JP5705469B2 - 石英ガラスルツボのハンドリング装置及びハンドリング方法 - Google Patents

Description

この発明は、クリーンな環境下にて、石英ガラスルツボを挟持し、移動させる石英ガラスルツボのハンドリング装置に関するものであり、特には、石英ガラスルツボを堅固に挟持し、確実に移動させることのできるハンドリング装置に関するものである。また、この発明は、かかるハンドリング装置を使用したハンドリング方法に関するものである。

一般に石英ガラスルツボは製造後、洗浄、検査され、包装等されて出荷されるが、半導体材料の高純度化に伴い、石英ガラスルツボについても汚染を最小限に抑えることが要請されており、石英ガラスルツボを単結晶引き上げに使用する際には、更に超純水等で洗浄している。一方、チョクラルスキー（Ｃｚ）法等による単結晶シリコンの製造効率を高めるために石英ガラスルツボのサイズが次第に大きくなる傾向にあり、このため石英ガラスルツボの取扱いが容易ではなく、製造後の検査や包装などの作業中に石英ガラスルツボを汚染させることになり易い。特には、石英ガラスルツボを二人の作業員によりハンドリングしながら包装すると、石英ガラスルツボが汚染されてしまう危険性が高い。このような問題を避けるために、特許文献１には、石英ガラスルツボの洗浄後に清浄な状態で石英ガラスルツボを機械的に包装することが開示されている。

特開２０００−２１９２０７号公報

しかし、石英ガラスルツボ、特には、例えば、直径が６３ｃｍ以上の大型の石英ガラスルツボを機械的に包装する際のハンドリング操作は必ずしも容易ではない。一般に、石英ガラスルツボを機械的に包装する場合、現行の仕様では、クリーンな環境下にて、清浄度の高いクリーン袋で一重包装した後に、クリーン袋よりも洗浄度の低い通常袋で少なくとも一重包装することが一般的である。そのことから、石英ガラスルツボを一旦包装した後は、ハンドリング装置により、ルツボを持ち上げたり回転させたりハンドリングしようとしても、ルツボとハンドリング装置との間に滑り易いポリエチレン製などの包装部材が介在することから、かかる包装の介在に起因して、ハンドリング装置によりルツボを堅固に挟持してハンドリングすることができない可能性がある。なお、ここでいう「クリーンな環境」とは、米国のＦｅｄｅｒａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ２０９Ｅに規定される、クラス１００００（０．０２８３ｍ^３中に存在する、０．５ミクロンの粒子が１００００個以下）の清浄度下にある環境を言うものである。

そこで、この発明の目的は、これまで充分に着目、検討されてこなかった石英ガラスルツボのハンドリング装置について改良を図ることにより、例え、石英ガラスルツボに対し一重以上の包装が施されていようとも、石英ガラスルツボを堅固に挟持し、確実に移動させることのできるハンドリング装置を提供することにある。また、この発明の更なる目的は、かかるハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのハンドリング方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、第一発明は、石英ガラスルツボを挟持し、移動させる石英ガラスルツボのハンドリング装置であって、水平方向に延びるビーム、及び、該ビームの中心軸線方向に対し直交する方向に該ビームから突出し、少なくとも一方が該ビームの中心軸線方向に移動可能である一対のアームを具えるフレームの、前記一対のアームに組み付けられた、石英ガラスルツボの胴部をルツボの径方向に挟持する相互に対向する一対の挟持手段、各挟持手段に隣接して設けられ、石英ガラスルツボをルツボの中心軸線方向に挟んで掛止するルツボの中心軸線方向に近接離間可能な一対の舌片からなる掛止手段、並びに、前記フレームを石英ガラスルツボの中心軸線に沿って往復運動させる駆動手段を具えることを特徴とする石英ガラスルツボのハンドリング装置である。

また、第一発明において、前記アームに組み付けられており、石英ガラスルツボを、一対の挟持手段を通り、ルツボの中心軸線に直交する方向に延びる仮想線を軸線に回動させる回動手段を更に具えることが好ましい。

