JP2642452B2 - 真空窯内で単結晶を引き上げる際に溶融るつぼに溶融材料を連続的に供給するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空窯内で単結晶を引き上げる際に溶融る
つぼに溶融材料を連続的に供給するための装置であっ
て、閉鎖可能な複数の容器と、隔離弁またはロックゲー
ト弁と、溶融るつぼに開口しかつ一方の容器に接続され
た流出管とが設けられている形式のものに関する。

［従来の技術］ 単結晶を引き上げるための公知の装置では、通常、溶
融るつぼを取り囲む窯の排気前に溶融るつぼが所要量の
溶融材料、たとえばシリコン顆粒を充填される。また、
ロッド引上げ時に、外部から排気鐘壁と装置外側部分と
を通ってシリコン溶融液に浸漬する、加熱された石英ガ
ラス管によって、シリコン顆粒を後装入することも既に
提案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第2821
481号明細書）。

また、窯の外部にシリコン顆粒のための供給装置を配
置することも知られている（応酬特許第0170856号明細
書）。この供給装置の流出管は、部分的に顆粒を充填さ
れた円筒状の容器に接続されている。この容器内では、
凹部を有する、モータ駆動される調量板が回転するよう
になっている。この凹部は、調量板が容器の一方の側に
堆積された顆粒量を通過する際に自動的に顆粒を充填さ
れる。次いで、この調量板は受け取られた顆粒量を流出
管の一方の端部の手前に搬送するので、この顆粒量は流
出管を介して溶融るつぼ内に滑落することができる。ま
た、前記円筒状の容器は遮断弁を備えた接続管片を介し
て第２の容器に接続されている。この第２の容器にはシ
リコン顆粒が貯えられている。この場合、弁が開かれた
状態で、手で運動可能なピストンがこの顆粒を接続管片
内に搬送し、ひいては調量板を備えた第１の容器内に搬
送する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、冒頭で述べた形式の装置を改良し
て、特に信頼性良くかつ均一に作動し、良好に監視可能
な機能を有し、さらに連続的にかつ非回分式に作動し、
しかも実際に中断されない運転を可能にするような装置
を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために本発明の構成では、第１の
容器が、容器形状に対応する、内側に位置するライニン
グと、該ライニングのホッパ状の区分と、該ホッパ状の
区分に続いて設けられた円筒状の出口とを備えており、
該円筒状の出口が、ロックゲート弁を介して第２の容器
の接続管片内に移動可能であり、第２の容器が、真空窯
の壁を貫いて案内された流出管もしくはベンドを介して
溶融るつぼの上方の範囲に開口しているようにした。

本発明の有利な構成では、第１の容器の、前記ライニ
ングのホッパ状の区分を取り囲む区分が、ベローズを介
してロックゲート弁の入口側の部分に圧力密に接続され
ており、ロックゲート弁の出口側の部分が、接続管片を
介して第２の容器の上側部分に耐圧的に接続されてい
る。

これによって、非金属性の材料、たとえば石英ガラス
を有する、装置の個々の構成部分のできるだけすき間の
ないライニングが可能となるので、溶融液への金属摩耗
片の混入は排除される。

ロックゲート弁の閉鎖によるライニングの破壊を回避
するためには、上側の第１の容器が、保持アームを介し
て作動装置の作動部材と連結されており、該作動部材を
介して両容器の間の間隔が可変である。

この場合、ロックゲート弁と下側の第２の容器と接続
する接続管片が、内側に位置する管状のライニングを備
えており、該ライニングの下端部が、第２の容器内にま
で延長されていて、ホッパ状の部分として形成されてい
ると有利である。

顆粒の均一な運動を保証するためには、第２の容器内
に振動装置が配置されており、該振動装置が、該振動装
置によって運動させられるシェルを備えており、該シェ
ルに、前記管状のライニングのホッパ状の部分または該
ホッパ状の部分を取り囲む接続管片が上方から開口して
おり、前記シェルが出口または前記流出管と合致する短
管を有している。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記流出管が、
少なくとも部分的に保護管によって取り囲まれており、
該保護管の一方の端部が第２の容器に固く結合されてい
て、他方の端部が、前記流出管に設けられたベローズの
フランジに固く結合されている。

第２の容器から流出管への顆粒の搬送を視覚的に監視
できるようにするためには、前記保護管が、開口または
切欠きを備えており、前記流出管が、石英のような半透
明材料から形成されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記流出管に設
けられたベローズが、前記流出管の自由端部を取り囲ん
でおり、前記ベローズのるつぼ側の端部が第２のフラン
ジを有しており、該フランジが、溶融るつぼの範囲内に
まで延びるベンドの一方の端部に結合可能である。

