TWI482735B - Method for preventing metal contamination of polysilicon - Google Patents

Description

多晶矽之金屬污染防止方法

本發明係關於一種多晶矽之金屬污染防止方法，更詳言之，其係關於一種用以防止因多晶矽與金屬基材接觸所產生之多晶矽之金屬污染之方法。

多晶矽，雖使用作為半導體或太陽能發電用晶圓之原料，惟要求高純度，尤其，從避免電阻值等電氣特性降低之觀點，必須極力防止金屬雜質混入。

此外，多晶矽，一般係以將三氯矽烷等矽化合物藉由氫等加以還原而製造，從而獲得棒狀或大塊狀物之形狀。將以此種形態所獲得之多晶矽使其破碎，其次，藉由蝕刻將破碎時附著之污染物去除，經由洗淨及乾燥步驟，然後搬送至單晶矽製造步驟。於此種過程中，由於例如使用各種金屬製構件[例如，滑槽(chute)、進料斗(hopper)、破碎台、蝕刻槽、洗淨槽、乾燥機等]，因此，必須防止因與該等金屬製構件接觸所導致之多晶矽之金屬污染。

為避免多晶矽之金屬污染，最簡單之手段係使用樹脂製構件來取代金屬製構件，例如於專利文獻1之段落【0003】，除了多晶矽之金屬污染問題之外，亦揭示有於多晶矽與金屬接觸之部分使用樹脂製構件。

專利文獻1：日本特開平11-169795號公報

然而，樹脂製構件，由於相較於金屬製構件有強度及耐久性之問題，因此，幾乎無法將金屬製構件置換成樹脂製構件之情況，例如，就上述所舉例說明之進料斗等金屬製構件而言，實際情況係藉由於其表面設置樹脂製覆蓋層來加以處理。

但，就算在設置有樹脂製覆蓋層之情況下，仍存在有課題。即，樹脂製品，相較於金屬製品，因磨損所導致之消耗更為激烈。因此，在設置有樹脂製覆蓋層之情況下，因樹脂製覆蓋層之磨損導致金屬表面露出，因而會產生多晶矽之金屬污染問題。又，為確實避免此種問題，必須頻繁地進行品質管理、或者為找出因樹脂製覆蓋層磨損而導致金屬表面露出之部分，需對構件整體詳細檢查之問題，尤其當金屬製構件較大，在大面積之部分設置樹脂製覆蓋層時，對於品質管理之負擔極大。

因此，本發明之目的在於，提供一種多晶矽之金屬污染防止方法，於多晶矽所接觸之金屬基材表面設置樹脂製覆蓋層，藉此防止多晶矽之金屬污染，可確實防止因該覆蓋層之磨損所導致之金屬表面露出。

本發明之另一目的在於，提供一種可快速發現樹脂製覆蓋層之磨損、並可減輕品質管理作業之負擔之多晶矽之金屬污染防止方法。

根據本發明，提供一種多晶矽之金屬污染防止方法，於多晶矽所接觸之金屬基材表面設置樹脂製覆蓋層，藉此防止因多晶矽與金屬基材接觸所導致之多晶矽之金屬污染，其特徵在於：重疊設置2片樹脂片作為該樹脂製覆蓋層。

又，根據本發明，提供一種多晶矽被接觸構件，係配置於多晶矽可接觸之位置，其特徵在於：由金屬基材、與設於該金屬基材上之樹脂製覆蓋層構成，該樹脂製覆蓋層係由在疊合狀態下安裝於該金屬基材上之2片樹脂片形成，位於上面之該樹脂片表面為與該多晶矽接觸之面。

作為上述多晶矽被接觸構件之較佳例，可舉例如在將剛製成之多晶矽導入單晶矽製造步驟前之過程中配置之滑槽、進料斗或破碎台。

於本發明，由於樹脂製覆蓋層係將2片樹脂片重疊設於金屬基材表面，因此，就算與多晶矽接觸之配置於上側之樹脂片(上側樹脂片)磨損，而使該上側樹脂片之下之面露出，由於其露出面為配置於下側之樹脂片(下側樹脂片)之面，因此，可防止多晶矽與金屬基材接觸，可確實防止多晶矽之金屬污染。又，在上側樹脂片磨損之情況下，將該樹脂片更換即可，可減少因樹脂片之更換所致之成本。

又，本發明中，較佳係將該樹脂製覆蓋層，使用樹脂製螺栓以可裝拆之方式將2片樹脂片安裝於金屬基材表面。藉此，容易進行各樹脂製基板之安裝作業及更換作業，當然，亦可避免因與螺栓接觸所導致之多晶矽之金屬污染。

