JPWO2013046270A1 - 原料シリコン破砕装置 - Google Patents

Abstract

純度を低下させることなく機械的に原料シリコンを破砕することができ、微粉化ロスを押さえることのできる原料シリコン破砕装置を提供する。第１ケース２２と、その一部が第１ケース２２の開口から外方へ突出した第１破砕用シリコン２０と、第１破砕用シリコン２０および第１ケース２２の間に介装された第１防汚部材２４とで第１ベッド１２を構成し、第２ケース４２と、その一部が第２ケース４２の開口から外方へ突出した第２破砕用シリコン４１と、一対の破砕面１６、１８で挟まれた空間Ａの両側面を覆う一対のサイドシリコン４４と、第２破砕用シリコン４１と第２ケース４２との間に介装された第２防汚部材４８と、サイドシリコン４４とサイドシリコンケース４５との間に介装された第３防汚部材４９とで第２ベッド１４を構成することで、上記課題を解決した原料シリコン破砕装置１０を提供できる。

Description

本発明は、半導体材料として用いられるシリコンウエーハの原料となる原料シリコンを破砕する原料シリコン破砕装置に関する。

半導体材料として用いられるシリコンウエーハは、略円柱状に形成された単結晶シリコンをその直径方向に所定の厚さで切断して製造される。この単結晶シリコンは、溶解した原料シリコンに種結晶となる単結晶シリコン片を浸漬し、然る後、ゆっくりと回転させながら引き上げて結晶成長させること（いわゆる、チョクラルスキ（ＣＺ）法）により製造される。なお、原料シリコンには、他の単結晶シリコンから所定枚数のシリコンウエーハを切断した残部のシリコン、あるいはジーメンス法やモノシラン法によって製造された多結晶シリコンが用いられる。

原料シリコンの溶融は、原料シリコンを石英製のルツボに充填し、これを加熱することによって行われるが、原料シリコンの溶融を効率よく行うためには、原料シリコンをルツボに充填しやすい大きさまで破砕しなければならない。

原料シリコンの破砕は、従来、タングステン製のハンマー等を用いて人力で行われていたが、非常に硬い原料シリコンを人力で破砕するのは重労働であったことから、タングステンカーバイド製の歯を有するジョークラッシャーを用いた機械による破砕や、特許文献１に記載されているように、原料シリコンを高温に加熱し、然る後、急冷することによって原料シリコンにクラックを生じさせるシリコン加熱急冷装置を用いて、人力による破砕に必要な労力を少しでも軽減することが考えられている。

国際公開第０９／０１９７４９号パンフレット

しかしながら、いずれの原料シリコンの破砕手段を選択したとしても、破砕時にタングステン（ハンマー）やタングステンカーバイド（ジョークラッシャーの歯）等が原料シリコンの表面に付着して、原料シリコンの純度を低下させるという問題があった。また、ハンマーやジョークラッシャーを用いた場合、原料シリコンのパウダー（粒度が１ｍｍ以下のもの）発生率が１０〜２０％（質量ベース）と高く、いわゆる「微粉化ロス」が大きいという問題もあった。

これに対し、手頃な大きさの原料シリコン塊をハンマー代わりにして破砕すべき原料シリコンに叩きつける方法（共割り方法）であれば、破砕時における原料シリコンの純度低下を最小化できるものの、この方法はハンマーを用いて破砕する方法と同等若しくはそれ以上の労力を要することから、作業者が腱鞘炎になるおそれがあり、さらに、ハンマー代わりに当該シリコン材料を掴んで共割り作業を行っている最中に誤って手を傷つけてしまうおそれがあった。

