EP1979271A2 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten bzw. bearbeiten von siliziummaterial - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten bzw. bearbeiten von siliziummaterial

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Publication number
EP1979271A2
EP1979271A2 EP07711375A EP07711375A EP1979271A2 EP 1979271 A2 EP1979271 A2 EP 1979271A2 EP 07711375 A EP07711375 A EP 07711375A EP 07711375 A EP07711375 A EP 07711375A EP 1979271 A2 EP1979271 A2 EP 1979271A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
silicon material
conveyor
wetting
orientation
process medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07711375A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Kappler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gebrueder Schmid GmbH and Co
Original Assignee
Gebrueder Schmid GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gebrueder Schmid GmbH and Co filed Critical Gebrueder Schmid GmbH and Co
Publication of EP1979271A2 publication Critical patent/EP1979271A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for processing silicon material.
  • Such a treatment process known from the prior art and a device suitable for carrying out the process are used for purification of silicon raw material.
  • the silicon raw material which may be in the form of silicon fragments or chunks of different sizes in particular, is prepared for further processing by the processing method, for example to produce silicon wafers for semiconductor production or silicon plates for solar cell production.
  • the silicon material is transported into a process chamber and treated there with one or more liquid and / or gaseous process media or process medium combinations in order to eliminate superficial contaminants such as metal residues and / or oxide layers.
  • a liquid process medium can not be guaranteed that all surface areas of the silicon material are wetted with the process medium.
  • residues of the liquid process medium or impurities detached from the process medium may remain on the surface of the silicon material despite a subsequent rinsing process.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned device and an aforementioned method with which problems of the prior art can be avoided and In particular, an improved cleaning effect for the silicon material can be achieved.
  • a method of processing silicon material with a cleaning process comprising the steps of: wetting silicon material aligned in a first spatial orientation with a first, liquid process medium, automated change of the orientation of the silicon material by means of a turning device, wetting of the silicon material in the changed orientation with the first, liquid process medium.
  • the silicon material which is present in particular in the form of irregular fragments with a typical edge length of less than 10 cm and a typical volume of less than 1000 cm 3 , that is in approximately fist-sized and smaller chunks or pieces, is first in a first spatial alignment with a first wetted liquid process medium.
  • the spatial orientation of the silicon material results arbitrarily by transporting the chunks into the process chamber in which the cleaning process is carried out.
  • the chunks are for example with a contact surface or with multiple contact points on a substrate and are wetted in this spatial orientation with the liquid process medium, in particular sprayed.
  • the preferred takes place from several spatial directions with multiple spray nozzles, which can apply in particular sprays or spray on the silicon material is due to the contour of the individual chunks not guaranteed that all surface portions of the typically irregularly shaped fragments of silicon material are wetted with the liquid process medium.
  • the orientation of the silicon material after the first wetting with process medium is advantageously automatically changed by means of a turning device, so that the silicon material now rests on another surface or other contact points on the base and thus assumes a changed spatial orientation, So different lies.
  • the turning device is designed such that at least 50 percent of the silicon material undergoes a change in position of at least 20 degrees during the turning process. In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that at least 75 percent of the silicon material undergoes a change in position of at least 20 degrees during the turning process.
  • At least two orientation changes take place during the cleaning process between at least three wetting processes.
  • at least three cleaning operations that is to say with a chronological sequence of three wetting processes for the silicon material and the orientation changes respectively provided between the individual cleaning processes, it is possible with high reliability to achieve at least almost complete wetting of all outer surfaces of the silicon material with the process medium.
  • wetting of the silicon material with process medium also takes place at least during one of the orientation changes.
  • the orientation change which is equivalent to a relative movement of the individual chunks of the silicon material relative to the substrate, surface portions of the silicon material can be wetted with the process medium, which may be wetted with process medium in either the first or in a further spatial orientation.
  • a particularly advantageous cleaning effect can be achieved with a small number of orientation changes, in particular with only one orientation change.
  • a first cleaning process at least one or more, in particular similar running cleaning processes are followed by different process media, in which at least a first wetting of the silicon material with process medium, at least one orientation change of the silicon material and at least one further wetting of the silicon material are provided with process medium.
  • HF hydrofluoric acid
  • HCl Hydrochloric acid
  • HNO 3 nitric acid
  • NaOH potassium hydroxide
  • oxide layers, metal ions and other contaminants can be removed from the outer surface of the silicon material.
  • the substances are used in particular in an aqueous solution in order to be able to produce a defined, not too aggressive cleaning effect.
  • the substances can also be mixed together and brought into aqueous solution in order to achieve a combined cleaning effect.
  • a rinsing process in particular with deionized water, is carried out with a rinsing device.
  • a rinsing process which can be realized with or without orientation change for the silicon material, the contaminants removed from the external surface by the process medium and also the process medium itself can be removed and thus do not hinder further purification of the silicon material in a subsequent cleaning process.
  • residues of process medium of an upstream purification step in a subsequent cleaning step react undesirably with the process medium used there.
  • the rinsing process can take place in the same process chamber as the cleaning process, it can also be provided that the silicon material for the rinsing process is transported into a separate rinsing chamber with dosing openings for the rinsing medium.
  • an annular arrangement of spray nozzles is provided, which allows at least almost all-sided application of the flushing medium to the silicon material.
  • the cleaning process or processes with a substantially continuous, in particular automated, promotion of silicon material with a substantially continuous wetting of the silicon material with process medium and with at least one orientation change for the silicon material, in particular in a cleaning chamber, be performed.
  • the continuous conveyance of the silicon material means that the silicon material is moved by means of a conveying device in at least one spatial direction, thereby passing at least a first wetting device, a turning device and a second wetting device. While the wetting devices are designed for the substantially continuous delivery of process medium to the outer surface of the silicon material, the turning device is designed for a substantially continuous orientation change of the silicon material.
  • the silicon material for a change of the spatial orientation is conveyed from a first conveyor to a spaced second conveyor, which is arranged below the first conveyor, so that the silicon material from the first conveyor under changing the spatial Orientation on the second conveyor falls.
  • the silicon material between the conveying devices returns a path section in which, at least for a short time, it is not in contact with a base, that is, with one of the conveying devices.
  • the conveyors are spaced apart in the vertical direction, ie arranged one above the other, so that the silicon material falls from the first conveyor to the second conveyor and thereby changes its spatial orientation or position.
  • the orientation change can also be promoted by different speeds of the conveyor devices arranged one after the other, in particular by a higher speed of the respectively downstream conveyor device.
