KR101706673B1 - 폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법 - Google Patents

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Abstract

폴리실리콘으로 구성된 대상제품을 열처리하고, 표면에 비드를 고속으로 분사하여 상기 표면에 형성된 막을 박리하고, 탈이온수(DI) 조에 넣고 초음파 세정으로 막을 제거하고, 불산(HF)과 탈이온수가 배합된 클리닝 조에 대상제품을 침지하여 오염물과 파티클을 제거한 후, 알코올이나 이소프로필알코올(IPA)이 담긴 조에 대상제품을 담가 놓아 대상제품의 내부에 형성된 기공에 잔존하는 케미컬이나 수분이 외부로 배출되도록 하며, 베이크(bake) 공정을 진행하여 대상제품을 건조시키는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법이 개시된다.

Description

폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법{Method for recycling polysilicon products}
본 발명은 폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법에 관한 것으로, 특히 재사용 후 제품이 터지거나 크랙이 생기는 것을 방지하는 기술에 관련한다.
폴리실리콘으로 구성된 다양한 반도체 제조용 제품, 가령 라이너 튜브(liner tube), 보트(boat), 페데스탈(pedestal) 또는 인코넬 파이프 등은 일정기간 사용 후 처리하여 다시 사용할 수 있다.
이를 위해 폴리실리콘 제품의 표면에 형성된 여러 종류의 막, 가령 폴리실리콘막이나 질화막 등을 제거하기 위한 세정공정을 수행한다.
그런네, 폴리실리콘 제품을 기본적으로 세정한 후 퍼니스 로에서 가령 1000℃로 습식 산화에 의해 표면처리를 하는 과정에서 폴리실리콘 제품 내부에 잔존하는 수분이 빠져나오면서 불특정 부위가 손상을 받아 터져 버리거나 크랙이 발생하여 제품의 완성도가 저하하고 제품 신뢰성이 떨어진다.
이와 같이 불특정 부위가 터지거나 크랙이 발생한 제품을 반도체 제조공정에 적용할 경우, 파티클의 발생으로 생산 수율이 떨어지고 장비에 손상을 가하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 재사용 처리된 폴리실리콘 제품의 완성도와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 재사용 처리된 폴리실리콘 제품의 강도가 증가하고 파티클 특성이 향상되도록 하는 처리방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 폴리실리콘으로 구성된 대상제품을 스트레스 해소를 위해 열처리하는 단계; 상기 대상제품의 표면에 비드를 고속으로 분사하여 상기 표면에 형성된 막을 박리하거나 들뜨게 하는 단계; 상기 대상제품을 고온의 탈이온수(DI) 조에 넣고 초음파 세정으로 상기 들뜬 막을 제거하는 단계; 불산(HF)과 탈이온수가 배합된 클리닝 조에 상기 대상제품을 침지하여 오염물과 파티클을 제거하는 단계; 알코올이나 이소프로필알코올(IPA)이 담긴 조에 상기 대상제품을 담가 놓아 상기 대상제품의 내부에 형성된 기공으로 침투하여 상기 기공에 침투한 알코올이나 이소프로필알코올이 증발하는 과정에서 상기 기공에 잔존하는 케미컬이나 수분이 외부로 배출되도록 하는 단계; 및 베이크(bake) 공정을 진행하여 상기 대상제품을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 건조단계 후, 상기 대상제품에 대해 습식 산화를 수행하여 표면에 5,000Å의 산화막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 베이크는 슬로우 베이크로 진행되며, 상기 수분은 탈이온수(DI)에 의한 것일 수 있다.
삭제
상기한 구성에 의하면, 탈이온수가 배합된 클리닝조에 침지되어 오염물과 파티클을 제거한 대상제품을 알코올이나 이소프로필알코올(IPA)이 담긴 조에 담가 놓는 과정을 수행함으로써, 기공에 잔존하는 탈이온수가 대상제품의 외부로 배출되도록 함으로써 기공의 내부를 완전하게 비우도록 할 수 있다.
그 결과, 기공에 잔존하는 수분이 밖으로 나오면서 화이트 마크(white mark)가 발생하거나 특정 부위가 터지는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
한편, 최종적으로 대상제품의 표면에 산화막을 코팅함으로써 강도를 증가시킬 수 있고 동시에 표면을 친수성으로 만들어 클리닝 효율이 증가하며, 폴리실리콘의 재료특성에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있고 파티클이 달라붙지 않아 파티클 특성이 좋아진다.
도 1은 본 발명에 따른 처리방법을 보여주는 플로차트이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 처리방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자에 의하면, 폴리실리콘 제품(이하, '대상제품'이라 함)을 제조하는 과정에서 부품을 구성하는 실리콘과 실리콘 사이를 접착제를 이용하여 접착하고, 이를 1,100℃ 정도의 온도로 어닐(anneal)을 진행하면 접착제에서 가스와 버블이 발생하는데 이를 외부로 배출되는 과정에서 대상제품의 내부에 기공이 형성된다는 것을 발견하였다.
