DE102012209902A1

DE102012209902A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiterstäben mit einer Flüssigkeit oder einem Gas

Info

Publication number: DE102012209902A1
Application number: DE201210209902
Authority: DE
Inventors: Jürgen Seeberger
Original assignee: Singulus Stangl Solar GmbH
Current assignee: Singulus Stangl Solar GmbH
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-12-19

Abstract

Bei einem Verfahren zum Behandeln von Halbleiterstäben mit einer Flüssigkeit oder einem Gas wird zumindest ein Halbleiterstab mittels zumindest zweier parallel zueinander angeordneter und quer zu einer Transportrichtung voneinander beabstandeter umlaufender Endloseinrichtungen, auf denen in Längsrichtung des Halbleiterstabs voneinander beabstandete Abschnitte des Halbleiterstabs aufliegen, transportiert, während er mit einer Flüssigkeit oder einem Gas behandelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Halbleiterstäben, insbesondere Siliziumstäben, mit einer Flüssigkeit oder einem Gas.
Bei der Herstellung von polykristallinen Silizium-Ingots wachst auf einer Anordnung von dünnem Halbleiterausgangsmaterial, derzeit Silizium, Halbleitermaterial in einem Prozessreaktor auf. Derzeit werden hierzu Siliziumstäbe mit einem quadratischen oder runden Durchmesser von ca. 10 mm und einer Standardlänge von bis zu 3,2 m verwendet. Silizium wächst auf solche Siliziumstäbe in einem Prozessreaktor auf, so dass sich der Stabdurchmesser vergrößert und somit Siliziummaterial gewonnen wird.
Die Qualität und die Ausbeute des abgeschiedenen Siliziums bestimmt sich auch dadurch, dass die Oberfläche der Dünnstäbe, welche als Ausgangsmaterial verwendet werden, frei von Partikeln, organischen und metallischen Kontaminationen sind. Somit ist es nach derzeitigem Stand der Technik erforderlich, die Dünnstäbe einer Reinigung zu unterziehen, wobei der Reinigungsprozess in der Regel einen sauren Standardprozess eines Siliziumätzens beinhaltet. Wenn erforderlich können die Stäbe vorab mittels einer Ultraschalreinigung mit ggf. Tensidzusätzen vorgereinigt werden. Nach einem Spülschritt wird das Silizium in einer Säuremischung aus HF (Fluorwasserstoffsäure) und HNO3 (Salpetersäure) an der gesamten Oberfläche geätzt, so dass alle anhaftenden und in die oberen Lagen eindiffundierten Fremdkörper und Metallionen entfernt werden. Anschließend werden die Siliziumstäbe intensiv gespült und getrocknet.
Es ist beispielsweise bekannt, einen solchen Reinigungsprozess bei Siliziumbruchstücken, sogenannten Chunks, in einem klassischen Beckenbetrieb durchzuführen, bei dem die Bruchstücke in Körbe eingelegt werden, welche dann in der genannten Prozessreihenfolge durch Prozessbäder gefahren werden. Ein vergleichbares Verfahren ist derzeit Stand der Technik bei der Reinigung von Siliziumdünnstäben. Da die Stäbe sehr empfindlich auf Stoß reagieren, werden diese in einer Warentrommel einzeln fixiert und zwar im Allgemeinen so, dass die Stäbe am Umfang von mehreren Scheiben, welche zentrisch auf einer Antriebsachse sitzen, in Stabeinfräsungen eingelegt und vor Herausfallen gesichert werden. Hierbei ist die Einfräsung im Allgemeinen etwas größer als der Stabdurchmesser.
Dies stellt sicher, dass bei einer Drehung der Warentrommel im Prozessbecken die Dünnstäbe einmal je Umdrehung von jeder Seite umspült werden und somit keine Abschattungseffekte an den Auflagepunkten entstehen.
Ferner ist es bekannt, eine ca. 3,10 m lange Trommel, ähnlich einer industriellen Galvaniktrommel, die Register oder flache Warenträger aufweist, mit ca. 3 m langen Siliziumstäben aufzufüllen oder die Siliziumstäbe in dieser zu stapeln. Auch hier können die Siliziumdünnstäbe in Haltevorrichtungen eingelegt werden.
