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JP4800292B2 - Melting equipment - Google Patents

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JP4800292B2 JP2007335361A JP2007335361A JP4800292B2 JP 4800292 B2 JP4800292 B2 JP 4800292B2 JP 2007335361 A JP2007335361 A JP 2007335361A JP 2007335361 A JP2007335361 A JP 2007335361A JP 4800292 B2 JP4800292 B2 JP 4800292B2
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Description

本発明は、供給された固体原料を加熱して融解するのに用いられる融解装置に関する。   The present invention relates to a melting apparatus used for heating and melting a supplied solid raw material.

シリコンなどの半導体の結晶体は、IC,LSIなどの半導体デバイス材料として広く用いられる。   Semiconductor crystal materials such as silicon are widely used as semiconductor device materials such as IC and LSI.

結晶製造装置において、結晶体を継続的に製造するために、結晶体が製造される坩堝に、固体原料または融液原料を随時供給する装置が種々提案されている。大径かつ長大な結晶体を連続的に製造するために、坩堝から引上げられる結晶体の成長容量に応じて、坩堝に貯留される融液原料に向けて、固体原料である顆粒状のシリコンが供給される装置が、たとえば特許文献1に開示されている。   Various apparatuses for supplying a solid material or a melt material as needed to a crucible in which a crystal body is manufactured have been proposed in order to continuously manufacture a crystal body in a crystal manufacturing apparatus. In order to continuously produce large-diameter and long-sized crystals, depending on the growth capacity of the crystals pulled up from the crucible, the granular silicon which is a solid material is directed toward the melt material stored in the crucible. An apparatus to be supplied is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献1に開示される装置では、坩堝内に融液原料の液面を液面下で連通した状態で内、外の領域に区分する隔壁が配置される。さらに前記隔壁に、前記坩堝の外側領域からの融液原料の飛散を防止する飛散防止板が設けられる。また、固体原料を坩堝に案内する原料供給管および原料導入治具が、坩堝の上方に配置される。ここで、特許文献1に開示される装置においては、坩堝に供給される固体原料は、粒状シリコン種をシランガスなどに暴露することによって成長させて製造される顆粒状シリコンである。   In the apparatus disclosed in Patent Document 1, a partition wall is arranged in the crucible to divide the melt raw material into inner and outer regions in a state where the melt surface is communicated below the liquid surface. Further, a scattering prevention plate for preventing the melt raw material from scattering from the outer region of the crucible is provided on the partition wall. A raw material supply pipe and a raw material introduction jig for guiding the solid raw material to the crucible are arranged above the crucible. Here, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, the solid raw material supplied to the crucible is granular silicon produced by growing granular silicon species by exposure to silane gas or the like.

特許文献1に開示される装置で結晶体を製造する場合、坩堝および種結晶を回転させた状態で、前記隔壁によって区分された坩堝内の内側領域の融液に種結晶を浸して、引上げを行う。このとき、坩堝から引上げられる結晶体の成長容量に応じて、固体原料である顆粒状のシリコンが、原料供給管およびロートに管部を接続した原料導入治具を通して、前記隔壁によって区分された坩堝内の外側領域に供給される。供給された顆粒状のシリコン固体原料は、坩堝内で融解されて融液となり、結晶体を製造するための融液原料となる。このような特許文献1に開示される装置では、坩堝に貯留される融液原料に、顆粒状のシリコン固体原料を随時供給して融解させることで、結晶体を継続的に製造することが可能である。   When producing a crystal with the apparatus disclosed in Patent Document 1, with the crucible and the seed crystal rotated, the seed crystal is immersed in the melt in the inner region in the crucible divided by the partition wall, and then pulled up. Do. At this time, according to the growth capacity of the crystal pulled up from the crucible, the granular silicon, which is a solid raw material, is divided by the partition through the raw material supply pipe and the raw material introduction jig having a pipe connected to the funnel. Supplied to the inner outer region. The supplied granular silicon solid raw material is melted in a crucible to become a melt, and becomes a melt raw material for producing a crystal. In such an apparatus disclosed in Patent Document 1, it is possible to continuously produce a crystal by supplying a molten silicon raw material stored in a crucible and melting it at any time. It is.

しかしながら、特許文献1に開示される装置では、融液原料に向けて供給される固体原料が、粒状シリコン種をシランガスなどに暴露することによって成長させて製造される顆粒状シリコンである。顆粒状シリコンは、シーメンス法によって製造される多結晶シリコン棒と比較してコストが高い。シーメンス法によって製造される多結晶シリコン棒は、劈開して、塊状のシリコン原料とし、融液原料に向けて供給する固体原料として使用される。多結晶シリコン棒は、劈開する回数を増やすことによって顆粒形状にすることができるが、劈開作業および得られた固体原料を洗浄する工数が増えて、コストが高くなる。そのためコスト低減のためには、最小限の劈開回数で作成された、大サイズの塊状シリコンを固体原料として使用する必要がある。   However, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, the solid raw material supplied toward the melt raw material is granular silicon that is produced by exposing granular silicon species to silane gas or the like. Granular silicon is expensive compared to polycrystalline silicon rods produced by the Siemens process. A polycrystalline silicon rod produced by the Siemens method is cleaved to form a bulk silicon raw material, which is used as a solid raw material supplied toward the melt raw material. The polycrystalline silicon rod can be formed into a granular shape by increasing the number of times of cleavage, but the cost is increased due to an increase in the number of steps for cleaving and cleaning the obtained solid raw material. Therefore, in order to reduce costs, it is necessary to use large-sized lump silicon produced with a minimum number of cleavages as a solid material.

特許文献1に開示される装置において、固体原料として大サイズの塊状シリコンを使用する場合、塊状シリコンは、原料供給管および原料導入治具を通して、融液原料に向けて供給される。そのため、塊状シリコンが原料供給管に向けて供給される供給位置は、原料供給管を用いない場合に比べて、塊状シリコンが供給される融液原料の融液表面に対して高い位置となる。前記供給位置における塊状シリコンの位置エネルギーは、原料供給管を用いない場合に比べて大きくなるので、塊状シリコンが融液原料の融液表面に落下したとき、多量かつ激しいスプラッシュが発生する場合がある。この多量のスプラッシュが坩堝内の隔壁に設けられる飛散防止板に付着すると、スプラッシュの構成であるシリコンと飛散防止板の熱膨張率の差によって、飛散防止板が割れたり、欠けたりする場合がある。   In the apparatus disclosed in Patent Document 1, when large-sized lump silicon is used as a solid material, the lump silicon is supplied toward the melt material through a material supply pipe and a material introduction jig. Therefore, the supply position at which the bulk silicon is supplied toward the raw material supply pipe is higher than the melt surface of the melt raw material to which the bulk silicon is supplied, compared to the case where the raw material supply pipe is not used. Since the potential energy of the bulk silicon at the supply position is larger than when the raw material supply pipe is not used, a large amount and intense splash may occur when the bulk silicon falls on the melt surface of the melt raw material. . If this large amount of splash adheres to the anti-scattering plate provided on the partition wall in the crucible, the anti-scattering plate may be cracked or chipped due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and the anti-scattering plate. .

さらに原料供給管の下端に多量のスプラッシュが付着して、原料供給管の開口部を塞ぐと、塊状シリコンを融液表面に向けて供給できなくなる場合がある。   Furthermore, if a large amount of splash adheres to the lower end of the raw material supply pipe and closes the opening of the raw material supply pipe, the bulk silicon may not be supplied toward the melt surface.

また、大サイズの塊状シリコンが原料供給管に向けて供給される場合、塊状シリコンが原料供給管の管内部で、ブリッジを形成して詰まることがないように、原料供給管の管内径を、1つの塊状シリコンの大きさの3倍程度に設計する必要がある。このように管内径が設計された原料供給管においては、原料供給管の設置面積が大きくなるとともに、コストが高くなる。さらに原料供給管には、前述のように多量のスプラッシュが付着するので、原料供給管を頻繁に交換する必要があり、ランニングコストも増大する。   Further, when large-sized lump silicon is supplied toward the raw material supply pipe, the inner diameter of the raw material supply pipe is set so that the lump silicon does not form a bridge inside the raw material supply pipe. It is necessary to design about 3 times the size of one lump silicon. In the raw material supply pipe having such a designed pipe inner diameter, the installation area of the raw material supply pipe is increased and the cost is increased. Furthermore, since a large amount of splash adheres to the raw material supply pipe as described above, it is necessary to frequently replace the raw material supply pipe, and the running cost increases.

特許文献2に開示される装置では、融液表面に向けて固体原料を供給するための供給管の内部に、たとえば一定間隔毎に互い違いに、それぞれ下方に傾斜した状態で邪魔板が固定されている。このような特許文献2に開示される装置において、固体原料を融液表面に向けて供給する場合、供給管内を通過する固体原料は、供給管内に配置される邪魔板によって落下速度が低下される。そのため、大サイズの塊状の固体原料が融液表面に向けて供給された場合においても、スプラッシュの発生を抑制することができる。   In the apparatus disclosed in Patent Document 2, baffle plates are fixed inside the supply pipe for supplying the solid raw material toward the melt surface, for example, alternately at regular intervals, in a state of being inclined downward. Yes. In such an apparatus disclosed in Patent Document 2, when the solid material is supplied toward the melt surface, the falling speed of the solid material passing through the supply pipe is lowered by the baffle plate arranged in the supply pipe. . Therefore, even when a large-sized massive solid material is supplied toward the melt surface, the occurrence of splash can be suppressed.