また、ジョークラッシャーの歯を高純度のシリコン材料で形成することにより、原料シリコンの純度低下を回避することも考えられるが、当該歯をシリコン以外の金属で形成された固定部材で固定する必要があり、当該固定部材から金属汚染が発生してしまうことから、シリコン材料の純度低下を完全に回避することは出来ず、金属汚染部分を化学エッチングで除去する必要があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、原料シリコンの純度を低下させることなく、かつ、微粉化ロスを低く抑えつつ、機械的に原料シリコンを破砕することができる原料シリコン破砕装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、
「互いに対向する縦向きの破砕面１６、１８を有する一対の第１、第２ベッド１２、１４を備えており、加熱急冷処理済みの高純度の原料シリコンＧを挟んで加圧して破砕する前記一対の破砕面１６、１８を近接離間させることによって当該原料シリコンＧを加圧破砕する原料シリコン破砕装置１０であって、
前記第１ベッド１２は、前記破砕面１６側に開口した有底箱状の第１ケース２２と、その一部が前記第１ケース２２の開口から外方へ突出するようにして配設されており、その突出面が前記破砕面１６となる、原料シリコンＧと等しい或いはそれ以上に高い純度を持つ第１破砕用シリコン２０と、前記第１破砕用シリコン２０および前記第１ケース２２の間に介装された第１防汚部材２４とを有しており、
前記第２ベッド１４は、前記破砕面１８側に開口した有底箱状の第２ケース４２と、その一部が前記第２ケース４２の開口から外方へ突出するようにして配設されており、その突出面が前記破砕面１８となる、原料シリコンＧと等しい或いはそれ以上に高い純度を持つ第２破砕用シリコン４１と、前記第２ケース４２の両側面板４２ａに配設されたサイドシリコンケース４５と、前記サイドシリコンケース４５に嵌め込まれており、前記一対の破砕面１６、１８で挟まれた空間Ａの両側面を覆う、原料シリコンＧと等しい或いはそれ以上に高い純度を持つ一対のサイドシリコン４４と、前記第２破砕用シリコン４１と前記第２ケース４２との間に介装された第２防汚部材４８と、前記サイドシリコン４４と前記サイドシリコンケース４５との間に介装された第３防汚部材４９とを有していることを特徴とする原料シリコン破砕装置１０」である。

本発明に係る原料シリコン破砕装置１０では、原料シリコンＧは前記高純度の第１、第２破砕用シリコン２０、４１との間で加圧破砕されるのであるが、この時、第１、第２破砕用シリコン２０、４１、及びサイドシリコン４４と、原料シリコンＧに対して異物であって不純物混入の原因となる第１、第２及びサイドシリコンケース２２、４２、４５との間に第１〜第３防汚部材２４、４８、４９がそれぞれが介装され、両者の直接接触を防止して第１、第２破砕用シリコン２０、４１、及びサイドシリコン４４への第１、第２及びサイドシリコンケース２２、４２、４５の構成成分の付着汚染を防止しているから、破砕工程を経ても原料シリコンＧの純度を保つことができることは勿論、仮に破砕工程で第１、第２破砕用シリコン２０、４１、及びサイドシリコン４４の一部が破損して原料シリコンＧに混入しても破損片には不純物の付着がないので、破砕された原料シリコンＧの純度が低下することはない。

また、この原料シリコン破砕装置１０では、原料シリコンＧを衝撃力によってではなく加圧力によって噛み砕かれて原料シリコンＧに生じた大きな亀裂に沿って破砕するので被破砕物は大きなブロック状になり、微粉化される量が激減して微粉化ロスを例えば２〜３％（重量ベース）程度に極小化することができる。

加えて、原料シリコンＧが加圧破砕されるとき、当該原料シリコンＧは、一対の破砕面１６、１８で挟まれた空間Ａの両側面を覆う一対のサイドシリコン４４とで囲まれており、破砕された原料シリコンＧが不所望に両側面からこぼれ出るのを回避できる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した原料シリコン破砕装置１０の改良に関し、「前記第１ケース２２および第２ケース４２の少なくとも一方には、前記ベッド１２、１４を振動させる加振器４０が取り付けられている」ことを特徴とする。

第１破砕用シリコン２０および第２破砕用シリコン４１の破砕面１６、１８で原料シリコンＧを加圧破砕すると、粉砕された原料シリコンＧの破片が当該破砕面１６、１８に押しつけられて付着してしまい、この付着量が多くなってくると破砕後の原料シリコンＧの排出に支障を来すことになる。その点、本発明の原料シリコン破砕装置１０には加振器４０が設けられており、当該加振器４０を作動させることにより、第１ベッド１２および／または第２ベッド１４を振動させて破砕面１６、１８に付着した原料シリコンＧの破片を払い落とすことができる。

本発明によれば、加熱急冷処理済みの原料シリコンと直接接触するものを、原料シリコンと前記高純度或のシリコン材料のみに限定することができるので、原料シリコンの破砕工程において、当該原料シリコンの純度が低下するおそれを極小化するとともに、微粉化ロスを低下させつつ、原料シリコンの破砕に要する労力を人力で破砕する場合に比べて大幅に低減することができた。

