常に使い勝手の良いものとできる。また、生産現場のレイアウトに与える制限も小さいものとできる。
【００７２】
−位置決め部（ストッパー）−
そして本実施形態では、被処理物投入装置１が、移動機構２の上下以外の他方向への移動を規制する位置決め部３を備えたものとされている。より具体的には、前記複数の車輪２２のうち、少なくとも前輪２２１の前進方向への回転を止め、かつ、前輪２２１の処理装置Ｆ１に対する左右方向の位置を定めるためのストッパー３を設置面Ｇに対して不動となるように設けている。本実施形態のストッパー３は、図５に示すようにチャンネル材などから形成されたものであって、前端に当接壁３１が立ち上げられたものが、前記当接壁３１が前方になるように設置面Ｇに固定されたものである。また、ストッパー３には左右壁３２も設けられている。
【００７３】
このストッパー３を用いることにより、ストッパー３の左右壁３２に挟まれるようにして前輪２２１が位置し、かつ、当接壁３１に前輪２２１が当接した時点において、処理装置Ｆ１に対する前輪２２１の前後の位置が当接壁３１によって定まり、左右壁３２によって前輪２２１の左右の位置も定まることとなる。前輪２２１の位置が定まれば、処理装置Ｆ１に対する投入装置本体１ａの前後左右の位置がジョイント部１５が分離・接合される位置に定まる。前記のように、ジョイント部１５の接合がなされようとする際の、上側ジョイント部材１５１と下側ジョイント部材１５２の相対的な移動方向は上下方向である。そのため、前記のように前輪２２１の位置が定まった後は、リフト２１をただ上下方向（通常は下方）に移動させるだけでジョイント部１５の接合が可能である。つまり、このストッパー３を設けることにより、ジョイント部１５を容易に接合することができる。
【００７４】
なお、前記のようにジョイント部１５には誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとが設けられているため、これら誘導部１５ａと被誘導部１５ｂとが、ジョイント部１５の接合がなされようとする際における位置の微調整を行う役割を果たす。
【００７５】
ストッパー３は、処理装置Ｆ１に対する前輪２２１の前後左右の位置を定めるものであれば、種々の形態で実施が可能である。例えば、前輪２２１を当接させることによって回転を止めるものとはせず、左右方向からの摩擦によって回転を止め、同時に、前輪２２１の左右方向の位置決めをなすものとしても良い。また、例えば移動機構２の側に凸部を、設置面Ｇの側に凹部をそれぞれ設けておき、これらの凸部と凹部とが嵌合することによるものであっても良い。
【００７６】
また、ストッパー３は設置面Ｇに対して不動となるように設けていれば良く、必ずしも設置面Ｇに直接設けられたものでなくても良い。よって、処理装置Ｆ１の設置場所における建物の壁面や柱にストッパー３を固定しても良い。
【００７７】
また、前記ではストッパー３のみについて説明したが、このストッパー３を含むレールを設置面Ｇに敷いておき、車輪２２の移動範囲の少なくとも一部については、レール上を車輪２２が通ることによって定められるようにしておいても良い。
【００７８】
−被処理物通路の移動−
本実施形態では、被処理物通路１２における下流端１２ａの、処理装置Ｆ１に対する位置が移動できるものとされている。この移動は、炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃを含む、広がりを持った領域である中央領域の位置と、前記中央領域から外れた位置との間で移動可能になされる。前記「中央領域」とは、炉体Ｆ１１の周縁部を除いた、単結晶シリコンＳ２の引き上げが可能な領域のことである。本実施形態についてより具体的には、この移動は、炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃを基準として接近・離反する方向になされ、第２被処理物通路１２２の全体が処理装置Ｆ１に対して移動するものとされている。なお、この移動は第１被処理物通路１２１とは別個になされる。
【００７９】
前記移動に関する接近・離反とは、被処理物通路１２における下流端１２ａの、垂直線Ｃに対する接近時（下流端１２ａが前記中央領域の位置にある場合）にあっては、この下流端１２ａが、単結晶シリコンＳ２の上方への移動軌跡Ｓ２ａよりも内側に位置するようになされ、同離反時（下流端１２ａが前記中央領域から外れた位置にある場合）にあっては、被処理物通路１２が、前記移動軌跡Ｓ２ａよりも外側に位置するようになされるものである。
