(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム缶内に収容されるシリコン粒状原料を所定の移載容器内に所定重量供給するようにした粒状物の自動計量供給装置において、前記ドラム缶の供給口の出口部に装着され且つバルブ制御手段によって開閉が制御されるバルブと、前記移載容器内に供給されるシリコン粒状原料の重量を読取る重量測定手段を備え、前記バルブ制御手段は、バルブ開の入力信号が与えられた後、前記重量測定手段の読取り値が所定の設定重量に達するまでバルブを開状態に維持し、設定重量に達した時点でバルブを閉に制御することを特徴とする粒状物の自動計量供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒状物の自動計量供給装置において、この装置は、前記ドラム缶の姿勢を、前記供給口の出口部からシリコン粒状原料が排出可能な状態に変換する姿勢変換手段を備えたことを特徴とする粒状物の自動計量供給装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の粒状物の自動計量供給装置において、前記所定の設定重量は、任意の量に設定可能なことを特徴とする粒状物の自動計量供給装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の粒状物の自動計量供給装置において、前記バルブ制御手段は、電源がオフになるとバルブを閉に制御することを特徴とする粒状物の自動計量供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の粒状物の自動計量供給装置において、前記重量測定手段によって読取った最終段階の移載容器内のシリコン粒状原料の供給量をプリンタで印字することを特徴とする粒状物の自動計量供給装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の粒状物の自動計量供給装置において、前記バルブの周辺に集塵機構を設け、この集塵機構でドラム缶からシリコン粒状原料を排出する際にバルブ附近に発生する粉塵を吸引処理することを特徴とする粒状物の自動計量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシリコン単結晶の製造において原料となるシリコン粒状原料を小分けする作業を自動化し且つ作業に伴う粉塵の発生を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばチョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造する場合、所定量のシリコン原料をチャンバーのルツボ内で溶融し、この溶融した原料に種結晶を接触させ引上げながら単結晶を成長させていく。
【０００３】
この際、シリコン粒状原料を当初からルツボ内に投入する初期原料又は減少分を補給する補給原料（以下、リチャージ原料という。）として使用するため、予め各種重量のシリコン粒状原料を小分けしてビニール袋に詰めて密封するようにしており、この小分けの際、例えばシリコン粒状原料が入ったドラム缶からポリエチレンカップ等の容器で所定量のシリコン粒状原料を掬い取ってビニール袋に移し換え、重量を測定しながら各種重量の袋詰め原料を準備するようにしている。
そして例えばシリコン粒状原料をリチャージ原料として使用する場合は、単結晶引上げ形態に合せて適切な重量のビニール袋からシリコン粒状原料を補給管（以下、石英リチャージ管という。）に投入し、この石英リチャージ管を介してルツボ内に補給するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来の場合は、ドラム缶内のシリコン粒状原料を小分けする作業を人的作業に頼るようにしているため、労力がかかるのみならず重量の測定に個人差が出やすく、また、粒状原料の中に重金属、軽元素等の異物が混入して原料汚染が生じる可能性があった。また、シリコン粒状原料を直接石英リチャージ管あるいはルツボ等に投入出来ないため、特に原料を大量に消費する場合等に効率が悪かった。
更にこのようなシリコン粒状原料の取り扱い時には粉塵が発生するため、作業環境を悪化させるという問題があった。
【０００５】
そこで、上記のような小分け作業を省力化するとともに原料汚染を防止し、しかも重量のバラツキを無くして、大量消費時にも効率良く対処出来る方策が望まれていた。またこの際、粉塵対策にも留意してクリーンな環境を維持することが好ましかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、請求項１において、ドラム缶内に収容されるシリコン粒状原料を所定の移載容器内に所定重量供給するようにした粒状物の自動計量供給装置において、ドラム缶の供給口の出口部に装着され且つバルブ制御手段によって開閉が制御されるバルブと、移載容器内に供給されるシリコン粒状原料の重量を読取る重量測定手段を設け、バルブ制御手段によって、バルブ開の入力信号が与えられた後、重量測定手段の読取り値が設定重量に達するまでバルブを開状態に保持し、設定重量に達した時点でバルブを閉に制御するようにした。
