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本發明涉及一種多晶硅制備裝置，且更特別地，涉及這樣的多晶硅制備裝置，其用于促進清除在根據siemens反應制備多晶硅過程中在基板的內壁上形成的硅粉塵和用于防止接地故障電流。

此外，本發明涉及更容易地從基板去除硅粉塵的方法。

背景技術：

用于制備多晶硅的cvd(化學氣相沉積)室主要由鎳或不銹鋼形成。

其中，不銹鋼室的缺點在于，多晶硅前體的反應氣體的耐腐蝕性差。

鎳室的優點在于優異的對反應氣體的耐蝕性，但缺點在于難以去除在cvd過程中形成的硅粉塵。這是因為鎳與硅粉塵反應形成鎳硅化物(nisix)。鎳硅化物(nisix)與硅粉塵高度凝聚，因此，難以從室去除硅粉塵。

由于硅粉塵包含許多金屬雜質，硅粉塵減少多晶硅的純度且也在基板和硅棒之間產生接地故障電流，因此，需要在清除過程中清除硅粉塵。

在鐘罩的情況下，有可能通過使用機器移動和清除鐘罩，所述鐘罩是cvd室的上部。然而，在基板的情況下，難以從地面移動基板，因此，需要在安置基板的位置處清除基板。

清除基板的方法包括由操作者使用naoh的水溶液和擦拭物擦拭基板的方法和使用砂紙的打磨方法。

在使用naoh的水溶液和擦拭物的方法的情況下，操作者處于來自naoh的污染的危險中，所述naoh的水溶液是強堿溶液。

在打磨方法的情況下，在清除過程中產生大量的粉塵。所產生的粉塵在清除室中蔓延的可能性非常高，且粉塵可影響其他室和操作者的呼吸器官。此外，在干打磨過程中施加的物理力損壞鎳層，并因此，可降低基板的壽命。

作為與本公開內容有關的現有技術，韓國專利公開號10-2012-0093486(2012年8月23日公開)公開了具有增加的粉塵回收功能和清除方便性的多晶硅制備裝置。

上述文件公開了在室上的粉塵回收器，但沒有公開用于在室的下部去除基板上累積的硅粉塵的元件。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種硅制備裝置，所述硅制備裝置防止在多晶硅制備過程中在基板上產生接地故障電流且具有優異的從基板上去除硅粉塵的效果。

本發明的另一個目的是提供在多晶硅制備過程之后去除硅粉塵的方法。

本發明的目的不限于上述目的，且從下面的描述中本領域技術人員可領會其他目的和優點。此外，將容易理解的是，本發明的目的和優點可通過在所附權利要求及其組合中描述的手段實踐。

根據本發明的一個方面，多晶硅制備裝置包括室和陶瓷顆粒層，所述室包括具有打開的下部的外殼和與所述外殼的下部連接的基板，所述陶瓷顆粒層在基板的上表面上，用于防止在過程中產生的硅粉塵直接與基板接觸且在所述過程之后與硅粉塵一起被去除。

如上所述，根據本發明，可在基板上形成陶瓷顆粒層。由于陶瓷顆粒層的存在，可防止在過程中產生的硅粉塵直接與基板接觸。相應地，可防止產生金屬硅化物。這是因為金屬硅化物通過硅粉塵的硅組分和基板中包括的金屬組分之間的反應產生，且根據本發明，所述陶瓷顆粒層阻止該反應。

所述陶瓷顆粒層是顆粒狀態，并因此，有利地被水清除。

在該情況下，基板可具有由鎳材料形成的表面。

基板可由鎳材料形成或由用鎳涂覆的不銹鋼形成。鎳的優點在于在高溫下對作為多晶硅前體的硅烷氣體優異的耐蝕性。

陶瓷顆粒層可包含顆粒直徑為5-300nm的顆粒。在上述陶瓷顆粒直徑的范圍內，可使用噴涂方法將陶瓷顆粒均勻地涂覆在基板上。

陶瓷顆粒層可具有10-200nm的厚度。

在陶瓷顆粒層的所述厚度內，可充分地防止金屬硅化物形成且可在清除過程中容易地去除金屬硅化物。

陶瓷顆粒層可具有600℃或更高的耐熱(燒結)溫度并包括絕緣陶瓷。

當清除時，所述陶瓷顆粒層需要被容易地去除，因此，可使用具有高耐熱溫度的絕緣陶瓷防止在制備多晶硅時陶瓷顆粒層固定在基板上。

陶瓷顆粒層可包含氧化鋁、氮化鋁、氧化硅和氮化硅中的一種或多種。

陶瓷材料可具有高耐熱溫度和絕緣性能，并因此，可被適當地用在陶瓷顆粒層中。

根據本發明的另一方面，一種從基板去除粉塵的方法，所述方法包含在基板的上表面涂覆和干燥含有陶瓷顆粒的涂層溶液，和在使用包括所述基板的制備裝置的多晶硅制備過程后實施清除以去除由陶瓷顆粒形成的顆粒層和在顆粒層上累積的硅粉塵。

