被処理物投入装置
【課題】処理装置内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物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Ｓを収容可能な被処理物収容部１１と、前記被処理物収容部１１と処理装置Ｆ１との間を気密に遮断できる閉鎖部３と、前記被処理物Ｓを前記被処理物収容部１１から前記処理装置Ｆ１に搬送する搬送通路部１２２を有し、前記搬送通路部１２２の少なくとも先端１２２ａが、前記閉鎖部３の開放状態で前記閉鎖部３よりも処理装置Ｆ１側に位置する状態と、前記閉鎖部３よりも被処理物収容部１１側に位置する状態とに切り替え可能とされた搬送部１２とを備え、前記搬送部１２は、前記先端１２２ａが処理装置Ｆ１側に位置する場合に被処理物Ｓを前記処理装置Ｆ１に投入でき、前記閉鎖部３は、前記先端１２２ａが被処理物収容部１１側に位置する場合に閉鎖可能である。
【解決手段】被処理物Ｓを収容可能な被処理物収容部１１と、前記被処理物収容部１１と処理装置Ｆ１との間を気密に遮断できる閉鎖部３と、前記被処理物Ｓを前記被処理物収容部１１から前記処理装置Ｆ１に搬送する搬送通路部１２２を有し、前記搬送通路部１２２の少なくとも先端１２２ａが、前記閉鎖部３の開放状態で前記閉鎖部３よりも処理装置Ｆ１側に位置する状態と、前記閉鎖部３よりも被処理物収容部１１側に位置する状態とに切り替え可能とされた搬送部１２とを備え、前記搬送部１２は、前記先端１２２ａが処理装置Ｆ１側に位置する場合に被処理物Ｓを前記処理装置Ｆ１に投入でき、前記閉鎖部３は、前記先端１２２ａが被処理物収容部１１側に位置する場合に閉鎖可能である。
【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の内部に、被処理物を外部から気密状態で投入するために用いられる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が知られている。例えば、被処理物であるシリコン材料を処理装置の内部に設けられた炉体に投入して溶融し、溶融したシリコン材料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処理装置が知られている。この単結晶シリコンの製造工程中、処理装置の内部は、外気とは異なる特殊な雰囲気中に置かれている。例えば、この処理装置の内部は、不活性ガス雰囲気や真空雰囲気とされている。
【０００３】
そして、前記処理装置の内部に、被処理物を外部から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）。
【０００４】
特許文献１に記載された被処理物投入装置（当該文献では「装入材供給装置」）は、ホッパーと、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。ホッパーと、トラフと、振動部とは投入台車上に設けられて装入材投入室内に配置されており、この投入台車ごと、装入材投入室から引き出すことができる。装入材投入室は、内部が真空雰囲気とされている。
【０００５】
ホッパーには、被処理物（同「装入材」）が一時的に収容される。そして、トラフ及び振動部は、装入材を搬送するため、ホッパーの下方に設けられている。そして、シュータの一部が処理装置（同「真空槽」）の内部に挿入され、真空槽の内部と連通している。真空槽の内部には炉体が設けられている。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る（具体的には、各々の内部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の各々の内部は同じ真空雰囲気となる。これにより、装入材をホッパーからシュータを介して真空槽内の炉体へと気密状態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２００３−２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された被処理物投入装置では、ホッパーに収容された装入材が無くなる等してホッパーに装入材を補充しなければならなくなった場合、まず、装入材投入室に設けられた真空扉が開放される。そして、投入台車が装入材投入室から引き出され、その後、ホッパーに装入材が補充される。
【０００８】
しかしながら、この被処理物投入装置は、シュータを介して処理装置の内部と連通している。このため、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外気への開放（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う。このことから、処理装置の内部で保たれていた気密状態が崩されてしまう。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る。このため、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。つまり、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】
本発明は、被処理物を気密状態で処理する処理装置の内部に、処理対象の被処理物を当該処理装置の外部から気密状態で投入するために用いられる装置であり、開閉可能な収容口を介して前記被処理物を気密状態で一時的に収容可能な被処理物収容部と、前記被処理物収容部と前記処理装置との間を気密に遮断できるように開閉可能な閉鎖部と、前記被処理物収容部から供給された前記被処理物を気密状態で前記処理装置に搬送する搬送通路部を有し、前記搬送通路部の少なくとも先端が、前記閉鎖部が開放された状態で前記閉鎖部よりも前記処理装置側に位置する状態と、前記閉鎖部よりも前記被処理物収容部側に位置する状態とに切り替え可能とされた搬送部と、を備え、前記搬送部は、前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する場合に、前記被処理物を前記処理装置の内部に投入可能であり、前記閉鎖部は、前記搬送通路部の先端が前記被処理物収容部側に位置する場合に閉鎖可能である被処理物投入装置である。
【００１１】
前記構成によると、搬送通路部の先端が被処理物収容部側に位置する場合に閉鎖部を閉鎖可能である。このため、処理装置内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物収容部の収容口を開放して被処理物を補充できる。
【００１２】
また、本発明は、前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する状態にて前記搬送部により搬送された被処理物を、前記処理装置内で当該被処理物を溶解する溶解るつぼへと導く案内通路部を備えたものとすることが好ましい。
【００１３】
前記構成によると、案内通路部を備えるため、被処理物を確実に溶解るつぼへと導くことができる。
【００１４】
更に、本発明は、内部を気密状態とできる気密室部を備え、当該気密室部の内部に前記被処理物収容部及び搬送部が配置されたものとすることが好ましい。
【００１５】
前記構成によると、気密室部内に前記被処理物収容部及び搬送部が配置されている。このため、気密室部を前進及び後退させることで、搬送通路部の先端を前進及び後退できる。
【００１６】
更に、本発明において、前記気密室部は、前記閉鎖部の後方に、前記搬送通路部の少なくとも先端が前記処理装置側の位置と前記被処理物収容部側の位置との間で移動するに伴い、前記移動の方向と同方向に伸縮する伸縮部を備えたものとすることが好ましい。