【０００７】
そしてこのドラム缶の供給口の出口部のバルブを開放して、ドラム缶内のシリコン粒状原料を供給し、バルブを閉鎖して供給を停止する。この際、重量測定手段によって所定の設定重量に達するまでバルブを開放し、設定重量に達した時点でバルブを閉鎖すれば、常に一定量のシリコン粒状原料を自動的に供給出来る。この際、所定の移載容器とは、例えば石英リチャージ管とかビニール袋であり、また、重量測定手段とは、例えばこれら移載容器を載置せしめた電子天秤であり、移載容器を含めた全体重量から既知の移載容器の重量を減じることで、供給されるシリコン粒状原料の重量を読取る。
また、バルブ制御手段は、例えば開について手動で操作した後、設定重量に達すると自動的にバルブが閉となるシーケンス制御ユニットである。
【０００８】
また、請求項２では、ドラム缶の姿勢を、供給口からシリコン粒状原料が排出可能な状態に変換する姿勢変換手段を設けた。
そしてこのような姿勢変換手段は、特に、前記供給口がドラム缶の上部に設けられているような場合に有効であり、例えばドラム缶を傾動或いは反転させて内部のシリコン粒状原料が供給口から排出可能な姿勢にすれば労力の一層の軽減が図られる。
【０００９】
また、請求項３では、移載容器内に供給するシリコン粒状原料の設定重量を、任意の量に設定可能とした。
そしてこのような設定は、例えばバルブ制御手段のタッチパネル等の入力部に手動で入力出来るようにする。
【００１０】
また請求項４では、バルブ制御手段によって、電源がオフになるとバルブを閉に制御するようにした。
こうすることで、例えば原料を供給中に停電等の事態が生じても、無制限にドラム缶内のシリコン粒状原料が出尽くしてしまうことがない。
【００１１】
また請求項５では、重量測定手段によって読取った最終段階の移載容器内のシリコン粒状原料の供給量をプリンタで印字するようにした。
すなわち、シリコン粒状原料は設定重量に達すると供給が停止されてそれ以上供給されることはないが、最終段階の移載容器内の原料重量には微妙に差が生じると考えられる。そこで、最終的に供給された原料重量をプリントアウトし、例えば袋に添付しておく等によりドラム缶内の残量及び粒状原料の排出量の確認を正確に管理出来るようにし、取り扱いを容易にする。
【００１２】
また請求項６では、バルブの周辺に集塵機構を設け、この集塵機構でドラム缶からシリコン粒状原料を排出する際にバルブ附近に発生する粉塵を吸引処理するようにした。
そしてこのような除塵対策によって環境をクリーンな状態に維持する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。ここで図１は本発明の自動計量供給装置の全体構成例図、図２、図３は姿勢変換手段の構成例図を示し、図２が側面図、図３が正面図、図４は集塵機構の構成例図である。
【００１４】
本発明の自動計量供給装置は、例えばチョクラルスキー法によってシリコン単結晶を製造する場合、原料となるシリコン粒状原料を予めドラム缶から小分けしておく作業を自動化する装置として構成され、例えば当初からルツボに投入する初期原料用、或いは単結晶引上げに伴う原料減少分を補給するリチャージ原料用として、ビニール袋又は石英リチャージ管のどちらにも所定量のシリコン粒状原料を供給出来るようにされている。
【００１５】
すなわち、図１に示すように、本自動計量供給装置は、フリーローラＲで搬送されてくるドラム缶１の上部開口部にバルブ付コーン部材２を被せてドラム缶１を上下にチャックし、ドラム缶１の姿勢を反転させる姿勢変換手段としての回転式ドラム缶反転機３と、バルブ付コーン部材２のコーン２ａの小径側先端のバルブ２ｂの開閉を制御するバルブ制御ユニット４と、このバルブ制御ユニット４に出力信号を送る重量測定手段としての第１、第２電子天秤５ａ、５ｂを備えており、第１電子天秤５ａでは、石英リチャージ管６に供給されるシリコン粒状原料の重量を測定し得るようにされ、第２電子天秤５ｂでは、ビニール袋７に供給されるシリコン粒状原料の重量を測定し得るようにされている。
【００１６】
そして、前記石英リチャージ管６は、支持台車８と共に第１電子天秤５ａ上に載置されるとともに、前記ビニール袋７は、袋保持容器９と共に第２電子天秤５ｂ上に載置され、いずれか一方が選択されて供給部に臨むようにしている。そして、それぞれの電子天秤５ａ、５ｂは、シリコン粒状原料を供給する前の風袋重量と、シリコン粒状原料を供給した後の総重量の差から供給重量を求めるようにしている。因みに、第２電子天秤５ｂは、例えば搬送台車１１上に設けられている。
