CN103303925A - 多晶硅制造用石墨夹头再利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,该方法通过有效分离被蒸镀在多晶硅制造工序中所用到的石墨夹头表面上的多晶硅,从而不仅对被蒸镀的多晶硅进行再利用而且对石墨夹头也进行再利用,根据本发明的多晶硅制造用石墨夹头的再利用方法包括:1)从硅锭分离在石墨夹头表面上附着有多晶硅的石墨夹头-多晶硅末端的步骤;以及2)将上述石墨夹头-多晶硅末端投入到分离液中进行反应的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,更详细地说,涉及如下所述的方法:通过有效分离被蒸镀在多晶硅制造工序中所用到的石墨夹头表面上的多晶硅,从而不仅对被蒸镀的多晶硅进行再利用而且对石墨夹头也进行再利用。
背景技术
在半导体或太阳能电池的制造中,使用多晶硅(Poly Silicon)作为其原料,因此对适合作为半导体或太阳能电池原料的99.9999999%至99.99999999%的高纯多晶硅的需求正在增加,这在电子工业的综合发展中占据了重要的一部分。
对上述多晶硅的制造工序进行概述的话,首先将石英砂或硅石(SiO2)作为原料,在电炉中进行熔融,利用碳进行还原,从而得到金属硅。但是,此时生成的金属硅的纯度为98%左右,含有Re、Al、Ca、Cr、Mn、B、Cu等多种杂质,因此不适合将其直接用作半导体或太阳能电池的原料。
因此,使通过上述还原过程得到的金属硅与氯化氢等反应气体进行反应,从而气化为三氯氢硅(SiHCl3)等,通过蒸馏过程对其进行精炼,由此去除上述杂质。然后,经历如下所述的过程:利用CVD(化学气相沉积)反应器,从已去除了杂质的三氯氢硅析出硅。
在上述工序中,在利用CVD反应器、由三氯氢硅等硅烷反应气体析出硅的方法中,通常利用西门子(Simens)工艺。西门子工艺通常是指如下所述的方法:在钟罩式反应器中,设置细硅芯(slim rod),通过电极对上述硅芯进行电加热后,注入三氯氢硅等进行热分解,由此使硅析出到上述硅芯上。
下面,参照图1,对这种西门子反应器1进行具体的说明。西门子反应器1包括:固定硅芯的夹头(chuck)10;以及注入三氯氢硅等反应气体的反应气体注入口20。上述夹头10在固定硅芯30的同时从连接在其下部的电极40通电,从而以硅芯30为电阻进行电加热。这是因为,为了使硅烷反应气体热分解以析出硅,需要温度非常高的环境,因此通过电加热将上述硅芯30维持在高温。
另外,上述反应气体注入口20为注入三氯氢硅等硅烷气体的地方,如果在上述硅芯30被充分加热后,通过上述注入口注入硅烷气体,则上述硅烷气体被热分解而硅50析出到硅芯30上,从而硅芯逐渐增厚。另一方面,近年来广泛使用如下所述的方法:在一个西门子反应器1内,不只设置一个硅芯,而是设置多个硅芯,从而高效地使用反应器,高经济性地析出多晶硅。
在这种西门子反应器1中所使用的夹头10通常是由石墨构成,因此也被称为石墨夹头,上述硅芯30由通过电阻而产生热的细丝(filament)构成。参照图2,以下对上述夹头10进行更详的说明。首先,在上述夹头10中,形成有电极插入口12,以使电极40能够插入到夹头10的下部,并且形成有硅芯插入口14,以使硅芯30能够插入到夹头10的上部。因此,在实际使用时,以电极40的上端插入在上述电极插入口12、上述硅芯30的下端插入在上述硅芯插入口14的状态,进行多晶硅蒸镀工序。
但是,在获得多晶硅蒸镀过程结束后得到的多晶硅之后,如图3所示,变成在上述夹头的外表面的一部分上也被蒸镀了多晶硅的状态。以往,对处于这种状态的夹头,是用锤子等敲击附着在外表面上的多晶硅而使其分离,从而仅对多晶硅进行再利用,对用过的夹头进行销毁处置。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种通过对在多晶硅制造过程中所用到的昂贵的石墨夹头进行再利用来提高多晶硅制造过程的经济性的多晶硅制造用石墨夹头的再利用方法。
用于实现上述目的的本发明的多晶硅制造用石墨夹头的再利用方法包括:1)从硅锭分离在石墨夹头表面上附着有多晶硅的石墨夹头-多晶硅末端的步骤;以及2)将上述石墨夹头-多晶硅末端投入到分离液中进行反应的步骤。
在本发明中,上述分离液优选为碱(Alkali)性分离液。
并且,上述2)步骤优选是在将上述分离液的温度维持在60℃~70℃的状态下进行的。
此外,上述2)步骤中,优选使上述分离液流入到形成在上述石墨夹头与上述多晶硅之间的毛细管来进行反应。
另外,在本发明中,在进行上述2)步骤后,优选进一步进行去除上述石墨夹头表面上的杂质并进行涂覆的表面处理步骤。
另外,在上述表面处理步骤中,优选在上述石墨夹头表面上形成防止氢渗透的涂层。
