粒狀矽原料供給裝置的製作方法
2023-05-27 12:27:26 1
專利名稱：粒狀矽原料供給裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用切克拉斯基拉單晶技術來生產單晶矽的裝置，更具體地說是涉及一種把粒狀矽送入坩堝的裝置。
已知的用切克拉斯基方法生產單晶矽的裝置有這樣一種裝置，它在把粒狀矽送入坩堝的同時能連續拉單晶矽。該單晶矽在減壓的惰性氣體下生長，以避免雜質進入熔融狀態的矽中。為此，粒狀矽原料供給裝置包括一裝料鬥，一供料器、一導向管及一包封所述的裝料鬥、進料器和導向管的殼體。粒狀矽原料貯存在裝料鬥中，每次從鬥下面排出口排出的一定量的矽原料由進料器通過導向管供給坩堝。日本已審定的專利公告第17537/86中公開了上述的裝置。
在用切克拉斯基拉單晶技術時，粒狀矽原料連續地供入坩堝中，當鬥中的粒狀矽原料用完時，裝料鬥再次裝滿粒狀矽原料。在當粒狀矽原料裝入鬥中時，必須採取一些措施，以避免空氣進入拉單晶矽裝置的腔室中。為此在包封著裝料鬥的殼體上安裝了一個閘閥，它能切斷裝料鬥與所述的腔室聯繫，起真空密封的作用。閘閥關閉後，且當其中含有裝料鬥的殼體內的壓力上升到大氣壓時，粒狀矽原料才被裝入裝料鬥中。
但是，當閘閥安裝在殼體某個位置時，此時把粒狀矽導向坩堝的導向管就不能安排了，因為導向管要穿過該閘閥。因此，導向管在閘閥前後被分成二部分，這樣當粒狀矽供給坩堝時，矽由於自重從閘閥前的導向管落入閘閥後的導向管內。在粒狀矽下落過程中，矽粒子撞擊閘閥後面的導向管後彈起或散開。當矽粒子彈起或散開時，矽粒子會附在閘閥座的表面上，或在該表面積集起來。在有矽粒子附在閘閥座表面的情況下，當另一批粒狀矽裝入裝料鬥中時，儘管閘閥被關閉，但有矽粒子鑽入閘閥座與圓片之間，這樣就降低了閘閥真空密封的能力。結果空氣夾帶進腔空內，進而不能進行單晶矽的連續生長。
本發明的目的是要提供一種粒狀矽原料供給裝置，使單晶矽在較長的時間內連續地被生產出來。
為了達到上述的目的，本發明的粒狀矽原料供給裝置包括-貯存粒狀矽原料的料鬥;
-供應貯存在所述料鬥中的粒狀矽原料的供料器;
-給從供料器輸送過來的粒狀矽原料導向的第一導向管;
-供應粒狀矽原料的供料管，該管布置在所述的第一導向管的下部，能作上下運動;
-包封上述料鬥、供料器、導向管和供料管的殼體;
-關閉生產單晶矽裝置一個腔室的開口的閘閥;以及-布置在上述腔室的開口中的第二導向管，該管把粒狀矽原料導入坩堝內，以熔化粒狀矽原料。
本發明的目的和優點將通過下面結合附圖的詳細描述會變得更加清楚。
圖1是垂直剖面圖，示出了本發明的一種粒狀矽原料供給裝置;和圖2為示意圖，示出了供應粒狀矽原料的供料管插入防回彈板上開口的狀態，防回彈板布置在腔室開口部分中。
在本發明中，每當進行生產單晶矽時，作真空密封之用的閘閥就關閉，該閥安裝在包含裝料料鬥的殼體的至少一個位置上。此時含有作貯存粒狀矽原料之用的料鬥的殼體內部的壓力上升至大氣壓力，繼而粒狀矽原料裝入料鬥中。當單晶矽生產完畢時，閘閥打開，供給粒狀矽原料的供料管下降並處在穿過閘閥的位置上，之後，一定量的從料鬥中排出的矽原料由供料器通過供料管送入坩堝內。
圖1為垂直剖面圖，示出了根據本發明的一種粒狀矽原料供給裝置。製造單晶矽的裝置的腔室10的一個開口上裝有殼體11，閘閥18位於殼體11與腔室的開口之間。殼體11的內部與腔室10相通。貯存矽原料的料鬥13及供應矽原料之用的供料器15布置在殼體11內部。料鬥13由料鬥架支承。第一導向管16和供應粒狀矽原料的供料管19布置在閘閥18的上側。第一導向管16由導向管支承架17支承。一防回彈板20和把粒狀矽原料22導入坩堝的第二導向管21被布置在腔室10的開口部分。