また、大サイズの塊状の固体原料は、顆粒状の固体原料に比べて単位重量当たりの表面積が小さいので融解し難い。そのため、融液表面に向けて供給された固体原料が、未融解状態で融液表面に浮遊する場合がある。未融解状態の固体原料が融液表面に所定量より多く浮遊した状態で、融解能力を超えた過剰の固体原料が追加供給されると、固体原料の融解の進行が停止する場合がある。   In addition, a large-sized solid solid material is difficult to melt because it has a smaller surface area per unit weight than a granular solid material. Therefore, the solid raw material supplied toward the melt surface may float on the melt surface in an unmelted state. If an excessive amount of solid material exceeding the melting capacity is additionally supplied in a state where the unmelted solid material floats more than a predetermined amount on the melt surface, the progress of melting of the solid material may stop.

特許文献3に開示される装置は、融液原料を採取するサンプリング室が設けられて、融液原料の状態を観察できるようになっている。また、特許文献4に開示される装置は、坩堝内における融液原料の融解状態を観察できる覗き窓が配置されている。   The apparatus disclosed in Patent Document 3 is provided with a sampling chamber for collecting a melt raw material so that the state of the melt raw material can be observed. In addition, the apparatus disclosed in Patent Document 4 is provided with a viewing window through which the molten state of the melt raw material in the crucible can be observed.

特開平2−9790号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-9790 特開平1−119594号公報JP-A-1-119594 特開平7−180968号公報JP-A-7-180968 実開平7−22397号公報Japanese Utility Model Publication No. 7-22397

特許文献3、特許文献4に開示される装置では、作業者が融液原料の状態を目視観察して、固体原料が融液表面に浮遊しているか否かを判断する。そして、作業者は、未融解状態の固体原料が融液表面に所定量より多く浮遊していると判断した場合に、固体原料の供給を停止する。このように、特許文献3、特許文献4に開示される装置では、作業者に煩わしい操作を強いることになる。また、たとえば、覗き窓を配置する場合、装置の形態によっては、融液表面の状態を全体にわたって観察できるような位置に、覗き窓を配置することが困難な場合もあり、融液表面状態を観察するには不充分である。そのため、未融解状態の固体原料が融液表面に所定量以上浮遊した状態で、融解能力を超えた過剰の固体原料が追加供給されることが発生して、固体原料の融解の進行が停止する。このように、固体原料の融解の進行が停止した場合、固体原料を随時供給することができなくなり、結晶体を継続的に製造することができなくなる。   In the devices disclosed in Patent Literature 3 and Patent Literature 4, an operator visually observes the state of the melt raw material to determine whether or not the solid raw material is floating on the melt surface. Then, when the operator determines that the unmelted solid material is floating more than a predetermined amount on the melt surface, the worker stops supplying the solid material. As described above, in the apparatuses disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4, the operator is forced to perform troublesome operations. In addition, for example, when arranging a viewing window, depending on the configuration of the apparatus, it may be difficult to arrange the viewing window at a position where the state of the melt surface can be observed throughout. Insufficient to observe. Therefore, in the state where the unmelted solid material floats on the surface of the melt for a predetermined amount or more, excess solid material exceeding the melting capacity is additionally supplied, and the progress of melting of the solid material is stopped. . Thus, when the progress of melting of the solid raw material is stopped, the solid raw material cannot be supplied at any time, and the crystal cannot be continuously produced.

したがって本発明の目的は、供給された固体原料を融解する融解装置において、作業者に煩わしい操作を強いることなく、固体原料が融液表面に浮遊しているか否かを判断することが可能な融解装置を提供することである。また、融解能力を超えた過剰の固体原料が供給されるのを防止して、固体原料の融解の進行が停止するのを防止し、固体原料を随時供給して継続的に固体原料の融解を実行可能な融解装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a melting apparatus that melts the supplied solid material, and can determine whether the solid material is floating on the surface of the melt without forcing the operator to perform troublesome operations. Is to provide a device. In addition, it is possible to prevent excessive solid materials exceeding the melting capacity from being supplied, to prevent the progress of melting of solid materials from stopping, and to supply solid materials as needed to continuously melt solid materials. It is to provide a viable melting device.

本発明は、供給された固体原料を加熱して融解するのに用いられる融解装置であって、
固体原料が融解された融液を貯留する坩堝と、
前記坩堝を加熱する加熱手段と、
前記坩堝の開口に対して鉛直方向上方に配置されて、鉛直方向下端部に排出口が形成され、前記排出口とは水平方向にずれた位置で鉛直方向上端部に投入口が形成され、前記投入口から鉛直方向下方に進むにつれて水平方向に進んで前記排出口に連なる傾斜面が形成される案内部を有して、前記坩堝に固体原料を供給する固体原料供給手段と、
前記坩堝に貯留される融液の表面に、未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出する検出手段とを備えることを特徴とする融解装置である。
The present invention is a melting apparatus used for heating and melting a supplied solid raw material,
A crucible for storing a melt obtained by melting a solid raw material;
Heating means for heating the crucible;
Arranged vertically above the opening of the crucible, a discharge port is formed at the lower end in the vertical direction, and an input port is formed at the upper end in the vertical direction at a position shifted in the horizontal direction from the discharge port, A solid raw material supply means for supplying a solid raw material to the crucible, having a guide portion that is formed in an inclined surface that is connected to the discharge port in a horizontal direction as it proceeds vertically downward from the input port;
A melting apparatus comprising: a detecting unit that detects that an unmelted solid raw material is floating on a surface of a melt stored in the crucible.

また本発明は、前記検出手段は、前記坩堝に貯留される融液の表面から放射される熱を検出して、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出するように構成されることを特徴とする。   According to the present invention, the detecting means detects heat radiated from the surface of the melt stored in the crucible to detect that an unmelted solid material is floating on the melt surface. It is comprised by this.

また本発明は、前記検出手段は、前記坩堝に貯留された融液の表面よりも上方かつ前記投入口の下方である位置のうち、少なくとも1つの位置の温度を計測して、坩堝に貯留された融液の表面から放射される熱を検出し、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出するように構成されることを特徴とする。   According to the present invention, the detecting means measures the temperature of at least one of the positions above the surface of the melt stored in the crucible and below the inlet, and is stored in the crucible. It is characterized by detecting heat radiated from the surface of the melt and detecting that an unmelted solid material is floating on the surface of the melt.

また本発明は、前記検出手段は、前記坩堝に貯留された融液の表面の明度を検出して、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出するように構成されることを特徴とする。   Further, the present invention is configured such that the detection means detects the brightness of the surface of the melt stored in the crucible and detects that an unmelted solid material is floating on the melt surface. It is characterized by that.

また本発明は、前記検出手段から出力される検出結果と、所定の出力値とを比較して、検出手段から出力される検出結果が、前記所定の出力値に基づいて設定される範囲内ではない場合に、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していることを判断し、前記固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させる制御手段を有することを特徴とする。   Further, the present invention compares the detection result output from the detection means with a predetermined output value, and the detection result output from the detection means is within a range set based on the predetermined output value. When there is not, it is characterized by having a control means for judging that more than a predetermined amount of the solid raw material is floating on the melt surface and stopping the operation of supplying the solid raw material to the crucible of the solid raw material supply means.

また本発明は、前記制御手段は、所定の検出開始時間が経過した後に前記検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していると判断すると、前記固体原料供給手段の前記坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させることを特徴とする。   In the present invention, the control means determines that more than a predetermined amount of solid material is floating on the melt surface based on a detection result output from the detection means after a predetermined detection start time has elapsed. The solid raw material supply means stops the supply operation of the solid raw material to the crucible.

また本発明は、前記検出開始時間は、前記固体原料供給手段が一度に坩堝に固体原料を供給する供給量と、前記加熱手段の加熱能力とから算出される融解能力算出時間以上に設定されることを特徴とする。   In the present invention, the detection start time is set to be equal to or longer than the melting capacity calculation time calculated from the supply amount of the solid raw material supply means supplying the solid raw material to the crucible at a time and the heating capacity of the heating means. It is characterized by that.

また本発明は、前記制御手段は、前記検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していることを判断すると、警告表示するとともに、前記固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させることを特徴とする。   Further, in the present invention, when the control unit determines that more than a predetermined amount of the solid material is floating on the melt surface based on the detection result output from the detection unit, the control unit displays a warning and the solid The solid raw material supply operation to the crucible of the raw material supply means is stopped.

また本発明は、前記制御手段は、前記検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していないことを判断すると、前記固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を再開させることを特徴とする。   In the present invention, when the control means determines that more than a predetermined amount of the solid raw material is not floating on the melt surface based on the detection result output from the detection means, the crucible of the solid raw material supply means The solid raw material supply operation is resumed.

本発明によれば、検出手段は、坩堝内に貯留される融液の表面に、未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出する。そのため、作業者に煩わしい操作を強いることなく、固体原料が融液表面に浮遊しているか否かを判断することができる。   According to the present invention, the detection means detects that an unmelted solid material is floating on the surface of the melt stored in the crucible. Therefore, it is possible to determine whether or not the solid raw material is floating on the melt surface without forcing the operator to perform troublesome operations.

また本発明によれば、検出手段は、坩堝に貯留された融液の表面から放射される熱を検出する。融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していると、固体原料が融液表面から放射される熱を遮る。そのため、検出手段が融液表面から放射される熱を検出することによって、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出することができる。   According to the invention, the detection means detects heat radiated from the surface of the melt stored in the crucible. If an unmelted solid raw material floats on the melt surface, the solid raw material blocks heat radiated from the melt surface. Therefore, when the detection means detects the heat radiated from the melt surface, it is possible to detect that an unmelted solid material is floating on the melt surface.

