TW201337026A - 多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，該方法通過有效分離被蒸鍍在多晶矽製造工序中所用到的石墨夾頭表面上的多晶矽，從而不僅對被蒸鍍的多晶矽進行再利用而且對石墨夾頭也進行再利用，根據本發明的多晶矽製造用石墨夾頭的再利用方法包括：1)從矽錠分離在石墨夾頭表面上附著有多晶矽的石墨夾頭-多晶矽末端的步驟；以及2)將上述石墨夾頭-多晶矽末端投入到分離液中進行反應的步驟。

Description

多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法
本發明涉及多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，更詳細地說，涉及如下所述的方法：通過有效分離被蒸鍍在多晶矽製造工序中所用到的石墨夾頭表面上的多晶矽，從而不僅對被蒸鍍的多晶矽進行再利用而且對石墨夾頭也進行再利用。
在半導體或太陽能電池的製造中，使用多晶矽(Poly Silicon)作為其原料，因此對適合作為半導體或太陽能電池原料的99.9999999%至99.99999999%的高純多晶矽的需求正在增加，這在電子工業的綜合發展中佔據了重要的一部分。
對上述多晶矽的製造工序進行概述的話，首先將石英砂或矽石(SiO2)作為原料，在電爐中進行熔融，利用碳進行還原，從而得到金屬矽。但是，此時生成的金屬矽的純度為98%左右，含有Re、Al、Ca、Cr、Mn、B、Cu等多種雜質，因此不適合將其直接用作半導體或太陽能電池的原料。
因此，使通過上述還原過程得到的金屬矽與氯化氫等反應氣體進行反應，從而氣化為三氯氫矽(SiHCl3)等，通過蒸餾過程對其進行精煉，由此去除上述雜質。然後，經歷如下 所述的過程：利用CVD(化學氣相沉積)反應器，從已去除了雜質的三氯氫矽析出矽。
在上述工序中，在利用CVD反應器、由三氯氫矽等矽烷反應氣體析出矽的方法中，通常利用西門子(Simens)工藝。西門子工藝通常是指如下所述的方法：在鐘罩式反應器中，設置細矽芯(slim rod)，通過電極對上述矽芯進行電加熱後，注入三氯氫矽等進行熱分解，由此使矽析出到上述矽芯上。
下面，參照圖1，對這種西門子反應器1進行具體的說明。西門子反應器1包括：固定矽芯的夾頭(chuck)10；以及注入三氯氫矽等反應氣體的反應氣體注入口20。上述夾頭10在固定矽芯30的同時從連接在其下部的電極40通電，從而以矽芯30為電阻進行電加熱。這是因為，為了使矽烷反應氣體熱分解以析出矽，需要溫度非常高的環境，因此通過電加熱將上述矽芯30維持在高溫。
另外，上述反應氣體注入口20為注入三氯氫矽等矽烷氣體的地方，如果在上述矽芯30被充分加熱後，通過上述注入口注入矽烷氣體，則上述矽烷氣體被熱分解而矽50析出到矽芯30上，從而矽芯逐漸增厚。另一方面，近年來廣泛使用如下所述的方法：在一個西門子反應器1內，不只設置一個矽芯，而是設置多個矽芯，從而高效地使用反應器，高經濟性地析出多晶矽。
在這種西門子反應器1中所使用的夾頭10通常是由石墨 構成，因此也被稱為石墨夾頭，上述矽芯30由通過電阻而產生熱的細絲(filament)構成。參照圖2，以下對上述夾頭10進行更詳的說明。首先，在上述夾頭10中，形成有電極插入口12，以使電極40能夠插入到夾頭10的下部，並且形成有矽芯插入口14，以使矽芯30能夠插入到夾頭10的上部。因此，在實際使用時，以電極40的上端插入在上述電極插入口12、上述矽芯30的下端插入在上述矽芯插入口14的狀態，進行多晶矽蒸鍍工序。
但是，在獲得多晶矽蒸鍍過程結束後得到的多晶矽之後，如圖3所示，變成在上述夾頭的外表面的一部分上也被蒸鍍了多晶矽的狀態。以往，對處於這種狀態的夾頭，是用錘子等敲擊附著在外表面上的多晶矽而使其分離，從而僅對多晶矽進行再利用，對用過的夾頭進行銷毀處置。
本發明的目的在於，提供一種通過對在多晶矽製造過程中所用到的昂貴的石墨夾頭進行再利用來提高多晶矽製造過程的經濟性的多晶矽製造用石墨夾頭的再利用方法。
用於實現上述目的的本發明的多晶矽製造用石墨夾頭的再利用方法包括：1)從矽錠分離在石墨夾頭表面上附著有多晶矽的石墨夾頭-多晶矽末端的步驟；以及2)將上述石墨夾頭-多晶矽末端投入到分離液中進行反應的步驟。
在本發明中，上述分離液較佳為鹼(Alkali)性分離液。
並且，上述2)步驟較佳是在將上述分離液的溫度維持在60℃~70℃的狀態下進行的。
此外，上述2)步驟中，較佳使上述分離液流入到形成在上述石墨夾頭與上述多晶矽之間的毛細管來進行反應。
另外，在本發明中，在進行上述2)步驟後，較佳進一步進行去除上述石墨夾頭表面上的雜質並進行塗覆的表面處理步驟。
另外，在上述表面處理步驟中，較佳在上述石墨夾頭表面上形成防止氫滲透的塗層。
