ITRM940494A1

ITRM940494A1 - "procedimento e dispositivo per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio".

Info

Publication number: ITRM940494A1
Application number: IT94RM000494A
Authority: IT
Inventors: Heinz Herzer; Harald Voit
Original assignee: Wacker Chemitronic
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-01-27
Also published as: IT1272344B; JPH07187900A; DE4325543A1; ITRM940494A0

Abstract

La invenzione riguarda un procedimento per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno e altri agenti di trattamento contenenti sostanze attive reattiva con azione corrosiva oppure pulenti, nonché un dispositivo per la esecuzione del procedimento. Nel caso del procedimento, il materiale di silicio viene trasportato lungo un percorso per mezzo di una catena di stazioni di trattamento disposte in fila, collegate l'una con l'altra, e in ciascuna stazione di trattamento alimentato con il materiale di trattamento. Durante il trasporto del materiale di silicio viene atteso uno stato, nel quale i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive hanno assunto lungo il percorso di trasporto un decorso continuo. Questo stato viene mantenuto mediante l'aggiunta a dosaggio delle sostanze attive reattive.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PER IL TRATTAMENTO CHIMICO PER VIA UMIDA DI MATERIALE DI SILICIO"

DESCRIZIONE

La invenzione riguarda un procedimento per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno e con altri agenti di trattamento contenenti sostanze attive reattive con azione corrosiva oppure pulente e un dispositivo della esecuzione del procedimento.

La produzione di elementi costruttivi elettronici costituiti da silicio purissimo richiede ripetutamente passaggi di procedimento, nei quali il materiale semiconduttore deve venire trattato chimicamente per via umida. Questo può avvenire per scopi di pulitura, ad esempio per sciogliere via impurezze che aderiscono superficialmente, oppure per scopo di comparazione di superfici, ad esempio asportando mediante attacco chimico uno strato di materiale di fette di silicio, il quale è stato danneggiato mediante precedenti passaggi di lavorazione. Se viene impiegato un agente di trattamento contenente fluoruro di idrogeno, il trattamento del materiale di silicio provoca anche una asportazione di materiale, in quanto il materiale di silicio presenta già uno strato di ossido sulla superficie oppure viene ossidato per mezzo di un agente ossidante contenuto nell'agente di trattamento.

Il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno ed altri agenti di trattamento contenenti sostanze attive reattive con azione corrosiva oppure pulente, ha luogo finora in maniera tale che il materiale da trattare venga alimentato con l'agente di trattamento per un determinato periodo di tempo. A tale scopo il materiale di silicio viene immerso in un contenitore, che contiene l'agente di trattamento. Se l'agente di trattamento possiede una azione corrosiva, l'asportazione di materiale da raggiungere è in tal caso proporzionale al tempo di azione dell'agente di trattamento. Per sospendere una reazione di attacco chimico o l'agente di trattamento viene diluito, ad esempio con acqua deionizzata, per tanto a lungo finché esso perde la sua reattività, oppure il materiale di silicio viene fatto reagire in un bagno di arresto, ad esempio in un contenitore con acqua deionizzata.

Si procede in maniera uguale quando viene impiegato un agente di trattamento con azione pulente e il materiale di silicio deve venire successivamente lavato.

Questa modalità di andamento ha alcuni gravosi svantaggi, per cui vengono danneggiate sia la economicità del procedimento, come pure la qualità del trattamento. Nel caso del trattamento ad intervalli descritto del materiale di silicio, la composizione dell'agente di trattamento viene continuamente variata per mezzo del consumo di sostanze attive reattive e della formazione di prodotti di reazione. La reattività dell'agente di trattamento si riduce costantemente in conseguenza del consumo di sostanze attive reattive, mentre il grado di contaminazione dell'agente di trattamento aumenta con il procedere dell'utilizzo . Per questo le condizioni di trattamento per le cariche successive del materiale di silicio diventano sempre più sfavorevoli e diventa pressoché impossibile trattare il materiale di silicio con qualità immutata. Inoltre l'agente di trattamento, a causa delle impurezze che si raccolgono, deve venire scambiato già frequentemente, sebbene la sua reattività consentisse ancora l'ulteriore impiego.

Un altro svantaggio riguarda la sospensione della reazione di trattamento chimico oppure il termine della pulitura per diluizione dell'agente di trattamento. Per motivi della protezione ambientale, è necessario riutilizzare l'agente di trattamento usato oppure almeno eliminarlo in maniera ecologica. La preventiva diluizione dell'agente di trattamento utilizzato rincara questadue possibilità dello smaltimento. Se il trattamento viene interrotto mediante reazione del materiale di silicio in un bagno di arresto, nel trattamento chimico di fette di silicio risultano particolari problemi, poiché l'andamento di trattamento chimico non può venire arrestato con sufficiente rapidità. Esso dura un determinato tempo, per far reagire le fette di silicio dal contenitore con l'agente di trattamento nel bagno di arresto, poiché in primo luogo bisogna aspettare finché l'agente di trattamento sia scolato dalle fette e dal supporto delle fette, prima che queste possano venire immerse nel bagno di arresto.