Bei den bekannten Verfahren zum Behandeln von Siliziumdünnstäben werden die Siliziumdünnstäbe in einem Batch-Betrieb prozessiert, d. h. die Trommeln werden erst manuell oder auch automatisch beladen und dann mittels einer Automatisierung von Bad zu Bad gefahren, wo der eigentliche Prozess im Tauchverfahren, mit Unterstützung einer Trommeldrehung im Becken, stattfindet.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen Wafer mittels Endloseinrichtungen durch Flüssigkeiten transportiert werden, wobei diesbezüglich beispielsweise auf die WO 2005/093788 A1 , die WO 2008/143518 A1 und die WO 2010/009865 A1 verwiesen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Halbleiterstäben mit einer Flüssigkeit oder einem Gas und ein Verfahren zur Herstellung entsprechend behandelter Halbleiterstäbe zu schaffen, die eine Integration in automatisierte Anlagen auf einfache Weise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren nach Anspruch 1 und 12 und eine Vorrichtung nach Anspruch 13 gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen ein Verfahren zum Behandeln von Halbleiterstäben mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, mit folgendem Schritt:
Transportieren zumindest eines Halbleiterstabs mittels zumindest zweier parallel zueinander angeordneter und quer zu einer Transportrichtung voneinander beabstandeter umlaufender Endloseinrichtungen, auf denen in Längsrichtung des Halbleiterstabs voneinander beabstandete Abschnitte des Halbleiterstabs aufliegen, während der Halbleiterstab mit einer Flüssigkeit oder einem Gas behandelt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Flüssigkeit oder einem Gas behandelten Halbleiterstabs, das ein entsprechendes Verfahren zur Behandlung eines Halbleiterstabs verwendet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen eine Vorrichtung zur Behandlung von Halbleiterstäben mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, mit folgenden Merkmalen:
zumindest zwei parallel zueinander angeordneten und quer zu einer Transportrichtung voneinander beabstandeten umlaufenden Endloseinrichtungen, die als Auflage für Abschnitte zumindest eines Halbleiterstabs, die in Längsrichtung des Halbleiterstabs voneinander beabstandet sind, ausgelegt sind,
einer Antriebseinrichtung zum Antreiben der Endloseinrichtungen, um einen auf den Endloseinrichtungen aufliegenden Halbleiterstab mit den Endloseinrichtungen zu bewegen,
und einer Einrichtung zum Behandeln des Halbleiterstabs mit einer Flüssigkeit oder einem Gas während er mit den Endloseinrichtungen bewegt wird.
Unter dem Begriff ”Halbleiterstab” wird dabei hierin in dünnes, langes Prozessgut aus einem Halbleitermaterial bezeichnet, dessen Länge um ein Vielfaches größer ist als seine übrigen Abmessungen, beispielsweise sein Durchmesser oder seine Dicke und Breite. Beispielsweise wird unter einem Stab ein solches Prozessgut verstanden, dessen Länge mindestens 50-mal so groß ist wie seine übrigen Abmessungen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen auf vorteilhafte Weise, dass Halbleiterstäbe kontinuierlich in einem Inline-Prozess mit einer Flüssigkeit oder einem Gas behandelt werden. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Halbleiterstäbe kontinuierlich in einem Inline-Prozess durch mehrere Prozessstationen, in denen die Halbleiterstäbe mit verschiedenen Flüssigkeiten und/oder Gasen behandelt werden, geführt werden. Beispielsweise können die Stäbe kontinuierlich in einem Inline-Prozess durch mehrere Prozessbäder geführt werden. Mit einem solchen kontinuierlichen System können Tauchprozesse und auch Sprühprozesse abgebildet werden.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Endloseinrichtungen ausgelegt, um Auflagen für mehrere Halbleiterstäbe zu bilden, die mittels der Endloseinrichtungen hintereinander transportiert werden. Der oder die Halbleiterstäbe können dabei während des Transports in Längsrichtung im Wesentlichen quer zu der Transportrichtung angeordnet sein. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Endloseinrichtungen Ketten sein, wobei Kettenglieder der Ketten ausgebildet sind, um als Auflagen für einen oder mehrere zu transportierende Halbleiterstäbe zu dienen. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau und einen besonders einfachen Transport der Halbleiterstäbe. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können die Endloseinrichtungen durch umlaufende Bänder oder Riemen implementiert sein, auf denen entsprechende Auflagen für einen oder mehrere zu transportierende Halbleiterstäbe vorgesehen sind.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung werden der oder die Halbleiterstäbe unter Verwendung der umlaufenden Endloseinrichtungen durch ein Flüssigkeitsbad bewegt, wobei die Endloseinrichtungen derart geführt werden, dass der oder die Halbleiterstäbe zunächst in einem Winkel zwischen 1° und 90° relativ zur Oberfläche eines Flüssigkeitsbads in das Flüssigkeitsbad eingetaucht werden, dann durch das Flüssigkeitsbad bewegt werden und anschließend in einem Winkel zwischen 1° und 90° relativ zu der Oberfläche des Flüssigkeitsbads aus dem Flüssigkeitsbad herausbefördert werden. Während der Bewegung durch das Flüssigkeitsbad können die Halbleiterstäbe von oben und von unten mit Ultraschall beaufschlagt werden. Eine Ultraschallquelle zur Beaufschlagung des Halbleiterstabs von oben und eine Ultraschallquelle zur Beaufschlagung des Halbleiterstabs von unten können in Transportrichtung hintereinander in dem Flüssigkeitsbad angeordnet sein, so dass Interferenzen durch die von den Ultraschallquellen erzeugten Ultraschallwellen vermieden werden können.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die Halbleiterstäbe während der Behandlung mit einem Gas oder einer Flüssigkeit von den zumindest zwei parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten umlaufenden Endloseinrichtungen auf zumindest zwei weitere parallel zueinander angeordnete und quer zu der Transportrichtung voneinander beabstandete umlaufende Endloseinrichtungen übergeben, die derart angeordnet sind, dass andere in Längsrichtung des Halbleiterstabs voneinander beabstandete Abschnitte des Halbleiterstabs auf den weiteren Endloseinrichtungen aufliegen. Somit wechseln die Auflagepunkte der Halbleiterstäbe auf den Endloseinrichtungen, so dass eine gleichmäßige Behandlung ohne Abschattungseffekte erreicht werden kann. Dies kann bei Ausführungsbeispielen einfach erreicht werden, indem die Stabauflagen versetzt in der Längsachse der Halbleiterstäbe liegen.