ES2587613T3 - Procedimiento para la purificación de fragmentos de silicio policristalino - Google Patents

Procedimiento para la purificación de fragmentos de silicio policristalino Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la purificación de fragmentos de silicio policristalino en un baño de purificación de carácter ácido que comprende un circuito de ácido en el que se hace circular ácido, comprendiendo la purificación varios ciclos de purificación, en donde en el caso de cada uno de los ciclos de purificación se consume una determinada cantidad de ácido, estando depositadas las respectivas cantidades de consumo de cada uno de los ciclos de purificación en un sistema de dosificación controlado por ordenador como parámetros de la instalación, en donde por medio de un integrador del sistema de dosificación, las cantidades de ácido consumidas en cada uno de los ciclos de purificación se suman en un consumo global de ácido en el baño de purificación, en donde después de alcanzarse un consumo total de ácido en el baño de purificación de 5-10 l por medio de una bomba de dosificación de membrana o después de alcanzarse un consumo global de ácido en el baño de purificación de 10-30 l mediante un sistema de dosificación gravimétrico, se retira de un recipiente de reserva una cantidad de ácido no consumido correspondiente al consumo global de ácido en el baño de purificación, y ésta se aporta al baño de purificación, siendo la relación de cantidad de ácido hecha circular en litros a masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el baño de purificación en kg mayor que 10.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino
La invencion se refiere a un procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino.
Silicio policristalino, abreviado polisilicio, se prepara hoy en dfa industrialmente en grandes cantidades y sirve, entre otros, como materia prima para aplicaciones en la fotovoltaica y para las fabricaciones de monocristales en el caso de fabricantes de obleas. En el caso de todas las aplicaciones se desea una elevada pureza de la materia prima.
El silicio muy puro se obtiene, habitualmente, mediante descomposicion termica de compuestos de silicio ligeramente volatiles y, por lo tanto, faciles de purificar a traves de procedimientos de destilacion tales como, p. ej., triclorosilano. En este caso, el silicio se separa de forma policristalina en forma de varillas con diametros tfpicos de 70 a 300 mm y longitudes de 500 a 2500 mm.
Una parte esencial de estas varillas policristalinas se continua elaborando a continuacion mediante estiramiento del crisol (procedimiento de Czochralski o CZ) para formar monocristales o se utiliza para la fabricacion de material base policristalino para la fotovoltaica. En ambos casos se requiere silicio muy puro y fundido lfquido. Para ello, se funde en crisoles silicio solido.
En este caso, las varillas policristalinas se desmenuzan antes de la fundicion, habitualmente mediante herramientas trituradoras metalicas tales como quebrantadoras de mordazas o trituradoras cilmdricas, martillos o cinceles.
En el caso del desmenuzamiento, el silicio muy puro se contamina, sin embargo, con atomos extranos. En este caso, se trata particularmente de residuos de carburos de metales o de diamante, asf como de impurezas metalicas.
Por lo tanto, los fragmentos de silicio para aplicaciones de alto valor tal como, p. ej., para el crecimiento controlado de monocristales, se purifican antes del tratamiento ulterior y/o del empaquetamiento. Esto sucede habitualmente en una o varias etapas de purificacion en humedo qmmicas.
En este caso, pasan a emplearse mezclas a base de diferentes compuestos qmmicos y/o de acidos, en particular con el fin de separar de nuevo de la superficie los atomos extranos adheridos.
El documento EP 0 905 796 B1 reivindica un procedimiento para la preparacion de silicio que presenta una baja concentracion de metales, caracterizado por que el silicio se lava en una purificacion previa en al menos una etapa con una disolucion de purificacion oxidante que contiene los compuestos fluoruro de hidrogeno (HF), acido clortndrico (HCl) y peroxido de hidrogeno (H2O2) y en una purificacion principal se lava, en otra etapa, con una disolucion de purificacion que contiene acido mtrico (HNO3) y acido fluortndrico (HF), y para la hidrofilizacion se lava en otra etapa con una disolucion de purificacion oxidante.