A causa di questo ritardo di tempo si formano macchie non desiderate, che danneggiano la qualità delle fette, le quali sono correnti per lo specialista sotto il concetto "staining". Si è dimostrato che già 3 fino a 5 secondi per la reazione delle fette di silicio possono essere troppo lunghe e dar luogo a macchie di corrosione.

Esisteva perciò il compito di trovare un procedimento per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno ed altri agenti di trattamento contenenti sostanze attive reattive con azione corrosiva oppure pulente, il quale evitasse gli svantaggi nominati, abbassasse il consumo dell'agente di trattamento e riducesse il dispendio da apportare per la eliminazione oppure la riutilizzazione dell'agente di trattamento utilizzato. Inoltre in essoesisteva il compito di indicare un dispositivo con il quale il procedimento poteva venire condotto.

Il compito viene risolto mediante un procedimento per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno ed altri agenti di trattamento contenenti sostanze attive reattive con azione corrosiva oppure pulente, caratterizzato dal fatto che

a) il materiale di silicio viene trasportato lungo un percorso attraverso una catena di stazioni di trattamento disposti in fila, collegate l'una con l'altra, e in ciascuna stazione di trattamento viene alimentato con l'agente di trattamento;

b) l'agente di trattamento presenta in ciascuna stazione di trattamento una composizione, nella quale le sostanze attive reattive sono contenute in una determinata concentrazione e per ciascuna sostanza attiva reattiva risulta un determinato profilo di concentrazione lungo il percorso di trasporto;

c) durante il trasporto del materiale di silicio viene atteso un momento, nel quale i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive hanno assunto un decorso continuo;

d) mediante aggiunta a dosaggio di sostanze attive reattive all'agente di trattamento, viene mantenuto uno stato stazionario, durante il quale i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive rimangono costanti nel tempo;

e) dalla catena delle stazioni di trattamento viene prelevato l'agente di trattamento impoverito di sostanze attive reattive.

Inoltre il compito viene risolto mediante un dispositivo secondo la parte caratterizzante della rivendicazione indipendente del dispositivo.

Agenti di trattamento particolarmente idonei sono soluzioni acquose che contengono, come sostanze attive reattive, un miscuglio di fluoruro di idrogeno (HF) e acido nitrico (HN03) oppure un miscuglio di fluoruro di idrogeno, cloruro di idrogeno (HCl) e perossido di idrogeno (H202). Inoltre nell'agente di trattamento possono essere contenute anche sostanze ausiliarie, ad esempio tensioattive oppure formatori di chelati. La azione corrosiva, nel caso degli agenti di trattamento con le sostanze attive reattive HF ed N03 , si basa sulle equazioni (1) e (2) di reazione che si svolgono parallelamente:

(1)

(2) Le equazioni (3) (4) di reazione indicano azioni secondarie, secondo le quali l'acido nitroso (HN02) formatosi in (1) reagisce ulteriormente per formare gas nitrosi, parzialmente con consumo di acido nitrico.

(3 )

(4 )

Con un agente di trattamento contenente come sostanze attive reattive HF, HC1 e H202, viene parimenti chimicamente attaccato il materiale di silicio. La asportazione di materiale ha luogo secondo le equazioni (5), (6) e (7) di reazione. Parallelamente si svolgono reazioni secondarie (equazioni (8) e (9)), secondo le quali l'acido ipocloroso (H0C1) formatosi secondo la equazione (5) reagisce ulteriormente per formare prodotti secondari gassosi.

(5<)>

<(6)>

(<7)>

(<3>)

(<9>) Le equazioni (2) e (7) sono identiche. Quindi la azione corrosiva in ambedue i casi si basa sul fatto che il diossido di silicio viene fatto reagire per formare l'acido esafluorosilicico (H2SiF6) solubile in acqua. Pur tuttavia la azione corrosiva dell'agente di trattamento può venire indebolita per mezzo di una scelta opportuna della concentrazione delle sostanze attive reattive anche in quanto si può parlare meglio di una azione che pulisce il materiale di silicio. La differenza della azione pulente verso quella corrosiva consiste nel fatto che la velocità della asportazione del materiale è molto limitata e il fulcro del trattamento sta nell'allontanamento sulla superficie del materiale di silicio di impurezze che aderiscono, in modo particolare metalli adsorbiti. Ad esempio agenti di trattamento a base di HF, HCl e H202, che contengono queste sostanze attive in parti in massa di 0,5:8:0,5 fino a 5:23:5 (HF:HCl:H202) , agiscono sul materiale di silicio come pulenti. Tali agenti di trattamento vengono perciò indicati anche come mordenti. Per contro il materiale di silicio viene corroso quando esso viene alimentato ad esempio con un agente di trattamento che contiene ambedue le sostanze attive reattive HF e HN03 in parti in massa di 1:3 fino ad 1:100 (HF :HNO3).