【００１７】
前記構成によると、気密室が伸縮部を備えている。このため、気密室の移動に伴う変位をこの伸縮部で吸収でき、閉鎖部よりも前方を固定したままで気密室部を前進及び後退できる。
【００１８】
また、本発明は、前記閉鎖部と前記気密室部との間に、両者を分離及び結合できるジョイント部を備え、前記気密室部は、前記ジョイント部が分離及び結合される際、水平方向に移動するものとすることが好ましい。
【００１９】
前記構成によると、ジョイント部を備えたことから、気密室部を閉鎖部から分離した上で移動させ、被処理物の補充作業を行いやすい。また、気密室部は水平方向に移動することから、ジョイント部の結合時に上下方向の位置調整が不要であり、結合作業が容易である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物収容部の収容口を開放できる。よって、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連続して行うことができ、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】
【００２１】
【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】ジョイント部を設けた場合の、処理装置と被処理物投入装置とを示す概要図である。
【図３】ジョイント部の構造の一例を示す、縦断面視の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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する。また、「前後」とは、処理装置Ｆ１に近い側を前方、遠い側（あるいはホッパー１１に近い側）を後方とする。また、「上流・下流」とは、被処理物Ｓの通過方向（流れ方向）を基準とする。
【００２３】
−処理装置−
まず、本実施形態に係る被処理物投入装置を設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溶融るつぼＦ１１にて被処理物Ｓを処理（溶融）できるように構成されている。被処理物Ｓは、側方から処理装置Ｆ１の内部に投入され、案内通路部２を通って溶融るつぼＦ１１へと送られる。本実施形態の処理装置Ｆ１は、半導体基板の材料である単結晶シリコンを製造するために用いられる。溶融るつぼＦ１１には、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）が入れられ、加熱されることにより溶融される。
【００２４】
ここで、本実施形態の単結晶シリコン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溶融るつぼ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が漬けられ、その後、この種となる単結晶シリコンが回転しつつゆっくりと持ち上げられることにより、結晶が成長していく。そして、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）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を引き上げるために用いられる（なお、引き上げのための機構は図示していない）。
【００２５】
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の内部空間が一度真空とされ、その後、この内部空間が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、下記供給ユニット１の内部についても、下記の閉鎖部（開閉バルブ）３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。
【００２６】
ここで、被処理物Ｓの種類によっては処理装置Ｆ１の内部が真空雰囲気とされても良い。特に、溶湯Ｓ１から不純物を除去したい場合には、処理装置Ｆ１の内部が真空雰囲気とされる場合がある。ただ、このように真空雰囲気とされた場合では、被処理物Ｓの一部が処理装置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、不活性ガスが処理装置Ｆ１の内部に導入されている。なお、処理装置Ｆ１の内部に導入される不活性ガスの圧力は、被処理物Ｓの種類に対して最適なものとされる。
【００２７】
また、本実施形態では被処理物Ｓを構成する物質がシリコンであるが、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い。シリコン以外の合金等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。
【００２８】
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。ただし、本発明における「処理」とは、本実施形態よりも広い概念であって、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。
【００２９】
−被処理物投入装置−
被処理物投入装置は、図１に示すように、前記処理装置Ｆ１の内部に当該処理装置Ｆ１の外部から被処理物Ｓを気密状態で投入できるように構成されている。この被処理物Ｓの投入については、最初の投入（溶融るつぼＦ１１が空の状態からの投入）、及び、追加投入（溶融るつぼＦ１１に既に被処理物Ｓが入っている状態からの投入）のいずれの投入も可能である。
【００３０】
この被処理物投入装置は、被処理物収容部としてのホッパー１１、搬送部１２、気密室部１３を備える。以下では、前記構成の集合を供給ユニット１として説明する。そして、この被処理物投入装置は、前記構成の他、案内通路部２と閉鎖部としての開閉バルブ３とを備える。また、図２に示したように、前記構成の他にジョイント部５を備えても良い。
【００３１】
−気密室部−
まず、気密室部１３について説明する。気密室部１３は、外部に対して気密状態とできるように構成され、この気密室部１３内にホッパー１１及び搬送部１２が配置されている。この気密室部１３は、主に、タンク本体１３１、タンク蓋１３２、伸縮部としてのベローズ１３３を備えている。タンク本体１３１はステンレス合金製で略円筒形状に形成されている。このタンク本体１３１の上端は開口されていて、この開口部分に、ステンレス合金製で円板状のタンク蓋１３２が取り付けられることで、当該開口部分を気密に閉鎖できる。タンク本体１３１は、下部に車輪１３４を備えている。この車輪１３４は、前後及び水平方向に配置された支持レール４に沿って移動できる。これにより、タンク本体１３１を前後及び水平方向に移動できる。なお、図２に示すようにジョイント部５を設けた場合には、水平方向の移動でジョイント部５を結合でき、ジョイント部５の結合時には上下方向の位置調整が不要であるため、容易に結合作業を行える。
【００３２】
タンク本体１３１は側方開口部１３１ａを有している。この側方開口部１３１ａを貫通するように、タンク本体１３１から搬送部１２におけるトラフ１２２の前方部分が突出している。この側方開口部１３１ａには、ベローズ１３３の後方端部が気密に固定されている。ベローズ１３３の前方端部は開閉バルブ３（開閉バルブ３の後方にジョイント部５が存在する場合はジョイント部５）に気密に固定されている。一方、このベローズ１３３は前後方向に伸縮自在であり、前記のようにタンク本体１３１を前後方向に移動させた場合、この移動に伴って伸縮する。なお、この伸縮によってもベローズ１３３の前方端部の位置は一定である。
【００３３】