Condicionado por el arrastre de acido en el agua de lavado, por la reaccion qmmica con partfculas de metales y para la disolucion del silicio en el caso de ataque qmmico de HF/HNO3 se consume acido.
Para el mantenimiento de una determinada concentracion de acido es, por lo tanto, constantemente necesario continuar dosificando acido reciente.
El documento DE 10 2007 039 626 A1 da a conocer un procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino en un bano de purificacion acido, comprendiendo la purificacion varios ciclos de purificacion, en donde en cada uno de los ciclos de purificacion se consume una determinada cantidad de acido, en donde por medio de un sistema de dosificacion, el acido no consumido es aportado al bano de purificacion. El documento da a conocer, ademas, un procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino en un bano de purificacion acido que comprende un circuito de acido en el que se hace circular el acido.
De manera diferente que en la purificacion de discos de silicio, el material a granel a purificar, condicionado por las distintas clases de tamano de los fragmentos de silicio policristalino, presenta constantemente superficies cambiantes.
El polisilicio se puede clasificar en tamanos de fragmentos, que en lo que sigue se definen en cada caso como distancia mayor entre dos puntos sobre la superficie de un fragmento de silicio (= longitud max.) como sigue:
• tamano de fragmento 1 (BG 1) en mm: aprox. 3 a 15;
• tamano de fragmento 2 (BG 2) en mm: aprox. 10 a 40;
• tamano de fragmento 3 (BG 3) en mm: aprox. 20 a 60;
• tamano de fragmento 4 (BG 4) en mm: aprox. 40 a 110;
• tamano de fragmento 5 (BG 5) en mm: aprox. 110 a 170;
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• tamano de fragmento 6 (BG 6) en mm: aprox. 150 a 230.
Las superficies espedficas para los distintos tamanos de fragmentos ascienden a:
• BG 6: aprox. 0,05 cm2/g;
• BG 5: aprox. 0,5 cm2/g;
• BG 4: aprox. 1 cm2/g;
• BG 3: aprox. 2 cm2/g;
• BG 2: aprox. 5 cm2/g;
• BG 1: aprox. 10 cm2/g.
La cantidad de dosificacion de acidos recientes en mezclas de HF/HNO3 o bien disoluciones de HF/HCI/H2O2, vease el documento EP 0 905 796 B1, oscila entre BG 6 y un tamano de fragmento 1, entre 1 y 2000 litros por hora.
Tambien en el caso de tamanos de fragmento iguales del polisilicio, la superficie espedfica oscila entre diferentes cargas en al menos un 20%. Tambien en este caso, el consumo de acido y, con ello, las cantidades de dosificacion requeridas, oscilan de una carga a otra.
Esto significa que la dosificacion posterior debena ser adaptada constantemente al mismo tamano de fragmento tambien en el caso de fragmentos de silicio policristalino, con el fin de mantener constantes las condiciones del bano de purificacion.
Con el fin de garantizar una realizacion estable del proceso durante la purificacion de polisilicio, que esta previsto para aplicaciones en la industria de los semiconductores, de acuerdo con la experiencia, el sistema de dosificacion debena presentar una precision de 10% o mejor.
Una dosificacion posterior manual (modo de proceder manual) es muy compleja y apenas puede garantizar una precision de dosificacion de este tipo.
Por lo tanto, la dosificacion posterior para una determinada clase de tamanos de fragmentos se adapta siempre a cargas con la superficie espedfica mayor dentro de esta clase de tamanos de fragmento.
Una gran parte de la carga de un tamano de fragmento determinado va acompanada siempre con ello de una sobredosificacion, lo cual conduce obligatoriamente a un mayor consumo de acido y no hace rentable al proceso.
Alternativamente, puede tener lugar una regulacion ampliamente automatizada de la dosificacion posterior.
Circuitos de regulacion se utilizan en instalaciones qmmicas, entre otros, para la regulacion de la temperatura, para la regulacion del nivel, para la regulacion del caudal de paso o para la regulacion del valor del pH.
Regulaciones habituales se basan en mediciones continuas del tamano a regular.
Para ello, se emplean sensores correspondientes que proporcionan continuamente valores de medicion.