根據本發明，使用陶瓷顆粒層作為犧牲層可在清除過程中將在陶瓷顆粒上累積的硅粉塵有效地去除。

在該情況下，可使用噴涂方法實施涂覆。在各種涂覆方法中，噴涂方法是一種在短時間內容易且均勻地大面積涂覆陶瓷顆粒的方法。

可通過水清除實施清除。作為實驗的結果，可發現僅通過水清除可明顯地去除陶瓷顆粒層和累積在其上的硅粉塵。

附圖說明

圖1是適用于本發明的多晶硅制備裝置的示意圖。

圖2是說明一種常規的從基板清除硅粉塵的方法的圖示。

圖3是根據本發明的一個示例性實施方案的基板的示意圖，所述基板包括形成在其上的陶瓷顆粒層。

圖4是說明根據本發明的從基板上清除硅粉塵的程序的圖示，其中在基板上形成有陶瓷顆粒層。

圖5a和圖5b是說明在清除后常規基板的表面狀態和根據本發明的包括在其上形成的陶瓷顆粒層的基板的表面狀態的圖示。

圖6a和圖6b是說明當在石英環上形成或不形成陶瓷顆粒層時在清除前后的狀態的圖示。

具體實施方式

根據參考附圖的詳細描述，上述目的、特征和優點將變得明顯。充分詳細地描述了實施方案被以使本領域技術人員能夠容易地實踐本發明的技術構思。可能省略公知的功能或配置的詳細描述以避免不必要地掩蓋本發明的要旨。在下文中，將參考附圖詳細地描述本發明的實施方案。在整個附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。

在下文中，將詳細描述防止接地故障電流產生且具有優異的去除硅粉塵效果的多晶硅制備裝置。

多晶硅是指用作太陽能電池或半導體的材料的高純度多晶硅。

通過通常被稱為siemens反應器的多晶硅制備裝置制備多晶硅。

圖1是適用于本發明的多晶硅制備裝置的示意圖。

參考圖1，通常的多晶硅制備裝置可包括外殼11、基板12、硅棒13、電極15、反應氣體供應器16和排放口17。

外殼11可具有打開的下部，基板12可被連接至外殼11的下部，且具有倒u形的硅棒13設置在基板12上。電極15可被連接至硅棒13的相對端，以便電阻加熱硅棒13，且可貫穿基板12形成。在該情況下，電極15可與基板12絕緣。

基板12可具有由陶瓷材料例如鎳、不銹鋼和石英形成的表面。詳細地，基板12可由鎳材料形成或由用鎳涂覆的不銹鋼形成。鎳的優點在于相比較于不銹鋼，在高溫下對作為多晶硅前體的硅烷氣體優異的耐蝕性，和優異的耐熱性。

作為用于制備多晶硅的硅前體氣體，已使用二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷，甲硅烷等，且基于經濟上的考慮，三氯硅烷已被廣泛使用。

當通過反應氣體供應器16將硅前體氣體注入包括外殼11和基板12的反應器中時，當硅前體氣體經受氫還原反應以及通過與電極15連接且被電阻加熱的硅棒13熱分解時，多晶硅被沉淀。通過排放口17排放殘留氣體。

固態硅粉塵在多晶硅制備過程中在多晶硅制備裝置中產生且累積在外殼11和基板12的內壁上。硅粉塵阻礙鐘型反應器中溫度的測量，使硅芯棒的表面不均勻，不利地影響所制備的多晶硅的質量，且工藝良率也降低，因此，去除硅粉塵可能是必要的。

特別地，在基板12具有由鎳材料形成的表面的情況下，當硅粉塵累積時，鎳硅化物形成在基板12的所述表面上。在這方面，鎳硅化物具有強的粘附，因此可能難以容易地去除所粘附的硅粉塵。鎳硅化物具有導電性，由于鎳硅化物，可能產生導致電極15和基板12電連接的接地故障電流。相應地，需要有效地去除硅粉塵且防止接地故障電流產生的元件。

