WO2014185572A1 - 잉곳 원료 공급시스템 - Google Patents

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WO2014185572A1
WO2014185572A1 PCT/KR2013/004346 KR2013004346W WO2014185572A1 WO 2014185572 A1 WO2014185572 A1 WO 2014185572A1 KR 2013004346 W KR2013004346 W KR 2013004346W WO 2014185572 A1 WO2014185572 A1 WO 2014185572A1
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ingot
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PCT/KR2013/004346
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Inventor
박진섭
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(주)에스테크
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt

Definitions

  • the present invention relates to an ingot raw material supply system for quantitatively supplying raw materials and / or impurities required for ingot (Ingot, single crystal silicon) growth (production) to a crucible of an ingot growing apparatus.
  • ingot growth apparatus using Czochralski crystal growth method includes polysilicon (or gallium arsenide) and impurities in crucibles installed in a hot zone.
  • a solid raw material is introduced (supplied), heated and melted with an electrothermal heater to form a hot melt, and then a single crystal seed is brought into contact with the silicon melt to be slowly rotated and pulled up to form a single crystal ingot of a predetermined length and a predetermined diameter. Ingot is obtained.
  • Poly silicon which is an ingot growth raw material, is made of chunk poly and granule poly, and a predetermined amount of boron or phosphorus is mainly used as a dopant. Boron is used to grow P-type ingots, and phosphorus is used to grow N-type ingots.
  • the raw materials are in a solid state, in order to melt them to form a hot melt, impurities are placed in a crucible and poly silicon agglomerates are stacked and stacked in a dome shape. Even if it is melted inside the crucible, the volume of pores formed between the silicon mass and the mass is reduced.
  • the crucible is raised by the elevating means while detecting the level displacement using a distance measuring means so that the silicon melt surface is kept constant.
  • it is difficult to precisely control and quantitatively supply raw materials so that not only the diameter of growth ingot is uneven, but also the segregation phenomenon in which the quality is not uniform due to the concentration of impurities in the direction in which the ingot is raised. There was a problem such that this occurs.
  • An object of the present invention is to provide an ingot raw material supply system for supplying a raw material (ingot raw material) and / or impurities necessary for ingot (Ingot, single crystal silicon) growth (production) to a crucible of an ingot growing apparatus.
  • Another object of the present invention is to supply the raw materials required for ingot growth, it is characterized by providing a ingot raw material supply system that greatly improves the productivity and uniform quality by supplying a fixed amount.
  • Another object of the present invention is to provide a gate valve that can block the high heat flowing into the ingot raw material supply device through the supply pipe when supplying the raw material required for ingot growth and maintain a vacuum state.
  • the support unit the housing installed on the upper portion of the support, the quantitative supply unit installed in the interior of the housing
  • the hopper is installed on one side of the upper portion of the hopper for supplying the raw material to the quantitative supply unit
  • an impurity supply part installed at one side of the upper part of the enclosure and supplying a predetermined amount of impurities into the enclosure
  • a supply pipe for supplying a quantitative raw material discharged from the quantitative supply part and impurities discharged from the impurity supply part to the crucible, and the side of the enclosure.
  • It may include a lifting means for elevating the supply pipe, a docking unit installed under the lifting means, a moving means for projecting the inclined chute to the upper supply pipe when the supply pipe is lowered, the load cell is installed on the bottom of the housing.
  • the movement means a pair of left and right LM rail 321 fixed to the upper surface of the bottom plate 231 of the enclosure 23, LM block 322 coupled to the LM rail 321 ), A plate member 323 fixed to an upper surface of the LM block 322, a vertical member 324 fixed to one side of the upper surface of the plate 323, and an inclined chute 31 fixed to an upper portion of the vertical member 324.
  • the guide plate 326 installed on the upper surface of the plate 323, the inclined hole 327 formed on the guide plate 326, the vertical rod 328 and the bottom plate fixed to the plate 324
  • a spring 330 installed between the vertical rods 329 fixed to the 231, an LM rail 331 installed vertically on the side plate 304, an LM block 332 coupled to the LM rail 331,
  • Actuating pins 335 that are coupled, Group is provided inclined to the front side of the connection plate 333 may include a slope member (336) to fall by the pressing block 43.
  • the impurity supply unit, the housing 281 is installed above the housing 23 and spatially connected to the internal raw material supply chamber 232, the receiving chamber 282 formed in the housing 281
  • An impurity 27 storage container 283 positioned in the storage chamber 282, and an opening 288 open to an upper portion of the storage container 283;
  • a rotating rod 284 installed horizontally on one side of the storage container 283 and protruding out of the housing 281, and a tilting handle installed at an end of the rotating rod 284 and rotating the storage container 283 vertically and horizontally ( 285, a chute 286 installed below the storage chamber 282, an impurity inlet 287 formed on the housing 281, and a locking means 52 installed in the inlet 287.
  • the locking means a plurality of stoppers 524 coupled to the top surface of the inlet 287 of the housing 281, semicircular pressure catcher 522 that is opened or pinched around the pin 521 523, a plurality of O-rings coupled between the receiving grooves 522a and 523a formed on the inner side surfaces of the pressing holes 522 and 523, and the inlet 287 and the stopper 524 to achieve airtightness.
  • a fastening rod 526 axially installed at an end of the tack 522, a coupling groove 527 formed at an end of the tack 522 and having an end of the fastening rod 526 coupled thereto,
  • the nut 529 may be fastened to the threaded portion 528 of the fastening rod 526 inserted into the coupling groove 527.
  • the lifting means 30, a plurality of long side plates 301, 302, 303, 304 and the upper plate 305 and the lower plate 306 are coupled in a square cylindrical shape A space portion formed therein, a hole 308 formed to allow the inclined chute 31 to enter the side plate 304, and an access hole formed to allow the supply pipe 29 to enter the lower plate 306 ( 307, a screw 35 axially installed on the inner side surface of the side plate 302, a motor 37 for forward / reversely rotating the screw 35, and a movable body screwed to an outer surface of the screw 35 ( 38) and an upper limit switch 39 and a lower limit switch 40 respectively installed on upper and lower inner surfaces of the side plate 302.
  • the fixed-quantity supply unit a vibration chute installed in the enclosure, a vibration chute fixed to the upper part of the vibration device while vibrating to move the raw material discharged from the hopper to the inclined chute, configured on one side of the vibration chute Discharge part, which is installed in the lower discharge portion may include an inclined chute forward / backward in the direction of the supply pipe by the moving means.
  • the docking portion, the elastic bellows pipe 46 is fixed to the bottom surface of the lower plate 306 of the lifting means, the coupling ring 47 is fixed to the lower surface of the bellows pipe 46, the An entrance hole 47a formed at the center of the coupling ring 47, a plurality of guide rods 48 fixed to the bottom surface of the lower plate 306 to guide the coupling ring 47, and end portions of the guide rods 48. Is formed in the stop portion to prevent the separation of the coupling ring 47, may be installed on the guide rod 48 may include a spring 49 for holding the coupling ring 47.
  • the hopper is installed on the upper portion of the housing, the hopper, the upper portion is narrow and the lower portion of the body 261, the filling chamber 262 of a predetermined volume formed inside the body 161, the
  • the door 265 is provided with a locking means 263 and the handle 264 is installed on the upper portion of the body 261, the downward discharge pipe 266 is installed on the lower portion of the body 261, the outer discharge pipe 266 A bellows tube 267 and a discharge hole 268 formed in the discharge pipe 266 may be included.
  • the load cell input the raw material weight value detected in real time to the controller, the controller quantitates the raw material by matching the input value and the set value in a way to control the vibration intensity and vibration period of the vibration device To achieve the supply.
  • ingot raw material supply method a). Filling a predetermined amount of raw material and / or impurities with an ingot raw material feeder, b). Docking the docking portion of the ingot raw material feeder on the hatch portion of the ingot growth apparatus, c). Vacuuming the raw material supply chamber of the ingot raw material feeder using a vacuum means, d). Injecting argon gas into the ingot growth chamber of the ingot growth apparatus and the raw material supply chamber of the ingot raw material supply apparatus to form the same vacuum atmosphere, e). Opening the gate valve installed in the hatch to connect the ingot growth chamber of the ingot growth apparatus and the raw material supply chamber of the ingot raw material supply apparatus to one space, f).
  • the elevating means to lower the feed pipe to the top of the crucible, g). Quantitatively transferring the raw materials and / or impurities to the supply pipe by using the vibrator and the load cell of the ingot raw material feeder, h). Gliding the raw materials and impurities transferred to the supply pipe and feeding them to the crucible, i). Using the elevating means to return up and down the supply pipe where the input of raw materials and / or impurities is completed, j). Closing the gate valve to isolate the ingot growth chamber of the ingot growth apparatus and the raw material supply chamber of the ingot raw material feeder, k). Releasing the vacuum of the ingot feeder, l). And releasing the docking state of the ingot raw material feeder.
  • argon gas is injected into the raw material supply chamber of the ingot raw material feeder to form the same or equivalent vacuum and vacuum atmosphere as the ingot growth chamber of the same ingot growth device to supply the raw materials and / or impurities to supply the raw material and / or the ingot growth chamber.
  • ingot is grown so that the raw material is melted and supplied as much as the raw material is reduced in volume, thereby greatly improving ingot productivity and uniform quality.
  • the present invention can supply the raw materials required for ingot growth in a timely manner, and there is an effect that the ingot can be grown to a desired size (diameter and / or length).
  • the present invention is capable of automatic filling of the ingot raw material, it is possible to continuously supply the raw material 25 in a vibrating manner, using the vibration device 34 and the load cell (Load Cell 33) to accurately supply the raw material 25 There is an effect that can supply a fixed amount while weighing.
  • the screw 35 is applied to the TM screw by the accurate rise and fall of the supply pipe 29 is achieved to prevent backlash (backlash), the position of the supply pipe 29 when the motor 37 stops or the motor brake failure There is an effect that can be fixed.
  • the vibration chute 241 and the vibration device 34 are integrally formed to reduce volume and weight, and the bridge phenomenon due to the inclination angle and unit area calculation and test of the warp chute 31 is prevented. There is an effect that smooth driving is achieved.
  • the supply pipe 29 is preferably a quartz tube (Quartz Tube) excellent in heat resistance, the suspension and lifting of the supply pipe 29 by supporting the lifting and lowering of the quartz tube of low strength with a pair of rollers 44, 45 The stability of the movement is secured.
  • quartz tube Quadrat Tube
  • the present invention has the effect that the simple docking and airtight due to the elasticity of the spring gate 49 of the sliding gate valve 17 and the docking portion 50 is achieved.
  • the impurity 27 can be easily supplied to the crucible 3 using the tilting handle 285, and also has an effect of monitoring the vacuum degree and the process flow through the display unit D.
  • the ingot ingot raw material supply device 20 of the present invention is docked (Docking) or undocked (Un-Docking, undocking) to the hatch 15 while lifting and rotating by the drive device 21, the hopper 26
  • the ingot ingot raw material supply device 20 can be lowered to a position where a worker can work by using the driving device 21, which is very useful because of its excellent workability. Invention.
  • FIG. 1 is a process flow diagram illustrating an example of the present invention.
  • FIG 2 is an installation state diagram shown as an example of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view showing an example of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing an example of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the supply pipe and the supply pipe lifting means in the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the lifting means shown in an example of the present invention, the supply pipe is raised and returned.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the lifting means shown as an example of the present invention, the supply pipe is lowered.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 8 as an example of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the inclined chute as an example of the present invention, in which the chute protrudes.
  • 11 is a partial cross-sectional view of an inclined chute shown as an example of the present invention, in which the chute is immersed.
  • FIG. 13 is a perspective view of the inclined chute moving means shown as an example of the present invention, a state in which the inclined chute protrudes.
  • FIG. 14 is a perspective view of the inclined chute moving means shown in one embodiment of the present invention, the inclined chute is immersed.
  • 16 is a cross-sectional view of an impurity supply part illustrated as an example of the present invention, in which impurities are filled.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of an impurity supply unit illustrated as an example of the present invention, in which impurities are being discharged.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of an impurity supply unit illustrated as an example of the present invention, in which impurities are being discharged.
  • FIG. 18 is a plan view of the locking means of the impurity supply unit shown as an example of the present invention.
  • 19 is a plan view of the state in which the locking means of the impurity supply unit shown as an example of the present invention is separated.
  • 20 is a cross-sectional view of the housing portion shown as an example of the present invention, a state diagram before raw material supply.