本発明が適用された原料シリコン破砕装置を示す平断面図である。 第１ベッドの（ａ）正面図、および（ｂ）左側面図である。 第２ベッドの（ａ）正面図、および（ｂ）Ｘ−Ｘ矢視による断面図である。 原料シリコンの破砕時における第１および第２ベッドの位置関係を示す原料シリコン破砕装置の断面図である。 原料シリコンを投入する際の第１および第２ベッドの位置関係を示す原料シリコン破砕装置の断面図である。

以下、本発明が適用された原料シリコン破砕装置１０について、図面を用いて説明する。原料シリコン破砕装置１０は、加熱急冷処理が施され、内部に無数の微細クラックを包蔵したロッド状或いは大塊状（あるいはＣＺ法、ＦＺ法、キャスティング法で製造し、シリコンウエーハを切り出した後の残材）の高純度の原料シリコンＧの破砕に適したものであり、図１に示すように、左右一対の第１ベッド１２および第２ベッド１４を備えており、これらベッド１２、１４の互いに対向する破砕面１６、１８で原料シリコンＧを加圧破砕するもので、第１ベッド１２は、図２、３に示すように、大略、第１破砕用シリコン２０と、第１ケース２２と、押圧部材２８及び第１防汚部材２４とで構成され、第２ベッド１４は、図３(a)(b)に示すように、大略、第２破砕用シリコン４１及びサイドシリコン４４と、第２ケース４２及びサイドシリコンケース４５と、押圧部材５０及び６０及び第２、３防汚部材４８及び４９とで構成されている。

第１破砕用シリコン２０は、ジーメンス法で製造された、加熱急冷処理されていない中実円柱状の多結晶シリコンを所定長さに切断するとともに四角柱状に切り出し、四隅を面取りした後、エッチング処理を施して汚染金属を除去した高純度シリコンであり、原料シリコンＧと同等（例えば、イレブンナイン）或いはそれ以上の純度となっている。なお、多結晶シリコンはジーメンス法以外の方法で製造してもよいが、ジーメンス法を用いることが第１破砕用シリコン２０の硬さの点で好適である。これらのことは第２破砕用シリコン４１およびサイドシリコン４４においても同じである。

本実施例の場合、２本の第１破砕用シリコン２０が第１ケース２２の内側にて縦方向（図示していないが横方向でも可）に並べられ、その一部が第１ケース２２の開口から外方へ突出するようにして配設されており、この突出した部分の突出面が、第２ベッド１４の破砕面１８との間で原料シリコンＧを加圧破砕する破砕面１６となり、同様に第２破砕用シリコン４１では、第２ケース４２の開口からの突出面が第１ベッド１２の破砕面１６との間で原料シリコンＧを加圧破砕する破砕面１８となり、サイドシリコン４４では、サイドシリコンケース４５の開口からの突出面が原料シリコンＧの破砕時において、第１ベッド１２の破砕面１６と第２ベッド１４の破砕面１８とに挟まれた空間Ａの両側面を覆うようになっている。勿論、第１破砕用シリコン２０の本数はこれに限られるものではなく、原料シリコン破砕装置１０の定格能力に合わせて、１本でもよいし３本以上でもよい。また、第１破砕用シリコン２０の長さも特に限定されるものではない。これらのことも第２破砕用シリコン４１およびサイドシリコン４４において同じである。

第１ケース２２は破砕面１６側に開口した有底箱状体であって、本実施例ではステンレス板を折り曲げ、接合部を溶接したものが用いられており、背面板２２ｄ、背面板２２ｄの側面から直角方向に折り曲げられた側面板２２ａ、背面板２２ｄの上端から直角方向に折り曲げられた天面板２２ｂ及び背面板２２ｄの下端から直角方向に折り曲げられた底面板２２ｃとからなる。

本実施例の第１ケース２２は、その両側面板２２ａ上部において、第１破砕用シリコン２０の着脱を容易にするため、そして後述する第２ケース４２のサイドシリコン４４と第１ケース２２とが干渉しないようにするための切欠き２６が形成されている。従って、天面板２２ｂは両側面板２２ａの切欠き２６分だけ前方に突出しており、第１ケース２２の両側面板２２ａの切欠き２６を避けた部分及び天面板２２ｂの前記突出部分に当該押圧部材２８を付勢する押しボルト３０を取り付けるボルト孔３２がそれぞれ２カ所ずつ形成され、押しボルト３０が螺装されている。

