KR20160074455A

KR20160074455A - 실리콘 웨이퍼 형성을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20160074455A
Application number: KR1020167006094A
Authority: KR
Inventors: 칼 블레일
Original assignee: 에너지 머티리얼즈 리서치 엘엘씨
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-06-28
Also published as: WO2015021397A1

Abstract

용융 실리콘으로부터 결정체 리본을 형성하는 장치는 실리콘 리본 지지부를 갖는다. 히터는, 재료 내로 고주파 전류를 용량적으로 연결하기 위한, 용융 실리콘의 표면에 평행한 한 쌍의 이격된 평면 전극들을 포함하여 리본의 재료가 영역을 따라 용융되도록 한다. 도체 전극과 반도체 전극 사이의 각 쿨러 및 유전층과 열 접촉하는 전도성 전극이 제공된다. 제어기는 상기 용융 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 용융된 리본의 재료로부터 열의 제거를 제어하도록 구성되어, 결정체 성장을 가져온다.

Description

실리콘 웨이퍼 형성을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FORMING A SILICON WAFER}

본 개시는 결정질(crystal)을 형성하는 시스템 및 방법, 특히 실리콘 단결정 리본(silicon monocrystal ribbon)을 형성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

이 섹션은 반드시 선행기술은 아닌 본 개시와 관련한 배경 정보를 제공한다. 실리콘 및 다른 반도체들과 같은 얇은 결정질 리본들 및 필름들의 여러 재료들의 필요가 있다. 이러한 리본들은 보통 매우 비싸고 생산하기 어렵다. 예를 들면, 얇은 웨이퍼들의 단결정질(monocrystalline) 반도체 재료들은 일반적으로 쵸크랄스키법(Czochralski technique)에 의해 성장된(grown) 단결정질 불(boules)로부터 생산된다. 큰 단결정체 불로부터의 얇은 웨이퍼들 준비에는 슬라이싱(slicing) 및 연마(polishing)가 필요하고, 그 준비는 비싸고 시간 소모가 큰 기술이며, 많은 단결정체 비가공 재료를 본질적으로 낭비한다. 결과적으로, 사용되기 위해서는 선 그어지고(scribed) 깨질 필요가 있는 얇은 단결정질 리본들을 성장시키는 쪽으로 많은 노력이 있어 왔다. 결정체 리본들은, 히터가 용융면(melt surface) 아래에 위치되고, 히트 싱크가 용융면 위에 위치되고, 리본이 용융물의 표면으로부터 수평으로 뽑히는(pulled), 도가니 내의 용융물(melt)로부터 완성되어 왔다. 이 기술은 이전 방법들보다 훨씬 더 빠르게 단결정체 리본들을 생성한다. 그러나, 리본을 너무 빠르게 또는 수평으로부터 너무 큰 각도로 뽑는 것은 반도체 표면 상에 위치되는 회로망의 성능을 저하시키는 결정립계(grain boundaries) 및 결함들을 야기한다. 또한, 결정체 리본 폭이 제한되어서, 리본들의 유용성을 감소시킨다. 더구나, 그 절차(process)을 실시하고 우수한 질의 매우 얇은 결정체 리본들 및 필름들을 생산하기 위해 필요한 제어가 다루기 어렵고 따라서 상업적 장점(commercial advantage)이 감소된다.

리본 성장이 선행 기술에 개시된 기술들을 사용하여 주어진 재료로 실시되어 왔으나, 그 절차의 제어 내에서의 개선이, 신뢰할만한 작동, 다른 재료들로의 확장, 다양한 리본들, 및 더 나은 제품으로 이어진다는 것이 명백해졌다. 예를 들어, 생성된 리본들 내에 수지상 조직(dendritic structures)이 형성되는 경향이 있다. 리본 내에 낮은 축의 온도 구배가 수지상 성장을 방지에 필요하다는 것이 제시되어 왔다.

이 섹션은 본 개시의 일반적인 요약을 제공하고, 그 전체 범위 또는 그 특징들 모두의 포괄적인 개시는 아니다. 따라서, 액체 재료의 소스(source)로부터 결정질 리본의 성장 영역에서 개선된 온도 제어와 유체 유동을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것은 본 교시(teachings)의 한 목적이다.