  • 21 is a cross-sectional view of the housing portion showing an example of the present invention, a state in which raw materials are being supplied.
  • 22 is a circuit block diagram of a controller according to one embodiment of the present invention.
  • 1 is an ingot raw material supply flow chart shown as an example of the present invention, a). Filling (input) a predetermined amount of the raw material 25 and / or the impurities 27 in the hopper 26 and the impurity supply part 28 of the ingot ingot raw material supply device 20, b). Docking the docking portion 50 of the ingot ingot raw material supply device 20 to the hatch 15 portion of the ingot growth apparatus 1, c). Vacuuming the inside of the ingot ingot raw material feeder 20 using a vacuum means, d). Injecting argon gas into the raw material supply chamber 232 of the ingot growth chamber 2a and / or the ingot ingot raw material supply device 20 of the ingot growth apparatus 1 to form a vacuum atmosphere, e).
  • the gate valve 17 provided in the hatch 15 is opened to open the ingot growth chamber (in the base chamber) 2a of the ingot growth apparatus 1 and the raw material supply chamber 232 of the ingot ingot raw material supply device 20. Connecting to space, f). Lowering the supply pipe 29 to the top of the crucible 3 by using the lifting means 30, g). Quantitatively transferring the raw material 25 to the supply pipe 29 using the vibrator 34 and the load cell 33, h). The raw material 25 and / or the impurity 27 conveyed to the supply pipe 29 are slid (falled) and supplied to the crucible 3, i).
  • the present invention is the ingot growth or before and after the ingot growth of the a). Continuous or periodic ingot growth is achieved by repeating steps ⁇ l).
  • the ingot raw material supply device 20 is vacuumed, but the ingot growth chamber 2a does not prevent (inhibit) the ingot growth by maintaining a vacuum degree (vacuum atmosphere) equal to or equivalent to the vacuum degree (vacuum atmosphere) of the ingot growth chamber 2a.
  • argon gas is injected into the raw material supply chamber 232 of the ingot raw material supply device 20 and the composition is formed by the same or equivalent vacuum and vacuum atmosphere as the ingot growth chamber 2a of the same ingot growing apparatus 1. 25) In the supply, the raw material supply chamber 232 and the ingot growth chamber 2a can be easily connected to one space.
  • FIG. 2 shows an example of an ingot growth apparatus (or ingot production apparatus) 1 to which an ingot raw material supply device 20 of the present invention, which quantitatively supplies the raw material 25 to the crucible 3, is additionally provided.
  • the ingot growth apparatus 1 supports a main chamber 2 having cooling means, a crucible 3 installed inside the main chamber 2 to melt polysilicon (raw material), and a crucible 3.
  • the support means 4 the drive shaft 5 and the drive means 6 for raising / rotating the support means 4, the heat transfer heater 7 for heating the crucible 3, and the heat transfer heater 7
  • Power supply means for supplying a large electric power, a dome chamber 8 provided above the main chamber 2, a gate valve and a viewport provided in the dome chamber 8, and a top of the crucible 3
  • a heat shield member 9 installed at the upper surface, a pulling mechanism 10 installed at a pull chamber above the dome chamber 8, and an ingot (not shown) installed at the pulling means 10; Melting of the silicon melt through the load cable 12 for measuring the weight of the ingot to be pulled up, the load cable 12 for raising the pressure, the seed chuck 13 installed at the lower end of the pull cable 11, and the viewport 14.
  • a CCD camera and a laser range finder for imaging the liquid level,
  • the docking unit 50 is docked (Docking) to the hatch (15) portion formed on the upper side of the main chamber (2) while being raised and rotated by the drive device (21)
  • the docking unit 50 is supplied with a predetermined amount of raw material (including impurities) 25 to the crucible 3 and then rotated and lowered by the driving device 21.
  • the hatch 15 is provided with an opening 16 so that the supply pipe 29 of the ingot raw material supply device 20 can be elevated, the opening 16 ) Is opened and closed when the supply pipe 29 is elevated by the gate valve 17 to maintain the same vacuum atmosphere as the inside of the main chamber 2, the gate valve 17 is opened and closed by the opening and closing means 18, The opening and closing means 18 is controlled by the controller 19.
  • the gate valve 17 installed in the opening 16 is provided with a sealing means to seal the portion of the hatch 15 when the ingot raw material supply device 20 is un-docking, and is tightly sealed. By maintaining this, the vacuum atmosphere of the main chamber 2 is not destroyed (decreased).
  • the gate valve 17 is formed with an entrance 17a so that the supply pipe 29 can enter and exit while being positioned above the opening 16 in the open state.
  • the entrance 17a has an inner diameter that is slightly larger than the outer diameter of the supply pipe 29 so that the supply pipe 29 does not contact when the supply pipe 29 enters and exits.
  • FIG. 3 is a perspective view of an ingot raw material supply device 20 shown as an example of the present invention
  • FIG. 4 is a side view thereof
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the ingot raw material supply device 20.
  • the housing 23 is installed on the upper portion
  • the fixed-quantity supply unit 24 is installed inside the housing 23
  • the raw material 25 is supplied to the fixed-quantity supply unit 24 is installed on one side of the upper portion of the housing 23
  • a hopper 26 to be installed an impurity supply part 28 installed at one side of the upper part of the enclosure 23, and supplying a predetermined amount of impurities 27 into the enclosure 23, and a quantitative raw material discharged from the quantitative supply part 24.
  • a load cell installed between the moving means 32 for moving and the support part 22 and the housing 23 to sense the weight of the raw material 25 and input it to the controller 19 to achieve a quantitative supply of the raw material 25 ( 33).
  • the fixed amount supply unit 24 further includes a vibration device 34 that controls (interrupts) the amount of the raw material 24 supplied by vibration.
  • the hopper 26 installed on the upper part of the enclosure 23 includes a filling chamber 262 having a predetermined volume in which the raw material 25 is filled in the upper body having a wide upper portion and the narrower lower portion 261 as shown in FIGS. 20 and 21. And a door 265 provided with a locking means 263 and a handle 264 on an upper portion of the body 261, a downward discharge tube 266 is installed below the body 261, and an outside of the discharge tube 266.
  • the bellows pipe 267 is installed in the discharge pipe 266, the discharge hole 268 is formed inside the discharge pipe 266 so that the raw material 25 of the filling chamber 262 is dropped and discharged to the lower part fixed quantity supply part 24.
  • a packing (O-ring) 269 is installed at a portion at which the door 265 is opened and closed to maintain the airtightness of the filling chamber 262, and a raw material supply chamber 232 is formed inside the enclosure 23.
  • the fixed-quantity supply unit 24 inclines the vibration device 34 installed in the enclosure 23 and the raw material 25 discharged from the discharge pipe 266 while being fixed to the upper part of the vibration device 34 and vibrating.
  • a through hole 243 to which the discharge pipe 266 is coupled is formed at an upper portion of the vibration chute 241, and a space is formed between the discharge pipe 266 and the through hole 243 to contact when the vibration chute 241 vibrates. This is avoided.
  • the vibration device 34 is connected to the controller 19 to control the vibration intensity (vibration intensity) and the vibration period, the feed rate of the raw material 25 is adjusted by the vibration intensity and / or vibration period, and also the load cell 33
  • the raw material 25 weight value (data) sensed in real time by () is compared with the input (input value) input to the controller 19 and then the predetermined raw material supply amount (set value), the controller 19 is a vibration device (
  • the quantitative supply of the raw material 25 is achieved by matching the input value with the set value in a manner to control the vibration intensity and / or vibration period of 34).
  • the lifting means 30, a plurality of long side plates 301, 302, 303, 304 and the upper plate 305 and the lower plate 306 are combined in a rectangular cylinder form a space portion therein,
  • One side plate 304 is formed with a hole 308 to allow the inclined chute 31 to enter,
  • the lower plate 306 is formed with an access hole 307 through which the supply pipe 29 can enter, the other side plate ( At least one viewing window 309 is installed in the 301 so that the space can be viewed.
  • the upper and lower parts of the screw 35 are installed on the inner side of the side plate 302 in the longitudinal direction as the shaft bracket 36, and the motor is rotated forward and reverse by the controller 19 on the inner side of the side plate 302. 37 is installed, the rotating shaft of the motor 37 and one side end of the screw 35 is connected to the shaft coupler and interlocked rotation, the movable body 38 is screwed to the outer surface of the screw 35 screw 35 It is configured to move in the longitudinal direction, the upper limit switch 39 for limiting the upward movement of the movable body 38 and the lower limit switch for restricting the downward movement of the movable body 38 on the upper / lower side of the side plate 302 ( 40 are provided, respectively, and the lifting stroke of the supply pipe 29 is determined.
  • the upper limit switch 39 and the lower limit switch 40 input the limit signal to the controller 19 while operating by the contact or proximity of the moving object 38, and the controller 19 switches the upper limit switch 39 and the lower limit switch.
  • the limit signal is input from the 40
  • the motor 37 is stopped to stop the moving object 38.
  • the reverse control signal or reverse power is input from the controller 19, the motor 37 rotates in the opposite direction. While stopping by the limit signal input from the upper limit switch 39 and the lower limit switch 40.
  • the screw 35 is applied to the TM screw by the accurate rise and fall of the supply pipe 29 is achieved to prevent backlash (Backlash), the motor brake built in the motor 37 or the motor 37 In case of failure, the position of the supply pipe 29 can be fixed.
  • a fixed block 41 having a semicircular coupling hole is installed in the movable body 38, and a blotting block 42 having a semicircular coupling hole is fastened to the front of the fixed block 41 to form a circular coupling hole.
  • a blotting block 42 having a semicircular coupling hole is fastened to the front of the fixed block 41 to form a circular coupling hole.
  • the supply pipe 29 In the upper part of the supply pipe 29 is coupled, it is installed to move up and down along the moving body (38).
  • the supply pipe 29 is preferably a quartz tube (Quartz Tube) excellent in heat resistance, the hollow portion 291 is formed in the longitudinal direction, the upper portion of the raw material 25 and / or impurities 27 more easily to insert
  • a hopper shaped inlet 292 having a large outer diameter and inclined (inclined in the opposite direction into which raw materials are introduced) is formed, and an upper stepped portion 293 having an outer diameter larger than the average outer diameter of the supply pipe 29 is formed on the upper peripheral surface. Is formed is caught on the upper coupling hole between the fixed block 41 and the blotting block 42, the front block of the blotting block 42, the pressure block for operating the inclined chute 31 moving means 32 to be described later ( 43) are installed.
  • a bracket 46 is fixed below the side plate 302 of the elevating means 30, and a pair of guide rollers 44 and 45 supporting the supply pipe 29 are installed on the bracket 46 to supply the supply pipe. The stability of the stop and lift motion of (29) is ensured.
  • the guide rollers 44 and 45 are guide grooves 441 and 451 which are close to semi-circular or semi-circular shapes, respectively, and are formed to surround and support the outer circumferential surface of the supply pipe 29, thereby stably raising and lowering the supply pipe 29, thereby deviating from the position. This is avoided.
  • a guide roller 44 is axially installed on the bracket 46 as shown in FIG. 9, and opposite long holes 461 and 462 are formed at the end of the bracket 46, and one side guide is provided at the long holes 461 and 462.
  • the shaft rods 452 protruding to both sides of the roller 45 are coupled to each other to move the long holes 461 and 462 sections, and the supporting rods 463 and 464 are fixed to the outer surface of the bracket 46.
  • the springs 465 and 466 are coupled between the shaft rods 452 and the support rods 463 and 464 of the guide rollers 45 so that the guide rollers 45 are supported in the direction of the other guide rollers 44.
  • the supply pipe 29 is guided.
  • An entrance hole 307 is formed in the lower plate 306 of the elevating means 30 so that the supply pipe 29 can enter and exit, and a docking portion 50 is formed on the bottom surface of the lower plate 306.
  • the docking part 50 is a flexible bellows pipe 46 fixed to the bottom surface of the lower plate 306 of the elevating means 30, and fixed to the lower surface of the bellows pipe 46 and the top surface of the hatch 15 Fixed to the bottom surface of the lower plate 306 and the coupling ring 47 docked in and un-docked, the entrance hole 47a formed in the center of the coupling ring 47 so that the supply pipe 29 can enter and exit the A plurality of guide rods 48 for guiding the coupling ring 47 and an outer diameter formed at the end of the guide rod 48 and slightly larger than the average outer diameter of the guide rod 48 are separated from the coupling ring 47. Stopper for preventing the, and the spring 49 is installed on the guide rod 48 to support the coupling ring 47.
