KR20110038016A - 무-전위 결정질 시트를 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20110038016A
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피터 엘. 켈러만
프랭크 싱클레어
프레디 칼슨
니콜라스 피.티. 베이트맨
로버트 제이. 미첼
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Abstract

무-전위 시트가 용융물(melt)로부터 형성될 수 있다. 제 1 폭을 갖는 시트 재료가 냉각 판을 사용하여 재료의 용융물에 형성될 수 있다. 이 시트는 전위들을 갖는다. 시트는 냉각 판에 대해 수송되고 전위들은 시트의 에지로 이동한다. 시트의 제 1 폭이 냉각 판에 의해 제 2 폭으로 증가된다. 시트는 제 2 폭에서 전위를 갖지 않는다. 냉각 판은 한 예(instance)에서 2개의 상이한 폭들을 갖는 형상을 가질 수 있다. 냉각 판은 다른 예에서 시트의 폭을 증가시키기 위해 상이한 온도들에서 작동하는 세그먼트들을 가질 수 있다. 시트는 냉각 판에 대해 당겨지거나 또는 유동될 수 있다.

Description

무-전위 결정질 시트를 제조하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet}
본 발명은 용융물로부터 시트 형성에 대한 것이고, 보다 상세하게는, 용융물로부터 무-전위 시트 형성에 대한 것이다.
실리콘 웨이퍼들 또는 시트들은 예를 들어, 집적회로 또는 태양전지 산업에 사용될 수 있다. 태양 전지들에 대한 수요는 재생 에너지원들에 대한 수요가 증가함에 따라 계속 증가하고 있다. 이러한 수요가 증가함에 따라, 태양전지 업계의 한가지 목표는 비용/출력 비를 낮추는 것이다. 태양전지들에는 2가지 타입이 있다: 실리콘과 박막. 대다수의 태양전지들은 단결정 실리콘 웨이퍼들과 같은, 실리콘 웨이퍼들로부터 만들어진다. 현재, 결정질 실리콘 태양전지의 대부분의 비용은 태양 전지가 만들어지는 웨이퍼이다. 태양 전지의 효율, 또는 표준 조명 하에 생산되는 출력의 양은 부분적으로 이러한 웨이퍼의 품질에 의해 제한된다. 품질을 감소시킴없이 웨이퍼를 제조하는 비용의 어떠한 감소도 비용/출력 비를 낮추고 이러한 청정 에너지 기술을 보다 널리 사용할 수 있게 한다.
최대 효율 실리콘 태양 전지들은 20%이상의 효율을 가질 수 있다. 이는 전자 수준(electronics-grade) 단결정 실리콘 웨이퍼들을 사용하여 이루어진다. 이러한 웨이퍼들은 Czochralski 방법을 사용하여 성장된 단결정 실리콘 원통형 불(boule)로부터 얇은 슬라이스들을 톱질하여 만들어질 수 있다. 이러한 슬라이스들은 200㎛두께미만일 수 있다. 단결정 성장을 유지하기 위해, 불은 용융물을 담는 용광로(crucible)로부터, 10㎛/s미만과 같이, 느리게 성장되어야 한다. 이후의 톱질 과정은 약 200㎛의 절단(kerf) 손실을 일으키거나 웨이퍼당 톱날(saw blade)의 폭으로 인한 손실을 일으킨다. 원통형 불 또는 웨이퍼는 정사각형 태양 전지를 만들기 위해 정사각형으로 잘릴 필요가 있을 수 있다. 정사각형 제작 및 절단 손실들 모두 재료 낭비와 재료 비용 증가를 일으킨다. 태양 전지들이 얇아짐에 따라, 절단 당 실리콘 폐기 백분율도 증가한다. 그러나, 잉곳(ingot) 슬라이싱 기술에 대한 제약은 더 얇은 태양 전지들을 얻는 능력을 방해할 수 있다.
다른 태양 전지들은 다결정 실리콘 잉곳으로부터 톱질된 웨이퍼들을 사용하여 만들어진다. 다결정 실리콘 잉곳은 단결정 실리콘보다 빨리 성장될 수 있다. 그러나, 그 결과인 웨이퍼들의 품질이 더 낮은데 왜냐하면 더 많은 결함들과 결정 입계(grain boundary)들이 존재하고 이 더 낮은 품질은 더 낮은 효율의 태양 전지들이 되게 한다. 다결정 실리콘 잉곳에 대한 톱질 과정은 단결정 실리콘 잉곳 또는 불만큼 비효율적이다.
실리콘 낭비를 줄일 수 있는 다른 해결법은 이온 주입법 후 실리콘 잉곳으로부터 웨이퍼를 쪼개는(cleaving) 것이다. 예를 들어, 수소, 헬륨 또는 다른 불활성 기체 이온들이 주입된 영역을 형성하기 위해 실리콘 잉곳의 표면 아래에 주입된다. 이후, 이 이식 영역을 따라 잉곳으로부터 웨이퍼를 쪼개기 위한 열적, 물리적, 또는 화학적 처리가 이루어진다. 이온 주입을 통한 쪼갬이 절단 손실없이 웨이퍼들을 생산할 수 있지만, 이 방법이 실리콘 웨이퍼들을 경제적으로 생산하는데 사용될 수 있다고 아직 입증되지 않았다.
또 다른 해결법은 용융물로부터 실리콘의 얇은 리본을 수직으로 당긴 다음에 당겨진 실리콘이 냉각되고 시트로 고체화되게 하는 것이다. 이 방법의 당김율(pull rate)는 약 18mm/분 미만으로 제한될 수 있다. 실리콘의 냉각 및 고체화 중 제거된 잠열은 수직 리본을 따라 제거되어야 한다. 이는 리본을 따라 높은 온도 구배가 되게 한다. 이 온도 구배는 결정질 실리콘 리본에 응력을 가하고 열악한 품질의 다중-입계(multi-grain) 실리콘이 되게 할 수 있다. 리본의 폭 및 두께도 이 온도 구배로 인해 제한될 수 있다. 예를 들어, 폭은 80mm미만으로 제한될 수 있고 두께는 180㎛로 제한될 수 있다.
