DE3529044A1

DE3529044A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen von leitenden und halbleitenden materialien

Info

Publication number: DE3529044A1
Application number: DE19853529044
Authority: DE
Inventors: Theodore Frank Evergreen Col. Ciszek
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1984-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1986-02-20
Also published as: US4572812A; IT8521923A0; FR2568797B1; IT1184819B; JPS6152962A; FR2568797A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von leitenden und halbleitenden Materialien, und zwar bezieht sich die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen derartiger Materialien in einer im wesentlichen kontinuierlichen Art und Weise mit minimaler Verunreinigung in dem gegossenen Material .

Es ist bekannt, leitende und halbleitende Materialien in Barren zu gießen, und zwar mit bestimmten Querschnittsformen. Bislang verwendeten die Verfahren zum Gießen dieser Materialien sogenannte Chargengießverfahren, wo eine vorbestimmte Menge eines Ausgangs- oder Speisematerials entweder in festem oder geschmolzenem Zustand in eine Gießform eingeführt wird, die eine bestimmte Querschnittsform aufweist. Wenn das Speisematerial in die Form in festem Zustand eingeführt wird, so sind Mittel vorgesehen, um das Material zu schmelzen. Sobald das Speisematerial sich in einem geschmolzenem Zustand befindet, läßt man es fest werden und kühlt es innerhalb der Form, um einen Gußbarren zu erzeugen, der die gewünschte Querschnittsform besitzt, und zwar bestimmt durch die Konfiguration der Innenwände der Form.

Derartige Chargengießverfahren haben zwei Nachteile. Zum ersten werden die Gußbarren auf einer Charge-um^Charge-Basis hergestellt,und die Gesamtproduktion der Barren ist durch die Anzahl der Gießformen bekannt, die zu irgendeinem Zeitpunkt zum Gebrauch verfügbar sind. Ferner ergibt sich eine Grenze durch die zeitraubende Produktionszeit, die für das

Schmelzen, Verfestigen und Kühlen jeder Charge erforderlich ist. Zum anderen kann bei allen bekannten Chargenverfahren das Speise- oder Ausgangsmaterial die Innenwände der Gießform während des Schmelzens und/oder Verfestigens berühren. Wenn die Herstellung eines hochreinen Barrens erforderlich ist, so kann dieser Kontakt schädlich sein, da Verunreinigungen von den Innenwänden der Form in das geschmolzene Material eingeführt werden und in der Kristallinstruktur des sich ergebenden Barrens eingefangen werden. Da zudem ein Barren mit großen kristallinen Korngrößen erwünscht ist, so ist der Kontakt zwischen dem geschmolzenen Material und den Innenwänden der Form während der Verfestigung schädlich, und zwar infolge der Effekte der Wandkeim- oder -kernbildung.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welches gestattet, daß leitende und halbleitende Materialien im wesentlichen kontinuierlich in Barren gegossen werden können, die vorbestimmte Querschnittsformen besitzen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, um derartige Materialien in einer solchen Art und Weise zu gießen, daß das Material die Innenwände der Gießform im wesentlichen nicht kontaktiert, und zwar während des Schmelzens der Verfestigung und/oder der Kühlstufen des Gießverfahrens.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um solche Materialien in der Weise zu gießen, daß Schlacke oder schwimmender Abfall innerhalb der Gießumgebung keinen Haupteffekt auf die Qualität des sich ergebenden Gußbarrens ausübt. Ferner bezweckt die Erfindung,ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von leitenden und halbleitenden Materialien anzugeben, wo die Wärme vom geschmolzenen Material schnell und effizient entfernt werden kann, um die schnelle Verfestigung und Kühlung des sich er-

gebenden Barrens zu gestatten. Ferner bezweckt die Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen solchen Materials anzugeben, wo das Ausgangsmaterial in einer großen Verschiedenheit von Formen und Größen eingegeben wird.

Zusätzliche Vorteile, Ziele und neue Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung für den Fachmann sowie auch aus den Ansprüchen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Vilezahl von elektrisch leitenden Teilen oder Gliedern aufweist, und zwar angeordnet Seite-an-Seite, um so ein container- oder behälterartiges Gebiet zu definieren, welches oben und unten offen ist, das heißt ein oberes und ein unteres offenes Ende aufweist. Die Vorrichtung weist ferner Mittel zum Induzieren hochfrequenter elektrischer Wechselströme in jedem der leitenden Teile auf. Schließlich ist ein rückziehbares Tragglied vorgesehen, und zwar zurückziehbar durch das offenendige untere oder Boden-Ende des containerartigen Gebiets.