No obstante, en el estado actual de la tecnica no estan disponibles sensores con los que se determine de forma continua la composicion de disoluciones de purificacion qmmicas con contenido en varios componentes y que pudieran proporcionar los valores de medicion correspondientes sin una demora de tiempo.
La determinacion de la composicion de este tipo de disoluciones requiere una realizacion paralela de varios procedimientos de analisis diferentes para la determinacion de los componentes individuales.
Por ejemplo, se conocen electrodos selectivos de iones para la determinacion potenciometrica de fluoruro con la que se pueda determinar el contenido en HF de una mezcla de ataque qmmico de HF/HNO3.
El contenido en nitrato en una mezcla de HF/HNO3 se puede determinar, por ejemplo, mediante un procedimiento fotometrico.
Alternativamente, la composicion de este tipo de disoluciones se puede determinar aplicando un procedimiento de titulacion sobre la base del metodo DET (DET = titulacion de puntos de equivalencia dinamica).
Un procedimiento correspondiente se conoce, p. ej., del documento DE 198 52 242 A1.
Este procedimiento se refiere a la determinacion de la concentracion de acidos en una mezcla de acidos mediante titulacion del punto de equivalencia dinamico, combinando la mezcla de acidos consistente en acido mtrico, acido fluorlddrico, acido hexafluorosilfcico y, eventualmente, otros compuestos organicos y/o inorganicos, con un tttulo de
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caracter basico hasta que se alcance un punto de equivalencia que se encuentra entre una concentracion de iones hidrogeno de 10-2 a 10-3,5, a continuacion, se combina con el tftulo hasta que se alcance un punto de equivalencia que se encuentra entre una concentracion de iones hidrogeno de 10-4 a 10-5 y, finalmente, se combina con el tftulo hasta que se alcance un punto de equivalencia que se encuentra entre una concentracion de iones hidrogeno de 10-
10a 10-11.
No obstante, tanto el procedimiento de titulacion recien descrito como tambien los procedimientos de analisis llevados a cabo paralelamente proporcionan solo un valor cada 5 a 60 minutos.
Para la dosificacion posterior de acidos pueden pasar a emplearse bombas de membrana o sistemas gravimetricos tales como balanzas de dosificacion.
Sin embargo, se ha demostrado que con bombas de dosificacion de este tipo no siempre se puede alcanzar la precision de dosificacion deseada de 10% o mejor.
Habitualmente, bombas de membrana de aire comprimido y bombas de dosificacion a motor presentan una valvula de purga en la tubena de aspiracion. Esto ha de contrarrestar el problema de que en el caso de las primeras carreras de un cilindro de aspiracion se aspira tambien aire. Solo despues de algunas carreras se ha desprendido de nuevo el aire de las tubenas.
Sin embargo, se ha comprobado que estas valvulas de purga no trabajan de manera fiable cuando se aspiran medios agresivos tales como acidos.
Tambien en el caso de sistemas gravimetricos habituales tales como balanzas de dosificacion, la precision de dosificacion es, en el mejor de los casos, de 10%.
En virtud de la imprecisa dosificacion posterior, no es posible una realizacion estable del proceso.
El documento DE 198 15 039 A1 da a conocer un procedimiento para la purificacion de discos de silicio en un bano de purificacion de caracter acido, comprendiendo la purificacion varios ciclos de purificacion, en donde en cada uno de los ciclos de purificacion se consume una cantidad determinada de acido, estimandose un consumo global de acido en el bano de purificacion y, despues de alcanzar un consumo total de acido en el bano de purificacion, un sistema de dosificacion retira una cantidad de dosificacion determinada de acido no consumido de un recipiente de reserva y la aporta al bano de purificacion.
A partir de la problematica descrita resulto el planteamiento del problema de la invencion.
