KR101424288B1 - 클린 벤치 및 단결정 실리콘용 원료의 제조 방법 - Google Patents

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미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 다결정 실리콘을 올려놓는 작업대와; 상기 작업대의 상측의 작업 공간에 대하여 전면을 제외한 세 방면을 둘러싸는 측판 및 이들 측판의 상측을 덮는 상부판을 갖는 박스체를 구비하고, 상기 박스체의 상기 상부판에 설치됨과 동시에, 상기 작업대의 상면에 청정 공기를 공급하는 공급 구멍이 형성되어 있으며, 상기 공급 구멍으로부터 상기 박스체 내로 공급된 상기 청정 공기를 이온화하여, 상기 작업대 위의 정전기를 제거하는 이온화 장치(ionizer)를 갖고, 상기 박스체의 상기 측판에 상기 작업 공간 내의 공기를 흡인하는 흡인 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클린 벤치를 제공한다.
클린 벤치, 단결정 실리콘용 원료, 이온화 장치, 고성능 필터, 미분말 제거, 막대형 다결정 실리콘, 청크형 다결정 실리콘, 로드형 다결정 실리콘

Description

클린 벤치 및 단결정 실리콘용 원료의 제조 방법{CLEAN BENCH AND METHOD OF PRODUCING RAW MATERIAL FOR SINGLE CRYSTAL SILICON}
본 출원은 2007년 9월 4일에 출원된 일본 특허 출원 제2007-229211호 및 2008년 6월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2008-168497호에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 출원의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로 도입된다.
본 발명은 실리콘 단결정을 제조할 때 용융 원료로서 사용하는 다결정 실리콘의 크기나 품질의 선별에 사용되는 클린 벤치 및 그의 청정화 공정을 포함하는 단결정 실리콘용 원료의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 단결정 실리콘의 원료가 되는 다결정 실리콘을 제조하는 경우, 클로로실란 가스와 수소 가스를 포함하는 원료 가스를 가열한 실리콘 코어 막대에 접촉시킨다. 실리콘 코어 막대의 표면에 원주상으로 석출시키고, 이것을 적절한 크기의 청크(chunk)형으로 파쇄하거나, 또는 소정 길이의 로드(rod)형으로 절단하여 단결정 실리콘의 원료로 하고 있다. 이 단결정 실리콘의 원료가 되는 다결정 실리콘을 곤포한 상태에서 단결정 실리콘 제조 공장으로 출하된다. 또한, 곤포 작업 전에는, 수작업에 의해 다결정 실리콘의 크기나 품질의 선별이 행해지고 있다. 이 선별 작업은 예를 들면 일본 특허 공개 제2005-279576호 공보에 나타낸 바와 같은 클린 벤치 내에서 행해진다. 이 클린 벤치에서는, 작업대 위에 형성된 작업 공간에 공기 공급용의 고성능 필터를 통해 공기를 공급하는 송풍기와, 작업 공간으로부터 공기를 흡인하는 흡인 구멍을 구비하고 있다. 이 송풍기와 흡인 구멍에 의해 작업 공간 내에 청정 공기가 계속적으로 공급됨으로써, 작업대 위의 청정도가 유지되고 있다. 이에 따라, 다결정 실리콘을 선별할 때 다결정 실리콘으로의 이물질의 부착을 방지함과 동시에, 청정 공기의 흐름에 따라 다결정 실리콘 자체의 미분말을 제거한다. 즉, 제조되는 단결정 실리콘 품질의 향상을 도모하고 있다.
그러나, 다결정 실리콘의 크기나 품질의 선별 작업을 클린 벤치 내에서 행할 때, 미분말이 대전되어 있는 경우에는, 미분말이 다결정 실리콘에 정전 흡착된다. 따라서, 청정 공기의 흐름에 따라서는 미분말을 제거할 수 없으며, 원하는 제거 효과가 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 다결정 실리콘의 크기 및 품질의 선별 작업을 행하는 클린 벤치에서, 정전기에 의해 미분말이 다결정 실리콘에 부착되는 것을 방지하여, 제조되는 단결정 실리콘 품질의 유지를 도모할 수 있는 클린 벤치 및 단결정 실리콘용 원료의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.
