Cvd生產(chǎn)空間的清潔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于清潔生產(chǎn)多晶硅用的CVD-生產(chǎn)室的方法。
[0002] 本發(fā)明涉及其中借助于CVD(化學(xué)氣相沉積）生產(chǎn)多晶硅的室或工廠廠房。
【背景技術(shù)】
[0003] 多晶硅通常借助于西門子法來生產(chǎn)。在此方法中，將包含一種或多種含硅組分和 可選的氫的反應(yīng)氣引入包括通過直接通電加熱的基底的反應(yīng)器，其中硅以固體形式沉積在 基底上。優(yōu)選使用的含硅組分為硅烷（SiH 4)、一氯硅烷（SiH3Cl)、二氯硅烷（SiH2Cl2)、三氯 硅烷（SiHCl 3)、四氯硅烷（SiCl4)或所述物質(zhì)的混合物。
[0004] 西門子法通常在沉積反應(yīng)器（也稱為"西門子反應(yīng)器"）中進(jìn)行。在最常見的實(shí)施 方式中，反應(yīng)器包括金屬底板和可冷卻的鐘件（bell)，該可冷卻的鐘件安裝在底板上，使得 在鐘件的內(nèi)部形成反應(yīng)室（reaction chamber)。底板提供有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣開口和一個(gè)或 多個(gè)尾氣開口用于排出反應(yīng)氣，并且提供有支架，借助于該支架使基底保持在反應(yīng)室內(nèi)，并 供應(yīng)有電流。
[0005] 在一個(gè)生產(chǎn)室內(nèi)布置多個(gè)這種西門子反應(yīng)器。在該方法中，設(shè)施還包括多個(gè)管道， 以便向反應(yīng)器供應(yīng)反應(yīng)氣，即硅烷和可選的氫，以及以便移除在沉積中形成的尾氣。
[0006] 多晶硅必須滿足高純度要求。
[0007] 多晶硅可能在從反應(yīng)器中移出棒的期間和在后續(xù)加工步驟期間被污染。
[0008] 大多數(shù)所生產(chǎn)的多晶硅棒必須粉碎成碎片，這是因?yàn)橹挥兴槠拍鼙浑娮雍吞?yáng) 能工業(yè)的客戶進(jìn)行進(jìn)一步加工。一個(gè)例外是借助于區(qū)熔（float-zone) (FZ)工藝直接轉(zhuǎn)變 成單晶硅棒的多晶硅棒，其隨后變成晶片。
[0009] 棒通常借助于破碎機(jī)來機(jī)械粉碎，所述破碎機(jī)包括金屬破碎工具。在該工藝中，多 晶硅在表面上被污染。試圖通過各種措施來消除污染，例如通過由硬金屬制成的破碎工具， 其特別耐磨，并因此向多晶硅釋放出較少的金屬。如果意圖將多晶硅用于電子工業(yè)，則另外 對(duì)碎片進(jìn)行濕化學(xué)清潔，以便從多晶硅的表面蝕刻去除金屬。
[0010] 然而，多晶硅在整個(gè)加工期間都會(huì)暴露于環(huán)境影響。這從反應(yīng)器中移出棒開始，并 涉及去往隨后的加工步驟的運(yùn)輸過程和在破碎、清潔和包裝設(shè)施中的加工。這也可能導(dǎo)致 污染。
[0011] 特別地，將棒從反應(yīng)器中移出已被作為多晶硅制造中的關(guān)鍵步驟。
[0012] 在棒已冷卻之后，打開反應(yīng)器鐘件，并且通過手或使用特殊裝置（被稱為移除輔 助設(shè)備）將棒抽出，以進(jìn)一步加工或暫時(shí)儲(chǔ)存。US 20100043972 A1公開用于移出多晶硅棒 的另一裝置，其包括具有內(nèi)壁的壁、外壁和內(nèi)壁和外壁之間的多個(gè)連接件、內(nèi)壁和外壁之間 的間隙、外壁中的出入窗口（access window)、底板、以及底板上的多個(gè)觸點(diǎn)，其中內(nèi)壁和外 壁是圓柱形且同心的，并且間隙的大小使得容納位于底板的觸點(diǎn)上的多個(gè)硅棒，其中設(shè)計(jì) 出入窗口，以使得觸及硅棒成為可能。棒可以經(jīng)由出入窗口被抽出。
[0013] 不但是儲(chǔ)存，而且是進(jìn)一步加工，尤其是棒的粉碎、分級(jí)和破片包裝，一般都在氣 候控制室內(nèi)，在特定環(huán)境條件下進(jìn)行，其防止產(chǎn)品的污染。
[0014] 然而，在從打開反應(yīng)器的時(shí)間點(diǎn)直至儲(chǔ)存或進(jìn)一步加工之間，沉積材料暴露于環(huán) 境的作用，特別是粉塵顆粒。
[0015] 已提出在移出多晶硅棒期間使用所謂的移除袋，并用其覆蓋硅棒。US 20120175613 A1公開了用于生產(chǎn)多晶硅片的方法，其由以下組成：通過在絲線上沉積硅來 生產(chǎn)多晶硅棒的CVD工藝，所述絲線一端連接至第一電極，并且其另一端連接至第二電極； 用于從反應(yīng)器中抽出多晶硅棒的工藝；和將硅棒粉碎成硅片的工藝，其中在粉碎工藝之前， 從多晶硅棒的電極端移除至少70_ (縮短工藝）。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方施中，在從反應(yīng)器中抽 出之前，將多晶硅棒的表面用由聚乙烯制成的袋狀部件覆蓋。抽出本身可以借助于起重機(jī) 等進(jìn)行。袋狀部件意圖在棒移出期間防止含鎳、鉻和銅的金屬顆粒（其在打開反應(yīng)器之后 釋放入工作氣氛中）聚積在硅棒的表面上。