このように気密室部１３が構成されたことにより、被処理物投入装置が処理装置Ｆ１に設けられた場合において、この気密室部１３は、被処理物投入装置及び処理装置Ｆ１の外気に対する気密状態を保持できる。
【００３４】
−ホッパー−
ホッパー１１は、被処理物Ｓが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、開閉可能な収容口１１１を備えている。このホッパー１１は、前記タンク本体１３１内に平板状の石英ガラスが組み合わせられて設けられている。このホッパー１１は、下端が開放されており、この開放部分から被処理物Ｓが自然落下し、搬送部１２に被処理物Ｓが取り出されるようになっている。収容口１１１は、被処理物Ｓがホッパー１１内に収容される際に用いられる。この収容口１１１は、タンク蓋１３２をタンク本体１３１に取り付けることで閉鎖され、タンク蓋１３２をタンク本体１３１から外すことで開放される。
【００３５】
なお、前記石英ガラスは、被処理物Ｓの搬送経路のうちで被処理物Ｓが触れる部分に設けられている。これにより、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ることができ、純度の高い単結晶シリコンを製造することができる。
【００３６】
−搬送部−
搬送部１２は、前記ホッパー１１から取り出された被処理物Ｓを、案内通路部２へと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、この搬送部１２として、電磁振動フィーダが用いられる。この搬送部１２は、ホッパー１１の下方に設けられている。
【００３７】
搬送部１２は、駆動部１２１と搬送通路部としてのトラフ１２２とを備えている。駆動部１２１は図示のようにばね支持されており、駆動部１２１によりトラフ１２２を振動させて、トラフ１２２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１２２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、内面に石英ガラスが内張りされている。このトラフ１２２は、ホッパー１１の直下から前方かつ水平方向に延びるように設けられている。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１２２に載って下流側に搬送されていく。そして、トラフ１２２の下流端１２２ａまで来た被処理物Ｓは、案内通路部２の上流端２１へと落下する。
【００３８】
本実施形態においては、搬送部１２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、溶融るつぼ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溶融るつぼ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溶融るつぼ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を溶融るつぼ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。
【００３９】
前記のように、タンク本体１３１は前後方向に移動できる。このため、タンク本体１３１が移動すると、タンク本体１３１内に設けられた搬送部１２も前後方向に移動する。この搬送部１２の移動は、開放状態とされた開閉バルブ３を位置の基準として、トラフ１２２の先端１２２ａが前方側（処理装置Ｆ１側）に位置する状態と後方側（ホッパー１１側）に位置する状態とに切り替え可能とされている。トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３よりも前方側に位置する場合には、図１に破線で示すように、開放状態とされた開閉バルブ３をトラフ１２２が貫通し、当該先端１２２ａが案内通路部２の上流端２１の上方に位置する。これにより、トラフ１２２を搬送されてきた被処理物Ｓを案内通路部２に送ることができる。つまり、このように前方側に位置する搬送部１２は、処理装置Ｆ１に被処理物Ｓを投入可能である。一方、トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３よりも後方側に位置する場合には、図１に実線で示すように、トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３の後方に位置する。これにより、開閉バルブ３を閉鎖できる。
【００４０】
−案内通路部−
案内通路部２は、下斜め前方へ傾斜するように配置された、石英ガラス製の直線状パイプであり、処理装置Ｆ１の内部に固定されている。この案内通路部２は、処理装置Ｆ１の内部において、前記トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３よりも前方側に位置する状態とされた搬送部１２により搬送された被処理物Ｓが通過する部位である。この案内通路部２の上流端２１は、前記状態とされた搬送部１２の先端から被処理物Ｓを受けることができる位置にある。そして、この案内通路部２における下流端２２は、溶融るつぼＦ１１の上方に位置する。これにより、被処理物Ｓを重力により自然落下させて溶融るつぼＦ１１に投入できる。なお、場合によっては、この案内通路部２を省略し、トラフ１２２から溶融るつぼＦ１１に直接被処理物Ｓを投入することもできる。
【００４１】
案内通路部２の上流端２１については、先端に向かうにつれ内径寸法が拡大するラッパ状に形成されていても良い。このように上流端２１がラッパ状の場合、搬送部１２の下流端１２２ａから落下する被処理物Ｓをこの上流端２１で漏れなく受けることができる。一方、案内通路部２の下流端２２は、本実施形態では、垂直面に沿ってカットされた形状とされているが、水平面に沿ってカットされた形状等、種々の形状とできる。
【００４２】
本実施形態では、被処理物Ｓは処理装置Ｆ１の側方から投入されるように構成されている。これにより、処理装置Ｆ１の上方から投入されるように構成されたものに比べると、案内通路部２の上流端２１と下流端２２との間の距離を短縮することが可能である。つまり、案内通路部２の長さを短縮できる。このため、落差を小さくでき、被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１に投入した際の溶湯Ｓ１の跳ね上がりを小さくできる。よって、処理装置Ｆ１の内部が汚れることを抑制できる。
【００４３】
−開閉バルブ−
開閉バルブ３は、供給ユニット１と処理装置Ｆ１との間を気密に遮断できる部位である。本実施形態の開閉バルブ３は、図１に示すように、処理装置Ｆ１の外側に設けられたゲートバルブである。この開閉バルブ３を閉鎖することで、処理装置Ｆ１を気密状態とできる。開閉バルブ３に用いるバルブの種類としては、本実施形態の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。
【００４４】
このように開閉バルブ３を設けることにより、開閉バルブ３を閉鎖すれば、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、溶融るつぼＦ１１における被処理物Ｓの溶融を続けたまま、タンク蓋１３２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、開閉バルブ３を開放し、タンク本体１３１と共に搬送部１２を前進させることによって、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１内に投入することができる。なお、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１内に投入する場合には、開閉バルブ３を開放する前に、供給ユニット１内を不活性ガス雰囲気としておく必要がある。