また本発明によれば、検出手段は、坩堝に貯留された融液の表面よりも上方かつ投入口の下方である位置のうち、少なくとも1つの位置の温度を計測する。そのため、検出手段は、坩堝に貯留された融液の表面から放射される熱を検出することができる。したがって、検出手段は、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出することができる。   According to the invention, the detecting means measures the temperature of at least one position among positions above the surface of the melt stored in the crucible and below the inlet. Therefore, the detection means can detect the heat radiated from the surface of the melt stored in the crucible. Therefore, the detection means can detect that the unmelted solid material is floating on the melt surface.

また本発明によれば、検出手段は、坩堝に貯留される融液の表面の明度を検出する。融液と固体原料とは明度が異なるので、検出手段が融液表面の明度を検出することによって、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出することができる。   According to the invention, the detection means detects the brightness of the surface of the melt stored in the crucible. Since the brightness of the melt is different from that of the solid material, the detection means can detect that the unmelted solid material is floating on the surface of the melt by detecting the brightness of the surface of the melt.

また本発明によれば、制御手段は、検出手段から出力される検出結果と、所定の出力値とを比較して、検出手段から出力される検出結果が、所定の出力値に基づいて設定される範囲内ではない場合に、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していることを判断すると、固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させる。そのため、所定量より多い固体原料が融液表面に浮遊した状態で固体原料が供給されるのを防止して、固体原料の融解の進行が停止するのを防止することができる。したがって、固体原料を坩堝に随時供給し継続的に固体原料の融解が実行可能となる。   According to the invention, the control means compares the detection result output from the detection means with a predetermined output value, and the detection result output from the detection means is set based on the predetermined output value. If it is not within the range, if it is determined that more than a predetermined amount of the solid material is floating on the surface of the melt, the operation of supplying the solid material to the crucible of the solid material supply means is stopped. Therefore, it is possible to prevent the solid raw material from being supplied in a state where a larger amount of the solid raw material floats on the surface of the melt, and to prevent the progress of melting of the solid raw material from stopping. Therefore, it is possible to continuously melt the solid material by supplying the solid material to the crucible as needed.

また本発明によれば、制御手段は、所定の検出開始時間が経過した後に検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していると判断すると、固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させる。したがって、坩堝内に固体原料が供給された直後の過渡状態の影響による制御手段の誤作動を防止することができる。   According to the invention, the control means determines that more than a predetermined amount of the solid material is floating on the melt surface based on the detection result output from the detection means after the predetermined detection start time has elapsed. The solid raw material supply operation to the crucible of the solid raw material supply means is stopped. Therefore, the malfunction of the control means due to the influence of the transient state immediately after the solid raw material is supplied into the crucible can be prevented.

また本発明によれば、前記検出開始時間は、固体原料供給手段が一度に坩堝に固体原料を供給する供給量と、加熱手段の加熱能力とから算出される融解能力算出時間以上に設定される。したがって、検出開始時間後においては通常状態では坩堝に供給された固体材料は融解済みとなるため、前記制御手段は確実に異常な状態を検出し、坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させるので、所定量より多い固体原料が融液表面に浮遊した状態で固体原料が供給されるのを防止することができる。   According to the invention, the detection start time is set to be equal to or longer than the melting capacity calculation time calculated from the supply amount of the solid raw material supply means supplying the solid raw material to the crucible at a time and the heating capacity of the heating means. . Therefore, after the detection start time, since the solid material supplied to the crucible is already melted in a normal state, the control means reliably detects an abnormal state and stops the supply operation of the solid raw material to the crucible. It is possible to prevent the solid raw material from being supplied in a state where a larger amount of the solid raw material floats on the surface of the melt.

また本発明によれば、制御手段は、検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していることを判断すると、警告表示するとともに、固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させる。このように、警告表示することによって、作業者は、その警告表示に基づいて、融液表面に浮遊する固体原料を強制的に除去する等の処置を行うことができる。   Further, according to the present invention, when the control means determines that more than a predetermined amount of the solid raw material is floating on the melt surface based on the detection result output from the detection means, the control means displays a warning and displays the solid raw material. The supply operation of the solid raw material to the crucible of the supply means is stopped. Thus, by displaying the warning, the operator can take a measure such as forcibly removing the solid material floating on the melt surface based on the warning display.

また本発明によれば、制御手段は、検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していないことを判断すると、固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を再開させる。そのため、固体原料の融解の進行が停止するのを防止した状態で、固体原料を坩堝に随時供給することができる。   Further, according to the present invention, when the control means determines that more than a predetermined amount of the solid raw material is not floating on the melt surface based on the detection result output from the detection means, the control means applies to the crucible of the solid raw material supply means. The supply operation of the solid material is resumed. Therefore, the solid raw material can be supplied to the crucible as needed in a state where the progress of melting of the solid raw material is stopped.

図1は、本発明の実施の一形態である融解装置1の構成を示す断面図である。本実施例においての融解装置1は、シリコンなどの半導体の結晶体を製造する結晶製造装置の主坩堝に、融液原料を供給する装置である。本実施の形態では、融解装置1は、シリコン結晶体を製造する原料となる、シリコンから成る融液原料を供給する。融解装置1は、固体原料供給手段10と、検出手段14と、制御手段15と、副坩堝21と、加熱手段23と、融液導入手段25とを含んで構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a melting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The melting apparatus 1 in the present embodiment is an apparatus for supplying a melt raw material to a main crucible of a crystal manufacturing apparatus that manufactures a semiconductor crystal such as silicon. In the present embodiment, melting apparatus 1 supplies a melt raw material made of silicon, which is a raw material for producing a silicon crystal. The melting apparatus 1 includes a solid raw material supply unit 10, a detection unit 14, a control unit 15, a sub crucible 21, a heating unit 23, and a melt introduction unit 25.

固体原料供給手段10は、粒状、もしくは塊状の固体原料を副坩堝21に供給する手段である。固体原料供給手段10は、案内部11と、飛散防止部12と、固体原料投入部13とを含んで構成され、副坩堝21の開口に対して鉛直方向上方に配置される。   The solid raw material supply means 10 is means for supplying a granular or lump solid raw material to the auxiliary crucible 21. The solid raw material supply means 10 includes a guide part 11, a scattering prevention part 12, and a solid raw material input part 13, and is arranged vertically above the opening of the sub crucible 21.

固体原料投入部13は、固体原料2を収容して、収容された固体原料2を、後述する案内部11の投入口11cに落下させて投入する部材である。固体原料投入部13は、固体原料収容容器13aと、シャフトと、回転手段と、直動手段とを含んで構成される。固体原料収容容器13aは、固体原料2を収容する凹所が形成され、開口部が正方形である。シャフトは、固体原料収容容器13aの側面に固定される棒状部材である。シャフトは、固体原料収容容器13aの正方形状の開口部の一方の対角線が、シャフトの軸と平行となり、他方の対角線が垂直となるように、固体原料収容容器13aの側面に固定される。回転手段は、シャフトを介して固体原料収容容器13aを、水平方向に延びる回転軸線まわりの方向に回転させる。シャフトの軸方向の一方に案内部11が配置され、軸方向の他方に計量した固体原料2を固体原料収容容器13a内に添加する固体原料添加部が配置される。直動手段は、シャフトを介して固体原料収容容器13aを、シャフトの軸方向の両側に配置される案内部11と固体原料添加部との間を直線移動させる。   The solid material input unit 13 is a member that stores the solid material 2 and drops the stored solid material 2 into an input port 11c of the guide unit 11 described later. The solid raw material charging unit 13 includes a solid raw material container 13a, a shaft, rotating means, and linear motion means. The solid raw material storage container 13a has a recess for storing the solid raw material 2 and has a square opening. The shaft is a rod-like member that is fixed to the side surface of the solid material container 13a. The shaft is fixed to the side surface of the solid raw material container 13a so that one diagonal line of the square-shaped opening of the solid raw material container 13a is parallel to the axis of the shaft and the other diagonal line is vertical. The rotating means rotates the solid raw material container 13a through a shaft in a direction around a rotation axis extending in the horizontal direction. A guide portion 11 is disposed on one side of the shaft in the axial direction, and a solid material addition portion for adding the solid material 2 weighed to the other side in the axial direction into the solid material storage container 13a. The linear motion means linearly moves the solid material container 13a through the shaft between the guide portion 11 and the solid material adding portion disposed on both sides of the shaft in the axial direction.

以上のような固体原料投入部13を用いて、固体原料2を固体原料収容容器13aから案内部11の投入口11cに供給する場合、まず直動手段が、固体原料収容容器13aを固体原料添加部に移動させる。次に固体原料添加部で、計量された固体原料2が、固体原料収容容器13aに添加される。そのあと直動手段が、固体原料収容容器13aを案内部11の投入口11cの鉛直方向上方に移動させる。そのあと回転手段が、シャフトを介して固体原料収容容器13aを、水平方向に延びる回転軸線まわりの方向に回転させ、固体原料2を案内部11の投入口11cに投入する。また、固体原料収容容器13aから案内部11の投入口11cに固体原料2を投入する場合、固体原料収容容器13aの開口部から案内部11の投入口11cまでの鉛直方向の長さL3は、固体原料収容容器13aと案内部11とが接触しないように設定される。   When the solid raw material 2 is supplied from the solid raw material container 13a to the inlet 11c of the guide unit 11 using the solid raw material charging part 13 as described above, the linear motion means first adds the solid raw material container 13a to the solid raw material addition container 13a. Move to the department. Next, the measured solid raw material 2 is added to the solid raw material storage container 13a in the solid raw material addition unit. Thereafter, the linear motion means moves the solid raw material container 13a upward in the vertical direction of the inlet 11c of the guide portion 11. After that, the rotating means rotates the solid material container 13a through the shaft in the direction around the rotation axis extending in the horizontal direction, and the solid material 2 is charged into the charging port 11c of the guide portion 11. Further, when the solid raw material 2 is charged from the solid raw material container 13a to the charging port 11c of the guide unit 11, the vertical length L3 from the opening of the solid raw material container 13a to the charging port 11c of the guide unit 11 is It is set so that the solid material container 13a and the guide portion 11 do not come into contact with each other.