용융물로부터 물리적으로 당겨질 수 있는 실리콘의 수평 리본들도 시험되었다. 한 방법에서, 봉(rod)에 부착된 종자(seed)가 용융물에 삽입되고 봉과 그 결과인 시트가 용광로의 에지 상에서 작은 각도로 당겨졌다. 각도 및 표면 장력은 용광로 상에서 용융물이 흘려지는 것을 방지하기 위해 안정되었다. 그러나, 이러한 당김 공정을 개시하고 제어하기가 어렵다. 종자를 삽입하기 위해 용광로와 용융물에 접근이 가능해야 하는데, 이는 열 손실을 일으킬 수 있다. 이러한 열 손실을 보상하기 위해 부가적인 열이 용광로에 추가될 수 있다. 이는 유체 비-층류 유동을 일으킬 수 있는 용융물의 수직 온도 구배를 일으킬 수 있다. 또한, 용광로 에지에 형성되는 액체표면곡선(meniscus)의 표면 장력과 중력의 안정화를 위해 어려울 수 있는 입사 각도 조정이 수행되어야 한다. 또한, 열이 시트와 용융물의 분리 지점에서 제거되므로, 잠열로서 제거되는 열과 현열(sensible heat)로서 제거되는 열 간의 급격한 변화가 있다. 이는 이 분리 지점에서 리본을 따라 큰 온도 구배를 발생시킬 수 있고 결정에 전위를 일으킬 수 있다. 전위들과 뒤틀림(warping)은 시트를 따라 이러한 온도 구배들로 인해 발생할 수 있다.
용융물로부터 수평으로 분리된 얇은 시트들의 생산은 수행되지 않았다. 분리에 의해 용융물로부터 시트를 수평으로 생산하는 것은 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘보다 덜 비쌀 수 있고 정사각형으로 만듦으로 인한 손실 또는 절단 손실을 제거할 수 있다. 또한, 분리에 의해 용융물로부터 수평으로 제작된 시트들은 수소 이온들 또는 다른 당김 실리콘 리본 방법들을 사용하여 잉곳으로부터 쪼개진 실리콘보다 덜 비쌀 수 있다. 또한, 용융물로부터 시트를 수평으로 분리하는 것은 당겨진 리본들에 비해 시트의 결정 품질을 개선할 수 있다. 재료 비용을 감소시킬 수 있는 이와 같은 결정 성장 방법은 실리콘 태양 전지들의 비용을 줄이는 것이 가능한 중요한 단계이다. 아직 몇몇 데이터는 이러한 수평으로-생산된 시트들이 아직 결정 격자에 전위들을 가질 수 있음을 나타낸다. 따라서, 용융물로부터 무-전위 시트를 생산하는 개선된 장치 및 방법이 당업계에 필요하다.
본 발명의 제 1 특징에 따라, 용융물로부터 시트를 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은 냉각 판을 사용하여 재료의 용융물 상에 제 1 폭을 갖는 재료의 시트를 형성하는 것을 포함한다. 시트는 전위들을 갖는다. 시트는 냉각 판에 대해 수송되어 전위들이 시트의 에지로 이동한다. 시트가 냉각 판의 변수(parameter)를 바꿔 냉각 판에 대해 수송되어 시트는 제 2 폭으로 증가된다. 제 2 폭은 제 1 폭보다 크고 시트는 제 2 폭에서 전위들을 갖지 않는다.
본 발명의 제 2 특징에 따라, 시트를 형성하는 장치가 제공된다. 이 장치는 재료의 용융물을 유지하게 구성된 채널을 형성하는 용기(vessel)를 포함한다. 냉각 판은 제 1 섹션과 제 2 섹션을 갖는 용융물 상에 있다. 제 1 섹션은 제 1 폭을 갖는다. 제 2 섹션은 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖는다.
본 발명의 제 3 특징에 따라, 시트 형성 장치가 제공된다. 이 장치는 재료의 용융물을 유지하게 구성된 채널을 형성하는 용기를 포함한다. 냉각 판은 용융물 상에 있다. 냉각 판은 하나의 제 1 세그먼트와 복수의 제 2 세그먼트를 갖는다. 복수의 제 2 세그먼트는 제 1 세그먼트에 비해 독립적으로 온도를 제어하게 구성된다.
본원의 이해를 개선하기 위해, 본원에 참고문헌으로서 포함되는 첨부한 도면들을 참조한다.
도 1은 용융물로부터 시트를 분리하는 장치의 일 실시예의 측단면도.
도 2는 용융물로부터 시트를 당기는 장치의 일 실시예의 측단면도.
도 3은 방사 냉각의 일 실시예의 전방 단면도.
도 4a 내지 도 4e는 가닥 초기화(thread initialization)의 제1 실시예의 상부 평면도.
도 5는 냉각 판의 제1 실시예의 상부 평면도.
도 6은 냉각 판의 제2 실시예의 상부 평면도.
도 7은 냉각 판의 제3 실시예의 측단면도.
도 8은 냉각 판의 제4 실시예의 사시도.
도 9는 냉각 판의 제5 실시예의 전방 단면도.
도 10은 냉각 판의 제5 실시예의 상부 단면도.
도 11은 냉각 판의 제5 실시예의 사시도.
도 12는 냉각 판을 위한 압력 제어기의 전방 단면도.
도 13은 냉각 판의 히터 밸런스(heater balance)의 전방 단면도.
본원의 장치 및 방법의 실시예들은 태양 전지와 관련하여 설명된다. 그러나, 이들은 예를 들어, 집적회로들, 평판 패널들, 또는 당업자에게 공지된 다른 기판들을 제조하는데에도 사용될 수 있다. 또한, 용융물이 본원에서 실리콘으로 설명되지만, 용융물은 게르마늄, 실리콘 및 게르마늄, 또는 당업자에게 공지된 다른 재료들을 포함할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 하기에 설명하는 특정 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 용융물로부터 시트를 분리하는 장치의 일 실시예의 측단면도이다. 시트-형성 장치(21)는 용기(16)와 패널(15, 20)들을 갖는다. 용기(16)와 패널(15, 20)들은 예를 들어, 텅스텐, 질화붕소, 질화알루미늄, 몰리브덴, 그래파이트, 실리콘 카바이드, 또는 석영일 수 있다. 용기(16)는 용융물(10)을 포함하게 구성될 수 있다. 용융물(10)은 실리콘일 수 있다. 용융물(10)은 일 실시예에서 공급부(11)를 통해 보충될 수 있다. 공급부(11)는 고체 실리콘 또는 고체 실리콘 및 게르마늄을 포함할 수 있다. 용융물(10)은 다른 실시예에서 용기(16)로 펌핑될 수 있다. 시트(13)는 용융물(10) 상에 형성된다. 일 예에서, 시트(13)는 용융물(10) 내에 적어도 부분적으로 떠있다. 도 1에 예시한 바와 같이 시트(13)가 용융물(10)에 떠있을 때, 시트(13)는 용융물(10)에 적어도 부분적으로 잠겨 있거나 용융물(10)의 상부에 떠있을 수 있다. 일 예에서, 시트(13)의 10%만이 용융물(10)의 상부로부터 돌출한다. 용융물(10)은 장치(21) 내에서 순환할 수 있다.