【００４５】
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、溶融るつぼ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、再び不活性ガス雰囲気としてから溶融るつぼを再加熱する必要があった。このため、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、開閉バルブ３を設けることにより、処理装置Ｆ１の内部の不活性ガス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。
【００４６】
−ジョイント部−
図２に示すように、被処理物投入装置にジョイント部５を設けることもできる。図示した例では、ベローズ１３３と開閉バルブ３との間にジョイント部５が設けられている。このようにジョイント部５を設けた場合には、ジョイント部５を挟んだ一方側の部位と他方側の部位とを分離及び結合可能である。この例では、供給ユニット１と開閉バルブ３とを分離可能である。このため、例えば支持レール４を上下方向に移動可能な架台上に設けること等により、供給ユニット１を処理装置Ｆ１から取り外して都合の良い位置に移動させることで、被処理物Ｓの補充作業を行いやすくできる。また、ジョイント部５を設けた場合には、１台の供給ユニット１で複数の処理装置Ｆ１…Ｆ１に被処理物Ｓを供給することもできる。
【００４７】
ジョイント部５の構造の一例を図３に示す。このジョイント部５は、開閉バルブ３側に位置する前方部材５１と、ベローズ１３３側に位置するもので、当該前方部材５１に接合できる後方部材５２とを備えている。各部材５１，５２は略円板状で、前後方向に対向して設けられる。各々の径方向中央には貫通穴部５１１，５２１が設けられ、この貫通穴部５１１，５２１の空間にトラフ１２２が通される。また、前方部材５１の後方側端部には、内面がテーパ面とされた誘導部５１２が設けられている。一方、後方部材５２の前方側端部には、外面がテーパ面とされた被誘導部５２２が設けられている。この誘導部５１２と被誘導部５２２とは、前方部材５１と後方部材５２とが接合されようとする際に、被誘導部５２２が誘導部５１２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。このように被誘導部５２２が誘導部５１２に誘導されることで、ジョイント部５の接合作業を容易にできる。
【００４８】
最後に、本実施形態に係る被処理物投入装置を用いて被処理物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、溶融るつぼＦ１１の被処理物Ｓが少なくなってきた場合、搬送部１２の操作によって、ホッパー１１に収容されていた被処理物Ｓがトラフ１２２と案内通路部２とを通って搬送され、溶融るつぼＦ１１に投入される。この状態では、開閉バルブ３が開放されている。
【００４９】
ホッパー１１の被処理物Ｓが無くなった場合、まず、作業者は、開閉バルブ３を閉鎖する。そして作業者は、タンク蓋１３２をタンク本体１３１から外すことにより、収容口１１１を開放する。その後、ホッパー１１に被処理物Ｓを補充する。この際、開閉バルブ３が閉鎖されているため、処理装置Ｆ１内部の不活性ガス雰囲気は維持されている。なお、収容口１１１の開放に先立ち、作業者は、供給ユニット１に設けられたコック（図示しない）を開放することにより、当該供給ユニット１内に外気を導入して不活性ガス雰囲気を解除しておく。
【００５０】
作業者は、前記のように被処理物Ｓを補充した後、開閉バルブ３を開放し、タンク本体１３１を前方に移動させ、トラフ１２２の先端１２２ａを案内通路部２の上流端２１の上方に位置させる。これにより、被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１に投入可能な状態とする。なお、開閉バルブ３を開放するに先立ち、作業者は、処理装置Ｆ１の内部空間を一度真空とした上で、不活性ガスを導入することにより、供給ユニット１内を不活性ガス雰囲気とする。
【００５１】
以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５２】
例えば、ホッパー１１及び搬送部１２は、気密室部１３内に配置された形態に限られるものではなく、外部に対して気密状態とできるように構成された各々が、気密に連結された形態であっても良い。
【００５３】
また、搬送部１２のみが前後方向に移動する形態であっても良い。更には、トラフ１２２が伸縮可能に構成され、先端１２２ａのみが前後方向に移動する形態であっても良い。
【００５４】
また、搬送部１２について、例えば斜め下方等に向かう部位を備えたものとし、重力による自然落下によって被処理物Ｓを搬送する形態であっても良い。
【００５５】
また、搬送部１２として、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、被処理物Ｓに外力を与えることで、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。なお、このような搬送機構を用いる場合においても、被処理物Ｓの搬送方向を水平方向以外（斜め下方等）としても良い。
【００５６】
また、案内通路部２が処理装置Ｆ１に対して移動可能とされていても良い。例えば、下流端２２の位置を変更できるようにしておくことで、溶湯Ｓ１から引き上げられる単結晶シリコンに干渉しないようにできる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 供給ユニット
１１ 被処理物収容部、ホッパー
１１１ 収容口
１２ 搬送部
１２２ 搬送通路部
１２２ａ 搬送通路部の先端、トラフの下流端
１３ 気密室部
１３３ 伸縮部、ベローズ
２ 案内通路部
３ 閉鎖部、開閉バルブ
５ ジョイント部
Ｆ１ 処理装置
Ｆ１１ 溶解るつぼ
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の内部に、被処理物を外部から気密状態で投入するために用いられる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が知られている。例えば、被処理物であるシリコン材料を処理装置の内部に設けられた炉体に投入して溶融し、溶融したシリコン材料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処理装置が知られている。この単結晶シリコンの製造工程中、処理装置の内部は、外気とは異なる特殊な雰囲気中に置かれている。例えば、この処理装置の内部は、不活性ガス雰囲気や真空雰囲気とされている。
【０００３】
そして、前記処理装置の内部に、被処理物を外部から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）。
【０００４】
特許文献１に記載された被処理物投入装置（当該文献では「装入材供給装置」）は、ホッパーと、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。ホッパーと、トラフと、振動部とは投入台車上に設けられて装入材投入室内に配置されており、この投入台車ごと、装入材投入室から引き出すことができる。装入材投入室は、内部が真空雰囲気とされている。
【０００５】