  • a drying process for the silicon material is performed. This can prevent moisture residues of the process medium or of the flushing medium from again adhering to the outer surfaces of the silicon material soiling. In addition, in particular in the case of residues of process medium, a progression of the reaction of the respective process medium with the outer surface of the silicon can take place. silicon material can be reduced or stopped.
  • the drying process is preferably provided as hot-air drying or infrared drying, in which the silicon material is transported continuously through a drying chamber in which the drying process takes place.
  • an apparatus for processing silicon material in particular for carrying out the above method, which comprises at least one conveying device for conveying silicon material in at least one transport direction, with at least one turning device associated with the conveying device for changing a spatial orientation of the silicon material and each having at least one in the transport direction before the turning device and a arranged in the transport direction after the turning device wetting device for wetting the silicon material with a process medium.
  • the particular automatic conveyor allows a continuous promotion of the silicon material in the at least one transport direction.
  • the promotion of the silicon material can be carried out in particular along a rectilinear or curved space line.
  • Automated conveying can be realized, in particular, by means of an externally powered conveyor, for example with an electromotive drive.
  • the turning device can be active or passive.
  • a change in orientation for the silicon material is caused by means of a cyclic or acyclic force application, for example by a gripping arm which grips the silicon material and actively alters the spatial orientation.
  • a passive turning device for example, the kinetic energy already present by the transport and / or the potential positional energy of the silicon material is used for a change in orientation, whereby a structurally simple turning device can be realized.
  • the conveyor has a revolving, endless conveyor belt with an upper run and a lower run, wherein the upper run is aligned at an acute angle to a horizontal and provided for the transport of the silicon material.
  • the upper strand and the lower strand are formed by an endless, annular, made of flexible material, circulating belt.
  • the upper run of the conveyor belt is the surface area pointing upwards away from the conveyor and movable in the transport direction, the surface normal of which is directed substantially vertically upwards.
  • This surface area serves the silicon material as a base without further aids.
  • the surface normal can assume an acute angle with a vertical, that is, the silicon material overcomes a difference in height during conveying.
  • the conveyor belt consists of a permeable material for process medium, in particular a mesh material. This ensures that the process medium can drip onto the outer surface of the silicon material after application, without collecting between the underside of the silicon material and a substrate designed as a closed surface. This can be avoided in particular that accumulate on the underside of the silicon material removed from the process medium impurities.
  • a wetting device for process medium arranged below the upper strand, it is also possible for the underside of the silicon material to be wetted by spray jets directed essentially vertically upwards. Due to the permeable design of the conveyor belt can thus both an accumulation of impurities on the underside the silicon material as well as an advantageous wetting of the underside of the silicon material can be effected.
  • a turning device at least one, arranged at an acute angle to the transport direction, orthogonal and adjacent to a surface of the upper run oriented guide rail is formed for a change in orientation of the silicon material.
  • This is a passive turning device which, in the manner of a baffle, exerts a force directed essentially perpendicularly to the transport direction on the silicon material and can thus bring about a change in orientation.
  • the guide rail is arranged adjacent to a surface of the upper strand, so that it can detect at least almost all lying on the upper strand chunks of silicon material.
  • the guide rail has a deflection surface which occupies an acute angle with the transport direction and whose surface normal is oriented substantially horizontally.
  • the turning device formed by an arrangement of at least two, in particular in the transport direction overlapping arranged conveyor belts is to effect a change of orientation.
  • the at least two conveyor belts may in particular be arranged at a distance from one another, so that the silicon material covers a free path section between the conveyor belts, in which it is not in contact, at least for a short time, with a support, that is with one of the conveyors.
  • the silicon material moves away from the first conveyor belt and impinges on the second conveyor belt, causing the desired orientation change.
  • the conveyor belts are spaced apart in the vertical direction, so that the silicon material from the first conveyor belt falls in at least almost free fall on the second conveyor belt and thereby changes its spatial orientation.
  • the orientation change can also be promoted by different speeds of the successively arranged conveyor belts, in particular by a higher speed of the downstream conveyor belt.
  • the successive conveyor belts are aligned at an angle to each other, that is, that the transport directions are different, especially in opposite directions, are selected.
  • the at least one automatic conveying device, at least one turning device and at least two wetting devices are accommodated in an at least almost complete cleaning chamber in order to prevent the escape of process medium.
  • the typically aggressive process medium can also be applied to the silicon material with great pressure, in particular it can be nebulized.
  • an advantageous cleaning effect can be achieved without an environment being exposed to the process medium.
  • a sealing device provided in particular in the form of flexible strips of material and / or in the form of an air or water curtain, with which a leakage of atomized process medium from the cleaning chamber can be almost completely prevented.
  • a flushing device is integrated into the cleaning chamber. In this way, a completely integrated wet-chemical cleaning of the silicon material with a process medium and immediately downstream rinsing process in a cleaning chamber can be realized.
  • the flushing device is designed as a separate flushing module and arranged in the transport direction behind the cleaning chamber. This allows the separate processing of the process medium and the flushing medium, which can be collected in the separate modules, so that in each case a specific adapted treatment of the respective media can be made. In addition, in such an arrangement of cleaning chamber and purging the respective running cleaning and purging processes do not influence each other in an undesirable manner.
  • the rinsing device, a drying device and the cleaning chamber are modular and in any order coupled to each other. In this way, a freely definable sequence of cleaning processes with different process media and optionally rinsing and / or drying processes provided therebetween can be realized. This allows an advantageous adaptation to different cleaning requirements for the silicon material to be reprocessed.
  • the conveyor are associated with a receiving station and / or a dispensing station, which are formed for a supply and / or removal of the silicon material.
  • the receiving station and the discharge station can be designed as conveyor belts and allow a continuous transport of the silicon material into the at least one cleaning chamber and a removal of the treated silicon material from the cleaning chamber or the downstream rinsing device or the drying device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a cleaning chamber with a downstream purging device and a plurality of conveyor belts designed as conveyors.
  • a device 1 for the preparation of silicon material 3 has a plurality of successive sections overlapping in the vertical direction arranged automatic conveyors, which are designed as conveyor belts 2.1 to 2.7 and which are provided for the promotion of silicon material 3 in at least one transport direction 4.
  • the silicon material 3 can be conveyed through a cleaning chamber 5 and a downstream rinsing chamber 6 and supplied with process medium 7 and with rinsing medium 8.
  • a first conveyor belt 2.1 is designed as a receiving station and is provided for the transport of the silicon material 3 in the cleaning chamber 5.