즉, 본 발명의 다결정 실리콘 선별용 클린 벤치는, 다결정 실리콘을 올려놓는 작업대와;
상기 작업대의 상측의 작업 공간에 대하여 전면을 제외한 세 방면을 둘러싸는 측판 및 작업 공간의 상측을 덮는 상부판을 갖는 박스체를 구비하고, 상기 박스체의 상기 상부판에 설치됨과 동시에, 상기 작업대의 상면에 청정 공기를 공급하는 공급 구멍이 형성되어 있으며, 상기 공급 구멍으로부터 상기 작업 공간으로 공급된 상기 청정 공기를 이온화하여, 상기 작업대 위의 정전기를 제거하는 이온화 장치를 갖고, 상기 박스체의 상기 측판에 상기 작업 공간 내의 공기를 흡인하는 흡인 구멍이 형성되어 있다.
상기 클린 벤치에 따르면, 전면을 제외한 세 방면이 둘러싸인 작업대 위에 공급 구멍으로부터 청정 공기가 공급되고, 흡인 구멍에 의해 작업대의 상면 부근의 공기가 흡입됨으로써, 작업대의 상면이 청정 환경으로 유지되고 있다. 이에 따라, 작업대 위에서의 선별 작업의 대상이 되는 다결정 실리콘의 순도를 높게 유지할 수 있다. 그 결과, 다결정 실리콘을 원료로서 제조되는 단결정 실리콘의 품질의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 클린 벤치에서는, 이온화 장치에 의해 청정 공기가 이온화되어, 작업대의 상면을 향해 분무된다. 이 청정 공기는 양음의 공기 이온으로 되어 있으며, 다결정 실리콘의 미분말이 대전되어 있는 경우, 이 청정 공기의 양음의 이온이 미분말의 정전기와 전기적으로 중화된다. 이에 따라, 미분말에 대전되어 있는 정전기가 제거된다. 그리고, 정전기가 제거된 미분말은, 그 부착력을 잃기 때문에 다결정 실리콘에 부착되지 않고, 청정 공기의 흐름에 따라 흡인 구멍에 흡입되어 작업대 위로부터 제거된다. 이상과 같이 하여, 미분말을 용이하게 제거할 수 있다. 그 결과, 다결정 실리콘을 원료로서 제조되는 단결정 실리콘의 품질을 높게 유지할 수 있다.
나아가서는, 이온화 장치에 의해 양음의 공기 이온이 된 청정 공기를 작업대의 상면을 향해 분무하여 다결정 실리콘의 미분말의 정전기를 제거함으로써, 용이하게 미분말을 제거할 수 있다. 그 결과, 다결정 실리콘을 원료로서 제조되는 단결정 실리콘의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 흡인 구멍과 상기 공급 구멍 사이를 연통하는 연통로가 추가로 설치되어 있으며, 상기 작업 공간에 청정 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기로부터 공급된 상기 청정 공기로부터 미분말을 제거하는 필터를 갖고, 상기 연통로 에 상기 필터와 상기 송풍기가 설치될 수도 있다.
이 경우, 필터에 의해 흡인 구멍으로부터 흡입된 공기를 청정화하고, 송풍기에 의해 공급 구멍으로부터 작업대 위에 청정 공기를 송출하는 공기 순환이 행해진다. 이에 따라, 작업대 상면의 청정도를 보다 높게 유지할 수 있다.
상기 필터는 상기 송풍기의 상류측에 설치되며, 소정 크기보다 큰 입경의 분말을 제거하는 제1 필터와; 상기 송풍기의 하류측에 설치되며, 상기 제1 필터를 통과한 분말을 제거하는 제2 필터를 포함한다.