ホッパーには、被処理物（同「装入材」）が一時的に収容される。そして、トラフ及び振動部は、装入材を搬送するため、ホッパーの下方に設けられている。そして、シュータの一部が処理装置（同「真空槽」）の内部に挿入され、真空槽の内部と連通している。真空槽の内部には炉体が設けられている。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る（具体的には、各々の内部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の各々の内部は同じ真空雰囲気となる。これにより、装入材をホッパーからシュータを介して真空槽内の炉体へと気密状態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２００３−２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された被処理物投入装置では、ホッパーに収容された装入材が無くなる等してホッパーに装入材を補充しなければならなくなった場合、まず、装入材投入室に設けられた真空扉が開放される。そして、投入台車が装入材投入室から引き出され、その後、ホッパーに装入材が補充される。
【０００８】
しかしながら、この被処理物投入装置は、シュータを介して処理装置の内部と連通している。このため、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外気への開放（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う。このことから、処理装置の内部で保たれていた気密状態が崩されてしまう。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る。このため、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。つまり、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】
本発明は、被処理物を気密状態で処理する処理装置の内部に、処理対象の被処理物を当該処理装置の外部から気密状態で投入するために用いられる装置であり、開閉可能な収容口を介して前記被処理物を気密状態で一時的に収容可能な被処理物収容部と、前記被処理物収容部と前記処理装置との間を気密に遮断できるように開閉可能な閉鎖部と、前記被処理物収容部から供給された前記被処理物を気密状態で前記処理装置に搬送する搬送通路部を有し、前記搬送通路部の少なくとも先端が、前記閉鎖部が開放された状態で前記閉鎖部よりも前記処理装置側に位置する状態と、前記閉鎖部よりも前記被処理物収容部側に位置する状態とに切り替え可能とされた搬送部と、を備え、前記搬送部は、前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する場合に、前記被処理物を前記処理装置の内部に投入可能であり、前記閉鎖部は、前記搬送通路部の先端が前記被処理物収容部側に位置する場合に閉鎖可能である被処理物投入装置である。
【００１１】
前記構成によると、搬送通路部の先端が被処理物収容部側に位置する場合に閉鎖部を閉鎖可能である。このため、処理装置内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物収容部の収容口を開放して被処理物を補充できる。
【００１２】
また、本発明は、前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する状態にて前記搬送部により搬送された被処理物を、前記処理装置内で当該被処理物を溶解する溶解るつぼへと導く案内通路部を備えたものとすることが好ましい。
【００１３】
前記構成によると、案内通路部を備えるため、被処理物を確実に溶解るつぼへと導くことができる。
【００１４】
更に、本発明は、内部を気密状態とできる気密室部を備え、当該気密室部の内部に前記被処理物収容部及び搬送部が配置されたものとすることが好ましい。
【００１５】
前記構成によると、気密室部内に前記被処理物収容部及び搬送部が配置されている。このため、気密室部を前進及び後退させることで、搬送通路部の先端を前進及び後退できる。
【００１６】
更に、本発明において、前記気密室部は、前記閉鎖部の後方に、前記搬送通路部の少なくとも先端が前記処理装置側の位置と前記被処理物収容部側の位置との間で移動するに伴い、前記移動の方向と同方向に伸縮する伸縮部を備えたものとすることが好ましい。
【００１７】
前記構成によると、気密室が伸縮部を備えている。このため、気密室の移動に伴う変位をこの伸縮部で吸収でき、閉鎖部よりも前方を固定したままで気密室部を前進及び後退できる。
【００１８】
また、本発明は、前記閉鎖部と前記気密室部との間に、両者を分離及び結合できるジョイント部を備え、前記気密室部は、前記ジョイント部が分離及び結合される際、水平方向に移動するものとすることが好ましい。
【００１９】
前記構成によると、ジョイント部を備えたことから、気密室部を閉鎖部から分離した上で移動させ、被処理物の補充作業を行いやすい。また、気密室部は水平方向に移動することから、ジョイント部の結合時に上下方向の位置調整が不要であり、結合作業が容易である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、処理装置の内部の特殊な雰囲気を崩すことなく、被処理物収容部の収容口を開放できる。よって、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連続して行うことができ、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】
【００２１】
【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】ジョイント部を設けた場合の、処理装置と被処理物投入装置とを示す概要図である。
【図３】ジョイント部の構造の一例を示す、縦断面視の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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する。また、「前後」とは、処理装置Ｆ１に近い側を前方、遠い側（あるいはホッパー１１に近い側）を後方とする。また、「上流・下流」とは、被処理物Ｓの通過方向（流れ方向）を基準とする。
【００２３】
−処理装置−
まず、本実施形態に係る被処理物投入装置を設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溶融るつぼＦ１１にて被処理物Ｓを処理（溶融）できるように構成されている。被処理物Ｓは、側方から処理装置Ｆ１の内部に投入され、案内通路部２を通って溶融るつぼＦ１１へと送られる。本実施形態の処理装置Ｆ１は、半導体基板の材料である単結晶シリコンを製造するために用いられる。溶融るつぼＦ１１には、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）が入れられ、加熱されることにより溶融される。
【００２４】
ここで、本実施形態の単結晶シリコン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溶融るつぼ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が漬けられ、その後、この種となる単結晶シリコンが回転しつつゆっくりと持ち上げられることにより、結晶が成長していく。そして、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）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を引き上げるために用いられる（なお、引き上げのための機構は図示していない）。