El problema se resuelve mediante un procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino en un bano de purificacion de caracter acido, comprendiendo la purificacion varios ciclos de purificacion, en donde en el caso de cada uno de los ciclos de purificacion se consume una determinada cantidad de acido, estando depositadas las respectivas cantidades de consumo de cada uno de los ciclos de purificacion en un sistema de dosificacion controlado por ordenador como parametros de la instalacion, en donde por medio de un integrador del sistema de dosificacion, las cantidades de acido consumidas en cada uno de los ciclos de purificacion se suman en un consumo global de acido en el bano de purificacion, en donde despues de alcanzarse un consumo total de acido en el bano de purificacion de 5-10 l por medio de una bomba de dosificacion de membrana o despues de alcanzarse un consumo global de acido en el bano de purificacion de 10-30 l mediante un sistema de dosificacion gravimetrico, se retira de un recipiente de reserva una cantidad de acido no consumido correspondiente al consumo global de acido en el bano de purificacion, y esta se aporta al bano de purificacion, siendo la relacion de cantidad de acido hecha circular en litros a masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion en kg mayor que 10.
El procedimiento de acuerdo con la invencion se refiere a la purificacion de fragmentos de silicio policristalino.
En el caso del silicio policristalino se trata preferiblemente de fragmentos de los tamanos de fragmento BG 1 a BG 6.
La purificacion tiene lugar en un bano de purificacion que contiene un ftquido de purificacion de caracter acido o bien en el que se dosifica posteriormente un ftquido de purificacion de caracter acido.
Para la purificacion pasan a emplearse, preferiblemente, mezclas acuosas de acidos tales como HF o HNO3. Preferiblemente, se trata de una mezcla acuosa a base de HF y HNO3.
Preferiblemente, el bano acido comprende uno o mas de los acidos elegidos del grupo consiste en HF, HNO3, H2O2 y HCl.
La purificacion comprende varios ciclos de purificacion.
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Un ciclo de purificacion o fase se distingue porque uno (o varios) cuencos del proceso, en cada caso llenados con preferiblemente alrededor de 5 a 10 kg de fragmented de polisilicio, se incorporan mediante un sistema de manipulacion adecuado en un bano de acido y despues de 1 a 1000 s se retira o retiran de nuevo.
Por cada ciclo de purificacion se consume una cantidad determinada de acido.
Esta cantidad es diferente en funcion del tamano de fragmento del polisilicio, lo cual esta relacionado con las distintas superficies espedficas de los tamanos de fragmento.
Preferiblemente, en el procedimiento de acuerdo con la invencion se purifican sucesivamente diferentes tamanos de fragmento del silicio policristalino.
De preferencia, primeramente se purifican fragmentos de silicio policristalino de un primer tamano de fragmento, que presentan una superficie espedfica menor que los fragmentos de silicio policristalino purificados subsiguientemente en el mismo bano de purificacion de un segundo tamano de fragmento.
Con ello, la dosificacion posterior se adapta a las superficies espedficas variables del polisilicio.
La cantidad a dosificar posteriormente de acido depende del tamano de fragmento del silicio y, en el caso de emplear mas de un acido, tambien del tipo de acido.
En el caso de una mezcla empleada de preferencia de HF/HNO3, se dosifican posteriormente tanto HF como tambien HNO3. Para ambos componentes de la mezcla esta previsto preferiblemente un sistema de dosificacion propio.
La cantidad de dosificacion para HNO3 es mayor que la cantidad de dosificacion para HF tal como se muestra mas adelante con ayuda de un ejemplo.
Preferiblemente, todas las cantidades de dosificacion por ciclo de purificacion se depositan para cada uno de los tamanos de fragmento a purificar en el sistema de dosificacion controlado por ordenador.
Preferiblemente, se depositan valores de experiencia y/o cantidades de consumo experimentalmente determinadas para cada uno de los tamanos de fragmento como parametros en una receta del sistema de dosificacion controlado por ordenador.
Estas cantidades de consumo se suman con un integrador del sistema de dosificacion controlado por ordenador durante los distintos ciclos de purificacion.
Por consiguiente, despues de cada uno de los ciclos de purificacion se dispone de un consumo global actual de acido en el bano de purificacion.
Conforme a la invencion, sin embargo solo se dosifica posteriormente acido no consumido (reciente) cuando el consumo global actual de acido en el bano de purificacion corresponda a un intervalo de dosificacion optimo del sistema de dosificacion.