여기서, 작업대의 상면으로부터 흡인 구멍에 흡입되는 공기와 함께 제거된 미분말이 직접적으로 송풍기에 흡입되면, 송풍기의 구동에 지장을 초래하는 경우도 있다. 그러나, 본 발명에서는 흡인 구멍과 송풍기 사이를 연통하는 연통로에 제1 필터가 설치되어 있다. 따라서, 제1 필터에 의해, 송풍기로 보내지는 공기로부터 미분말을 확실하게 제거할 수 있기 때문에, 송풍기에 지장을 초래하지 않는다. 또한, 송풍기로부터 송출된 공기는 고성능 필터를 통해 공급 구멍으로 유도되기 때문에, 작업대의 상면에 공급되는 청정 공기의 청정도를 매우 높게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 단결정 실리콘 원료의 제조 방법은, 클로로실란 가스와 수소 가스를 포함하는 원료 가스의 반응에 의해 막대형 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과; 상기 막대형 다결정 실리콘을 파쇄하여 다수의 청크형 다결정 실리콘으로 하는 파쇄 공정, 또는 상기 막대형 다결정 실리콘을 절단하여 소정 길이의 로드형 다결정 실리콘으로 하는 절단 공정과; 산을 사용하여, 이들 상기 다결정 실리콘의 표면에 부착된 불순물을 제거하는 세정 공정과; 세정 후의 상기 다결 정 실리콘을 순수조에 침지함으로써 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 잔류산을 제거하는 침지 공정과; 상기 순수조로부터 꺼낸 상기 다결정 실리콘을 건조기에 투입하는 건조 공정과; 건조 후의 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 정전기를 제거하여, 상기 다결정 실리콘을 청정화하는 청정화 공정을 포함하고, 상기 청정화 공정에서는, 상기 클린 벤치의 상기 작업대 위에서 상기 다결정 실리콘에 상기 청정 공기를 접촉시켜, 상기 다결정 실리콘을 세정화한다.
또한, 본 발명의 단결정 실리콘 원료의 제조 방법은, 클로로실란 가스와 수소 가스를 포함하는 원료 가스의 반응에 의해, 막대형 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과; 상기 막대형 다결정 실리콘을 파쇄하여 다수의 청크형 다결정 실리콘으로 하는 파쇄 공정, 또는 상기 막대형 다결정 실리콘을 절단하여 소정 길이의 로드형 다결정 실리콘으로 하는 절단 공정과; 산을 사용하여, 이들 상기 다결정 실리콘의 표면에 부착된 불순물을 제거하는 세정 공정과; 세정 후의 상기 다결정 실리콘을 순수조에 침지함으로써, 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 잔류산을 제거하는 침지 공정과; 상기 순수조로부터 꺼낸 상기 다결정 실리콘을 건조기에 투입하는 건조 공정과; 건조 후의 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 정전기를 제거하여 청정화하는 청정화 공정을 포함하고, 상기 청정화 공정에서는, 작업대의 상면에 상기 다결정 실리콘을 올려놓고, 상기 다결정 실리콘 위로부터 이온화된 청정 공기를 공급하면서 상기 작업대의 측방으로 배출함으로써, 상기 다결정 실리콘에 상기 청정 공기를 접촉시켜 정전기를 제거한다.
이러한 방법에 의해 제조되는 다결정 실리콘은 이온화된 청정 공기에 의해 다결정 실리콘 표면의 미분말을 제거할 수 있다. 그 결과, 단결정 실리콘용 원료로서의 품질을 높일 수 있다.
이하, 본 발명인 클린 벤치의 실시 형태인 클린 벤치 유닛에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 클린 벤치 유닛의 정면도, 도 2는 클린 벤치 유닛의 공기 흐름을 나타내는 측단면도이다. 클린 벤치 유닛 (30)은 도 1에 도시한 바와 같이 구성 요소가 대칭으로 형성된 2개의 클린 벤치 (1)이 병설되어 형성되어 있다. 클린 벤치 (1)은 상측에 작업 공간 (3)이 형성된 작업대 (2)와, 박스(박스체) (4)로 대략 구성되어 있다. 박스 (4)는 작업대 (2) 및 작업 공간 (3)의 내측(도 2에서의 우측)의 측판 (8a)와, 2개의 클린 벤치 (1)이 접하는 측과는 반대측에 위치하는 측판 (8b)와, 이들 측판 (8a), (8b)의 상측을 덮는 상부판 (16)을 갖고 있다.