소스 재료(source material)로부터 결정질 리본을 형성하는 장치는 용융 실리콘(molten silicon)을 유지하도록 구성되는 도가니와 관련된 제 1 및 제 2 용량 결합 가열 전극들(capacitively coupled heating electrodes)을 가진다. 도가니는 플랜지 부재를 구비한 형성부를 가지는데 상기 플랜지 부재는 플랜지와 결정질 리본 사이에 액체 실리콘을 지지하고 유지한다. 플랜지는 거친 표면(textured surface)을 가지고, 상기 거친 표면은 액체 실리콘을 유지하고 그 표면을 흐르는 액체 실리콘의 난류를 감소시키도록 구성된다.

본 교시는 소스 재료로부터 결정체 리본을 성장시키는 방법에 의해 수행되는데, 상기 방법은 녹은 소스 재료 상에 부유하는 리본을 형성하고 유지하기 위해 많은 양의 액체 소스 재료를 전기적으로 가열하는 단계로서 상기 리본이 필름과 녹은 소스 재료로부터 옮겨진(displaced from) 전극들을 통하여 훌륭한 결정체 필름과 동일 평면 상에 있는 표면들을 가지는 상기 가열 단계, 소스 재료에 대한 고주파 신호를 선택적으로 적용함으로써 소스 재료를 가열하는 단계, 리본 성장을 가져오는 필름의 다른 표면을 냉각하는 단계로서 상기 조합된 가열 및 냉각 단계들이 각진 필름 성장 표면에 수직인 필름에서 온도 구배를 제어하는 상기 냉각 단계, 및 액체 표면 상의 리본을, 필름이 성장할수록 액체 소스 녹은 필름(liquid source molten film)으로부터 멀리 축방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 교시는 평면에서 액체 재료 표면 상에 부유하는 재료의 필름을 가지는 소스 재료로부터 결정질의 리본을 형성하는 장치에 의해 추가로 수행되는데, 제 1 히터는, 필름에 대한 용량성 전도 관계에 있는, 필름으로부터 이격되는 한 쌍의 RF 전극을 가지고, 재료의 용융점 바로 윗 온도에서 액체를 유지하기 위해 전극들을 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는 초기에 재료를 가열하고 동시에 필름 액체 성장 계면(film liquid growth interface)에 인접한 액체 표면의 온도를 안정화하는 것을 조절한다. 제 2 히터는 재료의 소스의 온도를 녹이고 유지한다. 제 1 히터는 고주파 전류를 액체 재료 내로 용량적으로 연결하기 위한 리본 평면에 평행한 평면 전극을 포함하고, 이는 소스 본체(source body)에 포함되는 고체-액체 계면을 따라 재료의 필름이 녹게 한다.

대안적인 교시에 따르면, 제어기는 단결정질 리본 아래의 액체 실리콘으로 전송된 RF 에너지를 사용하도록 제공된다. 각진 반사 표면을 갖는 쿨러는 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 액체 실리콘의 표면으로부터 열을 제거하기 위해 제공되어 리본 성장을 가져오고 재료의 결정질 필름을 형성한다. 액츄에이터는 리본과 히터 사이의 평면에 평행한 결정체 리본에 대한 상대 운동을 야기한다.

소스 재료로부터 결정질 리본을 형성하기 위한 상기 장치는 용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니에 관련한 제 1 및 제 2 가열 전극들을 가질 수 있다. 도가니는 플랜지 부재를 가지는 형성부를 가지고, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 결정질 리본 사이에 액체 실리콘을 지지하고 유지한다. 이 시스템은 진행 중인 리본 가공(processing)을 방해하지 않고 도가니에 새로운 재료를 제공하는 메커니즘을 포함한다. 소스 재료의 용융(melting)은 가열이나 가공 실패의 경우 장비 파손을 방지하기 위한 안전 작용(safety action)을 제공하고 작동 용융 레벨(operating melt level)을 유지하는 프로세서에 의해 제어된다. 폐쇄 가능한 트랜스퍼 록(transfer lock)이 리본을 보호 분위기(protective atmosphere) 밖으로 이동시키기 위해 사용되도록 제공된다.