Bei der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird das Tragglied anfangs innerhalb des offenendigen Bodens des containerartigen Gebiets angeordnet. Die Induziermittel werden sodann erregt und induzieren magnetisch einen Stromfluß in jedem der leitenden Teile,der benachbart zu den Induziermitteln sich befindet.

Ein leitendes oder halbleitendes Speise- oder Ausgangsmaterial wird sodann in die Oberseite des containerartigen Gebiets eingegeben, und zwar entweder in einem geschmolzenen oder in einem festen Zustand. Das Tragteil stützt oder trägt das Speisematerial. Wenn das eingeführte Speisematerial sich in einem festen Zustand befindet und halbleitende Natur besitzt, so sind anfangs direkte Heizmittel erforderlich, um

das Ausgangsmaterial auf eine erhöhte Temperatur zu bringen, wenn nicht das Speisematerial zuvor mit einem geeigneten Dotiermittel behandelt wurde. Wenn ein leitendes Ausgangsmaterial in einem festen Zustand eingeführt wird, so sind keine Heizmittel erforderlich.

Die oben erwähnten induzierten Ströme in den leitenden Teilen wirken gemeinsam zusammen, um magnetisch einen elektrischen Strom in erster Linie in dem Teil des Speisematerials zu erzeugen, der benachbart zu den Induziermitteln sich befindet. Der induzierte Strom im Material heizt das Material auf bis zu einem geschmolzenen Zustand und/oder hält das Material im geschmolzenen Zustand. Der induzierte Stromfluß im Material läuft in eine Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zu der Richtung der induzierten Ströme, die durch jedes der leitenden Teile fließen, und infolgedessen wird das Material von den leitenden Teilen zurückgestoßen. Dies Zurück- oder Abstoßung hat die Tendenz, das Speise- oder Ausgangsmaterial davon abzuhalten, in direktem Kontakt mit den Innenwänden der leitenden Teile während des Gießprozesses zu kommen, und dadurch wird die Verunreinigung des Materials verhindert.

Wenn das Tragglied langsam von dem Teil des containerartigen Gebiets weg abgesenkt wird, der benachbart zu den Induziermitteln liegt, so verfestigt sich der unterste Teil des geschmolzenen Materials ohne wesentlichen Kontakt mit den Innenwänden der leitenden Teile infolge der oben erwähnten abstoßenden elektrischen Ströme. Da das Material nicht mit den leitenden Teilen bei seiner Verfestigung in Berührung kommt, wird die Wandkern- oder -keimbildung vermieden,und die sich ergebenden kristallinen Korngrößen in dem gegossenen Barren werden maximiert. Wenn der Verfestigungsprozeß sich fortsetzt, so kann neues Speisematerial in die Oberseite des behälterartigen Gebiets eingegeben werden. Das neue

₁₃ 35290ΑΛ

Speisematerial kann in einer solchen Geschwindigkeit zugegeben werden, daß es mit dem bereits existierenden geschmolzenen Speisematerial in dem container- oder behälterartigen Gebiet geschmolzen wird. Die fortgesetzte Verfestigung und Zugabe von Material in die Vorrichtung ergibt ein Verfahren, das im wesentlichen kontinuierlich ist und welches ferner in der Lage ist, große hochreine Barren zu erzeugen, die die gewünschte Querschnittsform aufweisen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig.1 eine perspektivische Ansicht eines Aus

führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.2 eine Querschnittsansicht eines Ausfüh

rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.3A bis 3C eine Reihe von Querschnittsdarstellungen, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, und zwar bei fortlaufend weitergeschrittenen Stufen des Gießens eines leitenden oder halbleitenden Materials.

In's einzelne gehende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt gemäß Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer Gießvorrichtung. Wie gezeigt, weist die Vorrichtung eine Vielzahl von elektrisch leitenden vertikalen Teilen 2 auf, die so Seite-an-Seite angeordnet sind, daß sie ein containerartiges Gebiet 4 umschreiben, welches oben und unten geöffnet ist. Die vertika-

len Teile 2 dürfen einander nicht berühren, können jedoch an einer gemeinsamen Basis 6 befestigt sein (durch Silberlötverfahren oder ähnliches). Jedes vertikale Teil 2 ist mit einem inneren, sich längs erstreckenden Durchlaß 20 versehen, um den Fluß einer Kühlflüssigkeit hierdurch zu ermöglichen. Beispielsweise können die vertikalen Teile 2 aus Kupferrohren angefertigt sein.