案内部11は、固体原料投入部13から投入された固体原料2を副坩堝21に導く部材であって、大略的に漏斗形状に形成される。案内部11は、副坩堝21の開口に対して鉛直方向上方に配置される。案内部11は、鉛直方向両側に開口が形成される略筒状に形成され、鉛直方向両側に開放される連通空間が形成される。連通空間は、下方に進むにつれて先細に形成される四角錐台形状に形成される。四角錐台形状は、四角錐のうち先端部が除去された残余の形状である。本実施形態では、連通空間は、四角錐の下底と四角錐の上底の中心とを結ぶ直線が、鉛直方向下方に進むにつれて水平方向一方に傾斜する形状に形成される。   The guide unit 11 is a member that guides the solid raw material 2 input from the solid raw material input unit 13 to the auxiliary crucible 21 and is generally formed in a funnel shape. The guide portion 11 is disposed vertically above the opening of the sub crucible 21. The guide portion 11 is formed in a substantially cylindrical shape having openings on both sides in the vertical direction, and a communication space that is open on both sides in the vertical direction is formed. The communication space is formed in a quadrangular pyramid shape that tapers as it progresses downward. The quadrangular pyramid shape is a residual shape from which the tip portion is removed from the quadrangular pyramid. In the present embodiment, the communication space is formed in a shape in which a straight line connecting the lower base of the quadrangular pyramid and the center of the upper base of the quadrangular pyramid is inclined in one horizontal direction as it goes downward in the vertical direction.

案内部11には、鉛直方向下端部に排出口11bが形成される。排出口11bは、連通空間のうち下方に形成される開口となる。また案内部11は、鉛直方向上端部に上方側開口が形成される。上方側開口のうちで一部の領域には、前記排出口11bとは水平方向にずれた位置に投入口11cが形成される。また案内部11は、連通空間に対して、鉛直方向下方から臨む傾斜面11aが形成される。傾斜面11aは、投入口11cから鉛直方向下方に進むにつれて水平方向に進んで排出口11bに連なる。また、案内部11は、連通空間に対して、傾斜面11aの傾斜方向に垂直で水平な方向にそれぞれ臨む側壁面を含んで構成される。側壁面は、傾斜面11aから屈曲して、鉛直方向および傾斜方向を含む平面に平行に延びる。また案内部11は、連通空間に対して、傾斜面11aと反対側から臨む対向面を含んで形成される。このように傾斜面と、2つの側壁面と、対向面とによって、連通空間が規定される。   The guide portion 11 has a discharge port 11b formed at the lower end in the vertical direction. The discharge port 11b is an opening formed below the communication space. Further, the guide portion 11 has an upper opening at the upper end in the vertical direction. In a part of the upper side opening, a charging port 11c is formed at a position shifted in the horizontal direction from the discharge port 11b. Further, the guide portion 11 is formed with an inclined surface 11a facing the communication space from below in the vertical direction. The inclined surface 11a progresses in the horizontal direction as it goes downward in the vertical direction from the input port 11c, and continues to the discharge port 11b. Moreover, the guide part 11 is comprised including the side wall surface which faces each in a horizontal direction perpendicular | vertical to the inclination direction of the inclined surface 11a with respect to communication space. The side wall surface is bent from the inclined surface 11a and extends parallel to a plane including the vertical direction and the inclined direction. Moreover, the guide part 11 is formed including the opposing surface which faces a communicating space from the opposite side to the inclined surface 11a. Thus, the communication space is defined by the inclined surface, the two side wall surfaces, and the opposing surface.

傾斜面11aと水平面とが成す鋭角θは、固体原料が傾斜面11aを滑落可能となるように設定される。また、案内部11のうち、投入口11cから排出口11bまでの鉛直方向の長さL1、融液導入手段25の導入口25aから排出口11bまでの水平方向の長さL2および排出口11bから副坩堝21内で貯留される融液原料3の融液面までの鉛直方向の長さL4は、固体原料2を投入口11cに投入するためのスペース、投入される固体原料2の大きさおよび固体原料2の投入量などを考慮して設定される。   The acute angle θ formed by the inclined surface 11a and the horizontal plane is set so that the solid material can slide down the inclined surface 11a. Further, in the guide portion 11, the vertical length L1 from the inlet 11c to the outlet 11b, the horizontal length L2 from the inlet 25a to the outlet 11b of the melt introduction means 25, and the outlet 11b. The length L4 in the vertical direction to the melt surface of the melt raw material 3 stored in the sub crucible 21 is a space for introducing the solid raw material 2 into the input port 11c, the size of the solid raw material 2 to be introduced, and It is set in consideration of the input amount of the solid raw material 2 and the like.

ここで、固体原料2が副坩堝21内に貯留された融液原料3内に進入すると、融液面に対して融液原料3の一部が鉛直方向上方に飛散するいわゆるスプラッシュが発生する。本実施形態では、案内部11には傾斜面11aが形成されるので、案内部11は、固体原料投入部13から投入された固体原料2を案内するとともに、鉛直方向の落下速度を減速させて、副坩堝21に導く。そのため、固体原料2が融液表面に落下する衝撃によって発生するスプラッシュを抑制することができる。   Here, when the solid raw material 2 enters the melt raw material 3 stored in the auxiliary crucible 21, a so-called splash is generated in which a part of the melt raw material 3 scatters upward in the vertical direction with respect to the melt surface. In this embodiment, since the inclined surface 11a is formed in the guide part 11, the guide part 11 guides the solid raw material 2 input from the solid raw material input part 13 and decelerates the falling speed in the vertical direction. To the auxiliary crucible 21. Therefore, the splash generated by the impact of the solid raw material 2 falling on the melt surface can be suppressed.

飛散防止部12は、固体原料2が副坩堝21に供給されたときに発生するスプラッシュが連通空間よりも上方へ飛散することを抑制する部材である。本実施の形態では、飛散防止部12は、案内部11の上端部に載置される。具体的には、飛散防止部12は、排出口11bの上方で、かつ傾斜面11aの上方に配置される。飛散防止部12は、断面形状が略L字状となる形状に形成される。飛散防止部12は、排出口被覆部12bと、排出口被覆部12bから上方に屈曲する屈曲部12aとを含んで構成される。排出口被覆部12bは、板状に形成されて、連通空間のうちで投入口11cを除く上方側開口を塞ぎ、案内部11出口11bの鉛直方向上方に配置される。また屈曲部12aは、板状に形成されて、排出口被覆部12bのうち、案内部11の投入口11c寄りの部分から上方に屈曲する。   The scattering prevention unit 12 is a member that suppresses splashing of the splash generated when the solid raw material 2 is supplied to the sub crucible 21 upward from the communication space. In the present embodiment, the scattering prevention unit 12 is placed on the upper end of the guide unit 11. Specifically, the scattering prevention unit 12 is disposed above the discharge port 11b and above the inclined surface 11a. The scattering prevention part 12 is formed in a shape in which the cross-sectional shape is substantially L-shaped. The scattering prevention part 12 is comprised including the discharge port coating | coated part 12b and the bending part 12a bent upwards from the discharge port coating | coated part 12b. The discharge port covering portion 12b is formed in a plate shape, closes the upper opening except the input port 11c in the communication space, and is disposed above the guide portion 11 outlet 11b in the vertical direction. The bent portion 12a is formed in a plate shape and bends upward from a portion of the discharge port covering portion 12b near the input port 11c.

副坩堝21は、固体原料供給手段10から供給された固体原料2および固体原料2が融解された融液原料3を、貯留する部材である。本実施の形態では、副坩堝21は円筒状に形成され、上面から鉛直方向下方に向けて円柱状の凹所が形成される。副坩堝21の側面および下面には、断熱部材22が被覆される。断熱部材22は、副坩堝21からの放熱を抑制して、副坩堝21が加熱手段23によって効率よく加熱されるための部材である。   The sub crucible 21 is a member that stores the solid raw material 2 supplied from the solid raw material supply means 10 and the melt raw material 3 in which the solid raw material 2 is melted. In the present embodiment, the sub crucible 21 is formed in a cylindrical shape, and a cylindrical recess is formed from the upper surface downward in the vertical direction. A heat insulating member 22 is coated on the side surface and the lower surface of the sub crucible 21. The heat insulating member 22 is a member for suppressing heat radiation from the sub crucible 21 and for efficiently heating the sub crucible 21 by the heating means 23.