본 교시에 따르면, 상기 시스템은 리본 성장 주위의 선택된 분위기를 더 포함하고 이는 도가니에 새로운 재료를 추가함에 따라 지장을 주도록(disruptively) 변경되지는 않는다. 폐쇄 가능한 공동(cavity)은 진공 소스에 연결되어 불활성 가스를 트랜스퍼 록 내에서 순환시키고, 결정체 리본의 제거를 허용하는 에어 록(air lock)으로서의 기능을 한다.

본 교시에 따르면, 바람직한 결정체 배향을 가지는 연속적 단결정체 성장을 달성하기 위해서는, 결정체 배향의 주기적인 탐지가 선호되고 필요에 따라 그 배향의 수정이 적용된다. 성장하는 리본의 인발 축(pull axis) 주위에서의 정확한 회전은 연속적인 열 레벨링(thermal leveling)으로 달성될 수 있다. 공동을 형성하고 이동 가능한 카세트를 가지는 폐쇄 가능한 트랜스퍼 록은 리본을 보호 분위기 밖으로 이동시키기 위해 사용되도록 제공된다.

본 교시는 소스 재료로부터 결정체 리본을 성장시키는 방법에 의해 수행되는데, 상기 방법은 녹은 소스 재료 상에 부유하는 리본을 형성하고 유지하기 위해 많은 양의 액체 소스 재료를 전기적으로 가열하는 단계로서 상기 리본이 필름으로부터 옮겨지고(displaced from) 녹은 소스 재료의 유체 표면 아래에 있는 전극들을 통하여 훌륭한 결정체 필름과 동일 평면 상에 있는 표면들을 가지는 상기 가열 단계, 소스 재료에 대한 고주파 신호를 선택적으로 적용함으로써 소스 재료를 가열하는 단계, 리본 성장을 가져오는 필름의 다른 표면을 냉각하는 단계로서 상기 조합된 가열 및 냉각 단계들이 각진 필름 성장 표면에 수직인 필름에서 온도 구배를 제어하는 상기 냉각 단계, 및 액체 표면 상의 리본을, 필름이 성장할수록 액체 소스 녹은 필름(liquid source molten film)으로부터 멀리 축방향으로 이동시키는 단계를 포함한다. 리본의 일부는 용융 실리콘과 접촉하는 결정체의 일부를 남기고 분리된다(severed). 리본의 일부는 폐쇄 가능한 에어 록 안에 위치되어 결정체 리본의 제거를 용이하게 한다.

본 교시는 평면에서 액체 재료 표면 상에 부유하는 재료의 필름을 가지는 소스 재료로부터 결정질의 리본을 형성하는 장치에 의해 추가로 수행되는데, 제 1 히터는, 필름에 대한 용량성 전도 관계에 있는, 필름으로부터 이격되는 한 쌍의 RF 전극을 가지고, 재료의 용융점 바로 윗 온도에서 액체를 유지하기 위해 전극들을 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는 초기에 재료를 가열하고 동시에 필름 액체 성장 계면에 인접한 액체 표면의 온도를 안정화하는 것을 조절한다. 제 2 히터는 재료의 소스의 온도를 녹이고 유지한다. 제 1 히터는 고주파 전류를 액체 재료 내로 용량적으로 연결하기 위한 리본 평면에 평행한 평면 전극을 포함하고, 이는 소스 본체에 포함되는 고체-액체 계면을 따라 재료의 필름이 녹게 한다. 리본의 일부는 용융 실리콘과 접촉하는 결정체의 일부를 남기고 분리된다. 리본의 일부는 폐쇄 가능한 에어 록 안에 위치되어 결정체 리본의 제거를 용이하게 한다. 결정체 리본의 결정체 배향은 폐쇄 가능한 에어 록 안에서 결정될 수 있다.