이 용기(16)는 하나 이상의 채널(17)을 형성한다. 이 채널(17)은 용융물(10)을 유지하게 구성되고 용융물(10)은 제 1 지점(18)으로부터 채널(17)의 제 2 지점(19)으로 흐른다. 일 예에서, 채널(17) 내의 환경은 용융물(10)에 파문이 생기는 것을 방지하도록 정지해있다. 용융물(10)은 예를 들어, 압력차, 중력, 자기유체 구동장치, 스크류 펌프, 및 임펠러 펌프, 휠 또는 다른 수송 방법들로 인해 유동할 수 있다. 그 다음에 용융물(10)은 탕도(12; spillway) 상에서 흐른다. 이 탕도(12)는 경사부(ramp), 위어(weir), 작은 댐(dam), 또는 모서리일 수 있고 도 1에 예시한 실시예에 한정되지 않는다. 탕도(12)는 시트(13)가 용융물(10)로부터 분리되게 하는 임의의 형상일 수 있다.
패널(15)은 본 실시예에서 용융물(10)의 표면 아래에서 부분적으로 연장하게 구성된다. 이는 시트가 용융물(10) 상에 형성될 때 물결 또는 파문들이 시트(13)를 방해하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 물결 또는 파문들은 공급부(11)로부터 용융물 재료의 추가, 펌핑, 또는 당업자에게 공지된 다른 원인들로 인해 형성될 수 있다.
특정 일 실시예에서, 용기(16)와 패널(15, 20)들은 약 1687K를 약간 넘는 온도로 유지될 수 있다. 실리콘에 대해, 1687K는 동결 온도 또는 계면 온도(interface temperature)를 나타낸다. 용기(16)와 패널(15, 20)들의 온도를 용융물(10)의 동결 온도보다 약간 위로 유지하여, 냉각 판(14)이 복사 냉각을 사용하여 용융물(10)의 또는 시트(13)의 원하는 동결 속도를 얻게 기능한다. 본 특정 실시예의 냉각 판(14)은 단일 세그먼트 또는 섹션으로 구성되지만 다른 실시예에서 다중 세그먼트들 또는 섹션들을 포함할 수 있다. 채널(17)의 하부는 시트(13)의 구조적 과냉 또는 수지상결정(dendrite) 또는 분기 돌출부들의 형성을 방지하기 위해 계면에서 용융물(10)에 작은 수직 온도 구배를 생성하도록 용융물(10)의 녹는 온도 위로 가열될 수 있다. 그러나, 용기(16)와 패널(15, 20)들은 용융물(10)의 녹는 온도 위의 임의의 온도일 수 있다. 이는 용융물(10)이 용기(16)와 패널(15, 20)들에서 고체화하는 것을 방지한다.
장치(21)는 외피 내에서 장치(21)를 적어도 부분적으로 또는 완전히 둘러싸서 용융물(10)의 동결 온도보다 약간 위의 온도에 유지될 수 있다. 외피가 용융물(10)의 동결 온도보다 약간 위의 온도로 장치(21)를 유지하면, 장치(21)를 가열할 필요가 회피되거나 감소될 수 있고 외피 내 또는 주변의 히터들이 모든 열 손실에 대해 보상할 수 있다. 이 외피는 비-등방성 전도성을 갖는 등온성일 수 있다. 다른 특정 실시예에서, 히터들은 외피 상에 또는 내에 배치되지 않고 장치(21) 내에 있다. 일 예에서, 용기(16)의 상이한 영역들이 다중-영역 온도 제어를 사용하고 용기(16) 내에 히터들을 매립하여 상이한 온도들로 가열될 수 있다.
외피는 장치(21)가 배치되는 주변환경을 제어할 수 있다. 특정 실시예에서, 외피는 불활성 가스를 담는다. 이 불활성 가스는 용융물(10)의 동결 온도보다 위로 유지될 수 있다. 불활성 가스는 시트(13) 형성 과정 중에 구조적인 불안정성들을 일으킬 수 있는 용융물(10)에 용질(solute)들의 추가를 감소시킬 수 있다.
장치(21)는 냉각 판(14)을 포함한다. 냉각 판(14)은 시트(13)가 용융물(10) 상에서 형성될 때 열이 배출되게 한다. 냉각 판(14)은 냉각 판(14)의 온도가 용융물(10)의 동결 온도보다 낮춰질 때 용융물(10) 상 또는 내에서 시트(13)가 동결되게 할 수 있다. 이 냉각 판(14)은 복사 냉각을 사용할 수 있고, 예를 들어, 그래파이트, 석영 또는 실리콘 카바이드로 제조될 수 있다. 냉각 판(14)은 액체 용융물(10)로부터 신속하고 균일하고 제어된 양으로 열을 제거할 수 있다. 시트(13)의 결함들을 방지하게 시트(13)가 형성될 때 용융물(10)에 대한 외란(disturbance)들이 감소될 수 있다.
용융물(10)의 표면 상에서 용융물(10)로부터의 열과 용융 열의 열 배출은 시트(13)를 낮은 결함 밀도로 유지하면서 다른 리본 당김 방법들에 비해 시트(13)를 빨리 생산할 수 있게 한다. 용융물(10) 상에 떠 있는 시트(13) 또는 용융물(10)의 표면 상에서 시트(13)의 냉각은 용융 잠열이 큰 수평 유량을 갖고 천천히 그리고 대면적에 걸쳐 제거되게 한다.
냉각 판(14)의 치수들은 길이 및 폭 모두에서 증가될 수 있다. 길이를 증가시키면 동일한 수직 성장율, 즉, 시트(13) 두께에 대해 더 빠른 용융물(10) 유량을 허용할 수 있다. 냉각 판(14)의 폭을 증가시키면 더 넓은 시트(13)가 되게 할 수 있다. 수직 시트 당김 방법과는 다르게, 도 1에 설명한 장치 및 방법의 실시예들을 사용하여 제조된 시트(13)의 폭에 어떠한 고유한 물리적 제한도 없다.
일 특정 실시예에서, 용융물(10)과 시트(13)는 약 1cm/s의 속도로 흐른다. 냉각 판(14)은 약 20cm의 길이 및 약 25cm의 폭이다. 시트(13)는 약 20초에 약 100㎛ 두께로 성장될 수 있다. 그러므로, 시트는 약 5㎛/s의 속도로 두께가 성장할 수 있다. 약 100㎛ 두께의 시트(13)가 약 10m2/hour의 속도로 생산될 수 있다.
용융물(10)의 열 구배들이 일 실시예에서 최소화될 수 있다. 이는 안정적이고 층류로 용융물(10)이 흐를 수 있게 한다. 냉각 판(14)을 사용하여 복사 냉각을 통해 시트(13)가 형성되게 할 수도 있다. 용융물(10)과 냉각 판(14) 간의 약 300K의 온도 차는 일 특정 예에서 약 7㎛/s의 속도로 용융물(10) 상 또는 내에서 시트(13)를 형성할 수 있다.
