JP2523821B2 - Cz炉への原料供給装置 - Google Patents

Cz炉への原料供給装置

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JP2523821B2 JP63243498A JP24349888A JP2523821B2 JP 2523821 B2 JP2523821 B2 JP 2523821B2 JP 63243498 A JP63243498 A JP 63243498A JP 24349888 A JP24349888 A JP 24349888A JP 2523821 B2 JP2523821 B2 JP 2523821B2
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努 梶本
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SUMITOMO SHICHITSUKUSU KK
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、CZ炉へ原料を連続的に供給する装置に関
する。
(従来の技術) 半導体単結晶の引き上げ中に坩堝内に追加供給される
原料は、特開昭61−36197号公報に示す如く回転羽根で
原料をすくい取られて供給されるか、或いは、原料容器
からベルトコンベアで連続的に供給されており、これら
原料供給手段における原料供給速度の調節は、半導体溶
融液の液面位置を計測し、該液面位置を一定にする如く
行われていた。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記の如く融液の液面を計測して原料を供給
する方法は、ある一定量の液面差を生じた場合に回転羽
根やコンベアが駆動されるものであって、連続供給がで
きず、上記回転羽根やベルトコンベアでは、原料供給速
度が不安定となって原料の供給量が正確に制御できな
い。この結果、従来のものでは、液温の制御が困難で熱
的に不安定な状態となり、結晶欠陥が誘発する等の問題
がある。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するために、原料容器の下部
に配された第1のフィーダと、該第1のフィーダの下流
に配された上下面開口の中間容器と、該中間容器下に配
された送り速度調整可能な第2のフィーダと、前記中間
容器及び第2のフィーダを載設した秤量器と、前記第2
のフィーダに連設された漏斗と、を備えて構成し、更
に、前記第1のフィーダを駆動制御する制御手段を備
え、また、これと共に、第2のフィーダの送り速度を可
変制御する制御手段とを具備して構成した。
前記制御手段は、好ましくは、中間容器内の原料の秤
量値に応じて該中間容器内に原料を送り込むべく第1の
フィーダを駆動し、且つ一定時間内における中間容器内
の原料の設定秤量値と実際の秤量値との差に応じて補正
値を加味しつつ第2のフィーダの送り速度を制御するも
のである。
(作用) 本発明においては、中間容器内の原料が、常時秤量さ
れ、該中間容器内の原料が常に一定範囲の重量を保持す
るように、第1のフィーダが制動される。すなわち原料
の秤量重量がmのときの秤量出力値Am、下限重量の秤量
出力値aとの間で、Am<aの場合に第1のフィーダが駆
動されて原料を中間容器内に供給し、上限重量の秤量出
力値bとの間でb<Amとなった場合に第1のフィーダが
停止される。
そして、中間容器内の原料の重量に応じて第2のフィ
ーダの送り速度が制御される。
すなわち、第2のフィーダが一定の送り速度を保持し
ていても、中間容器内の原料が減少するにつれ、その原
料供給量が減少して行くことが経験上確かめられてい
る。そこで、中間容器内の原料の秤量値に応じて第2の
フィーダの送り速度を増加し、実際の原料供給量を一定
化する必要がある。また、第1のフィーダによって原料
が中間容器内に供給された場合には第2のフィーダの送
り速度を遅くする必要があ。そこで、この第2のフィー
ダの速度制御は、秤量器の秤量値を電気信号に変換して
演算器に入力し、中間容器内の原料の秤量値に応じた補
正値を加味して演算を行い、適正な送り速度を算出し第
2のフィーダを自動的制御する。この結果、第2のフィ
ーダから漏斗へ送られる原料は、常に一定量となる。
(実施例) 以下、本発明を例示図面に基いて説明する。
第1図は、本発明装置の一実施例を示す一部縦断面図
であり、図中、1は底部開口の原料容器を示す。1aは上
