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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet betrifft Staub in granularer Materie, und spezieller Systeme und Verfahren zur Verminderung von Staub in granularem Polysilicium, welches zur Herstellung von Halbleiter- und Solarwafern verwendet wird.
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HINTERGRUND
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Granulares Polysilicium, wie etwa Polysilicium, das durch chemische Gasphasenabscheidung in einem Fließbettreaktor erzeugt wird, wird üblicherweise in einem Transportcontainer zu einer Kristallzuchtanlage gebracht. Ein konventioneller Container enthält 300 kg granulares Polysilicium. Das granulare Polysilicium hat üblicherweise eine Größe zwischen 400 und 1400 µm, und alle Partikel mit einer Größe von weniger als 10 µm werden als Staub betrachtet. Aus praktischen Gründen enthalten alle Container eine gewisse Menge Staub in ihrem Inneren.
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Sobald das granulare Polysilicium aus dem Container in ein Einspeisungssystem einer Kristallzuchtanlage transferiert wird, wird auch der Staub in das Einspeisungssystem übertragen. Aus dem Einspeisungssystem heraus kann sich der Staub absetzen und auf der Oberfläche der heißen Zone der Kristallzuchtanlage ansammeln, insbesondere auf kälteren Oberflächen in fortschrittlichen „geschlossenen“ Kristallzuchtanlagen. Der Staub könnte dann den Kristall oder die Siliciumschmelze nahe der Kristall/Schmelze-Grenzfläche kontaktieren. Ein solcher Kontakt erhöht erheblich das Risiko unerwünschter Defekte, wie etwa der „Loss of Zero Dislocation“ (LZD) in einem Halbleiterkristall von hoher Qualität. Ein solcher Kristall und die fortschrittliche Zuchtanlage, die für das Wachstum des Kristalls verwendet wird, sind erwiesenermaßen „staubempfindlich“.
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Während relativ kleine Portionen von herkömmlichem granularem Polysilicium hinreichend geringe Mengen Staub enthielten, hat es bisher kein verlässliches System zur Erzeugung eines derartigen Niedrigstaub-Polysiliciums in großen Mengen und unter Verwendung von modernen kontinuierlichen Herstellungsverfahren gegeben. Dementsprechend werden verbesserte Verfahren und Geräte benötigt, um den Staub in granularem Polysilicium zu verringern.
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DE 42 32 948 A1 beschreibt einen Gegenstrom-Fadensichter mit einem Gehäuse (1), einem Sammelkegel (8), einem Einlass (2) für ein zu reinigendes Granulat und Lufteinlässen (9), wobei sich ein Fadenfänger im Granulatstrom befindet.
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Dieser „Hintergrund“-Abschnitt ist dazu gedacht, den Leser in verschiedene Aspekte der Technologie einzuführen, die mit den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung verbunden sein mögen, welche im Folgenden beschrieben und/oder beansprucht werden. Es wird angenommen, dass diese Diskussion hilfreich ist durch das Bereitstellen von Hintergrundinformation für den Leser, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Dementsprechend sollte es sich verstehen, dass diese Angaben in diesem Licht gelesen werden sollen und nicht als Zugeständnisse von Stand der Technik.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hierin beschrieben wird ein Verfahren zur Entfernung von Staub aus granularem Polysilicium. Das Verfahren umfasst das Einbringen eines Stroms aus granularem Polysilicium in einen Kanister aus einem Einlass, welcher gegenüber einem Disperger positioniert ist, Dispergieren des Stroms aus granularem Polysilicium durch Umlenken des Stroms in eine radial auswärtsgerichtete Fließrichtung mittels des Dispergers, und Einbringen eines Gegenstroms aus Gas in entgegengesetzter Richtung zur Fließrichtung des Stroms aus granularem Polysilicium, wobei der Gegenstrom den radial auswärtsgerichteten Strom kontaktiert, so