こうして、装置を真空窯のすぐ近くに配置することが
可能となる。なぜならば、振動装置によって生ぜしめら
れ得る全ての振動は、窯壁を貫通した流出ベンドとは絶
縁されているからである。

真空室を形成する窯のカバーの開放を可能にするため
には、流出管とベンドとの間に可動の構成部材が配置さ
れている。このためには、前記ベローズの両フランジ
が、引張ばねを介して互いに結合されて、ピンに沿って
互いに相対して案内されており、前記流出管の溶融るつ
ぼ側の端部が、溶融るつぼ側のフランジによって圧力密
に取り囲まれている。るつぼ側のフランジはさらに、２
つの部分から形成されており、この場合、第２の部分は
ベンドに固く接続されているので、この個所において流
出管はベンドから分離可能となる。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記接続管片が
ロックゲート弁と第２の容器との間で、互いに直径方向
に向かい合って位置する孔を有しており、両孔の整合線
にライトバリヤのセンサが配置されている。このセンサ
により、貯えられたばら荷量の正確なコントロールが可
能となる。

第１の容器から接続管片への、コントロールされた流
出を可能にするためには、第１の容器内に、前記ライニ
ングのホッパ状の区分を閉鎖するための栓体が移動可能
に配置されており、該栓体のカバー側の端部が、ワイヤ
ロープに結合されており、該ワイヤロープが、第１の容
器の壁の上側部分に回転可能に支承されたスピンドルと
協働するようになっており、該スピンドルの回転によっ
て、前記ワイヤロープの自由部分が短縮され、ひいては
前記栓体が持ち上げられて、ばら荷が流出するようにな
っている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記振動装置
が、その上側の端面に配置されたシェルと共に、下方に
向かって取外し可能なカバーの内側に固定されており、
該カバーがアームを介して、作動装置の鉛直方向に運動
可能なロックロッドに作用結合されている。こうして、
装置全体を分解したり、または運動させたりすることな
しに、下側の第２の容器をも開放させることができるよ
うになる。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す
る。

図示の装置は、ライニング４を備えた上側の第１の容
器３と、この容器３の円錐状の区分３′に結合されたベ
ローズ５と、容器３を閉鎖するカバー６とを有してお
り、このカバー６は閉鎖装置７を介してハンドル８によ
って操作可能である。前記装置はさらに、操作装置９に
よって開放され得るロックゲート弁10と、ライトバリヤ
13を備えた接続管片11と、下側の第２の容器12と、この
下側の容器12内に配置されてカバー14に固定された振動
装置15と、このカバーを開閉させるための装置とを有し
ており、この装置はハンドル45を備えたスピンドル44
と、保持アーム47を備えたロックロッド46と、ガイド軸
受け48とから形成されている。前記装置はさらに、接続
管片11に設けられた流出ホッパ16′を有しており、この
流出ホッパ16′は石英ガラスから成るシェル17に開口し
ており、このシェル17はやはり短管19を介して流出管18
に接続されている。さらに前記装置はばねユニット20を
有しており、このばねユニット20は、フランジ23,24に
作用するコイルばね21,22と、ベローズ25と、ベンド26
とを備えている。

図示の装入装置の機能経過は次の通りである： ライニング４のホッパ状の出口４″に、円錐状の栓体
27が挿入されて、ばら荷が装入される。上側のカバー６
が閉じられて、上側の容器３が排気される。上側の容器
３と下側の容器12とに対して圧力補償が与えられると、
ロックゲート弁10が開く。ロックゲート弁10は開かれた
位置において、上側の容器３の降下を許す。上側の容器
３はベローズ５を介してハイドロリック的に下方に移動
する。このためには、第３図から判るように、作動装置
が設けられている。この作動装置はハイドロシリンダ28
と、ガイドラグ32,33を備えたガイド管29,30と、ガイド
ロッド31と、ピン34と、保持アーム34,36とから成って
いる。ライニング４の円筒状の出口４はロックゲート
弁10を貫いて円筒状の接続管片11内にまで通じている。
このロックゲート弁10には、リップシール部材が設けら
れており、このリップシール部材はライニング４の円筒
状の出口４をシールしている。これによって、ダスト
はロックゲート弁10に進入し得なくなる。上側の容器３
の下方位置において、磁石38を介して位置固定されてい
るハンドル37（第２図参照）が解除され、このハンドル
37の回転によって、スピンドル39とワイヤロープ40とロ
ッド41とを介してホッパ状の出口４″に位置する栓体27
を上方に移動させることができる。ばら荷は、振動装置
15の上方に固定されている円筒状の出口４を通じて、
振動装置15の容器底部42上に落下する。ばら荷は振動装
置15の上方でシェル17内に堆積する。振動装置15の変化
する運動に基づき、ばら荷は流出路または短管19を介し
て流出管に搬送され、さらにこの場所からベンド26を介
して溶融るつぼに導入される。下側の容器12に設けられ
た覗き窓43によって、溶融るつぼに持ち込まれる装入物
の視覚的な監視が可能となる。