  • the supply pipe 29 has an entrance hole 307 formed in the lower plate 306 and a hollow portion (not shown) formed in the bellows pipe 46 and an entrance hole 47a formed at the center of the coupling ring 47. It rises and falls through.
  • the docking unit 50 when the ingot raw material supply device 20 of the present invention docked in the hatch 15 portion of the ingot growth apparatus 1 as shown in Fig. 2 by the holding force of the spring 49 ( The bottom surface of 47) is held in close contact with the top surface of the hatch 15, and the bonding is maintained, and sufficient airtightness to withstand the vacuum pressure or the vacuum atmosphere is maintained.
  • the moving means 32 which bulges the inclined chute 31 to the upper part of the supply pipe 29 is comprised as follows.
  • a pair of left and right LM rails 321 fixed to the upper surface of the bottom plate 231 of the enclosure 23 and the front and rear coupled to the LM rails 321 so as to reciprocate in the longitudinal direction of the LM rails 321.
  • a spring 330 installed between the vertical rod 328 fixed to the 324 and the vertical rod 329 fixed to the bottom plate 231, and a pair of LM rails installed vertically to the side plate 304 ( 331, a pair of LM blocks 332 respectively coupled to the LM rail 331 so as to reciprocate in the longitudinal direction of the LM rail 331, and a connecting plate 333 fixed to the LM block 332 surface.
  • And the upper rear end of the connecting plate 333 And the upper rear end of the connecting plate 333.
  • the operation pin 335 is installed at the end of the operation 334 and coupled to the inclined hole 327, and installed inclined at one side of the front surface of the connecting plate 333 and the pressure block 43 It consists of the inclined member 336 descending by.
  • 5, 8, 10, 13, and 21 are views of the state in which the supply pipe 29 descends, the inclined chute 31 protrudes, and the raw material 25 is supplied to the crucible 3. 11, 14 and 20, on the contrary, the inclined chute 31 is immersed by the elastic force of the spring 330, and the raw material 25 and / or the impurity 27 as the supply pipe 29 rises and returns. The supply of is terminated or completed.
  • the inclined chute 31 is immersed by the elastic force of the spring 330 as shown in FIGS. 7, 11, and 14 so that the supply pipe 29 is not obstructed when the supply pipe 29 moves up and down. 5, 8, 10, 13 when the completion of the pressure block 43 pushes down the inclined member 336, the connecting plate 333 and the operation 334 is lowered as the operating pin 335 ) And the plate 323, the vertical member 324, and the inclined chute 29 are lowered by the action of the inclined hole 327, and thus the raw material discharged quantitatively as shown in FIG. 21. 25 slides along the inclined chute 31 and flows into the inlet 292 of the supply pipe 29.
  • the drive device under the control of the controller 19 as shown in Figure 2 in a state in which the appropriate amount of the raw material 25 and impurities 27 are filled in the hopper 26 and the storage container 283
  • the ingot raw material supply device 20 of the present invention is raised and rotated so as to dock the docking unit 50 to be coupled to the hatch 15 portion of the ingot growth apparatus 1 by using a vacuum means. ),
  • the argon gas is injected into the injection port 56, the gate valve 17 is opened by the controller 19, the screw 35 is rotated forward by the forward rotation of the motor 37, and the movable body 38 ),
  • the supply pipe 29 is lowered accordingly.
  • the pressure block 43 fixed to the front surface of the blotter block 42 presses the inclined member 336 as shown in FIGS. 5, 8, 10, and 13.
  • the connecting plate 33 guided by the rail 331 and the LM block 332 is lowered accordingly, and the operation 334 fixed to the connecting plate 33 is also lowered and fixed to the operation 334.
  • the operating pin 335 is lowered along the inclined hole 327 to the position h1 of FIG. 10, so that the plate 323, the vertical member 324, and the inclined chute 29 are opposite to the vibrator 34.
  • the movable body 38 is the lower limit switch 40
  • the motor 37 is stopped by the controller 19 and the supply pipe 29 is no longer lowered by the controller 19, and the raw material 25 and / or the impurities 27 are supplied. It becomes the state that can be done. In this state, the raw material 25 and / or the impurities 27 which are quantitatively supplied as shown in FIG. 21 flow into the inlet 292 of the supply pipe 29 while sliding down the inclined chute 31 and are supplied to the crucible 3 while sliding. .
  • the gate valve 17 is closed by the controller 19 and the screw 35 is rotated by the reverse rotation of the motor 37. Is reversely rotated, and as the movable body 38 rises, the supply pipe 29 also rises.
  • the pressing block 43 which presses the inclined member 336 rises and the pressing force of the inclined member 336 is removed, thereby guiding the LM rail 321 and the LM block 322.
  • the plate 323 is moved in the direction of the vibration device 34 by the elastic force of the spring 330, the operating pin 335 coupled to the inclined hole 327 of the guide plate 326 is h2 of FIG.
  • the operation member 334, the connecting plate 333 and the inclined member 336 are raised and returned by the guide of the LM guide while being raised to the position, and the vertical member 324 and the accommodation chamber (fixed to the plate member 323) Since the 325 and the inclined chute 31 move in the direction of the vibrator 34, the inclined chute 31 is immersed so that the supply pipe 29 can continuously rise without disturbing the inclined chute 31.
  • the vacuum degree and / or vacuum atmosphere of the ingot growth chamber 2a is continuously maintained.
  • the vacuum release port 55 is lifted by using the handle 54 to vacuum the raw material supply chamber 232.
  • the ingot raw material supply device 20 is un-docked and separated from the ingot growth device 1 by reversing the driving device 21 with the controller 19 to refill the raw material 25 and the impurities 27. The next supply operation is possible.
  • the ingot raw material supply device 20 is un-docked and separated from the ingot growth device 1 when the raw material 25 is completed, the contact with the high temperature rising from the crucible 3 is essentially prevented. This eliminates heat stress.
  • the opening and closing means 18 of the gating valve 17 may be an air cylinder, a hydraulic cylinder, or a motor and a power transmission means.
  • the motor 37 is provided with a detection means for detecting the rotational direction, the number of revolutions and / or the rotation angle, etc. can precisely control the motor 37, the detection means is an encoder, a contact sensor, a proximity sensor For example, an optical sensor or the like may be used. In the present invention, an encoder embedded in the motor 37 may be applied.
  • the lower part of the enclosure 23 is provided with a weight sensing means, for example, a load cell 33 for detecting the supply amount (discharge amount) of the raw material 25 in real time and input it to the controller 19.
  • the load cell 33 is installed on the upper surface of the bottom plate 221 of the support 22 as shown in Figure 5, 15 to receive the weight (load) in a way to support the bottom surface of the housing 23 raw material 25 ) Can be detected (detected).
  • a pair of support rings 223 having an upward coupling groove 222 are fixed to the front and rear end surfaces of the bottom plate 221 and loosely coupled to the coupling groove 222 on the bottom surface of the enclosure 23.
  • the allowable clearance between the coupling groove 222 and the coupling rod 224 is configured to allow 2 to 5 mm to prevent excessive flow of the front end of the enclosure 23 so as not to interfere with the weight sensing of the load cell 33.
  • the coupling groove 222 and the coupling rod 224 is not a structure for supporting the housing 23, but a structure to prevent the front flow of the housing 23.
  • the rear end of the support 22 is a vertical plate 225 is connected to the bracket 226 reinforcement, the vertical plate 225 and the housing 23 is coupled to the hinge 227 to support the rear end of the housing 23. Therefore, the total load of the devices or components installed in the enclosure 23, including the enclosure 23, is transmitted to the load cell 33.
  • Coupling rings 228 are installed on upper and lower rear surfaces of the vertical plate 225, and support rods 22 are supported by coupling rods 228 of the driving device 21 to the coupling rings 228.
  • the load cell 33 detects the detected total weight change in real time and inputs it to the controller 19, and as the raw material 25 is supplied to the crucible 3, the total weight of the load cell 33 is reduced.
  • the controller 19 compares this, judges the amount of the raw material 25 and stops supplying the raw material 25 by stopping the vibrator 34 when the set value is reached, thereby achieving a fixed quantity supply of the raw material 25.
  • 16 to 19 illustrate the impurity supply part 28 of the present invention, which is provided at an upper side of the enclosure 23.
  • the impurity supply part 28 is formed in the housing 281 and the housing 281 which is installed on the upper part of the housing 23 to maintain the outside and airtight and spatially connected to the internal raw material supply chamber 232.
  • a rotating rod 284 installed horizontally in the housing and protruding out of the housing 281, a tilting handle 285 installed at an end of the rotating rod 284 so as to rotate the storage container 283 vertically and horizontally, and a storage chamber (282)
  • the locking means 52 is coupled to the upper surface of the inlet 287 as shown in FIG. 18 to maintain airtightness, and is separated from the inlet 287 as shown in FIG. 19 when the impurity 27 is introduced. .
  • the locking means 52 is a semicircular presser 522, 523 that is opened or pinched around the shaft pin 521, and a receiving groove 522a formed on the inner side of the presser 522, 523. 523a, a plurality of stoppers 524 coupled to the upper surface of the inlet 287, and a plurality of O-rings 525 coupled between the inlet 287 and the stopper 524 to achieve rigid airtightness.
  • the fastening rod 526 axially installed at the end of the one side of the pressure holding member 522, the coupling groove 527 is formed at the end of the other side of the pressure holding member 522, the end of the coupling rod 526 is coupled, The nut 529 is fastened to the threaded portion 528 of the fastening rod 526 inserted into the coupling groove 527.
  • FIG. 16 is a state in which a predetermined amount of impurities 27 are filled in the storage container 283, and the storage chamber 282 is sealed by the stopper 524, the O-ring 525, and the locking means 52.
  • the storage container 283 is inclined to the horizontal or less than horizontal, while the impurity 27 is dropped and discharged through the opening 288,
  • Figure 21 shows that the impurity 27 is dropped and discharged Sliding along chute 286 to outlet 242 is then fed to crucible 3 via oblique chute 31 and feed tube 29.
  • FIG. 22 is a circuit block of the controller 19 shown as an example of the present invention.
  • the controller C which is composed of a PLC, a central processing unit, or a microcomputer.
  • a setting unit S composed of a plurality of keypads or touch screens and the weight of the raw material 25 so as to select the type of the raw material, set the raw material supply amount, reset, etc. and input and set various data.
  • Load cell 33 for measuring the, the upper limit switch 39 for detecting the rising limit of the supply pipe 29, and the lower limit switch 40 for detecting the lower limit of the supply pipe 29 are connected.
  • the display unit D which displays various operation states, operation modes, set values, present values, operation states of various devices, various abnormalities, and the like, and the screw 35 are rotated forward and backward to supply the pipe 29 Raising and lowering the motor 37 for raising and lowering the opening, the opening and closing means 18 for opening and closing the gate valve 17, the ingot raw material supply device 20 of the present invention, and docking to the ingot growth apparatus 1 And driving devices 21 for un-docking are connected.
  • the input / output of the control unit C includes a memory unit including various types of recording media such as a hard disk, a flash memory, a read only memory (ROM), a solid state driver (SSD), and the like. Data is stored, read out, and updated in the memory unit.
  • a memory unit including various types of recording media such as a hard disk, a flash memory, a read only memory (ROM), a solid state driver (SSD), and the like. Data is stored, read out, and updated in the memory unit.
  • a drive drive for driving various actuators is connected to the output of the controller C, and the setting unit S may use or use a conventional keypad, a switch group, a touch screen, and the like.
  • the display unit (D) is a power indicator for displaying the power supply state, the operation state of the various sensors and actuators, etc. are displayed, and is composed of a liquid crystal display (LCD), seven segments, light emitting diodes, etc. Accordingly, the display unit may be configured with a touch screen for ease of use.
  • LCD liquid crystal display
  • Reference numeral 53 is a gauge for measuring the vacuum degree or vacuum pressure of the raw material supply chamber 232
  • 54 is a vacuum release port
  • 55 is a handle of the vacuum release port
  • 56 is an argon gas injection port.
  • 57 is a see-through window for looking into the raw material supply chamber 232.
  • the supply pipe 29 is lowered by the elevating means 30, and then supplies the raw material 25 of the quantitatively to the crucible 3, and when the supply of the raw material 25 is completed using the elevating means 30
  • the supply pipe 29 is raised and restored to protect it from high heat.