また、第１ケース２２の背面は、その上、中、下段にて左右両側に突出するように設けられた３枚のスペーサー３４を介してベース板３６の一方の面にボルト止めにて取り付けられている。なお、スペーサー３４とベース板３６との間には必須ではないがここではゴム板のようなクッション材３４ａを挟み込まれている。また、ベース板３６の他方の面には、その四隅に防振具３８が取り付けられていると共に、その中央部に加振器４０が取り付けられている。勿論、加振器４０は、後述する第２ベッド１４に取り付けてもよいし、両ベッド１２、１４に取り付けてもよい。

第１防汚部材２４は、第１ケース２２に収納された１又は複数の高純度の第１破砕用シリコン２０の天面に直接接触して覆う天面側の第１防汚部材２４ｂ、同側面に直接接触してこれを覆う側面側の第１防汚部材２４ａ、同底面に直接接触してこれを覆う第１防汚部材２４ｃ及び同背面全面に直接接触してこれを覆う第１防汚部材２４ｄで構成され、その材質としては、四フッ化エチレン板や原料シリコンＧと同等（例えば、イレブンナイン）或いはそれ以上の純度のシリコン板等を使用することができる。

より具体的に言うと、側面側及び天面側の第１防汚部材２４ａ、２４ｂは、第１ケース２２の側面板２２ａ及び天面板２２ｂにおける押圧部材２８と、収納されている１又は複数の第１破砕用シリコン２０の天面又は側面との間にそれぞれ介装されている。第１ケース２２の背面板２２ｄ及び底面板２２ｃは押圧部材を用いることなく、第１破砕用シリコン２０の背面及び底面との間に該背面全面及び底面全面にわたって背面側の第１防汚部材２４ｄ、底面側の第１防汚部材２４ｃが直接挟み込まれている。

側面側の第１防汚部材２４ａ及び底面側の第１防汚部材２４ｃの形状は、第１ケース２２の側面及び底面の形状に合わせて形成され、該第１防汚部材２４ａ、２４ｃが第１ケース２２の側面及び底面からそれぞれ外に露出しないように形成されている。

一方、天面側の第１防汚部材２４ｂは第１ケース２２の天面板２２ｂを超えて第１破砕用シリコン２０の破砕面１６の近傍まで大きくせり出しており、１又は複数の第１破砕用シリコン２０の上面を全幅にわたって被覆保護している。また、背面側の第１防汚部材２４ｄは１又は複数の第１破砕用シリコン２０の背面全面を覆う大きさに形成されている。

押圧部材２８はステンレス板製で、天面側及び側面用の両第１防汚部材２４ａ、２４ｂの外側にそれぞれ配設され、これらと同一形状に形成されている。そして、第１ケース２２の両側面及び天面のダブルナット掛けされた押しボルト３０にて押圧部材２８がそれぞれ押圧され、これらに接して配設された側面側と天面側の第１防汚部材２４ａ、２４ｂ、及び直接挟持された底面側の第１防汚部材２４ｃにて第１ケース２２に嵌め込まれた第１破砕用シリコン２０が第１ケース２２に押圧固定されている。

第２ベッド１４は、図３(a)(b)に示すように、大略、第２破砕用シリコン４１と、第２ケース４２と、サイドシリコン４４と、サイドシリコンケース４５と、第２防汚部材４８及び第３防汚部材４９並びに第２ケース４２用とサイドシリコンケース４５用の押圧部材５０、６０とで構成されている。

第２ケース４２は破砕面１８側に開口した第１ケース２２と同様の有底箱状体であって、ステンレス板の折曲加工溶接品が用いられ、背面板４２ｄ、側面板４２ａ、天面板４２ｂ及び底面板４２ｃとからなる。また、本実施例の第２ケース４２にはサイドシリコンケース４５が側面板４２ａに対して傾斜して設けられ、従ってサイドシリコンケース４５に嵌め込まれるサイドシリコン４４は側面板４２ａに対して傾斜して嵌め込まれることから、傾斜状態で嵌め込まれるサイドシリコン４４のサイドシリコンケース４５への挿入時に側面板４２ａが障害とならないように当該両側面板４２ａの幅はサイドシリコン４４の傾斜に合わせてその下端部分がサイドシリコンケース４５に挿入可能な幅まで狭く、上に行くほど幅広になるように斜めに切除されている（切除部分は図３(b)の左下向き一点斜線部分であり、切除された側面板４２ａを右上向き一点斜線で示す。）。なお、本実施例では両側面板４２ａの下端部分ではサイドシリコン４４の底面の傾斜に合わせて底面板４２ｃの先端に向かって下り傾斜に切除されている。即ち、両側面板４２ａはサイドシリコンケース４５に傾斜に合わせて直角三角形状に切除されている。