dass der Staub von dem granularen Polysilicium separiert wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Entfernung von Staub aus granularem Polysilicium. Das System umfasst einen Kanister, einen Einlass, und einen Disperger. Der Kanister hat wenigstens eine Wand, welche das Innere des Kanisters und die innere Querschnittsfläche des Kanisters definiert. Der Einlass ist mit dem Kanister verbunden, um das Einbringen von granularem Polysilicium in den Kanister zu ermöglichen. Der Einlass hat eine Einlass-Querschnittsfläche, die in einer Ausführungsform der Erfindung wesentlich kleiner als die innere Querschnittsfläche des Kanisters ist. Der Disperger befindet sich innerhalb des Kanisters. In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Disperger in einer Position gegenüber dem Einlass, um granulares Polysilicium zu dispergieren, und zwar radial auswärts in Richtung der wenigstens einen Wand des Kanisters. Das erfindungsgemäße System umfasst außerdem einen ersten Gaseinlass, der sich unter dem Disperger befindet, zur Erzeugung eines Gasgegenstroms; und einen zweiten Gaseinlass und eine Vielzahl von Gasöffnungen, um einen Gasschleier senkrecht zum Gasgegenstrom von unterhalb des Dispergers zu erzeugen, um die Turbulenz innerhalb des Kanisters zu erhöhen, wobei der zweite Gaseinlass und die Vielzahl von Gasöffnungen über eine Unterseite des Dispergers verteilt sind.
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Es existieren verschiedene Verfeinerungen der Merkmale, die in Verbindung mit den oben genannten Aspekten geschildert werden. Weitere Merkmale können genauso gut ebenfalls in die oben genannten Aspekte einbezogen werden. Diese Verfeinerungen und zusätzlichen Merkmale können einzeln oder in einer beliebigen Kombination bestehen. Beispielsweise können verschiedene Merkmale, die im Folgenden in Verbindung mit einem beliebigen der erläuterten Ausführungsbeispiele erörtert werden, in einen beliebigen der oben beschriebenen Aspekte alleine oder in irgendeiner Kombination einbezogen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt eine seitliche Aufsicht auf ein Entstaubungs-Systems gemäß einer Ausführungsform;
- 2 zeigt einen seitlichen Querschnitt durch das Entstaubungs-System gemäß der 1;
- 3 ist eine Vorderseitenaufsicht auf ein Düsen-Set des Entstaubungs-Systems gemäß der 1-2; und
- 4 ist eine Vorderseitenaufsicht eines Dispergers des Entstaubungs-Systems gemäß der 1-2;
- 5 ist ein Graph, der die gemessenen Staublevel nach Entstaubung zeigt; und
- 6 ist ein Graph, der den Wirkungsgrad der Entstauber zeigt.
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Einander entsprechende Referenzzeichen bezeichnen einander entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten in den Zeichnungen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf die 1 und 2 wird ein Entstaubungs-System zur Verwendung bei der Entfernung von Staub aus granularem Polysilicium allgemein mit 100 bezeichnet. Das System umfasst typischerweise einen Ursprungsbehälter S zur Aufnahme des granularen Polysiliciums GP, eine Vakuumquelle V zum Absaugen von Staub D weg vom Polysilicium PS, und einen Sammelbehälter C zur Entfernung und zum Transport des Polysiliciums. Der Ursprungsbehälter enthält granulares Polysilicium (allgemein granulare Materie) als Schüttgut. Die Vakuumquelle umfasst eine Pumpe (nicht gezeigt)zum Anlegen des Vakuums. Die Vakuumquelle kann auch einen Filter (nicht gezeigt) umfassen, der den Staub daran hindert, in die Pumpe oder die Atmosphäre außerhalb des Systems einzudringen.
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Das Entstaubungs-System 100 umfasst einen Behälter 110, eine Abdeckung 150, einen Disperger 170, und eine Düsenanordnung 180. Der Behälter 110 hat einen Kanister 112 mit wenigstens einer Wand 114, einem Boden 116, und einer Decke 118. Zusammen definieren die Wand 114, der Boden 116, und die Decke 118 eine innere Kammer 120.
