[发明专利]处理材料的自由表面的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及有利地容纳在容器中的材料的自由表面的处理，例如在应用于诸如硅的材料的结晶的背景下。

背景技术

在用于制造“晶片”(或plaquettes)的电子学和微电子学中，将通常多晶硅的铸锭切割成薄片。该铸锭通过例如由定向凝固的DSS(英语的“DirectionalSolidificationSystem”)方法实现的生长过程来制造。根据该DSS方法，将固体的硅负载放置在平行六面体形式的模具或坩埚内，并引导直至在受控温度下在炉内部熔融。在熔融之后，凝固在模具的底部起动，然后向顶部移动。铸锭的制造应当在氩气流或相对于液体浴为中性的其它气体如氦或氖的气体流下进行。通常，所使用的气体的纯度水平高于5N。该气体流清扫液体硅浴的自由表面并起到两个作用。一方面，它促进存在于熔融硅浴表面的氧和氧化硅蒸气的蒸发。另一方面，它保护硅浴免于外部大气。

参考图1，气体流借助于垂直安置在硅浴6上方并且其下接头定位于中心且在硅浴6的表面上方十五厘米左右处的吹管7来实现。在运行中，吹管7通过其下接头排出指向下和指向硅浴6表面中心的氩气流。通过该吹气方式造成的流动产生再循环回路1A和1B，其由于多种原因而损害所希望的保护效率。一方面，这些回路1A、1B的作用在于从外部大气侧向模具内部吸气(如通过箭头2A和2B所表示的)。另一方面，一部分已经第一次轻触浴表面并因此包含杂质的再升起氩气流向下再注射并第二次轻触浴表面(如通过箭头3A和3B所表示的)。最后，向下再注射的再升起氩气部分构成用于运输存在于硅浴6的环境中的杂质(例如来自炉壁的杂质)的载体。归根结底，清扫待处理材料的自由表面的气体流循环是不好掌控的。

发明内容

本发明将改善这种情况。

为此，本发明涉及处理材料的自由表面的方法，包括发送至少一股第一气体流的步骤，由第一气体流清扫材料的自由表面的步骤，接着是通过至少一个排出区排出第一气体流的步骤，其特征在于，该方法包括，与第一气体流的发送步骤同时地，发送至少一股第二气体流的步骤，该第二气体流在材料的自由表面上方、距所述自由表面一定间隔形成保护盖，以及第二气体流通过容器的所述排出区的上部排出的步骤，所述第一气体流通过排出区的下部排出。

凭借本发明，通过排出区的上部排出的第二气体流产生保证第一气体流的良好排出和避免例如再循环回路的形成的吸气。第二气体流不仅起作用以保护材料免于容器周围的环境，而且还帮助在第一且唯一的材料的自由表面清扫之后再升起的第一气体流的直接排出。

第一气体流可以起净化材料的自由表面的作用。还可以设想该第一气体流起净化以外的作用。例如，它可以例如是相对于待处理的液体材料为反应性的气体或气体混合物。

在一种特别的实施方案中，如果材料被容纳在配备有至少一个排出开口的容器中，那么第二气体流通过所述排出开口的上部排出并且第一气体流通过排出开口的剩余下部排出。

在一种特别的实施方案中，发送数目N的第二气体流，然后分别通过容器的N个排出开口排出，N大于或等于二，尤其等于四。

在该情况下，第二气体流扩散以覆盖容器的不同排出开口。

有利地，发送一组第一气体流，所述组包括垂直引向下的中心流和分别指向材料的自由表面的多个周缘区域的多股侧流。凭借此，液体材料的自由表面更好地被第一气体流所覆盖。

在一种特别的实施方案中，确定第二气体流的尺寸以覆盖所述排出开口的水平宽度。凭借此，由第二气体流产生的吸气是最佳的。

有利地，第一中心流自定位在排出开口下方的发送区发送。

凭借此，第一气体流不会有在清扫材料的自由表面之前向容器外部排出的风险。

还有利地，第一和第二气体流从位于容器垂直中心轴上或附近的发送区发送。

因此，气体流在容器中以最佳和均匀的方式扩散。

根据特别的实施方案：

-排出开口的所述上部占开口总高度的最高达80％，尤其为所述高度的50％-70％；

-使侧第一气体流沿着形成相对于垂线严格地在0°至90°之间，尤其是小于或等于45°的角度的方向指向；

-第一气体流为净化材料的自由表面的气体流，其包含相对于待处理的材料为惰性的气体或气体混合物；

-在材料结晶操作过程中实施清扫材料的自由表面的步骤。

本发明还涉及处理材料的自由表面的装置，其包含适合于实施上面定义的方法步骤的设备元件(élémentsmatériels)。