DE19618974A1 - Verfahren zur Behandlung von Halbleitermaterial - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von HalbleitermaterialInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
von Halbleitermaterial in einem Flüssigkeitsbad.
Die Behandlung von Halbleitermaterial in Flüssigkeitsbädern
erfolgt üblicherweise zu Reinigungszwecken, wobei mit
Reinigen auch Spülen oder chemisches Ätzen gemeint ist. Aus
der US-5368054 ist bekannt, daß bei der Reinigung von
Halbleiterscheiben eine Verbesserung der Reinigungswirkung
durch die zusätzliche Anwendung von elektrisch erzeugtem
Ultraschall möglich ist.
Allerdings ist der Reinigungserfolg bei stark verunreinigtem
Halbleitermaterial, insbesondere bei mechanisch oder auf
anderem Weg zu Bruchstücken zerkleinertem
Halbleitermaterial, unbefriedigend, auch dann, wenn die
Reinigung durch elektrisch erzeugten Ultraschall unterstützt
wurde. Störende Partikel und Fremdatome lassen sich
weiterhin auf den teilweise scharfkantigen Oberflächen der
Bruchstücke nachweisen. Bei den Partikeln handelt es sich in
der Regel um Staub, der beim Zerkleinern des
Halbleitermaterials und beim Transport der Bruchstücke
erzeugt wird. Er kann neben Partikeln, die vom
Halbleitermaterial stammen, auch Abrieb vom Brechwerkzeug
und von den üblicherweise aus Kunststoff gefertigten
Transportbehältern enthalten. Bei der Reinigung werden
insbesondere solche Partikel nur unzureichend entfernt, die
im Schatten der eingestrahlten Ultraschallwellen auf der
Oberfläche der Bruchstücke haften. Mit den bekannten, auch
ultraschallunterstützten Reinigungsmaßnahmen kann darüber
hinaus kaum verhindert werden, daß beim Transport von
bereits gereinigtem Halbleitermaterial durch Abrieb neue
Partikel entstehen. Um dies zu vermeiden, bedarf es eines
zusätzlichen Aufwands, indem die maßgeblich für Abrieb
verantwortlichen Kanten der Bruchstücke durch chemisches
Ätzen beseitigt werden. Bereits vorhandene Kunststoff-
Partikel werden von den in der Regel verwendeten Ätzmitteln
nicht angegriffen.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, die reinigende
Behandlung von Halbleitermaterial zu vereinfachen und
wirkungsvoller zu gestalten.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
von Halbleitermaterial in einem Flüssigkeitsbad, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß im Flüssigkeitsbad das Auftreten von
Kavitation herbeigeführt wird.
Der wesentliche Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß
bei der Behandlung des Halbleitermaterials auf den
Oberflächen haftende Verunreinigungen auch an entlegenen
Stellen wirksam entfernt werden. Darüber hinaus reduziert
das Verfahren scharfe Kanten auf der Oberfläche des
Halbleitermaterials, so daß auch die Gefahr der
Verunreinigung von gereinigtem Halbleitermaterial durch neu
entstehende Partikel erheblich geringer ist. Ursächlich für
die Reduktion scharfer Kanten ist das Auftreten
implodierender Bläschen (Kavitation), durch die exponierte
Kanten vom Halbleitermaterial abgesprengt werden, wobei
weitgehend abgerundete Flächen zurückbleiben.
Das Verfahren wird daher mit besonderem Vorteil zur
Behandlung von Halbleitermaterial verwendet, das in Form von
gegebenenfalls klassierten Bruchstücken vorliegt. Der
mittlere Korndurchmesser der Bruchstücke beträgt
beispielsweise 5 bis 150 mm. Unerheblich ist, ob die
Bruchstücke durch Zerkleinern von mono- oder
polykristallinem Material erzeugt wurden. Ebensowenig spielt
die Art der Zerkleinerungsmethode eine besondere Rolle. Es
ist besonders bevorzugt, das Verfahren zur Behandlung von
Bruchstücken einzusetzen, die später geschmolzen und zur
Herstellung von Einkristallen verwendet werden sollen. Bei
dieser Verwendung ist es von entscheidender Bedeutung, daß
die Verunreinigung der Schmelze mit Partikeln und
unerwünschten Fremdstoffen so gering wie möglich ist.
Zur Behandlung wird das Halbleitermaterial in ein
Flüssigkeitsbad gebracht. Als Flüssigkeiten sind reines
Wasser, wässerige Reinigungsmittel und wässerige, sauer oder
alkalisch reagierende Ätzmittel bevorzugt. Das Auftreten von
Kavitation im Flüssigkeitsbad wird vorzugsweise mit Hilfe
einer oder mehrerer Düsen herbeigeführt, durch die
Flüssigkeit unter Druck hindurchgeschickt wird. Geeignete
Düsen sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt,
weshalb der Düsenaufbau kein Bestandteil der vorliegenden
Erfindung ist. In diesem Zusammenhang seien stellvertretend
für den Stand der Technik die US-5,217,163 und die darin
zitierte Literatur genannt. Bevorzugt ist ferner, die Düse
so auszurichten, daß der sie verlassende Flüssigkeitsstrahl
gegen das Halbleitermaterial gerichtet ist. Besonders
bevorzugt ist es, eine Vielzahl von Düsen in gleichmäßigen
Abständen bereitzustellen, um so eine gleichmäßige und
dichte Verteilung von Flüssigkeitsbereichen, in denen
Kavitation stattfindet, zu erreichen. Das Halbleitermaterial
wird dann vorzugsweise in einem Behälter, dessen
Begrenzungen für die Flüssigkeit durchlässig sind, in diese
Flüssigkeitsbereiche gehalten. Als Aufnahmebehälter kommen
insbesondere perforierte Behälter aus Kunststoff oder mit
Kunststoff beschichtete, perforierte Behälter in Frage,
beispielsweise grobmaschige Körbe aus Kunststoff.