Secondo il procedimento rivendicato, il materiale di silicio viene trasportato attraverso una catena di più stazioni di trattamento e in ciascuna stazione di trattamento viene alimentato con l'agente di trattamento, nel qual caso 1 <1 >agente di trattamento contiene le sostanze attive reattive in una determinata concentrazione. Lungo il percorso di trasporto del materiale di silicio, la presenza di una sostanza attiva reattiva nell'agente di trattamento può venire descritta sulla scorta di un profilo di concentrazione. Il profilo di concentrazione di una sostanza attiva reattiva non è necessariamente continuo e può ad esempio presentare un salto di concentrazione improvviso da una stazione di trattamento alla successiva. Nel trasporto del materiale di silicio,si imposta però dopo un certo tempo in conseguenza della reazione chimica, rimescolamento e trascinamento, un profilo di concentrazione continuo per ciascuna sostanza attiva reattiva. Un profilo di concentrazione contìnuo che si imposta, è assestato sostanzialmente dalle composizioni che l'agente di trattamento aveva in una stazione di trattamento prima che esso sia pervenuto ad una reazione chimica e ad uno scambio di sostanze tra le stazioni di trattamento adiacenti. Dopo che i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive hanno assunto, durante il trasporto del materiale di silicio, un decorso continua, mediante aggiunta a dosaggio secondo un programma di sostanze attive reattive all'agente di trattamento e mediante il prelievo di un corrispondente volume di agente di trattamento dalla catena delle stazioni di trattamento, viene mantenuto uno stato stazionario. Questo si distingue per il fatto che la concentrazione di una sostanza attiva reattiva che regna in una stazione di trattamento rimane costante nel tempo e il profilo di concentrazione di una sostanza attiva reattiva continuo nel suo decorso rimane invariato lungo il percorso di trasporto del materiale di silicio.

Durante lo stato stazionario, ciascuna carica di materiale di silicio, nella misura in cui essa viene trasportata con uguale velocità e tempo di permanenza attraverso la catena delle stazioni di trattamento, incontra condizioni identiche per il trattamento chimico per via umida. Il materiale di silicio può venire trasportato attraverso le stazioni di trattamento in continuo oppure ad intervalli. Le condizioni di trattamento che rimangono uguali assicurano un risultato di trattamento immutato. Poiché fino alla impostazione dello stato stazionario il materiale di silicio viene già trasportato attraverso le stazioni di trattamento, mediante la scelta di altre condizioni di trasporto, ad esempio mediante la scelta di una velocità di trasporto più limitata, bisogna aver cura che anche per questo materiale di silicio venga raggiunto un risultato di trattamento confrontabilmente soddisfacente.

Il numero delle stazioni di trattamento da collegare l'una con l'altra è liberamente selezionabile entro ampi limiti. Preferibilmente vengono impiegate catene con 2 fino 20 stazioni di trattamento, in modo particolarmente preferito con 3 fino a 10 stazioni di trattamento. Le stazioni di trattamento sono costruite preferibilmente in maniera tale che esse offrano spazio al materiale di silicio da trattare e ad una quantità di agente del trattamento sufficiente per l'immersione completa del materiale di silicio. Una tale modalità costruttiva compatta riduce la perdita in sostanze attive reattive mediante reazioni secondarie che le consumano.

Nel senso della invenzione, per gli scopi di pulitura vengono impiegate come agenti di trattamento soluzioni acquose contenenti le sostanze attive reattive HF, HCl e H202, nel qual caso la concentrazione di HF nell'agente di trattamento ammonta a 0,5 fino a 10% in peso, preferibilmente 1 fino a 5% in peso, la concentrazione di HCl ammonta a 8 fino a 23% in peso, preferibilmente 14 fino a 20% in peso e la concentrazione di H202 ammonta a 0,5 fino a 10% in peso, preferibilmente 1 fino a 5% in peso. Questo agente di trattamento nel senso della invenzione viene indicato come povero di sostanza attiva, quando il contenuto in HCl èabbassato al di sotto di circa 12% in peso. L'agente ditrattamento preferito per l'attacco chimico di materiale di silicio contiene in una soluzione acquosa le sostanze attive reattive HF ed HN03 con una concentrazione di 1 fino a 20% in peso, preferibilmente 5 fino a 10% in peso (HF) e con una concentrazione di 10 fino ad 80% in peso, preferibilmente 30 fino a 60% in peso (HN03). Questo agente di trattamento viene indicato nel senso della invenzione come povero di sostanza attiva, quando il contenuto il fluoruro di idrogeno è abbassato al di sotto di circa 0,5% in peso. Per un agente di trattamento contenente le sostanze attive reattive HF ed HN03 con azione corrosiva è stato trovato (D.L. Klein e D.J. D'Stefan in J. Electrochem. Soc,, Voi. 109, pagine37-43 (1962)), che la velocità v della asportazione di materiale è dipendente dalla temperatura T dell'agente di trattamento, dalla velocità relativa w con la quale l'agente di trattamento si muove sulla superficie del materiale di silicio e dalla concentrazione in fluoruro di idrogeno nell'agente di trattamento. Se nell'attacco chimico del materiale di silicio con un idoneo agente di trattamento contenente HF ed NHN03, il calore di reazione che si forma viene asportato attraverso uno scambiatore di calore e vengono impostati rapporti di corrente immutati, Te w possono venire considerati costanti nel tempo e viene fissata una dipendenza esponenziale della velocità v dell'asportazione di materiale dalla concentrazione di fluoruro di idrogeno.