  • the first conveyor belt 2.1 is arranged in the vertical direction above and overlapping a second conveyor belt 2.2 so that silicon material 3 can fall from the first conveyor belt 2.1 along a short free fall path to the second conveyor belt 2.2. It is common to all conveyor belts 2.1 to 2.7 that the silicon material 3 can be conveyed on a surface of an upper run 9 of a flexible, mesh-like and thus liquid-permeable belt 10 facing away from the conveyor belt 2.1 to 2.7.
  • a surface normal 11 of the surface of the upper strand 9 is aligned at least substantially in the vertical direction 14, so that a transport of the silicon material 3 in at least predominantly horizontal direction can take place through the circulating belt 10.
  • the conveyor belts 2.2 to 2.6 are aligned parallel to each other and the surface normals 11 take an acute angle with the vertical 14 a For example, an angle of 5 degrees to 30 degrees.
  • the second conveyor belt 2.2 as well as the other conveyor belts 2.3 and 2.4 are each assigned a wetting device.
  • the wetting arrangements designed as spray nozzle arrangements 12 which are partly in the vertical direction above the upper run 9 and partially are arranged in the vertical direction below the upper run 9, an at least almost all-round wetting of the silicon material 3 can be made with a process medium 7.
  • the process medium 7 is supplied to the spray nozzle assemblies 12 via medium lines 13, discharged by means of pressurization through nozzle orifices not shown in detail as a misted spray cone in the direction of the upper strand 9 and thus in the direction of the silicon material 3 and sprayed onto the silicon material 3.
  • the spray nozzle assemblies 12 are respectively associated with the conveyor belts 2.2, 2.3 and 2.4, wherein the spray cone of the spray nozzle devices 12 also detects the end regions of the conveyor belts 2.2 and 2.3. This ensures that the silicon material 3 is also wetted with process medium 7 during the orientation changes caused by the cascade-like arrangement of the conveyor belts.
  • Excess process medium 7 and provided with detached contaminants of the silicon material process medium 7 can drip down in the vertical direction and thus be included in a collection or treatment tank not shown in detail for disposal or treatment of the spent process medium 7.
  • the spray nozzle arrangements 12 are provided for a continuous delivery of process medium 7, so that the silicon material conveyed on the conveyor belts 2.2 to 2.4 is likewise exposed to a virtually continuous wetting with process medium.
  • the silicon material 3 rests with a first spatial orientation on the first conveyor belt 2.1 and is transported in the transport direction 4 onto the second conveyor belt 2.2. Due to the vertically downwardly offset, overlapping arrangement of the second conveyor belt 2.2 falls Silicon material 3 upon reaching an end region of the conveyor belt 2.1 in the vertical direction on the second conveyor belt 2.2, wherein a change in the spatial orientation of the silicon material 3 occurs, so a rotation takes place.
  • overlapping conveyor belts 2.1 to 2.7 form a turning device for the silicon material 3.
  • the conveyor belt 2.5 is provided for transferring the silicon material 3 from the cleaning chamber 5 into the rinsing chamber 6, in which a spray nozzle arrangement 12 is likewise provided which wets the silicon material at least almost on all sides with rinsing medium 8, in particular with deionized water.
  • a sorter which sorts the treated silicon material during or after a cleaning step in terms of the size of the individual chunks.
  • the sorting device is assigned to the dispensing station, so that sorting takes place after complete cleaning of the silicon material.

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Abstract

Ein Verfahren zum Aufbereiten bzw. Bearbeiten von Siliziummaterial (3) zur Durchführung eines Reinigungsprozesses weist folgende Schritte auf: Benetzen von Siliziummaterial (3), das in einer ersten räumlichen Orientierung ausgerichtet ist, mit einem ersten, flüssigen Prozessmedium (7), automatisierte Änderung der Orientierung des Siliziummaterials (3) mittels einer Wendeeinrichtung, Benetzen des Siliziummaterials (3) in der geänderten Orientierung mit dem ersten, flüssigen Prozessmedium (7). Dazu gehört eine entsprechende Reinigungs-Vorrichtung (1).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten bzw. Bearbeiten von Siliziummaterial
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten bzw. Bearbeiten von Siliziummaterial.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes derartiges Aufbereitungsverfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung werden für eine Reinigung von Silizium-Rohmaterial eingesetzt. Das Silizium-Rohmaterial, das insbesondere in Form unterschiedlich großer Silizium-Bruchstücke oder Brocken vorliegen kann, wird durch das Aufbereitungsverfahren für eine Weiterverarbeitung vorbereitet, beispielsweise um daraus Silizium-Wafer für die Halbleiterherstellung oder Silizium-Platten für die Solarzellenherstellung zu erzeugen. Für eine Aufbereitung wird das Siliziummaterial in eine Prozesskammer transportiert und dort mit einem oder mehreren flüssigen und/oder gasförmigen Prozessmedien oder Prozessmediumkombinationen behandelt, um oberflächliche Verschmutzungen wie beispielsweise Metallreste und/oder Oxidschichten zu beseitigen. Bei der Verwendung eines flüssigen Prozessmediums kann nicht gewährleistet werden, dass alle Oberflächenbereiche des Siliziummaterials mit dem Prozessmedium benetzt werden. Zudem ist können Reste des flüssigen Prozessmediums oder vom Prozessmedium abgelöste Verunreinigungen trotz eines nachfolgenden Spülvorgangs auf der Oberfläche des Siliziummaterials verbleiben.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung sowie ein eingangs genanntes Verfahren zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine verbesserte Reinigungswirkung für das Siliziummaterial erzielt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Das Verfahren und die Vorrichtung werden teilweise gemeinsam erläutert, wobei diese Erläuterungen sowie die entsprechenden Merkmale dennoch unabhängig für Verfahren und Vorrichtung gelten. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbereiten bzw. Bearbeiten von Siliziummaterial mit einem Reinigungspro- zess vorgesehen, wobei der Reinigungsprozess die Schritte aufweist: Benetzen von Siliziummaterial, das in einer ersten räumlichen Orientierung ausgerichtet ist, mit einem ersten, flüssigen Prozessmedium, automatisierte Änderung der Orientierung des Siliziummaterials mittels einer Wendeeinrichtung, Benetzen des Siliziummaterials in der geänderten Orientierung mit dem ersten, flüssigen Prozessmedium. Das Siliziummaterial, das insbesondere in Form von unregelmäßigen Bruchstücken mit einer typischen Kantenlänge von weniger als 10cm und einem typischen Volumen von weniger als 1000cm3, das heißt in ungefähr faustgroßen und kleineren Brocken oder Stücken vorliegt, wird zunächst in einer ersten räumlichen Ausrichtung mit einem ersten flüssigen Prozessmedium benetzt. Die räumliche Ausrichtung des Siliziummaterials ergibt sich willkürlich durch eine Beförderung der Brocken in die Prozesskammer, in der der Reinigungsprozess durchgeführt wird. Die Brocken liegen beispielsweise mit einer Kontaktfläche oder mit mehreren Kontaktpunkten auf einer Unterlage auf und werden in dieser räumlichen Ausrichtung mit dem flüssigen Prozessmedium benetzt, insbesondere besprüht. Trotz einer Besprühung des Siliziummaterials, die bevorzugt aus mehreren Raumrichtungen mit mehreren Sprühdüsen erfolgt, die insbesondere Sprühstrahlen oder Sprühnebel auf das Siliziummaterial aufbringen können, ist bedingt durch die Kontur der einzelnen Brocken nicht gewährleistet, dass alle Oberflächenabschnitte der typischerweise unregelmäßig geformten Bruchstücke des Siliziummaterials mit dem flüssigen Prozessmedium benetzt werden.