대안적인 교시에 따르면, 제어기는 단결정질 리본 아래의 액체 실리콘으로 전송된 RF 에너지를 사용하도록 제공된다. 각진 반사 표면을 갖는 쿨러는 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 액체 실리콘의 표면으로부터 열을 제거하기 위해 제공되어 리본 성장을 가져오고 재료의 결정질 필름을 형성한다. 액츄에이터는 리본과 히터 사이의 평면에 평행한 결정체 리본에 대한 상대 운동을 야기한다. 리본의 일부는 용융 실리콘과 접촉하는 결정체의 일부를 남기고 분리된다. 리본의 분리된 일부는 폐쇄 가능한 에어 록 안에 위치되어 결정체 리본의 제거를 용이하게 한다.

소스 재료로부터 결정질 리본을 형성하기 위한 상기 장치는 용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니에 관련한 제 1 및 제 2 가열 전극들을 가질 수 있다. 도가니는 플랜지 부재를 가지는 형성부를 가지고, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 결정질 리본 사이에 액체 실리콘을 지지하고 유지한다. 이 시스템은 진행 중인 리본 가공을 방해하지 않고 도가니에 새로운 재료를 제공하는 메커니즘을 포함한다. 소스 재료의 용융은 가열이나 가공 실패의 경우 장비 파손을 방지하기 위한 안전 작용을 제공하고 작동 용융 레벨을 유지하는 프로세서에 의해 제어된다.

본 교시에 따르면, 상기 시스템은 리본 성장 주위의 선택된 분위기를 더 포함하고 이는 도가니에 새로운 재료를 추가함에 따라 지장을 주도록(disruptively) 변경되지는 않는다. 또한, 고체 재료는 소스 재료를 도가니로 이동시키기 전에 액체로 전환된다.

본 교시에 따르면, 바람직한 결정체 배향을 가지는 연속적 단결정체 성장을 달성하기 위해서는, 결정체 배향의 주기적인 탐지가 선호되고 필요에 따라 수정이 적용된다. 성장하는 리본의 인발 축 주위에서의 정확한 회전은 연속적인 열 레벨링으로 달성될 수 있다. 필요하다면 수직 축 주위의 회전은 인발 메커니즘에 대한 조정과 함께 성장동안(during growth) 성취될 수 있다.

또 하나의 교시에 따르면, 상기 시스템은 임의적 핵생성(random nucleation)에 의해 야기된 결함들을 위해 결정체의 끝 부분(tip)을 모니터링하기 위한 광학 메커니즘을 포함한다. 시스템은 주파수 안정화 회로를 추가로 포함할 수 있어 결정체 끝부분의 메니스커스(meniscus)와 성장률을 제어한다.

본 교시는 소스 재료로부터 결정체 리본을 성장시키는 방법에 의해 수행되는데, 상기 방법은 아래에 있고 녹은 소스 재료 및 필름으로부터 옮겨지는 전극들을 통해 녹은 소스 재료 상에 부유하는 리본을 형성하고 유지하기 위해 많은 양의 액체 소스 재료를 전기적으로 가열하는 단계, 소스 재료에 대한 고주파 신호를 선택적으로 적용함으로써 소스 재료를 가열하는 단계, 리본 성장을 가져오는 필름의 다른 표면을 냉각하는 단계로서 상기 조합된 가열 및 냉각 단계들이 각진 필름 성장 표면에 수직인 필름에서 온도 구배를 제어하는 상기 냉각 단계, 및 액체 표면 상의 리본을, 필름이 성장할수록 액체 소스 녹은 필름으로부터 멀리 축방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 교시는 평면에서 액체 재료 표면 상에 부유하는 재료의 필름을 가지는 소스 재료로부터 결정질의 리본을 형성하는 장치에 의해 추가로 수행되는데, 제 1 히터는, 필름에 대한 용량성 전도 관계에 있는, 필름으로부터 이격되는 한 쌍의 RF 전극을 가지고, 재료의 용융점 바로 윗 온도에서 액체를 유지하기 위해 전극들을 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는 초기에 재료를 가열하고 동시에 필름 액체 성장 계면에 인접한 액체 표면의 온도를 안정화하는 것을 조절한다. 제 2 히터는 재료의 소스의 온도를 녹이고 유지한다. 제 1 히터는 고주파 전류를 액체 재료 내로 용량적으로 연결하기 위한 리본 평면에 평행한 평면 전극을 포함하고, 이는 소스 본체에 포함되는 고체-액체 계면을 따라 재료의 필름이 녹게 한다.