패널(20) 아래 및 냉각 판(14)으로부터 하류측의 채널(17)의 영역은 등온일 수 있다. 이 등온 영역은 시트(13)가 풀림처리(annealing)될 수 있게 한다.
시트(13)가 용융물(10) 상에 형성된 후, 시트(13)는 탕도(12)를 사용하여 용융물(10)로부터 분리된다. 용융물(10)은 채널(17)의 제 1 지점(18)으로부터 제 2 지점(19)으로 흐른다. 시트(13)는 용융물(10)과 함께 흐른다. 이러한 시트(13)의 수송은 연속적 운동일 수 있다. 일 예에서, 시트(13)가 용융물(10)이 흐르는 속도와 같은 속도로 흐를 수 있다. 일 예에서, 시트(13)가 용융물(10)에 대해 정지된 상태에서 형성 및 수송될 수 있다. 탕도(12)의 형상 및 탕도(12)의 배향은 시트(13) 또는 용융물(10)의 속도 프로파일을 바꾸기 위해 변경될 수 있다.
용융물(10)은 탕도(12)에서 시트(13)로부터 분리된다. 일 실시예에서, 용융물(10)의 유동은 용융물(10)을 탕도(12) 상으로 수송하고 적어도 부분적으로 시트(13)를 탕도(12) 상으로 수송할 수 있다. 이는 시트(13)의 결정 파괴를 최소화 또는 방지할 수 있는데 왜냐하면 외부 응력이 시트(13)에 가해지지 않기 때문이다. 용융물(10)은 본 특정 실시예에서 시트(13)로부터 멀어지게 탕도(12) 상에서 흐른다. 시트(13)에 대한 열 충격을 방지하기 위해 탕도(12)에서 냉각은 적용되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 탕도(12)에서의 분리는 준-등온 조건에서 이루어진다.
시트(13)는 용융물에 대해 직각으로 당겨지는 것보다 장치(21)에서 빠르게 형성될 수 있는데 왜냐하면 용융물(10)이 용융물(10) 상의 시트(13)의 적절한 냉각 및 결정화를 허용하게 구성된 속도로 흐를 수 있기 때문이다. 시트(13)는 용융물(10)과 같은 속도로 흐른다. 이는 시트(13)에서 응력을 감소시킨다. 용융물에 대해 직각으로 리본을 당기는 것은 당김으로 인해 리본에 가해지는 응력 때문에 속도가 제한된다. 장치(21)에서 시트(13)는 일 실시예에서 이러한 어떠한 당김 응력들도 결여될 수 있다. 이는 시트(13)의 품질과 시트(13)의 생산 속도를 증가시킬 수 있다.
시트(13)는 일 실시예에서 탕도(12) 바로 너머로 가는 경향이 있을 수 있다. 이 시트(13)는 파손을 방지하기 위해 몇몇 예들에서 탕도(12) 위로 간 후에 지지될 수 있다. 지지 장치(22)는 시트(13)를 지지하도록 구성된다. 지지 장치(22)는 예를 들어, 가스 또는 공기 송풍기를 사용하여 시트(13)를 지지하도록 가스 압력차를 제공할 수 있다. 시트(13)가 용융물(10)로부터 분리된 후, 시트(13)가 위치하는 주변환경의 온도가 느리게 변할 수 있다. 일 예에서, 온도는 시트(13)가 탕도(12)로부터 멀리 움직임에 따라 낮아진다.
일 예에서, 시트(13)의 성장, 시트(13)의 풀림, 및 탕도(12)를 사용한 용융물(10)로부터 시트(13)의 분리는 등온 환경에서 이루어질 수 있다. 탕도(12)를 사용한 분리와 용융물(10)과 시트(13)의 거의 동일한 유량들은 시트(13)에 대한 응력 또는 기계적 변형율을 최소화한다. 이는 단결정 시트(13)의 생산 가능성을 증가시킨다.
다른 실시예에서, 자기장이 장치(21)의 용융물(10)과 시트(13)에 인가된다. 이는 용융물(10) 내의 변동하는 유동들을 감쇠시킬 수 있고 시트(13)의 결정화를 개선할 수 있다.
도 2는 용융물로부터 시트를 당기는 장치의 일 실시예의 측단면도이다. 이 실시예에서, 장치(23)는 용융물(10)로부터 시트(13)를 당긴다. 용융물(10)은 본 실시예에서 채널(17) 내에서 순환하지 않을 수 있고 시트(13)는 종자를 사용하여 당겨질 수 있다. 시트(13)는 냉각 판(14)에 의한 냉각(through cooling)을 통해 형성될 수 있고 그 결과인 시트가 용융물(10)로부터 당겨질 수 있다.
도 1과 도 2의 실시예들 모두 냉각 판(14)을 사용한다. 냉각 판(14)의 길이에 걸친 상이한 냉각 온도들, 용융물(10)의 상이한 유량들 또는 시트(13)의 당김 속도들, 장치(21) 또는 장치(23)의 다양한 섹션들의 길이, 또는 장치(21) 또는 장치(23) 내의 타이밍은 공정 제어를 위해 사용될 수 있다. 용융물(10)이 실리콘이면, 다결정 시트(13) 또는 단결정 시트(13)가 장치(21)에 형성될 수 있다. 도 1 또는 도 2의 실시예 중 어느 하나에서, 장치(21) 또는 장치(23)는 외피 내에 포함될 수 있다.
도 1과 도 2는 용융물(10)에서 시트(13)를 형성할 수 있는 장치의 두가지 예일 뿐이다. 다른 수평 시트(13) 성장 장치들 또는 방법이 가능하다. 본원에 설명한 방법들 및 장치들의 실시예들은 임의의 수평 시트(13) 성장 방법 또는 장치에 적용가능하고 도 1과 도 2의 특정 실시예들만 제한되지 않는다.
수평 시트(13)는 시트(13)의 결정에 전위들을 포함할 수 있다. 시트(13)가 개시될 때, 입자들 간의 경계들이 형성된다. 이러한 전위들은 시트(13)의 결정 구조 내에 결정학적 결함 또는 이상(irregularity) 또는 시트(13) 내의 격자 부조합(mismatch)일 수 있다. 이러한 전위들은 부분적으로 시트(13)와 용융물(10) 간의 온도 차에 의해 발생하는 열 충격으로부터 형성된다. 전위들은 제거되지 않는 한 시트(13)에 걸쳐 전파된다. 이러한 전위들을 제거하기 위해, 전위는 시트(13)의 에지들로 이동하게 한다. 본원에 설명하는 실시예들은 전위들을 갖지 않는 증가된 결정 사이즈를 갖는 단결정 실리콘 시트들 또는 다결정 실리콘 시트들이 형성되게 하는데 사용될 수 있다.