加熱手段23は、副坩堝21を加熱する手段である。加熱手段23は、副坩堝21の側面を被覆する断熱部材22の周囲を囲むように設けられる。加熱手段23としては、誘導加熱手段によって実現される。前記誘導加熱手段では、副坩堝21の側面を被覆する断熱部材22の周囲を囲むように設けられた誘導加熱コイルに電流を流すことによって、副坩堝21を加熱することができる。加熱手段としては、前記誘導加熱手段の他に、カーボンなどで形成された発熱部材に電流を流すことによって副坩堝21を加熱する、抵抗加熱手段でもよい。加熱手段23を副坩堝21の外周に配置することによって、副坩堝21に供給された固体原料2を融解させ、かつ副坩堝21内で貯留される融液原料3を常時融解した状態に維持することができる。   The heating means 23 is a means for heating the auxiliary crucible 21. The heating means 23 is provided so as to surround the periphery of the heat insulating member 22 that covers the side surface of the auxiliary crucible 21. The heating means 23 is realized by induction heating means. In the induction heating means, the auxiliary crucible 21 can be heated by passing an electric current through an induction heating coil provided so as to surround the periphery of the heat insulating member 22 covering the side surface of the auxiliary crucible 21. As the heating means, in addition to the induction heating means, a resistance heating means for heating the auxiliary crucible 21 by passing an electric current through a heat generating member made of carbon or the like may be used. By disposing the heating means 23 on the outer periphery of the auxiliary crucible 21, the solid raw material 2 supplied to the auxiliary crucible 21 is melted, and the melt raw material 3 stored in the auxiliary crucible 21 is maintained in a constantly melted state. be able to.

融液導入手段25は、副坩堝21内に貯留される融液原料3を結晶製造装置の主坩堝に導く手段である。融液導入手段25は、副坩堝21の側面に配置され、副坩堝21の側壁に形成される導入口25aから鉛直方向下方に向けて傾斜する流路形成部25bを有する。流路形成部25bは、内部が中空の円筒形状の部材である。導入口25aから溢れ出た融液原料3は、流路形成部25bの内部を流過して、主坩堝に導かれる。融液導入手段25を用いて、副坩堝21に貯留される融液原料3を主坩堝に供給する場合、副坩堝21内の融液原料3の融液面が、副坩堝21の側壁に形成される融液導入手段25の導入口25aより下側になるように、融液原料3が副坩堝21内に貯留される。この状態で副坩堝21に固体原料2が供給されると、固体原料2の投入量に応じた融液原料3が、導入口25aから溢れ出る。導入口25aから溢れ出た融液原料3は、融液導入手段25の流路形成部25b内を流過して、主坩堝に供給される。   The melt introducing means 25 is means for guiding the melt raw material 3 stored in the sub crucible 21 to the main crucible of the crystal manufacturing apparatus. The melt introducing means 25 has a flow path forming portion 25b that is disposed on the side surface of the sub crucible 21 and is inclined downward in the vertical direction from an inlet 25a formed in the side wall of the sub crucible 21. The flow path forming portion 25b is a cylindrical member having a hollow inside. The melt raw material 3 overflowing from the inlet 25a flows through the flow path forming portion 25b and is guided to the main crucible. When the melt raw material 3 stored in the sub crucible 21 is supplied to the main crucible using the melt introduction means 25, the melt surface of the melt raw material 3 in the sub crucible 21 is formed on the side wall of the sub crucible 21. The melt raw material 3 is stored in the auxiliary crucible 21 so as to be lower than the inlet 25 a of the melt introducing means 25. When the solid raw material 2 is supplied to the auxiliary crucible 21 in this state, the melt raw material 3 corresponding to the input amount of the solid raw material 2 overflows from the inlet 25a. The melt raw material 3 overflowing from the introduction port 25a flows through the flow path forming portion 25b of the melt introduction means 25 and is supplied to the main crucible.

また、副坩堝21の中心軸線に垂直な断面で見た場合、融液導入手段25の導入口25aと、案内部11の排出口11bとが、中心に関して略点対称となる位置にそれぞれ配置される。案内部11の排出口11bから副坩堝21に供給された固体原料2が、融液導入手段25の導入口25aに到達しないように、図示しない邪魔板が副坩堝21内部に設けてある。   Further, when viewed in a cross section perpendicular to the central axis of the sub crucible 21, the inlet 25a of the melt introducing means 25 and the outlet 11b of the guide portion 11 are respectively arranged at positions that are substantially point-symmetric with respect to the center. The A baffle plate (not shown) is provided inside the sub crucible 21 so that the solid raw material 2 supplied to the sub crucible 21 from the discharge port 11 b of the guide portion 11 does not reach the introduction port 25 a of the melt introduction means 25.

検出手段14は、副坩堝21に貯留される融液原料3の表面に、未融解状態の固体原料2が浮遊していることを検出する。本実施形態では、固体原料2および融液原料3は、シリコンから成る。シリコンにおいては、固体状態の比重が融液状態の比重よりも小さく、そのため未融解状態の固体原料2は、融液原料3の表面に浮遊する。   The detection means 14 detects that the unmelted solid raw material 2 is floating on the surface of the melt raw material 3 stored in the sub crucible 21. In the present embodiment, the solid material 2 and the melt material 3 are made of silicon. In silicon, the specific gravity in the solid state is smaller than the specific gravity in the melt state, so that the unmelted solid material 2 floats on the surface of the melt material 3.

検出手段14は、融液原料3の表面に浮遊する固体原料2を検出することができればどのような形態であってもよいが、たとえば、融液原料3の表面から放射される熱を検出する熱検出手段や、融液原料3の表面の明度を検出する明度検出手段を挙げることができる。本実施形態では、検出手段14は熱検出手段である。融液原料3の表面から放射される熱を検出する熱検出手段は、熱電対14aと熱電対保護管14bとを含んで構成される。熱電対保護管14bは、有底筒状に形成され、融液原料3の表面の上方であり、かつ飛散防止部12の下方である排出口11bの周辺部に配設される。熱電対保護管14bは、融液原料3の表面から放射される熱を吸収する。   The detection means 14 may be in any form as long as it can detect the solid raw material 2 floating on the surface of the melt raw material 3, for example, detects heat radiated from the surface of the melt raw material 3. Examples thereof include a heat detection means and a brightness detection means for detecting the brightness of the surface of the melt raw material 3. In the present embodiment, the detection means 14 is a heat detection means. The heat detection means for detecting the heat radiated from the surface of the melt raw material 3 includes a thermocouple 14a and a thermocouple protection tube 14b. The thermocouple protection tube 14 b is formed in a bottomed cylindrical shape, and is disposed on the periphery of the discharge port 11 b above the surface of the melt raw material 3 and below the scattering prevention unit 12. The thermocouple protection tube 14 b absorbs heat radiated from the surface of the melt raw material 3.

熱電対14aは、熱電対保護管14b内に挿入されて配置され、熱電対保護管14bの温度を電気信号に変換して、検出手段14における検出結果を示す出力値として、後述の制御手段15に出力する。また、熱電対14aは、汚染などの問題がなければ、必ずしも熱電対保護管14b内に挿入される必要はない。また、熱電対14aは、副坩堝21の開口の上面側を覆うように配設されている案内部11または飛散防止部12の温度を電気信号に変換して、検出手段14における検出結果を示す出力値として出力するように構成されてもよい。   The thermocouple 14a is inserted and arranged in the thermocouple protection tube 14b, converts the temperature of the thermocouple protection tube 14b into an electric signal, and outputs the output value indicating the detection result in the detection means 14 as will be described later. Output to. Further, the thermocouple 14a is not necessarily inserted into the thermocouple protection tube 14b unless there is a problem such as contamination. Further, the thermocouple 14a converts the temperature of the guide part 11 or the scattering prevention part 12 arranged so as to cover the upper surface side of the opening of the sub crucible 21 into an electric signal, and indicates the detection result in the detection means 14. You may comprise so that it may output as an output value.

図2は、副坩堝21に貯留される融液原料3に固体原料2を供給したときの出力値の変化を示すグラフである。グラフの横軸は、融液原料3に固体原料2を供給した時の経過時間を示し、グラフの縦軸は、検出手段14から出力される出力値であり、熱電対保護管14bの温度を示す。融液原料3に固体原料2が供給されて、融液表面に固体原料2が浮遊すると、固体原料2が融液表面から放射される熱を遮り、熱電対保護管14bの温度が低下することになる。したがって、図2に示すように、熱電対14aから出力される出力値は、固体原料2が供給されると同時に小さくなる。その後、供給された固体原料2が融解して、融液表面に浮遊する固体原料2が少なくなるにつれて熱電対14aから出力される出力値が上昇していき、未融解状態の固体原料2がなくなった時点で、出力値は完全融解状態を示す出力値である完全融解出力値で一定となる。   FIG. 2 is a graph showing a change in the output value when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 stored in the sub crucible 21. The horizontal axis of the graph shows the elapsed time when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3, and the vertical axis of the graph is the output value output from the detection means 14, and the temperature of the thermocouple protection tube 14b is shown. Show. When the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 and the solid raw material 2 floats on the surface of the melt, the solid raw material 2 blocks the heat radiated from the melt surface, and the temperature of the thermocouple protection tube 14b decreases. become. Therefore, as shown in FIG. 2, the output value output from the thermocouple 14a becomes smaller at the same time as the solid raw material 2 is supplied. Thereafter, as the supplied solid raw material 2 melts and the solid raw material 2 floating on the surface of the melt decreases, the output value output from the thermocouple 14a increases, and the unmelted solid raw material 2 disappears. At that time, the output value becomes constant at the complete melting output value which is an output value indicating the complete melting state.

以上のように、融液原料3の表面に固体原料2が浮遊していると、固体原料2が融液表面から放射される熱を遮り、熱電対保護管14bの温度が低下することになるので、熱電対保護管14bの温度を計測することによって、融液原料3の表面に固体原料2が浮遊していることを検出することができる。   As described above, when the solid raw material 2 is floating on the surface of the melt raw material 3, the solid raw material 2 blocks the heat radiated from the melt surface, and the temperature of the thermocouple protection tube 14b is lowered. Therefore, by measuring the temperature of the thermocouple protection tube 14b, it is possible to detect that the solid material 2 is floating on the surface of the melt material 3.