Es sei bemerkt, daß die vertikalen Teile 2 so angeordnet werden können, daß sie eine bestimmte Querschnittsform inenrhalb des containerartigen Gebietes 4 umschreiben. Man erkennt, daß die Querschnittsform innerhalb des containerartigen Gebietes 4 die Querschnittsform des Barren-Endproduktes bestimmen wird, welches gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine Hochfrequenz-Induktionsheizspule 8 auf, welche vorzugsweise mehr als eine Windung besitzt. Die Hochfrequenzspule 8 sollte so positioniert sein, daß sie den oberen Teil der genannten Vielzahl von vertikalen Teilen 2 umschließt, jedoch darf die Hochfrequenzspule 8 nicht in direktem Kontakt mit irgendeinem der vertikalen Teile 2 stehen. Wie in Fig.2 dargestellt, kann ein Schild 16 zwischen den vertikalen Teilen 2 und der Hochfrequenzspule 8 eingesetzt werden, um eine elektrische Funkenbildung zwischen den vertikalen Teilen 2 und der Hochfrequenzspule 8 zu vermeiden; frt Bchild kann beispielsweise aus einem Material wie Quarz bestehen.

Ein vertikal einziehbares Stützteil 10 ist durch den offenen Boden des containerartigen Gebietes 4 vorgesehen. Das Stützteil 10 sollte so gebaut sein, daß es eine obere Oberfläche 12 besitzt, die im wesentlichen die gleiche Form hat, wie die durch einen horizontalen Querschnitt des containerartigen Gebietes 4 definierte. Um eine vertikale Bewegung des Stützteiles 10 innerhalb des contianerartigen Gebietes 4 zu ermöglichen,

könnte die obere Oberfläche 12 des Stützteiles 10 etwas kleinere Abmessungen haben als der genannte horizontale Querschnitt des containerartigen Gebietes 4. Das Stützteil 10 kann z.B. aus einem Material wie Graphit bestehen.

Beim Anwenden der vorliegenden Erfindung könnte das Stützteil 10 anfangs so innerhalb des geöffneten Bodens des containerartigen Gebietes 4 positioniert sein, daß die obere Oberfläche 12 des Stützteiles 10 ungeführ auf gleicher Höhe liegt mit der untersten Windung der Hochfrequenzspule 8 (siehe Fig.3A). Kühlflüssigkeit wird dann durch die Durchlässe 20 der Vertikalteile 2 zirkuliert, und die Hochfrequenzspule 8 wird unter Strom gesetzt. Der elektrische Strom, der der Hochfrequenzspule zugeführt wird, kann z.B. von einem elektrischen Generator stammen. Der elektrische Stromfluß durch die Windungen der Hochfrequenzspule 8 induziert magnetisch einen allgemeinen Stromfluß besonders in dem Teil jedes der Vertikalteile 2, welches von der Hochfrequenzspule 8 umgeben ist. Jedes der Vertikalteile 2 wirkt insoferne als eine sekundäre herabtransformierende, eine Windung aufweisende Transformatorwindung. Die Kühlflüssigkeit, welche durch die Durchlässe 20 der Vertikalteile 2 zirkuliert, tendiert dazu,die Vertikalteile 2 vor dem überhitzen durch den induzierten Stromfluß durch sie hindurch zu schützen.

Wie in Fig.3A gezeigt, wird dann ein leitendes oder halbleitendes Speisematerial 14 von oben in das containerartige Gebiet 4 eingegeben. Das zugegebene Material 14 kann sich entweder in einem festen Zustand - wie in Fig.3A gezeigt - oder in einem geschmolzenen Zustand befinden. Es sei bemerkt, daß das feste Speisematerial 14 in einer Vielzahl von Formen und Größen in die Vorrichtung eingegeben werden kann, ohne daß dadurch die Arbeitsweise wesentlich beeinflußt wird. Die obere Oberfläche 12 des Stützteiles 10 dient als vertikale Stütze des zugeführten Materials 14. Wenn das zugeführte Ma-