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Behandlung der Halbleiterstäbe, während diese durch Endloseinrichtungen transportiert werden, eine oder mehrere beliebige Behandlungen beinhalten, die ein Reinigen in einem Flüssigkeitsbad, dem ein Tensid beigemischt sein kann, und ein nachfolgendes Spülen, ein Reinigen unter Verwendung von Sprühdüsen, ein Ätzen in einem Flüssigkeitsbad und ein Trocknen unter Verwendung von Trocknungsdüsen beinhalten.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung sind das Verfahren und die Vorrichtung derart ausgelegt, dass der zumindest eine Halbleiterstab mehreren verschiedenen Behandlungen in verschiedenen Behandlungsstationen unterzogen wird, während er durch den verschiedenen Behandlungsstationen zugeordnete Endloseinrichtungen transportiert wird, wobei eine Übergabe des Halbleiterstabs von den Endloseinrichtungen einer in Transporteinrichtung hinteren Behandlungsstation zu den Endloseinrichtungen einer in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation stattfindet. Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung können somit Halbleiterstäbe mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungen unterzogen werden, um Halbleiterstäbe herzustellen, die dann beispielsweise zur Halbleiter-Ingot-Herstellung verwendet werden können, bei der Halbleitermaterial auf die entsprechend behandelten Halbleiterstäbe aufwachst. Bei Ausführungsbeispielen können die hergestellten Halbleiterstäbe somit als Ausgangsmaterial für eine solche Halbleiter-Ingot-Herstellung, beispielsweise eine Herstellung von polykristallinen Silizium-Ingots, verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich somit auf Verfahren und Vorrichtungen, bei denen ein Halbleiterstab nacheinander einer Mehrzahl von Behandlungen unterzogen wird, während er durch mehrere Endloseinrichtungen transportiert wird, die ein Reinigen in einem Flüssigkeitsbad, dem ein Tensid beigemischt ist, unter Verwendung von Ultraschall, ein Spülen des gereinigten Halbleiterstabs unter Verwendung von Sprühdüsen, ein Ätzen des gespülten Halbleiterstabs, ein Reinigen des geätzten Halbleiterstabs unter Verwendung eines Flüssigkeitsbads und/oder von Sprüheinrichtungen, und ein Trocknen des gereinigten Halbleiterstabs umfassen.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung findet eine Übergabe von einer in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation zu einer in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation unter Verwendung einer Greifeinrichtung statt, die den Halbleiterstab von den Endloseinrichtungen der in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation aufnimmt und auf den Endloseinrichtungen der in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation ablegt. Somit ist es möglich, eine schnelle Übergabe von der in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation zu der in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation zu implementieren, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn es sich bei der in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation um ein Ätzbad handelt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung richten sich somit auf Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Halbleiterstäben mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, wodurch entsprechend behandelte Halbleiterstäbe hergestellt werden. Bei Ausführungsbeispielen kann es sich bei den Halbleiterstäben um Siliziumstäbe, beispielsweise Stäbe aus monokristallinem Silizium handeln. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Halbleitermaterial ein anderer Halbleiter sein, wie z. B. Ge, GaAs, InP oder GaN.
Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden somit die Halbleiterstäbe nicht mittels einer gemeinsamen Haltevorrichtung in einem Batch-Verfahren transportiert und behandelt, sondern in einem Inlineprozess unter Verwendung von umlaufenden Endloseinrichtungen, mit denen die Halbleiterstäbe durch eine oder mehrere Behandlungsstationen transportiert werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenquerschnittansicht einer Anlage zum Behandeln von Halbleiterstäben;
2 eine vergrößerte schematische Teilquerschnittansicht eines ersten Abschnitts der in 1 gezeigten Anlage;
3 eine Ansicht, die im Wesentlichen einer schematischen perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten Ansicht entspricht;
4 und 5 schematische Querschnittansichten weiterer Abschnitte der in 1 gezeigten Anlage;
6 eine schematische perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Anlage; und
7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kettenabschnitts mit einer Führungskulisse.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zum Behandeln von Halbleiterstäben wird nachfolgend Bezug nehmend auf die 1 bis 6 erläutert. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine entsprechende Anlage begrenzt ist, sondern auf beliebige Anlagen, bei denen Halbleiterstäbe, mit zumindest einer Flüssigkeit und/oder zumindest einem Gas behandelt werden, anwendbar ist. Alternative Ausführungsbeispiele können somit eine geringere Anzahl von Behandlungsstationen oder eine größere Anzahl von Behandlungsstationen aufweisen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass, für Fachleute offensichtlich, die Figuren schematische Querschnittdarstellungen sind, in denen jeweilige Elemente zu Veranschaulichungszwecken weggelassen sein können, was keiner weiteren Erläuterung bedarf. Ferner werden im Folgenden nur die in den Figuren gezeigten Merkmale beschrieben, die für das Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Halbleiterstäbe Siliziumstäbe mit einem quadratischen oder runden Durchmesser von bis zu 10 mm und einer Standardlänge von bis zu 3 m sein, wie sie als Ausgangsmaterial zur Herstellung von polykristallinen Silizium-Ingots verwendet werden.