根据本发明,具有如下所述的优点:如图5所示,通过使形成在石墨夹头表面上的多晶硅块分离干净,从而能够对在多晶硅制造过程中已用过的昂贵的石墨夹头进行再利用,使其能够多次使用,从而不仅提高多晶硅制造过程的经济性,而且也可以有效地对附着在上述石墨夹头上的多晶硅进行再利用。
附图说明
图1是概略地示出通常的西门子反应器的结构的示意图。
图2是示出石墨夹头的设置结构的图。
图3是示出已用过的石墨夹头的状态的照片。
图4是示出根据本发明的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法的流程图。
图5是示出根据本发明来处理的石墨夹头的状态的照片。
符号的说明
1:西门子反应器 10:夹头
20:气体注入口 30:硅芯
40:电极 50:多晶硅
60:电源 70:反应器主体
具体实施方式
下面,参照附图,详细说明本发明的具体实施例。
根据本实施例的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法包括如下步骤。
首先,进行从硅锭分离石墨夹头-多晶硅末端的步骤(S100)。在本实施例中,石墨夹头-多晶硅末端(Carbon chuck-PolySilicon End)是指,在上述的西门子反应器内,在多晶硅制造过程中所用到的石墨夹头,可从图3确认,其处于在其外面上附着有多晶硅的状态。
从生长的硅锭分离上述石墨夹头-多晶硅末端的具体的技术一般与在多晶硅制造过程中使用的过程实际上相同,因此省略其详细说明。
然后,进行从上述石墨夹头-多晶硅末端分离硅块的步骤(S200)。在该步骤(S200)中,将上述石墨夹头-多晶硅末端投入到规定的分离液中使其反应一定时间,从而完成该步骤。在本实施例中,上述分离液具有如下特性:该分离液渗透到上述石墨夹头与形成在上述石墨夹头表面上的多晶硅之间的空间,从而仅选择性地去除上述多晶硅中的附着在上述石墨夹头上的部分,该分离液可以由碱性分离液构成。
在本实施例中,上述分离液通过所谓的毛细管现象而流入到形成在上述石墨夹头与上述多晶硅之间的毛细管内,从而有效地分离上述石墨夹头和上述多晶硅。
另一方面,在本实施例中,优选在将上述分离液的温度维持在60℃~70℃的状态下进行工序。
接着,在本实施例中,在从石墨夹头分离多晶硅之后,可以进一步进行后续步骤。关于这种后续步骤,可以有先清洗附着在上述石墨夹头上的上述分离液的步骤、和对述石墨夹头的表面进行处理的步骤。
清洗上述石墨夹头的步骤可以使用通常的清洗方法来进行,因此省略其详细的说明。
其次,对上述石墨夹头的表面进行处理的步骤(S300)是去除上述石墨夹头表面的杂质并进行涂覆(coating)的表面处理步骤。即、通过物理化学性的表面处理方法,可以去除即使进行上述的分离步骤也有可能部分残留在上述石墨夹头表面上的多晶硅颗粒或其他杂质等。
另一方面,在本实施例的上述表面处理步骤(S300)中,可以进一步进行在述石墨夹头表面上形成防止氢渗透的涂层的步骤。如上所述,在半导体或太阳能电池等中所用的多晶硅需要其纯度非常高,但是在西门子反应器内,由于在上述石墨夹头产生的甲烷(CH4)气体有可能起到杂质的作用,因此为了防止出现该情况,在上述石墨夹头表面上形成防止氢渗透的涂层。
当然,该步骤是根据需要进行的,因此可以省略。
Claims (6)
1.一种多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,其特征在于,该方法包括:
1)从硅锭分离在石墨夹头表面上附着有多晶硅的石墨夹头-多晶硅末端的步骤;以及
2)将上述石墨夹头-多晶硅末端投入到分离液中进行反应的步骤。
2.根据权利要求1所述的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,其特征在于,
上述分离液为碱性分离液。
3.根据权利要求1所述的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,其特征在于,
上述2)步骤是在将上述分离液的温度维持在60℃~70℃的状态下进行的。
4.根据权利要求1所述的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,其特征在于,
在上述2)步骤中,使上述分离液流入到形成在上述石墨夹头与上述多晶硅之间的毛细管来进行反应。
5.根据权利要求1所述的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,其特征在于,
在进行上述2)步骤之后,进一步进行去除上述石墨夹头表面上的杂质并进行涂覆的表面处理步骤。
6.根据权利要求5所述的多晶硅制造用石墨夹头再利用方法,其特征在于,
在上述表面处理步骤中,在上述石墨夹头表面上形成防止氢渗透的涂层。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130918 |