Abschlussarbeit: Information zu Qualifikation und Expertise

Die PVA Crystal Growing Systems GmbH, die ihre Wurzeln in der Crystal Growing Sytems GmbH der Leybold-Gruppe hat und seit 1999 zur PVA Gruppe gehört, besitzt jahrzehntelange Erfahrungen in der Entwicklung und dem Bau von Kristallzüchtungsanlagen für die Mikroelektronik, Optik und Photovoltaik. Dies gilt insbesondere auf dem Gebiet der Siliziumkristallisation von monokristallinen Siliziumkristallen nach dem Czochralski-Verfahren.

In Zusammenarbeit mit weltweit führenden Silizium-Kristallherstellern wurden Cz-Produktionsanlagen für die 12 Zoll-Technologie und auch schon für die 18 Zoll-Generation entwickelt und gebaut. Neben dem reinen Anlagenbau stehen auch andere produktivitätssteigernde Maßnahmen, wie z.B.: aktive Kristallkühlung während des Kristallwachstums und das Nachchargieren im Fokus. Abb.1 zeigt eine Czochralski-Anlage, wie sie für die Herstellung von Monokristallen für die Photovoltaik zum Einsatz kommt. Diese Anlage steht im Technikum der Crystal Growing Systems (CGS) GmbH in Wettenberg und wird für Tests im Rahmen von R&D-Projekten eingesetzt.

 

Abschlussarbeit: Information zu Qualifikation und Expertise der Crystal Growing Systems GmbH

Tätigkeitsschwerpunkte:

Aufgabenstellung

Neben den oben erwähnten Zusatzkomponenten für eine höhere Produktivität müssen natürlich auch Kristallhandlingssysteme entwickelt werden, die eine sichere Handhabung der immer schwerer und größer werdenden Kristalle ermöglichen. Hier ist z.B. ein Kristallentnahmesystem zu nennen, das eine sichere Entnahme des Monokristalls aus der Kristallziehanlage ermöglicht. Absolute Priorität beim Einsatz solcher Entnahmesysteme haben die Sicherheit für Mensch und Material. Ein 12 Zoll-Kristall kann bis zu 500 kg wiegen bei einer Gesamtlänge von ca. 3,5 Meter. Daneben soll das Werkzeug aber auch für kleinere Kristalle von z.B. 8 Zoll Durchmesser und einem Gewicht von ca. 100 kg geeignet sein. Das Entnahmewerkzeug soll von einer Person bedient werden können und möglichst geringe Abmessungen haben. Die Kristalle haben bei ihrer Entnahme eine Resttemperatur von ca. 200°C, was bei der Auswahl der Materialien berücksichtigt werden muss.

Um zu verhindern, dass der Kristall bei der Übergabe von der Rohrschleuse zum Entnahmesystem dem Werker entgegenfällt, soll eine höhenverstellbare Aufnahmeposition in dem Entnahmewerkzeug integriert sein. Sobald der Kristall aus der Anlage an das Entnahmewerkzeug übergeben wird, soll die Aufnahme durch das Kristallgewicht in die untere Position mitfahren.

Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll zuerst eine Demoversion entwickelt und konstruiert werden, um eine Machbarkeitsstudie zur Verfügung zu haben (proof of concept). Ausgehend von dieser Studie soll ein modular aufgebautes Handlingswerkzeug entwickelt werden, was an die jeweiligen Kundenwünsche angepasst werden kann. Unter diesem Gesichtspunkt muss auch ein Einsatz im Reinraum überdacht und mit in das Konzept einbezogen werden. Die Konzeptstudie soll im ersten Schritt rein mechanisch funktionieren. Eine Weiterentwicklung unter dem Gesichtspunkt einer zukünftigen elektrischen Unterstützung muss geprüft werden.

Rahmenbedingungen

  • Material (Magnetfeldtauglich)
  • Abmaße
  • Fortbewegungsart
  • Reinraumtauglichkeit
  • Modular

Sicherheitskonzept

  • Standfestigkeit
  • Handling (Kräfteverteilung)
  • Temperatur (Verletzungsgefahr)
  • Fortbewegung

Zur Verfügung stehende Ausrüstung

  • CAD- System
  • Arbeitsplatz

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Holger Abel

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Im Westpark 10-12
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