Wie insbesondere den 1 und 6 zu entnehmen ist, weist die Anlage eine Eingabestation 10, eine erste Behandlungsstation 12, eine zweite Behandlungsstation 14, eine dritte Behandlungsstation 16 und eine Ausgabestation 18 auf. Jede der Stationen weist zumindest zwei parallele, quer zur Transportrichtung voneinander beabstandete Endloseinrichtungen auf, mittels derer Siliziumstäbe 20, die als Siliziumdünnstäbe bezeichnet werden können, transportiert werden. Genauer gesagt sind die Endloseinrichtungen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Ketten gebildet, die entsprechend geformte Kettenglieder aufweisen, die Aufnahmen für die Siliziumstäbe 20 darstellen. Diesbezüglich können die Kettenglieder beispielsweise entsprechende Ausnehmungen aufweisen, in die die Siliziumstäbe eingelegt werden. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Kettenglieder derart ausgestaltet sein, dass Transportrichtung vordere Abschnitt eines hinteren Kettenglieds und der in Transportrichtung hintere Abschnitt eines vorderen Kettenglieds zweier aufeinanderfolgender Kettenglieder als Auflagen für einen Siliziumstab dienen.
Wie am besten in 3 zu sehen ist, weist die Eingabestation 10 zwei entsprechende Ketten 22 und 24 auf, auf die die Siliziumstäbe 20 in der Eingabestation aufgelegt werden. Die Ketten der verschiedenen Behandlungsstationen können dabei als horizontales Kettenfördersystem bezeichnet werden.
Bei der Beförderung durch die Ketten der einzelnen Behandlungsstationen werden die Siliziumstäbe 20 durch mindestens zwei parallel laufende Ketten unterstützt und, wie ausgeführt wurde, durch entsprechend geformte Kettenglieder in der Position und auf Abstand gehalten.
In der Eingabestation 10 werden die Siliziumstäbe durch die Ketten 22 und 24 nach rechts transportiert und am rechten Ende der Eingabestation 10 an Ketten 26 und 28 der ersten Behandlungsstation 12 übergeben. Zum Zwecke dieser Übergabe überlappen die Ketten 22 und 24 der Eingabestation 10 mit den Ketten 26 und 28 der ersten Behandlungsstation 12 in Transportrichtung, so dass im Überlappungsbereich die Übergabe stattfindet.
Wie den Figuren lediglich schematisch zu entnehmen ist, sind die Ketten jeweils über Rollen bzw. Zahnräder geführt, von denen einige oder mehrere angetrieben sein können, um eine Bewegung der Ketten zu bewirken, durch die die Siliziumstäbe transportiert werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Figuren diesbezüglich rein schematisch sind und nicht alle Rollen bzw. Zahnräder dargestellt sind. So ist klar, dass für jede Kette, wie z. B. die Ketten 22, 24, 26 und 28, separate Rollen bzw. Zahnräder vorgesehen sein können, obwohl sie in den Figuren nicht separat zu erkennen sind. Entsprechende Antriebseinrichtungen für eine oder mehrere der Rollen bzw. Zahnräder sind vorgesehen, wobei in 6 rein schematisch zwei Antriebseinrichtungen 19a und 19b gezeigt sind.
Die erste Behandlungsstation 12 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Flüssigkeitsbad 50 und eine Sprühanlage 52 auf. Ketten 26, 28, 30 und 32 sind vorgesehen, um die Siliziumstäbe durch das Flüssigkeitsbad 50 zu transportieren. Ketten 34 und 36 sind vorgesehen, um die Siliziumstäbe durch die Sprühanlage 52 zu transportieren.
Die Ketten 26 und 28 sind durch entsprechende Führungskulissen (nicht gezeigt) in einem Winkel (der von 1° bis 90° betragen kann) nach unten geführt und gehen dann in die Horizontale über. Durch diesen horizontalen Versatz wird erreicht, dass die Ketten 26 und 28 mit den darauf aufliegenden Siliziumstäben unter den Flüssigkeitsspiegel einer in dem Flüssigkeitsbad 50 befindlichen Flüssigkeit eintauchen und weiter horizontal durch das Becken 50 und die Flüssigkeit transportiert werden. Die Flüssigkeit in dem Becken 50 kann beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit, wie z. B. Wasser sein.
Wie ferner in 3 am besten zu erkennen ist, werden die Siliziumstäbe in dem Flüssigkeitsbad 50 an zwei weitere Ketten 30 und 32 übergeben. Diese sind quer zur Transportrichtung versetzt zu den Ketten 26 und 28 angeordnet, so dass andere Bereiche der Siliziumstäbe auf den Ketten 30 und 32 aufliegen als auf den Ketten 26 und 28 aufliegen. Somit kann eine Abschattung von Bereichen der Siliziumstäbe verhindert werden. In dem Flüssigkeitsbad 50 sind eine obere Ultraschallquelle 54 und eine untere Ultraschallquelle 56 angeordnet, so dass Schallwellen einmal von unten und einmal von oben auf die durch das Flüssigkeitsbad transportierten Siliziumstäbe auftreffen können, um die Reinigung zu unterstützen. Die in 3 dargestellte erste Behandlungsstation 12 entspricht im Wesentlichen der in 2 dargestellten Behandlungsstation, wobei jedoch in 3 die obere und die untere Ultraschallquelle 54 und 56 übereinander angeordnet sind, während gemäß 2 die obere und die untere Ultraschallquelle in Transportrichtung versetzt hintereinander angeordnet sind, so dass die Ultraschallwellen nacheinander von oben und unten auf die Siliziumstäbe treffen, um Interferenzen zu vermeiden. Sind die Ultraschallquellen übereinander angeordnet, können dieselben, um Interferenzen zu vermeiden, wechselseitig (gepulst) betrieben werden, wobei jede Ultraschallquelle beispielsweise jeweils 5 Sekunden betrieben werden kann. Der Reinigungsflüssigkeit in dem Flüssigkeitsbad 50 können Tenside zugesetzt sein.