Um eine vorteilhafte Reinigungswirkung erzielen zu können, wird die Orientierung des Siliziummaterials nach der ersten Benetzung mit Prozessmedium mittels einer Wendeeinrichtung vorteilhaft automatisiert geändert, so dass das Siliziummaterial nunmehr auf einer anderen Kontaktfläche oder anderen Kontaktpunkten auf der Unterlage aufliegt und damit eine veränderte räumliche Orientierung einnimmt, also anders liegt. Somit können bei einem nochmaligen Aufbringen des flüssigen Prozessmediums auch Oberflächenabschnitte benetzt werden, die vor der Lageänderung nicht benetzt werden konnten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wendeeinrichtung derart ausgeführt, dass zumindest 50 Prozent des Siliziummaterials beim Wendevorgang eine Lageänderung von zumindest 20 Grad erfährt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest 75 Prozent des Siliziummaterials beim Wendevorgang eine Lageänderung von zumindest 20 Grad erfährt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Reini- gungsprozess zwischen zumindest drei Benetzungsvorgängen zumindest zwei Orientierungsänderungen stattfinden. Mit zumindest drei Reinigungsvorgängen, das heißt mit einer zeitlichen Abfolge von drei Benetzungsvorgängen für das Siliziummaterial und den zwischen den einzelnen Reinigungsvorgängen jeweils vorgesehenen Orientierungsänderungen, kann mit hoher Zuverlässigkeit eine zumindest nahezu vollständige Benetzung aller Außenoberflächen des Siliziummaterials mit dem Prozessmedium erreicht werden. Zwischen den Reinigungsvorgängen wird durch die Wendeeinrichtung jeweils eine Orientierungsänderung - A -
bewirkt, die gegebenenfalls noch nicht benetzte Oberflächenabschnitte einer nachfolgenden Benetzung mit Prozessmedium aussetzt. Einer Anzahl von n Reinigungsvorgängen steht damit eine Anzahl von n-1 Orientierungsänderungen gegenüber.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Benetzung des Siliziummaterials mit Prozessmedium auch zumindest während einer der Orientierungsänderungen stattfindet. Während der Orientierungsänderung, die gleichbedeutend mit einer Relativbewegung der einzelnen Brocken des Siliziummaterials gegenüber der Unterlage ist, können auch Oberflächenabschnitte des Siliziummaterials mit dem Prozessmedium benetzt werden können, die gegebenenfalls weder in der ersten noch in einer weiteren räumlichen Ausrichtung mit Prozessmedium benetzt werden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Reinigungswirkung mit einer geringen Anzahl von Orientierungsänderungen, insbesondere mit nur einer Orientierungsänderung, erzielt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass einem ersten Reinigungsprozess zumindest ein oder mehrere, insbesondere gleichartig ablaufende Reinigungsprozesse mit unterschiedlichen Prozessmedien nachgeschaltet sind, bei denen zumindest eine erste Benetzung des Siliziummaterials mit Prozessmedium, zumindest eine Orientierungsänderung des Siliziummaterials und zumindest eine weitere Benetzung des Siliziummaterials mit Prozessmedium vorgesehen sind. Durch eine Reihenschaltung mehrerer Reinigungsprozesse, die insbesondere jeweils zumindest zwei Benetzungsvorgänge und zumindest eine dazwischen vorgesehene Orientierungsänderung verwirklichen, kann eine Entfernung unterschiedlicher Verunreinigungen von der Außenoberfläche des Siliziummaterials, bevorzugt mit unterschiedlichen Prozessmedien, verwirklicht werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Prozessmedium zumindest eine Substanz aus der Gruppe : Flussäure (HF), Salzsäure (HCl), Salpetersäure (HNO3), Kalilauge (NaOH), insbesondere in wässriger Lösung, verwendet wird. Mit diesen Prozessmedien können Oxidschichten, Metallionen und andere Verunreinigungen von der Außenoberfläche des Siliziummaterials abgetragen werden. Die Substanzen werden insbesondere in einer wässrigen Lösung eingesetzt, um eine definierte, nicht zu aggressive Reinigungswirkung hervorrufen zu können. Die Substanzen können auch miteinander vermischt und in wässrige Lösung gebracht werden, um einen kombinierten Reinigungseffekt erzielen zu können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für einen ersten Reinigungsprozess als Prozessmedium in Wasser gelöste Flus- säure (HF(aq)) oder in Wasser gelöste Salpetersäure (HNO3(aq)), für einen zweiten Reinigungsprozess als Prozessmedium in Wasser gelöste Kalilauge (NaOH(aq)) und für einen dritten Reinigungsprozess als Prozessmedium in Wasser gelöste Salzsäure (HCI(aq)) eingesetzt werden. Mit dieser Abfolge von Prozessmedien in nacheinander geschalteten Reinigungsprozessen kann eine besonders zuverlässige Entfernung der relevanten Verschmutzungen an den Außenoberflächen des Siliziummaterials sichergestellt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach zumindest einem, insbesondere nach jedem, Reinigungsprozess ein Spül- prozess, insbesondere mit deionisiertem Wasser, mit einer Spüleinrichtung durchgeführt wird. Mit einem Spülprozess, der mit oder ohne Orientierungsänderung für das Siliziummaterial verwirklicht werden kann, können die vom Prozessmedium von der Außenoberfläche abgetragenen Verschmutzungen und auch das Prozessmedium selbst entfernt werden und behindern somit nicht die weitere Reinigung des Siliziummaterials in einem nachfolgenden Reinigungsprozess. Zudem wird verhindert, dass Reste von Prozessmedium eines vorgeschalteten Reinigungsschrittes in einem nachgelagerten Reinigungsschrittes mit dem dort verwendeten Prozessmedium in unerwünschter Weise reagieren. Der Spülprozess kann in der gleichen Prozesskammer wie der Reini- gungsprozess erfolgen, ebenso kann vorgesehen sein, dass das Siliziummaterial für den Spülprozess in eine separate Spülkammer mit Dosieröffnungen für das Spülmedium transportiert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine ringförmige Anordnung von Sprühdüsen vorgesehen, die eine zumindest nahezu allseitige Aufbringung des Spülmediums auf das Siliziummaterial ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der oder die Reinigungsprozesse mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen, insbesondere