【００２５】
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の内部空間が一度真空とされ、その後、この内部空間が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、下記供給ユニット１の内部についても、下記の閉鎖部（開閉バルブ）３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。
【００２６】
ここで、被処理物Ｓの種類によっては処理装置Ｆ１の内部が真空雰囲気とされても良い。特に、溶湯Ｓ１から不純物を除去したい場合には、処理装置Ｆ１の内部が真空雰囲気とされる場合がある。ただ、このように真空雰囲気とされた場合では、被処理物Ｓの一部が処理装置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、不活性ガスが処理装置Ｆ１の内部に導入されている。なお、処理装置Ｆ１の内部に導入される不活性ガスの圧力は、被処理物Ｓの種類に対して最適なものとされる。
【００２７】
また、本実施形態では被処理物Ｓを構成する物質がシリコンであるが、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い。シリコン以外の合金等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。
【００２８】
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。ただし、本発明における「処理」とは、本実施形態よりも広い概念であって、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。
【００２９】
−被処理物投入装置−
被処理物投入装置は、図１に示すように、前記処理装置Ｆ１の内部に当該処理装置Ｆ１の外部から被処理物Ｓを気密状態で投入できるように構成されている。この被処理物Ｓの投入については、最初の投入（溶融るつぼＦ１１が空の状態からの投入）、及び、追加投入（溶融るつぼＦ１１に既に被処理物Ｓが入っている状態からの投入）のいずれの投入も可能である。
【００３０】
この被処理物投入装置は、被処理物収容部としてのホッパー１１、搬送部１２、気密室部１３を備える。以下では、前記構成の集合を供給ユニット１として説明する。そして、この被処理物投入装置は、前記構成の他、案内通路部２と閉鎖部としての開閉バルブ３とを備える。また、図２に示したように、前記構成の他にジョイント部５を備えても良い。
【００３１】
−気密室部−
まず、気密室部１３について説明する。気密室部１３は、外部に対して気密状態とできるように構成され、この気密室部１３内にホッパー１１及び搬送部１２が配置されている。この気密室部１３は、主に、タンク本体１３１、タンク蓋１３２、伸縮部としてのベローズ１３３を備えている。タンク本体１３１はステンレス合金製で略円筒形状に形成されている。このタンク本体１３１の上端は開口されていて、この開口部分に、ステンレス合金製で円板状のタンク蓋１３２が取り付けられることで、当該開口部分を気密に閉鎖できる。タンク本体１３１は、下部に車輪１３４を備えている。この車輪１３４は、前後及び水平方向に配置された支持レール４に沿って移動できる。これにより、タンク本体１３１を前後及び水平方向に移動できる。なお、図２に示すようにジョイント部５を設けた場合には、水平方向の移動でジョイント部５を結合でき、ジョイント部５の結合時には上下方向の位置調整が不要であるため、容易に結合作業を行える。
【００３２】
タンク本体１３１は側方開口部１３１ａを有している。この側方開口部１３１ａを貫通するように、タンク本体１３１から搬送部１２におけるトラフ１２２の前方部分が突出している。この側方開口部１３１ａには、ベローズ１３３の後方端部が気密に固定されている。ベローズ１３３の前方端部は開閉バルブ３（開閉バルブ３の後方にジョイント部５が存在する場合はジョイント部５）に気密に固定されている。一方、このベローズ１３３は前後方向に伸縮自在であり、前記のようにタンク本体１３１を前後方向に移動させた場合、この移動に伴って伸縮する。なお、この伸縮によってもベローズ１３３の前方端部の位置は一定である。
【００３３】
このように気密室部１３が構成されたことにより、被処理物投入装置が処理装置Ｆ１に設けられた場合において、この気密室部１３は、被処理物投入装置及び処理装置Ｆ１の外気に対する気密状態を保持できる。
【００３４】
−ホッパー−
ホッパー１１は、被処理物Ｓが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、開閉可能な収容口１１１を備えている。このホッパー１１は、前記タンク本体１３１内に平板状の石英ガラスが組み合わせられて設けられている。このホッパー１１は、下端が開放されており、この開放部分から被処理物Ｓが自然落下し、搬送部１２に被処理物Ｓが取り出されるようになっている。収容口１１１は、被処理物Ｓがホッパー１１内に収容される際に用いられる。この収容口１１１は、タンク蓋１３２をタンク本体１３１に取り付けることで閉鎖され、タンク蓋１３２をタンク本体１３１から外すことで開放される。
【００３５】
なお、前記石英ガラスは、被処理物Ｓの搬送経路のうちで被処理物Ｓが触れる部分に設けられている。これにより、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ることができ、純度の高い単結晶シリコンを製造することができる。
【００３６】
−搬送部−
搬送部１２は、前記ホッパー１１から取り出された被処理物Ｓを、案内通路部２へと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、この搬送部１２として、電磁振動フィーダが用いられる。この搬送部１２は、ホッパー１１の下方に設けられている。
【００３７】
搬送部１２は、駆動部１２１と搬送通路部としてのトラフ１２２とを備えている。駆動部１２１は図示のようにばね支持されており、駆動部１２１によりトラフ１２２を振動させて、トラフ１２２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１２２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、内面に石英ガラスが内張りされている。このトラフ１２２は、ホッパー１１の直下から前方かつ水平方向に延びるように設けられている。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１２２に載って下流側に搬送されていく。そして、トラフ１２２の下流端１２２ａまで来た被処理物Ｓは、案内通路部２の上流端２１へと落下する。
【００３８】
本実施形態においては、搬送部１２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、溶融るつぼ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溶融るつぼ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溶融るつぼ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を溶融るつぼ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。
【００３９】