대안적인 교시에 따르면, 제어기는 단결정질 리본 아래의 액체 실리콘으로 전송된 RF 에너지를 사용하도록 제공된다. 액체 표면을 마주보고 리본에 의해 형성되는 명면에 대해 각이 진 반사 표면을 갖는 쿨러는 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 액체 실리콘의 표면으로부터 열을 제거하기 위해 제공되어 리본 성장을 가져오고 재료의 결정질 필름을 형성한다. 액츄에이터는 리본과 히터 사이의 평면에 평행한 결정체 리본에 대한 상대 운동을 야기한다.

적용 가능성의 추가 영역들은 여기에 제공되는 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 요약에서의 설명과 특정 실시예들은 설명의 목적으로만 의도된 것이고 본 개시의 범위를 제한하려고 의도된 것은 아니다.

여기에 기재된 도면들은 선택된 실시예들의 도해 목적만을 위한 것이고 모든 가능한 실시에 대한 것이 아니며, 본 개시의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다.
도 1은 본 교시에 따르는 실리콘 리본을 형성하기 위한 장치의 측단면도.
도 2는 RF 히터가 제거된 도 1에 도시된 장치의 평면도.
도 3은 도가니와 RF 히터가 제거된 도 2에 도시된 장치의 사시도.
도 4는 본 교시에 따르는 도가니의 측면도.
도 5는 대안적인 교시에 따르는 도가니의 측면도.
도 6은 도 4 및 5에 도시된 장치로부터의 결정체 리본 제거를 설명하는 플로우 챠트.
대응 참조 번호들은 도면들 중 각각을 통하여 대응하는 부분들을 가리킨다.

아래의 설명은 실리콘의 단결정질 리본들을 성장을 위한 개발에 관련되나, 적당한 수정과 함게 게르마늄 및 비스무트(bismuth)와 같은 다른 재료들에도 적용된다는 것이 인식될 것이다. 이러한 재료들에서, 그 물질의 녹은 상태는 고체 상태보다 실질적으로 더 높은 전기적 전도성을 가지며, 액체와 고체 사이의 표면 장력은 지지되지 않는 녹은 영역을 견디기 충분하다.

도 1 내지 3에서 가장 잘 보여지듯이, 단결정체 리본(18) 아래에 소스 재료의 필름은 이격된 주요 박판 앙상블 전극들(42, 44; laminar ensemble electrodes) 한 쌍 중 하나이다. 전극(44)은 일반적으로 액체 웨지(28)의 어느 한 쪽에 위치된다. 제 1 전극(42)은 단결정체 리본(18)에 평행하고, 단결정체 리본(18)의 하부 표면(50) 및 웨지(30)로부터 이격된다. 제 2 전극은 단결정체 리본(18)의 하부 표면(50)에 대해 각이 질 수 있고, 제 1 전극(42)에 용량적으로 연결된다. 전극들(42, 44)은 질화붕소와 같은 층 재료에 의해 용융 실리콘으로부터 분리된다.

단결정체 리본을 형성하는 장치(10)의 단면이 도 1에 도시되어 있다. 장치(10)는 용융 실리콘(14)을 유지하는 도가니(12) 및 상기 도가니(12)와 복수의 관련 히터들(20)을 지지하는 지지 구조(16)를 제공한다. 아래에 추가로 설명된 바와 같이, 단결정체 리본(18)은 한 위치에서, 일반적으로 도가니(12)에서 보통 용융 레벨에서 형성된다. 단결정체 리본(18)은 용융 실리콘(14)의 표면 상에 부유하고, 용융 실리콘(14) 중 단결정체 리본(18)이 성장하여 균일한 단결정질 단결정체 리본(18)을 형성하는 동안 천천히 덜어진다.