  • the present invention is capable of automatic charging of raw materials, continuous supply of raw materials 25 in a vibrating manner, and accurately metering the amount of raw materials 25 supplied using the vibrator 34 and the load cell 33. Can be supplied. Real-time weight detection and confirmation of the raw material 25 supplied using the load cell 33 is possible to achieve a quantitative supply.
  • the vibration chute 241 and the vibration device 34 are integrally formed to reduce volume and weight, and the bridge phenomenon due to the inclination angle and unit area calculation and test by the discharge of the warp chute 31 is tested. A drive is achieved which eliminates and thereby prevents the bridge phenomenon.
  • the ingot raw material supply device 20 of the present invention is docked (Docking) or undocked (Un-Docking, undocking) to the hatch (15) while lifting and rotating by the drive device 21, the raw material to the hopper 26
  • the ingot raw material supply device 20 can be lowered to a good position for the worker to work, so the workability is excellent.
  • the present invention achieves a simple docking and airtight due to the elasticity of the sliding gate valve 17 and the spring 49 of the docking portion 50, the impurity 27 is used by the tilting handle 285 It can be easily supplied to the crucible (3), it is possible to monitor the vacuum degree and the process flow through the display unit (D).

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Abstract

본 발명은 잉곳(Ingot, 단결정 실리콘) 성장에 필요한 원료를 정량 공급하는 원료 공급시스템에 관한 으로, 구동장치(21) 상부에 설치되는 지지부(22)와, 지지부(22) 상부에 설치되는 함체(23)와, 함체(23) 내부에 설치되는 정량공급부(24)와, 함체(23) 상부 일측에 설치되고 상기 정량공급부(24)로 원료(25)를 공급하는 호퍼(26)와, 함체(23) 상부 일측에 설치되고 함체(23) 내부로 소정량의 불순물(27)을 공급하는 불순물 공급부(28)와, 정량공급부(24)로부터 배출되는 정량의 원료(25)와 불순물 공급부(28)로부터 배출되는 불순물(27)을 도가니(3)로 공급시키는 공급관(29)과, 함체(23) 측부에 설치되고 상기 공급관(29)을 승강시키는 승강수단(30)과, 공급관(29)이 하강하면 공급관(29) 상부로 경사 슈트(31)를 돌출시켜 원료(25)가 공급관(29)으로 낙하 공급되게 경사 슈트(31)를 이동시키는 이동수단(32)과, 지지부(22)와 함체(23) 사이에 설치되어 원료(25) 공급 무게를 감지하여 제어기(19)로 입력함으로써 원료(25)의 정량 공급을 달성하는 로드셀(33)을 포함하여 구성된다.

Description

잉곳 원료 공급시스템
본 발명은 잉곳(Ingot, 단결정 실리콘) 성장(생산)에 필요한 원료 및/또는 불순물을 잉곳성장장치의 도가니로 정량 공급하는 잉곳 원료 공급시스템에 관한 것이다.
일반적으로 초크랄스키(Czochralski) 결정 성장법에 의한 잉곳(Ingot) 성장장치는, 핫죤(Hot Zone) 영역에 설치되는 도가니(Crucible)에 폴리 실리콘(또는 갈륨비소 등)과 불순물(Dopant) 등의 고체 원료를 투입(공급)하고 전열히터로 가열 및 용융시켜 실리콘 융액(Hot Melt)을 만든 다음, 단결정 시드(seed)를 실리콘 융액에 접촉시켜 서서히 회전 및 인상시키면, 소정 길이와 소정 직경의 단결정 잉곳(Ingot)이 얻어진다.
잉곳 성장 원료인 폴리 실리콘(Poly Silicon)은 덩어리(Chunk Poly)와 알갱이(Granule Poly)가 사용되며, 불순물(Dopant)로는 소정량의 붕소(Boron) 또는 인(Phosphorus)이 주로 사용된다. 상기 붕소(Boron)는 P형 잉곳 성장에 사용되고, 인(Phosphorus)은 N형 잉곳 성장에 사용된다.
상기 원료들은 고체 상태이므로 이를 용융시켜 실리콘 융액(Hot Melt)으로 형성하기 위해서는 도가니에 불순물을 넣고 폴리 실리콘 덩어리를 돔(Dome) 형태로 쌓아올려 적층(Stacking)하게 되며, 폴리 실리콘 덩어리와 알갱이 및 불순물을 도가니 내부에 채워 넣어 융해하더라도 실리콘 덩어리와 덩어리 사이에 형성되는 공극 만큼의 부피가 줄어들게 된다.
또한 잉곳(Ingot)이 성장함에 따라 실리콘 융액이 점차적으로 소모되면서 레벨(액위)이 낮아지면 거리측정수단을 이용하여 레벨변위를 검출하면서 승강수단으로 도가니를 상승시켜 실리콘 융액면이 일정하게 유지되도록 제어하고 있으나, 정밀 제어가 어렵고 원료의 정량 공급이 쉽지 않아 성장 잉곳(Ingot)의 직경이 불균일할 뿐 아니라, 잉곳(Ingot)이 인상되는 방향으로 불순물의 농도가 변화하면서 품질이 균일하지 않는 이른바 편석 현상이 발생되는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 성장 잉곳(Ingot)의 품질을 균일하게 유지하면서 원하는 직경과 원하는 길이로 성장시키기 위해서는 잉곳의 성장에 따라 줄어드는 부피만큼(또는 필요한 부피만큼)의 잉곳 원료(폴리 실리콘 및 불순물)를 정량적으로 공급해야 할 필요가 있다.
본 발명은 잉곳(Ingot, 단결정 실리콘) 성장(생산)에 필요한 원료(잉곳 원료) 및/또는 불순물을 잉곳성장장치의 도가니로 공급하는 잉곳 원료 공급시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 잉곳 성장에 필요한 원료를 공급하되, 정량 공급함으로써 생산성이 크게 향상되고 품질이 균일한 잉곳 원료 공급시스템을 제공함에 특징이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 잉곳 성장에 필요한 원료를 공급할 때 공급관을 통하여 잉곳 원료 공급장치로 상승 유입되는 고열을 차단하고 진공 상태를 유지할 수 있는 게이트 밸브를 제공함에 특징이 있다.
본 발명 잉곳 성장(제조)에 필요한 잉곳 원료 공급장치는, 지지부, 상기 지지부 상부에 설치되는 함체, 상기 함체 내부에 설치되는 정량공급부, 상기 함체 상부 일측에 설치되고 상기 정량공급부로 원료를 공급하는 호퍼, 상기 함체 상부 일측에 설치되고 함체 내부로 소정량의 불순물을 공급하는 불순물 공급부, 상기 정량공급부로부터 배출되는 정량의 원료 및 불순물 공급부로부터 배출되는 불순물을 도가니로 공급시키는 공급관, 상기 함체 측부에 설치되고 상기 공급관을 승강시키는 승강수단, 상기 승강수단 하부에 설치되는 독킹부, 상기 공급관이 하강하면 공급관 상부로 경사 슈트를 돌출시키는 이동수단, 상기 함체 저부에 설치되는 로드셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 이동수단은, 함체(23) 바닥판(231)의 상부면에 고정되는 좌우 한 쌍의 LM 레일(321), 상기 LM 레일(321)에 결합되는 LM 블럭(322), 상기 LM 블럭(322) 상부면에 고정되는 판재(323), 상기 판재(323)의 상부면 일측에 고정되는 수직부재(324), 상기 수직부재(324) 상부에 고정되는 경사 슈트(31), 상기 판재(323) 상부면에 설치되는 유도판(326), 상기 유도판(326) 상부에 형성되는 경사공(327), 상기 판재(324)에 고정되는 수직봉(328)과 바닥판(231)에 고정되는 수직봉(329) 사이에 설치되는 스프링(330), 측판(304)에 수직으로 설치되는 LM 레일(331), 상기 LM 레일(331)에 결합되는 LM 블럭(332), 상기 LM 블럭(332) 표면에 고정되는 연결판(333), 상기 연결판(333)의 상부 후단으로 돌출되는 작동간(334), 상기 작동간(334) 단부에 설치되고 경사공(327)에 결합되는 작동핀(335), 상기 연결판(333)의 전면 일측에 경사지게 설치되고 가압블럭(43)에 의해 하강하는 경사부재(336)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 불순물 공급부는, 함체(23) 상부에 설치되고 내부 원료공급실(232)과 공간적으로 연결되는 하우징(281), 상기 하우징(281) 내부에 형성되는 수용실(282), 상기 수용실(282)에 위치하는 불순물(27) 수납용기(283), 상기 수납용기(283) 상부로 개방된 개방부(288); 상기 수납용기(283) 바깥 일측에 수평으로 설치되고 하우징(281) 바깥으로 돌출되는 회전봉(284), 상기 회전봉(284) 단부에 설치되고 수납용기(283)를 수직 및 수평으로 회전시키는 틸팅핸들(285), 상기 수용실(282) 하부에 설치되는 슈트(286), 상기 하우징(281) 상부에 형성되는 불순물 투입구(287), 상기 투입구(287)에 설치되는 잠금수단(52)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 잠금수단은, 하우징(281)의 투입구(287) 상부면에 결합되는 복수의 마개(524), 축핀(521)을 중심으로 벌어지거나 오무려지는 반원형 압지구(522)(523), 상기 압지구(522)(523)의 내측면에 형성되는 수용홈(522a)(523a), 상기 투입구(287)와 마개(524) 사이에 결합되어 기밀을 달성하는 복수의 오링(525), 상기 압지구(522)의 단부에 축 설치되는 체결봉(526), 상기 압지구(522)의 단부에 형성되고 상기 체결봉(526)의 단부가 결합되는 결합홈(527), 상기 결합홈(527)에 끼워진 체결봉(526)의 나사부(528)에 체결되는 너트(529)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 승강수단(30)은, 길이가 긴 복수의 측판(301)(302)(303)(304)과 상부판(305) 및 하부판(306)이 사각통형으로 결합되어 내부에 형성되는 공간부, 상기 측판(304)에 경사 슈트(31)가 드나들 수 있도록 형성되는 구멍(308), 상기 하부판(306)에 공급관(29)이 드나들 수 있도록 형성되는 출입공(307), 상기 측판(302)의 길이방향 내측면에 축 설치되는 스크류(35), 상기 스크류(35)를 정/역회전하는 모터(37), 상기 스크류(35) 외면에 나사 결합되는 이동체(38), 상기 측판(302)의 내측면 상/하부에 각각 설치되는 상한 스위치(39) 및 하한 스위치(40)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 정량공급부는, 함체에 설치되는 진동장치, 상기 진동장치 상부에 고정되어 진동하면서 호퍼로부터 배출되는 원료를 경사슈트로 이동 낙하시키는 진동 슈트, 상기 진동 슈트의 일측에 구성되는 배출부, 상기 배출부 하부에 설치되고 이동수단에 의해 공급관 방향으로 전/후진하는 경사 슈트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 독킹부는, 승강수단의 하부판(306) 저면에 고정되는 신축형 밸우즈관(46), 상기 밸로우즈관(46) 하부면에 고정되는 결합링(47), 상기 결합링(47) 중앙에 형성되는 출입공(47a), 상기 하부판(306)의 저부면에 고정되어 결합링(47)을 안내하는 복수의 안내봉(48), 상기 안내봉(48)의 단부에 형성되어 결합링(47)의 이탈을 방지하는 멈춤부, 상기 안내봉(48)에 설치되어 결합링(47)을 탄지하는 스프링(49)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 함체 상부에 호퍼를 설치하되, 상기 호퍼는, 상부가 넓고 하부가 좁은 몸체(261), 상기 몸체(161) 내부에 형성되는 소정 용적의 충진실(262), 상기 몸체(261) 상부에 설치되는 잠금수단(263)과 손잡이(264)가 구비된 도어(265), 상기 몸체(261) 하부에 설치되는 하향 배출관(266), 상기 배출관(266) 외부에 설치되는 밸로우즈관(267), 상기 배출관(266) 내부에 형성되는 배출공(268)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 로드셀은, 실시간 감지되는 원료 무게 값을 제어기로 입력하고, 상기 제어기는 진동장치의 진동세기와 진동주기를 제어하는 방법으로 입력값과 설정값을 일치시켜 원료의 정량 공급을 달성하도록 함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 잉곳 원료 공급방법은, a). 잉곳 원료 공급장치로 소정량의 원료 및/또는 불순물을 충진하는 단계, b). 잉곳성장장치의 해치 부분에 잉곳 원료 공급장치의 독킹부를 독킹시키는 단계, c). 진공수단을 이용하여 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실을 진공시키는 단계, d). 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실로 아르곤가스를 주입시켜 같은 진공분위기로 조성하는 단계, e). 해치에 설치된 게이트 밸브를 개방시켜 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실을 하나의 공간으로 연결하는 단계, f). 승강수단을 이용하여 공급관을 도가니 상부로 하강시키는 단계, g). 잉곳 원료 공급장치의 진동장치와 로드셀을 이용하여 원료 및/또는 불순물을 공급관으로 정량 이송하는 단계, h). 공급관으로 이송된 원료와 불순물을 활강시켜 도가니로 공급하는 단계, i). 승강수단을 이용하여 원료 및/또는 불순물의 투입이 완료된 공급관을 상승 복귀시키는 단계, j). 게이트 밸브를 폐쇄시켜 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실을 격리시키는 단계, k). 잉곳 원료 공급장치의 진공을 해제시키는 단계, l). 잉곳 원료 공급장치의 독킹 상태를 해제시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 d). 단계에서, 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실로 아르곤가스를 주입시켜 같은 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 같거나 그에 준하는 진공도와 진공분위기로 조성함으로써 원료 및/또는 불순물을 공급시 상기 원료공급실과 잉곳성장실을 하나의 공간으로 연결할 수 있다.