根據本發明，具有如下所述的優點：如圖5所示，通過使形成在石墨夾頭表面上的多晶矽塊分離乾淨，從而能夠對在多晶矽製造過程中已用過的昂貴的石墨夾頭進行再利用，使其能夠多次使用，從而不僅提高多晶矽製造過程的經濟性，而且也可以有效地對附著在上述石墨夾頭上的多晶矽進行再利用。
下面，參照附圖，詳細說明本發明的具體實施例。
根據本實施例的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法包括 如下步驟。
首先，進行從矽錠分離石墨夾頭-多晶矽末端的步驟(S100)。在本實施例中，石墨夾頭-多晶矽末端(Carbon chuck-PolySilicon End)是指，在上述的西門子反應器內，在多晶矽製造過程中所用到的石墨夾頭，可從圖3確認，其處於在其外面上附著有多晶矽的狀態。
從生長的矽錠分離上述石墨夾頭-多晶矽末端的具體的技術一般與在多晶矽製造過程中使用的過程實際上相同，因此省略其詳細說明。
然後，進行從上述石墨夾頭-多晶矽末端分離矽塊的步驟(S200)。在該步驟(S200)中，將上述石墨夾頭-多晶矽末端投入到規定的分離液中使其反應一定時間，從而完成該步驟。在本實施例中，上述分離液具有如下特性：該分離液滲透到上述石墨夾頭與形成在上述石墨夾頭表面上的多晶矽之間的空間，從而僅選擇性地去除上述多晶矽中的附著在上述石墨夾頭上的部分，該分離液可以由鹼性分離液構成。
在本實施例中，上述分離液通過所謂的毛細管現象而流入到形成在上述石墨夾頭與上述多晶矽之間的毛細管內，從而有效地分離上述石墨夾頭和上述多晶矽。
另一方面，在本實施例中，較佳在將上述分離液的溫度維持在60℃~70℃的狀態下進行工序。
接著，在本實施例中，在從石墨夾頭分離多晶矽之後，可以進一步進行後續步驟。關於這種後續步驟，可以有先清洗附著在上述石墨夾頭上的上述分離液的步驟、和對述石墨夾頭的表面進行處理的步驟。
清洗上述石墨夾頭的步驟可以使用通常的清洗方法來進行，因此省略其詳細的說明。
其次，對上述石墨夾頭的表面進行處理的步驟(S300)是去除上述石墨夾頭表面的雜質並進行塗覆(coating)的表面處理步驟。即、通過物理化學性的表面處理方法，可以去除即使進行上述的分離步驟也有可能部分殘留在上述石墨夾頭表面上的多晶矽顆粒或其他雜質等。
另一方面，在本實施例的上述表面處理步驟(S300)中，可以進一步進行在述石墨夾頭表面上形成防止氫滲透的塗層的步驟。如上所述，在半導體或太陽能電池等中所用的多晶矽需要其純度非常高，但是在西門子反應器內，由於在上述石墨夾頭產生的甲烷(CH4)氣體有可能起到雜質的作用，因此為了防止出現該情況，在上述石墨夾頭表面上形成防止氫滲透的塗層。
當然，該步驟是根據需要進行的，因此可以省略。
1‧‧‧西門子反應器
10‧‧‧夾頭
20‧‧‧氣體注入口
30‧‧‧矽芯
40‧‧‧電極
50‧‧‧多晶矽
60‧‧‧電源
70‧‧‧反應器主體
圖1是概略地示出通常的西門子反應器的結構的示意圖。
圖2是示出石墨夾頭的設置結構的圖。
圖3是示出已用過的石墨夾頭的狀態的照片。
圖4是示出根據本發明的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法的流程圖。
圖5是示出根據本發明來處理的石墨夾頭的狀態的照片。
S100-S300‧‧‧步驟流程

Claims (6)

  1. 一種多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟：1)從矽錠分離在石墨夾頭表面上附著有多晶矽的石墨夾頭-多晶矽末端的步驟；以及2)將該石墨夾頭-多晶矽末端投入到分離液中進行反應的步驟。
  2. 根據請求項1所述的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，其特徵在於，該分離液為鹼性分離液。
  3. 根據請求項1所述的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，其特徵在於，該2)步驟是在將該分離液的溫度維持在60℃~70℃的狀態下進行的。
  4. 根據請求項1所述的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，其特徵在於，在該2)步驟中，使該分離液流入到形成在該石墨夾頭與該多晶矽之間的毛細管來進行反應。
  5. 根據請求項1所述的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方 法，其特徵在於，在進行該2)步驟之後，進一步進行去除該石墨夾頭表面上的雜質並進行塗覆的表面處理步驟。
  6. 根據請求項5所述的多晶矽製造用石墨夾頭再利用方法，其特徵在於，在該表面處理步驟中，在該石墨夾頭表面上形成防止氫滲透的塗層。
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