記原料容器1の蓋であり、原料Aは該蓋1aを開いて原料
容器1内に充填される。2は上記原料容器1の下部に配
された第1のフィーダであり、該第1のフィーダによっ
て原料Aは漏斗3のある下流側へ供給される。
そして本発明装置の場合、原料Aは上記第1のフィー
ダ2から漏斗3へ直接供給される構成とはなっていな
い。
すなわち、第1のフィーダ2の直ぐ下流に中間容器4
が配され、該中間容器4の下に第2のフィーダ5が配さ
れ、第1のフィーダ2により送り出された原料Aは、中
間容器4内に一旦貯えられ、該中間容器4内の原料Aが
第2のフィーダ5によって上記漏斗3に送り込まれる構
成となっている。なお、実施例では、第1及び第2のフ
ィーダ2,5に電磁振動式のものを用いている。もっと
も、フィーダは、その他にベルト式のもの等、任意のも
のを用いてよい。
そして、上記中間容器4及び第2のフィーダ5は秤量
器6上に載設され、原料Aは秤量器6の秤量値に従って
自動的に供給される構成とされている。すなわち、上記
秤量器6、第1のフィーダ2及び第2のフィーダ5には
中間容器4内の原料Aの量に応じて第1のフィーダ2及
び第2のフィーダ5を制御する制御手段7が付設されて
いる。
第2図において、第1及び第2のフィーダ2,5は、フ
ィーダ制御装置によって駆動制御され、また、第2のフ
ィーダ5における秤量器6の秤量値が演算装置によって
演算され、この演算値に基いて制御信号が前記フィーダ
制御装置より第1及び第2のフィーダ2,5へ送出される
ように構成されている。前記制御手段7は、上述した演
算装置と、フィーダ制御装置とから構成されている。
前記第1のフィーダ2における制御は、秤量器6にお
ける原料Aの秤量値が0のとき、秤量器6基準出力をA0
として初期設定がなされ、秤量値がmのとき、秤量器6
はAmを出力する。第3図において、ステップP101で、原
料Aの秤量重量mにおける秤量出力値Amが、下限重量の
秤量出力値aよりも小さいとき、ステップP102で第1の
フィーダ2が駆動し、これにより原料容器1内の原料A
が中間容器4に供給される。
ステップP103で、秤量出力値Amが上限重量の秤量出力
値bを越えると、第1のフィーダ2の駆動が停止され
(ステップP104)、再びステップP101に戻る。
前記ステップP101でAm<aでないときは、ステップP1
04へ進んで第1のフィーダ2の駆動が停止され、また、
ステップP103でAmがbを越えていないときは、第1のフ
ィーダ2は駆動を継続する(ステップP102)。更に上記
制御手段7は、a≦Am≦bの範囲内において、後述する
補正値を加味して第2のフィーダ5の速度制御を行い、
実際に漏斗3に供給される原料Aの量を一定化するもの
でもある。
また上記補正値は、次のようにして作成され、制御手
段7に入力される。
中間容器4内の原料Aが第2のフィーダ5によって供
給されるに従い、秤量値の出力Amが減少して行くのであ
り、この減少量の経時的変化が補正を行わない場合の現
実の原料供給速度であり、この原料供給速度は、理想の
原料供給速度と異なる。そこで理想の原料供給速度との
差を求め制御手段にこの差を補正値として入力する。
すなわち、第2のフィーダ5において、フィーダの原
料供給通路(トラフ)の断面積S[cm2]、トラフを移
動する原料の単位時間における位置的変位量(原料移動
速度)V[cm/min]、原料の比重C[g/cm3]との間
で、単位時間にトラフから供給(落下)される原料の重
量W[g/min]は、 W=C・S・V となる。
第1のフィーダ2から中間容器4へ補充されない場
合、第2のフィーダ5の時刻T0,T1,T2・・・Tm・・・
Tn・・・のときの秤量値をW0,W1,W2・・・Wm・・・Wn
・・・とすると、TmからTnの間の供給された原料の量
は、Wm−Wnとなる。
その間の平均供給速度は、 −(Wn−Wm)/(Tn−Tm) で表わされる。
制御において予め設定する値は、各任意の時刻Tnにお
ける供給速度W(Tn)で行なう。なお、この速度は、時
刻に対して一定か否かを問わない。
さて、本発明の制御は、下記の3項について行う。
として、 を求める。
ただし、Aは、微少時間における目標値とのズレ、 Cは、制御開始からの総供給量の目標値とのズレ、 Bは、A及びCの中間時間における目標値とのズレ、 をそれぞれ示す。
そして、上記A,B,Cのそれぞれが負の場合の供給量を
押え、これらがそれぞれ正の場合の供給量を増やすよう
に制御する。なお、実際には、上記A,B,Cに所定の定数