본 발명은 잉곳(Ingot)을 성장시키기 위해서는 원료가 융해되면서 줄어든 부피만큼의 원료가 보충 공급되므로 잉곳 생산성이 크게 향상되고 품질이 균일한 효과가 있다.
본 발명은 잉곳 성장에 필요한 원료를 적시에 공급할 수 있어서 소망의 크기(직경 및/또는 길이)로 잉곳을 성장시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 잉곳 원료의 자동충전이 가능하며, 진동방식으로 원료(25)의 연속공급이 가능하며, 진동장치(34)와 로드셀(Load Cell)(33)을 이용하여 원료(25) 공급량을 정확히 계량하면서 정량 공급할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 스크류(35)는 TM 스크류를 적용함으로써 공급관(29)의 정확한 상승과 하강이 달성되어 백레쉬(Backlash)가 방지되고, 모터(37) 정지나 모터 브레이크 고장시 공급관(29)의 위치를 고정시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 진동슈트(241)와 진동장치(34)가 일체형으로 구성되어 부피와 무게를 줄일 수 있고, 경사 슈트(31)의 경사각 및 단위 면적 계산과 테스트(Test)로 인한 브릿지 현상이 방지되어 원활한 구동이 달성되는 효과가 있다.
본 발명에서 공급관(29)은 내열성이 우수한 석영 튜브(Quartz Tube)가 바람직하며, 강도가 떨어지는 석영 튜브의 승강을 한 쌍의 롤러(44)(45)로 지지함으로써 공급관(29)의 정지 및 승강운동의 안정성이 확보된다.
본 발명은 슬라이드 방식의 게이트 밸브(17)와 독킹부(50)의 스프링(49)의 탄성으로 인한 간편한 독킹과 기밀(氣密)이 달성되는 효과가 있다.
본 발명에서 불순물(27)은 틸팅핸들(285)을 이용하여 도가니(3)에 쉽게 공급할 수 있으며, 또한 표시부(D)를 통하여 진공도 및 공정흐름을 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
본 발명 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20)는 구동장치(21)에 의해 승강 및 회전하면서 해치(15) 부분에 독킹(Docking)되거나 언독킹(Un-Docking, 독킹해제)되며, 호퍼(26)에 원료(25)를 충진(투입)할 때 구동장치(21)를 이용하여 작업자가 작업하기 좋은 위치로 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20)를 하강시킬 수 있으므로 작업성이 우수한 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 공정 흐름도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 설치 상태도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 사시도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 정면도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 부분 단면도.
도 6 : 본 발명에서 공급관과 공급관 승강수단의 분해 사시도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 승강수단 단면도로, 공급관이 상승 복귀한 상태도.
도 8 : 본 발명 일 예로 도시한 승강수단 단면도로, 공급관이 하강한 상태도.
도 9 : 본 발명 일 예로 도시한 도 8의 A-A`선 단면도.
도 10 : 본 발명 일 예로 도시한 경사 슈트 부분 단면도로, 슈트가 돌출된 상태도.
도 11 : 본 발명 일 예로 도시한 경사 슈트 부분 단면도로, 슈트가 몰입된 상태도.
도 12 : 본 발명 일 예로 도시한 경사 슈트 부분 정면도.
도 13 : 본 발명 일 예로 도시한 경사 슈트 이동수단 사시도로, 경사 슈트가 돌출된 상태도.
도 14 : 본 발명 일 예로 도시한 경사 슈트 이동수단 사시도로, 경사 슈트가 몰입된 상태도.
도 15 : 본 발명 일 예로 도시한 함체 지지부 사시도.
도 16 : 본 발명 일 예로 도시한 불순물 공급부 단면도로, 불순물이 충진된 상태도.
도 17 : 본 발명 일 예로 도시한 불순물 공급부 단면도로, 불순물이 배출중인 상태도.
도 18 : 본 발명 일 예로 도시한 불순물 공급부의 잠금수단 평면도.
도 19 : 본 발명 일 예로 도시한 불순물 공급부의 잠금수단이 분리된 상태의 평면도.
도 20 : 본 발명 일 예로 도시한 함체부 단면도로, 원료 공급 전 상태도.
도 21 : 본 발명 일 예로 도시한 함체부 단면도로, 원료가 공급중인 상태도.
도 22 : 본 발명 일 예로 도시한 제어기의 회로 블럭도.
<부호의 설명>
(1)--잉곳성장장치 (2)--메인챔버
(3)--도가니 (4)--지지수단
(15)--해치 (16)--개구
(17)--게이트 밸브 (18)--개폐수단
(19)--제어기 (20)--원료공급장치
(21)--구동장치 (22)--지지부
(23)--함체 (24)--정량공급부
(25)--원료 (26)--호퍼
(27)--불순물 (28)--불순물 공급부
(29)--공급관 (30)--승강수단
(31)--경사 슈트 (32)--이동수단
(33)--로드셀 (34)--진동장치
(35)--스크류 (36)--축브라켓
(37)--모터 (38)--이동체
(39)--상한 스위치 (40)--하한 스위치
(41)--고정블럭 (42)--압지블럭
(43)--가압블럭 (44)(45)--안내롤러
(44a)(45a)--안내롤러의 안내홈 (46)--브라켓
(46)(267)--밸로우즈관 (47)--결합링
(47a)--결합링의 출입공 (48)--안내봉
(49)--스프링 (50)--독킹부
(261)--몸체 (262)--충진실
(263)--잠금수단 (264)--손잡이
(265)--도어 (266)--배출관
(268)--배출공 (269)--패킹(오링)
(241)--진동 슈트 (243)--통공
(291)--공급관의 중공부 (292)--공급관의 입구
(293)--공급관의 단턱부 (231)--바닥판
(301)(302)(303)(304)--측판 (305)--상부판
(306)--하부판 (307)--출입공
(308)--구멍 (309)--투시창
(321)(331)--LM 레일 (322)(332)--LM 블럭
(323)--판재 (324)--수직부재
(325)--수용실 (326)--유도판
(327)--경사공 (328)(329)--수직봉
(330)--스프링 (333)--연결판
(334)--작동간 (335)--작동핀
(336)--경사부재 (C)--제어부
(S)--설정부 (D)--표시부
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략한다.
도 1은 본 발명 일 예로 도시한 잉곳 원료 공급 흐름도로, a). 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20)의 호퍼(26)와 불순물 공급부(28)에 소정량의 원료(25) 및/또는 불순물(27)을 충진(투입)하는 단계, b). 잉곳성장장치(1)의 해치(15) 부분에 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20)의 독킹부(50)를 독킹(Docking)시키는 단계, c). 진공수단을 이용하여 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20) 내부를 진공시키는 단계, d). 잉곳성장장치(1)의 잉곳성장실(2a) 및/또는 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20)의 원료공급실(232)로 아르곤가스를 주입시켜 진공분위기로 조성하는 단계, e). 해치(15)에 설치된 게이트 밸브(17)를 개방시켜 잉곳성장장치(1)의 잉곳성장실(베이스 챔버 내부)(2a)과 잉곳 잉곳 원료 공급장치(20)의 원료공급실(232)을 하나의 공간으로 연결하는 단계, f). 승강수단(30)을 이용하여 공급관(29)을 도가니(3) 상부로 하강시키는 단계, g). 진동장치(34)와 로드셀(33)을 이용하여 원료(25)를 공급관(29)으로 정량 이송하는 단계, h). 공급관(29)으로 이송된 원료(25) 및/또는 불순물(27)이 활강(낙하)하여 도가니(3)로 공급되는 단계, i). 승강수단(30)을 이용하여 원료(25)와 불순물(27)의 투입이 완료된 공급관(29)을 상승 복귀시키는 단계, j). 게이트 밸브(17)를 폐쇄시켜 잉곳성장장치(1)의 잉곳성장실(2a)과 잉곳 원료 공급장치(20)의 원료공급실(232)을 격리시키는 단계, k). 잉곳 원료 공급장치(20)의 진공을 해제시키는 단계, l). 잉곳 원료 공급장치(20)를 잉곳성장장치(1)의 해치(15)로 부터 언-독킹(Un-Docking)시켜 분리하는 단계로 된다.
본 발명은 잉곳 성장중이거나 잉곳 성장을 전후하여 상기 a). 단계 ~ l) 단계를 반복함으로써 연속적이거나 주기적인 잉곳 성장이 달성된다.
상기 b). 단계에서, 잉곳성장장치(1)의 해치(15)와 잉곳 원료 공급장치(20)의 독킹부(50) 간의 기밀(氣密)이 유지된다.
상기 c). 단계에서, 잉곳 원료 공급장치(20)를 진공시키되 잉곳성장실(2a)의 진공도(진공분위기)와 같거나 그에 준하는 진공도(진공분위기)를 유지함으로써 잉곳 성장을 방해(저해)하지 않는다.
상기 d). 단계에서, 잉곳 원료 공급장치(20)의 원료공급실(232)로 아르곤가스를 주입시켜 같은 잉곳성장장치(1)의 잉곳성장실(2a)과 같거나 그에 준하는 진공도 및 진공분위기로 조성함으로써 원료(25) 공급시 상기 원료공급실(232)과 잉곳성장실(2a)을 하나의 공간으로 쉽게 연결할 수 있게 된다.
도 2는 원료(25)를 도가니(3)로 정량 공급하는 본 발명 잉곳 원료 공급장치(20)가 부가 구성된 잉곳성장장치(또는 잉곳생산장치)(1)의 일 예를 도시한 것이다.
상기 잉곳성장장치(1)는 냉각수단이 구비되는 메인챔버(2)와, 메인챔버(2) 내부에 설치되고 폴리 실리콘(원료)을 용융시키는 도가니(3)와, 도가니(3)를 지지하는 지지수단(4)과, 지지수단(4)을 상승/회전시키는 구동축(5) 및 구동수단(6)과, 도가니(3)를 가열하는 전열히터(7)와, 상기 전열히터(7)로 대전력(大電力)을 공급하는 전원공급수단과, 메인챔버(2) 상부에 설치되는 돔챔버(8)와, 상기 돔챔버(8)에 설치되는 게이트밸브 및 뷰포트와, 도가니(3) 상부에 설치되는 차열부재(9)와, 돔챔버(8) 상부의 풀챔버(Pull Chamber)에 설치되는 인상수단(Seed Mechanism)(10)과, 인상수단(10)에 설치되고 잉곳(도시안됨)을 인상시키는 인상케이블(11)과 인상되는 잉곳의 무게를 측정하는 로드셀(12)과, 인상케이블(11) 하단부에 설치되는 시드척(13)과, 뷰포트(14)를 통하여 실리콘 융액의 융액면을 촬상하는 CCD 카메라 및 레이저 거리측정기와, 진공수단과, 냉각수단과, 감지수단과 계측수단 및 제어수단 등으로 구성된다.
