JP4986921B2 - ルツボリフト装置 - Google Patents

Description

本発明は、ルツボをモールドなどから機械的に取り出すことができるルツボリフト装置に関する。本発明のリフト装置はシリコン結晶の引上げに用いる石英ガラスルツボなどについて、モールドから石英ガラスルツボを自動的に取り出す装置として好適である。

半導体材料になるシリコン単結晶や、太陽電池材料になるシリコン結晶などの引上げには石英ガラスルツボが用いられる。例えば、シリコン単結晶は、石英ガラスルツボにチャージした多結晶シリコン塊を加熱溶融してシリコン融液とし、このシリコン融液に種結晶を浸して引上げる方法によって主に製造されている。太陽電池材料になるシリコン結晶も同様の引上げ方法によって製造されている。

石英ガラスルツボは回転モールド法などによって製造されている。この方法はルツボ状の回転モールドの内表面に石英粉を所定厚さに堆積し、モールドを回転させながらこの石英粉層を加熱溶融してガラス化することによってルツボを製造する方法である（特許文献１、２）。また、回転モールドの内表面に部分的に溶融させた石英粉を付着させて石英ガラスルツボを製造する方法も知られている（特許文献３）。
特開昭５６−１７９９６号公報 特開昭５６−１４９３３３号公報 特開平１−１４８７１８号公報

製造した石英ガラスルツボをモールドから取り出す際に、従来は反転させてルツボを取り出したり、モールドを横倒しにして引き出したり、ルツボに吸盤を吸着させて取り出していた。しかし、このような方法ではルツボが破損する危険性が高く、また、ルツボ外表面には未溶融石英粉が多量に付着しているので、この石英粉をルツボ内表面に付着して該内表面を傷つける危険性もある。また、石英ガラスルツボは衝撃を受けると容易に破損するので、ルツボやモールドを機械的に把持してモールドから取り出す装置は危険性が高い。このため、現在は微妙な力加減が求められるために人の作業に頼っているが、最近、ルツボが大型化しており、人手に頼らない機械自動化が求められている。

本発明は、従来の上記問題を解決したものであって、以下に示す構成によって、石英ガラスルツボなどをモールドから容易に取り出すことができるルツボリフト装置とその取り出し方法を提供する。
〔１〕ルツボの開口部に密着する蓋材と、該蓋材によって密封されたルツボの内部空間を減圧する手段と、上記蓋材の上下動手段を有し、内部空間が減圧されたルツボを蓋材と一体化に持上げることを特徴とするルツボリフト装置。
〔２〕シリコン結晶の引上げに用いる石英ガラスルツボについて、モールドに装着された石英ガラスルツボの開口部に蓋材を密閉し、該ルツボの内部空間を減圧して該ルツボをモールドから取り出す上記[１]のルツボリフト装置。
〔３〕スタンドと、該スタンド上端の梁部から上下動する手段を有するクレーン装置により連結された蓋材と、該蓋材を通過してルツボ内部空間に開口する吸引ダクトと、該吸引ダクトに接続した減圧装置を有する上記[１]または上記[２]に記載するルツボリフト装置。
〔４〕ルツボ開口部に密着する緩衝材が蓋材の周縁に設けられている上記[１]〜上記[３]の何れかに記載するルツボリフト装置
〔５〕モールド上端部に係合するアームが連結プレートに装着されており、ルツボの上下動とは独立に、上記アームをモールド上端部に係合してモールドの持上げが可能な上記[１]〜上記[４]の何れかに記載するルツボリフト装置。
〔６〕ルツボの開口部に密着する蓋材と、該蓋材によって密封されたルツボの内部空間を減圧する手段と、上記蓋材の昇降動手段を有し、内部空間が減圧されたルツボを蓋材と一体化に持上げるルツボリフト装置を用い、ルツボ開口部に蓋材を密着して内部空間を減圧し、一方、ルツボが装着されているモールドの通気孔を通じてモールドとルツボの間に圧縮空気を導入して、ルツボを蓋材と一体にモールドから引き上げることを特徴とするルツボの取り出し方法。

本発明のリフト装置は、ルツボの開口部に密着する蓋材と、該蓋材によって密封されたルツボの内部空間を減圧する手段と、上記蓋材の上下動手段を有し、内部空間が減圧されたルツボを蓋材と一体化に持上げるので、内部空間にルツボ外表面に付着している未溶融石英粉が入り込まず、従って、ルツボ内表面を傷つける危険性がない。また、ルツボを直接に把持するのではなく、ルツボ内全体を減圧により吸着し、蓋材と一体に持ち上げるので、局所的に力が掛かりルツボを破損することがない、さらに、モールドを反転したり、横倒したりする必要がなく、上開きのままルツボを持上げるので、ルツボに接触による衝撃を与える危険性がなく、大型ルツボについても容易に取り出すことができ、機械自動化に適する。

以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明のルツボリフト装置は、ルツボの開口部に密着する蓋材と、該蓋材によって密封されたルツボの内部空間を減圧する手段と、上記蓋材の上下動手段を有し、内部空間が減圧されたルツボを蓋材と一体化に持上げることを特徴とするルツボリフト装置である。本発明のルツボリフト装置は、シリコン結晶の引上げに用いる石英ガラスルツボについて、モールドに装着された石英ガラスルツボをモールドから取り出す装置として好適である。

本発明のリフト装置について、装置構成の一例を図１〜図３に示す。図示するように、リフト装置１０は、スタンド１と、該スタンド上端の梁部２から下方に延びるシャフト３と、該シャフト３に装着された連結プレート４と、該連結プレート４に装着された蓋材５と、該蓋材５を通過してルツボ２０の内部空間２１に開口する吸引ダクト６と、該吸引ダクト６に接続した減圧装置（減圧用コンプレッサ：図示省略）と、上記シャフト３を介して上記連結プレート４を上下動する手段７（昇降モータ等）を備えている。シャフト３、連結プレート４、上下動手段７によってクレーン装置が形成されている。なお、クレーン装置の構成は図示する例に限らない。