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Der Boden 116 hat eine konkave Form mit einem Sammelauslass 122 an der untersten Stelle. Der konkave Boden 116 ermöglicht es dem entstaubten granularen Polysilicium oder Polysilicium PS, auf den Boden zu fallen, gesammelt zu werden, und über den Sammelauslass 122 aus dem Entstaubungs-System 100 entfernt zu werden 122. Der Sammelauslass 122 ist mit dem Sammelbehälter C verbunden.
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Die Abdeckung 150 befindet sich über dem Behälter 110 und erstreckt sich durch die Decke 118 hindurch nach unten. Die Abdeckung 150 umfasst ein Einlassrohr 152 zur Einspeisung von granularem Polysilicium GP in die innere Kammer 120 des Kanisters 112, und einen Staubauslass 160, der mit der Vakuumquelle V verbunden ist, um den Staub D aus dem Inneren der inneren Kammer zu entfernen.
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Das Einlassrohr 152 erstreckt sich nach unten, durch sowohl den Staubauslass 160 und die Decke 118 hindurch, und endet in einer Haube 154, welche sich innerhalb der inneren Kammer 120 befindet. Die Haube 156 hat eine erste Öffnung bzw. Einlassöffnung 156, die verbunden ist mit dem Einlassrohr 152 und einer Kanisteröffnung 158, welche sich zur inneren Kammer 120 hin öffnet. Die Kanisteröffnung 158 ist wesentlich größer als die Einlassöffnung 156, um granulares Polysilicium GP aus dem Einlassrohr 152 daran zu hindern, über den Staubauslass 160 aus der inneren Kammer 120 entfernt zu werden.
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Der Staubauslass 160 passt auf die Decke 118 und erstreckt sich um das Einlassrohr 152 herum nach oben, so dass das Einlassrohr sich wenigstens zum Teil innerhalb des Staubauslasses 160 befindet. Der Staubauslass 160 ist mit der Vakuumquelle V verbunden, um den Staub aus der inneren Kammer 120 entlang des Umfangs des Einlassrohrs abzuziehen.
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Der Staubauslass 160 hat ein Kanisterende 162, das mit dem oberen Teil der Decke 118 verbunden ist und sich in einem Winkel nach oben zu einem Vakuumende 164 erstreckt, welches verbunden ist mit der Vakuumquelle V. Der Staubauslass 160 befindet sich neben der Haube 154 und oberhalb der Kanisteröffnung 158, so dass der Auslass von der Kanisteröffnung beabstandet ist und sich die Haube zwischen dem Staubauslass und dem Strom aus granularem Polysilicium GP befindet. Auf diese Weise wird der eintretende Strom aus granularem Polysilicium GP von dem Vakuum abgeschirmt, was verhindert, dass der Strom aus granularem Polysilicium in den Staubauslass 160 gezogen wird.
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Die Vakuumquelle V erzeugt einen Gasgegenstrom, dessen Richtung der Richtung des eintretenden granularen Polysiliciums GP entgegengesetzt ist, so dass nur der gasgetragene Staub durch das Vakuum angezogen wird. Die Hauptfunktion der Haube besteht darin, das granulare Polysilicium GP von dem Vakuum abzuschirmen. In einigen Ausführungsformen kann die Haube anstelle der in 2 gezeigten kuppelförmigen Haube ein Rohr sein, das einen größeren Durchmesser als den Durchmesser des Einlassrohrs hat.
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Eine Querschnittsfläche zwischen der wenigstens einen Wand 114 des Kanisters 112 und der Kanisteröffnung 158 der Haube 154 definiert eine Austrittsfläche, welche wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche der Kanisteröffnung der Haube. Der Staubauslass 160 hat eine Rohrquerschnittsfläche, welche wesentlich kleiner ist als die Austrittsfläche. Die größere Austrittsfläche ermöglicht eine gesenkte Flußrate innerhalb des Kanisters 112, welche ansteigt sobald der Fluß bei Eintritt in den Staubauslass 160 limitiert wird, was bei der Entfernung von Staub D hilft.