【００１７】
前記回転式ドラム缶反転機３は、図２及び図３に示すように、床面から立上がる垂直回転軸１２まわりに回動自在な角柱状の本体１３と、この本体１３の前面のガイド溝１３ａ（図３）に沿って上下動自在な水平回転軸１４と、この水平回転軸１４の先端部に取付けられた反転プレート１５と、この反転プレート１５の下端部に固着されて前方に張出す一対の支持アーム１６、１６と、反転プレート１５の前面に取付けられた一対のガイドレール１５ａ、１５ａを備え、各ガイドレール１５ａ、１５ａにはスライドガイド１７、１７が係合して上下にスライド自在にされるとともに、このスライドガイド１７、１７は昇降枠体１８に結合されている。
【００１８】
そしてこの昇降枠体１８の上端部から前方に向けて張出す張出し部１８ａ、１８ａには前記バルブ付コーン部材２が取付けられている。そしてこのバルブ付コーン部材２は、コーン２ａとこのコーン２ａの小径側に連通状態で取付けられたバルブ２ｂからなり、このバルブ２ｂには、弁を開閉駆動するためのリンク機構１９の一端側が連結され、このリンク機構１９の他端側は駆動モータ２１に連結されている。
【００１９】
また、コーン２ａの拡径側の開口周縁部には、円周方向に沿って不図示のリング状のパッキンを取付けるとともに、所定間隔置きに複数のガイドローラ２２、…を取付けており、リング状のパッキンをドラム缶１の周縁部に密着させてコーン２ａとドラム缶１の開口周縁部同士間に生じる隙間を無くすとともに、各ガイドローラ２２、…によってドラム缶１の開口周縁部の周囲を取り囲むような状態で嵌め合せることが出来るようにしている。すなわち、昇降枠体１８を上昇させた状態でドラム缶１の下面を支持アーム１６、１６で支持し、昇降枠体１８を降下させてコーン２ａをドラム缶１の上部に被せてドラム缶１を上下方向に挟持した際、ドラム缶１の開口部周縁とコーン２ａの開口周縁部をパッキンで密封するとともに、各ガイドローラ２２、…でドラム缶１の開口周縁部の周囲を取り囲み、ドラム缶１の姿勢を変換してもドラム缶１がズレ落ちることがないようにしている。
【００２０】
以上のような回転式ドラム缶反転機３は、支持アーム１６、１６とバルブ付コーン部材２によってドラム缶１を上下方向に挟持すると、本体１３のガイド溝１３ａに沿って昇降自在とされ、また反転プレート１５が水平回転軸１４まわりに回転することによってドラム缶１を１８０度反転させることが出来るようにされている。そして、垂直回転軸１２まわりに本体１３自体を回転させれば、ドラム缶１の位置を換えることも出来る。
【００２１】
次に、前記バルブ制御ユニット４について説明する。
このバルブ制御ユニット４は、例えば制御スイッチ、液晶タッチパネル、シーケンサ、プリンタ等の入出力部、演算処理部等を備えたシーケンス制御回路として構成され、前記電子天秤５ａ、５ｂから入力信号を受けることが出来るようにされるとともに、バルブ２ｂの駆動モータ２１に制御信号を送ることが出来るようにしている。
そして、例えばバルブ２ｂが開状態にある時、電子天秤５ａ、５ｂが所定の設定重量を読取った時点で駆動モータ２１を介してバルブ２ｂを閉鎖するようにしている。
【００２２】
また、このバルブ２ｂを閉鎖する設定重量は、例えばタッチパネル等によって任意に設定出来るようにしており、また、弁を閉じて供給を終えた最終段階での供給重量をプリンタで打出すようにしている。
尚、ここで用いるバルブは、通電が停止すると閉鎖されるようなタイプとしている。
【００２３】
以上のような自動計量供給装置の作用等について説明する。
まず、シリコン粒状原料入りのドラム缶１をフリーローラＲ上に載置し、上蓋を取った状態にセットする。そして、回転式ドラム缶反転機３を起動させると、バルブ付コーン部材２は自動的に降下し、ドラム缶１の上部開口部を覆うとともに、ドラム缶１は支持アーム１６、１６とバルブ付コーン部材２でチャックされて上方に持上げられる。
【００２４】
ドラム缶１が所定の高さに達すると、水平回転軸１４まわりに１８０度反転させられ、バルブ２ｂが下方となってドラム缶１内部のシリコン粒状原料がバルブ２ｂから排出可能な姿勢にセットされる。但し、バルブ２ｂは閉鎖されているため実際には出ない。
【００２５】
この時、石英リチャージ管６又はビニール袋７のいずれか一方が供給部で電子天秤５ａ、５ｂ上に位置決めされて待機しており、本体１３を垂直回転軸１２まわりに約９０度回転させてドラム缶１を供給部に臨ませる。又この際、ドラム缶１の高さは、石英リチャージ管６に供給する場合とビニール袋７に供給する場合とで異なる２種類の高さ（例えば図１の実線位置と破線位置）にセットされ、どちらの場合でも最適の高さから供給出来るようにしている。
【００２６】