前記のように、タンク本体１３１は前後方向に移動できる。このため、タンク本体１３１が移動すると、タンク本体１３１内に設けられた搬送部１２も前後方向に移動する。この搬送部１２の移動は、開放状態とされた開閉バルブ３を位置の基準として、トラフ１２２の先端１２２ａが前方側（処理装置Ｆ１側）に位置する状態と後方側（ホッパー１１側）に位置する状態とに切り替え可能とされている。トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３よりも前方側に位置する場合には、図１に破線で示すように、開放状態とされた開閉バルブ３をトラフ１２２が貫通し、当該先端１２２ａが案内通路部２の上流端２１の上方に位置する。これにより、トラフ１２２を搬送されてきた被処理物Ｓを案内通路部２に送ることができる。つまり、このように前方側に位置する搬送部１２は、処理装置Ｆ１に被処理物Ｓを投入可能である。一方、トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３よりも後方側に位置する場合には、図１に実線で示すように、トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３の後方に位置する。これにより、開閉バルブ３を閉鎖できる。
【００４０】
−案内通路部−
案内通路部２は、下斜め前方へ傾斜するように配置された、石英ガラス製の直線状パイプであり、処理装置Ｆ１の内部に固定されている。この案内通路部２は、処理装置Ｆ１の内部において、前記トラフ１２２の先端１２２ａが開閉バルブ３よりも前方側に位置する状態とされた搬送部１２により搬送された被処理物Ｓが通過する部位である。この案内通路部２の上流端２１は、前記状態とされた搬送部１２の先端から被処理物Ｓを受けることができる位置にある。そして、この案内通路部２における下流端２２は、溶融るつぼＦ１１の上方に位置する。これにより、被処理物Ｓを重力により自然落下させて溶融るつぼＦ１１に投入できる。なお、場合によっては、この案内通路部２を省略し、トラフ１２２から溶融るつぼＦ１１に直接被処理物Ｓを投入することもできる。
【００４１】
案内通路部２の上流端２１については、先端に向かうにつれ内径寸法が拡大するラッパ状に形成されていても良い。このように上流端２１がラッパ状の場合、搬送部１２の下流端１２２ａから落下する被処理物Ｓをこの上流端２１で漏れなく受けることができる。一方、案内通路部２の下流端２２は、本実施形態では、垂直面に沿ってカットされた形状とされているが、水平面に沿ってカットされた形状等、種々の形状とできる。
【００４２】
本実施形態では、被処理物Ｓは処理装置Ｆ１の側方から投入されるように構成されている。これにより、処理装置Ｆ１の上方から投入されるように構成されたものに比べると、案内通路部２の上流端２１と下流端２２との間の距離を短縮することが可能である。つまり、案内通路部２の長さを短縮できる。このため、落差を小さくでき、被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１に投入した際の溶湯Ｓ１の跳ね上がりを小さくできる。よって、処理装置Ｆ１の内部が汚れることを抑制できる。
【００４３】
−開閉バルブ−
開閉バルブ３は、供給ユニット１と処理装置Ｆ１との間を気密に遮断できる部位である。本実施形態の開閉バルブ３は、図１に示すように、処理装置Ｆ１の外側に設けられたゲートバルブである。この開閉バルブ３を閉鎖することで、処理装置Ｆ１を気密状態とできる。開閉バルブ３に用いるバルブの種類としては、本実施形態の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。
【００４４】
このように開閉バルブ３を設けることにより、開閉バルブ３を閉鎖すれば、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、溶融るつぼＦ１１における被処理物Ｓの溶融を続けたまま、タンク蓋１３２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、開閉バルブ３を開放し、タンク本体１３１と共に搬送部１２を前進させることによって、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１内に投入することができる。なお、ホッパー１１に新たに補充された被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１内に投入する場合には、開閉バルブ３を開放する前に、供給ユニット１内を不活性ガス雰囲気としておく必要がある。
【００４５】
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、溶融るつぼ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、再び不活性ガス雰囲気としてから溶融るつぼを再加熱する必要があった。このため、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、開閉バルブ３を設けることにより、処理装置Ｆ１の内部の不活性ガス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。
【００４６】
−ジョイント部−
図２に示すように、被処理物投入装置にジョイント部５を設けることもできる。図示した例では、ベローズ１３３と開閉バルブ３との間にジョイント部５が設けられている。このようにジョイント部５を設けた場合には、ジョイント部５を挟んだ一方側の部位と他方側の部位とを分離及び結合可能である。この例では、供給ユニット１と開閉バルブ３とを分離可能である。このため、例えば支持レール４を上下方向に移動可能な架台上に設けること等により、供給ユニット１を処理装置Ｆ１から取り外して都合の良い位置に移動させることで、被処理物Ｓの補充作業を行いやすくできる。また、ジョイント部５を設けた場合には、１台の供給ユニット１で複数の処理装置Ｆ１…Ｆ１に被処理物Ｓを供給することもできる。
【００４７】
ジョイント部５の構造の一例を図３に示す。このジョイント部５は、開閉バルブ３側に位置する前方部材５１と、ベローズ１３３側に位置するもので、当該前方部材５１に接合できる後方部材５２とを備えている。各部材５１，５２は略円板状で、前後方向に対向して設けられる。各々の径方向中央には貫通穴部５１１，５２１が設けられ、この貫通穴部５１１，５２１の空間にトラフ１２２が通される。また、前方部材５１の後方側端部には、内面がテーパ面とされた誘導部５１２が設けられている。一方、後方部材５２の前方側端部には、外面がテーパ面とされた被誘導部５２２が設けられている。この誘導部５１２と被誘導部５２２とは、前方部材５１と後方部材５２とが接合されようとする際に、被誘導部５２２が誘導部５１２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。このように被誘導部５２２が誘導部５１２に誘導されることで、ジョイント部５の接合作業を容易にできる。
【００４８】
最後に、本実施形態に係る被処理物投入装置を用いて被処理物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、溶融るつぼＦ１１の被処理物Ｓが少なくなってきた場合、搬送部１２の操作によって、ホッパー１１に収容されていた被処理物Ｓがトラフ１２２と案内通路部２とを通って搬送され、溶融るつぼＦ１１に投入される。この状態では、開閉バルブ３が開放されている。
【００４９】