Die Ketten 30 und 32 sind in der ersten Bearbeitungsstation derart geführt, dass die Siliziumstäbe in einem Winkel aus der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbad 50 befördert werden, der wiederum von 1° bis 90° betragen kann.
Die erste Behandlungsstation 12 weist ferner eine Greifeinrichtung 58 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Greifeinrichtung Haken 60 auf, die ausgelegt sind, um einen Siliziumstab aufzunehmen. Die Greifeinrichtung 58 ist mittels einer Manövriereinrichtung (nicht dargestellt) derart beweglich, dass ein Siliziumstab mittels der Greifeinrichtung 58 von den Ketten 30 und 32 aufgenommen und auf die Ketten 34 und 36 abgesetzt werden kann. Mittels der Ketten 34 und 36 wird der Siliziumstab 20 durch die Sprühanlage 52, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Teil der ersten Behandlungsstation 12 ist, transportiert. Die Sprühanlage 52 ist optional und insbesondere dann vorteilhaft, wenn dem Reinigungsmittel in dem Flüssigkeitsbad 50 ein Tensid zur Reinigungsunterstützung beigemischt ist. Die Sprühanlage 52 weist Sprühleisten 62 mit entsprechenden Sprühdüsen zur Erzeugung von Sprühkegeln 64 auf. Die Sprühleisten 62 sind oberhalb und unterhalb des Transportwegs, durch den die Siliziumstäbe mittels der Ketten 34 und 36 transportiert werden, angeordnet. Somit können die Siliziumstäbe zwischen den Sprühleisten 62 hindurch gefahren werden, womit ein allseitiges Absprühen und Waschen der Siliziumstäbe erreicht werden kann. Zur Übergabe der Siliziumstäbe von der Sprühanlage 52 zu der zweiten Behandlungsstation 14 kann wiederum eine entsprechende Greifeinrichtung 58' mit Haken 60 vorgesehen sein, wie am besten in 2 zu sehen ist. Durch diese Greifeinrichtung können die Siliziumstäbe von den Ketten 34 und 36 aufgenommen und auf Ketten 38 und 40 der zweiten Behandlungsstation abgesetzt werden. Zwischen den Behandlungsstationen können Absaugvorrichtungen vorgesehen sein, wie sie in den Figuren schematisch mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet sind. Die zweite Behandlungsstation stellt ein Ätzbecken 72 dar, in dem ein entsprechendes Ätzmittel angeordnet ist. Die Ketten 38 und 40 sowie zwei weitere, quer zur Transportrichtung voneinander beabstandete Ketten, von denen eine in 4 mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist, sind ausgelegt, um die Siliziumstäbe in eine in dem Ätzbad 72 befindliche Ätzflüssigkeit einzutauchen und wieder aus derselben heraus zu befördern. Wiederum können die Ketten 38 und 40 auf der einen Seite und die nachfolgenden Ketten 42 auf der anderen Seite quer zur Transportrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, um eine Abschattung der Siliziumstäbe 20 während der Behandlung derselben zu verhindern. Oberhalb des Ätzbeckens kann eine weitere Absaugeinrichtung 74 vorgesehen sein.
Die Einfahrt und das Eintauchen der Siliziumstäbe in das Ätzbecken 72 kann analog zu dem Einfahren und Eintauchen der Siliziumstäbe in das Flüssigkeitsbecken 50 erfolgen. In dem Ätzbecken kann beispielsweise ein HF/HNO3-Gemisch zum Ätzen der Siliziumstäbe angeordnet sein.
Es ist für Fachleute offensichtlich, dass sich die Verweilzeit der Siliziumstäbe in den jeweiligen Behandlungsstationen bzw. Flüssigkeitsbädern nach den Badlängen und den Kettengeschwindigkeiten richtet, so dass diese Verweilzeiten bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ohne Weiteres durch Einstellen der Badlängen bzw. Einstellen der Kettengeschwindigkeiten gesteuert werden können. Wie ausgeführt wurde, wechseln, um eine gleichmäßige Behandlung und keine Abschattungseffektive der Siliziumstäbe zu gewährleisten, die Auflagepunkte der Stäbe auf den Ketten während des Prozesses. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine Übergabe zwischen Kettensystemen während des Prozesses stattfindet, wobei zwischen den Kettensystemen die Stabauflagen etwas versetzt in der Längsachse des Siliziumstabes liegen.