본 발명 잉곳 원료 공급장치(20)는, 구동장치(21)에 의해 상승 및 회전하면서 메인챔버(2) 상부 일측에 구성되는 해치(15) 부분에 독킹부(50)가 독킹(Docking)되어 메인챔버(2) 내부와 같은 진공분위기로 조성되면 소정량의 원료(불순물을 포함한다)(25)를 도가니(3)에 공급 한 다음 구동장치(21)에 의해 회전 및 하강하면서 독킹부(50)가 언-독킹(Un-Docking, 독킹해제) 되며, 상기 해치(15) 부분에는 잉곳 원료 공급장치(20)의 공급관(29)이 승강할 수 있도록 개구(16)가 구비되며, 상기 개구(16)는 게이트 밸브(17)에 의해 공급관(29)이 승강할 때 개폐되면서 메인챔버(2) 내부와 같은 진공분위기가 유지되며, 상기 게이트 밸브(17)는 개폐수단(18)에 의해 개폐되며, 상기 개폐수단(18)은 제어기(19)의 제어를 받는다.
상기 개구(16)에 설치되는 게이트 밸브(17)는 밀폐수단이 구비되어 잉곳 원료 공급장치(20)가 언독킹(Un-Docking)될 때 해치(15) 부분을 밀폐시켜 완고한 기밀(氣密)을 유지함으로써 메인챔버(2)의 진공분위기가 파괴(저하)되지 않는다.
상기 게이트 밸브(17)에는 개방 상태에서 개구(16) 상부에 위치하면서 공급관(29)이 출입할 수 있도록 출입구(17a)가 형성된다. 상기 출입구(17a)는 공급관(29)이 출입할 때 접촉하지 않도록 공급관(29)의 외경보다 조금 큰 내경을 갖는다.
도 3은 본 발명 일 예로 도시한 잉곳 원료 공급장치(20)의 사시도이고, 도 4는 그 측면도이고, 도 5는 부분 단면도로, 구동장치(21) 상부에 설치되는 지지부(22)와, 지지부(22) 상부에 설치되는 함체(23)와, 함체(23) 내부에 설치되는 정량공급부(24)와, 함체(23) 상부 일측에 설치되고 상기 정량공급부(24)로 원료(25)를 공급하는 호퍼(26)와, 함체(23) 상부 일측에 설치되고 함체(23) 내부로 소정량의 불순물(27)을 공급하는 불순물 공급부(28)와, 정량공급부(24)로부터 배출되는 정량의 원료(25)와 불순물 공급부(28)로부터 배출되는 불순물(27)을 도가니(3)로 공급시키는 공급관(29)과, 함체(23) 측부에 설치되고 상기 공급관(29)을 승강시키는 승강수단(30)과, 공급관(29)이 하강하면 공급관(29) 상부로 경사 슈트(31)를 돌출시켜 원료(25)가 공급관(29)으로 낙하 공급되게 경사 슈트(31)를 이동시키는 이동수단(32)과, 지지부(22)와 함체(23) 사이에 설치되어 원료(25)의 무게를 감지하여 제어기(19)로 입력함으로써 원료(25)의 정량 공급을 달성하는 로드셀(33)을 포함하여 구성된다.
상기 정량공급부(24)는 진동(振動)으로 원료(24) 공급량을 제어(단속)하는 진동장치(34)를 더 포함한다.
상기 함체(23) 상부에 설치되는 호퍼(26)는, 도 20, 도 21과 같이 상부가 넓고 하부가 좁은 몸체(261) 내부에 원료(25)가 충진되는 소정 용적의 충진실(262)이 형성되고, 몸체(261) 상부에는 잠금수단(263)과 손잡이(264)가 구비된 도어(265)가 설치되고, 몸체(261) 하부에는 하향 배출관(266)이 설치되고, 배출관(266) 외부에는 밸로우즈관(267)이 설치되고, 배출관(266) 내부에는 배출공(268)이 형성되어 충진실(262)의 원료(25)가 하부의 정량공급부(24)로 낙하 배출된다.
상기 도어(265)가 개폐되는 부분에는 패킹(오링)(269)이 설치되어 충진실(262)의 기밀(氣密)이 유지되며, 함체(23) 내부에는 원료공급실(232)이 형성된다.
상기 정량공급부(24)는, 함체(23)에 설치되는 진동장치(34)와, 진동장치(34) 상부에 고정되어 진동(振動)하면서 배출관(266)으로부터 배출되는 원료(25)를 경사 슈트(31)로 이동 낙하시키는 진동 슈트(241)와, 진동 슈트(241)의 일측에 구성되는 배출부(242)와, 배출부(242) 하부에 설치되고 이동수단(32)에 의해 공급관(29) 방향 또는 진동장치(34) 방향으로 전/후진 이동(출몰)하는 경사 슈트(31)로 구성된다.
상기 진동 슈트(241)의 상부에는 배출관(266)이 결합되는 통공(243)이 형성되며, 상기 배출관(266)과 통공(243) 사이에는 공간이 형성되어 진동 슈트(241)가 진동할 때 접촉이 방지된다.
상기 진동장치(34)는 제어기(19)에 접속되어 진동세기(진동강도)와 진동주기가 제어되며, 진동세기 및/또는 진동주기에 의해 원료(25) 공급속도가 조절되며, 또한 로드셀(33)에 의해 실시간 감지되는 원료(25) 무게 값(데이터)은 제어기(19)로 입력된(입력값) 다음 미리 설정된 원료 공급량(설정값)과 비교 판단되며, 상기 제어기(19)는 진동장치(34)의 진동세기 및/또는 진동주기를 제어하는 방법으로 입력값과 설정값을 일치시킴으로써 원료(25)의 정량 공급이 달성된다.
상기 승강수단(30)은, 길이가 긴 복수의 측판(301)(302)(303)(304)과 상부판(305) 및 하부판(306)이 사각통형으로 결합되어 내부에 공간부가 형성되고, 일측 측판(304)에는 경사 슈트(31)가 드나들 수 있도록 구멍(308)이 형성되고, 하부판(306)에는 공급관(29)이 드나들 수 있는 출입공(307)이 형성되고, 타측 측판(301)에는 적어도 하나 이상의 투시창(309)이 설치되어 공간부를 관망할 수 있게 구성된다.
상기 측판(302)의 길이방향 내측면에는 스크류(35)의 상/하부가 축브라켓(36)으로 설치되고, 측판(302)의 내측면 상부에는 제어기(19)에 의해 정/역회전하는 모터(37)가 설치되고, 상기 모터(37)의 회전축과 스크류(35)의 일측단부는 축 커플러로 연결되어 연동회전하고, 스크류(35) 외면에는 이동체(38)가 나사 결합되어 스크류(35) 길이방향으로 이동할 수 있도록 구성되고, 측판(302)의 내측면 상/하부에는 상기 이동체(38)의 상향 이동을 제한하는 상한 스위치(39) 및 이동체(38)의 하향 이동을 제한하는 하한 스위치(40)가 각각 설치되어 공급관(29)의 승강 스트로크가 결정된다.
상기 상한 스위치(39) 및 하한 스위치(40)는 이동체(38)의 접촉이나 근접에 의해 동작하면서 제한신호를 제어기(19)로 입력하게 되며, 제어기(19)는 상한 스위치(39) 및 하한 스위치(40)로부터 제한신호가 입력되면 모터(37)를 정지시켜 이동체(38)가 정지하게 되며, 제어기(19)로부터 역동작 제어신호 또는 역동작 전원이 입력되면 모터(37)가 반대방향으로 회전하다가 상한 스위치(39) 및 하한 스위치(40)로부터 입력되는 제한신호에 의해 정지하게 된다.
본 발명에서 스크류(35)는 TM 스크류를 적용함으로써 공급관(29)의 정확한 상승과 하강이 달성되어 백레쉬(Backlash)를 방지할 수 있으며, 모터(37)나 모터(37)에 내장된 모터브레이크 고장시 공급관(29)의 위치를 고정시킬 수 있다.
상기 이동체(38)에는 반원형의 결합공이 형성된 고정블럭(41)이 설치되고, 고정블럭(41) 전면에도 반원형의 결합공이 형성된 압지블럭(42)이 체결되어 원형 결합공이 구성되며, 상기 원형 결합공에는 공급관(29)의 상부가 결합되어, 이동체(38)를 따라 상승 및 하강할 수 있도록 설치된다.
상기 공급관(29)은 내열성이 우수한 석영 튜브(Quartz Tube)가 바람직하며, 길이방향 내부에 중공부(291)가 형성되고, 상부에는 원료(25) 및/또는 불순물(27) 투입이 쉽도록 보다 큰 외경의 호퍼 형상이면서 경사진(원료가 투입되는 반대방향으로 경사진) 호퍼 형상의 입구(292)가 형성되고, 상부 외주면에는 공급관(29)의 평균 외경보다 보다 큰 외경의 단턱부(293)가 형성되어 고정블럭(41)과 압지블럭(42) 사이의 결합공 상부에 걸림되며, 압지블럭(42)의 전면부에는 후술되는 경사 슈트(31) 이동수단(32)을 작동시키는 가압블럭(43)이 설치된다.
상기 승강수단(30)의 측판(302) 하부에는 브라켓(46)이 고정되고, 상기 브라켓(46)에는 공급관(29)을 지지하는 한 쌍의 안내롤러(44)(45)가 축설치되어 공급관(29)의 정지 및 승강운동의 안정성이 확보된다.
상기 안내롤러(44)(45)는 반원형 또는 반원형에 가까운 안내홈(441)(451)이 각각 형성되어 공급관(29)의 외주면을 감싸 지지하도록 함으로써 공급관(29)의 안정적인 승강이 안내되고, 위치 이탈이 방지된다.
상기 브라켓(46)에는 도 9와 같이 안내롤러(44)가 축설치되고, 브라켓(46)의 단부에는 대향 장공(461)(462)이 형성되고, 상기 장공(461)(462)에는 일측 안내롤러(45)의 양측으로 돌출된 축봉(452)이 각각 결합되어 장공(461)(462) 구간을 이동할 수 있게 구성되고, 브라켓(46)의 바깥면에는 지지봉(463)(464)이 고정되고, 상기 안내롤러(45)의 축봉(452)과 지지봉(463)(464) 사이에는 스프링(465)(466)이 각각 결합되어 안내롤러(45)가 다른 안내롤러(44) 방향으로 탄지되게 함으로써 공급관(29)이 안내된다.
상기 승강수단(30)의 하부판(306)에는 공급관(29)이 드나들 수 있도록 출입공(307)이 형성되며, 하부판(306)의 저부면에는 독킹부(50)가 구성된다.
상기 독킹부(50)는, 승강수단(30)의 하부판(306) 저면에 고정되는 신축형 밸우즈관(46)와, 밸로우즈관(46)의 하부면에 고정되고 해치(15) 상부면에 독킹 및 언-독킹되는 결합링(47)과, 공급관(29)이 드나들 수 있도록 결합링(47)의 중앙에 형성되는 출입공(47a)과, 하부판(306)의 저부면에 고정되고 결합링(47)을 안내하는 복수의 안내봉(48)과, 상기 안내봉(48)의 단부에 형성되고 안내봉(48)의 평균 외경보다 조금 큰 외경으로 형성되어 결합링(47)의 이탈을 방지하는 멈춤부와, 결합링(47)을 탄지할 수 있게 안내봉(48)에 설치되는 스프링(49)으로 구성된다.
상기 공급관(29)은 하부판(306)에 형성된 출입공(307)과 밸로우즈관(46) 내부에 형성되는 중공부(도시안됨) 및 결합링(47)의 중앙에 형성되는 출입공(47a)을 통하여 상승 및 하강하게 된다.
상기 독킹부(50)는, 도 2와 같이 본 발명 잉곳 원료 공급장치(20)가 잉곳성장장치(1)의 해치(15) 부분에 독킹되면 상기 스프링(49)의 탄지력에 의해 결합링(47)의 저부면이 해치(15) 상부면에 강하게 밀착되면서 결합이 유지되며, 진공압 또는 진공분위기를 견딜 수 있는 충분한 기밀(氣密)이 유지된다.
상기 경사 슈트(31)를 공급관(29) 상부로 출몰시키는 이동수단(32)은 다음과 같이 구성된다.