도 3은 복사 냉각의 일 실시예의 정면 단면도이다. 도 3에서, 용융물(10)로부터 시트(13)로, 용융물(10)로부터 냉각 판(14)으로, 및 시트(13)로부터 냉각 판(14)으로 가는 화살표들은 열전달을 나타낸다. 약 1700K인, 실리콘 녹는 온도에서의 복사에 대해, 고체 실리콘의 방사율(εsolid)은 액체 실리콘의 방사율(εliquid)의 약 3배이다. 본 특정 실시예에서, 용융물(10)의 동결 온도 아래의 온도인 냉각 판(14)이 용융물(10) 상에 배치된다. 일 예에서, 냉각 판(14)은 다른 온도 차들도 가능하지만, 용융물(10)의 동결 온도보다 약 10K 아래이다. 일단 용융물(10)의 영역이 시트(13)로 결정화되기 시작하면, 일정 온도 및 압력에서 상변화 중에 방출되는 열 또는 잠열이 액체 용융물(10)로부터가 아니라 시트(13)의 고체 결정을 통해 제거된다. 그러므로, 시트(13)의 결정은 용융물(10)에서 안정적으로 성장하는데 왜냐하면 용융물(10)의 액체가 직접 복사 열전달을 통해 냉각 판(14)으로 과냉각되지 않기 때문이다.
일 특정 실시예에서, 냉각 판(14)으로의 대류 열전달이 회피된다. 대류 열전달은 용융물(10)과 시트(13) 주변의 대기(atmosphere)에서의 복사 냉각보다 적은 효율일 수 있다. 대류 열전달은 용융물(10)에 물결을 일으킬 수 있고, 정밀하게 제어하기 어려울 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 대류 열전달은 그 자체가 또는 복사 열전달을 보조하도록 사용될 수 있다.
도 4는 가닥 초기화(thread initialization)의 제 1 실시예의 상부 평면도이다. 도 4는 a로부터 e까지 시간에 걸쳐 공정을 예시한다. 그러므로, 시트(13)는 일단 도 4a 내지 도 4e에 예시한 냉각 판 아래서만 통과하고 냉각 판은 다양한 단계 a 내지 e에 예시한 만큼만의 크기이다. 시트(13)의 폭이 시간에 걸쳐 변할 수 있지만, 본원에 공개하는 실시예들은 균일한 두께의 시트(13)를 생산할 수 있다.
전위(41)들은 시트(13)의 정상(steady)-상태 생산 이전에 제거될 필요가 있을 수 있다. 이는 시트(13)의 초기에 실리콘의 가닥(40) 또는 "좁아진(necked-down)" 시트(13)를 사용하여 시작될 수 있다. 가닥(40)은 도 3에 보이듯이, 본 실시예에서 용융물(10)의 표면 상에 떠있을 수 있다. 가닥(40)은 냉각 판(14)에 대해 수송된다. 이 수송은 용융물(10) 내에 또는 그 안에 가닥(40)을 유동시키는 것 또는 가닥(40)을 당기는 것을 포함할 수 있다. 가닥(40)의 유속 또는 당김율과 냉각 판(14)의 온도와 사이즈를 제어하여, 가닥(40)의 길이와 단면 형상이 전위(41)들을 제거할 수 있게 구성될 수 있다. 냉각 판(14)이 폭 또는 면적이 확장 또는 증가하게 하거나 또는 냉각 판(14)의 차가운 영역의 폭이 확장 또는 증가하게 하고 가닥(40)의 유속 또는 당김율을 제어하여, 가닥(40)은 원하는 폭 및 두께의 시트(13)를 형성하게 확장될 수 있다.
도 4a에서, 용융물(10)에서 시트(13)의 초기 가닥(40)이 전위(41)들을 가질 수 있다. 본 실시예에서 만곡된 에지를 갖는 냉각 판(14)이 가닥(40)의 제 1 폭(42)에 상응하는 제 1 폭(43)을 갖는다. 가닥(40)이 냉각 판(14)을 지나 흐르거나 또는 당겨질 때, 전위(41)들은 가닥(40)에서 외측으로 이동한다. 전위(41)들은 본 특정 실시예에서 적어도 부분적으로 냉각 판(14)의 형상으로 인해 가닥(40)의 에지를 통해 이동할 수 있다. 무-전위 가닥(40)은 본 실시예에서 도 4b의 끝 이전에 이루어진다.
도 4c에서, 용융물(10)의 동결 온도 아래의 냉각 판(14)의 영역이 치수가 증가하기 시작한다. 폭(44)은 제 1 폭(43)보다 크다. 시트(13)는 유사하게 가닥(40)의 초기 제 1 폭(42)을 지나 폭이 확장된다. 이 시트(13)는 일 예에서 단결정일 수 있다. 도 4d에서, 시트(13)가 냉각 판(14)에 대해 당겨지거나 유동할 때 용융물(10)의 동결 온도 아래의 냉각 판(14)의 영역의 치수가 계속 증가한다.
도 4e에서, 용융물(10)의 동결 온도 아래의 냉각 판(14)의 영역이 제 2 폭(45)에 도달한다. 시트(13)는 유사하게 상응하는 제 2 폭(46)을 갖는다. 제 2 폭(45)은 냉각 판(14)의 제 1 폭(43)보다 크고 시트(13)의 제 2 폭(46)은 가닥(40)의 제 1 폭(42)보다 크다. 무-전위 가닥(40)은 무-전위 시트(13)로 성장되었다. 시트는 도 4e의 폭에 대해 정상-상태일 수 있다. 시트(13)의 끝 또는 가닥(40)은 전위(41)들을 포함하기 때문에 폐기할 필요가 있을 수 있다.
다른 실시예에서, 도 4a 내지 도 4e에 예시된 공정은 별도 단계를 포함한다. 가닥(40)은 시트(13)의 제 2 폭(46)으로 증가되기 전에, 제 1 폭(42)으로부터 더 작은 폭으로 감소되거나, 또는 더 "좁아질" 수 있다. 이는 전위(41)들이 더 빠르게 제거되게 할 수 있는데 왜냐하면 전위들이 가닥(40)의 에지로 이동하는 거리가 더 적기 때문이다.