Am Ende des Ätzbeckens 72 werden die Siliziumstäbe wiederum durch eine entsprechende manövrierbare Greifeinrichtung 58 von den Ketten 42 abgehoben und auf parallele, quer zur Transportrichtung voneinander beabstandete Ketten 44 der dritten Behandlungsstation 16 aufgesetzt. Bei der dritten Behandlungsstation handelt es sich wiederum um eine Reinigungsstation. Die Ketten 44 der dritten Behandlungsstation können derart geführt sein, dass die Siliziumstäbe zunächst kurz in eine Reinigungsflüssigkeit eingetaucht werden, nachfolgend eine Sprühanlage 80 mit Sprühleisten 82 durchlaufen und im Anschluss eine Trocknungsanlage 84 mit Trocknungsdüsen 86 durchlaufen. Das kurze Eintauchen in eine Reinigungsflüssigkeit, wie es bei 88 in den 4 und 5 gezeigt ist, ist sinnvoll, um einen schnellen Ätzstopp bewirken zu können, um eine undefinierte Nachätzung durch anhaftende Restsäurefilme oder Säuretropfen zu vermeiden. Wie in 5 gezeigt ist, kann in der dritten Behandlungsstation 16 ein optionales Auffangbecken 90 angeordnet sein, das Ätzmittelreste aufnehmen kann, um eine Verschleppung der Ätzmittelreste in das übrige Becken der dritten Behandlungsstation zu verhindern.
Um einen solchen schnellen Ätzstopp bewirken zu können, ist ferner die Verwendung einer Greifeinrichtung 58 vorteilhaft, die mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden kann als die Kettenbewegungsgeschwindigkeit. Somit können die Siliziumstäbe schneller in der dritten Behandlungsstation in die Flüssigkeit eingetaucht werden, als dies der Fall wäre, wenn die Siliziumstäbe direkt zwischen den Ketten übergeben werden würden. Ferner kann durch die Verwendung von Greifeinrichtungen eine Medienverschleppung zwischen den einzelnen Behandlungsstationen reduziert werden.
Durch die Verwendung unabhängiger Umsetzsysteme, wie sie durch die Greifeinrichtungen 58 implementiert sind, können die Siliziumstäbe zügig aus einer in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation ausgehoben und in die nachfolgende Behandlungsstation eingesetzt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn in der in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation ein Ätzen der Siliziumstäbe stattfindet und in der in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation Reste des Ätzmittels entfernt werden.
Nach dem Eintauchen der Siliziumstäbe in die Flüssigkeit bei 88 können diese durch die Ketten 44 wiederum horizontal durch die Sprühanlage 80 transportiert werden, so dass die Siliziumstäbe von oben und unten mit dem aus den Sprühleisten 82 austretenden Reinigungsmittel besprüht werden können. Als Sprühmittel kann in den Sprühanlagen beispielsweise jeweils Wasser verwendet werden.
Nachfolgend durchlaufen die Ketten 44 mit den Siliziumstäben die Trocknungsanlage 84. Genauer gesagt laufen diese Ketten 44 mit den Siliziumstäben zwischen den oberen und unteren Luft-Düsenrohren 86 durch, so dass die Stäbe von unten und oben mit Luft angeblasen und dadurch getrocknet werden. Es ist jedoch offensichtlich, dass auch andere Trocknungsanlagen verwendet werden können, wie z. B. IR-Strahler oder dergleichen.
Am Ende der dritten Behandlungsstation 16 werden die Siliziumstäbe 20 an quer zur Transportrichtung voneinander beabstandete Ketten 46 der Ausgabestation 18 übergeben, von wo die fertig behandelten Siliziumstäbe dann (von Hand oder durch eine Automatisierung) entnommen werden können.
Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abschnitts einer Kette 20 mit einer Führungskulisse 100 ist in 7 gezeigt. Wie gezeigt ist, weisen die einzelnen Kettenglieder 120 Ausnehmungen 120a auf, in die die Siliziumstäbe eingelegt werden können. Genauer gesagt weisen die Kettenglieder bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an den quer zur Transportrichtung angeordneten Enden Flansche bzw. Seitenwangen auf, in denen die Ausnehmungen gebildet sind. An einigen der Kettenglieder können Führungswinkel 122 angebracht sein. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Führungswinkel auf zwei aus benachbarten Kettengliedern vorstehenden Zapfen angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Ausnehmungen 120a kann eine in einem oberen Abschnitt des Führungswinkels angeordnete Ausnehmung 122a als Auflage für einen Siliziumstab dienen. Siliziumstäbe können jeweils einfach von oben in die Ausnehmungen eingelegt werden. Die Führungskulisse 100 weist eine Kettenführung 130 auf, durch die der Führungswinkel 122 geführt wird. Die Kette 20 folgt nun dem Profil der Kettenführung 130, wobei in 7 ein waagrechtes Profil dargestellt ist. Ändert sich die Lage des Führungsprofils über einen Radius, z. B. von der Waagrechten durch Neigung um z. B. 20° nach unten, so folgt die Kette ebenfalls diesem Profil. Somit kann die Kette geführt werden, um einen Transport der Siliziumstäbe, wie er oben beschrieben wurde, zu bewirken.
Durch das beschriebene Design ist sichergestellt, dass die Kette immer von oben frei zugänglich ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Seitenwange mit dem Führungswinkel an der Oberseite weiter nach oben gezogen sein und eine Aufnahmemulde für den Stab bilden, so dass dieser weiter in die Mulde einsinkt und vorne und hinten eine bessere Führung gegeben ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen muss kein zusätzlicher Führungswinkel vorgesehen sein. Vielmehr kann die Kette durch herausstehende Achsbolzen geführt werden, wobei die Kette z. B. in einer Nut liegen kann und die Führungen beidseitig über die Achsbolzen übergreifen. Die Breite der Führung sollte so schmal wie möglich sein, um Abschattungseffekte auf den Stab zu vermeiden.
