本发明涉及一种用切克拉斯基拉单晶技术来生产单晶硅的装置，更具体地说是涉及一种把粒状硅送入坩埚的装置。 已知的用切克拉斯基方法生产单晶硅的装置有这样一种装置，它在把粒状硅送入坩埚的同时能连续拉单晶硅。该单晶硅在减压的惰性气体下生长，以避免杂质进入熔融状态的硅中。为此，粒状硅原料供给装置包括一装料斗，一供料器、一导向管及一包封所述的装料斗、进料器和导向管的壳体。粒状硅原料贮存在装料斗中，每次从斗下面排出口排出的一定量的硅原料由进料器通过导向管供给坩埚。日本已审定的专利公告第17537/86中公开了上述的装置。
在用切克拉斯基拉单晶技术时，粒状硅原料连续地供入坩埚中，当斗中的粒状硅原料用完时，装料斗再次装满粒状硅原料。在当粒状硅原料装入斗中时，必须采取一些措施，以避免空气进入拉单晶硅装置的腔室中。为此在包封着装料斗的壳体上安装了一个闸阀，它能切断装料斗与所述的腔室联系，起真空密封的作用。闸阀关闭后，且当其中含有装料斗的壳体内的压力上升到大气压时，粒状硅原料才被装入装料斗中。
但是，当闸阀安装在壳体某个位置时，此时把粒状硅导向坩埚的导向管就不能安排了，因为导向管要穿过该闸阀。因此，导向管在闸阀前后被分成二部分，这样当粒状硅供给坩埚时，硅由于自重从闸阀前的导向管落入闸阀后的导向管内。在粒状硅下落过程中，硅粒子撞击闸阀后面的导向管后弹起或散开。当硅粒子弹起或散开时，硅粒子会附在闸阀座的表面上，或在该表面积集起来。在有硅粒子附在闸阀座表面的情况下，当另一批粒状硅装入装料斗中时，尽管闸阀被关闭，但有硅粒子钻入闸阀座与圆片之间，这样就降低了闸阀真空密封的能力。结果空气夹带进腔空内，进而不能进行单晶硅的连续生长。
本发明的目地是要提供一种粒状硅原料供给装置，使单晶硅在较长的时间内连续地被生产出来。
为了达到上述的目的，本发明的粒状硅原料供给装置包括：
-贮存粒状硅原料的料斗;
-供应贮存在所述料斗中的粒状硅原料的供料器;
-给从供料器输送过来的粒状硅原料导向的第一导向管;
-供应粒状硅原料的供料管，该管布置在所述的第一导向管的下部，能作上下运动;
-包封上述料斗、供料器、导向管和供料管的壳体;
-关闭生产单晶硅装置一个腔室的开口的闸阀;以及
-布置在上述腔室的开口中的第二导向管，该管把粒状硅原料导入坩埚内，以熔化粒状硅原料。
本发明的目的和优点将通过下面结合附图的详细描述会变得更加清楚。
图1是垂直剖面图，示出了本发明的一种粒状硅原料供给装置;和
图2为示意图，示出了供应粒状硅原料的供料管插入防回弹板上开口的状态，防回弹板布置在腔室开口部分中。
在本发明中，每当进行生产单晶硅时，作真空密封之用的闸阀就关闭，该阀安装在包含装料料斗的壳体的至少一个位置上。此时含有作贮存粒状硅原料之用的料斗的壳体内部的压力上升至大气压力，继而粒状硅原料装入料斗中。当单晶硅生产完毕时，闸阀打开，供给粒状硅原料的供料管下降并处在穿过闸阀的位置上，之后，一定量的从料斗中排出的硅原料由供料器通过供料管送入坩埚内。
图1为垂直剖面图，示出了根据本发明的一种粒状硅原料供给装置。制造单晶硅的装置的腔室10的一个开口上装有壳体11，闸阀18位于壳体11与腔室的开口之间。壳体11的内部与腔室10相通。贮存硅原料的料斗13及供应硅原料之用的供料器15布置在壳体11内部。料斗13由料斗架支承。第一导向管16和供应粒状硅原料的供料管19布置在闸阀18的上侧。第一导向管16由导向管支承架17支承。一防回弹板20和把粒状硅原料22导入坩埚的第二导向管21被布置在腔室10的开口部分。
接下来对本装置的操作过程作一描述。
每当生产单晶硅时，供料管19由连杆机构23从闸阀18内升起，该连杆机构可使供料管作升降运动。然后位于壳体11下端的闸阀18关闭。接下来壳体11内的压力上升到大气压，打开用螺栓固定在壳体11上部的盖12，把生产单晶硅的粒状硅原料22装入料斗13中。在供应粒状硅原料22的过程中，如果硅粒子附在闸阀座上，闸阀18不能有效地保持真空，则空气夹带进生产单晶的腔室10内，从而不可能使单晶硅生长。
当在粒状硅原料22装入料斗13后生产下一批单晶硅时，把盖12拧紧在壳体11的上部。接着壳体11内的空气由低压惰性气体代替，打开闸阀18。
当闸阀18打开后，由升降供料管的连杆机构23把供料管19降下，使得管19穿越闸阀18。供料管19的下端插入布置在腔室10开口中的防回弹板20的开口内。图2为示意图，示出了供应粒状硅原料的供料管19插入防回弹板上开口的状态，防回弹板布置在腔室10的开口部分中。升降供料管的连杆机构有一预定的行程，即当闸阀关闭时，供料管的下端位于闸阀之上，当闸阀打开时，该供料管的下端能在闸阀的下面，穿过上述的闸阀。
通过供应硅原料的供料器15，把一定量的粒状硅原料供入坩埚中以生产单晶硅，其数量对应于从壳体11内的贮存硅原料料斗13中输出的要拉制的单晶硅量。由供料器15输出的一定量的粒状硅原料22靠自重通过第一导向管16落到第二导向管21中。当粒状硅原料22下落时，一部分硅粒子撞击第二导向管21的管面而回弹。如上所述，采用供料管19穿过闸阀18的办法可防止回弹的硅粒子附在闸阀18的阀座上。因此，由于硅粒子钻入阀座和阀圆片之间而降低闸阀18真空密封性能的问题得到了解决。
此外，接触硅粒子的部分（如第一导向管16、第二导向管21、供料管19、防回弹板20及其它）采用二氧化硅、硅或聚四氟乙烯制造，以防止杂质夹带入坩埚内。
如上所述，根据本发明的粒状硅原料供给装置，当生产单晶硅的装置生产单晶硅时，可给贮存原料的料斗重新装满粒状硅原料而不夹带进空气给所述的腔室中。因此，即使料斗的容量只够一次单晶硅生长，本装置也能进行长时期的连续操作。