I O

terail 14 halbleitend ist und ein Hilfsheitmittel benötigt, um das zugeführte Material 14 zu einer erhöhten Temperatur innerhalb des containerartigen Gebietes 4 zu bringen, wobei dieses zugeführte Material dann leitend wird und dann direkt durch die induzierten Hochfrequenzströme in den Vertikalteilen 2 erhitzt wird. Dieses vorgenannte Heizgerät könnte z.B. ein Graphit-Heizstab sein, welcher in direktem Kontakt mit dem festen zugeführten Halbleitermaterial 14 gebracht wird. Ist das Stützteil 10 aus einem leitenden Material, wie z.B. Graphit, hergestellt, so wird es von dem induzierten Hochfrequenzstrom der Vertikalteile 2 geheizt und wird als Hilfsheizgerät funktionieren. Ist das zugeführte Material 14 ein festes leitendes Material, so wird kein Hilfsheizgerät benötigt.

Die vorgenannten Ströme in den induzierten Vertikalteilen 2 arbeiten zusammen, um magnetisch einen Hochfrequenzstrom hauptsächlich in dem Teil des Materials 14 zu induzieren, der von der Hochfrequenzspule 8 umgeben ist. Wie in Fig.3B dargestellt, heizt der induzierte Hochfrequenzstrom in dem Material 14 dieses in einen geschmolzenen Zustand und/oder hält es dort. Die Leistung, die der Hochfrequenzspule 8 zugeführt wird, kann auf eine Leistung begrenzt werden, die notwendig ist, um in dem eingespeisten Material 14 einen Strom zu induzieren, welcher ausreicht, dieses Material 14 in einen geschmolzenen Zustand zu bringen.

Wie bekannt, oxidieren viele Materialien, wenn sie unter typisch atmosphärischen Bedingungen zum Schmelzen gebracht werden. Diese Oxidation führt typischerweise zu einer Schlackablagerung auf der Oberfläche des geschmolzenen Materials. Da die Gegenwart von Schlacke im Gußvorgang unerwünscht ist, sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung in einer kontrollierten Atmosphäre ausgeführt werden kann (z.B. unter Vakuum-Bedingungen oder in Gegenwart eines Edelgases), um die Pro-

duktion von Schlacke auf ein Minimum zu reduzieren. Es ist eine Vielzahl von Geräten bekannt, welche eine kontrollierte Atmosphäre für den Gußvorgang von leitenden und halbleitenden Materialien bieten.

Um auf Fig.3B zurückzukommen, so fließt der zuvor genannte induzierte Stromfluß in dem geschmolzenen Material 14 in jedem Zeitpunkt in eine Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zur Richtung des Stromflusses durch die Vertikalteile 2, und als Ergebnis wird das geschmolzene Material von den Vertikalteilen 2 abgestoßen. Diese Abstoßung tendiert dazu, das geschmolzene Material 14 entfernt vom direktem Kontakt mit der inneren Wand 18 der Vertikalteile 2 zu halten und verhütet dabei die Einführung von Verschmutzung von den inneren Wänden 18 in das geschmolzene Material 14 während des Gußvorganges. Die vorliegende Erfindung bietet ein neues Gerät und eine Methode zum Produzieren von Barren höchster Reinheit.

Wenn das einziehbare Stützteil 10 langsam nach unten von dem Teil des containerartigen Gebietes 4, welches von der Hochfrequenzspule 8 umgeben ist, abgesenkt wird (siehe Fig.3C), so nimmt der induzierte Stromfluß in dem untersten Teil des geschmolzenen Materials 14 allmählich ab, und dieses unterste Teil erstarrt allmählich in einen gegossenen Barren 22, ohne wesentlichen Kontakt mit den inneren Wänden 18 der Vertikalteile 2. Das Erstarren des geschmolzenen Materials 14 kann durch die Kühlflüssigkeit, welche durch die Durchlässe 20 der Vertikalteile 2 fließt, beschleunigt werden, wobei die Kühlflüssigkeit die abgestrahlte Erstarrungshitze, welche beim Erstarren entsteht, verteilt. Da das geschmolzene Material 14 während des Erstarrens in einen Barren 22 vom Kontakt mit den Vertikalteilen 2 geschützt ist, wird sogleich die Wandkernbildung verhindert und die kristallinen Kerngrößen des resultierenden Barrens 22 werden maixmiert.