更に、第一発明において、前記挟持手段は、少なくとも一本のローラを具え、該ローラの軸線は、前記ルツボの中心軸線方向に延在してなることが好ましい。このとき、前記ローラを複数本具え、該複数本のローラは、相互に離間してなることが好ましい。また、前記ローラは、外周に弾性層を有することが好ましい。

更にまた、第一発明において、前記一対の舌片のうち、少なくとも一方の舌片は、ルツボの中心軸線方向に揺動可能であることが好ましい。

加えて、第一発明において、前記一対の舌片は、弾性部材を具えることが好ましい。

第二発明は、の石英ガラスルツボのハンドリング装置を用いて石英ガラスルツボをハンドリングする方法であって、台座に載置された石英ガラスルツボの胴部をルツボの径方向に挟んで挟持する工程と、石英ガラスルツボをルツボの中心軸線方向に挟んで掛止する工程と、石英ガラスルツボを持ち上げる工程と、石英ガラスルツボを台座に載置する工程と、石英ガラスルツボの挟持及び掛止を解除する工程と、を含むことを特徴とする石英ガラスルツボのハンドリング方法である。

また、第二発明において、前記石英ガラスルツボを持ち上げる工程の後、石英ガラスルツボを回動させる工程を更に含むことが好ましい。

この発明によれば、石英ガラスルツボのハンドリング装置の構成の適正化を図ることにより、例え、石英ガラスルツボに対し一重以上の包装が施されていようとも、石英ガラスルツボを堅固に挟持し、確実に移動させることのできるハンドリング装置を提供することが可能となる。更に、かかるハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのハンドリング方法を提供することが可能となる。

この発明に従うハンドリング装置を示した斜視図である。 この発明に従うハンドリング装置の部分斜視図である。 （ａ）〜（ｊ）は、この発明に従うハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのハンドリング工程を示した図である。 （ａ）〜（ｉ）は、この発明に従うハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのその他のハンドリング工程を示した図である。

次に、図面を参照しつつ、この発明の実施形態を説明する。図１は、この発明に従うハンドリング装置を示した斜視図である。図２は、この発明に従うハンドリング装置の部分斜視図である。図３（ａ）〜（ｊ）は、この発明に従うハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのハンドリング工程を示した図である。図４（ａ）〜（ｉ）は、この発明に従うハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのその他のハンドリング工程を示した図である。

この発明の実施形態に係るハンドリング装置１は、図１及び２に示すように、水平方向に延びるビーム２、及び、かかるビーム２の中心軸線方向Ｘに対し直交する方向にビーム２から突出し、ビーム２の中心軸線方向Ｘに移動可能である一対のアーム３、３を具えるフレーム４を有する。また、一対のアーム３、３には、石英ガラスルツボ５の胴部５０をルツボの径方向に挟持する相互に対向する一対の挟持手段６、６が組み付けられている。各挟持手段６は、相互に離間した２本のローラ６０、６０からなり、それらローラ６０、６０の軸線は、ルツボの中心軸線方向Ｙに延在している。かかるローラ６０の外周層６０ａは、弾性を有するウレタン系エラストマーにより構成されている。また、各挟持手段６には、石英ガラスルツボ５をルツボの中心軸線方向Ｙに挟んで掛止するルツボの中心軸線方向Ｙに近接離間可能な一対の舌片７０Ａ、７０Ｂからなる掛止手段７が隣接して設けられている。舌片７０Ａは、ルツボの中心軸線方向Ｙに可動可能である、舌片７０Ｂは、舌片７０Ｂのアーム３への取り付けの基部を軸にして、旋回し、ルツボの中心軸線方向Ｙに揺動可能である。なお、舌片７０Ｂのルツボとの接触部分はウレタン系エラストマーにより構成されている。更に、フレームを石英ガラスルツボ５の中心軸線Ｙに沿って往復運動させる駆動手段８が設けられている。更にまた、それらアーム３、３には、石英ガラスルツボ５を、一対の挟持手段６、６を通り、ルツボの中心軸線Ｙに直交する方向に延びる仮想線Ｚを軸に回動させる回動手段９が更に組み付けられている。