a,b,cを定め、aA+bB+cCの値によってフィーダを制御
する。第4図は、実際の供給の1例を表わすもので、理
想の原料供給態様に対し、上記の制御を行った場合と、
これを行わない場合を示している。
第1のフィーダ2から中間容器4へ補充している場合
は、補充する直前の制御値を続行させ、この間の秤量値
の変化を第2のフィーダ5の制御には用いないで行な
う。この間は、補充する直前の供給量が維持されている
ものとして前記A,B,Cの計算を実行するものである。
8は、原料容計1の下部、第1のフィーダ2、中間容
器4、第2のフィーダ5、秤量計6及び漏斗3の上部を
囲繞する保護容器であり、該保護容器8には、空気抜管
若しくはアルゴン等不活性ガス注入管8aが接続されてい
る。
そして、上記本発明装置は、原料容器1に原料Aを充
填しておき、保護容器8内に、例えばアルゴン等不活性
ガスを投入し、上記制御手段7により第1のフィーダ2
及び第2のフィーダ5を自動的に駆動制御し、原料Aを
漏斗3へ供給する如く使用する。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明に依れば、目標とする量
の原料が自動的に連続して、且つ第4図に示すように安
定して、CZ炉へ供給することができ、この結果、融液の
熱的安定性が向上して可及的結晶欠陥の少ない単結晶が
得られることになる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明を示す概念構成図、第2図は同上の駆動
回路構成図、第3図は第1のフィーダの制御フローチャ
ート、第4図は原料供給の1例を示す図である。 1…原料容器、2…第1のフィーダ 3…漏斗、4…中間容器 5…第2のフィーダ、6…秤量器 7…制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜田 晋一 兵庫県尼崎市東浜町1番地 大阪チタニ ウム製造株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−115736(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原料容器の下部に配された第1のフィーダ
    と、該第1のフィーダの下流に配された上下面開口の中
    間容器と、該中間容器下に配された送り速度調整可能な
    第2のフィーダと、前記中間容器及び第2のフィーダを
    載設した秤量器と、前記第2のフィーダに連設された漏
    斗とを具備したことを特徴とするCZ炉への原料供給装
    置。
  2. 【請求項2】原料容器の下部に配された第1のフィーダ
    と、該第1のフィーダの下流に配された上下面開口の中
    間容器と、該中間容器下に配された送り速度調整可能な
    第2のフィーダと、前記中間容器及び第2のフィーダを
    載設した秤量器と、前記第2のフィーダに連設された漏
    斗と、前記第1のフィーダを駆動制御する制御手段と、 を具備し、 前記制御手段は、中間容器内の原料の秤量値に応じて該
    中間容器内に原料を送り込むべく第1のフィーダを駆動
    し制御するものであることを特徴とするCZ炉への原料供
    給装置。
  3. 【請求項3】原料容器の下部に配された第1のフィーダ
    と、該第1のフィーダの下流に配された上下面開口の中
    間容器と、該中間容器下に配された送り速度調整可能な
    第2のフィーダと、前記中間容器及び第2のフィーダを
    載設した秤量器と、前記第2のフィーダに連設された漏
    斗と、前記第1のフィーダを駆動制御すると共に第2の
    フィーダの送り速度を可変制御する制御手段と、 を具備し、 前記制御手段は、中間容器内の原料の秤量値に応じて同
    中間容器内に原料を送り込むべく第1のフィーダを駆動
    し、且つ一定時間内における中間容器内の原料の設定秤
    量値と実際の秤量値との差に応じて補正値を加味しつつ
    第2のフィーダの送り速度を制御するものであることを
    特徴とするCZ炉への原料供給装置。
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JP4920299B2 (ja) * 2006-05-08 2012-04-18 株式会社岩田レーベル ラベル
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