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In einer Ausführungsform variiert der exakte Vakuumdruck abhängig von Faktoren wie beispielsweise der Größe des Staubauslasses. Eine geeignete Methode zur Auffindung eines günstigen Vakuumdrucks ist es, das Verfahren bei einem Vakuumdruck zu beginnen, der es dem granularen Polysilicium nicht ermöglicht, durch den Kanister zu fließen, und dann den Vakuumdruck zu reduzieren, bis das Polysilicium mit einer Flußrate durch den Kanister fließt, welche sowohl eine effiziente Verarbeitung als auch eine wesentliche Verringerung von Staub im Polysilicium ermöglicht. In einer anderen Ausführungsform wird der Vakuumdruck adjustiert, entweder durch ein Drosselventil oder durch einen Luftdruckregler während das Bedienpersonal die innere Kammer 120 visuell überwacht. Der Vakuumdruck kann bei verschiedenen Systemen variieren. In einigen Ausführungsformen beträgt der Vakuumdruck zwischen etwa 2,25 kPa und etwa 4,0 kPa, obgleich auch andere Vakuumdrücke verwendet werden können.
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Der Disperger 170 befindet sich beabstandet direkt unterhalb der Mitte des Einlassrohrs 152, um das durch das Einlassrohr 152 eingebrachte granulare Polysilicium GP radial auswärts in Richtung der Wand 114 des Kanisters 112 zu dispergieren. Die Form und Lage des Dispergers 170 ermöglicht eine Umlenkung des Stroms von granularem Polysilicium GP, der über das Einlassrohr 152 in die innere Kammer 120 gelangt, in mehrere Richtungen, um so im Polysilicium PS enthaltenen oder an den Granulen anhaftenden Staub D dazu zu bewegen, sich vom Polysilicium PS zu trennen und gasgetragen zu werden. Der gasgetragenen Staub D wird durch die Vakuumquelle V nach oben aus der inneren Kammer 120 gezogen. In einigen Ausführungsformen kann mehr als ein Disperger verwendet werden.
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Der Disperger 170 hat eine konische Form, um den Strom von granularem Polysilicium aus dem Einlassrohr 152 in eine radial auswärtsgerichtete Richtung und in Richtung der Wand 114 des Kanisters 112 zu dispergieren. Der umgelenkte Strom von granularem Silicium bildet ein kreisförmiges Muster, wenn der umgelenkte Strom sich radial auswärts ausdehnt. In einigen Ausführungsformen kann der Disperger andere Formen haben, welche das eintretende granulare Polysilicium in mehrere Richtungen umlenken können. In diesen Ausführungsformen kann der umgelenkte Strom Muster bilden, die nicht kreisförmig sind.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 umfasst die Düsenanordnung 180 einen ersten Gaseinlass 182 und fünf konische Gasdüsen 184 zur Schaffung eines Gasgegenstroms, welcher entgegengesetzt zur Richtung des eintretenden granularen Polysiliciums GP ist. Der erste Gaseinlass 182 ist mit einer ersten Gasquelle 186 verbunden. Das erste Gas ist geeigneterweise Stickstoff oder ein anderes inertes Gas. Die Flußrate des Gasgegenstroms ist wesentlich genug, um den Staub D vom granularen Polysilicium GP zu trennen, aber nicht genug, um das Polysilicium PS daran zu hindern, auf den Boden 116 zu fallen. Der erste Gaseinlass 182 befindet sich unter dem Disperger 170 und ist auf das Einlassrohr 152 ausgerichtet. In einigen Ausführungsformen können mehr oder weniger Gasdüsen verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können die Gasdüsen in jeder beliebigen Anordnung arrangiert sein, die der Form des Dispergers entspricht.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4 umfasst die Düsenanordnung 180 einen zweiten Gaseinlass 192 und mehrere Gasöffnungen 194, welche über die Unterseite des Dispergers 170 verteilt sind, um einen Gasschleier/eine Querströmung in eine Richtung zu erzeugen, welche senkrecht zu dem Gasgegenstrom aus dem ersten Gaseinlass 182 verläuft. Der zweite Gaseinlass 192 ist mit einer zweiten Gasquelle 196 für Stickstoff oder ein anderes inertes Gas verbunden. Die Gasquerströmung vermehrt die Turbulenz im Kanister 112. In einigen Ausführungsformen sind die erste Gasquelle und die zweite Gasquelle dieselbe Gasquelle.