此外，如上述於藉由螺栓固定以設置樹脂製覆蓋層之情況下，由於安裝作業及拆除作業容易進行，因此，將因磨損等之更換作業頻度極少之下側樹脂片作成大面積，而將因磨損等之更換作業頻度高之上側樹脂片作成小面積，將多數之上側樹脂片以無間隙之方式鋪設於下側樹脂片上加以安裝，藉此，可僅將磨損部位拆下更換，從而可謀求降低成本。

進而，本發明中，由於藉由將2片樹脂片重疊設置以設置樹脂製覆蓋層，因此，藉由使用上側樹脂片與下側樹脂片特性不同之樹脂片，能產生各種優點。

例如，可使用柔軟性彼此不同之樹脂片作為該2片樹脂片，將柔軟性高之樹脂片配置於下側。根據此態樣，下側樹脂片與底層之金屬基材表面之密合性高，不僅提高對金屬基材之保護效果，並且，於因上側樹脂片與多晶矽接觸等而於面方向產生應力之情況下，該下側樹脂片表面容易跟隨上側樹脂片移位，其結果，能有效地減少因上側樹脂片與下側樹脂片之摩擦所導致之磨損。此外，藉由提高上側樹脂片之硬度，可減少因與多晶矽接觸所導致之磨損，而能延長其壽命。

又，藉由使用色調彼此不同之樹脂片作為該2片樹脂片，能容易且迅速發現上側樹脂片之磨損。即，由於色調不同，當上側樹脂片磨損使得下側樹脂片表面露出時，能以目視簡單識別下側樹脂片之色調。因此，根據此態樣，由於不僅能明顯減輕品質管理作業之負擔，亦能迅速發現上側樹脂片之磨損，因此，可確實防止因下側樹脂片之磨損所導致之金屬基材表面之露出，能更確實防止多晶矽之金屬污染。

進而，如上述將上側樹脂片與下側樹脂片之色調設成不同時，較佳係，作為與下側樹脂片色調不同之上側樹脂片係使用半透明者。在此情況下，由於隨著上側樹脂片之磨損，下側樹脂片之色調可從外部逐漸觀察，因此，亦能於下側樹脂片表面完全露出前之階段更換上側樹脂片，能視上側樹脂片之磨損程度，適當地更換上側樹脂片。

本發明之多晶矽之金屬污染防止方法，能適用於配置在與多晶矽接觸之部位之各種金屬製構件，尤其能適用於大型、且要求強度及耐久性而無法將其置換成樹脂製構件之金屬製構件。例如，適用金屬污染防止方法之多晶矽被接觸構件，係在緊接著製造後之多晶矽導入單晶矽製造步驟前之過程中，使用於多晶矽之搬送、供應、排出等所進行之部位之滑槽或進料斗之壁、或多晶矽之破碎時作為用以保持多晶矽之破碎台。此外，亦可適用於用以進行多晶矽之蝕刻處理之蝕刻槽、及在多晶矽之洗淨或乾燥時用以保持多晶矽之構件。

圖1係表示適用本發明方法之金屬基材之進料斗，圖2係表示其壁面構造之局部放大截面圖。

參照圖1及圖2，此金屬製進料斗係由金屬基材1形成，該金屬基材1，係由直胴部1a與錐形部1b構成，從直胴部1a之上部開口投入多晶矽之塊狀物、粒狀物等，從形成於錐形部1b下端之開口往下方排出，例如，將多晶矽供應於既定之樹脂製容器等。

於該金屬基材1之內面(投入此進料斗之多晶矽所接觸側之面)，根據本發明，將其整體鋪設樹脂製覆蓋層3，以樹脂製覆蓋層3防止多晶矽與金屬基材1接觸，形成避免多晶矽之金屬污染之構造。此種樹脂製覆蓋層3，例如以尼龍等聚醯胺等形成之樹脂製螺栓5固定於金屬基材1。即，由於螺栓5係樹脂製，故可確實避免多晶矽之金屬污染。

金屬基材1之材質，通常從耐久性之觀點，可採用不銹鋼製，進料斗以外之金屬製構件，通常亦採用不銹鋼。當然，亦能視金屬基材之用途等所要求之特性，而採用各種表面處理鋼板或鋁等輕金屬板。

於本發明中，該樹脂製覆蓋層3，係與金屬基材1疊合上側樹脂片3a與下側樹脂片3b形成，而能彼此分離卸除。即，於該等樹脂片3a、3b形成有供樹脂製螺栓5貫通之孔，在疊合上側樹脂片3a與下側樹脂片3b之狀態下，藉由樹脂製螺栓5固定於金屬基材1之內面。即，由於多晶矽接觸上側樹脂片3a，該上側樹脂片3a會逐漸磨損，當因該磨損而使下側樹脂片3b之表面露出時，將螺栓5卸除，僅更換上側樹脂片3a。因此，從容易進行此種更換作業之觀點，較佳係將螺栓5從上側樹脂片3a側插入固定。在此情況下，螺栓5之頭部形成為位於上側樹脂片3a側，為避免該頭部突出，可於供螺栓5鎖緊之部分(即，設置有供螺栓5貫通之孔之部分)，於上側樹脂片3a上面預設適當之凹部。