도 4a 내지 도 4e의 냉각 판(14)이 만곡된 에지를 갖고 예시되었지만, 냉각 판(14)은 직선형 또는 당업자에게 공지된 다른 형상들일 수 있다. 도 4a 내지 도 4e의 이 가닥-초기화는 여러 방식으로 달성될 수 있다. 5개의 실시예들이 도 5 내지 도 11에 예시되어 있지만, 다른 실시들도 가능하다. 이러한 실시예들은 가닥(40)을 초기에 냉각시키는데 냉각 판(14)의 일부분을 사용한다. 용융물(10)의 동결 온도 아래의 냉각 판(14)의 영역은 적시에(in time) 더 넓게 확장된 다음에 원하는 폭의 시트(13)를 동결시킬 수 있다. 용융물(10)의 동결 온도 아래의 냉각 판(14)의 영역의 이러한 확장은 시트(13)로의 확장이 일어나기 전에 전위(41)들이 가닥(40)으로부터 시간에 맞춰 이동하게 한다. 또한, 이러한 실시예들은 거의 직사각형 단면와 함께 거의 일정한 두께의 결함 및 무-전위 시트(13)를 생성할 수 있다. 도 5 내지 도 11의 냉각 판(14)들의 실시예들이 직선형 에지들을 갖지만, 냉각 판(14)들은 만곡된 에지들 또는 당업자에게 공지된 다른 형상들을 가질 수 있다.
도 5는 제 1 실시예의 냉각 판(14)의 상부 평면도이다. 본 실시예에서, 시트(13)와 가닥(40)은 점선으로 냉각 판(14) 아래에 도시되어 있다. 점선이 냉각 판(14)의 외곽선으로부터 오프셋되어 도시되어 있지만, 시트(13)와 가닥(40)의 형성은 냉각 판(14)의 외곽선과 거의 동일할 수 있다. 시트(13)와 가닥(40)은 방향(50)으로 당겨지거나 유동된다. 본 실시예의 냉각 판(14)은 제 1 섹션(51)과 제 2 섹션(52)을 갖는다. 제 1 섹션(51)의 폭(53)은 제 2 섹션(52)의 폭(54)보다 작다. 제 1 섹션(51)은 가닥(40)을 형성하는데 사용된다. 제 2 섹션(52)은 무-전위 시트(13)를 형성하는데 사용된다. 제 1 섹션(51)과 제 2 섹션(52)은 상이한 온도들에서 작동할 수 있고 또는 상이한 시간들에서 활성화될 수 있다. 그러므로, 제 1 섹션(51)과 제 2 섹션(52)은 일 실시예에서 냉각 판(14)의 두 세그먼트들일 수 있다. 가닥(40) 또는 시트(13)가 냉각 판(14)에 대해 수송될 때, 제 1 섹션(51)의 온도는 (도 3에 도시된 바와 같이) 용융물(10)의 동결 온도 아래여서, 가닥(40)이 폭(53)을 갖고 형성되게 한다. 전위들이 가닥(40)의 에지들로 이동된 후, 제 2 섹션(52)의 온도는 용융물(10)의 동결 온도 아래로 낮춰지고 가닥(40)의 폭은 제 2 섹션(52)의 폭(54)으로 확장된다. 이는 폭(54)을 갖는 시트(13)를 형성한다. 시트(13)는 본 실시예에서 모든 전위들의 제거 후 균일한 두께 및 폭을 가질 수 있다.
특정 일 실시예에서, 도 5의 냉각 판(14)은 제 1 섹션(51)과 제 2 섹션(52)외에 상이한 영역들을 포함한다. 이러한 영역들은 상이한 온도들에 있다. 예를 들어, 제 1 섹션(51)을 포함하는 냉각 판(14)의 중심 아래의 영역은 냉각 판(14)의 나머지 에지들과는 상이한 온도에서 작동할 수 있다. 냉각 판(14)의 이러한 중심 영역은 에지들보다 약간 더 높은 온도에서 작동할 수 있다. 이는 시트(13)가 균일하게 성장하고 시트(13)가 거의 동일한 두께로 냉각 판(14) 아래로부터 나갈 수 있게 하는데 왜냐하면 시트(13)가 나머지 에지들보다 이 중심 영역 아래에서 더 많은 시간을 소모하기 때문이다.
도 6은 제 2 실시예의 냉각 판의 상부 평면도이다. 본 특정 실시예의 냉각 판(14)은 압입부(60)를 형성한다. 이 압입부(60)는 시트(13)의 균일한 두께를 보장할 수 있다. 시트(13)의 두께가 냉각 판(14)이 모든 영역들에서 균일한 온도에 있으면 냉각 판(14) 아래에 있을 때의 열전달율과 시간에 의해 좌우되므로, 압입부(60)는 가닥(40)이 제 1 섹션(51) 아래에서 소모하는 시간을 보상하기 위해 시트(13)가 제 2 섹션(52) 아래에서 소모하는 시간의 양을 감소시킨다. 이는 상기 시트(13)의 모든 부분들 또는 영역들로부터 총 열 제거를 균등화한다.
도 7은 제 3 실시예의 냉각 판의 측단면도이다. 도 7의 냉각 판(14)은 도 5와 도 6의 냉각 판(14)들에 상응할 수 있다. 도 7의 냉각 판(14)은 높은 열 확산율(diffusivity) 층(70)과 낮은 열 확산율 층(71)을 포함한다. 높은 열 확산율 층(70)과 낮은 열 확산율 층(71)은 상이한 열 확산율들을 갖는 재료들로 구성된다. 높은 열 확산율 층(70)과 낮은 열 확산율 층(71)은 두께가 다르고 시간에 걸친 용융물(10)의 복사 냉각과 온도 프로파일을 제어할 수 있다. 높은 열 확산율 층(70)은 차가운 표면(72) 상에 배치될 수 있다. 냉각 판(14)의 상부 표면이 차가운 표면(72)에 의해 용융물(10)의 동결 온도 아래로 낮춰지면, 상이한 열 확산율 영역들의 전이 효과는 제 1 섹션(51)이 제 2 섹션(52) 전에 차가워지도록 한다. 그러므로, 제 1 섹션(51)의 온도가 낮춰지고, 가닥(40)이 형성되고, 제 2 섹션(52)이 온도가 낮춰지고, 시트(13)가 형성된다. 이는 가닥(40) 형성, 모든 전위의 제거, 및 시트(13)로의 확장이 가능하게 한다. 냉각 판(14)의 층(70, 71)들의 비등방성은 일 실시예에서 냉각을 개선하도록 구성될 수 있다. 차가운 표면(72)은 유체 유동, 가스 전도, 냉매, 또는 당업자에게 공지된 다른 방법들을 통해 용융물(10)의 녹는 온도 아래에서 작동하게 활성화될 수 있다. 도 7에 예시된 것과는 다른 높은 열 확산율 층(70)과 낮은 열 확산율 층(71)의 형상들 또는 구성들은 가능하다.