단결정체 리본(18)은 지지부(32) 상에 위치되고, 수평면에 놓은 상부 표면을 갖는다. 단결정체 리본(18)의 실리콘 웨지(30) 및 액체 재료(28)의 웨지는, 플랜지 위에 있고 RF 전극(42)에 인접한 웨지의 두꺼운 단부를 갖는 단결정체 리본(18)의 핵생성 팁(94)으로 도가니(12)의 형성부(22)를 직접 덮는다. 이 웨지(30)는 용융 실리콘(14)의 표면 상에 부유하는 결정체(18)를 위해 단결정체 형성 전면을 나타내고, 웨이퍼 지지부(32)에 의해 지지된다. 단결정체 리본(18)은 질화붕소와 같은 재료의 층(24)에 의해 웨이퍼 지지부(32)로부터 전기적으로 절연되고, 이는 실리콘 시트와 지지 관련 히터들 사이에 열 전도를 제공한다.

소스 재료로부터 결정질의 리본을 형성하는 장치(10)는 제 1 및 제 2 가열 전극들(42, 44, (44')), 그리고 용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니(12)와 관련된 복수의 히터들(16)을 가진다. 도가니(12)는 형성부(22)를 가지고, 상기 형성부(22)는 플랜지 부재(80)를 포함하며, 상기 플랜지 부재(80)는 플랜지(80)와 단결정체 리본(18) 사이에 액체 실리콘을 지지하고 유지한다. 플랜지(80)는 액체 실리콘을 유지하고 표면 위로 흐르는 액체 실리콘의 난류를 감소시키도록 구성되는 거친 표면(82)을 포함한다.

단결정체 리본(18)의 형성은, 단결정질 재료의 시드(seed)가 형성부(22) 위의 용융 실리콘의 표면에 위치되고 성장하도록 허용되는 가공에 의해 시작된다. 시드 결정체에 부착된 인발 메커니즘(40)은 리본을 핵생성 팁(94) 위치로부터 멀리 그리고 용융 실리콘으로부터 멀리 이동시키도록 제어된다. 유사하게, 실리콘이 더 낮은 녹는 점의 재료들을 가공하는데 쓰일 수 있더라도, 다른 재료들을 가공할 때, 지지를 위한 유사 재료 또는 다른 요소들의 사용은 유리하다.

각 히터(20)는 히트 클램프로 기능하고, 이는 열 유속(heat flux) 내 변화에 의해 실질적으로 영향받지 않는 일정하고 균일한 온도를 제공한다. 제어될 히터들과 평면 사이의 균일한 열 유속은 연속적인 열 감지에 의해 유지되어 등온 평면들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 단결정체 리본(18)의 상단 표면과 히터 사이의 가열 전극(42) 및 질화붕소 층(46)이 1가 온도 구배(single valued temperature gradients)를 제공하여 전극/녹는 계면이 균일한 온도를 가진다.

전극(44)은 용량성 결합을 위한 질화규소와 같은 상부 유전체층(56), 몰리브데늄과 같은 금속의 중간 판(54), 및 질화붕소와 같은 재료의 하부 판(lower plate)을 가진다. 중간 판(54)은 고주파 전압 소스(58)의 단자에 연결된다. 전극(42)은 비슷한 구조를 가지며, 그 상부 전극은 전압 소스(58)의 다른 단자에 연결된다. 따라서, 한 쌍의 전극들(42, 44)은 실리콘 웨지(30)에 바로 인접한 액체 재료(28)의 웨지의 저항 가열을 위해 RF 에너지를 필름 단결정체 리본(18) 내에 연결한다. 이와 관련하여, 전극들(42, 44)은 가공동안 웨지(30)의 팁을 액체 상태로 유지하는데 필요한 용융열을 제공하도록 구성된다. 판들(42, 44) 사이의 전자 회로의 특성 때문에, 팁까지의 웨지(30)의 거리를 따라서 증가되는 전류의 양만큼, 전류가 웨지(30)의 일측으로부터 팁까지 달라진다. 이와 관련하여, RF 소스는 필드의 유효 강도(effective strength)가 웨지(30)의 길이를 따라 전류를 변화시키는 방식으로 구동된다. 제어기(미도시)를 사용하여 상기 필드를 조정함으로써, 웨지(30)/액체 웨지(28) 계면에서 단결정체의 에지를 형성하는 위치가 수정될 수 있다.