[0016] 原則上，還可想到的是在潔凈室中實(shí)施生產(chǎn)方法。US 20020040568 A1公開了用于 制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的設(shè)施，特別是制造晶片的設(shè)施，其在具有空氣供應(yīng)系統(tǒng)的至少一個(gè)潔凈 室中布置制造單元，其中在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中，空氣供入經(jīng)由潔凈室的地板進(jìn)行。該空氣供應(yīng) 系統(tǒng)的明顯優(yōu)點(diǎn)在于，利用因重力的供入空氣和排出空氣的循環(huán)，由此使得在加工半導(dǎo)體 產(chǎn)品的位點(diǎn)處以低能耗提供供入空氣。
[0017] 然而，用于生產(chǎn)多晶硅的設(shè)施具有多個(gè)西門子反應(yīng)器。必須考慮的是，沉積的棒可 以是幾米高和幾百千克重。因此，這種設(shè)施極其龐大。將具有幾十個(gè)西門子反應(yīng)器的廠房 建造成潔凈室在經(jīng)濟(jì)上是難以想象的。
[0018] 這些問題產(chǎn)生本發(fā)明的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明提供兩周內(nèi)清潔至少一次包括多個(gè)CVD反應(yīng)器的生產(chǎn)多晶硅用的生產(chǎn)室， 其中將水性清潔液（含水清潔液，aqueous cleaning liquid)用于清潔，其中清潔CVD反 應(yīng)器的外殼、管道和生產(chǎn)室的地板。
[0020] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于移出的硅棒具有較低的金屬，特別是環(huán)境元素的負(fù)載，生產(chǎn)或沉積 廠房而言，這種定期清潔具有顯著有益的效果。
[0021 ] 對(duì)于清潔，可以使用無(wú)絨毛布?？梢允謩?dòng)進(jìn)行清潔。
[0022] 同樣，對(duì)于地板清潔，可以使用清潔機(jī)，如刷型、濕式和干式真空吸塵器、清掃機(jī)、 洗滌干燥機(jī)（scrubber-dryer)、單盤機(jī)（single-disk machine)。
[0023] 作為清潔液，可以使用水，特別是常規(guī)自來水。
[0024] 優(yōu)選使用包含水和陰離子/離子表面活性劑的混合物。
[0025] 優(yōu)選地，清潔液包含去離子水（軟化水，demineralized water)。
[0026] 特別優(yōu)選使用包含去離子水和陰離子/離子表面活性劑的混合物。
[0027] 例如，可以將10升去離子水與幾湯匙包含5-15%的陰離子表面活性劑和低于5% 的離子表面活性劑，可選地包含防腐劑如甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮的中性pH 清潔劑混合，并將其用作清潔液。
[0028] 在每種情況下優(yōu)選首先用由清潔液弄濕的無(wú)絨毛布擦拭反應(yīng)器和管道，然后再清 潔生產(chǎn)廠房的地板?？墒謩?dòng)地或使用清潔機(jī)來清潔地板。
[0029] 優(yōu)選地，CVD反應(yīng)器的外殼、管道和生產(chǎn)室的地板至少每周清潔一次。
[0030] 然而，特別優(yōu)選將生產(chǎn)廠房的地板每周清潔至少兩次，并將管道和反應(yīng)器的外殼 每天清潔至少一次。
[0031] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種類型的清潔是有效的，其使得安裝昂貴的潔凈室的技術(shù)顯得多余。 因此，可節(jié)省可觀的資產(chǎn)成本。這還對(duì)多晶硅的生產(chǎn)成本具有影響。
[0032] 可顯著改善就金屬值（metal value)和環(huán)境元素而言的多晶娃品質(zhì)。
[0033] 還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于清潔計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)化至地板和工廠部件必須每周清潔至少一次的程 度，所以在不同地點(diǎn)，不同地點(diǎn)生產(chǎn)的多晶硅之間幾乎不存在任何品質(zhì)差異。過去，這存在 顯著的品質(zhì)差異，因?yàn)樵诟鱾€(gè)地點(diǎn)生產(chǎn)和加工操作本身完全相同，所以其原因長(zhǎng)期不明。
[0034] 出人意料地，在相關(guān)性試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)沉積廠房的清潔頻率和多晶硅中金屬元素和 環(huán)境元素的品質(zhì)參數(shù)之間有不直接成比例的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 實(shí)施例