Es sei bemerkt, daß während der Anwendung der vorliegenden

Erfindung das geschmolzene Material 14 an einer versenkten Trennschicht 24 in einen Barren 22 erstarrt (siehe Fig.3C). Als Ergebnis kann keine Schlacke oder andere unerwünschte Verschmutzung, welche eventuell zu der Oberfläche des geschmolzenen Materials 14 aufsteigt, in dem Barren 22 eingeschlossen sein. Dieser Faktor trägt weiterhin zu der Erstellung eines Barrens 22 höchster Reinheit bei.

Wenn das Erstarren des geschmolzenen Materials 14 weitergeht, wird das Stützteil 10 langsam nach unten aus dem containerartigen Gebiet 4 herausgezogen und weiteres Material kann von oben in das containerartige Gebiet 4 eingegeben werden, wie in Fig.3C gezeigt wird. Das neue Speise- oder Ausgangsmaterial 14 kann mit einer solchen Geschwindigkeit zugegeben werden, daß es mit dem bereits vorhandenen geschmolzenen Material 14 in dem containerartigen Gebiet 4 verschmolzen wird. Die fortgesetzte Verfestigung des geschmolzenen Materials 14 in den Gußbarren 22 und die Zugabe von Ausgangsmaterial 14 mit einer entsprechenden Geschwindigkeit ergibt ein Verfahren zum Gießen von leitenden und halbleitenden Materialien, das im wesentlichen kontinuierlich arbeitet. Insoferne kann eine hohe Barrenerzeugung durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für das Gießen von Silizium in Hochreinbarren mit großen kristallinen Korngrößen. Solche Barren können weiter durch photovoltaische Anwendungen bearbeitet werden, wo hochreine Siliziumkomponenten gewünscht werden und wo die Erzeugung von photovoltaischer Leistung maximiert werden kann durch die Verwendung von Siliziumkomponenten nit großen kristallinen Korngrößen.

In einem experimentellen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden 16 vertikale Kupferteile verwendet. Jedes Teil hatte einen 6 mm χ 6 mm quadratischen Querschnitt und war jeweils

104 mm lang. Die Teile wurden vertikale angeordnet, um eine quadratische Querschnittsumsc hließung zu bilden mit einer Abmessung von 26 mm χ 26 mm,und zwar mit leicht octahedralen Ecken. Jedes Kupferglied wurde an einer gemeinsamen Basis mit Silberlot befestigt und wurde mit Wasserkühlmitteln ausgestattet. Eine 5-Windungen aufweisende Kupfer-HF-Spule mit zwei äußeren Windungen von 83 mm Innendurchmesser und drei inneren Windungen von 61 mm Innendurchmesser wurde verwendet. Die Spule oder Wicklung war 38 mm hoch und wurde in ihrer Mittelebene 34 mm unterhalb der oberen Enden der vertikalen Kupferglieder angeordnet. Ein 2 mm dickes Quarz-Bogenschild wurde konzentrisch zwischen der Spule und der Anordnung aus Vertikalgliedern angeordnet. Ein Graphittragglied, wurde verwendet. 12 g Silizium wurden sodann auf dem Tragglied angeordnet, das sich in der Mittelebene der Spule befand. Ein HF-Generator wurde verwendet, um die HF-Spule mit 464 kHz Frequenz und 6,8 kW Leistung zu versorgen. Innerhalb von 7 Minuten erwärmte die von dem Graphittragglied abgestrahlte Wärme das Silizium bis zu einem Punkt, wo das Silizium in der Lage war, die induzierten HF-Ströme zu leiten. Als nächstes wurde die Leistung auf 10,3 kW erhöht, um die 12 g Silizium zu schmelzen. Sodann wurde eine 20 mm Durchmesser aufweisende feste Siliziumstange in das offene obere Ende des umschlossenen Gebiets eingeführt und mit dem geschmolzenen Silizium kontaktiert. An diesem Punkt wurde die Leistung auf 15,7 kW erhöht, das Tragglied wurde nach unten mit 2,5 mm/min zurückgezogen, und die Siliziumspeisestange wurde in das ümschließungsgebiet mit 5,4 rara/min eingegeben. Nach 1 Std. und 10 Minuten Betrieb war die Speisestange vollständig verbraucht und ein 17 cm langer gegossener Siliziumbarren war hergestellt. Der gegossene Barren hatte einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt (annähernd 25 mm χ 25 mm).