接下來對本裝置的操作過程作一描述。
每當生產單晶矽時，供料管19由連杆機構23從閘閥18內升起，該連杆機構可使供料管作升降運動。然後位於殼體11下端的閘閥18關閉。接下來殼體11內的壓力上升到大氣壓，打開用螺栓固定在殼體11上部的蓋12，把生產單晶矽的粒狀矽原料22裝入料鬥13中。在供應粒狀矽原料22的過程中，如果矽粒子附在閘閥座上，閘閥18不能有效地保持真空，則空氣夾帶進生產單晶的腔室10內，從而不可能使單晶矽生長。
當在粒狀矽原料22裝入料鬥13後生產下一批單晶矽時，把蓋12擰緊在殼體11的上部。接著殼體11內的空氣由低壓惰性氣體代替，打開閘閥18。
當閘閥18打開後，由升降供料管的連杆機構23把供料管19降下，使得管19穿越閘閥18。供料管19的下端插入布置在腔室10開口中的防回彈板20的開口內。圖2為示意圖，示出了供應粒狀矽原料的供料管19插入防回彈板上開口的狀態，防回彈板布置在腔室10的開口部分中。升降供料管的連杆機構有一預定的行程，即當閘閥關閉時，供料管的下端位於閘閥之上，當閘閥打開時，該供料管的下端能在閘閥的下面，穿過上述的閘閥。
通過供應矽原料的供料器15，把一定量的粒狀矽原料供入坩堝中以生產單晶矽，其數量對應於從殼體11內的貯存矽原料料鬥13中輸出的要拉制的單晶矽量。由供料器15輸出的一定量的粒狀矽原料22靠自重通過第一導向管16落到第二導向管21中。當粒狀矽原料22下落時，一部分矽粒子撞擊第二導向管21的管面而回彈。如上所述，採用供料管19穿過閘閥18的辦法可防止回彈的矽粒子附在閘閥18的閥座上。因此，由於矽粒子鑽入閥座和閥圓片之間而降低閘閥18真空密封性能的問題得到了解決。
此外，接觸矽粒子的部分(如第一導向管16、第二導向管21、供料管19、防回彈板20及其它)採用二氧化矽、矽或聚四氟乙烯製造，以防止雜質夾帶入坩堝內。
如上所述，根據本發明的粒狀矽原料供給裝置，當生產單晶矽的裝置生產單晶矽時，可給貯存原料的料鬥重新裝滿粒狀矽原料而不夾帶進空氣給所述的腔室中。因此，即使料鬥的容量只夠一次單晶矽生長，本裝置也能進行長時期的連續操作。
權利要求
1.一種粒狀矽原料供給裝置包括-貯存粒狀矽原料的料鬥(13)；-供應貯存在所述料鬥中的粒狀矽原料的供料器(15)；和-給從供料器輸送過來的粒狀矽原料導向的第一導向管(16)；其特徵在於該裝置還包括-供應粒狀矽原料的供料管(19)，該管被布置在所述的第一導向管的下部，能作上下運動；-包封上述料鬥、供料器、導向管和供料管的殼體(11)；-關閉生產單晶矽裝置一個腔室的開口的閘閥(18)；以及-布置在腔室(10)的開口中的第二導向管(21)，該管把粒狀矽原料導入坩堝中，以熔化粒狀矽原料。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於還包括升降供應粒狀矽原料的供料管的連杆機構(23)。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於還包括一個防回彈板(20)，該板能防止粒狀矽原料從第二導向管回彈後散射。
全文摘要
一種粒狀矽原料供給裝置包括-料鬥(19)、供料器(15)、第一導向管(16)、供料管(19)、殼體(11)、閘閥(18)及第二導向管(21)。供料管(19)布置在第一導向管的下部，能上下運動；殼體(11)包封上述的料鬥、供料器、導向管和供料管；閘閥(18)用來關閉生產單晶矽裝置一個腔室的開口；第二導向管(21)布置在腔室(10)的開口中，把粒狀矽原料導入坩堝內。
文檔編號C30B15/02GK1048526SQ90103348
公開日1991年1月16日 申請日期1990年7月5日 優先權日1989年7月5日
發明者毛利吉男 申請人:日本鋼管株式會社