また、融液原料3の表面の明度を検出する明度検出手段としては、CCD(Charge
Coupled Device)カメラ、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)カメラ、サーモビューワ、パイロメータ、照度センサなどを挙げることができる。明度検出手段は、副坩堝21に貯留される融液原料3の表面もしくは融液原料3の表面の明度を反射する周辺部材に臨んで付設されて、直接あるいは間接的に融液表面の明度を検出する。このとき、融液原料3の表面に浮遊している固体原料2は明度が低く、そのため、融液表面の明度を計測することによって、融液原料3の表面に固体原料2が浮遊していることを検出することができる。明度検出手段によって計測された明度のデータは、検出手段14における検出結果を示す出力値として、後述の制御手段15に出力される。
Further, as a lightness detecting means for detecting the lightness of the surface of the melt raw material 3, a CCD (Charge
Examples include a coupled device (CMOS) camera, a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) camera, a thermoviewer, a pyrometer, and an illuminance sensor. The brightness detection means is attached to the surface of the melt raw material 3 stored in the auxiliary crucible 21 or a peripheral member that reflects the brightness of the surface of the melt raw material 3 to directly or indirectly adjust the brightness of the melt surface. To detect. At this time, the solid raw material 2 floating on the surface of the melt raw material 3 has low brightness, and therefore the solid raw material 2 is floating on the surface of the melt raw material 3 by measuring the lightness of the melt surface. Can be detected. The brightness data measured by the brightness detection means is output to the control means 15 described later as an output value indicating the detection result of the detection means 14.

制御手段15は、プログラマブルコントローラなどによって実現され、固体原料供給手段10を制御する。図3は、副坩堝21に貯留される融液原料3に固体原料2を供給したときの出力値の変化を示し、固体原料2の融解の進行が停止する様子を示すグラフである。図3に示すように、未融解状態の固体原料2がなくなる前であり、検出手段14から出力される出力値が完全融解出力値で一定となる前に、固体原料2を融液原料3に供給すると、出力値は、固体原料2を供給するごとに小さくなりつづけ、最終的には固体原料2の融解の進行が停止して一定となる。このように、固体原料2の融解の進行が停止する現象は、加熱手段23による融解能力を超えた過剰の固体原料2が副坩堝21に供給されることによって、案内部11の排出口11cなどにおいて固体原料2が詰まってしまい、固体原料2が副坩堝21に貯留される融液原料3内に到達できなくなり、副坩堝21から固体原料2が溢れることによって発生する。   The control means 15 is realized by a programmable controller or the like, and controls the solid raw material supply means 10. FIG. 3 is a graph showing a change in the output value when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 stored in the auxiliary crucible 21, and the state in which the progress of melting of the solid raw material 2 is stopped. As shown in FIG. 3, before the solid material 2 in an unmelted state disappears, and before the output value output from the detection means 14 becomes constant at the completely melted output value, the solid material 2 is changed to the melt material 3. When supplied, the output value continues to decrease each time the solid raw material 2 is supplied, and finally the progress of melting of the solid raw material 2 stops and becomes constant. Thus, the phenomenon that the progress of the melting of the solid raw material 2 stops is caused by the fact that the excess solid raw material 2 exceeding the melting ability by the heating means 23 is supplied to the sub crucible 21, etc. This occurs when the solid raw material 2 is clogged, the solid raw material 2 cannot reach the melt raw material 3 stored in the sub crucible 21, and the solid raw material 2 overflows from the sub crucible 21.

このように、固体原料2の融解の進行が停止した場合、継続的に固体原料2を副坩堝21に供給することができなくなり、融液原料3を結晶製造装置の主坩堝に向けて随時供給することができなくなる。したがって、継続的に固体原料2を副坩堝21に供給するためには、所定量より多い固体原料2が融液表面に浮遊している場合に、固体原料2の供給動作を停止させることが重要となる。   Thus, when the progress of melting of the solid raw material 2 is stopped, the solid raw material 2 cannot be continuously supplied to the auxiliary crucible 21, and the melt raw material 3 is supplied as needed toward the main crucible of the crystal manufacturing apparatus. Can not do. Therefore, in order to continuously supply the solid raw material 2 to the auxiliary crucible 21, it is important to stop the supply operation of the solid raw material 2 when more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floating on the melt surface. It becomes.

そこで、本発明において、制御手段15は、検出手段14から出力される出力値に基づいて、融液原料3の表面に所定量より多い固体原料2が浮遊していることを判断すると、固体原料供給手段10の副坩堝21に対する固体原料2の供給動作を停止させる。具体的には、制御手段15は、融液表面に所定量より多い固体原料2が浮遊していることを判断すると、固体原料供給手段10が有する固体原料投入部13の回転手段および直動手段を制御して、固体原料収容容器13a内に収容される固体原料2が、案内部11の投入口11cに向けて投入されるのを停止させる。これによって、所定量より多い固体原料2が融液表面に浮遊した状態で固体原料2が供給されるのを防止して、固体原料2の融解の進行が停止するのを防止することができる。したがって、固体原料2を副坩堝21に向けて随時供給することができ、融液原料3を結晶製造装置の主坩堝に継続的に供給することができる。   Therefore, in the present invention, if the control means 15 determines that more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floating on the surface of the melt raw material 3 based on the output value output from the detection means 14, the solid raw material The supply operation of the solid raw material 2 to the auxiliary crucible 21 of the supply means 10 is stopped. Specifically, when the control means 15 determines that more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floating on the melt surface, the rotation means and the linear motion means of the solid raw material supply unit 13 included in the solid raw material supply means 10. Is controlled to stop the solid raw material 2 accommodated in the solid raw material container 13a from being fed toward the charging port 11c of the guide portion 11. Accordingly, it is possible to prevent the solid raw material 2 from being supplied in a state where more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floated on the melt surface, thereby preventing the progress of melting of the solid raw material 2 from being stopped. Therefore, the solid raw material 2 can be supplied to the auxiliary crucible 21 as needed, and the melt raw material 3 can be continuously supplied to the main crucible of the crystal manufacturing apparatus.

また、本実施形態では、副坩堝21の開口の上面側は、案内部11および飛散防止部12によって覆われている。そのため、融液表面全体の状態を観察することが可能な副坩堝21の開口の上面側に、融液表面状態を観察する覗き窓を配置することが困難である。このような場合においても、制御手段15は、検出手段14から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料2が浮遊していることを判断すると、固体原料供給手段10の副坩堝21に対する固体原料2の供給動作を停止させる。したがって、所定量より多い固体原料2が融液表面に浮遊した状態で固体原料2が供給されるのを防止することができる。   In the present embodiment, the upper surface side of the opening of the sub crucible 21 is covered with the guide part 11 and the scattering prevention part 12. For this reason, it is difficult to arrange a viewing window for observing the melt surface state on the upper surface side of the opening of the auxiliary crucible 21 where the state of the entire melt surface can be observed. Even in such a case, if the control means 15 determines that more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floating on the melt surface based on the detection result output from the detection means 14, the solid raw material supply means The operation of supplying the solid raw material 2 to the ten auxiliary crucibles 21 is stopped. Accordingly, it is possible to prevent the solid raw material 2 from being supplied in a state where a larger amount of the solid raw material 2 is floated on the melt surface.

図4は、検出手段14による出力値が完全融解出力値となる場合に融液原料3に対して固体原料2を供給したときの出力値の変化を示すグラフである。グラフの横軸は、融液原料3に固体原料2を供給した時の経過時間を示し、グラフの縦軸は、検出手段14から出力される出力値であり、熱電対保護管14bの温度を示す。本実施形態では、制御手段15は、検出手段14から出力される出力値と、所定の完全融解出力値とを比較して、所定量より多い固体原料2が融液表面に浮遊しているか否かを判断する。ここで、前記完全融解出力値は、前述のように、未融解状態の固体原料2が融液表面に浮遊していないことを示す出力値である。したがって、本実施形態では、前記所定量はゼロであり、制御手段15は、検出手段14から出力される出力値と、完全融解出力値とを比較して、固体原料2が融液表面に浮遊しているか否かを判断する。このとき、検出手段14から出力される出力値は、検出手段14と融液表面との離反距離などによる外的要因によって変化する場合がある。   FIG. 4 is a graph showing a change in the output value when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 when the output value by the detection means 14 becomes the complete melting output value. The horizontal axis of the graph shows the elapsed time when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3, and the vertical axis of the graph is the output value output from the detection means 14, and the temperature of the thermocouple protection tube 14b is shown. Show. In the present embodiment, the control unit 15 compares the output value output from the detection unit 14 with a predetermined complete melting output value, and whether or not more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floating on the melt surface. Determine whether. Here, the complete melting output value is an output value indicating that the unmelted solid raw material 2 is not floating on the melt surface as described above. Therefore, in the present embodiment, the predetermined amount is zero, and the control unit 15 compares the output value output from the detection unit 14 with the complete melting output value, and the solid raw material 2 floats on the melt surface. Judge whether or not. At this time, the output value output from the detection means 14 may change due to external factors such as the separation distance between the detection means 14 and the melt surface.