第２ケース４２の背面板４２ｄは、第１ケース２２と同様、収納される１又は複数の第２破砕用シリコン４１に合わせてこれらが収納されるように形成され、天面板４２ｂ及び背面板４２ｄの先端は収納された第２破砕用シリコン４１の破砕面１８より若干背面側に戻った位置まで延出されている。この先端と破砕面１８までの距離Ｔは図４に示すように第１ケース２２におけるそれと破砕面１６までの距離Ｓに比べて幅狭（換言すれば、第２破砕用シリコン４１の突出代が小さい。）に形成されている。

また、第１ケース２２同様、第２ケース４２の背面４２ｄは、必要に応じてゴム板のようなクッション材５６ａを挟み込んで上、中、下段３段に設けられたスペーサー５６にてベース板５８に取り付けられている。

第２防汚部材４８は、第２ケース４２に収納された１又は複数の第２破砕用シリコン４１の天面に直接接触して覆う天面側の第２防汚部材４８ｂ、同側面に直接接触してこれを覆う側面側の第２防汚部材４８ａ、同底面に直接接触してこれを覆う第２防汚部材４８ｃ及び同背面に直接接触してこれを覆う第２防汚部材４８ｄで構成されている。

即ち、側面側及び天面側の第２防汚部材４８ａ、４８ｂは、第２ケース４２の側面板４２ａ及び天面板４２ｂにおける押圧部材５０と、収納されている１又は複数の第２破砕用シリコン４１の天面又は側面との間にそれぞれ介装されている。更に第２ケース４２の背面板４２ｄ及び底面板４２ｃでは押圧部材を用いることなく、第２破砕用シリコン４１の背面及び底面との間に該背面全面及び底面全面にわたって背面側の第２防汚部材４８ｄ、底面側の第２防汚部材４８ｃが直接挟み込まれている。

側面側、天面側及び底面側の第２防汚部材４８ａ〜４８ｃの形状は、第２ケース４２の側面、天面側及び底面の形状に合わせて形成され、これらが第２ケース４２の側面、天面及び底面から外に露出しないように形成されている。また、背面側の第２防汚部材４８ｄは収納された１又は複数の第２破砕用シリコン４２の背面全面を覆う大きさに形成されている。

第２ケース４２の押圧部材５０は前述同様ステンレス板製で、天面側及び両側面用の第２防汚部材４８ａ、４８ｂの外側にそれぞれ配設され、これらと同一形状に形成されている。そして、第２ケース４２の両側面及び天面のダブルナット掛けされた押しボルト３０にて押圧部材５０がそれぞれ押圧され、これらに接して配設された側面側と天面側の第２防汚部材４８ａ、４８ｂ、及び直接挟持された底面側の第２防汚部材４８ｃにて第２ケース４２に嵌め込まれた第２破砕用シリコン４１が第２ケース４２に押圧固定されている。

一対のサイドシリコンケース４５はステンレス板金製の折曲加工溶接による同様の有底箱状体であり、背面板４５ｄ、側面板４５ａ、天面板４５ｂ及び底面板４５ｃとからなり、その開口が第２破砕用シリコン４１に向かうように第２ケース４２側の側面板４５ａの屈曲接合部４５ａ１が第２ケース４２の両側面板４２ａに全長にわたって溶接又はボルト固定され、両者を更に強固に保持するための断面Ｌ字状の補強部材６２がベース板５８の両側端に設けられた補強バー５８ａと一対のサイドシリコンケース４５との間に全長にわたって配設固定されている（図１参照）。そして、当該サイドシリコンケース４５は、前述のように第２ケース４２に対して傾斜して取り付けられており、図３（ｂ）に示すように、図中上方に行くほど、破砕面１８からのサイドシリコン４４の露出部分の出幅が大きくなるようになっている。また、押しボルト５２を取り付けるボルト孔５４が、サイドシリコンケース４５の第１ケース側面板４５ａに上下２カ所、天面板４５ｂに１カ所形成され、押しボルト５２がダブルナット掛けで螺装されている。