Oben wurde anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Behandlung von Siliziumstäben bzw. eine Herstellung von behandelten Siliziumstäben, die als Ausgangsmaterial für eine Silizium-Ingot-Herstellung dienen können, beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die entsprechend beschriebenen Behandlungsstationen und Behandlungen begrenzt ist. Darüber hinaus können bei alternativen Ausführungsbeispielen mehr als zwei in Transportrichtung voneinander beabstandete Endloseinrichtungen zum Transport der Halbleiterstäbe verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/093788 A1 [0008]
WO 2008/143518 A1 [0008]
WO 2010/009865 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Behandeln von Halbleiterstäben (20) mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, mit folgendem Schritt: Transportieren zumindest eines Halbleiterstabs (20) mittels zumindest zweier parallel zueinander angeordneter und quer zu einer Transportrichtung voneinander beabstandeter umlaufender Endloseinrichtungen (22–46), auf denen in Längsrichtung des Halbleiterstabs (20) voneinander beabstandete Abschnitte des Halbleiterstabs (20) aufliegen, während der Halbleiterstab (20) mit einer Flüssigkeit oder einem Gas behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine Halbleiterstab (20) während des Transports in Längsrichtung im Wesentlichen quer zu der Transportrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Endloseinrichtungen (22–46) Ketten sind, und bei dem Kettenglieder der Ketten ausgebildet sind, um als Auflagen für einen oder mehrere zu transportierende Halbleiterstäbe (20) zu dienen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Transportieren des zumindest einen Halbleiterstabs (20) ein Bewegen des Halbleiterstabs (20) in einem Winkel zwischen 1° und 90° relativ zur Oberfläche eines Flüssigkeitsbads (50), um den Halbleiterstab (20) in das Flüssigkeitsbad (50) einzutauchen, ein Bewegen des Halbleiterstabs (20) durch das Flüssigkeitsbad (50), und ein Bewegen des Halbleiterstabs (20) in einem Winkel zwischen 1° und 90° relativ zu der Oberfläche des Flüssigkeitsbads (50), um den Halbleiterstab (20) aus dem Flüssigkeitsbad (50) heraus zu befördern, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Halbleiterstab (20) von oben und von unten mit Ultraschall beaufschlagt wird, während er durch das Flüssigkeitsbad bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Ultraschallquelle (54) zur Beaufschlagung des Halbleiterstabs (20) von oben und eine Ultraschallquelle (56) zur Beaufschlagung des Halbleiterstabs (20) von unten in dem Flüssigkeitsbad (50) angeordnet sind, wobei die Ultraschallquellen (54, 56) in Transportrichtung hintereinander angeordnet sind oder wobei die Ultraschallquellen (54, 56) in Transportrichtung überlappend übereinander angeordnet sind und abwechselnd betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der zumindest eine Halbleiterstab (20) während der Behandlung mit einem Gas oder einer Flüssigkeit von den zumindest zwei parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten umlaufenden Endloseinrichtungen (22–46) auf zumindest zwei weitere parallel zueinander angeordnete und quer zu der Transportrichtung voneinander beabstandete umlaufende Endloseinrichtungen (26–46) übergeben wird, die derart angeordnet sind, dass andere in Längsrichtung des Halbleiterstabs (20) voneinander beabstandete Abschnitte des Halbleiterstabs (20) auf den weiteren Endloseinrichtungen (26–46) aufliegen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Behandlung des zumindest einen Halbleiterstabs (20) zumindest eine Behandlung umfasst, die aus folgenden Behandlungen ausgewählt ist: – Reinigen in einem Flüssigkeitsbad, – Reinigen in einem Flüssigkeitsbad, dem ein Tensid beigemischt ist, und nachfolgendes Spülen, – Reinigen unter Verwendung von Sprühdüsen, – Ätzen in einem Flüssigkeitsbad, und – Trocken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der zumindest eine Halbleiterstab (20) mehreren verschiedenen Behandlungen in verschiedenen Behandlungsstationen (12, 14, 16) unterzogen wird, während er durch den verschiedenen Behandlungsstationen (12, 14, 16) zugeordnete Endloseinrichtungen (26–44) transportiert wird, wobei eine Übergabe des Halbleiterstabs (20) von den Endloseinrichtungen (22–46) einer in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation zu den Endloseinrichtungen (38–44) einer in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Übergabe unter Verwendung einer Greifeinrichtung (58) stattfindet, die den Halbleiterstab (20) von den Endloseinrichtungen (22–46) der in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation aufnimmt und auf den Endloseinrichtungen (26–46) der in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation ablegt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Halbleiterstab (20) nacheinander folgenden Behandlungen unterzogen wird, während der Halbleiterstab (20) durch mehrere Endloseinrichtungen (22–46) transportiert wird: Reinigen in einem Flüssigkeitsbad, dem ein Tensid beigemischt ist, unter Verwendung von Ultraschall, Spülen des gereinigten Halbleiterstabs (20) unter Verwendung von Sprühdüsen (62), Ätzen des gespülten Halbleiterstabs (20), Reinigen des geätzten Halbleiterstabs (20) unter Verwendung eines Flüssigkeitsbads und/oder von Sprüheinrichtungen (82), und Trocknen des gereinigten Halbleiterstabs (20).