そのため、完全融解出力値に基づいた所定の範囲である管理幅を設定し、制御手段15は、検出手段14から出力される出力値が前記管理幅の範囲内である場合に、融液表面に固体原料2が浮遊していないと判断して、固体原料供給手段10の副坩堝21に対する固体原料2の供給動作を継続させ、管理幅の範囲外である場合に、融液表面に固体原料2が浮遊していると判断して、固体原料2の供給動作を停止させる。これによって、固体原料2が融液表面に浮遊した状態で固体原料2が供給されるのを防止して、固体原料2の融解の進行が停止するのを防止することができる。したがって、固体原料2を副坩堝21に随時供給することができ、融液原料3を継続的に主坩堝に向けて供給することができる。   Therefore, a control range that is a predetermined range based on the complete melting output value is set, and the control unit 15 applies the output value output from the detection unit 14 to the melt surface when the output value is within the range of the control range. When it is determined that the solid raw material 2 is not floating and the operation of supplying the solid raw material 2 to the auxiliary crucible 21 of the solid raw material supply means 10 is continued and the solid raw material 2 is outside the control range, the solid raw material 2 is formed on the melt surface. Is determined to be floating, the supply operation of the solid raw material 2 is stopped. Thereby, it is possible to prevent the solid raw material 2 from being supplied in a state where the solid raw material 2 is floated on the surface of the melt, and to prevent the progress of melting of the solid raw material 2 from being stopped. Therefore, the solid raw material 2 can be supplied to the auxiliary crucible 21 at any time, and the melt raw material 3 can be continuously supplied toward the main crucible.

ここで、検出手段14から出力される出力値が外的要因によって変化するのは、固体原料2が融液表面に浮遊することによって出力値が低下するのに比べれば、はるかに小さい。したがって、本実施形態における前記管理幅の範囲は、完全融解出力値に対して5〜10%小さい値から完全融解出力値までの範囲に設定される。また、固体原料供給手段10が融液原料3に対して固体原料2を1回に供給する供給量は、固体原料収容容器13aに収容できる収容量によって決定される。   Here, the output value output from the detection means 14 is changed by an external factor much smaller than when the output value is lowered due to the solid raw material 2 floating on the melt surface. Therefore, the range of the management width in the present embodiment is set to a range from a value 5 to 10% smaller than the complete melting output value to the complete melting output value. Further, the supply amount at which the solid raw material supply means 10 supplies the solid raw material 2 to the melt raw material 3 at a time is determined by the storage capacity that can be stored in the solid raw material storage container 13a.

また、固体原料2が副坩堝21内に供給された後、所定時間経過しても、検出手段14から出力される出力値が、管理幅の範囲内にまで回復しない場合、制御手段15は、融液表面に固体原料2が浮遊していると判断し、表示パネルなどの表示手段に、「異常あり」などの警告を表示させるように構成されてもよい。このように、警告表示することによって、作業者は、その警告表示に基づいて、融液表面に浮遊する固体原料2を強制的に除去したり、結晶製造装置の主坩堝への融液原料3の供給を停止させるなどの処置を行うことができる。   Further, when the output value output from the detection means 14 does not recover within the management width even after a predetermined time has elapsed after the solid raw material 2 is supplied into the sub crucible 21, the control means 15 The solid raw material 2 may be determined to be floating on the melt surface, and a warning such as “abnormality” may be displayed on a display unit such as a display panel. Thus, by displaying the warning, the operator forcibly removes the solid raw material 2 floating on the surface of the melt based on the warning display, or the melt raw material 3 to the main crucible of the crystal manufacturing apparatus. It is possible to take measures such as stopping the supply.

図5は、所定の検出開始時間が経過した場合に融液原料3に対して固体原料2を供給したときの出力値の変化を示すグラフである。グラフの横軸は、融液原料3に固体原料2を供給した時の経過時間を示し、グラフの縦軸は、検出手段14から出力される出力値であり、熱電対保護管14bの温度を示す。本実施形態では、検出手段14は、固体原料供給手段10が副坩堝21に固体原料2を供給してから、所定の検出開始時間が経過した後に、融液表面に浮遊する固体原料2を検出する。ここで、所定の検出開始時間は、固体原料供給手段10が副坩堝21に固体原料2を供給する供給量と、加熱手段23の加熱能力とから予め算出される融解能力算出時間以上に設定される。   FIG. 5 is a graph showing a change in output value when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 when a predetermined detection start time has elapsed. The horizontal axis of the graph shows the elapsed time when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3, and the vertical axis of the graph is the output value output from the detection means 14, and the temperature of the thermocouple protection tube 14b is shown. Show. In this embodiment, the detection means 14 detects the solid raw material 2 floating on the melt surface after a predetermined detection start time has elapsed since the solid raw material supply means 10 supplied the solid raw material 2 to the auxiliary crucible 21. To do. Here, the predetermined detection start time is set to be equal to or longer than the melting capacity calculation time calculated in advance from the supply amount of the solid raw material supply unit 10 supplying the solid raw material 2 to the auxiliary crucible 21 and the heating capability of the heating unit 23. The

そして、制御手段15は、前記検出開始時間経過後に検出手段14から出力される出力値と、所定の融解可能許容値とを比較する。   And the control means 15 compares the output value output from the detection means 14 after the said detection start time progresses with a predetermined | prescribed melting | dissolvable allowable value.

ここで、融解可能許容値は、次のようにして設定される。前述のように、副坩堝21の中心軸線に垂直な断面で見た場合、固体原料2が副坩堝21に向けて供給される開口である案内部11の排出口11bと、融液原料3が副坩堝21から結晶製造装置の主坩堝に向けて流れる開口である融液導入手段25の導入口25aとが、中心に関して略点対称となる位置にそれぞれ配置される。そのため、排出口11bから副坩堝21に供給されて融液表面に浮遊する固体原料2は、導入口25aに到達するまでの流動時においても、融解される。この流動時において融解可能な固体原料2の量である流動融解可能量を予め算出しておく。前記流動融解可能量の固体原料2が融液表面に浮遊した場合の出力値が、融解可能許容値として設定される。本実施形態では、融解可能許容値は、前述した完全融解出力値に対して設定される管理幅の最小値よりも10〜20%小さい値に設定される。   Here, the allowable melting value is set as follows. As described above, when viewed in a cross section perpendicular to the central axis of the sub crucible 21, the discharge port 11 b of the guide portion 11, which is an opening through which the solid raw material 2 is supplied toward the sub crucible 21, and the melt raw material 3 are The inlet 25a of the melt introducing means 25, which is an opening flowing from the sub crucible 21 toward the main crucible of the crystal manufacturing apparatus, is disposed at a position that is substantially point-symmetric with respect to the center. Therefore, the solid raw material 2 that is supplied from the discharge port 11b to the auxiliary crucible 21 and floats on the surface of the melt is melted even during the flow until it reaches the introduction port 25a. The fluid meltable amount that is the amount of the solid raw material 2 that can be melted at the time of fluidization is calculated in advance. An output value when the flowable and meltable solid raw material 2 floats on the surface of the melt is set as an allowable melting value. In this embodiment, the allowable melting value is set to a value that is 10 to 20% smaller than the minimum value of the management width set for the above-described complete melting output value.

そして、制御手段15は、出力値が前記融解可能許容値以上である場合に、所定量である流動融解可能量より多い固体原料2が融液表面に浮遊していないと判断して、固体原料供給手段10の副坩堝21に対する固体原料2の供給動作を継続させ、出力値が融解可能許容値未満である場合に、所定量である流動融解可能量より多い固体原料2が融液表面に浮遊していると判断して、固体原料2の供給動作を停止させる。これによって、所定量である流動融解可能量より多い固体原料2が融液表面に浮遊した状態で固体原料2が供給されるのを防止して、固体原料2の融解の進行が停止するのを防止することができる。したがって、固体原料2を副坩堝21に随時供給することができ、融液原料3を継続的に主坩堝に向けて供給することができる。また、制御手段15が、完全融解出力値よりも小さい値である融解可能許容値に基づいて、固体原料供給手段10を制御するので、完全融解出力値に基づいて制御するのに比べて、固体原料2の供給量を大きくすることができる。したがって、固体原料2の供給量の増加に伴って、融液原料3を結晶製造装置の主坩堝に向けて供給する融液供給量を大きくすることができる。   When the output value is equal to or greater than the allowable melting value, the control means 15 determines that the solid raw material 2 that is larger than the predetermined amount that can be melted is not floating on the melt surface, and the solid raw material When the supply operation of the solid raw material 2 to the auxiliary crucible 21 of the supply means 10 is continued and the output value is less than the allowable melting value, the solid raw material 2 that is larger than the predetermined amount of fluid melting is floated on the melt surface. Therefore, the supply operation of the solid raw material 2 is stopped. This prevents the solid raw material 2 from being supplied in a state where a larger amount of the solid raw material 2 than the predetermined amount that can be melted is floated on the surface of the melt, and the progress of melting of the solid raw material 2 is stopped. Can be prevented. Therefore, the solid raw material 2 can be supplied to the auxiliary crucible 21 at any time, and the melt raw material 3 can be continuously supplied toward the main crucible. Moreover, since the control means 15 controls the solid raw material supply means 10 based on the allowable melting value which is a value smaller than the complete melting output value, it is solid compared to the control based on the complete melting output value. The supply amount of the raw material 2 can be increased. Therefore, as the supply amount of the solid raw material 2 increases, the melt supply amount for supplying the melt raw material 3 toward the main crucible of the crystal manufacturing apparatus can be increased.

また、検出開始時間経過後に検出手段14から出力される出力値が融解可能許容値未満となって、制御手段15が固体原料2の供給動作を停止させた場合、出力値が完全融解出力値にまで回復した時点で、制御手段15は、固体原料供給手段10を制御して、固体原料2の供給動作を再開させる。   In addition, when the output value output from the detection unit 14 after the detection start time is less than the melting allowable value and the control unit 15 stops the supply operation of the solid raw material 2, the output value becomes the complete melting output value. When the recovery is completed, the control unit 15 controls the solid material supply unit 10 to restart the supply operation of the solid material 2.