Die vorstehenden Ausführungen dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung. Abwandlungen liegen im Rahmen fachmän-

nischen Handelns.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen, um leitende und halbleitende Materialien zu gießen. Die Vorrichtung weist eine Vielzahl von leitenden Teilen auf, die derart angeordnet sind, daß sie ein containerartiges Gebiet definieren, und zwar mit einer gewünschten Querschnittsform. Ein Teil oder das gesamte leitende oder halbleitende Material, welches gegossen werden soll, wird in das behätlerartige Gebiet eingeführt. Mittel sind vorgesehen, um einen elektrischen Stromfluß in jedem der leitenden Teile zu induzieren, wobei die Ströme gemeinsam zusammenarbeiten, um einen Stromfluß im Material zu induzieren. Der induzierte Strorafluß durch die leitenden Teile erfolgt in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zum induzierten Stromfluß im Material, so daß das Material von den leitenden Teilen während des Gießverfahrens abgestoßen wird.

- Leerseite -

Claims

R 8078 Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von leitenden und halbleitenden Materialien PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zum Gießen eines leitenden oder halbleitenden Materials, wobei folgendes vorgesehen ist:

eine Vielzahl von leitenden Teilen, angeordnet zur Definition eines container- oder behälterartigen Gebiets zur Aufnahme und zum Enthalten des Materials, und Mittel zum Induzieren erster elektrischer Ströme in jedem der leitenden Teile, wobei die ersten elektrischen Ströme gemeinsam zusammenarbeiten und einen zweiten elektrischen Strom in dem Material induzieren, wobei der zweite elektrische Strom in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zur gemeinsamen Richtung des Flusses der ersten elektrischen Ströme fließt, so daß das Material während des Gießvorgangs des Materials von den leitenden Teilen abgestoßen und im wesentlichen daran gehindert wird, die leitenden Teile zu berühren .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

wobei das Material sich für mindestens einen Teil der Zeit während des Gießprozesses in einem geschmolzenen Zustand befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

wobei die leitenden Teile im wesentlichen vertikal Seite-anSeite derart angeordnet sind, daß das containerartige Gebiet oben und unten offen ist, und wobei ferner vertikal zurückziehbar Tragmittel vorgesehen sind, die anfangs innerhalb des Bodens des containerartigen Gebiets zum Tragen des Materials angeordnet sind, und wobei die zurückziehbaren Tragmittel vertikal absenkbar sind, und zwar aus dem Boden oder unteren Ende des behälterartigen Gebiets heraus und weg von dort in der Weise, daß das durch die zurückziehbaren Tragmittel getragene geschmolzene Material in einen Gußbaren sich verfestigt, wenn das geschmolzene Material von den leitenden Teilen nach unten wegbewegt wird, so daß dann, wenn die zurückziehbaren Tragmittel vertikal abgesenkt werden, zusätzliches Material innerhalb des oberen Endes des containerartigen Gebiets aufgenommen werden kann, um so einen im wesentlichen kontinuierlichen Gießprozeß zu schaffen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um eine gesteuerte oder kontrollierte Atmosphäre zur Durchführung des Gießverfahrens vorzusehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3,

wobei die leitenden Glieder derart angeordnet sind, daß ein behälterartiges Gebiet mit einer gewünschten Querschnittsform definiert wird, und wobei der Gußbarren eine Querschnittsform aufweist, die im wesentlichen ähnlich der gewünschten Querschnittsform ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

wobei die Kühlflüssigkeit durch jedes der leitenden Glieder zirkuliert wird, um die leitenden Glieder zu kühlen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

wobei die ersten elektrischen Ströme im wesentlichen in einem oberen Teil jedes der leitenden Teile induziert werden, so daß der zweite elektrische Strom nur im wesentlichen in dem Teil des Materials induziert wird, der benachbart zu den oberen Teilen der leitenden Teile sich befindet, so daß das geschmolzene Material sich allmählich in den Gußbarren verfestigt, wenn das geschmolzene Material von den unteren Teilen der leitenden Teile abgesenkt wird, und zwar derart, daß Kühlflüssigkeit die Verfestigung des geschmolzenen Materials beschleunigt, und zwar durch Entfernung der Schmelzwärme, hervorgerufen durch die Verfestigung aus der Vorrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6,

wobei die Induziermittel eine Hochfrequenzinduktionsheizspule sind, und wobei die Induktionsheizspule derart positioniert ist, daß sie mindestens Teile der Vielzahl der leitenden Teile umkreist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,

wobei ein Schild zwischen der Induktionsheizspule und der Vielzahl der leitenden Teile sitzt, um die elektrische Bogenbildung dazwischen zu verhindern,