작업대 (2)는 일정한 높이에 수평으로 설치된 작업면 (2a)를 갖는다. 작업자는 이 작업면 (2a) 위에서, 전면측(도 2에서 좌측)으로부터 손을 뻗도록 하여, 다결정 실리콘의 크기 및 품질의 선별 작업을 행한다. 또한, 작업면 (2a)와, 작업대 (2)에서의 상기 박스 (4)의 측판 (8a)에 접하는 측면 (2b)가 연통되도록 하여 작업대 연통로 (5)가 설치되어 있다. 작업면 (2a)의 일부에는 작업대 연통로 (5)가 개구되어 있으며, 이 개구 부분이 작업대 흡인 구멍 (2c)가 된다.
박스 (4)는 작업대 (2) 및 작업 공간 (3)을 측방으로부터 둘러싸는 측판 (8a), (8b)와, 이들을 상측으로부터 덮는 상부판 (16)을 갖는다. 박스 (4)의 내부는, 대략 공동상(空洞狀)으로 성형되어 있다. 이 박스 (4)는 작업대 (2)의 2개의 측면에 측판 (8a), (8b)를 접하도록 하여 연직 방향으로 연장된다. 또한, 박스 (4)는 도 2에 도시한 바와 같이, 그 상측 내부에 후술하는 송풍기 (11)이 설치된 입설부(立設部) (4a)와, 작업 공간 (3)을 상부판 (16)에 의해 상측으로부터 덮도록 입설부 (4a)의 상부에 배치된 상설부 (4b)로 구성되어 있다.
그 작업대 (2)의 내측의 측판 (8a)의 입설부 (4a)의 내부는 도 2에 도시한 바와 같이 상하로 연장되는 연통로 (7)이다. 연통로 (7)은 측판 (8a)의 하측에 개구되어 있으며, 상술한 작업대 (2)의 작업대 연통로 (5)의 측면 (2b)에서의 개구부와 접속하여, 접속부 (9)를 형성하고 있다. 또한, 연통로 (7)에는 입설부 (4a)의 측판 (8a)에서의 작업대 (2) 상면 부근에 개구된 흡인 구멍 (10a)가 형성되어 있다. 또한, 연통로 (7)에는 클린 유닛 (30)의 측방으로 돌아서 측판 (8b)의 작업대 (2) 상면 부근에도 개구된 흡인 구멍 (10b)가 형성되어 있다.
또한, 입설부 (4a)의 상측 내부에 설치된 송풍기 (11)은, 입설부 (4a)와 상설부 (4b)를 구획하는 구획면 (12)에 접하도록 배치되어 있다. 송풍기 (11)은 입설부 (4a) 내의 연통로 (7)의 공기를 흡입하여 상설부 (4b) 내로 송출하는 기능을 갖고 있다. 또한, 연통로 (7)의 송풍기 (11)과 흡인 구멍 (10a), (10b) 사이(송풍기 (11)의 상류측)에는, 미분말 제거 필터(제1 필터) (13)이 설치되어 있다. 흡인 구멍 (10a), (10b) 및 작업대 흡인 구멍 (2c)로부터 흡입된 공기는, 미분말 제거 필터 (13)을 통과하여 송풍기 (11)로 보내진다. 미분말 제거 필터 (13)은, 예를 들면 입경 10 ㎛ 이상의 미립자를 제거한다.
상설부 (4b)는 구획면 (12)를 통해 입설부 (4a)와 일체가 되도록 형성되어 있다. 상설부 (4b)의 내부에는 구획면 (12)의 하측(송풍기 (11)의 하류측)에 소정의 간격을 두도록 하여, 평판상의 고성능 필터 (15)가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서, 고성능 필터 (15)는 통과하는 공기에 포함된 극미세한 입자(예를 들면, 입경이 0.3 ㎛ 이상)도 제거하여, 대략 100 ％의 청정도를 얻을 수 있는 HEPA 필터를 포함한다. 송풍기 (11)을 통해 상설부 (4b)의 내부로 송출된 공기는, 이 고성능 필터 (15)를 통해 청정된 공기가 된다.