ほぼ円筒状のライニング４の下端部は円錐状に形成さ
れている。円錐状の区分４′はばら荷に応じて種々様々
に形成されている。円錐状の区分４′の下端部と、前記
シェル17の底部42との間の間隔は調節可能であって、円
錐の形状に応じて規定の寸法に調和可能である。

ライトバリヤ13は上側の容器３の充填面高さ表示装置
として働く。上側の容器３の充填物がライトバリヤ13の
平面にまで降下すると、上側の容器３は前記作動装置28
〜36を介してハイドロリック的に上方に案内される。ロ
ックゲートの通過部は空となり、ロックゲート弁10は自
動的に閉じる。上側の容器３は持ち上げられ、閉鎖装置
７を介してカバー６が開かれ、ホッパ状の出口４″に設
けられた栓体27が閉じられる。その後に、新しいばら荷
を上側の容器３に導入することができる。装入過程は上
で説明したように繰り返される。上側の容器３に対する
このような補充過程は任意に続けていくことができる。
補充時に接続管片11もしくはシェル17には、溶融るつぼ
への連続的な後充填が中断されないような量のばら荷が
存在している。

上側の容器３が降下された位置に位置する場合、円筒
状の出口４は２つのシール部材55,55′のシールリッ
プによって取り囲まれているので、ライニング16を上昇
するダストによってロックゲート弁10が汚染されること
が防止されている。このためにシール部材55,55′は、
一方のシール部材55′が弁スライダの上方に位置し、他
方のシール部材55が弁スライダの下方に位置するように
配置されている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は補充
可能な、連続作動式の装入装置の縦断面図、第２図は第
１図に示した装置の平面図、第３図は第１図に示した装
置の側面図である。 ３……上側の容器、３′……円錐状の区分、４……ライ
ニング、４′……円錐状の区分、４″……ホッパ状の出
口、４……円筒状の出口、５……ベローズ、６……カ
バー、７……閉鎖装置、８……ハンドル、９……操作装
置、10……ロックゲート弁、10′……ロックゲート弁の
入口側の部分、10″……ロックゲート弁の出口側の部
分、11……接続管片、12……下側の容器、13……ライト
バリヤ、14……カバー、15……振動装置、16……ライニ
ング、16′……流出ホッパ、17……シェル、18……流出
管、19……短管、20……ばねユニット、21,22……コイ
ルばね、23,24……フランジ、25……ベローズ、26……
ベンド、27……栓体、28……ハイドロシリンダ、29,30
……ガイド管、31……ガイドロッド、32,33……ガイド
ラグ、34……ピン、35,36……保持アーム、37……ハン
ドル、38……磁石、39……スピンドル、40……ワイヤロ
ープ、41……ロッド、42……容器底部、43……覗き窓、
44……スピンドル、45……ハンドル、46……ロックロッ
ド、47……保持アーム、48……ガイド軸受け、49……保
護管、50……切欠き、51,52……ピン、53,54……孔、5
5,55′……シール部材