10. Vorrichtung zum Gießen eines leitenden oder halbleitenden Materials in einer im wesentlichen kontinuierlichen Art und Weise, wobei folgendes vorgesehen ist: eine Vielzahl von leitenden Teilen, angeordnet im wesentlichen vertikal Seite-an-Seite zur Definition eines containerartigen Gebiets zur Aufnahme und zum Enthalten

352904A

des Materials, wobei das containerartige Gebiet oben und unten offen ist, das heißt, ein offenes oberes Ende und ein offenes unteres Ende (Boden) besitzt und eine gewünschte Querschnittsform aufweist, Mittel zum Induzieren erster elektrischer Ströme in jedem der leitenden Teile, wobei die ersten elektrischen Ströme gemeinsam einen zweiten elektrischen Strom in dem Material induzieren, wobei der zweite elekt. strom bewirkt, daß sich das Material für mindestens einen Teil der Zeit während des Gießprozesses in einem geschmolzenen Zustand befindet, und wobei der zweite elektrische Strom in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zur gemeinsamen Strömungsrichtung der ersten elektrischen Ströme fließt, so daß das Material von den leitenden Teilen während des Gießens des Materials abgestoßen und im wesentlichen daran gehindert wird, die leitenden Teile zu kontaktieren, und

vertikal zurückziehbare Tragmittel, anfangs angeordnet innerhalb des Bodens des containerartigen Gebiets zum Unterstützen oder Tragen des Materials, wobei die zurückziehbaren Tragmittel in der Lage sind, vertikal abgesenkt zu werden, und zwar aus dem Boden des containerartigen Gebiets heraus und weg davon, und zwar in einer solchen Art und Weise, daß das geschmolzene Material,das durch die zurückziehbaren Tragmittel getragen wird,sich in einen Gußbarren verfestigt, wenn das geschmolzene Material von den leitenden Teilen abgesenkt wird, und wobei der Gußbarren eine Querschnittsform aufweist, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die gewünschte Quersohnittsform, so daß dann, wenn die zurückziehbaren Tragmittel vertikal abgesenkt werden, zusätzliches Material innerhalb des oberen Endes des containerartigen Gebiets aufgenommen werden kann, um so einen im wesentlichen kontinuierlichen Gießprozeß zu ergeben.

11. Verfahren zur Verwendung in einem Verfahren zum Gießen leitenden oder halbleitenden Materials, wobei folgendes vorgesehen ist:

Anordnung einer Vielzahl von leitenden Teilen zur Definition eines containerartigen Gebiets, Einführung des Materials in das containerartige Gebiet, Induzierung erster elektrischer Ströme in jedem der leitenden Teile,

Verwendung der ersten elektrischen Ströme zur Induzierung eines zweiten elektrischen Stroms in dem Material, wobei der zweite elektrische Strom in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zur gemeinsamen Flußrichtung der ersten elektrischen Ströme fließt, und Verwendung der ersten elektrischen Ströme und des zweiten elektrischen Stroms derart, daß das Material von den leitenden Teilen während des Gießens des Materials abgestoßen und im wesentlichen verhindert wird, daß das Material die leitenden Teile berührt.

12. Verfahren nach Anspruch 11,

wobei das Material sich in einem geschmolzenen Zustand für mindestens einen Teil der Zeit während des Gießprozesses befindet.

13. Verfahren nach Anspruch 12,

wobei der Anordnungsschritt ferner die Positionierung der leitenden Teile im wesentlichen vertikal Seite-anSeite derart umfaßt, daß das containerartige Gebiet ein offenes oberes und unteres Ende besitzt, und zwar derart, daß das containerartige Gebiet eine gewünschte Querschnittsform aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 13,

gekennzeichnet durch den Schritt dee Lieferns von Mitteln zum Vorsehen einer gesteuerten Atmosphäre zur Ausführung des Gießprozesses.