기공은 대상제품의 상하면으로 열리고 구불거리는 미로와 같은 통로를 형성하는데, 처리공정 중 기공에 케미컬이나 탈이온수(DI)가 채워지며, 현재의 처리장비로는 이 케미컬이나 탈이온수에 의한 수분을 완전하게 제거하기 어렵고 이러한 상태로 대상제품이 반도체 제조공정에 적용되면 탈이온수가 밖으로 나오면서 화이트 마크(white mark)가 발생하거나 특정 부위가 터지는 현상이 발생하게 된다.
도 1을 참조하면, 처리를 위해 입고된 대상제품은 먼저 스트레스 해소를 위해 열처리를 진행한다(단계 S11). 열처리는 퍼니스 로에서 가령 1,100℃로 15시간 정도 진행할 수 있다.
이어, 비드 블래스터(bead blaster)를 이용하여 비드를 고속으로 대상제품의 표면에 분사하여 표면에 형성된 폴리실리콘막이나 질화막을 박리한다(단계 S12).
상기 과정에서 대상제품의 표면에 형성된 막은 일부 박리되고 일부는 들뜬 상태를 유지하는데, 이를 고온 탈이온수조에 넣고 초음파 세정으로 막을 제거한다(단계 S13).
다음, 불산(HF)과 탈이온수가 배합된 클리닝조에 대상 제품을 침지하여 오염물과 파티클을 제거한다(단계 S14).
이어, 알코올이나 이소프로필알코올(IPA)이 담긴 조에 대상제품을 10 내지 24시간 담가 놓는다(단계 S15).
이 과정에서 알코올이나 IPA가 기공에 깊숙이 침투하며, 침투한 알코올이나 IPA가 증발하는 과정에서 기공에 잔존하는 케미컬이나 탈이온수에 의한 수분이 대상제품의 외부로 배출되도록 함으로써 기공의 내부를 완전하게 비우도록 할 수 있다.
이후, 베이크(bake) 공정을 진행하여 대상제품을 건조시킨다(단계 S16). 베이크는 슬로우 베이크로 진행될 수 있다.
최종적으로, 대상제품에 대해 습식 산화를 수행하여 표면에 대략 5,000Å 정도의 산화막이 형성되도록 한다(단계 S17). 습식 산화는, 가령 450℃ 내지 1005℃에서 70분간 진행될 수 있다.
통상, 폴리실리콘은 결정 방향이 서로 다른 실리콘으로 이루어진 집합이라고 볼 수 있는데, 결정 방향이 다르면 열팽창계수가 달라지기 때문에 과장해서 표현한다면 각각의 결정들이 팽창과 수축을 하면서 경계면이 되는 입자 경계(grain boundary)의 슬라이딩(sliding) 현상이 생긴다. 따라서, 이 위에 막이 있으면 미세 크랙이 생길 가능성이 생기게 되는데, 상기한 습식 산화에 의한 산화막과 같은 비정질층을 표면에 형성시키면 하부에서 팽창과 수축을 하더라도 이 비정질층이 어느 정도 버퍼 역할을 해주기 때문에 약간의 슬라이딩에 의해 발생할 수 있는 파티클을 줄일 수 있다.
또한, 산화막 코팅에 의해 강도가 증가함과 동시에 표면을 친수성으로 만들어 클리닝 효율이 증가하고 파티클이 달라붙지 않아 파티클 특성이 좋아진다.
상기와 같은 과정을 거쳐 처리된 대상제품은 최종검사를 수행하고 패킹하여 출고된다.
이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면 탈이온수가 배합된 클리닝조에 침지되어 오염물과 파티클을 제거한 대상제품을 알코올이나 이소프로필알코올(IPA)이 담긴 조에 담가 놓는 과정을 수행함으로써, 기공에 잔존하는 탈이온수에 의한 수분이 대상제품의 외부로 배출되도록 함으로써 기공의 내부를 완전하게 비우도록 할 수 있다.
그 결과, 기공에 잔존하는 수분이 밖으로 나오면서 화이트 마크(white mark)가 발생하거나 특정 부위가 터지는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
한편, 최종적으로 대상제품의 표면에 산화막을 코팅함으로써 강도를 증가시킬 수 있고 동시에 표면을 친수성으로 만들어 클리닝 효율이 증가하며, 폴리실리콘의 재료특성에 의한 파티클 발생을 줄일 수 있고 파티클이 달라붙지 않아 파티클 특성이 좋아진다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 폴리실리콘으로 구성된 대상제품을 재사용을 위해 처리하는 방법으로서,
    상기 대상제품을 퍼니스 로에서 열처리하여 스트레스를 해소하는 단계;
    상기 대상제품의 표면에 비드를 고속으로 분사하여 상기 표면에 형성된 폴리실리콘막이나 질화막을 박리하거나 들뜨게 하는 단계;
    상기 대상제품을 고온의 탈이온수(DI) 조에 넣고 초음파 세정으로 상기 들뜬 막을 제거하는 단계;
    불산(HF)과 탈이온수가 배합된 클리닝 조에 상기 대상제품을 침지하여 오염물과 파티클을 제거하는 단계;
    알코올이나 이소프로필알코올(IPA)이 담긴 조에 상기 대상제품을 담가 놓아 상기 대상제품의 내부에 형성된 기공으로 침투하여 상기 기공에 침투한 알코올이나 이소프로필알코올이 증발하는 과정에서 상기 기공에 잔존하는 케미컬이나 탈이온수가 외부로 배출되도록 하는 단계; 및
    베이크(bake) 공정을 진행하여 상기 대상제품을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조시키는 단계 후, 상기 대상제품에 대해 습식 산화를 수행하여 표면에 5,000Å의 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제품의 재사용을 위한 처리방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20110265821A1 (en) * 2009-01-06 2011-11-03 Kiang Meng Tay Techniques for maintaining a substrate processing system

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