In modo particolare nel caso del trattamento di fette di silicio con un agente di trattamento con azione corrosiva, in modo particolare con un agente di trattamento contenente le sostanze attive reattive HF ed HN03, si è dimostrato come particolarmente vantaggioso alimentare il materiale di silicio sia nella prima come anche nella ultima stazione di trattamento con un agente di trattamento il quale contiene fluoruro di idrogeno in concentrazioni che sono così limitate, che l'asportazione di materiale provocata è trascurabile. In modo particolarmente preferito l'agente di trattamento nello stato stazionario nella prima e nell'ultima stazione di trattamento presenta una concentrazione in fluoruro di idrogeno di 0,1 fino a 0,5% in peso. Per raggiungere questo, ancora prima che si sia pervenuti ad una reazione chimica e ad uno scambio di sostanze tra stazioni di trattamento adiacenti, l'agente di trattamento viene approntato almeno nella prima e nell'ultima stazione di trattamento in una composizione la quale contiene poco oppure nessun fluoruro di idrogeno. Dopo che durante il trasporto del materiale di silicio si è impostato un profilo di concentrazione continuo per fluoruro di idrogeno e viene mantenuto uno stato stazionario, il tempo necessario al termine del trattamento per la reazione del materiale di silicio in un bagno di arresto oppure di lavaggio non è svantaggioso sul risultato del trattamento :il materiale di silicio viene alimentato nell'ultima stazione di trattamento con un agente di trattamento la cui concentrazione in fluoruro di idrogeno è così limitata che nella reazione manca una formazione non desiderata di macchie. E' inoltre vantaggioso organizzare il dosaggio successivo di acido nitrico e fluoruro di idrogeno all'agente di trattamento per il mantenimento dello stato stazionario in modo tale che il materiale di silicio nell'ultima stazione di trattamento venga alimentato con un agente di trattamento il quale è stato completato con la necessaria aliquota di acido nitrico e corrispondentemente in almeno una stazione di trattamento, la quale si trova tra la prima e l'ultima stazione di trattamento, venga impiegato un agente di trattamento completato della necessaria aliquota in fluoruro di idrogeno. Agente di trattamento impoverito in sostanze attive reattive, il cosiddetto acido vecchio, viene più favorevolmente prelevato dalla prima stazione di trattamento della catena. Per mezzo di questa conduzione di flusso di sostanza è pressoché escluso che materiale di silicio ampiamente corroso possa venire contaminato nell'ultima stazione di trattamento da sostanze estranee disciolte nell'agente di trattamento. La quantità di fluoruro di idrogeno necessaria per il raggiungimento di una determinata asportazione per attacco chimico e il vantaggio che l'aliquota in fluoruro di idrogeno nell'acido vecchio è il più possibile limitata, determinano il tempo di permanenza necessario per l'attacco chimico nella catena delle stazioni di trattamento.

Se l'agente di trattamento viene impiegato per la pulitura del materiale di silicio, tempi di reazione più lunghi al termine del trattamento sono meno critici. In questo caso nello stato stazionario si mira a profili di concentrazione per le sostanze attive reattive i quali garantiscono che le sostanze attive reattive nell’agente di trattamento vengano utilizzate il più completamente possibile e che compaia il più possibile poco scarto. In modo particolarmente preferito, il materiale di silicio durante il trasporto attraverso la catena delle stazioni di trattamento viene alimentato con un agente di trattamento, il quale contiene una concentrazione di sostanze attive reattive continuamente crescente da una stazione di trattamento alla successiva. Questo viene preferibilmente raggiunto con ciò che nello stato stazionario il materiale di silicio nell'ultima stazione di trattamento viene alimentato con l'agente di trattamento al quale sono state successivamente dosate sostanze attive reattive da completare e al quale viene prelevato agente di trattamento della prima stazione di trattamento impoverito delle sostanze attive reattive. In questo modo viene alimentato materiale di silicio già ampiamente pulito, prima che esso lasci la ultima stazione di trattamento, infine con l'agente di trattamento più puro e più reattivo, prima che esso lasci la ultima stazione di trattamento,