automatisierten, Förderung von Siliziummaterial, mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen Benetzung des Siliziummaterials mit Prozessmedium und mit zumindest einer Orientierungsänderung für das Siliziummaterial, insbesondere in einer Reinigungskammer, durchgeführt werden. Mit einer kontinuierlichen Förderung kann eine große Menge Siliziummaterial in einem kurzen Zeitabschnitt effektiv gereinigt werden. Die kontinuierliche Förderung des Siliziummaterials bedeutet, dass das Siliziummaterial mittels einer Fördereinrichtung in zumindest eine Raumrichtung bewegt wird und dabei zumindest eine erste Benetzungseinrich- tung, eine Wendeeinrichtung und eine zweite Benetzungseinrichtung passiert. Während die Benetzungseinrichtungen für die im Wesentlichen kontinuierliche Abgabe von Prozessmedium auf die Außenoberfläche des Siliziummaterials ausgebildet sind, ist die Wendeeinrichtung für eine im Wesentlichen kontinuierliche Orientierungsänderung des Siliziummaterials ausgebildet. Durch die Kombination einer kontinuierlichen Förderung des Siliziummaterials mit der kontinuierlichen Benetzung und der kontinuierlichen Orientierungsänderung erfährt ein einzelner Brocken des Siliziummaterials beim Passieren der ersten Benetzungseinrichtung eine erste Benetzung mit Prozessmedium. Anschließend findet ein Wendevorgang mit Orientierungsänderung statt und dann erfolgt beim Passieren der zweiten Benetzungseinrichtung eine weitere Beaufschlagung mit Prozessmedium. Damit kann ein fortlaufender Reinigungspro- zess verwirklicht werden, der dennoch eine zuverlässige Reinigung zu- mindest nahezu aller Oberflächenabschnitte des Siliziummaterials sicherstellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Siliziummaterial für eine Änderung der räumlichen Orientierung von einer ersten Fördereinrichtung auf eine beabstandet angeordnete zweite Fördereinrichtung gefördert wird, die unterhalb der ersten Fördereinrichtung angeordnet ist, so dass das Siliziummaterial von der ersten Fördereinrichtung unter Änderung der räumlichen Orientierung auf die zweite Fördereinrichtung fällt. Durch die Beabstandung der Fördereinrichtungen legt das Siliziummaterial zwischen den Fördereinrichtungen einen Wegabschnitt zurück, bei dem es zumindest kurzzeitig nicht mit einer Unterlage, dass heißt mit einer der Fördereinrichtungen, in Kontakt steht. Durch die Entfernung des Siliziummaterials von der ersten Fördereinrichtung und das Gelangen oder Aufbringen auf die zweite Fördereinrichtung wird die gewünschte Orientierungsänderung hervorgerufen. Bevorzugt sind die Fördereinrichtungen in vertikaler Richtung voneinander beabstandet, also übereinander angeordnet, so dass das Siliziummaterial von der ersten Fördereinrichtung auf die zweite Fördereinrichtung fällt und dadurch seine räumliche Ausrichtung bzw. Lage ändert. Die Orientierungsänderung kann auch durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der nacheinander angeordneten Fördereinrichtungen, insbesondere durch eine höhere Geschwindigkeit der jeweils nachgeschalteten Fördereinrichtung begünstigt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach zumindest einem Reinigungsprozess und/oder nach zumindest einem Spülprozess ein Trocknungsprozess für das Siliziummaterial durchgeführt wird. Damit kann verhindert werden, dass durch Feuchtigkeitsreste des Prozessmediums oder des Spülmediums an den Außenoberflächen des Siliziummaterials erneut Verschmutzungen anhaften. Zudem kann insbesondere bei Resten von Prozessmedium ein Fortschreiten der Reaktion des jeweiligen Prozessmediums mit der Außenoberfläche des Si- liziummaterials reduziert oder gestoppt werden. Der Trocknungsprozess ist bevorzugt als Heißlufttrocknung oder Infrarottrocknung vorgesehen, bei der das Siliziummaterial kontinuierlich durch eine Trocknungskammer transportiert wird, in der der Trocknungsvorgang stattfindet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Siliziummaterial, insbesondere zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, vorgesehen, die zumindest eine Fördereinrichtung zur Förderung von Siliziummaterial in zumindest einer Transportrichtung, mit zumindest einer der Fördereinrichtung zugeordneten Wendeeinrichtung zur Änderung einer räumlichen Orientierung des Siliziummaterials und mit jeweils zumindest einer in Transportrichtung vor der Wendeeinrichtung und einer in Transportrichtung nach der Wendeeinrichtung angeordneten Benetzungseinrichtung zur Benetzung des Siliziummaterials mit einem Prozessmedium aufweist. Die insbesondere automatische Fördereinrichtung ermöglicht eine kontinuierliche Förderung des Siliziummaterials in die zumindest eine Transportrichtung. Die Förderung des Siliziummaterials kann insbesondere entlang einer geradlinigen oder gekrümmten Raumlinie erfolgen. Eine automatisierte Förderung kann insbesondere durch eine fremd kraftbetriebene Fördereinrichtung verwirklicht werden, beispielsweise mit einem elektromotorischen Antrieb. Die Wendeeinrichtung kann aktiv oder passiv ausgeführt sein. Bei einer aktiven Wendeeinrichtung wird mittels einer zyklischen oder azyklischen Kraftausübung eine Orientierungsänderung für das Siliziummaterial hervorgerufen, beispielsweise durch einen Greifarm, der das Siliziummaterial ergreift und aktiv die räumliche Ausrichtung ändert. Bei einer passiven Wendeeinrichtung wird beispielsweise die durch den Transport ohnehin vorliegende Bewegungsenergie und/oder die potentielle Lageenergie des Siliziummaterials für eine Orientierungsänderung genutzt, womit eine konstruktiv einfach gestaltete Wendeeinrichtung verwirklicht werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fördereinrichtung ein umlaufendes, endloses Förderband mit einem Obertrum und einem Untertrum aufweist, wobei das Obertrum in einem spitzen Winkel zu einer Horizontalen ausgerichtet und für den Transport des Siliziummaterials vorgesehen ist. Das Obertrum und das Untertrum werden von einem endlosen, ringförmigen, aus flexiblem Material hergestellten, umlaufenden Band gebildet. Das Obertrum des