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Der zweite Gaseinlass 192 kann von einer Position innerhalb des Kanisters in Richtung auf die wenigstens eine Wand 114 des Kanisters 112 ausgerichtet sein. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Gaseinlass 192 in Richtung des Dispergers 170 ausgerichtet sein, so dass eine Querströmung erzeugt wird, welche in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung des umgelenkten Stroms verläuft.
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VERFAHREN (nicht in den Ansprüchen beansprucht)
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In einem Verfahren zur Entfernung von Staub aus granularem Polysilicium GP in einem Ursprungsbehälter S wird das granulare Polysilicium aus dem Ursprungsbehälter durch ein Einlassrohr 152 in einen Kanister 112 geleitet, wobei der Kanister einen Disperger 170 hat, welcher an einer Position gegenüber der Position des Einlassrohrs positioniert ist. Das granulare Polysilicium GP wird in Form eines fließenden Stroms mit einer Längsrichtung in eine Kammer 120 des Kanisters 112 eingebracht. Das granulare Polysilicium GP wird durch den Disperger 170 in der inneren Kammer 120 dispergiert.
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Der Disperger 170 lenkt den längsgerichteten Strom um zu einem radial auswärtsgerichteten Strom in Richtung einer Wand 114 des Kanisters 112. Der radial auswärtsgerichtete Strom besitzt ein kreisförmiges Muster.
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Ein Gasgegenstrom wird in die innere Kammer 112 eigeleitet aus einem ersten Gaseinlass 182 einer Düsenanordnung 180, welche sich unter dem Disperger 170 befindet. Der Gasgegenstrom verläuft in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung des Längsstroms aus granularem Polysilicium GP, der in den Kanister 112 eintritt.
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Eine Vakuumquelle V ist mit einem Staubauslass 160 verbunden, um den Gasgegenstrom zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen wird der Gasgegenstrom entweder durch die Vakuumquelle oder durch die Düsenanordnung erzeugt. Der Staubauslass 160 befindet sich beabstandet über dem Einlassrohr 152. Das Einlassrohr 152 endet in einer Haube 154, um einen Rückstrom des aus dem Einlassrohr 152 kommenden granularen Polysiliciums GP daran zu hindern, durch den Staubauslass 160 entfernt zu werden während das granulare Polysilicium in die innere Kammer 120 eingebracht wird.
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Der Gasgegenstrom trennt den Staub D vom Polysilicium PS, während das Gas durch den radial auswärtsgerichteten Strom aus granularem Polysilicium GP fließt. Die Vakuumquelle V erzeugt ein Vakuum, das die Entfernung des Staubs D aus der inneren Kammer 120 unterstützt, indem es den abgetrennten Staub durch den Staubauslass 160 abzieht.
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Die Turbulenz innerhalb der inneren Kammer 120 wird verstärkt durch das Einleiten eines Gasquerstroms aus einem zweiten Gaseinlass 192, der sich unter dem Disperger 170 befindet und radial auswärts nach oben über den Disperger 170 ausgerichtet ist. Der Gasquerstrom erzeugt einen Schleier, der Staub D daran hindert, die innere Kammer 120 durch einen Sammelauslass 122 zu verlassen, welcher sich im Boden 116 des Kanisters 112 unterhalb des Dispergers 170 befindet.
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Der Gasgegenstrom hat eine Flußrate, die so gewählt ist, dass der Staub D vom granularen Polysilicium GP abgetrennt wird, während das entstaubte Polysilicium PS hindurchtreten kann. Nachdem das Polysilicium PS durch den Gasgegenstrom hindurchgetreten ist, fällt das Polysilicium auf einen Boden 116 des Kanisters 112. Der Boden 116 hat eine konkave Form und ist mit dem Sammelauslass 122 verbunden. Das Polysilicium PS wandert dann entlang des Bodens 116 und wird durch den Sammelauslass 122 aus dem Kanister 112 entfernt. Während das Polysilicium PS entfernt wird, wird die Größe der entfernten Polysiliciumpartikel gemessen und der Gasgegenstrom angepasst, um die Größe des Polysiliciums zu regulieren, welches durch den Kanister 112 passiert. Das Polysilicium PS wird dann nach seiner Entstaubung in einen Sammelbehälter C verpackt.
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Um eine Kontamination des granularen Polysiliciums im System zu vermeiden, sind all jene Systemkomponenten, welche mit granularen Polysilicium bei hoher Geschwindigkeit in Kontakt kommen hergestellt aus, geformt mit, oder beschichtet mit ausgewählten Materialien, welche die kontaminationsfreie Funktion des Systems gewährleisten. Solche Materialien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Quarzbeschichtungen, Siliciumbeschichtungen, festes Silicium und festes Siliciumcarbid. Typischerweise werden die Beschichtungen auf ein Substrat aus rostfreiem Stahl aufgebracht. Weitere Materialien, die für eine kontaminationsfreie Funktion geeignet sind, werden auch als geeignet betrachtet.
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Für diejenigen Teile der Vorrichtung mit einer niedrigen Geschwindigkeit sind TEFLON®- oder TEFZEL®-Beschichtungen (erhältlich von E. I. du Pont de Nemours and Company of Wilmington, Delaware, U.S.A.) für eine kontaminationsfreie Funktion ausreichend. Die Wand 114 des Kanisters 112 kann mit TEFZEL® beschichtet sein. Die Verwendung der obigen Ausführungsformen ermöglicht eine wesentliche Verringerung des Zeitaufwands für Entstaubung, z.B. eine Verringerung des Zeitaufwands zur Entstaubung des granularen Polysiliciums um wenigstens 25%, wenigstens 50%, oder sogar wenigstens 75%. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung des hier beschriebenen Systems einen hohen Staubentfernungs-Wirkungsgrad. Diese Verringerung der Staubpartikel und der verbesserte Wirkungsgrad erhöhen nicht nur die Gesamtausbeute des Kristallzuchtsystems, sondern verringern auch die Gesamtbetriebskosten.
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In einem Verfahren zur Messung des relativen Anteils an Staub in einem Strom von granularem Polysilicium wird die Reinheit des Mischbehälters durch Schütteln von 50 ml Wasser im Mischbehälter und anschließenden Transfer des Wassers in ein Probenröhrchen und Trübungsmessung verifiziert. Trübungsmessung ist eine Messung davon, wieviel Licht durch eine Probe gestreut wird. Daher muss das Probenröhrchen sauber und kratzerfrei sein. Das Probenröhrchen wird getrocknet, bevor die Probe in den Halter gestellt wird, um Schäden an der Elektronik zu vermeiden. Nachdem die Probe in das Probenröhrchen gegeben wurde, wird einen Wellkappe über das Probenröhrchen gestülpt, um Raumlicht zu blockieren und so Interferenzen mit dem Instrument zu vermeiden.
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Falls der Trübungsgrad höher als 2 NTU ist, wird die Kalibrierung mit dem Standard verifiziert, und/oder der Mischbehälter wird erneut gereinigt. Sobald der Trübungsgrad erwiesenermaßen weniger als 2 NTU beträgt, füge man 2,0 Gramm einer Probe aus granularem Polysilicium und 50 Milliliter klares Wasser in den Mischbehälter. Die Probe wird für 10 Sekunden heftig geschüttelt. Die visuelle Erscheinung der Probenlösung wird überprüft. Wenn die Probenlösung dunkler als der Standard mit 10 mg Staub ist, ist die Probe zu hoch konzentriert und kann nicht ordentlich ausgelesen werden. In diesem Fall wird eine Probenlösung mit einem geringeren Gewicht an Polysilicium hergestellt.
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Ein Teil des Wassers wird in ein sauberes Meßröhrchen geschüttet. Ein trockenes Meßröhrchen wird in den Probenhalter gestellt, und die Trübung wird nach 10 Sekunden gemessen. Die NTU wird verwendet, um die Staubkalibrierungskurve zu kalibrieren, welche für die Ermittlung des Staublevels in der Probe gebraucht wird. Falls die NTU weniger als 40 oder mehr als 250 beträgt, wird ein anderes Probengewicht ausgewählt, um sich im linearen Bereich der Kalibrierungskurve zu befinden. Der Wirkungsgrad der Staubentfernung kann ermittelt werden durch Messung des Staublevels in Proben vor und nach dem Entstaubungsverfahren.
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Der bisherige Stand der Technik hat verkannt, in welchem Ausmaß der Staub die Ausbeute an Halbleiterkristallen von hoher Qualität beeinträchtigt, und in welchem Ausmaß der Staub fortschrittliche Kristallzuchtanlagen beeinträchtigt. Sobald das granulare Polysilicium aus dem Container in ein Einspeisungssystem einer Kristallzuchtanlage transferiert wird, wird auch der Staub in das Einspeisungssystem übertragen. Aus dem Einspeisungssystem heraus kann sich der Staub absetzen und auf der Oberfläche der heißen Zone der Kristallzuchtanlage ansammeln, insbesondere auf kälteren Oberflächen in fortschrittlichen „geschlossenen“ Kristallzuchtanlagen. Der Staub könnte dann den Kristall oder die Siliciumschmelze nahe der Kristall/Schmelze-Grenzfläche kontaktieren. Ein solcher Kontakt erhöht erheblich das Risiko unerwünschter Defekte, wie etwa der „Loss of Zero Dislocation“ (LZD) in einem Halbleiterkristall von hoher Qualität. Ein solcher Kristall und die fortschrittliche Zuchtanlage, die für das Wachstum des Kristalls verwendet wird, sind erwiesenermaßen „staubempfindlich“.
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Die Staubentfernungsverfahren können während der Produktion durchgeführt werden, so dass sichergestellt ist, dass im Wesentlichen der gesamte Inhalt des Ursprungsbehälters, der an die Kristallzuchtanlage geliefert wird, sich unterhalb der Staubspezifikation befindet. Es hat sich gezeigt, dass die Staubentfernungsverfahren wirkungsvoller als eine „Gasklassifizierung“ sind, wie sie typischerweise bei der Herstellung von granularem Polysilicium eingesetzt wird. Die Anmelder haben festgestellt, dass die Gasklassifizierung keine ausreichende Menge an Staub abfiltert.
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BEISPIEL
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In einem Beispiel wurde granulares Polysilicium mehrere Male entstaubt, unter Verwendung sowohl eines alten Entstaubungs-Systems als auch der obigen Ausführungsform des Entstaubungs-Systems. Das Staublevel im Polysilicium nach einem Entstaubungszyklus gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform des Entstaubungs-Systems ähnelt demjenigen in entstaubtem Polysilicium, welches nach drei Zyklen im alten Entstaubungs-System erreicht wurde. Dieses Ergebnis wird durch die Staublevel in 5 belegt. 6 zeigt, dass der Wirkungsgrad der Entstaubung mit der oben beschriebenen Ausführungsform des Entstaubungs-Systems wesentlich höher ist als mit dem alten Entstaubungs-System.
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Wenn Elemente der vorliegenden Offenbarung oder Ausführungsbeispiele davon eingeführt werden, sind die Artikel „ein“, „eine“, „die, der, das“ und „dieses, dieser, diese“ in der Bedeutung so gedacht, dass es eines oder mehrere dieser Elemente gibt. Die Begriffe „umfassend“, „beinhaltend“ und „habend“ sind einschließend gedacht und bedeuten, dass es zusätzliche Elemente geben kann, die sich von den aufgeführten Elementen unterscheiden.