Purché nello stato stazionario sia garantito il decorso continuo dei profili di concentrazione delle sostanze attive reattive, quindi il decorso di concentrazioni di ciascuna sostanza attiva reattiva lungo il percorso di trasporto non presenta alcuna improvvisa variazione (è continua), i pensieri della invenzione comprendono anche profili di concentrazione diversi da quelli precedentemente descritti includono il pensiero della invenzione. Così la concentrazione di una sostanza attiva reattiva nell'agente di trattamento lungo il percorso di trasporto può all'inizio del trattamento essere elevata e diminuire continuamente oppure da un livello basso salire ad un livello elevato e nuovamente scendere, nel qual caso le variazioni di concentrazione possono essere lineari oppure non lineari. Il profilo di concentrazione può eventualmente presentare anche zone nelle quali la concentrazione di una sostanza attiva reattiva rimane costante. Infine il decorso del profilo di concentrazione di una sostanza attiva reattiva può essere uguale oppure differente da quello di un'altra sostanza attiva reattiva dello stesso agente di trattamento.

Per il trattamento secondo il procedimento conformemente alla invenzione è idoneo materiale di silicio policristallino oppure monocristallino del tipo e origine più svariato,preferibilmente in forma di barre, corpi modellati, frammenti, granulato e fette.

Altri dettagli per il procedimento risultano anche dalla descrizione che segue di due dispositivi idonei per la esecuzione del procedimento. Nel caso dei dispositivi rappresentati schematicamente nelle figure si tratta di forme di esecuzione preferite, le quali non limitano in alcun modo il pensiero della invenzione. Nelle figure sono rappresentati i dati caratteristici che contribuiscono alla migliore comprensione dell'invenzione. Numeri di riferimento uguali indicano uguali dati caratteristici del dispositivo.

La figura 1 mostra come esempio di esecuzione un dispositivo nel quale il materiale di silicio, durante la durata del trattamento, viene alimentato in continuo con agente di trattamento, nella figura 1 B è rappresentata una stazione di trattamento della figura 1 in dettaglio. La figura 2 mostra come esempio di esecuzione un dispositivo nel quale il materiale di silicio, durante la durata del trattamento, viene alimentato ad intervalli con l'agente di trattamento. Nella figura 2b è rappresentata una stazione di trattamento della figura 2 in dettaglio.

Il dispositivo secondo la figura 1 e lb è costituito da una catena di più stazioni di trattamento 1 collegate l'una con l'altra. La alimentazione del materiale di silicio in una stazione di trattamento ha luogo in un vano di trattamento, il quale viene formato da una vasca 2 e da un canale 3 orizzontale, che attua il collegamento alla stazione di trattamento adiacente. Nel canale orizzontale possono eventualmente essere previste chiuse 4 con l'aiuto delle quali il trasporto del materiale di silicio e lo scambio dell'agente di trattamento tra due stazioni di trattamento può venire temporaneamente interrotto. Un dispositivo di trasporto 5 rende possibile il trasporto del materiale di silicio 6 da trattare attraverso la catena delle stazioni di trattamento. Il dispositivo di trasporto 5 è posto in maniera tale che con ciò il materiale di silicio possa venire trasportato direttamente oppure all1interno di un cesto di supporto 7. Sono particolarmente idonei dispositivi di trasporto a base di rulli, nastrioppure nastri trasportatori ad elementi articolati. Come cesti di supporto 7 sono presi in considerazione, a seconda del tipo del silicio da trattare, in modo particolare bacinelle impilabili (per barre, frammenti oppure granulato) oppure punti di supporto (per fette). Nello stato di esercizio, ciascuna vasca è riempita con l'agente di trattamento fino ad un determinato livello N. Con l'aiuto della pompa 8 l'agente di trattamento viene continuamente asportato dal vano di trattamento di una stazione di trattamento e avviato in primo luogo attraverso la tubazione di deflusso 9 ad un dispositivo 10 di separazione, ad esempio ad un filtro. Nel dispositivo di separazione l'agente di trattamento viene liberato dal materiale solido asportato, il quale si forma nel trattamento chimico per via umida. Dopo di che l'agente di trattamento viene ricondotto nel vano di trattamento attraverso la tubazione di afflusso 11. Nel ciclo formato dalla tubazione di deflusso e di afflusso sono integrati eventualmente uno scambiatore di calore 12 per la termostatizzazione dell'agente di trattamento ed un contenitore 13 di prodotto preliminare. Si può rinunciare a unatermostatizzazione dell'agente di trattamento quando non esiste alcuna particolare dipendenza del trattamento dalla temperatura (ad esempio nel caso di agenti di trattamento diluiti, debolmente reattivi).