そして、例えばタッチパネル等で供給すべき重量を設定し、スタートボタンを押せば、バルブ２ｂが開いて自動供給が開始され、設定重量に達するとバルブ２ｂが閉鎖して供給が停止する。そして、最終的な供給量がプリントアウトされ、例えば密封して保存するビニール袋７に添付される。
【００２７】
ところで、以上のような自動供給中に、バルブ２ｂと石英リチャージ管６、又はビニール袋７との間の隙間から粉塵が舞い上がり、作業空間が汚染されて環境衛生上好ましくない。
そこで、本案では、バルブ２ｂの下方周辺に発生する粉塵を処理するため集塵機構２３を設けている。そしてこの集塵機構２３は、例えばバルブ２ｂの下端部周囲を取り囲む排気フード２４と、この排気フード２４に連通する排気ダクト２５と、吸引部２６によって構成している。
【００２８】
そしてこの場合は、作業に伴う粉塵が処理され室内をクリーンな環境に保持出来るため環境衛生上好ましい。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３０】
例えば、上記の実施形態において、回転式ドラム缶反転機３の構成は任意であり、必ずしも１８０度反転させる必要はなく、供給口から排出可能な姿勢に変換出来れば良い。
また、移載容器も石英リチャージ管６とビニール袋７に限定されるものではないことはいうまでもなく、例えばルツボに粒状物を供給してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明の自動計量供給装置は、請求項１のように、ドラム缶の供給口の出口部にバルブを装着し、このバルブを重量測定手段が読取った設定重量で制御するようにしたため、シリコン粒状原料の供給作業が自動化され、労力の軽減が図られるとともに、初期原料量、リチャージ量ともにバラツキのない正確な投入量に設定出来る。そしてこのバラツキをなくすことで、結晶品質の向上、特に格子間酸素濃度のバラツキ低減が図られる。また、原料の中に異物等が入り込んで原料汚染を招くような不具合もない。
そして、請求項２のように、ドラム缶の姿勢を変換する姿勢変換手段を設ければ、例えば供給口がドラム缶の上部に設けられるような場合でも容易に作業出来る。
【００３２】
また、請求項３のように、移載容器内に供給するシリコン粒状原料の重量を任意の量に設定可能にすれば、各種移載容器に各種重量のシリコン粒状原料を詰めることが出来、便利である。
また請求項４のように、電源がオフになるとバルブを閉に制御するようにすれば、例えば原料を供給中に停電等の事態が生じても、無制限にドラム缶内のシリコン粒状原料が出尽くしてしまうことがない。
【００３３】
また請求項５のように、最終的な移載容器内のシリコン粒状原料の供給量をプリンタで印字すれば、例えば袋に添付しておく等により管理が容易となる。
そして請求項６のように、バルブの周辺に集塵機構を設けてバルブ附近に発生する粉塵を吸引処理すれば、作業環境をクリーンな状態に維持出来、環境衛生上好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動計量供給装置の全体構成例図である。
【図２】姿勢変換手段の構成例の側面図である。
【図３】姿勢変換手段の構成例の正面図である。
【図４】集塵機構の構成例図である。
【符号の説明】
１…ドラム缶、                      ２…バルブ付コーン、
２ａ…コーン、                      ２ｂ…バルブ、
３…回転式ドラム缶反転機、          ４…バルブ制御ユニット、
５ａ…第１電子天秤、                ５ｂ…第２電子天秤、
６…石英リチャージ管、              ７…ビニール袋、
８…支持台車、                      ９…袋保持容器、
１１…搬送台車、                    １２…垂直回転軸、
１３…本体、                        １３ａ…ガイド溝、
１４…水平回転軸、                  １５…反転プレート、
１５ａ…ガイドレール、              １６…支持アーム、
１７…スライドガイド、              １８…昇降枠体、
１８ａ…張出し部、                  １９…リンク機構、
２１…駆動モータ、                  ２２…ガイドローラ、
２３…集塵機構、                    ２４…排気フード、
２５…排気ダクト、                  ２６…吸引部、
Ｒ…フリーローラ。
【図１】
0003555309.tif 000002
【図２】
0003555309.tif 000003
【図３】
0003555309.tif 000004
【図４】
0003555309.tif 000005