【００８０】
よって前記垂直線Ｃに対する接近時（下流端１２ａが前記中央領域の位置にある場合）において、被処理物通路１２における下流端１２ａを垂直線Ｃに重なる場合は、炉体Ｆ１１の中央に被処理物Ｓを投入することが可能となる。また、前記下流端１２ａが前記垂直線Ｃに重ならない場合であっても、従来の、移動軌跡Ｓ２ａよりも外側で被処理物Ｓを投入するものに比べれば、炉体Ｆ１１の中央に近い位置で被処理物Ｓを投入することが可能となる。このように、炉体Ｆ１１の中央により近い位置に被処理物Ｓを投入することができるため、炉体内で被処理物Ｓが偏りにくく、投入されたシリコン顆粒が均一に加熱されて、効率良く溶融できる。よって、単結晶シリコンの引き上げ作業もスムーズに行え、製造効率が良い。そして、溶融前の被処理物Ｓが炉体Ｆ１１からあふれてしまうこともないため、被処理物Ｓの定量投入が可能で作業効率が良い。
【００８１】
そして前記垂直線Ｃに対する離反時（下流端１２ａが前記中央領域から外れた位置にある場合）においては、被処理物通路１２と干渉することなく、単結晶シリコンＳ２を炉体Ｆ１１から引き上げることができる。
【００８２】
被処理物通路１２のうち少なくとも一部の区間を移動させるために、通路移動機構１７が設けられる。ここで、被処理物通路１２の下流端１２ａを含む少なくとも一部（本実施形態ではパイプ部１２２ａ）が直線状のパイプとされており、このパイプが、この通路移動機構１７によって長手方向に移動し、この移動に伴って処理装置Ｆ１に対して出入りする。
【００８３】
なお本実施形態では、パイプ部１２２ａの下流端１２ａが、炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃに対して平行な平面に沿ってカットされて開口している。そのため仮に、垂直線Ｃへの接近時（下流端１２ａが前記中央領域の位置にある場合）において、下流端１２ａを垂直線Ｃに重なるようにしていた場合、最低限、単結晶シリコンＳ２の移動軌跡Ｓ２ａの半径分の距離だけパイプ部１２２ａを移動させれば、炉体Ｆ１１から引き上げられる単結晶シリコンＳ２とパイプ部１２２ａとの干渉を避けることができる。つまり、パイプ部１２２ａの下流端１２ａをこのような形状とすると、パイプ部１２２ａの移動距離を最小にできる。
【００８４】
以下、本実施形態における通路移動機構１７についてより詳しく説明する。この通路移動機構１７は、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、フレーム１７１、支持シャフト１７２、駆動シャフト１７３、ハンドル１７４、駆動プレート１７５を備えている。
【００８５】
フレーム１７１は処理装置Ｆ１に対して直接的、あるいは間接的に固定された部分であって、処理装置Ｆ１に対して不動とされている。このフレーム１７１の下流側の位置に設けられた固定プレート１７１ａに対し、第２被処理物通路１２２のパイプ部１２２ａが移動可能な状態で貫通している。
【００８６】
そして、このフレーム１７１に支持シャフト１７２が固定されている。支持シャフト１７２は、パイプ部１２２ａの長手方向と平行に設けられた丸棒である。また、フレーム１７１には、前記支持シャフト１７２と平行であって、かつ、パイプ部１２２ａを挟んだ反対側の位置に駆動シャフト１７３が設けられている。また、フレーム１７１の駆動シャフト１７３に近い側にはハンドル１７４が回動可能に設けられている。このハンドル１７４の回動軸は駆動シャフト１７３に対して直交している。駆動シャフト１７３は外周面にねじが形成された丸棒であって、フレーム１７１に対して、周方向に回動可能とされている。この駆動シャフト１７３の下流側端部にはかさ歯車１７３ａが取り付けられており、このかさ歯車１７３ａは、ハンドル１７４の端部に同じく設けられたかさ歯車１７４ａと噛み合っている。よって、ハンドル１７４を回転させることによって、駆動シャフト１７３を回転させることができる。
【００８７】
駆動プレート１７５は、パイプ部１２２ａを不動に支持するものであって、支持シャフト１７２及び駆動シャフト１７３が貫通している。この貫通は、支持シャフト１７２に対しては摺動可能になされており、駆動シャフト１７３に対しては螺合可能になされている。これにより、ハンドル１７４の操作による駆動シャフト１７３の回転に応じ、駆動プレート１７５を固定プレート１７１ａに対して接近・離反させることができる。そして、この駆動プレート１７５が固定プレート１７１ａに対して接近する動作をする場合は、パイプ部１２２ａが炉体Ｆ１１の中央を通る垂直線Ｃに対して近づき、下流端１２ａが前記中央領域の位置に移動する。駆動プレート１７５が固定プレート１７１ａに対して離反する動作をする場合は、パイプ部１２２ａが垂直線Ｃに対して離れ、下流端１２ａが前記中央領域外の位置に移動する。