圖2是說明一種常規的從基板清除硅粉塵的方法的圖示。

參考圖2(a)，常規地，在多晶硅制備過程中，硅粉塵220累積在由鎳材料形成的基板210上，且產生硅粉塵的硅組分和鎳以形成鎳硅化物215。

參考圖2(b)，通過吸塵工藝去除多數硅粉塵220，但接觸鎳硅化物215的部分不容易被去除。鎳硅化物具有強的粘附性，且因此，接觸鎳硅化物的硅粉塵不容易被去除。

為了去除與鎳硅化物接觸的硅粉塵，可使用如圖2(c)所示的磨光裝置通過打磨去除與鎳硅化物接觸的硅粉塵。

常規地，存在如下問題：需要額外的過程以去除鎳硅化物且鎳硅化物不被完全去除或在打磨工藝后基板的表面粗糙度增加，如在圖2(c)中所示。

根據本發明，為了克服該問題，如在圖3中所示，可在基板310的上表面上設置陶瓷顆粒層320。這里，陶瓷顆粒層320是指用于保持其中陶瓷粉末被涂覆的且對應于其中不實施燒結的狀態的原始狀態。

由于陶瓷顆粒層320在基板310的上表面上形成，可防止在多晶硅制備過程中產生的硅粉塵直接與基板310接觸，由此防止產生金屬硅化物。這是因為金屬硅化物是通過硅粉塵的硅組分和基板中包括的金屬組分(例如，鎳)之間的反應產生，且根據本發明，陶瓷顆粒層320阻止該反應。

陶瓷顆粒層320是顆粒狀態，并因此，有利地被水清除。

陶瓷顆粒層320可包括顆粒直徑為5-300nm的陶瓷。在上述陶瓷顆粒直徑的范圍內，可使用噴涂方法將陶瓷顆粒均勻地涂覆在基板上。當陶瓷顆粒的顆粒直徑小于5nm時，陶瓷顆粒固定在基板上，且因此，難以容易地去除陶瓷顆粒，且當陶瓷顆粒的顆粒直徑大于300nm時，可能難以使用噴涂方法均勻地將陶瓷顆粒涂覆在基板上。

陶瓷顆粒層320可具有10-200nm的厚度。在陶瓷顆粒層320的該厚度內，可充分地防止金屬硅化物形成且可在清除過程中容易地去除金屬硅化物。顆粒狀態的陶瓷之間存在孔隙，并因此，當陶瓷顆粒層的厚度小于10μm時，硅粉塵接觸基板310的可能性增加，因此，陶瓷顆粒層的厚度可等于或大于10μm。在另一方面，即使陶瓷顆粒層320的厚度大于200μm，也可能不發生進一步的影響。

陶瓷顆粒層320可具有600℃或更高的耐熱(燒結)溫度并包含絕緣陶瓷。當被清除時，所述陶瓷顆粒層320需要被容易地去除，因此，可使用具有高耐熱溫度的絕緣陶瓷防止在制備多晶硅時陶瓷顆粒層固定在基板310上。此外，陶瓷顆粒層320需要具有絕緣性能以在電極15(參見圖2)和基板310之間保持絕緣態。

陶瓷顆粒層320可包括氧化鋁、氮化鋁、氧化硅和氮化硅中的一種或多種，且具體地，可建議氧化鋁。陶瓷材料具有高耐熱溫度和絕緣性能，并因此，可適用于陶瓷顆粒層。

圖4是說明根據本發明的清除基板310上的硅粉塵的程序的圖示，其中在基板上形成有陶瓷顆粒層320。

參考圖4(a)，硅粉塵220可累積在由鎳材料形成的基板310上設置的陶瓷顆粒層320上，且可不與基板310的鎳直接接觸。

相應地，可防止形成傳統的鎳硅化物215(參見圖3)。此外，陶瓷顆粒層320是顆粒或粉末態，且不完全固定在基板310上，并因此，可僅使用水將陶瓷顆粒層320容易地去除。相應地，如在圖4(b)中所示，可通過使用絲瓜瓤、擦拭物等的水清除將硅粉塵220連同陶瓷顆粒層320一起容易地去除。此外，可僅通過水清除有效地去除硅粉塵220，由此減少清除室中的粉塵并增加基板的壽命。

可使用噴涂方法容易地形成陶瓷顆粒層320。例如，可將使用噴涂方法噴涂涂層溶液并干燥所形成物的程序重復一次或兩次以形成具有所需厚度的陶瓷顆粒層，通過將陶瓷粉末例如氧化鋁粉末以約0.5-30wt％分散在揮發性溶劑例如丙酮中制備所述涂層溶液。在噴涂方法之前，可進一步實施用醇或類似物清除基板表面的程序。

