JPH0292889A

JPH0292889A - Ｃｚ炉への原料供給装置

Info

Publication number: JPH0292889A
Application number: JP24349888A
Authority: JP
Inventors: Daizo Horie; 堀江　大造; Tsutomu Kajimoto; 梶本　努; Shinichi Sakurada; 桜田　晋一
Original assignee: KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd; Osaka Titanium Co Ltd
Current assignee: KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd; Osaka Titanium Co Ltd
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-04-03
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JP2523821B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、Ｃ７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、結晶欠陥が訪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
れた原料供給速度調整可能な第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のフィーダに連接された漏斗と、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のフィーダの供給速度を可変
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−りつ第２のフィーダを速度制御するものであ
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Ａ、、、下限重量の秤
量出力値ａとの間で、輻〈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
出力値すとの間でｂ＜Ａ、％どなった場合に第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
ダがその原料供給速度を制御される。

すなわち、第２のフィーダが一定の原料移動速度を保持
していても、中間容器内の原料が減少するにつれ、その
原料供給速度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
のフィーダの原本４移動速度を増減し、実際の原料供給
速度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の原
料移動速度を遅くする必要がある。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、適正な原料移動速度
を算出し第２のフィーダを駆動する制御手段によって自
動的に行われ、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、ｌａ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の基準出力を八
〇として初期設定がなされ、秤量値がｍのとき、秤量器
６はＡ、、を出力する。第３図において、ステップＰ１
０１で、原料Ａの秤量重量ｍにおける秤量出力値舷が、
下限重量の秤量出力値ａよりも小さいとき、ステップＰ
１０２で第１のフィーダ２が駆動し、これにより原料容
器ｌ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Ａ、、が上限重量の秤
量出力値すを越えると、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ＰＩＯＩに戻
る。

前記ステップＰ１０１でＡ、＜　ａでないときは、ステ
ップＰ１０４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Ａ、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≦Ａ、Ｉｌ≦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Ａ、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　［ｃｍ”ｌ、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Ｗａｇ／ｍｉｎ］は、Ｗ＝ＣφＳφ
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Ｔ、、　Ｔ１．　Ｔ２・・・Ｔ
ヨ・・・Ｔｎ・・・のときの秤量値をＷｏ、　Ｗｌ、　
Ｗ２・・・Ｗｌ・・・Ｗｎ・・・とすると、Ｔ、からＴ
ｎ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−ｗ、）　／　（Ｔｎ−Ｔ、）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Ｗｎで行なう。なお、この速度Ｗｎ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項について行なう。

（以下余白）（ただしｉ＜ｊ　）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、原料容器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、目標とする原料
供給速度で自動的に連続してＣＺ炉へ原料を供給するこ
とが出来、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３・・・漏斗５・・・第２のフィーダ７・・・制御手段２・・・第１のフィーダ４・・・中間容器６・・・秤量器

Claims

【特許請求の範囲】

（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原料供給速度調整可能な第
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のフィーダに連接された漏斗
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）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原料供給速度調整可能な第
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のフィーダに連接された漏斗
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）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原料供給速度調整可能な第
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のフィーダに連接された漏斗
と、前記第１のフィーダを駆動制御すると共に第２のフ
ィーダの供給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のフィーダを速度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。