Förderbandes ist der nach oben von der Fördereinrichtung weg weisende, in die Transportrichtung bewegbare Oberflächenbereich, dessen Flächennormale im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben gerichtet ist. Dieser Oberflächenbereich dient dem Siliziummaterial ohne weitere Hilfsmittel als Unterlage. Die Flächennormale kann insbesondere einen spitzen Winkel mit einer Vertikalen einnehmen, das heißt, dass das Siliziummaterial bei der Förderung einen Höhenunterschied überwindet. Mittels des endlosen Förderbandes und einer beispielsweise als Elektromotor ausgeführten Antriebseinrichtung kann eine große Menge an Siliziummaterial in geringer Zeit gefördert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Förderband aus einem für Prozessmedium durchlässigen Material, insbesondere einem Maschenmaterial, besteht. Damit ist gewährleistet, dass das Prozessmedium nach der Aufbringung auf die Außenoberfläche des Siliziummaterials abtropfen kann, ohne sich zwischen der Unterseite des Siliziummaterials und einer als geschlossene Oberfläche ausgeführten Unterlage zu sammeln. Damit kann insbesondere vermieden werden, dass sich an der Unterseite des Siliziummaterials die vom Prozessmedium abgetragenen Verunreinigungen ansammeln. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels einer unterhalb des Obertrums angeordneten Benetzungseinrichtung für Prozessmedium auch eine Benetzung der Unterseite des Siliziummaterials mittels im Wesentlichen vertikal nach oben gerichteter Sprühstrahlen erfolgen kann. Durch die durchlässige Gestaltung des Förderbandes kann somit sowohl eine Anreicherung von Verunreinigungen an der Unterseite des Siliziummaterials wie auch eine vorteilhafte Benetzung der Unterseite des Siliziummaterials bewirkt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Wendeeinrichtung zumindest eine, in einem spitzen Winkel zur Transportrichtung angeordnete, orthogonal und benachbart zu einer Oberfläche des Obertrums ausgerichtete Führungsschiene für eine Orientierungsänderung des Siliziummaterials ausgebildet ist. Dabei handelt es sich um eine passive Wendeeinrichtung, die in der Art eines Ablenkblechs eine im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung gerichtete Kraft auf das Siliziummaterial ausübt und damit eine Orientierungsänderung herbeiführen kann. Zu diesem Zweck ist die Führungsschiene benachbart zu einer Oberfläche des Obertrums angeordnet, so dass sie zumindest nahezu alle auf dem Obertrum aufliegenden Brocken des Siliziummaterials erfassen kann. Die Führungsschiene weist eine Ablenkoberfläche auf, die einen spitzen Winkel mit der Transportrichtung einnimmt und deren Flächenormale im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Durch die Fördereinrichtung in Transportrichtung gefördertes Siliziummaterial prallt im spitzen Winkel an die Führungsschiene und erfährt dadurch eine Krafteinwirkung orthogonal zur Transportrichtung, womit eine Orientierungsänderung hervorgerufen werden kann. Durch eine Einstellbarkeit des Winkels zwischen Führungsschiene und Transportrichtung kann die Stärke des Anpralls des Siliziummaterials an die Führungsschiene und damit die Wirkung des durch die Führungsschiene hervorgerufenen Wendevorgangs bestimmt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere, unterschiedlich orientierte Führungsschienen nacheinander am Obertrum angeordnet, um eine zuverlässige Orientierungsänderung für das Siliziummaterial zu gewährleisten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wendeeinrichtung durch eine Anordnung von zumindest zwei insbesondere in Transportrichtung überlappend angeordneten Förderbändern gebildet ist, um eine Orientierungsänderung zu bewirken. Die zumindest zwei Förderbänder können insbesondere beabstandet zueinander angeordnet sein, so dass das Siliziummaterial zwischen den Förderbändern einen freien Wegabschnitt zurücklegt, bei dem es zumindest kurzzeitig nicht mit einer Unterlage, dass heißt mit einer der Fördereinrichtungen, in Kontakt steht. Das Siliziummaterial entfernt sich vom ersten Förderband und trifft auf das zweite Förderband auf, wodurch die gewünschte Orientierungsänderung hervorgerufen wird. Bevorzugt sind die Förderbänder in vertikaler Richtung voneinander beabstandet, so dass das Siliziummaterial vom ersten Förderband in zumindest nahezu freiem Fall auf das zweite Förderband fällt und dadurch seine räumliche Ausrichtung ändert. Die Orientierungsänderung kann auch durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der nacheinander angeordneten Förderbänder, insbesondere durch eine höhere Geschwindigkeit des nachgeschalteten Förderbands begünstigt werden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die aufeinander folgenden Förderbänder winklig zueinander ausgerichtet sind, das heißt, dass die Transportrichtungen unterschiedlich, insbesondere gegenläufig, gewählt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine automatische Fördereinrichtung, zumindest eine Wendeeinrichtung und zumindest zwei Benetzungseinrichtungen in einer zumindest nahezu abgeschlossenen Reinigungskammer untergebracht sind, um ein Entweichen von Prozessmedium zu verhindern. Damit kann das typischerweise aggressive Prozessmedium auch mit großem Druck auf das Siliziummaterial aufgebracht, insbesondere vernebelt werden. Somit lässt sich eine vorteilhafte Reinigungswirkung erzielen, ohne dass eine Umgebung mit dem Prozessmedium beaufschlagt wird. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an einer Eintrittsöffnung und/oder an einer Austrittsöffnung der Reinigungskammer, durch die das Siliziummaterial in die Prozesskammer eingebracht oder aus der Prozesskammer abtransportiert werden kann, eine Abdichteinrichtung, insbesondere in Form von flexiblen Materialstreifen und/oder in Form eines Luft- oder Wasserschleiers vorgesehen, mit denen ein Austreten von vernebeltem Prozessmedium aus der Reinigungskammer nahezu vollständig verhindert werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Spüleinrichtung in die Reinigungskammer integriert ist. Damit kann eine vollständig integrierte nasschemische Reinigung des Siliziummaterials mit einem Prozessmedium und unmittelbar nachgeschaltetem Spülprozess in einer Reinigungskammer verwirklicht werden.