一対のアーム３、３は、ビーム２に取り付けられたエアーシリンダ１０Ａがビーム２の中心軸線方向Ｘに伸縮することにより、アーム３がビーム２の中心軸線方向Ｘに移動する（図２の斜線入りの矢印を参照）。かかるアーム３の移動と連動して、アーム３に組み付けられた挟持手段６及び掛止手段７が、ビーム２の中心軸線方向Ｘに移動することとなる。また、舌片７０Ａには、ルツボの中心軸線方向Ｙに伸縮するエアーシリンダ１０Ｂが連結されており、かかるエアーシリンダ１０Ｂがルツボの中心軸線方向Ｙに伸縮することにより、舌片７０Ａもルツボの中心軸線方向Ｙに伸縮することとなる（図２の黒塗りの矢印を参照）。舌片７０Ｂには、エアーシリンダ１０Ｃが連結されており、かかるエアーシリンダ１０Ｃの駆動により、舌片７０Ｂのアーム３への取り付けの基部を軸に、舌片７０Ｂがルツボの中心軸線方向Ｙに揺動することとなる（図２の白抜きの矢印を参照）。更に、フレーム４を石英ガラスルツボ５の中心軸線Ｙに沿って往復運動させる駆動手段８がフレーム４に連結して設けられており、かかる駆動手段８が駆動することにより、フレーム４が石英ガラスルツボ５の中心軸線Ｙに沿って往復運動することとなる。更にまた、回動手段９としては、回転モータ１１がビーム２内の軸棒１２に連結しており、かかる軸棒１２には歯付き車１３Ａが取り付けられており、そして、挟持手段６及び掛止手段７のアーム３側の基部にも歯付き車１３Ｂが取り付けられており、両歯付き車１３Ａ及び１３Ｂが、歯付きベルト１４を介して連結され、構成されている。かかる回転モータ１１が駆動すると、棒軸１２が回転し、歯付き車１３Ａ、１３Ｂ及び歯付きベルト１４を介して回転力が挟持手段６及び掛止手段７へと伝達され、挟持手段６及び掛止手段７が回動することとなる。なお、清浄度を確保する観点から、油が漏出する虞のある油圧シリンダではなく、上述したようにエアーシリンダを使用することが好ましい。また、同様の観点から、摩耗による金属粉が発生する虞のある金属製のチェーンではなく、上述したように歯付きベルトを使用することが好ましい。

