用于分离多晶硅‑碳夹头的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于将多晶硅与碳夹头分离的装置和方法。该装置通过在其上附着有多晶硅的碳夹头(多晶硅‑碳夹头)上施加高频电流进行感应加热，从而选择性地加热碳夹头，所述碳夹头来自用于合成多晶硅的室。因此，可以熔化多晶硅与碳夹头接触的接触表面，并且分离并收集多晶硅和碳夹头而不造成损伤。

Apparatus and method for separation of polysilicon carbon chuck

The invention discloses a device and method for separating the polysilicon from the carbon chuck. The device of the carbon chuck attached to the polysilicon (polysilicon carbon chuck) applied high frequency current of induction heating, thereby selectively heating carbon carbon from the chuck, chuck is used for the synthesis of poly room. Therefore, the contact surface of the polysilicon and the carbon holder can be melted, and the polysilicon and carbon chuck can be separated and collected without damage.

【技术实现步骤摘要】
用于分离多晶硅-碳夹头的装置和方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。碳夹头的通孔可以穿透它，使得上端连接到碳夹头的下端。该装置还可以包括用于从碳夹头的下端经由通孔注入气体的气体注入单元。当通过碳夹头的感应加热使多晶硅和碳夹头之间的接触表面熔化时，可以促进分离多晶硅。该装置还可以包括用于支撑附着在碳夹头的上端和硅丝周围的多晶硅的下部支架。因此，当通过碳夹头的感应加热使接触表面熔化时，下部支架可以在多晶硅碎片的下降方向上拉下多晶硅，使得可以进一步促进多晶硅碎片的分离。该装置还可以包括冷却单元，用于当碳夹头被加热线圈加热时避免与碳夹头不接触的多晶硅的一部分熔化。通过使用冷却单元将反应器内部的气氛温度维持在低于多晶硅的熔化温度，可以避免与碳夹头不接触的多晶硅的其余部分发生熔化和损失。根据本公开内容的另一方面，一种用于将多晶硅与碳夹头分离的方法包括：将碳夹头的下端固定在支架上，多晶硅附着在其外表面上；通过碳夹头的感应加热来熔化碳夹头和多晶硅碎片之间的接触表面；当接触表面熔化时，将多晶硅碎片与碳夹头分离，使得多晶硅碎片以其自身重量自由落下。根据本公开内容的示例性实施方案，通过选择性地熔化多晶硅碎片与碳夹头接触的接触表面，可以减少对碳夹头和多晶硅碎片的损坏并收集碳夹头和多晶硅碎片二者，而不造成损伤。根据本公开内容的示例性实施方案，可以在不施加物理冲击的情况下分离附着到碳夹头上的多晶硅，因此可以在生长多晶硅的工艺中立即重新使用完整碳夹头。此外，不需要进行化学处理，因此可以防止碳夹头和多晶硅碎片被化学成分污染。因此，与用于化学分离多晶硅与碳夹头的现有方法不同，根据本公开内容的示例性实施方案，在碳夹头和多晶硅碎片上不得进行化学清洁工艺或进行中和处理，因此可以改进加工效率。附图说明图1示意性地示出了使用西门子工艺生长高纯度多晶硅的反应器的横截面。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。图3是根据本公开内容的示例性实施方案的用于将多晶硅与碳夹头分离的装置的示意性横截面图；图4是根据本公开内容的另一示例性实施方案的用于将多晶硅与碳夹头分离的装置的横截面图；和图5至图10示出了根据本公开内容的各种示例性实施方案的多晶硅与碳夹头的分离。具体实施方式本文定义了某些术语以便于理解。除非在此特别定义，本文使用的科学和技术术语具有本领域技术人员通常理解的含义。如本文所使用的，单数形式旨在包括复数形式，反之亦然，除非上下文另有明确指出。在下文中，将参照附图详细描述根据本公开内容的示例性实施方案的用于将多晶硅与碳夹头分离的装置和方法。图3是根据本公开内容的示例性实施方案的用于将多晶硅与碳夹头分离的装置的示意性横截面图。参照图3，根据本公开内容的示例性实施方案的用于将多晶硅与碳夹头分离的装置100包括间歇式反应器110，设置在反应器110内部的支架120和由支架120固定的用于引起碳夹头60加热的加热线圈130。反应器110可以根据需要具有单夹套结构或双夹套结构。当反应器110具有双夹套结构时，可以通过在夹套之间的空间内的冷却单元150循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将多晶硅与碳夹头分离的装置，所述装置包括：反应器，其包括用于固定碳夹头下端的支架，其中多晶硅碎片附着在所述碳夹头的外表面上；和加热线圈，其设置在反应器的外表面周围，使得其围绕附着在碳夹头上的多晶硅碎片，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。

【技术特征摘要】
2016.09.23 KR 10-2016-01218611.一种用于将多晶硅与碳夹头分离的装置，所述装置包括：反应器，其包括用于固定碳夹头下端的支架，其中多晶硅碎片附着在所述碳夹头的外表面上；和加热线圈，其设置在反应器的外表面周围，使得其围绕附着在碳夹头上的多晶硅碎片，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。2.根据权利要求1所述的装置，其中在碳夹头下端的中心处形成通孔，其中将用于向碳夹头施加电流的电极插入到插入孔中，和其中将支架插入通孔中以将碳夹头固定在反应器内。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述支架固定碳夹头的下端，其中多晶硅碎片附着到碳夹头的上端和下端之间的部分。4.根据权利要求3所述的装置，其中碳夹头通过支架进行固定，而没有多晶硅碎片附着在碳夹头的上端和下端。5.根据权利要求1所述的装置，其中对所述加热线圈施加频率为500kHz以下的电流，以选择性地感应加热所述碳夹头。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴秉铉，金佳福，郑昌垣，姜秉昶，
申请(专利权)人：OCI有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR