DE3428255A1 - Verfahren zur zerkleinerung von fuer halbleiter geeignetem silizium - Google Patents

Verfahren zur zerkleinerung von fuer halbleiter geeignetem silizium

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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
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    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method

Description

B/YAG-99-DE
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung bzw. Spaltung von Silizium für Halbleiter.
Silizium für Halbleiter erhält man als hochreinen, stabartigen Polykristall durch Ausfällung einer raffinierten bzw. gereinigten Siliziumverbindung auf einem Siliziumkern-Draht, der direkt durch einen elektrischen Strom geheizt wird.
Der größte Teil des in einem so erhaltenen Stab vorhandenen Siliziums wird auf geeignete Größen zerkleinert bzw. gespalten, so daß es als Material für einen Einkristall gemäß der Czochralski Methode verwendet werden kann.
Nach der gegenwärtig verwendeten Methode zur Zerkleinerung von Silizium wird das stabförmige Silizium durch ein Werkzeug, wie eine Diamantklinge zu kleinen Stücken geschnitten, durch einen Hammer gebrochen, durch Brecheinrichtungen, wie einen Backenbrecher gebrochen, oder nach einer Methode, bei der das Silizium durch einen äußeren Heizofen auf eine hohe Temperatur aufgeheizt und dann in Wasser eingeworfen wird, so daß es durch den Schock der raschen Abkühlung gebrochen wird.
Bei diesen Methoden kann nicht verhindert werden, daß das Silizium durch Kontakt mit anderen Materialien als Silizium verunreinigt wird, oder durch Verunreinigungen die durch die hohe Temperatur bedingt werden, so daß das gebrochene Silizium durch Chemikalien, wie ein Gemisch von Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure gewaschen werden muß um die verunreinigte Oberfläche zu entfernen.
Erfindungsgemäß soll eine Zerkleinerung bzw. Spaltungs-
methode bereitgestellt werden, bei der diese Verunreinigung ausgeräumt bzw. auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird polykristallines Silizium in Stab- bzw. Barrenform (im folgenden als stabartiger Polykristall bezeichnet) während eines kurzen Zeitraums in Mikrowellen gehalten, wodurch der stabartige Polykristall rasch aus seinem Inneren heraus dielektrisch erhitzt und zerkleinert wird. -10
Der stabartige Polykristall wird so wie er ist mit einem seiner Enden in einem Mikrowellenofen eingeführt. Das in den Ofen eingeführte Ende des Polykristalls wird in einigen zehn Sekunden erhitzt und gleichzeitig zerkleinert bzw. gespalten. Dann wird ein anderer Teil des stabartigen
Polykristalls in den Ofen eingeführt und in gleicher Weise in einigen zehn Sekunden zerkleinert. Das so zerkleinerte Silizium wird sofort aus dem Ofen entleert. Die gleiche ",' Arbeitsweise wird wiederholt, so daß der stabartige PoIykristall auf die notwendigen Größen zerkleinert wird. Die Teilchengröße des zerkleinerten Siliziums wird durch die Menge bzw. das Ausmaß des in den Ofen eingeführten stabartigen Polykristalls und die Größenordnung der Mikrowellen in dem Ofen bestimmt.
25
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur genauer erläutert.
Mikrowellen werden in einem Generator 1 erzeugt und mittels eines Wellenleiters zu einem Richtkoppler 2 geführt. Die Mikrowelle in der die fortschreitende bzw. progressive Welle und die reflektierte Welle durch diesen Richtkoppler 2 mit einem Meßgerät (Ml) zur Messung der fortschreitenden Welle und einem Meßgerät (M2) zur Messung der reflektierten Welle, gemessen wurde, läuft durch eine Anpassungskammer 3 und wird in einen Ofen 6 geführt. Ein stabartiger Polykristall 5 wird in den Ofen 6 vom oberen Teil des Ofens her eingeführt. Das durch die die elektrische Aufheizung durch
-s-
die Mikrowellen zerkleinerte Silizium 10 fällt in einen Aufnahmebehälter 7 ein, dessen Boden mit reinem Wasser 8 gefüllt ist. Das so zerkleinerte Silizium wird in einem Behälter 11 gelagert, das gelagerte Silizium wird getrocknet und dann zur Verwendung als Einkristallmaterial für die Czochralski Methode verpackt.
Die Anpasskammer 3 wird dazu verwendet die Mikrowellen am wirksamsten zur Zerkleinerung des stabartigen Polykristalls 5 auszunutzen. Eine Steuervorrichtung 4 für die Anpasskammer 3 wird so eingestellt, daß im Betriebszustand die reflektierte Welle des Richtkopplers 2 den minimalen Wert aufweisen kann.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß das die elektrische Aufheizung durch Mikrowellen ein Aufheizen ist, das ohne Kontakt mit jeglichen Geräten erfolgt und im Gegensatz zur Ofenheizung, einschließlich der Infrarotheizung ein sauberes Aufheizen ohne Verunreinigungen von der Vorrichtung her ist. Dadurch wird es möglich den stabartigen PoIykristall sehr rasch zu zerkleinern.
Beispiel 1
Es wurden Mikrowellen mit einer Leistung von
10 kW und einer Frequenz von etwa 2,45 GHz verwendet. Fünf Polykristallstabe von 10 cm Durchmesser und 20 cm Länge wurden auf eine Quarzpfanne aufgelegt und in einen Ofen eingeführt. Sie wurden nach zwei Minuten entnommen und schließlich wurden sie in einen mit reinem Wasser gefüllten Behälter beschickt. Drei der fünf Stäbe wurden in dem Ofen zerkleinert, wohingegen zwei andere in dem reinem Wasser zerkleinert wurden. Große Massen des zerkleinerten Siliziums konnten leicht durch einen Kunststoffhammer zerbrochen werden.
Beispiel 2
Die Frequenz der Mikrowellen im Beispiel 1, wurde auf etwa 915 MHz geändert, jedoch waren die anderen Bedingungen die gleichen wie im Beispiel 1. Das Ergebnis war fast das gleiche wie im Beispiel 1.
EFO COPY
- Beispiel 3
Es wurden die gleiche Vorrichtung und der
gleiche stabartige Polykristall wie im Beispiel 1 verwendet. Gleichzeitig mit der Erzeugung der Mikrowellen wurde die Steuereinrichtung in der Anpasskammer derart aktiviert, daß die durch den Richtkoppler angezeigte reflektierte Welle minimal erhalten wurde. Die Erzeugung der Mikrowellen wurde bis zwei Minuten vor dem Unterbrechen fortgesetzt. Das erhitzte Silizium wurde in reines Wasser eingeführt. Die fünf Stäbe wurden alle während des Erhitzens durch ^ Mikrowellen zerkleinert.
Beispiel 4
Es wurde die gleiche Mikrowellenvorrichtung
wie im Beispiel 3 verwendet, jedoch wurde der Ofen umgebaut, so daß längere Polykristallstäbe von dem oberen Teil ^ des Ofens her eingeführt werden konnten und die Massen des zerkleinerten Siliziumpolykristalls verringert werden konnten.
Ein Endteil von 10-20 cm Länge eines stabartigen PoIykristalls wurde in den Ofen eingeführt und es wurden darauf Mikrowellen erzeugt. Gleichzeitig mit der Zerkleinerung wurde eine stabartiger Polykristall von 10-20 cm Länge in gleicher Weise wiederholt eingeführt und das zerkleinerte Silizium fiel in reines Wasser ein.,Sämtliche Polykristallstäbe von etwa 2 m Länge wurden zerkleinert.
Beispeil 5
Im Beispiel 4 wurde die Erzeugung der Mikrowellen eine Minute nach dem Start beendet und nur wenn der Polykristall nicht während der Erzeugung der Mikrowellen zerkleinert wurde, wurde Wasser unmittelbar auf den Umfang bzw. äußeren Rand des aufgeheizten stabartigen Polykr istalls gespritzt, wodurch die Zerkleinerung gefördert wurde.
35
EFO COPY

Claims (6)

Verfahren zur Zerkleinerung von für Halbleiter geeignetem Silizium '-'*":'..■;■■'.* ■ Patentansprüche
1. Verfahren zur Zerkleinerung bzw. Spaltung von für Halbleiter geeignetem Silizium, dadurch gekennzeichnet daß polykristallines Silizium in Stab- bzw. Barrenform kurz in Mikrowellen 'gehalten wird, der stabartige Polykristall rasch aus dem Inneren heraus dielektrisch aufgeheizt und dadurch zerkleinert bzw. gespalten wird.
2. Verfahren zur Zerkleinerung von für Halbleiter geeignetem Silizium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wiederholt bzw. fortlaufend ein Ende des stäbartigen Siliziumpolykristal]s in einen Mikrowellenofen eingeführt, und dann
rasch zur Zerkleinerung erhitzt wird.
EFO COPY
3. Verfahren zur Zerkleinerung von für Halbleiter geeignetem Silizium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mikrowellen durch einen Generator erzeugt und zu einem Richtkoppler mittels eines Wellenleiters geführt werden, die fortschreitende bzw. progressive Welle und die reflektierte Welle durch den Richtkoppler gemessen werden und die Mikrowelle dann durch eine Anpasskammer bzw. Einstellkammer zum Ofen ge- ^q führt wird.
4. Verfahren zur Zerkleinerung von für Halbleiter geeignetem Silizium nach Anspruch 3 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-
j^g zeichnet, daß die Einstellvorrichtung der Anpasskammer so gesteuert wird, daß im Betriebszustand ' die reflektierte Welle des Richtkopplers den Minimalwert aufweist bzw. aufzeigt.
2Q
5. Verfahren zur Zerkleinerung von für Halbleiter geeignetem Silizium gemäß Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Silizium in reines Wasser eingeführt wird.
25
6. Verfahren zur Zerkleinerung von für Halbleiter geeignetem Silizium nach Anspruch 5 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß, falls der stabförmige Silizium-
on polykristall während der Mikrowellenerzeugung nicht zerkleinert wird, reines Wasser unmittelbar auf den Umfang bzw. äußeren Rand des erhitzten stabförmigen Polykristalls zur Förderung der Zerkleinerung gespritzt wird.
35
EPO COPV
DE3428255A 1983-08-02 1984-07-31 Verfahren zur Zerkleinerung von stab- und barrenförmigem, polykristallinem Halbleiter-Silizium Expired DE3428255C2 (de)

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