かかるハンドリング装置１を用いて、石英ガラスルツボをハンドリングする工程を図３及び４に示す。以下にその詳細を説明する。

はじめに、図３（ａ）に示すように、包装台テーブル１５上に、石英ガラスルツボ５を載置する。次いで、図３（ｂ）に示すように、ハンドリング装置１を下降させて、ハンドリング装置１の挟持手段６のローラ６０が石英ガラスルツボ５の胴部５０側方に配置する。このとき、舌片７０Ｂが下方へと揺動させる。そして、図３（ｃ）に示すように、アーム３をビーム２の中心軸線方向Ｘのルツボ側の方向に移動させて、ローラ６０により石英ガラスルツボ５の胴部５０を挟持し、かつ、舌片７０Ｂが上方へと揺動させ、それから、図３（ｄ）に示すように、舌片７０Ａを下降させ、舌片７０Ｂとの間に石英ガラスルツボ５を掛止する。その状態で、図３（ｅ）に示すように、石英ガラスルツボ５を持ち上げる。持ち上げられた石英ガラスルツボ５は、図３（ｆ）に示すように、回動手段９により１８０°回転させられ、石英ガラスルツボ５の開口部１６が下方となるように、上下反転することとなる。その後、反転した石英ガラスルツボ５は、再び包装台テーブル１５上に載置される（図３（ｇ）参照）。それから、図３（ｈ）に示すように、舌片７０Ａが下降し、舌片７０Ｂが上方へと揺動し、舌片７０Ｂとの間の石英ガラスルツボ５の掛止が解除され、図３（ｉ）に示すように、アーム３をビーム２の中心軸線方向Ｘのルツボから離間する側の方向に移動させて、ローラ６０による石英ガラスルツボ５の胴部５０の挟持を解除する。最後に、図３（ｊ）に示すように、ハンドリング装置１を上方へと移動させる。
なお、上記したハンドリング工程では、石英ガラスルツボ５を回転させてから再び包装台テーブル１５上に載置しているが、必ずしも回転させる必要はなく、目的に応じて、図４（ａ）〜（ｉ）に示すように、持ち上げた石英ガラスルツボ５を回転させる工程を経ることなく、再び包装台テーブル１５上に載置することも可能である。或いは、図示は省略するが、持ち上げられた石英ガラスルツボ５を９０°回転させて、石英ガラスルツボ５を横に寝かせた状態にて、再び包装台テーブル１５上に載置させることも可能である。

上記構成を採用し、挟持手段６及び掛止手段７により石英ガラスルツボ５を挟持及び掛止することにより、石英ガラスルツボ５が堅固に挟持されることとなり、その後の移動の確実性も向上することとなる。このことは、特に大型の石英ガラスルツボ５を機械的に包装する際のハンドリング操作において、有効な効果を奏する。上述したように、一般に、石英ガラスルツボ５を機械的に包装する場合、現行の仕様では、クリーンな環境下にて、清浄度の高いクリーン袋で一重包装した後に、クリーン袋よりも洗浄度の低い通常袋で少なくとも一重包装する。少なくとも一重に包装された石英ガラスルツボ５を、この発明に従うハンドリング装置１を使用して機械的に挟持し、持ち上げたり回転させたりすると、ルツボが堅固に挟持されることから、ルツボとハンドリング装置との間に滑り易い包装部材が介在していても、石英ガラスルツボ５が滑り落ちたりすることなく、挟持されたルツボを確実に移動させることができる。なお、上述したこの発明の構成とは異なり、ハンドリング装置に、挟持手段及び掛止手段のいずれか一方が取り付けられていない場合には、石英ガラスルツボが充分堅固に挟持されずに、ハンドリング装置からずれ落ちてしまう可能性がある。例えば、掛止手段７が取り付けられていない装置構成を採用した場合には、直径が８１ｃｍ、重量が６０ｋｇといった大型の石英ガラスルツボを挟持手段により挟持したときに、挟持された石英ガラスルツボがずれ落ちてしまう可能性がある。

また、挟持手段６のローラ６０の外周層６０ａ及び掛止手段７の舌片７０Ａ、７０Ｂのルツボとの接触部分を構成する材料としては、上述のウレタン系エラストマー以外に、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、ポリウレタン等とすることができる。なお、石英ガラスルツボの寸法や形状、ハンドリング装置１の構成等によって、ローラに所望される性能が変更することから、所望の性能に応じて、ローラの材料、組成等を適宜変更することが可能である。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。

次に、掛止手段を具えないこと以外はこの発明のハンドリング装置と同様の構成を具える従来技術のハンドリング装置（従来例装置）及び、図１に示す、掛止手段を具えるこの発明のハンドリング装置（実施例装置）を用いて、石英ガラスルツボのハンドリング操作を行い、評価に供した。

上記した従来例装置及び実施例装置を用いて、ルツボ径：８１２ｍｍ、重さ：６０ｋｇの石英ガラスルツボを挟持し、持ち上げてから、３回回転させた後に、石英ガラスルツボを挟持している位置が持ち上げる前に対し、ずれているかどうかを調査した。かかる調査は、夫々の装置について１００回繰り返し行なった。