第３防汚部材４９は、サイドシリコンケース４５に収納された１又は複数の高純度サイドシリコン４４の天面に直接接触して覆う天面側の第３防汚部材４９ｂ、同側面に直接接触してこれを覆う側面側の第３防汚部材４９ａ、同底面に直接接触してこれを覆う第３防汚部材４９ｃ及び同背面に直接接触してこれを覆う第３防汚部材４９ｄで構成されている。より具体的に言うと、第１ケース２２側の側面側及び天面側の第３防汚部材４９ａ、４９ｂは、サイドシリコンケース４５の第１ケース２２側の側面板４５ａ及び天面板４５ｂにおける押圧部材６０と、収納されているサイドシリコン４４の天面又は第１ケース２２側の側面との間にそれぞれ介装されている。更にサイドシリコンケース４５の背面板４５ｄ、底面板４５ｃ及び第２ケース４２側の側面側では押圧部材を用いることなく、サイドシリコン４４の背面及び底面並びに第２ケース４２側の側面との間に該背面全面及び底面並びに第２ケース４２側の側面全面にわたって第３防汚部材４９ｄ、４９ｃ及び４９ａが直接挟み込まれている。

また、サイドシリコン４４は図１に示すように第２ベッド１４を作動させて破砕面１６、１８を閉じた時、サイドシリコン４４が第１破砕用シリコン２０の側面に接触しないように若干の隙間をあけて第２破砕用シリコン４１の側面に向かってに配置されている。従って、第２破砕用シリコン４１とサイドシリコン４４との間に隙間が発生する。この隙間は第２破砕用シリコン４１に対してサイドシリコン４４が傾斜して配置されているため、すでに述べた第２ケース４２の側面板４２ａとの関係で該隙間は下に行く程次第に幅広になる直角三角形を示す。第２破砕用シリコン４１とサイドシリコン４４との隙間には、この隙間を埋めるための四フッ化エチレン板製或いは前記シリコン４１、４４と少なくとも同程度の純度の充填部材８８が第２破砕用シリコン４１の突出代を残して詰められており（図１参照）、破砕した原料シリコンＧが当該隙間に入り込むのを回避している。なお、サイドシリコン４４は第１、２破砕用シリコン２０、４１より背が高く、これらより上方に突出している（図４、５参照）。

原料シリコン破砕装置１０は図４及び図５に示すように、第１、２ベース６３、７０を介して台座６８に載置されており、原料シリコン破砕装置１０の破砕面１６、１８の直下に一致して破砕された原料シリコンＧを落下させる開口６９が設けられている。なお、開口６９の下には図示しないが破砕された原料シリコンＧを搬出する搬送車が配置されるようになっている。

原料シリコン破砕装置１０の第１ベッド１２は、その破砕面１６がほぼ垂直となるように防振具３８を介して第１ベース６４に取り付けられている。第１ベース６４は、その下端面でスライド機構６６を介して台座６８の上面に取り付けられており、このスライド機構６６は、第１ベッド１２が台座６８に対して摺動自在な状態或いは固定された状態を選択できるようになっている。

第２ベッド１４は、第１ベッド１２の破砕面１６に対向するようにして第２ベース７０に取り付けられており、この第２ベース７０は開口６９を介して台座６８の上面に取り付けられている。具体的には、第２ベース７０の下端における第１ベッド１２側端部がヒンジ７２によって台座６８に対して回動可能に枢着されていると共に、当該第２ベース７０の背面（図中右側面）には、ヒンジ７２を中心として第２ベッド１４を回動させる回動機構７４が取り付けられている。この回動機構７４によって、第２ベッド１４の破砕面１８はほぼ垂直で第１ベッド１２の破砕面１６とほぼ平行となっている状態（図４）から、当該破砕面１６との距離が上方へ行くほど広くなる口を開けた状態（図５）までの範囲において往復揺動する。