Por lo tanto, no se prefiere dosificar posteriormente de inmediato despues de cada uno de los ciclos de purificacion, lo cual sena lo esperado. Sin embargo, se ha demostrado que de esta forma no se alcanzana la estabilidad del proceso deseada.
Como sistemas dosificadores pueden pasar a emplearse bombas de membrana, preferiblemente bombas de membrana de aire comprimido, u otras bombas dosificadoras, preferiblemente bombas dosificadoras a motor.
Asimismo, se adecuan sistemas dosificadores gravimetricos, preferiblemente balanzas de dosificacion.
Tambien pueden utilizarse paralelamente varios de estos sistemas dosificadores elegidos del grupo consistente en bomba de membrana de aire comprimido, bomba de dosificacion a motor y sistema de dosificacion gravimetrico.
Preferiblemente, para cada uno de los acidos a dosificar posteriormente esta previsto un sistema de dosificacion propio.
Las cantidades de dosificacion optimas para los sistemas de dosificacion empleados se basan preferiblemente en cada caso en valores de experiencia que pueden obtenerse mediante ensayos de la estabilidad del proceso para diferentes tamanos de fragmentos y cantidades de dosificacion.
Las bombas de membrana de aire comprimido y bombas de dosificacion a motor tienen habitualmente un rendimiento de dosificacion de 1 a 20 l/min. Por lo tanto, en un minuto pueden dosificarse hasta 20 l.
Los autores de la invencion han comprobado en el marco de investigaciones experimentales que en el caso de cantidades de dosificacion de 1 a 2 l con bombas de este tipo solo se alcanza una precision de dosificacion, en el mejor de los casos, de 10%. Esto depende en particular de la no fiabilidad precedentemente descrita de las valvulas
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de purga. Por cada carrera de la bomba se transportan aprox. 200 ml. Solo despues de 10 carreras (= 2 l de cantidad de dosificacion) el aire aspirado se ha desprendido de las tubenas.
Solo por encima de aprox. 5 a 10 litros de cantidad de dosificacion las bombas de membrana de aire comprimido trabajan con la precision requerida. Estos aprox. 5 a 10 litros corresponden en el caso de las bombas de membrana de aire comprimido a la cantidad de dosificacion optima.
En el caso de emplear un sistema de dosificacion gravimetrico se llena primeramente un recipiente con acido procedente de un tanque de reserva y se pesa.
Preferiblemente, el recipiente no se llena por completo, sino a lo sumo al 75% de la cantidad de llenado maxima. Un recipiente con una cantidad de llenado maxima de 20 l se llena, por ejemplo, como maximo hasta 15 l.
La cantidad de dosificacion optima asciende, en funcion del tamano del recipiente, aproximadamente a 10 a 30 l. Son menos preferidos recipientes mayores que tambien posibilitanan cantidades de dosificacion mas elevadas, dado que esto va a expensas de la precision de dosificacion en el caso de pequenas cantidades de dosificacion.
No obstante, antes de cada proceso de dosificacion adicional se ha de dejar reposar la balanza. Esto tiene como consecuencia de que solo cada 3 minutos puede tener lugar un proceso de dosificacion.
En el caso de una cantidad de dosificacion de 15 l son posibles, por lo tanto, como maximo 300 l/h de rendimiento de dosificacion.
Tambien se ha demostrado que la relacion entre la cantidad que se encuentra en el bano qmmico de fragmento de polisilicio a purificar a la cantidad de acido hecha circular tiene una influencia significativa sobre el comportamiento de respuesta con respecto al consumo de acido.
Si la relacion (cantidad de acido hecha circular en l / cantidad de polifragmento en kg en el bano qmmico) es menor que 10, las concentraciones del bano no se pueden mantener de forma estable.
La demanda insuficiente de cantidad minima conduce ya a una clara cafda en la concentracion del acido mayor que 10%.
Esto esta ligado con condiciones del proceso fuertemente oscilantes. En el caso de una relacion (cantidad de acido hecha circular en l / cantidad de polifragmento en kg en el bano qmmico) menor que 10, la cantidad minima que se desprende conduce a una oscilacion del proceso mayor que 10%.