또한, 작업 공간 (3)을 상측으로부터 덮는 상설부의 상부판 (16)에는 다수의 구멍이 펀칭되어 있다. 이들 다수의 구멍이 청정 공기를 작업 공간 (3)에 공급하는 공급 구멍 (16a)가 된다. 고성능 필터 (15)를 통과한 공기는 최종적으로 상부판 (16)의 다수의 공급 구멍 (16a)로부터 균일하게 작업 공간 (3)의 하측을 향해 공급된다. 또한, 상부판 (16)의 하측의 면(작업 공간 (3)측의 면)에는, 복수개(본 실시 형태에서는 4개)의 형광등 등의 조명 (17)이 설치되어 있다. 조명 (17)은 작업대 (2)의 작업면 (2a) 전역을 밝게 할 수 있도록, 수평 방향으로 균등하게 간격을 두고 배치되어 있다.
상부판 (16)의 하측의 면(작업 공간 (3)측의 면)에는, 상기한 바와 같이 복수 배치된 조명 (17)과 병설하도록 하여 이온화 장치 (20)이 설치되어 있다. 이온화 장치 (20)은 이온화 장치 (20)에 복수개(본 실시 형태에서는 8개) 설치된 노즐 (20a)가 하측을 향하도록 하여 배치되어 있다. 이온화 장치 (20)은 상부판 (16)의 공급 구멍 (16a)로부터 작업 공간 (3)에 공급되는 청정 공기의 일부를, 예를 들면 코로나 방전 등에 의해 양음으로 이온화시켜 노즐 (20a)로부터 공급하는 기능을 갖고 있다. 이 이온화 장치 (20)으로서는, 청정 공기를 이온화시키는 것이 가능한 것이 바람직하고, 예를 들면 코로나 방전 이외에 자외선, 연X선, 방사성 물질을 사용한 것 등, 다양한 방식이 이용 가능하다.
이어서, 이와 같이 구성되는 클린 벤치 유닛 (30)을 사용하여 단결정 실리콘의 원료가 되는 다결정 실리콘을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
이 제조 방법은 클로로실란 가스와 수소 가스를 포함하는 원료 가스의 반응에 의해, 막대형 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과, 막대형 다결정 실리콘을 파쇄하여, 다수의 청크형 다결정 실리콘으로 하는 파쇄 공정, 또는 막대형 다결정 실리콘을 소정의 길이로 절단하여 로드형 다결정 실리콘을 얻는 절단 공정과, 산을 사용하여 이들 다결정 실리콘의 표면에 부착된 불순물을 제거하는 세정 공정과, 세정 후의 다결정 실리콘을 순수조에 침지함으로써 잔류산을 제거하는 침지 공정과, 순수조로부터 꺼낸 다결정 실리콘을 건조기에 투입하는 건조 공정과, 건조 후의 다결정 실리콘의 표면으로부터 정전기를 제거하여 청정화하는 청정화 공정과, 이들 청정화한 다결정 실리콘을 단결정 실리콘 제조 공장으로 출하하기 위해, 다결정 실리콘을 곤포하는 곤포 공정을 포함하고 있다.
실리콘 석출 공정은 소위 지멘스법에 기초하여, 도 3에 도시한 바와 같이 우선 반응로 (40) 내에 입설한 실리콘 코어 막대 (41)을 예를 들면 통전 가열하여 고온 상태에서 발열시킨다. 이어서, 원료 가스 공급관 (42)로부터 반응로 (40) 내에 공급되는 원료 가스를 실리콘 코어 막대 (41)에 접촉시키고, 그 주위에 다결정 실리콘 (R)을 환원 반응에 의해 석출시킨다. 반응로 (40) 내의 가스는 가스 배출관 (43)으로부터 외부로 배출된다.
