[發(fā)明專利]處理材料的自由表面的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480055854.8
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105765115A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·尚普立奧德;M·阿爾巴里克;L·帕塔蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 原子能及能源替代委員會
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B11/00;C30B29/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 張力更

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有利地容納在容器中的材料的自由表面的處理，例如在應(yīng)用于諸如硅的材料的結(jié)晶的背景下。

背景技術(shù)

在用于制造“晶片”(或plaquettes)的電子學(xué)和微電子學(xué)中，將通常多晶硅的鑄錠切割成薄片。該鑄錠通過例如由定向凝固的DSS(英語的“DirectionalSolidificationSystem”)方法實現(xiàn)的生長過程來制造。根據(jù)該DSS方法，將固體的硅負載放置在平行六面體形式的模具或坩堝內(nèi)，并引導(dǎo)直至在受控溫度下在爐內(nèi)部熔融。在熔融之后，凝固在模具的底部起動，然后向頂部移動。鑄錠的制造應(yīng)當在氬氣流或相對于液體浴為中性的其它氣體如氦或氖的氣體流下進行。通常，所使用的氣體的純度水平高于5N。該氣體流清掃液體硅浴的自由表面并起到兩個作用。一方面，它促進存在于熔融硅浴表面的氧和氧化硅蒸氣的蒸發(fā)。另一方面，它保護硅浴免于外部大氣。

參考圖1，氣體流借助于垂直安置在硅浴6上方并且其下接頭定位于中心且在硅浴6的表面上方十五厘米左右處的吹管7來實現(xiàn)。在運行中，吹管7通過其下接頭排出指向下和指向硅浴6表面中心的氬氣流。通過該吹氣方式造成的流動產(chǎn)生再循環(huán)回路1A和1B，其由于多種原因而損害所希望的保護效率。一方面，這些回路1A、1B的作用在于從外部大氣側(cè)向模具內(nèi)部吸氣(如通過箭頭2A和2B所表示的)。另一方面，一部分已經(jīng)第一次輕觸浴表面并因此包含雜質(zhì)的再升起氬氣流向下再注射并第二次輕觸浴表面(如通過箭頭3A和3B所表示的)。最后，向下再注射的再升起氬氣部分構(gòu)成用于運輸存在于硅浴6的環(huán)境中的雜質(zhì)(例如來自爐壁的雜質(zhì))的載體。歸根結(jié)底，清掃待處理材料的自由表面的氣體流循環(huán)是不好掌控的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明將改善這種情況。

為此，本發(fā)明涉及處理材料的自由表面的方法，包括發(fā)送至少一股第一氣體流的步驟，由第一氣體流清掃材料的自由表面的步驟，接著是通過至少一個排出區(qū)排出第一氣體流的步驟，其特征在于，該方法包括，與第一氣體流的發(fā)送步驟同時地，發(fā)送至少一股第二氣體流的步驟，該第二氣體流在材料的自由表面上方、距所述自由表面一定間隔形成保護蓋，以及第二氣體流通過容器的所述排出區(qū)的上部排出的步驟，所述第一氣體流通過排出區(qū)的下部排出。

憑借本發(fā)明，通過排出區(qū)的上部排出的第二氣體流產(chǎn)生保證第一氣體流的良好排出和避免例如再循環(huán)回路的形成的吸氣。第二氣體流不僅起作用以保護材料免于容器周圍的環(huán)境，而且還幫助在第一且唯一的材料的自由表面清掃之后再升起的第一氣體流的直接排出。

第一氣體流可以起凈化材料的自由表面的作用。還可以設(shè)想該第一氣體流起凈化以外的作用。例如，它可以例如是相對于待處理的液體材料為反應(yīng)性的氣體或氣體混合物。

在一種特別的實施方案中，如果材料被容納在配備有至少一個排出開口的容器中，那么第二氣體流通過所述排出開口的上部排出并且第一氣體流通過排出開口的剩余下部排出。

在一種特別的實施方案中，發(fā)送數(shù)目N的第二氣體流，然后分別通過容器的N個排出開口排出，N大于或等于二，尤其等于四。

在該情況下，第二氣體流擴散以覆蓋容器的不同排出開口。

有利地，發(fā)送一組第一氣體流，所述組包括垂直引向下的中心流和分別指向材料的自由表面的多個周緣區(qū)域的多股側(cè)流。憑借此，液體材料的自由表面更好地被第一氣體流所覆蓋。

在一種特別的實施方案中，確定第二氣體流的尺寸以覆蓋所述排出開口的水平寬度。憑借此，由第二氣體流產(chǎn)生的吸氣是最佳的。

有利地，第一中心流自定位在排出開口下方的發(fā)送區(qū)發(fā)送。

憑借此，第一氣體流不會有在清掃材料的自由表面之前向容器外部排出的風險。

還有利地，第一和第二氣體流從位于容器垂直中心軸上或附近的發(fā)送區(qū)發(fā)送。

因此，氣體流在容器中以最佳和均勻的方式擴散。

根據(jù)特別的實施方案：

-排出開口的所述上部占開口總高度的最高達80％，尤其為所述高度的50％-70％；

-使側(cè)第一氣體流沿著形成相對于垂線嚴格地在0°至90°之間，尤其是小于或等于45°的角度的方向指向；

-第一氣體流為凈化材料的自由表面的氣體流，其包含相對于待處理的材料為惰性的氣體或氣體混合物；

-在材料結(jié)晶操作過程中實施清掃材料的自由表面的步驟。

本發(fā)明還涉及處理材料的自由表面的裝置，其包含適合于實施上面定義的方法步驟的設(shè)備元件(élémentsmatériels)。