回動機構７４は、リンク機構７６と、油圧（或いは空圧又は水圧等でもよい）で伸縮するアクチュエータ７８とで構成されている。リンク機構７６は、２本のリンク部材８０ａ、８０ｂを有しており、一方のリンク部材８０ａの一端は、第２ベッド１４が取り付けられた第２ベース７０の側面に回動可能に枢着されており、他方のリンク部材８０ｂの一端は、例えば建屋の鉄骨等に取り付けられたブラケット８２に回動可能に枢着されている。そして、一方のリンク部材８０ａの他端、他方のリンク部材８０ｂの他端、およびアクチュエータ７８の一端は、ピン８４によって枢着されており、アクチュエータ７８の他端は、台座６８の上面に取り付けられたブラケット８６に回動可能に枢着されている。従って、アクチュエータ７８を伸縮させることにより、リンク部材８０ａ、８０ｂによって第２ベッド１４がヒンジ７２を中心に台座６８に対して往復揺動する。なおこの時、第２ベッド１４が後方に倒れ込んで第１ベッド１２との開き角度を最大にした特、サイドシリコン４４の第１ベッド１２側の側面の縦方向の稜線は少なくとも第１破砕用シリコン２０の破砕面１６を超えずオーバーラップした状態を保つ。

本実施例の原料シリコン破砕装置１０を用いて原料シリコンＧを破砕する手順について説明する。最初に、第１ベッド１２（第１ベース６４）の下面に取り付けられたスライド機構６６を用いて破砕面１６と第２ベッド１４の破砕面１８との間隔を調整する。上述のように、回動機構７４が作動することによって第２ベッド１４は、その下端における第１ベッド１２側端部のヒンジ７２を中心として揺動するので、両破砕面１６、１８間の間隔は上方へ行くほど大きく変動するが、下端における間隔ｄは殆ど変化しない。このため、当該間隔ｄが原料シリコン破砕装置１０から系外へ排出される破砕後の原料シリコンＧの最大粒径となる。

上記間隔ｄを適宜設定した後、スライド機構６６を固定状態にして第１ベッド１２を台座６８に対して固定し、然る後、アクチュエータ７８を作動させて第２ベッド１４を倒れ方向に移動させ、両破砕面１６、１８間の上端における間隔を最大にして原料シリコン破砕装置１０を原料シリコン受入可能状態とする（図５）。その後、両破砕面１６、１８の上端から無数の微細クラックを内蔵する原料シリコンＧの大塊を投入する。原料シリコンＧの大塊はＶ字に開いた両破砕面１６、１８間のいずれかの位置で引っ掛かる。

原料シリコンＧを投入した後、その状態でアクチュエータ７８を作動させて第２ベッド１４を閉じる方向に回動させることにより、当該第２ベッド１４の破砕面１８が、対向する第１ベッド１２の破砕面１６に対して近接させて両破砕面１６、１８に鋏まれている原料シリコンＧの大塊を加圧する。加圧された原料シリコンＧの大塊は内包する微細クラックの内、弱い部分に沿って割れより小さいブロックとなる。続いて第２ベッド１４を倒れ方向に再度移動させると破砕されてある程度小塊となった原料シリコンＧは開口動作と共に両破砕面１６、１８間を落下し、両破砕面１６、１８の間隔ｄよりも小さいものはそのまま開口６９へと落下する。間隔ｄよりも大きいものは途中で引っ掛かり、第２回目の第２ベッド１４を閉じる方向の動作により更に小塊に破砕される。このような破砕運動を繰り返し、両破砕面１６、１８の間に位置する原料シリコンＧを間隔ｄより小さい小塊に破砕する。即ち、原料シリコンＧの粒径は、両破砕面１６、１８間で何度も加圧破砕されることによって次第に小さくなり、粒径が小さくなった原料シリコンＧは徐々に下方に移動していく。最終的に、その粒径が両破砕面１６、１８の下端における間隔ｄよりも小さくなった段階で、破砕後の原料シリコンＧが原料シリコン破砕装置１０から系外へ排出される。間隔ｄは前述のように調整できるので、要求される粒径に応じて間隔ｄの調整が行われる。原料シリコンＧの破砕は前述のように内包した微細クラックに沿って次第に小塊となるように行われるので、粉状にはなりにくく微粉化ロスが低下する。

また、サイドシリコン４４が第１、２破砕用シリコン２０、４１より背が高いので、破砕時に第２ベッド１４の破砕方向への移動と共に破砕面１６、１８を滑って上方へ移動すると共に横方向に逃げようとしてもサイドシリコン４４に阻まれて横からの脱落はない。