Verfahren zum Herstellen von mit einer Flüssigkeit oder einem Gas behandelten Halbleiterstäben (20), das ein Verfahren zum Behandeln von Halbleiterstäben (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Vorrichtung zur Behandlung von Halbleiterstäben (20) mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, mit folgenden Merkmalen: zumindest zwei parallel zueinander angeordneten und quer zu einer Transportrichtung voneinander beabstandeten umlaufenden Endloseinrichtungen (22–46), die als Auflage für Abschnitte zumindest eines Halbleiterstabs (20), die in Längsrichtung des Halbleiterstabs (20) voneinander beabstandet sind, ausgelegt sind, einer Antriebseinrichtung (19a, 19b) zum Antreiben der Endloseinrichtungen (22–46), um einen auf den Endloseinrichtungen (22–46) aufliegenden Halbleiterstab (20) mit den Endloseinrichtungen (22–46) zu bewegen, und einer Einrichtung (50, 52, 72, 82, 86) zum Behandeln des Halbleiterstabs (20) mit einer Flüssigkeit oder einem Gas während er mit den Endloseinrichtungen (22–46) bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Einrichtung (50, 52, 72, 82, 86) zum Behandeln ausgelegt ist, um zu ermöglichen, dass der Halbleiterstab (20), der in Längsrichtung im Wesentlichen quer zu der Transportrichtung angeordnet ist, passiert.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Endloseinrichtungen (22–46) Ketten sind, und bei dem Kettenglieder der Ketten ausgebildet sind, um als Auflagen für einen oder mehrere zu transportierende Halbleiterstäbe (20) zu dienen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Einrichtung (50, 52, 72, 82, 86) zum Behandeln des Halbleiterstabs (20) mit einer Flüssigkeit oder einem Gas ein Flüssigkeitsbad (50) aufweist, und wobei die Endloseinrichtungen (22–46) einen ersten Abschnitt, der in einem Winkel zwischen 1° und 90° relativ zur Oberfläche des Flüssigkeitsbads (50) in das Flüssigkeitsbad (50) eintaucht, einen zweiten Abschnitt, der sich durch das Flüssigkeitsbad (50) erstreckt, und einen dritten Abschnitt, der in einem Winkel zwischen 1° und 90° relativ zu der Oberfläche des Flüssigkeitsbads (50) das Flüssigkeitsbad (50) verlässt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der in dem Flüssigkeitsbad (50) eine erste Ultraschallquelle (54) oberhalb eines Transportwegs des Halbleiterstabs (20) und eine zweite Ultraschallquelle (56) unterhalb eines Transportwegs des Halbleiterstabs (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, die zumindest zwei weitere parallel zueinander angeordnete und quer zur Transportrichtung voneinander beabstandete umlaufende Endloseinrichtungen (26–46) aufweist, derart angeordnet sind, dass nach Übergabe des Halbleiterstabs (20) von den zwei Endloseinrichtungen (22–46) auf die zwei weiteren Endloseinrichtungen (26–46) andere in Längsrichtung des Halbleiterstabs (20) voneinander beabstandete Abschnitte des zumindest einen Halbleiterstabs (20) auf den weiteren Endloseinrichtungen (26–46) aufliegen
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, die eine oder mehrere Einrichtungen (50, 52, 72, 82, 86) zur Behandlung des zumindest einen Halbleiterstabs (20) aufweisen, die aus folgenden ausgewählt sind: – einer Einrichtung zum Reinigen in einem Flüssigkeitsbad, – einer Einrichtung zum Reinigen oder Spülen unter Verwendung von Sprühdüsen, – einer Einrichtung zum Ätzen in einem Flüssigkeitsbad, und – einer Einrichtung zum Trocken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, die mehrere Behandlungsstationen aufweist (12, 14, 16), die ausgelegt sind, um den zumindest einen Halbleiterstab (20) mehreren verschiedenen Behandlungen zu unterziehen, wobei die Behandlungsstationen entsprechende Endloseinrichtungen (26–44) aufweisen, und wobei die Vorrichtung zumindest eine Übergabeeinrichtung (58) aufweist, die ausgelegt ist, um eine Übergabe des Halbleiterstabs (20) von den Endloseinrichtungen (22–46) einer in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation zu den Endloseinrichtungen (26–46) einer in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Übergabeeinrichtung (58) eine Greifeinrichtung aufweist, die ausgelegt ist, um den Halbleiterstab (20) von den Endloseinrichtungen (22–46) der in Transportrichtung hinteren Behandlungsstation aufzunehmen und auf den Endloseinrichtungen (26–46) der in Transportrichtung vorderen Behandlungsstation abzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, die mehrere Behandlungsstationen (12, 14, 16) aufweist, die in Transportrichtung hintereinander angeordnet sind und durch die der Halbleiterstab (20) durch jeweilige Endloseinrichtungen (22–46) transportiert wird und folgenden Behandlungen unterzogen wird: einer Reinigung in einem Flüssigkeitsbad (50), wobei zumindest eine Ultraschallquelle (54, 56) in dem Flüssigkeitsbad (50) angeordnet ist, Spülen des gereinigten Halbleiterstabs (20) unter Verwendung von Sprühdüsen (52), Ätzen des gespülten Halbleiterstabs (20), Reinigen des geätzten Halbleiterstabs (20) unter Verwendung eines Flüssigkeitsbads und/oder von Sprüheinrichtungen (82), und Trocknen des gereinigten Halbleiterstabs (20).