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spüleinrichtung als separates Spülmodul ausgeführt und in Transportrichtung hinter der Reinigungskammer angeordnet ist. Dies ermöglicht die getrennte Aufbereitung des Prozessmediums und des Spülmediums, die in den getrennten Modulen aufgefangen werden können, so dass jeweils eine spezifisch angepasste Behandlung der jeweiligen Medien vorgenommen werden kann. Außerdem beeinflussen sich bei einer derartigen Anordnung von Reinigungskammer und Spüleinrichtung die jeweils ablaufenden Reinigungs- und Spülprozesse nicht gegenseitig in unerwünschter Weise.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spüleinrichtung, eine Trocknungseinrichtung und die Reinigungskammer modular und in beliebiger Reihenfolge aneinander ankoppelbar ausgeführt sind. Damit kann eine frei vorgebbare Reihenfolge von Reinigungsprozessen mit unterschiedlichen Prozessmedien und gegebenenfalls dazwischen vorgesehenen Spül- und/oder Trocknungsprozessen verwirklicht werden. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Anpassung an unterschiedliche Reinigungsanforderungen für das aufzubereitende Siliziummaterial. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fördereinrichtung eine Aufnahmestation und/oder eine Abgabestation zugeordnet sind, die für einen Zu- und/oder Abtransport des Siliziummate- rials ausgebildet sind. Die Aufnahmestation und die Abgabestation können als Förderbänder ausgeführt sein und ermöglichen einen kontinuierlichen Transport des Siliziummaterials in die zumindest eine Reinigungskammer und einen Abtransport des aufbereiteten Siliziummaterials aus der Reinigungskammer oder der nachgeschalteten Spüleinrichtung oder der Trocknungseinrichtung.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Reinigungskammer mit einer nachgeschalteten Spüleinrichtung und mehreren, als Förderbändern ausgeführten Fördereinrichtungen.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine Vorrichtung 1 zur Aufbereitung von Siliziummaterial 3 weist mehrere hintereinander abschnittsweise in vertikaler Richtung überlappend angeordnete automatische Fördereinrichtungen auf, die als Förderbänder 2.1 bis 2.7 ausgeführt sind und die zur Förderung von Siliziummaterial 3 in zumindest einer Transportrichtung 4 vorgesehen sind. Mittels der Förderbänder 2.1 bis 2.7 kann das Siliziummaterial 3 durch eine Reinigungskammer 5 und eine nachgeschaltete Spülkammer 6 gefördert werden und mit Prozessmedium 7 sowie mit Spülmedium 8 beaufschlagt werden.
Ein erstes Förderband 2.1 ist als Aufnahmestation ausgeführt und ist für den Transport des Siliziummaterials 3 in die Reinigungskammer 5 vorgesehen. Das erste Förderband 2.1 ist in vertikaler Richtung oberhalb und überlappend zu einem zweiten Förderband 2.2 angeordnet, so dass Siliziummaterial 3 von dem ersten Förderband 2.1 längs einer kurzen Freifallstrecke auf das zweite Förderband 2.2 fallen kann. Allen Förderbändern 2.1 bis 2.7 ist gemeinsam, dass das Siliziummaterial 3 auf einer vom Förderband 2.1 bis 2.7 weg weisenden Oberfläche eines Obertrums 9 eines flexiblen, maschenförmigen und somit flüssigkeitsdurchlässigen Bandes 10 gefördert werden kann. Dabei ist eine Flächennormale 11 der Oberfläche des Obertrums 9 zumindest im Wesentlichen in vertikaler Richtung 14 ausgerichtet, so dass durch das umlaufende Band 10 ein Transport des Siliziummaterials 3 in zumindest überwiegend horizontaler Richtung stattfinden kann. Um eine kompakte Anordnung der Förderbänder 2.2 bis 2.6 zu ermöglichen und somit den Platzbedarf der Reinigungskammer 5 und der nachgeschalteten Spülkammer 6 gering zu halten, sind die Förderbänder 2.2 bis 2.6 jeweils parallel zueinander ausgerichtet und die Flächennormalen 11 nehmen einen spitzen Winkel mit der Vertikalen 14 ein, beispielsweise einen Winkel von 5 Grad bis 30 Grad.
Dem zweiten Förderband 2.2 wie auch den weiteren Förderbändern 2.3 und 2.4 ist jeweils eine Benetzungseinrichtung zugeordnet. Mittels der als Sprühdüsenanordnungen 12 ausgeführten Benetzungseinrichtungen, die teilweise in vertikaler Richtung oberhalb des Obertrums 9 und teil- weise in vertikaler Richtung unterhalb des Obertrums 9 angeordnet sind, kann eine zumindest nahezu allseitige Benetzung des Siliziummaterials 3 mit einem Prozessmedium 7 vorgenommen werden. Das Prozessmedium 7 wird den Sprühdüsenanordnungen 12 über Mediumleitungen 13 zugeführt, mittels Druckbeaufschlagung durch nicht näher dargestellte Düsenöffnungen als vernebelter Sprühkegel in Richtung des Obertrums 9 und somit in Richtung des Siliziummaterials 3 ausgetragen und auf das Siliziummaterial 3 aufgesprüht. Durch die Anordnung der Sprühdüseneinrichtungen 12 in einer Reinigungskammer 5 kann eine Benetzung des Siliziummaterials 3 mit Prozessmedium 7 unter hohem Druck erfolgen, ohne dass das dadurch vernebelte Prozessmedium unkontrollierbar in die Umgebung austritt. Die Sprühdüsenanordnungen 12 sind jeweils des Förderbändern 2.2, 2.3 und 2.4 zugeordnet, wobei die Sprühkegel der Sprühdüseneinrichtungen 12 jeweils auch die Endbereiche der Förderbänder 2.2 und 2.3 erfasst. Damit ist sichergestellt, dass das Siliziummaterial 3 auch während der durch die kaskadenartige Anordnung der Förderbänder hervorgerufenen Orientierungsänderungen mit Prozessmedium 7 benetzt wird.
Überschüssiges Prozessmedium 7 und mit abgelösten Verunreinigungen des Siliziummaterials versehenes Prozessmedium 7 kann in vertikaler Richtung nach unten abtropfen und somit in einem nicht näher dargestellten Sammel- bzw. Aufbereitungsbecken für eine Entsorgung oder Aufbereitung des verbrauchten Prozessmediums 7 aufgenommen werden. Die Sprühdüsenanordnungen 12 sind für eine kontinuierliche Abgabe von Prozessmedium 7 vorgesehen, so dass das auf den Förderbändern 2.2 bis 2.4 geförderte Siliziummaterial ebenfalls einer nahezu kontinuierlichen Benetzung mit Prozessmedium ausgesetzt ist.