[0036] 對(duì)于Fe、Zn和Na的表面污染，研究在三個(gè)沉積廠房A、B和C中生產(chǎn)的多晶硅。
[0037] 三個(gè)廠房中的生產(chǎn)方法相同。在相同條件（溫度、氣流、噴嘴橫截面等）下，在相 同的西門子反應(yīng)器中進(jìn)行沉積。另外，在所有廠房中沉積在相同直徑的棒上。
[0038] 在廠房A、B和C中，相同地移出棒。將試驗(yàn)棒各自裝入仍然在廠房中的PE袋中， 并由運(yùn)輸貨車運(yùn)送去分析。
[0039] 根據(jù)ASTM F 1724-96,通過化學(xué)溶解硅表面和借助于電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICPMS)對(duì)溶解溶液的后續(xù)分析來測(cè)定表面金屬。
[0040] 然而，三個(gè)廠房中的清潔輪次有所不同。在廠房A中，清潔進(jìn)行得最頻繁，如下表 1中可見。在廠房C中，所有部件僅每10周清潔一次。
[0041] 對(duì)于清潔，在所有廠房中使用包含去離子水和陰離子/離子表面活性劑的混 合物，其具有以下混合比率：幾湯匙的清潔劑（5-15%的陰離子和〈5%的離子表面活性 劑）/1〇升去咼子水。
[0042]表1
[0043]
[0044] 對(duì)于所有被研究的金屬，與來自廠房B的多晶硅相比，由于廠房A清潔得更頻繁， 所以生產(chǎn)的多晶硅的表面污染所得的值更佳，并且比廠房C的值顯著更佳。
[0045] 本發(fā)明因此還涉及包含小于50pptwFe、小于5pptw Zn和小于lOpptwNa的表面 污染物的多晶硅棒。
[0046] 優(yōu)選地，多晶娃棒包含小于或等于35pptw Fe、小于或等于2pptw Zn和小于或等于 7pptw Na的表面污染物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于清潔包括多個(gè)CVD反應(yīng)器的生產(chǎn)多晶硅用的生產(chǎn)室的方法，其中，在兩周 內(nèi)進(jìn)行至少一次清潔，其中，將水性清潔液用于清潔，其中，清潔所述CVD反應(yīng)器的外殼、管 道和所述生產(chǎn)室的地板。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將用所述清潔液弄濕的無(wú)絨毛布用于清潔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中，也將清潔機(jī)，如刷型、濕式和干式真 空吸塵器，清掃機(jī)，洗滌干燥機(jī)，單盤機(jī)用于清潔。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用的所述清潔液包含去離子水。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，使用的所述清潔液是去離子水和包含5-15%的 陰離子表面活性劑和小于5 %的離子表面活性劑的中性pH清潔劑的混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述CVD反應(yīng)器的外殼、管道和所 述生產(chǎn)室的地板每周清潔至少一次。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，首先在每種情況下用由所述清潔 液弄濕的無(wú)絨毛布擦拭所述反應(yīng)器的所述外殼和所述管道，然后用所述清潔液清潔所述地 板。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述地板每周清潔至少兩次，所述 管道和所述反應(yīng)器的外殼每天清潔至少一次。9. 一種在根據(jù)權(quán)利要求1至7清潔的生產(chǎn)室中生產(chǎn)的多晶娃棒，包含：小于50pptw的 Fe、小于5pptw的Zn和小于IOpptw的Na的表面污染物。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶娃棒，包含：小于或等于35pptw的Fe、小于或等于 2pptw的Zn和小于或等于7pptw的Na的表面污染物。
【專利摘要】本發(fā)明的主題是一種用于清潔生產(chǎn)多晶硅用生產(chǎn)空間的方法，其中，空間包括多個(gè)CVD反應(yīng)器，清潔在兩周內(nèi)進(jìn)行至少一次。為了進(jìn)行清潔，使用水性清潔液，清潔CVD反應(yīng)器的外殼、管道和生產(chǎn)空間的地板。
【IPC分類】C01B33/035
【公開號(hào)】CN105121342
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480020750
【發(fā)明人】哈拉爾德·赫特萊因, 弗里德里克·波普
【申請(qǐng)人】瓦克化學(xué)股份公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2014年3月20日
【公告號(hào)】DE102013206436A1, WO2014166718A1