Le stazioni di trattamento possono essere munite ogni volta singolarmente oppure nella loro globalità di una copertura 14 a tenuta di gas, la quale impedisce la uscita dei gas di reazione e la loro diluizione attraverso l'atmosfera circostante. I gas di reazione vengono aspirati in forma concentrata attraverso una apertura nella copertura ed eventualmente riutilizzati. Di regola è sufficiente dotare della copertura a tenuta di gas soltanto quelle stazioni di trattamento, nelle quali durante il trattamento del materiale di silicio ha luogo anche uno sviluppo di gas. In un perfezionamento della invenzione si è pensato di conformare le vasche 2 e le coperture 14 a tenuta di pressione e di effettuare il trattamento del materiale di silicio sotto pressione. In questo modo perdono di importanza le reazioni secondarie che non influenzano il materiale di silicio, che consumano agente di trattamento, così che l'agente di trattamento viene impiegato sostanzialmente in maniera più efficace.

Per il mantenimento dello stato stazionario del trattamento del materiale di silicio, l'agente di trattamento può venire alimentato per mezzo di tubazioni 15 di alimentazione con le quali ciascuna vasca è equipaggiata in caso di bisogno, in maniera controllata con le sostanze attive reattive. Almeno una stazione di trattamento della catena è collegata ad una tubazione di smaltimento 16 per la asportazione di agente di trattamento impoverito di sostanze attive reattive.

All'inizio di un trattamento, ad esempio un pila di cesti di supporto riempiti con materiale di silicio viene immersa per mezzo di un dispositivo di innalzamento e di abbassamento non mostrato nella figura, nella prima stazione di trattamento 17 e la vasca viene eventualmente chiusa con un coperchio 18. La pila viene poi trasportata, con l'aiuto del dispositivo di trasporto, da stazione di trattamento a stazione di trattamento ed infine estratta dall'ultima stazione di trattamento 19. Durante il trasporto, tra stazioni di trattamento adiacenti, ha luogo un trascinamento e un rimescolamento dell'agente di trattamento. Preferibilmente, altre pile vengono introdotte nella prima stazione di trattamento a determinate distanze di tempo, cosi che più pile si trovino contemporaneamente sul percorso attraverso le stazioni di trattamento collegate l'una con l'altra. Il materiale di silicio rimane immerso nell'agente di trattamento durante il trasporto attraverso la catena delle stazioni di trattamento.

Per mezzo di un costante controllo della composizione dell'agente di trattamento viene atteso un momento in cui i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive lungo il percorso di trasporto hanno assunto un decorso continuo. Quando avviene questo caso, a seconda del consumo atteso, si dà inizio all'aggiunta a dosaggio di sostanze attive reattive e al prelievo di un corrispondente volume di agente di trattamento. Eventualmente nello stato stazionario, una parte dell'agente di trattamento può venire ripompata dall'ultima stazione di trattamento 19 nella prima stazione di trattamento 17, per mezzo di una tubazione di adduzione non indicata nella figura. Questo è particolarmente da raccomandare quando il rimescolamento dell'agente di trattamento dalla seconda stazione di trattamento nella prima deve venire ridotto.

Con il dispositivo secondo la figura 2 e 2b, il materiale di silicio viene trasportato nei cesti di supporto 7 attraverso una catena di stazioni di trattamento 1 disposte in fila, nel qual caso il materiale di silicio viene alimentato con l'agente di trattamento ad intervalli. Le stazioni di trattamento sono schermate dalla atmosfera circostante per mezzo di una copertura 14 in comune. Il trasporto dei cesti di supporto ha luogo in un canale 3 chiuso con l'aiuto di un dispositivo di trasporto 5 ad accoppiamento geometrico oppure ad attrito, ad esempio di un nastro trasportatore ad elementi articolati. I cesti di supporto vengono introdotti nella prima stazione di trattamento 20 oppure estratti dall'ultima stazione di trattamento 21 per mezzo di chiuse di entrata e di uscita non indicate nelle figure. Durante il trasporto, i cesti di supporto in ciascuna stazione di trattamento vengono alimentati dall'alto attraverso una tubazione di alimentazione 22 con l'agente di trattamento e formano in tal caso il vano di trattamento per il materiale di silicio. Il fondo 23 dei cesti di supporto è conformato come lamiera forata, così che l'agente di trattamento addotto dall'alto può defluire attraverso i fori nella lastra di fondo verso il basso nella vasca 2. Le pareti laterali dei cesti di supporto sono realizzati chiusi. L'afflusso di agente di trattamento viene regolato in maniera tale che durante l'alimentazione del materiale di silicio con l'agente di trattamento venga impostata nel cesto di supporto una altezza di liquido H stazionaria, il materiale di silicio viene immerso completamente nell'agente di trattamento e l 'agente di trattamento defluisce con velocità relativa costante.