도 8은 제 4 실시예의 냉각 판의 사시도이다. 이 냉각 판(14)은 제 1 섹션(51), 제 2 섹션(52)을 포함하고 압입부(60)를 형성한다. 이 냉각 판(14)은 높은 열 확산율 층(70)과 낮은 열 확산율 층(71)도 갖는다. 각각의 층(70, 71)의 두께는 폭과 길이 방향들에서 변할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5 내지 도 8의 냉각 판(14)의 에지들은 이러한 에지들에서 시트(13) 또는 가닥(40)의 형상의 제어를 제공하도록 가열된다. 또 다른 실시예에서, 압력이 냉각 판(14)의 상이한 영역들 둘레의 영역들에서 상이할 수 있다. 이러한 압력차는 이류(advection)와 가스 내의 전도와 그 열 저항에 영향을 미친다.
도 9는 제 5 실시예의 냉각 판의 전방 단면도이다. 냉각 판(14)은 하나의 제 1 세그먼트(80)와 2개의 제 2 세그먼트(81)를 갖는다. 2개의 제 2 세그먼트(81)가 예시되어 있지만, 더 많거나 적은 제 2 세그먼트(81)가 가능하고 본 실시예는 2개의 제 2 세그먼트(81)에만 한정되지 않는다. 제 2 세그먼트(81)들은 본 실시예에서 직사각형들이 아니지만, 직사각형 또는 다른 형상들일 수 있다. 제 1 세그먼트(80)의 하부 표면(82)은 제 1 폭(84)을 갖는다. 제 1 세그먼트(80)는 제 1 온도에서 작동하게 구성된다. 이 제 1 온도는 용융물(10)의 동결 온도 아래이다. 제 2 세그먼트(81)는 제 1 세그먼트(80)와는 독립적인 온도에서 작동하게 구성된다. 제 2 세그먼트(81)들은 각각 하부 표면(83)을 갖는다. 제 1 세그먼트(80)와 제 2 세그먼트(81)들 모두 일 예에서 작동될 수 있다.
제 1 상태에서, 제 1 세그먼트(80)는 용융물(10)의 동결 온도 아래의 온도에서 작동한다. 이는 도 10에 예시한 바와 같이, 용융물(10)에 제 1 폭(84)의 가닥(40)을 형성한다. 가닥(40)은 제 1 세그먼트(80)에 대해 당겨지거나 유동될 수 있다. 가닥(40)이 형성될 때, 제 2 세그먼트(81)들은 단결정 가닥(40) 또는 종자가 형성될 수 있게 하기 위해 용융물(10)의 동결 온도 위의 온도에서 작동한다. 특정 일 실시예에서, 제 2 세그먼트(81)들은 이들이 용융물(10)의 동결 온도 위에 있을 때 아직 활성화되지 않는다. 다른 특정 실시예에서, 제 2 세그먼트(81)들이 활성화되지만, 용융물(10)의 녹는 온도 위의 온도에서 작동한다.
제 2 상태에서, 제 2 세그먼트(81)들은 제 1 상태보다 낮은 온도에서 작동한다. 일 특정 실시예에서, 제 2 세그먼트(81)들은 제 1 세그먼트(80)와 거의 같은 온도에서 작동한다. 이 온도는 용융물(10)의 녹는 온도 아래일 수 있다. 이는 작동 폭(85)을 갖는 냉각 판(14)을 제공한다. 작동 폭(85)은 하부 표면(82, 83)들의 폭이다. 그러므로, 시트(13)는 작동 폭(85)과 거의 같은 폭을 갖고 형성된다.
일 실시예에서, 세그먼트(80, 81)들은 모두 하나의 온도에서 작동할 수 있지만 제 2 세그먼트(81)들은 제 2 세그먼트(81)들의 온도를 독립적으로 변화시키기 위해 히터들을 포함한다. 다른 예에서, 세그먼트(80, 81)들로의 유체 유동은 각각의 온도를 바꾸도록 개별적으로 수정될 수 있다.
도 10은 제 5 실시예의 냉각 판의 상부 단면도이다. 도 10에서, 제 1 상태가 예시되어 있다. 제 2 세그먼트(81)들은 제 1 세그먼트(80)보다 높은 온도에서 작동한다. 제 1 세그먼트(80)는 용융물(10)의 동결 온도 아래의 온도에서 작동하지만 제 2 세그먼트(81)들은 용융물(10)의 동결 온도 위에 있다. 이는 점선으로 예시한 가닥(40)을 형성한다. 각각의 세그먼트(80, 81)의 사이즈 및 두께는 폭 및 길이 방향들에서 변할 수 있다. 제 2 상태에서, 제 2 세그먼트(81)들은 가닥(40)의 폭과 제 1 세그먼트(80)가 증가할 때 거의 같은 온도에서 작동한다.
도 11은 제 5 실시예의 냉각 판의 사시도이다. 제 1 세그먼트(80)와 제 2 세그먼트(81)들은 본 특정 실시예에서 제 3 세그먼트(86)의 정면에 배치된다. 제 3 세그먼트(86)는 제 1 세그먼트(80)와 같은 온도에서 작동할 수 있다. 제 3 세그먼트(86)는 일 실시예에서 제 2 세그먼트(81)들과 유사하게 활성화 및 작동될 수 있다. 복사 차폐부들이 일 특정 실시예에서 세그먼트(80, 81, 86)들 둘레에 또는 냉각 판(14) 둘레에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 세그먼트(80, 81, 86)들은 한 온도에서 모두 작동할 수 있지만 세그먼트(81, 86)들은 이러한 세그먼트(81, 86)들의 온도를 독립적으로 변화시키기 위해 히터들을 포함한다. 다른 예에서, 세그먼트(80, 81, 86)들로의 유체 유동은 각각의 온도를 바꾸도록 개별적으로 수정될 수 있다.
도 12는 냉각 판의 압력 제어의 정면 단면도이다. 도 5 내지 도 11의 실시예들은 냉각 판(14)으로부터 차가운 주변환경으로의 열 유속을 제어하기 위해 압력 제어를 사용할 수 있다. 도 12에서, 시트(13)로부터 냉각 판(14)으로 및 냉각 판(14)으로부터 가는 화살표들은 열전달을 표현한다. 압력을 사용하여 열 유속을 제어하기 위해, 복사 차폐 조립체(120)가 예를 들어, 용융물(10)과 마주하지 않는 냉각 판(14)의 표면들 상에서 냉각 판(14) 둘레에 배치될 수 있다. 도 12에 예시된 각각의 복사 차폐 조립체(120)는 서로 분리된 여러 개의 개별적인 차폐부들을 포함할 수 있다. 차폐부들 간의 열전달은 복사 및 전도성이다. 가스 전도 부재는 전도에 의한 열전달율이 압력에 비례하도록 가스 전도가 분자-없는 영역(molecular free regime)으로 유지되도록 구성될 수 있다. 이는 예를 들어, 1 kW/m2 미만으로부터 10kW/m2이상의 출력 밀도의 제어를 허용하는 열전달 범위를 가능하게 한다. 이 특정 범위 밖의 출력 밀도들도 가능하다. 분자-없는 영역으로 가스를 유지하는 것은 가스 분자들의 평균자유 경로보다 작게 차폐부들 간의 갭을 유지하도록 복사 차폐 조립체(120)에 충분한 개수의 차폐부들을 삽입하고 가스 압력을 바꿔 달성된다. 복사 차폐 조립체(120)의 유효 저항도 열 유동을 허용할 수 있다. 복사 차폐 조립체(120)의 유효 저항은 복사 차폐 조립체(120) 내의 차폐부들의 개수를 바꿔 열전달을 제어하게 사용될 수도 있다. 예를 들어, 50개의 차폐부들이 약 1.5㎛ 갭들로 적층될 수 있고 압력은 약 1 내지 20 Torr에서 변화될 수 있다.