ホッパー１１の被処理物Ｓが無くなった場合、まず、作業者は、開閉バルブ３を閉鎖する。そして作業者は、タンク蓋１３２をタンク本体１３１から外すことにより、収容口１１１を開放する。その後、ホッパー１１に被処理物Ｓを補充する。この際、開閉バルブ３が閉鎖されているため、処理装置Ｆ１内部の不活性ガス雰囲気は維持されている。なお、収容口１１１の開放に先立ち、作業者は、供給ユニット１に設けられたコック（図示しない）を開放することにより、当該供給ユニット１内に外気を導入して不活性ガス雰囲気を解除しておく。
【００５０】
作業者は、前記のように被処理物Ｓを補充した後、開閉バルブ３を開放し、タンク本体１３１を前方に移動させ、トラフ１２２の先端１２２ａを案内通路部２の上流端２１の上方に位置させる。これにより、被処理物Ｓを溶融るつぼＦ１１に投入可能な状態とする。なお、開閉バルブ３を開放するに先立ち、作業者は、処理装置Ｆ１の内部空間を一度真空とした上で、不活性ガスを導入することにより、供給ユニット１内を不活性ガス雰囲気とする。
【００５１】
以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５２】
例えば、ホッパー１１及び搬送部１２は、気密室部１３内に配置された形態に限られるものではなく、外部に対して気密状態とできるように構成された各々が、気密に連結された形態であっても良い。
【００５３】
また、搬送部１２のみが前後方向に移動する形態であっても良い。更には、トラフ１２２が伸縮可能に構成され、先端１２２ａのみが前後方向に移動する形態であっても良い。
【００５４】
また、搬送部１２について、例えば斜め下方等に向かう部位を備えたものとし、重力による自然落下によって被処理物Ｓを搬送する形態であっても良い。
【００５５】
また、搬送部１２として、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、被処理物Ｓに外力を与えることで、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。なお、このような搬送機構を用いる場合においても、被処理物Ｓの搬送方向を水平方向以外（斜め下方等）としても良い。
【００５６】
また、案内通路部２が処理装置Ｆ１に対して移動可能とされていても良い。例えば、下流端２２の位置を変更できるようにしておくことで、溶湯Ｓ１から引き上げられる単結晶シリコンに干渉しないようにできる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 供給ユニット
１１ 被処理物収容部、ホッパー
１１１ 収容口
１２ 搬送部
１２２ 搬送通路部
１２２ａ 搬送通路部の先端、トラフの下流端
１３ 気密室部
１３３ 伸縮部、ベローズ
２ 案内通路部
３ 閉鎖部、開閉バルブ
５ ジョイント部
Ｆ１ 処理装置
Ｆ１１ 溶解るつぼ
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の内部に、処理対象の被処理物を当該処理装置の外部から気密状態で投入するために用いられる装置であり、
開閉可能な収容口を介して前記被処理物を気密状態で一時的に収容可能な被処理物収容部と、
前記被処理物収容部と前記処理装置との間を気密に遮断できるように開閉可能な閉鎖部と、
前記被処理物収容部から供給された前記被処理物を気密状態で前記処理装置に搬送する搬送通路部を有し、前記搬送通路部の少なくとも先端が、前記閉鎖部が開放された状態で前記閉鎖部よりも前記処理装置側に位置する状態と、前記閉鎖部よりも前記被処理物収容部側に位置する状態とに切り替え可能とされた搬送部と、を備え、
前記搬送部は、前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する場合に、前記被処理物を前記処理装置の内部に投入可能であり、
前記閉鎖部は、前記搬送通路部の先端が前記被処理物収容部側に位置する場合に閉鎖可能である被処理物投入装置。
【請求項２】
前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する状態にて前記搬送部により搬送された被処理物を、前記処理装置内で当該被処理物を溶解する溶解るつぼへと導く案内通路部を備えた請求項１に記載の被処理物投入装置。
【請求項３】
内部を気密状態とできる気密室部を備え、当該気密室部の内部に前記被処理物収容部及び搬送部が配置された請求項１または２に記載の被処理物投入装置。
【請求項４】
前記気密室部は、前記閉鎖部よりも前記被処理物収容部寄りに、前記搬送通路部の少なくとも先端が前記処理装置側の位置と前記被処理物収容部側の位置との間で移動するに伴い、前記移動の方向と同方向に伸縮する伸縮部を備えた請求項３に記載の被処理物投入装置。
【請求項５】
前記閉鎖部と前記気密室部との間に、両者を分離及び結合できるジョイント部を備え、
前記気密室部は、前記ジョイント部が分離及び結合される際、水平方向に移動する請求項３または４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の内部に、処理対象の被処理物を当該処理装置の外部から気密状態で投入するために用いられる装置であり、
開閉可能な収容口を介して前記被処理物を気密状態で一時的に収容可能な被処理物収容部と、
前記被処理物収容部と前記処理装置との間を気密に遮断できるように開閉可能な閉鎖部と、
前記被処理物収容部から供給された前記被処理物を気密状態で前記処理装置に搬送する搬送通路部を有し、前記搬送通路部の少なくとも先端が、前記閉鎖部が開放された状態で前記閉鎖部よりも前記処理装置側に位置する状態と、前記閉鎖部よりも前記被処理物収容部側に位置する状態とに切り替え可能とされた搬送部と、を備え、
前記搬送部は、前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する場合に、前記被処理物を前記処理装置の内部に投入可能であり、
前記閉鎖部は、前記搬送通路部の先端が前記被処理物収容部側に位置する場合に閉鎖可能である被処理物投入装置。
【請求項２】
前記搬送通路部の先端が前記処理装置側に位置する状態にて前記搬送部により搬送された被処理物を、前記処理装置内で当該被処理物を溶解する溶解るつぼへと導く案内通路部を備えた請求項１に記載の被処理物投入装置。
【請求項３】
内部を気密状態とできる気密室部を備え、当該気密室部の内部に前記被処理物収容部及び搬送部が配置された請求項１または２に記載の被処理物投入装置。
【請求項４】
前記気密室部は、前記閉鎖部よりも前記被処理物収容部寄りに、前記搬送通路部の少なくとも先端が前記処理装置側の位置と前記被処理物収容部側の位置との間で移動するに伴い、前記移動の方向と同方向に伸縮する伸縮部を備えた請求項３に記載の被処理物投入装置。
【請求項５】
前記閉鎖部と前記気密室部との間に、両者を分離及び結合できるジョイント部を備え、
前記気密室部は、前記ジョイント部が分離及び結合される際、水平方向に移動する請求項３または４に記載の被処理物投入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８３３８９（Ｐ２０１３−８３３８９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２９４４（Ｐ２０１１−２２２９４４）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【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２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【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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