[发明专利]用于分离多晶硅‑碳夹头的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将多晶硅与碳夹头(chuck)分离的装置和方法，且更具体地，涉及一种用于分离和收集附着在碳夹头上的多晶硅而不造成损伤的装置和方法，所述碳夹头来自用于合成多晶硅的室。

背景技术

多晶硅是用于制造半导体晶片和太阳能电池板的原材料，并且由于太阳能电池工业潜力发展显著，成为引起注意的下一代高科技材料。

西门子工艺通常用于生产多晶硅。根据该工艺，将细棒放置在钟形罐反应器中，细棒由电极电加热，然后将三氯硅烷或单硅烷(SiH₄)与氢气(H₂)一起注入，以将它们热解，从而将硅沉积在细棒上。

图1示意性地示出了使用上述西门子工艺生长高纯度多晶硅的反应器的横截面。

参照图1，反应器30包括固定在细棒或硅丝40上的碳夹头60，所述碳夹头60与电极20连接，电极20将从电源10接收的电流提供给碳夹头60。通常，硅丝40以反向的U形连接到两个相邻的碳夹头60上。

碳夹头60固定用作多晶硅50生长的种子的硅丝40，并且还允许通过其下面连接的电极20接收的电流流过硅丝40，使得可以加热用作耐性物质的硅丝40。

在硅丝40被充分加热之后，将反应气体如三氯硅烷和氢气注入反应器30中。反应气体被热解，以多晶硅50的形式沉积在硅丝40上。

在多晶硅50生长之后，多晶硅50按其被沉积在固定在碳夹头60顶部的硅丝40上时那样获得。

在多晶硅50被收集之后，碳夹头60可以分别保持图2所示的两种形式。

图2示意性地示出了在获得多晶硅之后留下的碳夹头的横截面。

参照图2(a)，将硅丝40的一部分插入在碳夹头60上端的中心形成的通孔61中。此外，多晶硅50的一部分可以附着在碳夹头60的上端和硅丝40周围。

参照图2(b)，在去除了附着在碳夹头60上端的多晶硅之后，多晶硅碎片51可以仅保持附着在碳夹头60的上端和下端之间。

以前，通过使用物理方法(例如，使用锤子等的击打)分离并收集附着在碳夹头60上的多晶硅碎片51，从而增加多晶硅50的收益。为了分离附着在碳夹头60上的多晶硅碎片51，重复地施加物理力。因此，碳夹头60被损坏，因此难以再利用。

为了重新使用碳夹头60，已经提出了一种通过将其上附着有多晶硅碎片51的碳夹头60浸入强酸或强碱溶液中来将多晶硅碎片51与碳夹头60进行化学分离的方法。不幸的是，根据该方法存在的问题在于用于化学分离的强酸或强碱溶液是昂贵的，并且使用这种麻烦的化学品需要特别注意。此外，碳夹头60或多晶硅碎片51可能被强酸或强碱溶液(或其中所含的其它添加剂)污染，因此需要额外的清洁工艺，这也是麻烦的。

特别地，如图2(b)所示，当多晶硅碎片51仅附着到碳夹头60的一部分时，不可能物理撞击碳夹头60，因此多晶硅碎片51必须通过化学溶解而分离。

发明内容

本公开内容的目的是提供一种用于收集附着在碳夹头上的多晶硅并允许碳夹头重新使用的方法，以及执行该方法的装置。

本公开内容的另一个目的是提供一种用于将多晶硅与碳夹头分离的装置和方法，相比于通过物理撞击将多晶硅与碳夹头分离的现有方法，其可以改善多晶硅的收益，并且可以防止损坏碳夹头。

本公开内容的目的是提供一种用于将多晶硅与碳夹头分离的装置和方法，其相对于现有的化学工艺可以通过降低成本和工艺难度来提高加工效率，并且可以防止碳夹头和多晶硅被化学成分污染。

根据本公开内容的一个方面，一种用于将多晶硅与碳夹头分离的装置包括：反应器，其包括用于固定碳夹头下端的支架，其中多晶硅附着在碳夹头的外表面上；以及加热线圈，其设置在所述反应器的外表面周围，使得所述加热线圈围绕附着在所述碳夹头上的所述多晶硅，其中所述加热线圈用由从外部源施加的高频电流感应的电流选择性地加热所述碳夹头。

可以在碳夹头下端的中心处形成通孔，并且可以将用于向碳夹头施加电流的电极插入到插入孔中。可以将支架插入通孔中以将碳夹头固定在反应器内。

多晶硅可以附着在碳夹头的上端和下端之间的部分上，并且支架可以固定碳夹头的下端。

碳夹头可能存在，而没有多晶硅附着在碳夹头的上端和下端。

碳夹头可以包括在上端的中心处插入硅丝的通孔，并且碳夹头可以被支架支撑，其中多晶硅附着在碳夹头的上端和硅丝周围。

支架可以支撑附着在碳夹头的上端和硅丝周围的多晶硅，或者可以支撑没有多晶硅附着的碳夹头的下端。