파쇄 공정은 실리콘 석출 공정에 의해 제작된 막대형 다결정 실리콘 (R)에, 예를 들면 가열, 급냉하여 열충격을 부여함으로써 균열을 발생시킨다. 그리고, 이 막대형 다결정 실리콘 (R)을 해머로 두드려 파쇄하여, 도 4에 도시한 바와 같은 청크형 다결정 실리콘 (C)로 한다.
절단 공정은 막대형 다결정 실리콘 (R)을 다이아몬드 커터를 사용하여 소정의 길이로 절단하여, 로드형 다결정 실리콘으로 하는 공정이다.
세정 공정은 청크형 또는 로드형으로 한 다결정 실리콘을 질산과 불산을 포함하는 세정액으로 표면에 부착된 불순물을 제거하는 공정이다. 침지 공정은 세정이 종료된 다결정 실리콘을 순수조에 침지하여, 잔류산을 제거하는 공정이다.
건조 공정은 침지가 종료된 다결정 실리콘을 진공 건조기에 투입하여, 다결정 실리콘 표면으로부터 수분을 제거하는 공정이다.
청정화 공정은, 전술한 클린 벤치 유닛 (30)을 사용하여 다결정 실리콘에 이온화된 청정 공기를 접촉시킴으로써, 다결정 실리콘의 표면으로부터 미분말을 제거하는 것이다. 즉, 우선 클린 벤치 (1)의 작업대 (2) 상면에 다결정 실리콘을 올려놓는다. 이어서, 작업대 (2)의 상측으로부터 이온화된 청정 공기를 공급하면서 작업대 (2)의 측방으로부터 흡인하여 배출한다. 이에 따라, 다결정 실리콘 및 작업대 (2) 상면에 청정 공기를 접촉시켜 정전기를 제거하고, 미분말을 공기의 흐름에 따라 배출한다.
이 청정화 공정을 청크형 다결정 실리콘 (C)를 대상으로서 설명하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 폴리에틸렌제의 트레이 (51) 위에 마찬가지로 폴리에틸렌제의 시트 (52)를 깔고, 그 시트 (52) 위에 다수의 다결정 실리콘 (C)를 올려놓는다. 이 트레이 (51)을 클린 벤치 (1)의 작업대 (2) 위에 놓고, 클린 벤치 (1)의 상측으로부터 이온화된 청정 공기를 공급한다. 이 상태에서 각 다결정 실리콘 (C)를 1개씩 크기나 외관을 체크하면서 선별하여, 폴리에틸렌제의 곤포대 (53) 내에 수납한다.
본 실시 형태에서의 클린 벤치 유닛 (30)의 클린 벤치 (1)에서는, 송풍기 (11)이 고성능 필터 (15)를 통해 작업 공간 (3)에 청정 공기를 공급한다. 작업 공간 (3)의 하부에 설치된 흡인 구멍 (10a), (10b) 및 작업대 흡인 구멍 (2c)에 흡입된 공기가 작업대 연통로 (5) 및 연통로 (7)을 통해 송풍기 (11)로 송출되는 공기 순환이 행해지고 있다. 이에 따라, 작업 공간 (3)에 공급되는 공기는, 그 직전에 고성능 필터 (15)에 의해 대략 100 ％의 청정도를 얻을 수 있기 때문에, 작업 공간 (3)을 매우 청정한 환경으로 유지할 수 있다. 따라서, 선별 작업의 대상이 되는 다결정 실리콘은, 항상 청정도가 높은 환경에 놓이기 때문에, 이물질이 혼입되지 않고, 그 순도를 높게 유지할 수 있다. 따라서, 다결정 실리콘을 원료로서 제조되는 단결정 실리콘의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 상부판 (16)의 하측의 면(작업 공간 (3)측의 면)에 설치된 이온화 장치 (20)에 의해, 공급 구멍 (16a)로부터 공급되는 청정 공기의 일부가 이온화된다. 이 청정 공기는 양음의 공기 이온이 되어 있고, 다결정 실리콘의 미분말이 대전되어 있는 경우, 이 청정 공기 양음의 이온이 미분말의 정전기와 전기적으로 중화됨으로써 정전기가 제거된다. 그리고, 정전기가 제거된 미분말은, 그 부착력을 잃는다. 이에 따라, 미분말은 다결정 실리콘에 부착되지 않고, 청정 공기의 흐름에 따라 흡인 구멍 (10a), (10b) 또는 작업대 흡인 구멍 (2c)에 흡입된다. 그 결과, 미분말은 작업대 (2)의 상면 및 작업 공간 (3)으로부터 제거된다. 이상과 같이 하여, 미분말의 정전기를 제거하여 작업대 (2) 위로부터 용이하게 미분말을 제거할 수 있다. 이에 따라, 다결정 실리콘을 원료로서 제조되는 단결정 실리콘의 품질을 높게 유지할 수 있다.