また、原料シリコンＧの排出時、加振器４０によって第１ケース２２（又は／及び第２ケース４２）を振動させることができるようになっているので、第１ケース２２（又は／及び第２ケース４２）を振動させることにより、破砕面１６（又は／及び破砕面１８）に付着した原料シリコンＧの破片を払い落とすことができる。

なお、上記実施例では、サイドシリコン４４が第２破砕用シリコン４１に対して傾斜して配置されているが、原料シリコンＧを破砕中に両破砕面１６、１８で挟まれた空間Ａの両側面を覆うことができる程度に面積の大きなサイドシリコン４４を使用するのであれば、当該サイドシリコン４４を第２破砕用シリコン４１に対して平行に取り付けてもよい。

また、上述のように、第１破砕用シリコン２０、第２破砕用シリコン４１およびサイドシリコン４４における原料シリコンＧと接触する角部は面取り（例えば、７０ないし８０φ）されていることが好適である。仮に角部が尖っていたとすると、原料シリコンＧを押圧破砕する際に当該尖った角部が欠けてしまうおそれがあるが、角部を面取りすることによってそのような問題を解消できるからである。

１０：原料シリコン破砕装置，１２：第１ベッド，１４：第２ベッド，１６：破砕面，１８：破砕面，２０：第１破砕用シリコン，２２：第１ケース，２２ａ：側面板，２２ｂ：天面板，２２ｃ：底面板，２２ｄ：背面板，２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ：第１防汚部材，２６：切欠き，２８：押圧部材，３０：押しボルト，３２：ボルト孔，３４：スペーサー，３６：ベース板，３８：防振具，４０：加振器，４１：第２破砕用シリコン，４２：第２ケース，４２ａ：側面板，４２ｂ：天面板，４２ｃ：底面板，４２ｄ：背面板，４４：サイドシリコン，４５：サイドシリコンケース，４５ａ：側面板，４５ｂ：天面板，４５ｃ：底面板，４５ｄ：背面板，４８、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ：第２防汚部材，４９、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ：第３防汚部材，５０：押圧部材，５２：押しボルト，５４：ボルト孔，５６：スペーサー，５８：ベース板，６０：押圧部材，６２：補強部材，６４：第１ベース，６６：スライド機構，６８：台座，７０：第２ベース，７２：軸，７４：回動機構，７６：リンク機構，７８：アクチュエータ，８０ａ、８０ｂ：リンク部材，８２：ブラケット，８４：ピン，８６：ブラケット，８８：充填部材

Claims (2)

1. 互いに対向する縦向きの破砕面を有する一対の第１、第２ベッドを備えており、加熱急冷処理済みの高純度の原料シリコンを挟んで加圧して破砕する前記一対の破砕面を近接離間させることによって当該原料シリコンを加圧破砕する原料シリコン破砕装置であって、
   前記第１ベッドは、前記破砕面側に開口した有底箱状の第１ケースと、
   その一部が前記第１ケースの開口から外方へ突出するようにして配設されており、その突出面が前記破砕面となる、原料シリコンと等しい或いはそれ以上に高い純度を持つ第１破砕用シリコンと、
   前記第１破砕用シリコン及び前記第１ケースの間に介装された第１防汚部材とを有しており、
   前記第２ベッドは、前記破砕面側に開口した有底箱状の第２ケースと、
   その一部が前記第２ケースの開口から外方へ突出するようにして配設されており、その突出面が前記破砕面となる、原料シリコンと等しい或いはそれ以上に高い純度を持つ第２破砕用シリコンと、
   前記第２ケースの両側面板に配設されたサイドシリコンケースと、
   前記サイドシリコンケースに嵌め込まれており、前記一対の破砕面で挟まれた空間の両側面を覆う、原料シリコンと等しい或いはそれ以上に高い純度を持つ一対のサイドシリコンと、
   前記第２破砕用シリコンと前記第２ケースとの間に介装された第２防汚部材と、
   前記サイドシリコンと前記サイドシリコンケースとの間に介装された第３防汚部材とを有していることを特徴とする原料シリコン破砕装置。
2. 前記第１ケースおよび第２ケースの少なくとも一方には、前記ベッドを振動させる加振器が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の原料シリコン破砕装置。

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