Por el contrario, si la relacion (cantidad de acido hecha circular en l / cantidad de polifragmento en kg en el bano qmmico) es mayor que 10, las concentraciones en el bano se pueden mantener estables.
La demanda erronea en la cantidad minima conduce, en virtud del gran efecto tampon a una cafda en la concentracion de acido menor que 10%.
Esto conduce a concentraciones de acido estables.
Solo en el caso de una relacion (cantidad de acido hecha circular en l / cantidad de polifragmento en kg en el bano qmmico) mayor que 10, la cantidad minima que se desprende conduce a una oscilacion del proceso menor que 10%.
Por lo tanto, la invencion se refiere tambien a un procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino en un bano de purificacion de caracter acido, que comprende un circuito de acido en el que el acido es hecho circular, caracterizado por que la relacion de cantidad de acido hecha circular en litros a la masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion en kg es mayor que 10.
Preferiblemente, la relacion de cantidad de acido hecha circular en litros a la masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion en kg es 15 a 200, de manera particularmente preferida de 50 a 170 y, de manera muy particularmente preferida de 100 a 150.
Para la purificacion de 10 kg de fragmento de polisilicio se han de hacer circular mas de 100 l de acido.
Ejemplos
Una cantidad de dosificacion por ciclo de dosificacion o bien fase se establece para cada uno de los tamanos de fragmento del polisilicio en una receta. Tambien la cantidad de dosificacion minima que puede ser dosificada con una precision de 10% o mejor esta establecida como parametro de la instalacion.
El integrador del sistema de dosificacion suma la cantidad de acido restante en el bano hasta que se alcance la cantidad de dosificacion minima permitida.
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El sistema de dosificacion se pone en marcha cuando el integrador indica que en el circuito de acido falta la cantidad mmima permitida.
A continuacion, el sistema de dosificacion transporta la cantidad minima permitida de un recipiente de reserva que contiene el lfquido de purificacion o acido a dosificar posteriormente.
La cantidad minima permitida se aporta al circuito mixto de acido del bano de purificacion.
Las siguientes Tablas 1 y 2 se refieren a un bano de purificacion en el que se encuentran cuatro cuencos del proceso. Los cuencos del proceso sirven para recoger el polisilicio a purificar.
La Tabla 1 muestra cantidades de dosificacion de HF y HNO3 para los distintos tamanos de fragmento en l/fase o bien l/ciclo de purificacion
Tabla 1
Tamano de fragmento
HF al 60% en peso en l/fase HNO3 al 85% en peso en l/fase
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0,02 0,1
5
0,2 1
4
0,4 1,4
3
0,6 3,2
2
1,2 7,1
La Tabla 2 muestra cantidades de dosificacion de HF y HNO3 para los distintos tamanos de fragmento en l/h Tabla 2
Tamano de fragmento
HF en l/h HNO3 en l/h
6
1
6
5
12 60
4
22 66
3
40 204
2
80 720
Se puede reconocer que las cantidades de dosificacion para los distintos tamanos de fragmentos se diferencian grandemente.
En el circuito de acido se encuentran circulando 3000 litros de HF/HNO3.
Por cada grupo de cuenco del proceso se requieren, en funcion de los productos, cantidades muy diferentes.
Solo cuando se alcanza una cantidad minima de 10 l de HF o bien de 10 l de HNO3, la bomba de membrana de aire comprimido continua dosificando.
Por cada fase se purifican cuatro cuencos del proceso, en cada caso con 5 kg de polifragmento.
La relacion (cantidad de acido hecha circular en l / cantidad de polifragmento en kg en el bano qmmico) asciende a 150.
Con ello, el bano de acido tiene un gran efecto tampon.
La dosificacion tiene lugar con una bomba de membrana de aire comprimido, sumandose las cantidades de acido restantes por fase a una cantidad minima tanto para HF como para HNO3 de 10 l y teniendo lugar solo entonces la dosificacion posterior en el circuito mixto del acido.
Ataque quimico de diferentes tamanos de fragmento
Se purificaron conforme a la invencion diferentes tamanos de fragmentos. Primeramente, se purifico polisilicio del tamano de fragmento 6, luego del tamano de fragmento 5, etc.