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空窯内で単結晶を引き上げる際に溶融る
   つぼに溶融材料を連続的に供給するための装置であっ
   て、閉鎖可能な複数の容器（3,12）と、隔離弁またはロ
   ックゲート弁（10）と、溶融るつぼに開口しかつ一方の
   容器（12）に接続された流出管（18）とが設けられてい
   る形式のものにおいて、第１の容器（３）が、容器形状
   に対応する、内側に位置するライニング（４）と、該ラ
   イニング（４）のホッパ状の区分（４′）と、該ホッパ
   状の区分（４′）に続いて設けられた円筒状の出口（４
   ）とを備えており、該円筒状の出口（４）が、ロッ
   クゲート弁（10）を介して第２の容器（12）の接続管片
   （11）内に移動可能であり、第２の容器（12）が、真空
   窯の壁を貫いて案内された流出管（18）もしくはベンド
   （26）を介して溶融るつぼの上方の範囲に開口している
   ことを特徴とする、真空窯内で単結晶を引き上げる際に
   溶融るつぼに溶融材料を連続的に供給するための装置。
2. 【請求項２】第１の容器（３）の、前記ライニング
   （４）のホッパ状の区分（４′）を取り囲む区分
   （３′）が、ベローズ（５）を介してロックゲート弁
   （10）の入口側の部分（10′）に圧力密に接続されてお
   り、ロックゲート弁（10）の出口側の部分（10″）が、
   接続管片（11）を介して第２の容器（12）の上側部分に
   耐圧的に接続されている、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】上側の第１の容器（３）が、保持アーム
   （35）を介して作動装置（28〜36）の作動部材と連結さ
   れており、該作動部材を介して両容器（3,12）の間の間
   隔（Ａ）が可変である、請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】ロックゲート弁（10）と下側の第２の容器
   （12）とを接続する接続管片（11）が、内側に位置する
   管状のライニング（16）を備えており、該ライニング
   （16）の下端部が、第２の容器（12）内にまで延長され
   ていて、ホッパ状の部分（16′）として形成されてい
   る、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 【請求項５】第２の容器（12）内に振動装置（15）が配
   置されており、該振動装置（15）が、該振動装置（15）
   によって運動させられるシェル（17）を備えており、該
   シェル（17）に、前記管状のライニング（16）のホッパ
   状の部分（16′）または該ホッパ状の部分（16′）を取
   り囲む接続管片（11）が上方から開口しており、前記シ
   ェル（17）が出口または前記流出管（18）と合致する短
   管（19）を有している、請求項１から４までのいずれか
   １項記載の装置。
6. 【請求項６】前記流出管（18）が、少なくとも部分的に
   保護管（49）によって取り囲まれており、該保護管（4
   9）の一方の端部が第２の容器（12）に固く結合されて
   いて、他方の端部が、前記流出管（18）に設けられたベ
   ローズ（25）のフランジ（23）に固く結合されている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 【請求項７】前記保護管（49）が、開口または切欠き
   （50）を備えており、前記流出管（18）が、石英のよう
   な半透明材料から形成されている、請求項６記載の装
   置。
8. 【請求項８】前記流出管（18）に設けられたベローズ
   （25）が、前記流出管（18）の自由端部を取り囲んでお
   り、前記ベローズ（25）のるつぼ側の端部が第２のフラ
   ンジ（24）を有しており、該フランジ（24）が、溶融る
   つぼの範囲内にまで延びるベンド（26）の一方の端部に
   結合可能である、請求項６または７記載の装置。
9. 【請求項９】前記ベローズ（25）の両フランジ（23,2
   4）が、引張ばね（21,22）を介して互いに結合されて、
   ピン（51,52）に沿って互いに相対して案内されてお
   り、前記流出管（18）の溶融るつぼ側の端部が、溶融る
   つぼ側のフランジ（24）によって圧力密に取り囲まれて
   いる、請求項６から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 【請求項１０】前記接続管片（11）がロックゲート弁
    （10）と第２の容器（12）との間で、互いに直径方向に
    向かい合って位置する孔（53,54）を有しており、両孔
    （53,54）の整合線にライトバリヤ（13）のセンサが配
    置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載
    の装置。
11. 【請求項１１】第１の容器（３）内に、前記ライニング
    （４）のホッパ状の区分（４′）を閉鎖するための栓体
    （27）が移動可能に配置されており、該栓体（27）のカ
    バー側の端部が、ワイヤロープ（40）に結合されてお
    り、該ワイヤロープ（40）が、第１の容器（３）の壁の
    上側部分に回転可能に支承されたスピンドル（39）と協
    働するようになっており、該スピンドル（39）の回転に
    よって、前記ワイヤロープ（40）の自由部分が短縮さ
    れ、ひいては前記栓体（27）が持ち上げられるようにな
    っている、請求項１から10までのいずれか１項記載の装
    置。
12. 【請求項１２】前記振動装置（15）が、その上側の端面
    に配置されたシェル（17）と共に、下方に向かって取外
    し可能なカバー（14）の内側に固定されており、該カバ
    ー（14）がアーム（47）を介して、作動装置（44〜48）
    の鉛直方向に運動可能なロックロッド（46）に作用結合
    されている、請求項１から11までのいずれか１項記載の
    装置。
13. 【請求項１３】ロックゲート弁（10）が、前記ライニン
    グ（４）の円筒状の出口（４）と協働するリップシー
    ル部材（55,55′）を有しており、前記出口（４）が
    開かれた状態で、該リップシール部材（55,56）が、前
    記第２のライニング（16）内を上昇するダストによる汚
    染からロックゲート弁（10）を保護している、請求項１
    から12までのいずれか１項記載の装置。