In un'altra forma di esecuzione i fori della piastra forata sono tenuti sufficientemente grandi, così che nella stazione di trattamento durante la alimentazione del materiale di silicio non ristagna alcun liquido. In questa variante l'agente di trattamento viene preferibilmente spruzzato sul materiale di silicio.

Prima che un cesto di supporto venga ulteriormente trasportato alla successiva stazione di trattamento, la adduzione dell'agente di trattamento nel cesto di supporto viene interrotta e si aspetta fino a che l'agente di trattamento è defluito dal cesto di supporto, e soltanto poi si consente l'ulteriore trasporto (esecuzione del procedimento ad avanzamento). In alternativa a questo la adduzione dell'agente di trattamento può rimanere anche continuamente dritta quando all'agente di trattamento nel cesto di supporto viene data occasione di defluire fino all'entrata del cesto di supporto nella stazione di trattamento successiva (esecuzione del procedimento in continuo). Questo avviene preferibilmente per il fatto che l'alimentazione del materiale di silicio con l'agente di trattamento attraverso la tubazione di alimentazione 22 è efficace soltanto nella parte anteriore di una stazione di trattamento e l'agente di trattamento perviene direttamente nella vasca 2 quando il cesto di supporto è stato spostato da questa parte. Alla esecuzione del procedimento in continuo è particolarmente semplice da effettuarsi quando possono venire accolti in una stazione di trattamenti contemporaneamente due cesti di supporto. Se in questo caso i cesti di supporto vengono trasportati alternativamente vuoti e riempiti con materiale di silicio attraverso la catena delle stazioni di trattamento, all'interno di una stazione di trattamento l'agente di trattamento può defluire dal cesto di supporto caricato nella vasca di raccolta mentre il cesto di supporto vuoto viene alimentato con l'agente di trattamento. La velocità con la quale vengono trasportati i cesti di supporto viene regolata in maniera tale che l'agente di trattamento sia defluito dal cesto di supporto prima che questo entri nella successiva stazione di trattamento.

L'agente di trattamento di una stazione di trattamento viene avviato dalla vasca 2 con l'aiuto della pompa 8 al contenitore di prodotto preliminare 13. Nella adduzione tra la vasca di raccolta ed il contenitore di prodotto preliminare e intercalato il dispositivo 10 di separazione, ad esempio un filtro, per la separazione in continuo di materiale solido di silicio asportato. Almeno nel caso di una esecuzione del procedimento in continuo, vengono preferibilmente impiegati due filtri collegati in parallelo, uno dei quali viene alternativamente rilavato. Durante il trattamento del materiale di silicio, l'agente di trattamento dal contenitore del prodotto preliminare 13 viene ripompato nella tubazione di alimentazione 22. Nel ciclo è collegato eventualmente uno scambiatore di calore 12, con l'aiuto del quale l'agente di trattamento può venire tenuto ad una temperatura di trattamento costante. Nel caso della conduzione del procedimento ad avanzamento, durante il tempo della interruzione della adduzione dell'agente di trattamento al materiale di silicio, attraverso una commutazione della valvola 25, viene consentita la riconduzione dell'agente di trattamento nel recipiente di prodotto preliminare 13 . Contemporaneamente durante questo tempo il filtro può venire rilavato.

Lo stato stazionario durante il trattamento del materiale di silicio viene raggiunto con il fatto che la tubazione di collegamento 26, la quale unisce ciascun contenitore di prodotto preliminare di una stazione di trattamento con il contenitore di prodotto preliminare della stazione di trattamento adiacente, rende possibile un libero scambio di sostanze. La impostazione del livello L determina sostanzialmente la direzione dello scambio di sostanze tra i contenitori di prodotti preliminari di stazioni di trattamento adiacenti. La quantità in sostanze attive reattive necessaria per il mantenimento dello stato stazionario viene aggiunta a dosaggio all'agente di trattamento attraverso le tubazioni di alimentazione 28 che portano nei contenitori di prodotto preliminare. Un corrispondente volume di agente di trattamento povero di sostanze attive viene prelevato almeno da un contenitore di prodotto preliminare attraverso una tubazione di smaltimento 29.

Nell'esempio di esecuzione di esecuzione rappresentato nella figura 2, lo scambio di sostanze ha luogo tra stazioni di trattamento adiacenti dal contenitore di prodotto preliminare dell'ultima stazione di trattamento 21 in direzione del contenitore di prodotto preliminare della prima stazione di trattamento 20. Dal contenitore di prodotto preliminare della prima stazione di trattamento, attraverso la tubazione di smaltimento 29 viene prelevato agente di trattamento povero di sostanza attiva, e le sostanze attive reattive vengono addotte attraverso la tubazione di alimentazione 28 all'agente di trattamento nel contenitore di prodotto preliminare dell'ultima stazione di trattamento.