La Tabla 3 muestra las horas en las que se purificaron los distintos tamanos de fragmento.
Hora
Tamano de fragmento
6 a 7 h
6
7 a 8 h
5
8 a 9 30 h
4
9 30 a 11 h
3
11 a 12
2
La invencion se explica seguidamente tambien con ayuda de la Fig. 1 y la Fig. 2
5 La Fig. 1 muestra el contenido de HF en el bano de purificacion en % en peso para los tamanos de fragmentos purificados a las diferentes horas conforme a la Tabla 3.
La Fig. 2 muestra el contenido de HNO3 en el bano de purificacion en % para los distintos tamanos de fragmento conforme al plan de purificacion segun la Tabla 3.
De las Figs 1 y 2 puede deducirse que el contenido en HF y HNO3 en la disolucion de ataque qmmico oscila solo 10 muy poco, independientemente del tamano de fragmento que es purificado.
Esto muestra las ventajas particulares del procedimiento de acuerdo con la invencion.
La invencion hace posible, mediante un retardo controlado por ordenador de la dosificacion posterior a base de cantidades de dosificacion optimas determinadas para sistemas de dosificacion habituales y relativamente economicos asegurar una estabilidad del proceso, hasta ahora no alcanzada en el estado de la tecnica, mediante 15 una dosificacion mas exacta.
El consumo total de acido es menor que en los procedimientos aplicados en el estado de la tecnica mediante mediciones de concentracion o procedimientos de titulacion. Con ello, el nuevo procedimiento es tambien mas rentable que los metodos conocidos.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la purificacion de fragmentos de silicio policristalino en un bano de purificacion de caracter acido que comprende un circuito de acido en el que se hace circular acido, comprendiendo la purificacion varios ciclos de purificacion, en donde en el caso de cada uno de los ciclos de purificacion se consume una determinada cantidad de acido, estando depositadas las respectivas cantidades de consumo de cada uno de los ciclos de purificacion en un sistema de dosificacion controlado por ordenador como parametros de la instalacion, en donde por medio de un integrador del sistema de dosificacion, las cantidades de acido consumidas en cada uno de los ciclos de purificacion se suman en un consumo global de acido en el bano de purificacion, en donde despues de alcanzarse un consumo total de acido en el bano de purificacion de 5-10 l por medio de una bomba de dosificacion de membrana o despues de alcanzarse un consumo global de acido en el bano de purificacion de 10-30 l mediante un sistema de dosificacion gravimetrico, se retira de un recipiente de reserva una cantidad de acido no consumido correspondiente al consumo global de acido en el bano de purificacion, y esta se aporta al bano de purificacion, siendo la relacion de cantidad de acido hecha circular en litros a masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion en kg mayor que 10.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la relacion de cantidad de acido que se hace circular, en litros, a la masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion, en kg, es de 15 a 200.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, en el que la relacion de cantidad de acido que se hace circular, en litros, a la masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion, en kg, es de 50 a 170.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 3, en el que la relacion de cantidad de acido que se hace circular, en litros, a la masa de los fragmentos de polisilicio que se encuentran en el bano de purificacion, en kg, es de 100 a 150.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el sistema de dosificacion comprende una bomba de dosificacion o una balanza de dosificacion.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o segun la reivindicacion 5, en el que el bano de purificacion comprende uno o varios acidos, elegidos del grupo consistente en HF, HCl, H2O2 y HNO3.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 5 o segun la reivindicacion 6, en el que en los varios ciclos de purificacion se purifican diferentes clases de tamanos de los fragmentos de silicio.