【００８８】
処理装置Ｆ１に対するパイプ部１２２ａの位置は、前記駆動プレート１７５の移動範囲内であれば自由に設定が可能である。そのため、炉体Ｆ１１に対する被処理物Ｓの投入位置を自由に設定できる。
【００８９】
なお、前記の固定プレート１７１ａと駆動プレート１７５の間には、石英ガラス製であるパイプ部１２２ａを保護するため、このパイプ部１２２ａの外周を覆うように保護ベローズ１２ｄが設けられている。この保護ベローズ１２ｄは、ステンレス合金の薄板が蛇腹状に形成されたものであり、固定プレート１７１ａと駆動プレート１７５の距離に応じて伸縮するようになっている。
【００９０】
なお本実施形態では、第２被処理物通路１２２の全体が移動するものであるため、第２被処理物通路１２２の上流側端部の位置が変化する。よって、第２被処理物通路１２２を移動させるためには、あらかじめ下記のジョイント部１５を分離し、図６（Ｃ）に示すように第２被処理物通路１２２の上方に第１被処理物通路１２１が存在しないようにしておく必要がある。
【００９１】
通路移動機構１７の構成については、本実施形態のものに限られるものではなく、種々に変更して実施して良い。例えば、パイプ部１２２ａを長手方向へ移動させるものではなく、被処理物通路１２に可動式のジョイントを設けておくなどして、被処理物通路１２の下流端１２ａが回動したり、前記ジョイントの下流側部分がスライドすることで、この下流端１２ａが垂直線Ｃを含む中央領域の位置と、前記中央領域から外れた位置との間で移動するものであっても良い。また例えば、パイプ部１２２ａが伸縮して全長が変化することにより、下流端１２ａのみが移動するものであっても良い。
【００９２】
また、本実施形態の通路移動機構１７は、ハンドル１７４の手動操作によって移動がなされるものとしたが、モータなどの自動操作によって移動がなされるものとしても良い。
【００９３】
なお、前記のように炉体Ｆ１１の中央から外れた位置に被処理物通路１２の下流端１２ａを位置させるために、パイプ部１２２ａを前記のように長手方向に移動させるのに加えて、処理装置Ｆ１に対してパイプ部１２２ａの固定角度を変更できるような構成が付加されていても良い。これにより、被処理物通路１２の下流端１２ａの位置を現場で容易に調整することができ、炉体Ｆ１１の最適な位置に被処理物Ｓを投入できる。この構成は、前記の通路移動機構１７が備えるものとされていても良いし、通路移動機構１７とは独立して設けられていても良い。
【００９４】
このパイプ部１２２ａの固定角度を変更できるような構成については、例えば、処理装置Ｆ１に設けた下側フランジとパイプ部１２２ａに設けた上側フランジとを、各フランジを通るように設けたボルトに対するナットの締め付け具合を調整することにより、角度を持たせることができるようにしておくことが考えられる（図示はしていない）。この場合において、各フランジにはパイプ部１２２ａが貫通するが、上側フランジにはパイプ部１２２ａが固定されているのに対し、下側フランジの貫通穴の大きさはパイプ部１２２ａの直径よりも大きくされており、前記貫通穴の大きさの範囲内でパイプ部１２２ａをずらせることができる。これにより、処理装置Ｆ１に対してパイプ部１２２ａの角度を所定範囲内で変更することができる。なお、各フランジ間にはベローズを設けておき、処理装置Ｆ１の不活性ガス雰囲気を保つようにする必要がある。また、このようにパイプ部１２２ａの固定角度を変更すると、ジョイント部１５も傾くことになるが、この傾きは、ジョイント部１５の成形ベローズ１５３を伸縮可能としておくことにより吸収できる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 被処理物投入装置
１ｂ 搬送部
１１ 被処理物収容部、ホッパー
１１１ｃ 収容口
１２ 被処理物通路
１３ 被処理物取出機構、電磁振動フィーダ
１４ 閉鎖部、ゲートバルブ
１５ ジョイント部
１５ａ 誘導部
１５ｂ 被誘導部
２ 移動機構
３ 位置決め部、ストッパー
Ｆ１ 処理装置
Ｓ 被処理物、シリコンナゲット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を気密状態で処理する処理装置に対し、被処理物を外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置において、