Zur Erhöhung der Reinigungswirkung kann die Flüssigkeit im
Flüssigkeitsbad umgewälzt werden. Vorzugsweise wird ein Teil
der Flüssigkeit laufend durch frische Flüssigkeit ersetzt
und/oder ein Teil entnommen, filtriert und das Filtrat dem
Flüssigkeitsbad wieder zugeführt. Besonders bevorzugt ist
es, das Filtrat durch die verwendeten, Kavitation
erzeugenden Düsen ins Flüssigkeitsbad zurückzuführen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter
Einbezug einer Figur beschrieben. Die Figur ist eine
schematische Schnittzeichnung durch eine Vorrichtung, die
sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eignet.
Die Figur zeigt ein Becken 3, in dem sich ein
Flüssigkeitsbad 10 befindet. Das Becken kann offen oder mit
einem Deckel verschlossen sein. Ein Aufnahmebehälter 2,
gefüllt mit Halbleitermaterial 1, ist in das Flüssigkeitsbad
getaucht. Unter dem Aufnahmebehälter 2 ist ein rasterförmig
ausgebildetes Feld von Düsen 5 angeordnet, die mit einer
Pumpe 7 in Verbindung stehen. Die Pumpe 7 leitet Flüssigkeit
aus dem Becken 3 unter Druck durch die Düsen 5 in das
Flüssigkeitsbad 10 zurück. Die Düsen sind so ausgebildet,
daß in dem Flüssigkeitsstrahl 4, der eine Düse verläßt,
Kavitation auftritt. Das Halbleitermaterial 1 befindet sich
im Wirkungsbereich der Flüssigkeitsstrahlen 4. Die
Flüssigkeit für das Betreiben der Düsen wird dem Becken 3
durch eine Auslaßöffnung 11 entnommen und über einen Filter
6 der Pumpe 7 zugleitet. Um insbesondere Partikel, die auf
der Oberfläche des Flüssigkeitsbads treiben, wirksam
entfernen zu können, ist das Becken 3 mit einem Ablauf 9
ausgerüstet, über den Flüssigkeit aus dem Oberflächenbereich
das Becken 3 verlassen kann. Gleichzeitig ist ein Zulauf 8
vorgesehen, durch den frische Flüssigkeit dem
Flüssigkeitsbad zugeführt wird.
Eine Charge von 30 kg polykristallinen Silicium-
Bruchstücken wurde in einer Vorrichtung gemäß der Figur
behandelt. Die Kavitation wurde von 75 Düsen erzeugt, die im
Becken unterhalb des perforierten Aufnahmekorbs in einer
waagerechten Anordnung gleichmäßig verteilt waren. Den Düsen
wurde filtriertes, vollentsalztes Wasser mit einem Druck von
15 bar zugeführt. Die im Kreislauf zwischen Flüssigkeitsbad
und Pumpe geführte Fördermenge betrug 25 m³/h, die Zuführung
von frischem Wasser 1 m³/h. Die Behandlung der Charge, das
heißt, die Reinigung der Bruchstücke und das Verrunden der
Bruchkanten, war nach einer Behandlungszeit von 2 min
abgeschlossen.
Claims (6)
1. Verfahren zur Behandlung von Halbleitermaterial in einem
Flüssigkeitsbad, dadurch gekennzeichnet, daß im
Flüssigkeitsbad das Auftreten von Kavitation
herbeigeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Flüssigkeitsbad mindestens eine Düse bereitgestellt
wird, die einen Flüssigkeitsstrahl abgibt, der gegen das
Halbleitermaterial gerichtet ist und in dem Kavitation
auftritt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial in einem
Behälter bereitgestellt wird, dessen Begrenzungen in
Bezug auf die Flüssigkeit durchlässig sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß während der Behandlung des
Halbleitermaterials ein Teil der Flüssigkeit vom
Flüssigkeitsbad durch frische Flüssigkeit ersetzt wird
und/oder ein Teil der Flüssigkeit vom Flüssigkeitsbad
entnommen, filtriert und das Filtrat in das
Flüssigkeitsbad zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit verwendet wird, die
aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Wasser, wässerige
Reinigungsmittel und wässerige Ätzmittel umfaßt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus einer
Gruppe ausgewählt ist, die monokristallines und
polykristallines Silicium, insbesondere Silicium-
Bruchstücke, umfaßt.
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