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el bano de purificacion comprende al menos dos acidos, y para cada uno de los acidos esta previsto un sistema dosificador separado, controlado por ordenador, que abastece al bano de purificacion con acido no consumido.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2526268B1 (es) * 2013-06-03 2015-10-20 Manuel BORREGO CASTRO Procedimiento de limpieza de vasos de disolución y posterior dosificación de medio de disolución y equipo modular móvil de limpieza y dosificación para su puesta en práctica
WO2015013489A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 Alpha Consolidated Holdings Inc. Bottle with expansion chamber and pinch grips
DE102013223883A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
JP6200857B2 (ja) * 2014-06-03 2017-09-20 信越化学工業株式会社 多結晶シリコンロッドの製造方法、多結晶シリコンロッド、および、多結晶シリコン塊
DE102015209629A1 (de) * 2015-05-26 2016-12-01 Wacker Chemie Ag Verpackung von Polysilicium
EP3617144A4 (en) * 2017-04-24 2021-02-17 Tokuyama Corporation PROCESS FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON FRAGMENT AND PROCESS FOR MANAGING THE SURFACE METAL CONCENTRATION OF POLYCRYSTALLINE SILICON FRAGMENT
KR20240034859A (ko) * 2020-08-27 2024-03-14 가부시키가이샤 도쿠야마 다결정 실리콘 파쇄괴
CN112768553B (zh) * 2020-12-30 2023-05-02 横店集团东磁股份有限公司 一种丝网印刷返工片的清洗方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964956A (en) * 1974-10-24 1976-06-22 General Dynamics Corporation System for maintaining uniform copper etching efficiency
US5175502A (en) 1990-09-14 1992-12-29 Armco Steel Company, L.P. Method and apparatus for determining acid concentration
US5439569A (en) 1993-02-12 1995-08-08 Sematech, Inc. Concentration measurement and control of hydrogen peroxide and acid/base component in a semiconductor bath
DE4325543A1 (de) 1993-07-29 1995-02-02 Wacker Chemitronic Verfahren und Vorrichtung zur naßchemischen Behandlung von Siliciummaterial
DE19741465A1 (de) * 1997-09-19 1999-03-25 Wacker Chemie Gmbh Polykristallines Silicium
EP1101243A1 (de) 1998-03-02 2001-05-23 Mostafa Sabet Verfahren zum wechseln eines in einem behandlungsbecken enthaltenen behandlungsmediums und anlage zur ausführung des verfahrens
DE19815039A1 (de) 1998-03-02 1999-09-16 Mostafa Sabet Verfahren zum Wechseln eines in einem Behandlungsbecken enthaltenen Behandlungsmediums und Anlage zur Ausführung des Verfahrens
JP3945908B2 (ja) * 1998-05-18 2007-07-18 関西電力株式会社 発電プラントの薬液注入制御装置
DE19852242A1 (de) 1998-11-12 2000-06-08 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von Säuren in einem Säuregemisch
JP2000302594A (ja) 1999-02-18 2000-10-31 Mitsubishi Materials Polycrystalline Silicon Corp 多結晶シリコンの洗浄方法
DE10063600A1 (de) 2000-12-20 2002-07-04 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zum Enstellen einer vorgegebenen HF-Konzentration in einem Reinigungsbad für Wafer
CN2524265Y (zh) 2001-12-26 2002-12-04 中国石化集团齐鲁石油化工公司 微量液体输送自控装置
JP4462146B2 (ja) * 2004-09-17 2010-05-12 栗田工業株式会社 硫酸リサイクル型洗浄システムおよび硫酸リサイクル型過硫酸供給装置
DE102006031105A1 (de) 2006-07-05 2008-01-10 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Reinigung von Polysilicium-Bruch
DE102006040830A1 (de) 2006-08-31 2008-03-06 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Aufarbeitung einer Ätzmischung, die bei der Herstellung von hochreinem Silicium anfällt
DE102007039626A1 (de) 2007-08-22 2009-02-26 Wacker Chemie Ag Verfahren zum Reinigen von polykristallinem Silicium
CN101318656B (zh) 2008-05-04 2011-06-22 华南师范大学 多晶硅的冶金提纯方法
DE102009023124A1 (de) 2008-05-28 2009-12-03 Ipt International Plating Technologies Gmbh Verfahren zur galvanischen Kupferbeschichtung und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
US7905963B2 (en) * 2008-11-28 2011-03-15 Mitsubishi Materials Corporation Apparatus and method for washing polycrystalline silicon
CN101493702B (zh) * 2009-03-05 2010-08-18 彭永宏 一种液体水泥助磨剂流量的控制方法及装置

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