被処理物を一時的に収容可能で、被処理物を収容する際に用いる開閉可能な収容口を有する被処理物収容部と、
前記処理装置の内部に投入される被処理物が気密状態で通過可能な被処理物通路、及び、前記被処理物収容部から前記被処理物通路へと被処理物を気密状態で取り出し可能な被処理物取出機構を有する搬送部とを備え、
前記搬送部には、前記搬送部の処理装置側と被処理物収容部側とを遮断可能な閉鎖部と、
前記搬送部のうちで前記閉鎖部よりも被処理物収容部側の位置にて、前記搬送部を分離及び接合可能なジョイント部とが設けられていることを特徴とする被処理物投入装置。
【請求項２】
前記ジョイント部よりも被処理物収容部側の部分を、前記処理装置に対して、接近・離反する方向に移動できる移動機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の被処理物投入装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記接近・離反する方向への移動に関し、上下方向への移動と上下以外の他方向への移動とが可能に構成され、
前記ジョイント部における、前記分離及び接合は、前記移動機構の上下方向への移動に伴ってなされるように構成され、
前記ジョイント部の分離及び接合がなされる位置にて、前記他方向への移動を規制する位置決め部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の被処理物投入装置。
【請求項４】
前記ジョイント部の、分離時において離れる二つの部分のうち、少なくとも一方が誘導部を備え、他方が被誘導部を備えており、
前記ジョイント部は、前記被誘導部が前記誘導部に誘導されることによって接合状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被処理物投入装置。
【請求項１】
被処理物を気密状態で処理する処理装置に対し、被処理物を外部から気密状態で投入するための被処理物投入装置において、
被処理物を一時的に収容可能で、被処理物を収容する際に用いる開閉可能な収容口を有する被処理物収容部と、
前記処理装置の内部に投入される被処理物が気密状態で通過可能な被処理物通路、及び、前記被処理物収容部から前記被処理物通路へと被処理物を気密状態で取り出し可能な被処理物取出機構を有する搬送部とを備え、
前記搬送部には、前記搬送部の処理装置側と被処理物収容部側とを遮断可能な閉鎖部と、
前記搬送部のうちで前記閉鎖部よりも被処理物収容部側の位置にて、前記搬送部を分離及び接合可能なジョイント部とが設けられていることを特徴とする被処理物投入装置。
【請求項２】
前記ジョイント部よりも被処理物収容部側の部分を、前記処理装置に対して、接近・離反する方向に移動できる移動機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の被処理物投入装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記接近・離反する方向への移動に関し、上下方向への移動と上下以外の他方向への移動とが可能に構成され、
前記ジョイント部における、前記分離及び接合は、前記移動機構の上下方向への移動に伴ってなされるように構成され、
前記ジョイント部の分離及び接合がなされる位置にて、前記他方向への移動を規制する位置決め部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の被処理物投入装置。
【請求項４】
前記ジョイント部の、分離時において離れる二つの部分のうち、少なくとも一方が誘導部を備え、他方が被誘導部を備えており、
前記ジョイント部は、前記被誘導部が前記誘導部に誘導されることによって接合状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被処理物投入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３７１６６（Ｐ２０１２−３７１６６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８９５４（Ｐ２０１０−１７８９５４）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
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