図示する装置例では、シャフト３は、連結プレート４の上下動を安定に案内するように、蓋材の円周に沿って均等に４本設けられているが、これは４本に限らない。これらのシャフト３はスタンド１の梁部２を通過して上下に延びており、該梁部２には上下動手段７（昇降モータ）が設置されている。シャフト３は上下動手段に連結されており、該昇降モータ７によってシャフト３が回転し、該シャフト３の下端に連結している連結プレート４が上下に移動される。

該連結プレート４の下側には蓋材５が実質的に水平に装着されており、連結プレート４と一体に上下動する。好ましくは、該蓋材５の周縁にはルツボ開口部に密着する緩衝材８が設けられている。該蓋材５には吸引ダクト６が接続しており、吸引ダクト６の一端は蓋材５を貫通し、ルツボ２０の内部空間２１に開口するように接続さている。一方、吸引ダクト６の他端は減圧用のコンプレッサ（図示省略）に接続している。

図示する例では、ルツボ２０はモールド３０に装入されている。該モールド３０は、例えば、ルツボ２０の製造用モールドであり、好ましくは、モールド３０にはその内表面に開口する通気孔３１が設けられている。この通気孔はモールド内表面に堆積した石英粉を加熱溶融してガラス化する際に、石英粉層内を減圧する真空引き用の通気孔を利用することができる。

上記装置構成において、図１に示すように、ルツボ２０が設置されているモールド３０の上側に上記リフト装置１０が設置される。上記ルツボ２０の開口部に向かって蓋材５が下降し、緩衝材８を介して蓋材５がルツボ２０の開口部に密着し、ルツボ２０の内部空間２１を密封する、次いで、吸引ダクト６を通じて上記内部空間２１が減圧される。内部空間２１の減圧によって蓋材５は開口部に吸着されてルツボ２０と一体になる。

減圧後、昇降モータ７によってシャフト３が回転され、図２に示すように、蓋材５と一体にルツボ２０が持ち上げられる。このとき、好ましくは、モールド３０の通気孔３１を通じて、モールド内表面とルツボ２０の間に圧縮空気が導入してルツボ２０がモールド３０から離れ易くするとよい。次いで、図３に示すように、さらにシャフト３の回転によってルツボ２０が引き上げられ、モールド３０から抜き出される。

ルツボ２０がモールド３０から抜き出された後は、ルツボ２０を保持した状態で、モールド３０を引き出して移送用の台車（図示省略）を入れ替え、ルツボ２０を降ろして該台車に載せて搬送することができる。あるいは、スタンド上端の梁部２に走行レール（図示省略）と走行用モータ（図示省略）を設け、ルツボ２０を持上げた状態のまま上記走行レールに沿って外部に走行させてもよい。

また、図４に示すように、モールド上端部に係合するアーム３２を連結プレート４に装着し、さらに連結プレート４に上記アーム３２を開閉する駆動モータ３３を設け、モールド３０の持上げが可能なように形成してもよい。

連結プレート４を下降し、上記アーム３２を閉じてアーム３２の先端をモールド３０の上端に係合し、この状態で連結プレート４を上昇させてモールド３０を持上げる。このモールド３０の持ち上げはルツボ２０の抜き出しとは独立に行うことができる。

本発明のルツボリフト装置によれば、蓋材５と一体にルツボ２０を用い上げることができ、モールド３０を反転や横倒しする必要がなく、またルツボ２０を直接に把持する必要もないので、ルツボ２０を傷つけずに容易にモールド３０から取り出すことができる。また、ルツボの開口部は蓋材によって密閉されるので、ルツボ外表面に付着している未溶融石英粉が内部空間に入り込まず、従ってルツボ内表面を傷つける危険性がない。さらに、蓋材による密閉から減圧、およびルツボの持ち上げを機械的に行うことができるので、自動化に適する。

本発明のリフト装置について、持ち上げ直前の状態を示す模式断面図。 本発明のリフト装置について、持ち上げ最中の状態を示す模式断面図。 本発明のリフト装置について、持ち上げ後の状態を示す模式断面図。 本発明のリフト装置について、アームを装着した構成を示す模式断面図。

符号の説明

１−スタンド、２−梁部、３−シャフト、４−連結プレート、５−蓋材、６−吸引ダクト、７−昇降モータ、８−緩衝材、１０−リフト装置、２０−ルツボ、２１−内部空間、３０−モールド、３１−通気孔、３２−アーム、３３−駆動モータ

Claims (1)

1. シリコン結晶の引上げに用いる石英ガラスルツボが装着されるモールドと、該モールドに装着されたルツボの開口部を密閉する蓋材と、該蓋材の周縁に設けられてルツボの開口部に密着する緩衝材と、該蓋材によって密封されたルツボの内部空間を減圧する減圧手段と、上記蓋材の上下動手段を有するクレーン装置と、該クレーン装置を固定するスタンドと、上記蓋材と共に上下動する連結プレートと、該連結プレートに装着されたアームとを備え、
   前記減圧手段は、該蓋材を通過してルツボ内部空間に開口する吸引ダクトと、該吸引ダクトに接続した減圧装置とを有し、
   内部空間が減圧されたルツボを蓋材と一体的に持上げて該ルツボをモールドから取り出すとともに、上記アームをモールド上端部に係合した状態で上記連結プレートを引き上げることにより、ルツボの取り出しとは独立に、モールドの持上げが可能であることを特徴とするルツボリフト装置。