작업대 (2)의 상면 및 작업 공간 (3)으로부터 흡인 구멍 (10a), (10b) 또는 작업대 흡인 구멍 (2c)에 흡입되는 공기와 함께 제거된 다결정 실리콘의 미분말이 직접적으로 송풍기 (11)에 흡입되면, 송풍기 (11)의 구동에 지장을 주는 경우도 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는 연통로 (7)의 흡인 구멍 (10a), (10b)와 송풍기 (11) 사이에 미분말 제거 필터 (13)이 설치되어 있다. 따라서, 미분말 제거 필터 (13)에 의해, 송풍기 (11)로 보내지는 공기로부터 미분말을 확실하게 제거할 수 있다. 그 결과, 송풍기 (11)에 지장을 주지 않고 공기 순환을 반복할 수 있다.
이와 같이 하여 청정화된 다결정 실리콘은, 그 후 곤포 공정을 거쳐 폴리에틸렌 주머니에 곤포되어, 단결정 실리콘 제조 공장으로 출하된다. 이 다결정 실리콘은, 단결정 실리콘 제조의 원료로서 공급된다. 상술한 바와 같이, 클린 벤치에서의 청정화 공정에 의해 다결정 실리콘의 표면이 청정화되어 있기 때문에, 고품질 의 단결정 실리콘을 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태인 클린 벤치 (1)을 적용한 클린 벤치 유닛 (30)에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.
실시 형태에서는 청크형 다결정 실리콘의 청정화에 대하여 설명했지만, 막대형 다결정 실리콘을 청크형 다결정 실리콘으로 하는 파쇄 공정이나, 소정 길이의 로드형 다결정 실리콘으로 하는 절단 공정 중 어느 하나의 공정을 거쳐, 단결정 실리콘용 원료로서의 다결정 실리콘으로 할 수 있다. 또한, 로드형 다결정 실리콘의 경우, 청정화 공정에서 예를 들면 로드가 1개씩 시트 (52) 위에 놓이며, 청정 공기를 맞히면서 외관 검사 등을 거쳐, 곤포대에 1개씩 수납될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시태양이 전술되고 상기 예시되었지만, 이들은 본 발명에 대한 예로 이해되어야하며, 본 발명을 이로써 한정하는 것으로 이해되어서는 아니된다. 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 추가, 생략, 치환, 및 기타 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술된 상세한 설명에 의해 제한되는 것으로 여겨지지 않으며, 오직 첨부된 청구범위에 의해 제한된다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 클린 벤치의 개괄적인 구성도이다.
도 2는 동일한 클린 벤치 유닛의 공기 흐름을 나타내는 측단면도이다.
도 3은 단결정 실리콘용 원료를 제조할 때의 실리콘 석출 공정에 사용되는 반응로를 나타내는 개괄적인 단면도이다.