도 13은 냉각 판의 히터 밸런스의 전방 단면도이다. 도 5 내지 도 11의 실시예들은 냉각 판(14)으로부터 주변환경으로의 열 유속을 제어하기 위해 히터 밸런스를 사용할 수 있다. 도 13에서, 시트(13)로부터 냉각 판(14)으로 및 냉각 판(14)으로부터 가는 화살표들은 열전달을 표현한다. 히터 밸런스는 부가적인 히터(121)를 사용하여 절연체를 통한 고정적인(steady) 에너지 손실을 보상할 수 있다. 복사 차폐 조립체(120)들은 본 특정 실시예에서 냉각 판(14) 둘레에 배치된다. 도 13에 예시된 각각의 복사 차폐 조립체(120)는 서로 분리된 여러 개의 개별적인 차폐부들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 열전달은 유체 운동이 없이 복사 및 전도에 의한다. 전도 저항은 가스 압력에 의해 제어될 수 있다. 복사 저항은 각각의 개별적인 방사율(emissivity) 및 방사 차폐 조립체(120)들의 차폐부들의 개수에 의해 제어될 수 있다.
본원은 본원에 설명한 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 사실, 본원에 설명한 것에 추가하여, 본원에 대한 다른 다양한 실시예들 및 수정예들이 상술한 설명 및 첨부한 도면들로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들은 본 발명의 범위 내에 드는 것으로 하고자 한다. 또한, 본원이 특정 목적을 위해 특정 환경에서 특정 실시에 관해 본원에 설명되었지만, 당업자는 그 유용성이 이에 한정되지 않고 본원이 임의의 개수의 목적들을 위해 임의의 개수의 환경들에서 유익하게 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 하기에 제시하는 청구범위는 본원에 설명한 바와 같은 본 발명의 진의 및 전체 폭의 관점으로 해석되어야 한다.
10: 용융물 11: 공급부
12: 탕도 13: 시트
14: 냉각 판 15, 20: 패널
16: 용기 17: 채널
18: 제 1 지점 19: 제 2 지점

Claims (20)

  1. 용융물로부터 시트를 형성하는 방법에 있어서,
    냉각 판을 사용하여 재료의 용융물 상에 제 1 폭을 갖는 상기 재료의 시트를 형성하는 단계;
    상기 냉각 판에 대해 상기 시트를 수송하는 단계;
    상기 시트가 상기 냉각 판의 변수를 바꿔 상기 냉각 판에 대해 수송될 때 상기 시트를 제 2 폭으로 증가시키는 단계를 포함하며,
    여기서, 상기 시트는 전위들을 갖고, 상기 전위들이 상기 시트의 에지로 이동하고, 상기 제 2 폭은 상기 제 1 폭보다 크고, 상기 시트는 상기 제 2 폭에서 상기 전위들을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 시트 형성 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수송하는 단계는 상기 용융물을 유동시키는 단계를 포함하는 시트 형성 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수송하는 단계는 상기 시트를 상기 용융물에 대해 당기는 단계를 포함하는 시트 형성 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시트와 상기 용융물은 실리콘 또는 실리콘 및 게르마늄을 포함하는 시트 형성 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 복사 냉각하는 단계를 포함하는 시트 형성 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 용융물보다 적어도 10K 차가운 시트 형성 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 변수는 상기 용융물의 녹는 온도 아래의 온도에서 상기 냉각 판의 폭인 시트 형성 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 판에 대해 상기 제 2 폭에서 상기 시트를 수송하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 시트는 상기 제 2 폭에서 균일한 두께를 갖는 시트 형성 방법.
  9. 청구항 1의 방법을 사용하여 형성된 제품.
  10. 재료의 용융물을 유지하도록 구성된 채널을 형성하는 용기; 및
    제 1 섹션과 제 2 섹션을 갖는 상기 용융물 상의 냉각 판을 포함하고, 상기 제 1 섹션은 제 1 폭을 갖고, 상기 제 2 섹션은 제 2 폭을 갖고, 상기 제 2 폭은 상기 제 1 폭보다 큰 시트 형성 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각 판은 높은 열 확산율 층과 낮은 열 확산율 층을 포함하고, 상기 높은 열 확산율 층과 낮은 열 확산율 층은 각각 상기 냉각 판의 길이에 걸쳐 변하는 높이를 갖는 시트 형성 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 용융물의 동결 온도 아래에서 작동하게 활성화되는 차가운 표면 상에 배치되는 시트 형성 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각 판의 상기 제 2 섹션은 압입부를 형성하는 시트 형성 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 압입부는 상기 시트로부터의 열 제거를 균등하게 구성되는 시트 형성 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 용융물은 상기 채널의 제 1 지점으로부터 제 2 지점으로 흐르게 구성되는 시트 형성 장치.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 재료는 실리콘 또는 실리콘 및 게르마늄을 포함하는 시트 형성 장치.
  17. 재료의 용융물을 유지하게 구성된 채널을 형성하는 용기;
    상기 용융물 상의 냉각 판을 포함하고, 상기 냉각 판은 하나의 제 1 세그먼트와 복수의 제 2 세그먼트를 갖고, 상기 복수의 제 2 세그먼트는 상기 제 1 세그먼트에 비해 독립적으로 온도를 제어하도록 구성되는 시트 형성 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 용융물은 상기 채널의 제 1 지점으로부터 제 2 지점으로 흐르도록 구성되는 시트 형성 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 재료는 실리콘 또는 실리콘 및 게르마늄을 포함하는 시트 형성 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    제 3 세그먼트를 추가로 포함하고, 상기 제 3 세그먼트는 상기 제 1 세그먼트에 비해 독립적으로 온도를 제어하도록 구성되는 시트 형성 장치.
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