上述之上側樹脂片3a及下側樹脂片3b之厚度，並不特別限制，只要能對應於因多晶矽所導致之磨損程度而設成適當厚度即可，一般而言，將因磨損所導致之消耗較大之上側樹脂片3a之厚度設成較厚，而下側樹脂片3b之厚度不須如此之厚，其可設定為，當因上側樹脂片3a之磨損而使其表面露出時，於某種程度之時間內，不會使金屬基材1之表面露出即可。

又，上側樹脂片3a及下側樹脂片3b，只要能在金屬基材1之內面整體重疊之狀態下鋪設，其大小可為任意，例如，亦可將以大面積形成之複數片下側樹脂片3b鋪設於金屬基材1之內面整體，另一方面，將上側樹脂片3a設成小面積，分別於各下側樹脂片3b鋪設複數片上側樹脂片3a。進而，亦可在容易磨損之部分，設置成較其他部分存在多數之上側樹脂片3a。例如，由於配置於圖1之錐形部1b之上側樹脂片3a，相較於配置在直胴部1a之上側樹脂片3a因磨損所導致之消耗較大、更換頻度較高，因此，將配置於錐形部1b之上側樹脂片3a之片數設成較多，藉此，能僅針對磨損之部分進行更換，從而具有降低成本及更換作業容易等之優點。

如此，根據本發明之方法，就算在與多晶矽接觸之上側樹脂片3a磨損之情況下，由於在金屬基材1表面存在有下側樹脂片3b，因此，藉由僅更換上側樹脂片3a，能持續防止金屬基材1表面與多晶矽接觸，能確實防止多晶矽之金屬污染。

又，在本發明，用以形成上側樹脂片3a及下側樹脂片3b之樹脂，只要成形為片狀，並無特別限制，例如能以熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性彈性體等任一者形成，通常，從防止多晶矽之金屬污染之觀點，如離子聚合物般，避免含金屬元素之樹脂。又，上側樹脂片3a與下側樹脂片3b，雖可具有同種類之樹脂且同等之特性，但較佳係就算將兩者以不同樹脂形成或同種類之樹脂，使用特性不同者，使其具有對應於上側樹脂片3a及下側樹脂片3b之位置之特性。

例如，可使用柔軟性彼此不同之樹脂片作為上側樹脂片3a及下側樹脂片3b。具體而言，使用柔軟性較高者[例如橡膠硬度(JIS K6253 ShoreA)為未達A90]作為下側樹脂片3b，而作為上側樹脂片3a，要求耐磨損性，因此較佳係使用橡膠硬度為A90以上之硬質者。在此情況下，可確保下側樹脂片3b與金屬基材1表面間之高密合性，不僅提高對金屬基材1之保護效果，在因上側樹脂片3a與多晶矽接觸等而於面方向產生應力之情況下，由於下側樹脂片3a表面跟隨上側樹脂片3a移位，藉此，能有效地減少因上側樹脂片3a與下側樹脂片3b之摩擦所導致之磨損，亦由於上側樹脂片3a之硬度較高，能提高上側樹脂片3a之耐久性，而能減少其更換頻度。

又，當上側樹脂片3a與下側樹脂片3b之色調不同時，能容易且迅速發現上側樹脂片3a之磨損，能減輕品質管理作業之負擔。即，由於色調不同，當因上側樹脂片3a磨損使得下側樹脂片3b之表面露出時，能以目視簡單識別下側樹脂片3b之色調，能明顯減輕品質管理作業之負擔。又，能迅速發現上側樹脂片3a之磨損，能確實判斷其更換時期，能確實防止因下側樹脂片3b之磨損所導致之金屬基材1之表面露出，能更確實防止多晶矽之金屬污染。

進而，在將上側樹脂片3a與下側樹脂片3b之色調設成不同之情況下，將下側樹脂片3b之色調設成有色，尤其是黑、紅、藍、綠等顏色，當其表面露出時能一目了然，並且，將上側樹脂片3a設成半透明尤其是以白等無彩色之半透明為最佳。根據本態樣，上側樹脂片3a磨損而使厚度變得越薄，下側樹脂片3b之色調越能逐漸從外部觀察，能把握上側樹脂片3a之磨損程度。

於調整色調時，從防止多晶矽之金屬污染之觀點，較佳係不使用無機顏料，藉由有機顏料乃至染料或碳黑等來進行色調調整，尤其是上側樹脂片3a，由於經常與多晶矽接觸，因此其色調較佳係不添加顏料等狀態之顏色。