함체(23) 바닥판(231)의 상부면에 고정되는 좌우 한 쌍의 LM 레일(321)과, 상기 LM 레일(321)의 길이 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 LM 레일(321)에 결합되는 전후 한 쌍의 LM 블럭(322)과, LM 블럭(322) 상부면에 고정되는 판재(323)와, 판재(323)의 상부면 일측에 고정되는 수직부재(324)와, 수직부재(324) 상부에 고정되는 경사 슈트(31) 후단의 수용실(325)과, 판재(323) 상부면에 설치되는 유도판(326)과, 유도판(326) 상부에 형성되는 경사공(327)과, 판재(324)에 고정되는 수직봉(328)과 바닥판(231)에 고정되는 수직봉(329) 사이에 설치되는 스프링(330)과, 측판(304)에 수직으로 설치되는 한 쌍의 LM 레일(331)과, LM 레일(331)의 길이 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 LM 레일(331)에 각각 결합되는 한 쌍의 LM 블럭(332)과, LM 블럭(332) 표면에 고정되는 연결판(333)과, 연결판(333)의 상부 후단으로 돌출되는 작동간(334)과, 작동간(334) 단부에 설치되고 경사공(327)에 결합되는 작동핀(335)과, 연결판(333)의 전면 일측에 경사지게 설치되고 가압블럭(43)에 의해 하강하는 경사부재(336)로 구성된다.
도 5, 도 8, 도 10, 도 13, 도 21은 공급관(29)이 하강하고 경사 슈트(31)가 돌출되어 원료(25)가 도가니(3)로 공급되는 상태의 도면이고, 도 7, 도 11, 도 14, 도 20은 반대로, 스프링(330)의 탄성력에 의해 경사 슈트(31)가 몰입된 상태이며, 또한 공급관(29)이 상승 복귀하면서 원료(25) 및/또는 불순물(27)의 공급이 종료되거나 완료된 상태이다.
상기 경사 슈트(31)는 공급관(29)이 승강할 때 방해되지 않도록 도 7, 도 11, 도 14와 같이 스프링(330)의 탄성력에 의해 몰입되어 있는 상태이며, 공급관(29)의 하강이 거의 완료되는 시점에 도 5, 도 8, 도 10, 도 13과 같이 가압블럭(43)이 경사부재(336)를 밀어 내리면서 연결판(333)과 작동간(334)가 하강하면서 작동핀(335)과 경사공(327)의 작용에 의해 판재(323)와 수직부재(324)와 경사 슈트(29)가 하강되어 있는 공급관(29) 상부로 돌출되며, 따라서 도 21과 같이 정량 배출된 원료(25)가 경사 슈트(31)를 따라 활강하다가 공급관(29)의 입구(292)로 유입된다.
본 발명의 동작과정을 설명하면, 적정량의 원료(25)와 불순물(27)이 호퍼(26)와 수납용기(283)에 충진 된 상태에서 도 2와 같이 제어기(19)의 제어를 받는 구동장치(21)로 본 발명 잉곳 원료 공급장치(20)를 상승 및 회전시켜 독킹부(50)가 잉곳성장장치(1)의 해치(15) 부분에 결합되도록 독킹시킨 다음, 진공수단으로 원료공급실(232)을 진공시키고, 주입구(56)로 아르곤 가스를 주입한 다음, 제어기(19)로 게이트 밸브(17)를 개방시키고, 모터(37)의 정회전에 의해 스크류(35)가 정회전하고, 이동체(38)가 하강하면서 공급관(29)도 따라서 하강하게 된다.
상기 이동체(38)가 계속 하강하면, 도 5, 도 8, 도 10, 도 13과 같이 압지블럭(42)의 전면에 고정되어 있는 가압블럭(43)이 경사부재(336)를 가압하게 되므로 LM레일(331)과 LM블럭(332)으로 가이드되는 연결판(33)이 따라서 하강하게 되고, 연결판(33)에 고정된 작동간(334) 또한 하강하게 되며, 상기 작동간(334)에 고정된 작동핀(335)이 경사공(327)을 따라 도 10의 h1 위치까지 하강하게 되며, 이에 따라 판재(323)와 수직부재(324)와 경사 슈트(29)가 진동장치(34) 반대방향으로 이동하게 되고, 경사 슈트(31)가 돌출되면서 하강되어 있는 공급관(29) 상부에 위치하게 되며, 공급관(29)은 도가니(3) 상부까지 하강하게 되고, 이동체(38)가 하한 스위치(40)를 작동시키면서 제어기(19)에 의해 모터(37)가 정지하고 공급관(29)이 더 이상 하강하지 않게 되고, 원료(25) 및/또는 불순물(27)을 공급할 수 있는 상태로 된다. 이러한 상태에서 도 21과 같이 정량 공급되는 원료(25) 및/또는 불순물(27)이 경사 슈트(31)를 활강하면서 공급관(29) 입구(292)로 유입되어 활강하면서 도가니(3)로 공급된다.
반대로, 도가니(3)로 원료(25) 공급이 완료되어 공급관(29)을 상승시키고 언-독킹하는 과정은 다음과 같다.
원료(25) 및/또는 불순물(27)이 도가니(3)로 공급이 완료된 상태에서, 제어기(19)로 게이트 밸브(17)를 폐쇄시키고, 모터(37)의 역회전에 의해 스크류(35)가 역회전하고, 이동체(38)가 상승하면서 공급관(29)도 상승하게 된다.
상기 이동체(38)가 계속 상승하면, 경사부재(336)를 가압하였던 가압블럭(43)이 상승하면서 경사부재(336)의 가압력이 제거되므로, LM레일(321)과 LM블럭(322)으로 가이드 되는 판재(323)가 스프링(330)의 탄성력에 의해 진동장치(34) 방향으로 이동하게 되고, 유도판(326)의 경사공(327)에 결합되어 있던 작동핀(335)이 도 11의 h2 위치까지 상승하면서 작동간(334)과 연결판(333) 및 경사부재(336)가 LM가이드의 안내에 의해 상승 복귀하게 되며, 판재(323)에 고정되어 있는 수직부재(324)와 수용실(325)과 경사 슈트(31)가 진동장치(34) 방향으로 이동하여 경사 슈트(31)가 몰입되므로 공급관(29)이 경사 슈트(31)의 방해없이 계속 상승할 수 있게 된다.
상기 모터(37)의 역회전에 의해 이동체(38)가 계속 상승하면서 상한 스위치(39)를 작동시키면 제어기(19)에 의해 모터(37)가 정지하고 공급관(29)이 더 이상 상승하지 않게 된다.
상기 게이트 밸브(17)가 폐쇄된 상태여서 잉곳성장실(2a)의 진공도 및/또는 진공분위기는 지속적으로 유지된다. 상기 게이트 밸브(17)가 폐쇄되어 잉곳성장실(2a)과 원료공급실(232)이 공간적으로 분리되면 손잡이(54)를 이용하여 진공해제구(55)를 들어올려 원료공급실(232)의 진공을 해제시키고, 제어기(19)로 구동장치(21)를 역동작시켜 잉곳 원료 공급장치(20)를 잉곳성장장치(1)로부터 언-독킹 및 분리하여 원료(25)와 불순물(27)을 재 충진시켜 다음번 공급작업이 가능해진다.
본 발명은 원료(25) 공급이 완료되면 잉곳 원료 공급장치(20)가 잉곳성장장치(1)로부터 언-독킹되어 분리되므로 도가니(3)로부터 상승하는 고열(高熱)과의 접촉이 근원적으로 방지되므로 열스트레스가 해소된다.
상기 게이브 밸브(17) 개폐수단(18)은, 에어실린더, 또는 유압실린더, 또는 모터와 동력전달수단일 수 있다.
본 발명에서 모터(37)는 회전방향, 회전수 및/또는 회전각도 등을 검출하는 검출수단이 설치되어 모터(37)를 정밀 제어할 수 있으며, 상기 검출수단으로는 엔코더, 접촉센서, 근접센서, 광학센서 등을 예로 들 수 있으며, 본 발명에서는 모터(37)에 내장되는 엔코더(Encoder)가 적용될 수 있다.
본 발명에서 함체(23) 하부에는 원료(25)의 공급량(배출량)을 실시간으로 감지하여 제어기(19)로 입력시키는 무게 감지수단, 이를테면 로드셀(33)이 설치된다. 상기 로드셀(33)은 도 5, 도 15와 같이 지지부(22)의 바닥판(221) 상부면에 설치되어 함체(23)의 저부면을 지지하는 방법으로 무게(하중)를 전달받아 원료(25)의 무게를 감지(검출)할 수 있게 된다.
상기 바닥판(221)의 선단 상부면에는 상향 결합홈(222)이 형성된 한 쌍의 지지링(223)이 전후로 고정되고, 함체(23)의 저부면에는 상기 결합홈(222)에 헐겁게 결합된다. 상기 결합홈(222)과 결합봉(224)의 허용 유격은 2~5㎜로 허용함으로써 함체(23) 선단부의 과도한 유동이 방지되어 로드셀(33)의 무게 감지를 방해하지 않도록 구성된다. 즉. 상기 결합홈(222)과 결합봉(224)은 함체(23)를 지지하는 구조가 아니고 함체(23)의 선단 유동을 방지하는 구조이다.
상기 지지부(22)의 후단에는 수직판(225)이 브라켓(226)으로 보강 연결되고, 수직판(225)과 함체(23)는 힌지(227)로 결합되어 함체(23)의 후단을 지지하게 되며, 따라서 함체(23)를 포함하여 함체(23)에 설치된 장치나 부품들의 전체 하중이 로드셀(33)로 전달된다.
상기 수직판(225)의 후면 상하부에는 결합링(228)이 설치되고, 상기 결합링(228)에는 구동장치(21)의 지지봉(51)이 결합되어 지지부(22)가 지지된다.
상기 로드셀(33)은 감지되는 전체 무게 변화를 실시간으로 감지하여 제어기(19)로 입력하게 되며, 원료(25)를 도가니(3)로 공급함에 따라 로드셀(33)이 감지되는 전체 무게가 감소되므로 제어기(19)는 이를 비교하여 원료(25) 공급량을 판단하여 설정값에 도달하면 진동장치(34)를 정지시켜 원료(25) 공급을 중단하게 되므로 원료(25)의 정량 공급이 달성된다.
도 16 ~ 도 19는 본 발명 불순물 공급부(28)를 도시한 것으로, 함체(23) 상부 일측에 설치된다.
상기 불순물 공급부(28)는, 함체(23) 상부에 설치되어 외부와 기밀(氣密)이 유지되고 내부 원료공급실(232)과 공간적으로 연결되는 하우징(281)과, 하우징(281) 내부에 형성되는 수용실(282)과, 수용실(282)에 위치하는 불순물(27) 수납용기(283)와, 수납용기(283) 상부로 개방된 개방부(288)와, 수납용기(283) 바깥 일측에 수평으로 설치되고 하우징(281) 바깥으로 돌출되는 회전봉(284)과, 수납용기(283)를 수직 및 수평으로 회전시킬 수 있도록 회전봉(284) 단부에 설치되는 틸팅핸들(285)과, 수용실(282) 하부에 설치되고 배출되는 불순물(27)을 배출부(242)로 낙하 공급하는 슈트(286)와, 하우징(281) 상부에 형성되는 불순물 투입구(287)에 설치되는 잠금수단(52)으로 구성된다.
상기 잠금수단(52)은 도 18과 같이 투입구(287) 상부면에 결합되어 기밀(氣密)이 유지되는 구조이며, 불순물(27)을 투입할 때에는 도 19와 같이 투입구(287)로부터 분리된다.
상기 잠금수단(52)은, 축핀(521)을 중심으로 벌어지거나 오무려지는 반원형 압지구(522)(523)와, 압지구(522)(523)의 내측면에 형성되는 수용홈(522a)(523a)과, 투입구(287) 상부면에 결합되는 복수의 마개(524)와, 투입구(287)와 마개(524) 사이에 결합되어 완고한 기밀(氣密)을 달성하는 복수의 오링(525)과, 일측 압지구(522)의 단부에 축 설치되는 체결봉(526)과, 타측 압지구(522)의 단부에 형성되고 상기 체결봉(526)의 단부가 결합되는 결합홈(527)과, 결합홈(527)에 끼워진 체결봉(526)의 나사부(528)에 체결되는 너트(529)로 구성된다.
도 16은 소정량의 불순물(27)이 수납용기(283)에 충진되고 마개(524)와 오링(525) 및 잠금수단(52)에 의해 수용실(282)이 밀폐된 상태이며, 도 17은 틸팅핸들(285)을 회전시켜 수납용기(283)가 수평 또는 수평 이하로 기울어지면서 불순물(27)이 개방부(288)를 통하여 낙하 배출되는 상태이며, 도 21은 낙하 배출되는 불순물(27)이 슈트(286)를 따라 배출부(242)로 활강 이송된 다음 경사 슈트(31)와 공급관(29)을 지나 도가니(3)로 공급된다.