Das Siliziummaterial 3 liegt mit einer ersten räumlichen Ausrichtung auf dem ersten Förderband 2.1 auf und wird in Transportrichtung 4 auf das zweite Förderband 2.2 transportiert. Durch die vertikal nach unten versetzte, überlappende Anordnung des zweiten Förderbandes 2.2 fällt das Siliziummaterial 3 bei Erreichen eines Endbereichs des Förderbandes 2.1 in vertikaler Richtung auf das zweite Förderband 2.2, wobei auch eine Änderung der räumlichen Ausrichtung des Siliziummaterials 3 eintritt, also eine Drehung stattfindet. Gleiches gilt für die weiteren Förderbänder 2.3 bis 2.7, so dass das Siliziummaterial 3 bei jedem Übergang von dem vorhergehenden auf das nachfolgende Förderband 2.1 bis 2.7 eine Orientierungsänderung erfährt, wie dies schematisch in der Fig. 1 angedeutet ist. Somit bilden jeweils überlappend angeordnete Förderbänder 2.1 bis 2.7 eine Wendeeinrichtung für das Siliziummaterial 3.
Das Förderband 2.5 ist für eine Überführung des Siliziummaterials 3 aus der Reinigungskammer 5 in die Spülkammer 6 vorgesehen, in der ebenfalls eine Sprühdüsenanordnung 12 vorgesehen ist, die das Siliziummaterial zumindest nahezu allseitig mit Spülmedium 8, insbesondere mit deionisiertem Wasser, benetzt.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Sortiereinrichtung vorgesehen, die das behandelte Siliziummaterial während oder nach einem Reinigungsschritt hinsichtlich der Größe der einzelnen Brocken sortiert. Bevorzugt ist die Sortiereinrichtung der Abgabestation zugeordnet, so dass eine Sortierung nach vollständiger Reinigung des Siliziummaterials erfolgt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbereiten bzw. Bearbeiten von insbesondere festem Siliziummaterial (3) mit einem Reinigungsprozess mit den Schritten:
Benetzen von Siliziummaterial (3), das in einer ersten räumlichen Orientierung ausgerichtet ist, mit einem ersten, flüssigen Prozessmedium (7),
Änderung der Orientierung des Siliziummaterials (3) mittels einer Wendeeinrichtung,
Benetzen des Siliziummaterials (3) in der geänderten Orientierung mit dem ersten, flüssigen Prozessmedium (7).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reinigungsprozess zumindest drei Benetzungsvorgänge mit jeweils einer Orientierungsänderung dazwischen stattfinden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Benetzung des Siliziummaterials (3) mit Prozessmedium (7) auch während der Orientierungsänderung stattfindet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem ersten Reinigungsprozess zumindest ein oder mehrere insbesondere gleichartig ablaufende Reinigungsprozesse mit unterschiedlichen Prozessmedien (7) nachgeschaltet sind, bei denen zumindest eine erste Benetzung des Siliziummaterials (3) mit Prozessmedium (7), zumindest eine Orientierungsänderung des Siliziummaterials (3) und zumindest eine weitere Benetzung des Siliziummaterials (3) mit Prozessmedium (7) vorgesehen sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessmedium (7) zumindest eines aus der Gruppe : Flussäure (HF), Salzsäure (HCl), Salpetersäure (HNO3), Kalilauge (NaOH), insbesondere in wässriger Lösung, verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ersten Reinigungsprozess als Prozessmedium (7) in Wasser gelöste Flussäure (HF(aq)) oder in Wasser gelöste Salpetersäure (HNO3(aq)), für einen zweiten Reinigungsprozess als Prozessmedium (7) in Wasser gelöste Kalilauge (NaOH(aq)) und für einen dritten Reinigungsprozess als Prozessmedium (7) in Wasser gelöste Salzsäure (HCI(aq)) eingesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach zumindest einem, insbesondere nach jedem, Reinigungsprozess ein Spülprozess, insbesondere mit deionisiertem Wasser, mit einer Spüleinrichtung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Reinigungsprozesse mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen, insbesondere automatisierten, Förderung von Siliziummaterial (3), mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen Benetzung des Siliziummaterials (3) mit Prozessmedium (7) und mit zumindest einer Orientierungsänderung für das Siliziummaterial (3), insbesondere in einer Reinigungskammer (5), durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Siliziummaterial (3) für eine Änderung der räumlichen Orientierung von einer ersten Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) auf eine beabstandet angeordnete zweite Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) gefördert wird, die unterhalb der ersten Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) angeordnet ist, so dass das Siliziummaterial von der ersten Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) unter Änderung der räumlichen Orientierung auf die zweite Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) fällt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach zumindest einem Reinigungsprozess und/oder nach zumindest einem Spülprozess ein Trocknungspro- zess für das Siliziummaterial (3) durchgeführt wird.
11. Vorrichtung (1) zur Aufbereitung von Siliziummaterial (3), insbesondere zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, mit zumindest einer Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) zur Förderung von Siliziummaterial (3) in zumindest einer Transportrichtung (4), mit zumindest einer der Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) zugeordneten Wendeeinrichtung zur Änderung einer räumlichen Orientierung des Siliziummaterials (3) und mit jeweils zumindest einer in Transportrichtung (4) vor der Wendeeinrichtung und einer in Transportrichtung nach der Wendeeinrichtung angeordneten Benetzungseinrichtung (12) zur Benetzung des Siliziummaterials (3) mit einem Prozessmedium (7).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) langgestreckt ausgeführt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) ein umlaufendes, endloses Förderband mit einem Obertrum (9) und einem Untertrum aufweist, wobei das Obertrum (9) in einem spitzen Winkel zu einer Horizontalen ausgerichtet und für den Transport des Siliziummaterials (3) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) aus einem für Prozessmedium (7) durchlässigen Material, insbesondere einem Maschenmaterial, besteht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Wendeeinrichtung zumindest eine, in einem spitzen Winkel zur Transportrichtung (4) angeordnete, orthogonal und benachbart zu einer Oberfläche des Obertrums (9) ausgerichtete Führungsschiene für eine Orientierungsänderung des Siliziummaterials (3) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeeinrichtung durch eine Anordnung von zumindest zwei insbesondere in Transportrichtung (4) überlappend angeordneten Förderbändern (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7) gebildet ist, um eine Orientierungsänderung des Siliziummaterials (3) zu bewirken.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine automatische Fördereinrichtung (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7), zumindest eine Wendeeinrichtung und zumindest zwei Benetzungseinrichtungen (12) in einer zumindest im Wesentlichen abgeschlossenen Reinigungskammer (5) untergebracht sind, um ein Entweichen von Prozessmedium (7) zu verhindern, wobei vorzugsweise eine Spüleinrichtung (12) in die Reinigungskammer (5) integriert ist.
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