Per mezzo della copertura 14 delle stazioni di trattamento, i gas di reazione che si formano possono venire aspirati attraverso lo scarico dei gas 30 in forma concentrata e smaltiti ecologicamente oppure eventualmente venire riapprontate per una nuova applicazione. Se l'intero dispositivo viene fatto funzionare sotto pressione in una forma di esecuzione resistente a pressione, il potenziale dell'agente di trattamento può venire utilizzato in maniera sostanzialmente più efficace poiché le reazioni secondarie che producono gas di scarico vengono impedite a vantaggio della reazione che asporta silicio .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno ed altri agenti di trattamento che contengono sostanze attive reattive con azione corrosiva oppure pulente, caratterizzato dal fatto che a) il materiale di silicio viene trasportato lungo un percorso per mezzo di una catena di stazioni di trattamento disposte in fila, collegate l'una con l'altra, e in ciascuna stazione di trattamento viene alimentato con l'agente di trattamento; b) l'agente di trattamento presenta in ciascuna stazione di trattamento una composizione, nella quale le sostanze attive reattive sono contenute in una determinata concentrazione e per ciascuna sostanza attiva reattiva risulta un determinato profilo di concentrazione lungo il percorso di trasporto; c) durante il trasporto del materiale di silicio viene atteso un momento, nel quale i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive hanno assunto un decorso continuo; d) mediante aggiunta a dosaggio di sostanze attive reattive all'agente di trattamento, viene mantenuto uno stato stazionario, durante il quale i profili di concentrazione delle sostanze attive reattive rimangono costanti nel tempo; e) dalla catena delle stazioni di trattamento viene prelevato l 'agente di trattamento impoverito di sostanze attive reattive.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'agente di trattamento con azione corrosiva contiene le sostanze attive reattive fluoruro di idrogeno e acido nitrico.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'agente di trattamento con azione pulente contiene le sostanze attive reattive fluoruro di idrogeno, cloruro di idrogeno e perossido di idrogeno.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il materiale di silicio durante il trattamento corrosivo nello stato stazionario viene alimentato nella prima e nell'ultima stazione di trattamento della catena con un agente di trattamento, il quale contiene fluoruro di idrogeno in una concentrazione di 0,1 fino a 0,5% in peso.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il materiale di silicio, durante il trattamento pulente nello stato stazionario viene alimentato con un agente di trattamento, la cui concentrazione in sostanze attive reattive sale continuamente dalla prima stazione di trattamento fino all'ultima stazione di trattamento della catena.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'agente di trattamento impoverito di sostanze attive reattive viene prelevato dalla prima e, oppure dall'ultima stazione di trattamento della catena.
7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 6, caratterizzato dal fatto che il trattamento del materiale di silicio ha luogo sotto pressione.
8 . Dispositivo per il trattamento chimico per via umida di materiale di silicio con un fluoruro di idrogeno ed altri agenti di trattamento contenenti sostanze attive reattive con azione corrosiva oppure pulente, caratterizzato da a) più stazioni di trattamento, le quali sono collegate l'una con l'altra per formare una catena, nel qual caso l'unione di stazioni di trattamento adiacenti consente il trasporto dei materiale di silicio e lo scambio di agente di trattamento, e ciascuna stazione di trattamento è munita di un vano di trattamento, nel quale viene alimentato il materiale di silicio con l'agente di trattamento ; b) un dispositivo di trasporto per il trasporto del materiale di silicio attraverso la catena delle stazioni di trattamento; c) in ciascuna stazione di trattamento un sistema di tubazioni che forma un ciclo, attraverso il quale l’agente di trattamento viene avviato con l'aiuto di una pompa ad un filtro e viene ricondotto nel vano di trattamento per la alimentazione del materiale di silicio; d) una oppure più tubazioni di alimentazione per la adduzione di sostanze attive reattive all’agente di trattamento e almeno una tubazione di smaltimento per il prelievo di agente di trattamento impoverito di sostanze attive reattive dalla catena delle stazioni di trattamento.
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato da un contenitore di prodotto preliminare per l'accoglimento dell'agente di trattamento, il quale è collegato nel ciclo formato dal sistema di tubazioni e consente lo scambio di agente di trattamento tra stazioni di trattamento adiacenti.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 8 oppure 9, caratterizzato da uno scambiatore di calore per la termostatizzazione dell'agente di trattamento, il quale è collegato nel ciclo formato dal sistema di tubazioni.
11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 9 fino a 10, caratterizzato da una oppure più coperture, eventualmente resistenti a pressione, con aperture per la aspirazione dei prodotti di reazione gassosi che si formano durante il trattamento del materiale di silicio.