도 22는 본 발명 일 예로 도시한 제어기(19)의 회로블럭도로, PLC, 또는 중앙처리장치, 또는 마이컴으로 구성되는 제어부(C)의 입력에는 제어기(19)의 온(ON)/오프(OFF), 원료 종류 설정, 원료 공급량 설정, 초기화(Reset), 등의 선택 및 각종 데이터를 입력 및 설정할 수 있도록 복수의 키패드나 터치스크린 등으로 구성되는 설정부(S)와, 원료(25)의 무게를 측정하는 로드셀(33)과, 공급관(29)의 상승 한계를 감지하는 상한 스위치(39)와, 공급관(29)의 하강 한계를 감지하는 하한 스위치(40)가 각각 접속된다.
상기 제어부(C)의 출력에는 각종 동작상태ㆍ동작모드ㆍ설정값ㆍ현재값ㆍ각종 기기의 동작상태나 각종 이상 등이 표시되는 표시부(D)와, 스크류(35)를 정역회전시켜 공급관(29)을 승강시키는 모터(37)와, 게이트 밸브(17)을 개폐시키는 개폐수단(18)과, 본 발명 잉곳 원료 공급장치(20)를 상승 및 하강시키고 잉곳성장장치(1)에 독킹(Docking) 및 언-독킹(Un-Docking)시키는 구동장치(21)가 각각 접속된다.
상기 제어부(C)의 입출력에는 하드디스크, 플래시메모리, ROM(Read Only Memory), SSD(Solid State Driver) 등 다양한 형태의 기록매체로 구성되는 메모리부가 포함되며, 제어부(C)로 입/출력되는 데이터는 상기 메모리부에 저장 및 독출되고, 또한 갱신 저장된다.
상기 제어부(C)의 출력에는 도면으로 도시하지 않았지만 각종 엑츄에이터를 구동시키는 구동 드라이브가 접속되며, 상기 설정부(S)는 통상의 키패드, 스위치군, 터치스크린 등을 각각 사용하거나 혼용할 수 있다.
상기 표시부(D)는 전원공급 상태를 표시하는 전원표시등과, 각종 센서류 및 엑츄에이터 등의 동작상태가 표시되며, 액정디스플레이(LCD), 세븐 세그먼트, 발광다이오드 등으로 구성되거나 복합 구성되며, 상황여건에 따라 터치스크린으로 표시부를 구성하여 사용의 편의를 도모할 수도 있다.
미설명 부호 (53)은 원료공급실(232)의 진공도나 진공압을 측정하는 게이지이고, (54)는 진공해제구이고, (55)는 진공해제구의 손잡이이고, (56)은 아르곤가스 주입구이고, (57)은 원료공급실(232)을 들여다 볼 수 있는 투시창이다.
상기에서 공급관(29)은 승강수단(30)을 이용하여 하강시킨 다음 정량의 원료(25)를 도가니(3)로 공급하고, 원료(25)의 공급이 완료되면 승강수단(30)을 이용하여 공급관(29)을 상승 복귀시켜 고열로 부터 보호하게 된다.
본 발명은 원료의 자동충전이 가능하며, 진동방식으로 원료(25)의 연속공급이 가능하며, 진동장치(34)와 로드셀(Load Cell)(33)을 이용하여 원료(25) 공급량을 정확히 계량하여 공급할 수 있다. 상기 로드셀(33)을 이용하여 공급되는 원료(25)의 실시간 무게 검출 및 확인이 가능하여 정량 공급이 달성된다.
본 발명은 진동슈트(241)와 진동장치(34)가 일체형으로 구성되어 부피와 무게를 줄일 수 있고, 경사 슈트(31)의 배출로 경사각 및 단위 면적 계산과 테스트(Test)로 인한 브릿지 현상을 없애고 이로 인한 브릿지 현상이 방지되는 구동이 달성된다.
본 발명 잉곳 원료 공급장치(20)는 구동장치(21)에 의해 승강 및 회전하면서 해치(15) 부분에 독킹(Docking)되거나 언독킹(Un-Docking, 독킹해제)되며, 호퍼(26)에 원료(25)를 충진(투입)할 때 작업자가 작업하기 좋은 위치로 잉곳 원료 공급장치(20)를 하강시킬 수 있으므로 작업성이 우수하다.
본 발명은 슬라이드 방식의 게이트 밸브(17)와 독킹부(50)의 스프링(49)의 탄성으로 인한 간편한 독킹과 기밀(氣密)이 달성되며, 불순물(27)은 틸팅핸들(285)을 이용하여 도가니(3)에 쉽게 공급할 수 있으며, 표시부(D)를 통하여 진공도 및 공정흐름을 모니터링할 수 있다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

Claims (10)

  1. 지지부;
    상기 지지부 상부에 설치되는 함체;
    상기 함체 내부에 설치되는 정량공급부;
    상기 함체 상부 일측에 설치되고 상기 정량공급부로 원료를 공급하는 호퍼;
    상기 함체 상부 일측에 설치되고 함체 내부로 소정량의 불순물을 공급하는 불순물 공급부;
    상기 정량공급부로부터 배출되는 정량의 원료 및 불순물 공급부로부터 배출되는 불순물을 도가니로 공급시키는 공급관;
    상기 함체 측부에 설치되고 상기 공급관을 승강시키는 승강수단;
    상기 승강수단 하부에 설치되는 독킹부;
    상기 공급관이 하강하면 공급관 상부로 경사 슈트를 돌출시키는 이동수단;
    상기 함체 저부에 설치되는 로드셀;
    을 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서 ;
    이동수단은,
    함체(23) 바닥판(231)의 상부면에 고정되는 좌우 한 쌍의 LM 레일(321);
    상기 LM 레일(321)에 결합되는 LM 블럭(322);
    상기 LM 블럭(322) 상부면에 고정되는 판재(323);
    상기 판재(323)의 상부면 일측에 고정되는 수직부재(324);
    상기 수직부재(324) 상부에 고정되는 경사 슈트(31);
    상기 판재(323) 상부면에 설치되는 유도판(326);
    상기 유도판(326) 상부에 형성되는 경사공(327);
    상기 판재(324)에 고정되는 수직봉(328)과 바닥판(231)에 고정되는 수직봉(329) 사이에 설치되는 스프링(330);
    측판(304)에 수직으로 설치되는 LM 레일(331);
    상기 LM 레일(331)에 결합되는 LM 블럭(332);
    상기 LM 블럭(332) 표면에 고정되는 연결판(333);
    상기 연결판(333)의 상부 후단으로 돌출되는 작동간(334);
    상기 작동간(334) 단부에 설치되고 경사공(327)에 결합되는 작동핀(335);
    상기 연결판(333)의 전면 일측에 경사지게 설치되고 가압블럭(43)에 의해 하강하는 경사부재(336);
    를 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
    불순물 공급부는,
    함체(23) 상부에 설치되고 내부 원료공급실(232)과 공간적으로 연결되는 하우징(281);
    상기 하우징(281) 내부에 형성되는 수용실(282);
    상기 수용실(282)에 위치하는 불순물(27) 수납용기(283);
    상기 수납용기(283) 상부로 개방된 개방부(288);
    상기 수납용기(283) 바깥 일측에 수평으로 설치되고 하우징(281) 바깥으로 돌출되는 회전봉(284);
    상기 회전봉(284) 단부에 설치되고 수납용기(283)를 수직 및 수평으로 회전시키는 틸팅핸들(285);
    상기 수용실(282) 하부에 설치되는 슈트(286);
    상기 하우징(281) 상부에 형성되는 불순물 투입구(287);
    상기 투입구(287)에 설치되는 잠금수단(52);
    을 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  4. 청구항 3에 있어서 ;
    잠금수단은,
    하우징(281)의 투입구(287) 상부면에 결합되는 복수의 마개(524);
    축핀(521)을 중심으로 벌어지거나 오무려지는 반원형 압지구(522)(523);
    상기 압지구(522)(523)의 내측면에 형성되는 수용홈(522a)(523a);
    상기 투입구(287)와 마개(524) 사이에 결합되어 기밀을 달성하는 복수의 오링(525);
    상기 압지구(522)의 단부에 축 설치되는 체결봉(526);
    상기 압지구(522)의 단부에 형성되고 상기 체결봉(526)의 단부가 결합되는 결합홈(527);
    상기 결합홈(527)에 끼워진 체결봉(526)의 나사부(528)에 체결되는 너트(529);
    를 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
    승강수단은,
    길이가 긴 복수의 측판(301)(302)(303)(304)과 상부판(305) 및 하부판(306)이 사각통형으로 결합되어 내부에 형성되는 공간부;
    상기 측판(304)에 경사 슈트(31)가 드나들 수 있도록 형성되는 구멍(308);
    상기 하부판(306)에 공급관(29)이 드나들 수 있도록 형성되는 출입공(307);
    상기 측판(302)의 길이방향 내측면에 축 설치되는 스크류(35);
    상기 스크류(35)를 정/역회전하는 모터(37);
    상기 스크류(35) 외면에 나사 결합되는 이동체(38);
    상기 측판(302)의 내측면 상/하부에 각각 설치되는 상한 스위치(39) 및 하한 스위치(40);
    를 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
    정량공급부는,
    함체에 설치되는 진동장치;
    상기 진동장치 상부에 고정되어 진동하면서 호퍼로부터 배출되는 원료를 경사슈트로 이동 낙하시키는 진동 슈트;
    상기 진동 슈트의 일측에 구성되는 배출부;
    상기 배출부 하부에 설치되고 이동수단에 의해 공급관 방향으로 전/후진하는 경사 슈트;
    를 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
    독킹부는,
    승강수단의 하부판(306) 저면에 고정되는 신축형 밸우즈관(46);
    상기 밸로우즈관(46) 하부면에 고정되는 결합링(47);
    상기 결합링(47) 중앙에 형성되는 출입공(47a);
    상기 하부판(306)의 저부면에 고정되어 결합링(47)을 안내하는 복수의 안내봉(48);
    상기 안내봉(48)의 단부에 형성되어 결합링(47)의 이탈을 방지하는 멈춤부;
    상기 안내봉(48)에 설치되어 결합링(47)을 탄지하는 스프링(49);
    을 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
    함체 상부에 호퍼를 설치하되,
    상기 호퍼는,
    상부가 넓고 하부가 좁은 몸체(261);
    상기 몸체(161) 내부에 형성되는 소정 용적의 충진실(262);
    상기 몸체(261) 상부에 설치되는 잠금수단(263)과 손잡이(264)가 구비된 도어(265);
    상기 몸체(261) 하부에 설치되는 하향 배출관(266);
    상기 배출관(266) 외부에 설치되는 밸로우즈관(267);
    상기 배출관(266) 내부에 형성되는 배출공(268);
    을 포함하는 잉곳 원료 공급장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
    로드셀은,
    실시간 감지되는 원료 무게 값을 제어기로 입력하고,
    상기 제어기는 진동장치의 진동세기와 진동주기를 제어하는 방법으로 입력값과 설정값을 일치시켜 원료의 정량 공급을 달성하도록 함을 특징으로 하는 잉곳 원료 공급장치.
  10. a). 잉곳 원료 공급장치로 소정량의 원료 및 불순물을 충진하는 단계,
    b). 잉곳성장장치의 해치 부분에 잉곳 원료 공급장치의 독킹부를 독킹시키는 단계,
    c). 진공수단을 이용하여 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실을 진공시키는 단계,
    d). 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실로 아르곤가스를 주입시켜 같은 진공분위기로 조성하는 단계,
    e). 해치에 설치된 게이트 밸브를 개방시켜 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실을 하나의 공간으로 연결하는 단계,
    f). 승강수단을 이용하여 공급관을 도가니 상부로 하강시키는 단계,
    g). 잉곳 원료 공급장치의 진동장치와 로드셀을 이용하여 원료와 불순물을 공급관으로 정량 이송하는 단계,
    h). 공급관으로 이송된 원료와 불순물을 활강시켜 도가니로 공급하는 단계,
    i). 승강수단을 이용하여 원료와 불순물의 투입이 완료된 공급관을 상승 복귀시키는 단계,
    j). 게이트 밸브를 폐쇄시켜 잉곳성장장치의 잉곳성장실과 잉곳 원료 공급장치의 원료공급실을 격리시키는 단계,
    k). 잉곳 원료 공급장치의 진공을 해제시키는 단계,
    l). 잉곳 원료 공급장치의 독킹 상태를 해제시키는 단계,
    를 포함하는 잉곳 원료 공급방법.
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