圖5a和圖5b是說明在清除后常規基板的表面狀態和根據本發明的包括在其上形成的陶瓷顆粒層的基板的表面狀態的圖示。

在圖5a和圖5b中，陶瓷顆粒層由顆粒直徑為5-30nm的氧化鋁粉末形成且在鎳基板上形成為100μm的厚度，且在清除前實施制備多晶硅的程序。

在圖5a中，a-1和a-2顯示了在包含陶瓷顆粒層的測試件被清除后的表面狀態。

在圖5b中，b-1和b-2顯示了在不具有陶瓷顆粒層的測試件被清除后的表面狀態。

從圖5a的a-1可以看出，僅通過通常的水清除將硅粉塵明顯地去除。在另一方面，從圖5a的b-1可以看出，殘留了一些硅粉塵。

此外，從圖5b的a-2和b-2可以看出，在b-2的情況下，其中實施使用拋光裝置的打磨并然后實施水清除，由于未去除的鎳硅化物，在表面上存在污點，且相比較于其中僅實施水清除的a-2，所述表面被嚴重劃傷。

圖6a和圖6b是說明當在石英環上形成或不形成陶瓷顆粒層時在清除前后的狀態的圖示。

在圖6a和圖6b中，使用石英環作為基板以與上述方法相同的方式實施多晶硅制備過程，且實施水清除。

從圖6a可以看出，在包含陶瓷顆粒層的測試件a-1的情況下，通過使用浸有水的擦拭物實施水清除簡單地從經清除部分a-2明顯地去除硅粉塵。然而，從圖6b可以看出，在不具有陶瓷顆粒層的測試件b-1的情況下，即使以與圖6a相同的方式實施清除，不完全地去除經清除部分b-2的硅粉塵并殘留一些硅粉塵。

如上所述，可以看出，在其上實施多晶硅制備過程并然后實施完全清除的基板的表面的包含氧化鋁顆粒層的區域與不包含氧化鋁顆粒層的區域之間具有明顯的不同。

僅使用絲瓜瓤、擦拭物和水清除在其上形成有氧化鋁顆粒層的表面部分，在非涂覆的表面部分上實施打磨，并然后，通過擦拭物和水擦拭所形成的結構以完成所述過程。當使用氧化鋁顆粒層時，相比較于傳統的情況，清除時間減半或更低，且幾乎不產生粉塵。此外，觀察到鎳基板的表面不被完全損壞且具有與多晶硅制備過程之前的情況相似的閃耀度。

在另一方面，在不具有氧化鋁顆粒層的測試件的情況下，可以看出，即使完成了清除，未完全去除鎳硅化物，測試件的表面被玷污，且表面閃耀度下降，歸因于在使用拋光裝置的打磨過程中的表面損壞。

從圖6中所示的結果可以看出,當基板不是由金屬材料形成時，清除效果也增強，因此，根據本發明的陶瓷顆粒層可被應用于不銹鋼、陶瓷等以及具有鎳表面的基板。

當其中應用根據本發明的陶瓷顆粒層的上述情況時，可實現下列優點。

首先，可增強由鎳形成的基板的硅粉塵的清除方法。相比較于常規方法，可減少用于清除的操作者的數量和時間，且可降低使用拋光設備所需的砂紙成本、機器成本等。此外，可顯著降低由于使用拋光裝置產生的粉塵，并因此，可提升多晶硅的質量且也可改善操作者的操作環境。

第二，通過防止接地故障電流可增強多晶硅的生產效率。陶瓷例如氧化鋁具有非常高的絕緣電阻。相應地，可關閉將在基板的表面上產生的接地故障電流的流，以防止接地故障。這可增強現有狀況的多晶硅生產效率且可嚴格地調節后續過程的條件以使生產效率最大化。

第三，可增加反應器的壽命。例如，鎳基板是其中不銹鋼的母材由鎳包層的狀態。然而，在使用打磨器打磨硅粉塵和鎳硅化物層的過程中鎳也可被打磨，因此，鎳層可被損壞且其表面可被粗糙化。然而，可形成陶瓷顆粒層，并因此，可省略打磨過程，由此增加多晶硅沉積裝置的壽命。

在根據本發明的多晶硅制備裝置的情況下，在基板上形成陶瓷顆粒層。由此，可防止基板直接接觸硅粉塵以防止金屬硅化物形成，并因此，即使硅粉塵在所述基板上累積，可防止硅棒和基板之間的電連接，由此防止產生接地故障電流。

此外，可僅通過水清除容易地去除陶瓷顆粒層，并因此，去除硅粉塵的效果可能是有利地優異。

上面描述的本發明可被本發明所屬技術領域技術人員多方面地取代、改變和修飾，而不偏離本發明的范圍和精神。因此，本發明不限于上述示例性實施方案和附圖。