15. Verfahren nach Anspruch 13»
wobei folgendes vorgesehen ist:

Vorsehen von vertikal zurückziehbaren Tragmitteln innerhalb des Bodens des containerartigen Gebiets zur Unterstützung des Materials,

Zurückziehen der zurückziehbaren Tragmittel vertikal nach unten und von dem containerartigen Gebiet weg in der Weise, daß das geschmolzene Material, das von den zurückziehbaren Tragmitteln getragen wird, sich in einen Gußbarren verfestigt, wenn das geschmolzene Material von den leitenden Teilen weg abgesenkt wird, wobei der Barren eine Querschnittsform aufweist, die im wesentlichen die gleiche ist wie die gewünschte Querschnittsform,

Lieferung von zusätzlichen Mengen des Materials in das obere Ende des containerartigen Gebiets,und Wiederholung der erwähnten Schritte des Benutzens, Verwendens, Zurückziehens und Versorgens um einen im wesentlichen kontinuierlichen Gießprozeß zu erhalten.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

gekennzeichnet durch den Schritt des Zirkulierens von Kühlflüssigkeit durch jedes der leitenden Teile während des Gießverfahrens zum Kühlen der leitenden Teile.

17. Verfahren nach Anspruch 16,

wobei im Induzierschritt die ersten elektrischen Ströme im wesentlichen im oberen Teil jedes der leitenden Teile derart induziert werden, daß der zweite elektrische Strom im wesentlichen in dem Teil des Materials induziert wird, der benachbart zu den oberen Teilen der leitenden Teile sich befindet, so daß das geschmolzene Material sich allmählich in den Barren verfestigt, wenn das geschmolzene Material von den oberen Teilen der leitenden Teile weg abgesenkt wird, und wobei die Kühlflüs-

sigkeit die Verfestigung des geschmolzenen Materials dadurch beschleunigt, daß aus dem containerartigen Gebiet die bei der Verfestigung auftretende Schmelzwärme entfernt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16,

wobei in dem Induzierschritt eine Hochfrequenzinduktionsheizspule verwendet wird, um die ersten elektrischen Ströme zu induzieren, und wobei ferner der Schritt der Positionierung der Induktionsheizspule derart vorgesehen wird, daß mindestens Teile der Vielzahl von leitenden Teilen umgeben sind.

19. Verfahren nach Anspruch 18,

gekennzeichnet durch den Schritt des Dazwischenanordnens eines Schilds oder Schirms zwischen der Induktionsheizspule und der Vielzahl von leitenden Teilen,um die elektrische Bogenbildung dazwischen zu verhindern.

20. Verfahren zum Gießen eines leitenden oder halbleitenden Materials in einer im wesentlichen kontinuierlichen Art und Weise, wobei folgendes vorgesehen ist:

Anordnung einer Vielzahl von leitenden Teilen im wesentlichen vertikal Seite-an-Seite zur Definition eines containerartigen Gebiets mit einem offenen oberen und einem offenen unteren Ende (Boden) und mit der gewünschten Querschnittsform,

Einführung des Materials in das behälterartige Gebiet, Induzierung erster elektrischer Ströme in jedem der leitenden Teile,

Verwendung der ersten elektrischen Ströme zur Induzierung eines zweiten elektrischen Stroms in dem Material, wobei der zweite elektrische Strom das Material dazu veranlaßt, sich in einem geschmolzenen Zustand zu befinden, und zwar für mindestens einen

Teil *der Zeit während des Gießprozesses, und wobei der zweite elektrische Strom in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zur gemeinsamen Flußrichtung der ersten elektrischen Ströme fließt, Verwendung der ersten elektrischen Ströme und des zweiten elektrischen Stroms derart, daß das Material von den leitenden Teilen abgestoßen und im wesentlichen daran gehindert wird, die leitenden Teile während des Gießens des Materials zu berühren, Vorsehen von vertikal zurückziehbaren Tragmitteln nach innen gegenüber dem unteren Ende oder Boden des containerartigen Gebiets zur Unterstützung des Materials, Zurückziehen der zurückziehbaren Tragmittel vertikal nach unten und von dem containerartigen Gebiet in der Weise weg, daß das geschmolzene Material , das durch die zurückziehbaren Tragmittel getragen wird, sich in einen Barren verfestigt, wenn das geschmolzene Material von den leitenden Teilen weg abgesenkt wird, und wobei der Barren eine Querschnittsforra aufweist, die im wesentlichen die gleiche ist wie die gewünschte Querschnittsform,

Lieferung zusätzlicher Mengen des Materials in das obere Ende des containerartigen Gebiets, und Wiederholung der Schritte des Benutzens, Verwendens Zurückziehens und Versorgens um einen im wesentlichen kontinuierlichen Gießprozeß zu ergeben.