Dichtungen für das Siemens-Verfahren

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Hochleistungsdichtungen in Systemen zur Herstellung von polykristallinem Silicium

Die Herausforderung

Zur Deckung des steigenden Bedarfs an Solarzellen wird der Siemens*-Prozess eingesetzt, um durch die thermische Zersetzung von Trichlorsilan (TCS) hochreines polykristallines Silizium herzustellen. Die dafür verwendeten Reaktoren benötigen drei Arten von Hochleistungsdichtungen an folgenden Positionen: A) Glockendichtung, B) Elektrodendichtung zwischen Elektrode und Keramikeinlass und C) eine Dichtung für die Diagnostiköffnung (siehe Darstellung).

Die Lösung

Der Prozess erfordert eine sehr heiße, trockene Umgebung mit Temperaturen von bis zu 1.200 °C. Die Dichtungen werden bis zu 300 °C heiß. Zu den Prozessmedien zählen TCS und aggressive Nebenprodukte der Zersetzung, wie HCl-Gas. Für eine effektive Abdichtung und eine lange Dichtungslebensdauer ist ein sehr geringer Druckverformungsrest erforderlich. Ein sehr geringes Ausgasen ist eine Hauptanforderung, um eine Kontaminierung der Prozessumgebung zu verhindern.

Die aggressiven Chemikalien bei hohen Temperaturen erfordern häufig einen Wechsel von Standard-Dichtungswerkstoffen zu PTFE oder Fluorelastomeren (FKM), um die Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit zu erhöhen. PTFE kann sich allerdings verformen und in der Glockendichtung kriechen, was das Risiko eines Produktverlusts erhöht. FKM hat eine Temperaturbeständigkeit bis 200 °C, was für diese 300 °C heiße Umgebung ebenfalls nicht ausreicht.

Hauptvorteile

In Reaktoren für den Siemens-CVD-Prozess eingesetzte Kalrez® PV8070 Perfluorelastomerteile (FFKM) in Form von Scheiben und Dichtungen zeigen hervorragende Leistungen in dieser anspruchsvollen Anwendung. Kalrez® PV8070 Dichtungen bieten folgende Vorteile:

  • Beständigkeit gegenüber Dauereinsatztemperaturen bis zu 325 °C und kurzzeitig auch höheren Temperaturen
  • Sehr geringer Druckverformungsrest für einen langfristigen Erhalt der Dichtwirkung
  • Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien wie den im Siemens-CVD-Prozess eingesetzten
  • Minimale Ausgasung und damit minimales Risiko einer Prozesskontamination

* Ein nicht-proprietäres, seit fast fünfzig Jahren genutztes Verfahren für die Herstellung von polykristallinem Silicium