도 4는 반응로로부터 취출한 막대형 다결정 실리콘을 청크형으로 파쇄한 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5는 청크형 다결정 실리콘을 도 1의 클린 벤치에서의 작업대 위에서 청정화하고 있는 상태를 나타내는 모델도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 클린 벤치
2 작업대
11 송풍기
13 미분말 제거 필터
15 고성능 필터
20 이온화 장치
30 클린 벤치 유닛
40 반응로

Claims (5)

  1. 다결정 실리콘을 올려놓는 작업대와;
    상기 작업대의 상측의 작업 공간에 대하여 전면을 제외한 세 방면을 둘러싸는 측판 및 작업 공간의 상측을 덮는 상부판을 갖는 박스체를 구비하고,
    상기 박스체의 상기 상부판에 설치됨과 동시에, 상기 작업대의 상면에 청정 공기를 공급하는 공급 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 공급 구멍으로부터 상기 작업 공간으로 공급된 상기 청정 공기를 이온화하여, 상기 작업대 위의 정전기를 제거하는 이온화 장치(ionizer)를 갖고,
    상기 박스체의 상기 측판에 상기 작업 공간 내의 공기를 흡인하는 흡인 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클린 벤치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡인 구멍과 상기 공급 구멍 사이를 연통하는 연통로가 추가로 설치되어 있으며,
    상기 작업 공간에 청정 공기를 공급하는 송풍기와,
    상기 송풍기로부터 공급된 상기 청정 공기로부터 미분말을 제거하는 필터를 갖고,
    상기 연통로에 상기 필터와 상기 송풍기가 설치되어 있는 것인 클린 벤치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터는 상기 송풍기의 상류측에 설치되며, 소정 크기보다 큰 입경의 분말을 제거하는 제1 필터와;
    상기 송풍기의 하류측에 설치되며, 상기 제1 필터를 통과한 분말을 제거하는 제2 필터
    를 포함하는 것인 클린 벤치.
  4. 클로로실란 가스와 수소 가스를 포함하는 원료 가스의 반응에 의해 막대형 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과;
    상기 막대형 다결정 실리콘을 파쇄하여 다수의 청크(chunk)형 다결정 실리콘으로 하는 파쇄 공정, 또는 상기 막대형 다결정 실리콘을 절단하여 소정 길이의 로드(rod)형 다결정 실리콘으로 하는 절단 공정과;
    산을 사용하여, 상기 다결정 실리콘의 표면에 부착된 불순물을 제거하는 세정 공정과;
    세정 후의 상기 다결정 실리콘을 순수조에 침지함으로써 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 잔류산을 제거하는 침지 공정과;
    상기 순수조로부터 꺼낸 상기 다결정 실리콘을 건조기에 투입하는 건조 공정과;
    건조 후의 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 정전기를 제거하여 상기 다결정 실리콘을 청정화하는 청정화 공정
    을 포함하고,
    상기 청정화 공정에서는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 클린 벤치의 상기 작업대의 위에서, 상기 다결정 실리콘에 상기 청정 공기를 접촉시켜 상기 다결정 실리콘을 세정화하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘용 원료의 제조 방법.
  5. 클로로실란 가스와 수소 가스를 포함하는 원료 가스의 반응에 의해, 막대형 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과;
    상기 막대형 다결정 실리콘을 파쇄하여 다수의 청크형 다결정 실리콘으로 하는 파쇄 공정, 또는 상기 막대형 다결정 실리콘을 절단하여 소정 길이의 로드형 다결정 실리콘으로 하는 절단 공정과;
    산을 사용하여, 상기 다결정 실리콘의 표면에 부착된 불순물을 제거하는 세정 공정과;
    세정 후의 상기 다결정 실리콘을 순수조에 침지함으로써 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 잔류산을 제거하는 침지 공정과;
    상기 순수조로부터 꺼낸 상기 다결정 실리콘을 건조기에 투입하는 건조 공정과;
    건조 후의 상기 다결정 실리콘의 표면으로부터 정전기를 제거하여 청정화하는 청정화 공정
    을 포함하고,
    상기 청정화 공정에서는, 작업대의 상면에 상기 다결정 실리콘을 올려놓고, 상기 다결정 실리콘 위로부터 이온화된 청정 공기를 공급하면서 상기 작업대의 측방으로 배출함으로써, 상기 다결정 실리콘에 상기 청정 공기를 접촉시켜 정전기를 제거하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘용 원료의 제조 방법.
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