その結果、従来例装置を用いた場合には、１００回中２回、石英ガラスルツボを挟持している位置がずれていたのに対し、実施例装置を用いた場合には、石英ガラスルツボを挟持している位置のずれが確認されなかった。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、クリーンな環境下にて、石英ガラスルツボを堅固に挟持し、確実に移動させることのできるハンドリング装置を提供することが可能となった。更に、かかるハンドリング装置を使用した石英ガラスルツボのハンドリング方法を提供することが可能となった。

１ ハンドリング装置
２ ビーム
３ アーム
４ フレーム
５ 石英ガラスルツボ
５０ 石英ガラスルツボの胴部
６ 挟持手段
６０ ローラ
６０ａ ローラの外周層
７０Ａ、Ｂ 舌片
７ 掛止手段
８ 駆動手段
９ 回動手段
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ エアーシリンダ
１１ 回転モータ
１２ 軸棒
１３Ａ、１３Ｂ 歯付き車
１４ 歯付きベルト
１５ 包装台テーブル
１６ 開口部
Ｘ ビームの中心軸線（方向）
Ｙ ルツボの中心軸線（方向）
Ｚ 仮想線

Claims (8)

1. 石英ガラスルツボを挟持し、移動させる石英ガラスルツボのハンドリング装置であって、
   水平方向に延びるビーム、及び、該ビームの中心軸線方向に対し直交する方向に該ビームから突出し、少なくとも一方が該ビームの中心軸線方向に移動可能である一対のアームを具えるフレームの、前記一対のアームに組み付けられた、石英ガラスルツボの胴部をルツボの径方向に挟持する相互に対向する一対の挟持手段、
   各挟持手段に隣接して設けられ、石英ガラスルツボをルツボの中心軸線方向に挟んで掛止するルツボの中心軸線方向に近接離間可能な一対の舌片からなる掛止手段、並びに、
   前記フレームを石英ガラスルツボの中心軸線に沿って往復運動させる駆動手段を具え、
   前記一対の舌片は、一方がアームへの取り付けの基部を軸にルツボの中心軸線方向に向かって揺動可能であり、他方がルツボの中心軸線方向に伸縮可能であることを特徴とする石英ガラスルツボのハンドリング装置。
2. 前記アームに組み付けられており、石英ガラスルツボを、一対の挟持手段を通り、ルツボの中心軸線に直交する方向に延びる仮想線を軸に回動させる回動手段を更に具える、請求項１に記載の石英ガラスルツボのハンドリング装置。
3. 前記挟持手段は、少なくとも一本のローラを具え、該ローラの軸線は、前記ルツボの中心軸線方向に延在してなる、請求項１又は２に記載の石英ガラスルツボのハンドリング装置。
4. 前記ローラを複数本具え、該複数本のローラは、相互に離間してなる、請求項３に記載の石英ガラスルツボのハンドリング装置。
5. 前記ローラは、外周に弾性層を有する、請求項３又は４に記載の石英ガラスルツボのハンドリング装置。
6. 前記一対の舌片は、弾性部材を具える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の石英ガラスルツボのハンドリング装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の石英ガラスルツボのハンドリング装置を用いて石英ガラスルツボをハンドリングする方法であって、
   台座に載置された石英ガラスルツボの胴部をルツボの径方向に挟んで挟持する工程と、
   石英ガラスルツボをルツボの中心軸線方向に挟んで掛止する工程と、
   石英ガラスルツボを持ち上げる工程と、
   石英ガラスルツボを台座に載置する工程と、
   石英ガラスルツボの挟持及び掛止を解除する工程と、を含むことを特徴とする石英ガラスルツボのハンドリング方法。
8. 前記石英ガラスルツボを持ち上げる工程の後、石英ガラスルツボを回動させる工程を更に含む、請求項７に記載の石英ガラスルツボのハンドリング方法。

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