此外，上側樹脂片3a之半透明程度，一般雖係設成濁度(haze)為20~90程度範圍，但較佳係上側樹脂片之磨損，由於能根據下側樹脂片之色調透過程度而明瞭確認，故容易識別更換時期。即，當上側樹脂片之透明性高、下側樹脂片3b之色調自始即無法識別之情況下，無法識別磨損之進行程度，而當其不透明程度過高之情況下，上側樹脂片3a磨損、至下側樹脂片3b之表面露出前，無法識別上側樹脂片3a之更換時期之故。

上述圖1，雖將適用本發明之多晶矽之金屬污染防止方法之多晶矽被接觸構件，作為進料斗而使用之例，但此種多晶矽被接觸構件，並不限於進料斗，亦可作為使用於多晶矽接觸之部位之各種構件，例如滑槽或破碎台等，進而，亦可作為蝕刻槽、洗淨槽、乾燥機等來使用，視其使用形態，能適當變更樹脂片3a、3b之樹脂材料種類。

例如，於將本發明適用於要求如破碎台般之硬度之金屬材料之情況下，上側樹脂片3a較佳係使用特別硬質者。又，在此情況下，特佳係樹脂片3a、3b尤其是上側樹脂片3a，由尼龍等聚醯胺、或聚乙烯、聚丙烯等之聚烯烴等形成。其理由在於，在破碎後所進行之蝕刻步驟或洗淨步驟中，能去除混入於多晶矽之樹脂之摩耗粉。即，聚醯胺會溶解於進行蝕刻時所使用之藥液，因此，於蝕刻步驟，能從多晶矽將該摩耗粉去除。又，由於聚烯烴會浮游於水，因此於洗淨步驟能從多晶矽將該摩耗粉去除。於其等之中，聚丙烯為硬質，由於具有優異之耐磨損性，故最佳係作為用以形成上側樹脂片3a之樹脂材料。

進而，當將下側樹脂片3b以包含微量共聚單體之聚四氟乙烯等含氟樹脂形成時，利用高耐藥品性與柔軟性，能有效地抑制樹脂片3a、3b之磨損，且能使金屬基材1對藥液產生保護作用。

如上所述，根據本發明，以進料斗為始，於構成其他金屬基材之金屬基材表面，重疊設置2片樹脂片3a、3b，藉此，能確實防止多晶矽之金屬污染，其品質管理作業亦變得極為容易。

1‧‧‧金屬基材

3‧‧‧樹脂製覆蓋層

3a‧‧‧上側樹脂片

3b‧‧‧下側樹脂片

5‧‧‧樹脂製螺栓

圖1係表示適用本發明方法之進料斗之構造之截面圖。

圖2係表示圖1之進料斗之壁面構造之局部放大截面圖。

1．．．金屬基材

3．．．樹脂製覆蓋層

3a．．．上側樹脂片

3b．．．下側樹脂片

5．．．樹脂製螺栓

Claims (8)

1. 一種多晶矽之金屬污染防止方法，係於多晶矽所接觸之金屬基材表面設置樹脂製覆蓋層，藉此防止因多晶矽與金屬基材接觸所導致之多晶矽之金屬污染，其特徵在於：重疊設置2片樹脂片作為該樹脂製覆蓋層；使用柔軟性彼此不同之樹脂片作為該2片樹脂片，將柔軟性高之樹脂片配置於下側。
2. 如申請專利範圍第1項之多晶矽之金屬污染防止方法，其中，將該2片樹脂片，使用樹脂製螺栓，以可裝拆之方式安裝於金屬基材表面。
3. 如申請專利範圍第1項之多晶矽之金屬污染防止方法，其中，使用色調彼此不同之樹脂片作為該2片樹脂片。
4. 如申請專利範圍第3項之多晶矽之金屬污染防止方法，其中，該2片樹脂片中，作為與下側樹脂片色調不同之上側樹脂片係使用半透明者。
5. 一種多晶矽被接觸構件，係配置於多晶矽可接觸之位置，其特徵在於：由金屬基材、與設於該金屬基材上之樹脂製覆蓋層構成，該樹脂製覆蓋層係由在疊合狀態下安裝於該金屬基材上之2片樹脂片形成，位於上面之該樹脂片表面為與該多晶矽接觸之面；使用柔軟性彼此不同之樹脂片作為該2片樹脂片，將柔軟性高之樹脂片配置於下側。
6. 如申請專利範圍第5項之多晶矽被接觸構件，其中， 該2片樹脂片，係藉由樹脂製螺栓以可裝拆之方式安裝於該金屬基材上。
7. 如申請專利範圍第5項之多晶矽被接觸構件，其中，使用色調彼此不同之樹脂片作為該2片樹脂片。
8. 如申請專利範圍第5項之多晶矽被接觸構件，其係在將剛製成之多晶矽導入單晶矽製造步驟前之過程中配置之滑槽、進料斗或破碎台。