また、出力値が融解可能許容値未満となった時点で、制御手段15は、融液表面に所定量より多い固体原料2が浮遊していると判断し、表示パネルなどの表示手段に、「異常あり」などの警告を表示させるように構成されてもよい。また、出力値が融解可能許容値未満になった後、所定時間経過しても、出力値が完全融解出力値にまで回復しない場合にも、警告を表示させるように構成されてもよい。このように、警告表示することによって、作業者は、その警告表示に基づいて、融液表面に浮遊する固体原料2を強制的に除去したり、結晶製造装置の主坩堝への融液原料3の供給を停止させるなどの処置を行うことができる。さらに、検出手段14から出力される出力値が完全融解出力値よりも10〜20%以上高くなる場合も、固体原料2の供給動作を停止したり、表示パネルなどの表示手段に「異常あり」などの警告を表示させるように構成されてもよい。この場合、何らかの原因によって副坩堝21内の融液原料3の表面高さが高くなり、熱電対保護管14bと接触したと考えられ、固体原料2の供給動作を停止することで副坩堝21の融液原料3収容能力を超え、副坩堝21外部にあふれ出す事故を防止することができる。   Also, when the output value becomes less than the allowable melting value, the control means 15 determines that more than a predetermined amount of the solid raw material 2 is floating on the melt surface, and displays “ A warning such as “abnormality” may be displayed. Further, a warning may be displayed even when the output value does not recover to the fully melted output value even after a predetermined time has elapsed after the output value becomes less than the allowable melting value. Thus, by displaying the warning, the operator forcibly removes the solid raw material 2 floating on the surface of the melt based on the warning display, or the melt raw material 3 to the main crucible of the crystal manufacturing apparatus. It is possible to take measures such as stopping the supply. Furthermore, even when the output value output from the detection means 14 is 10 to 20% or more higher than the complete melting output value, the supply operation of the solid raw material 2 is stopped or the display means such as the display panel is “abnormal”. Such a warning may be displayed. In this case, it is considered that the surface height of the melt raw material 3 in the auxiliary crucible 21 is increased for some reason and is in contact with the thermocouple protection tube 14b, and the supply operation of the solid raw material 2 is stopped to stop the auxiliary crucible 21 An accident that exceeds the capacity of the melt raw material 3 and overflows to the outside of the auxiliary crucible 21 can be prevented.

本発明の実施の一形態である融解装置1の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the melting apparatus 1 which is one Embodiment of this invention. 副坩堝21に貯留される融液原料3に固体原料2を供給したときの出力値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output value when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 stored by the sub crucible 21. FIG. 副坩堝21に貯留される融液原料3に固体原料2を供給したときの出力値の変化を示し、固体原料2の融解の進行が停止する様子を示すグラフである。It is a graph which shows a change of the output value when the solid raw material 2 is supplied to the melt raw material 3 stored by the sub crucible 21, and a mode that advancing of melting | dissolving of the solid raw material 2 stops. 検出手段14による出力値が完全融解出力値となる場合に融液原料3に対して固体原料2を供給したときの出力値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output value when the solid raw material 2 is supplied with respect to the melt raw material 3, when the output value by the detection means 14 turns into a complete melting output value. 所定の検出開始時間が経過した場合に融液原料3に対して固体原料2を供給したときの出力値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an output value when the solid raw material 2 is supplied with respect to the melt raw material 3 when predetermined | prescribed detection start time passes.

符号の説明Explanation of symbols

1 融解装置
2 固体原料
3 融液原料
10 固体原料供給手段
11 案内部
11a 傾斜面
11b 排出口
11c 投入口
12 飛散防止部
12a 屈曲部
12b 排出口被覆部
13 固体原料投入部
13a 固体原料収容容器
14 検出手段
14a 熱電対
14b 熱電対保護管
15 制御手段
21 副坩堝
22 断熱部材
23 加熱手段
25 融液導入手段
25a 導入口
25b 流路形成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Melting | fusing apparatus 2 Solid raw material 3 Melt raw material 10 Solid raw material supply means 11 Guide part 11a Inclined surface 11b Outlet 11c Inlet 12 Spattering prevention part 12a Bending part 12b Outlet covering part 13 Solid raw material input part 13a Solid raw material storage container 14 Detection means 14a Thermocouple 14b Thermocouple protection tube 15 Control means 21 Sub crucible 22 Heat insulation member 23 Heating means 25 Melt introduction means 25a Inlet 25b Flow path forming part

Claims (9)

供給された固体原料を加熱して融解するのに用いられる融解装置であって、
固体原料が融解された融液を貯留する坩堝と、
前記坩堝を加熱する加熱手段と、
前記坩堝の開口に対して鉛直方向上方に配置されて、鉛直方向下端部に排出口が形成され、前記排出口とは水平方向にずれた位置で鉛直方向上端部に投入口が形成され、前記投入口から鉛直方向下方に進むにつれて水平方向に進んで前記排出口に連なる傾斜面が形成される案内部を有して、前記坩堝に固体原料を供給する固体原料供給手段と、
前記坩堝に貯留される融液の表面に、未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出する検出手段とを備えることを特徴とする融解装置。
A melting apparatus used for heating and melting a supplied solid raw material,
A crucible for storing a melt obtained by melting a solid raw material;
Heating means for heating the crucible;
Arranged vertically above the opening of the crucible, a discharge port is formed at the lower end in the vertical direction, and an input port is formed at the upper end in the vertical direction at a position shifted in the horizontal direction from the discharge port, A solid raw material supply means for supplying a solid raw material to the crucible, having a guide portion that is formed in an inclined surface that is connected to the discharge port in a horizontal direction as it proceeds vertically downward from the input port;
A melting apparatus comprising: a detecting unit configured to detect that an unmelted solid raw material is floating on a surface of a melt stored in the crucible.
前記検出手段は、前記坩堝に貯留される融液の表面から放射される熱を検出して、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の融解装置。   The detection means is configured to detect heat radiated from the surface of the melt stored in the crucible and detect that an unmelted solid material is floating on the melt surface. The melting apparatus according to claim 1. 前記検出手段は、前記坩堝に貯留された融液の表面よりも上方かつ前記投入口の下方である位置のうち、少なくとも1つの位置の温度を計測して、坩堝に貯留された融液の表面から放射される熱を検出し、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出するように構成されることを特徴とする請求項2に記載の融解装置。   The detecting means measures the temperature of at least one of the positions above the surface of the melt stored in the crucible and below the inlet, and the surface of the melt stored in the crucible The melting device according to claim 2, wherein the melting device is configured to detect heat radiated from the surface of the melt and detect that an unmelted solid raw material is floating on the surface of the melt. 前記検出手段は、前記坩堝に貯留された融液の表面の明度を検出して、融液表面に未融解状態の固体原料が浮遊していることを検出するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の融解装置。   The detection means is configured to detect the brightness of the surface of the melt stored in the crucible and detect that an unmelted solid raw material is floating on the melt surface. The melting apparatus according to claim 1. 前記検出手段から出力される検出結果と、所定の出力値とを比較して、検出手段から出力される検出結果が、前記所定の出力値に基づいて設定される範囲内ではない場合に、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していることを判断し、前記固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させる制御手段を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の融解装置。   The detection result output from the detection means is compared with a predetermined output value. If the detection result output from the detection means is not within the range set based on the predetermined output value, 5. The apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that determines that more than a predetermined amount of the solid material is floating on the liquid surface and stops the supply operation of the solid material to the crucible of the solid material supply unit. The melting apparatus according to any one of the above. 前記制御手段は、所定の検出開始時間が経過した後に前記検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していると判断すると、前記固体原料供給手段の前記坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させることを特徴とする請求項5に記載の融解装置。   When the control means determines that more than a predetermined amount of solid raw material is floating on the melt surface based on a detection result output from the detection means after a predetermined detection start time has elapsed, the solid raw material supply 6. The melting apparatus according to claim 5, wherein the solid raw material supply operation to the crucible of the means is stopped. 前記検出開始時間は、前記固体原料供給手段が一度に坩堝に固体原料を供給する供給量と、前記加熱手段の加熱能力とから算出される融解能力算出時間以上に設定されることを特徴とする請求項6に記載の融解装置。   The detection start time is set to be equal to or longer than a melting capacity calculation time calculated from a supply amount at which the solid raw material supply means supplies the solid raw material to the crucible at a time and a heating capacity of the heating means. The melting apparatus according to claim 6. 前記制御手段は、前記検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していることを判断すると、警告表示するとともに、前記固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を停止させることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1つに記載の融解装置。   When the control means determines that more than a predetermined amount of solid raw material is floating on the surface of the melt based on the detection result output from the detection means, the control means displays a warning and the crucible of the solid raw material supply means The melting apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the supply operation of the solid raw material is stopped. 前記制御手段は、前記検出手段から出力される検出結果に基づいて、融液表面に所定量より多い固体原料が浮遊していないことを判断すると、前記固体原料供給手段の坩堝に対する固体原料の供給動作を再開させることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1つに記載の融解装置。   When the control means determines that more than a predetermined amount of the solid raw material is not suspended on the melt surface based on the detection result output from the detection means, the supply of the solid raw material to the crucible of the solid raw material supply means The melting apparatus according to any one of claims 5 to 8, wherein the operation is resumed.
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