히터(20)는 전극(42) 아래에 장착되고, 질화붕소와 같은 재료의 층(66)에 의해 전극(42)에 열적으로 연결되고 전극(42)으로부터 전기적으로 고립된다. 이 히터는 용융점에서 또는 용융점 바로 아래에서 온도를 유지하는 기능을 한다. 보충 재료의 유입유량(rate of in-flow)은 RF 전력(RF power)에 의해 조절될 수 있어서 유동은 웨지(30)/액체 웨지(28) 계면의 위치를 유지하는 리본 성장률로 일관된다.

텍스쳐라이제이션(texturization) 및 관통 구멍(88)은 표면(82) 위의 액체 실리콘의 난류 자유 유동(turbulent free flow)을 허용하도록 구성되므로, 단결정체 리본(18)의 개선된 형성을 허용한다. 이와 관련하여, 결정체가 가열된 영역 밖으로 빠질수록, 전극들(42, 44)로부터의 전류는 웨지(30)/액체 웨지(28) 계면에 일반적으로 수직인 평면 단결정체 내로 웨지(30)의 형성을 허용한다. 유체는 액체 실리콘의 풀(pool)로부터 표면(82)과 단결정체 리본(18) 사이에 배치된 액체 실리콘(86) 내로 꾸준히 보충된다. 텍스쳐라이제이션 및 관통 구멍(88)은 플랜지 표면(82) 위로 흐르는 유입 실리콘을 위한 재료의 액체 표면을 제공하여 난류 유동을 감소시킨다. 텍스쳐라이제이션이 표면(82)과 단결정체 리본(18) 사이의 공간에 액체 실리콘 소스를 제공할 필요는 없다는 점에 주의해야 한다.

히터들(20)은 보조 열원 또는 히트 싱크로서 추가된 등온 본체의 사용 특징을 가진 두 논문 부분, 아쎌만(Asselman)과 그린의 히트 파이프(Heat Pipes), 필립스 테크 Rev. 33, 104-113, 1973 (No. 4) 및 필립스 테크 Rev. 33, 138-148, 1973 (No. 5)에 기재된 알려진 원리들에 따라 구성되고 작동될 수 있다. 활성 작동 유체(active working fluid)는 바람직하게는 비스무트 또는 리튬이고 아르곤과 같은 불활성 가스와 결합될 수 있다. 리본 성장 가공에 히터 또는 쿨러의 적용은 그 길이를 따라 균일한 온도를 유지하고 변화하는 열 유속에 대해 일정한 온도를 유지하는 쿨러의 고속 대류 능력을 이용한다. 사용될 특정 온도는 리본 또는 용융부(melt)와 히트 싱크 사이의 재료의 유형과 양과 같은 몇가지 파라미터들 및 결정체 성장률에 의존한다.

작동은 바람직한 결정체 배향을 갖는 시드 재료의 필름을 유체 표면 상에 위치시킴으로써 시작된다. 전극들(20)은 1400℃까지 가열되어 시드 결정체 재료의 온도를 1400°까지 이르게 하고, 그리고는 전극들(42, 44)은 RF 또는 DC 전류에 의해 동력을 공급받아 리본 온도를 추가로 1405°까지 올린다. 용융 영역(90; melt zone)은 다음에 전극들(42, 44)에 RF 에너지를 적용함으로써 형성되어 리본의 선택된 부분을 용융점 1410°까지 이르게 하는데 이는 액체 실리콘을 통한 전류 흐름에 의한 저항 가열 때문이다. 각진 반사 표면을 갖는 쿨러(102)는 냉각 모드를 유지하여 성장 리본으로부터 열을 제거한다. 약 45°보다 더 큰 각으로 기울어진 각진 반사 표면은 적외선을 반사하는 표면을 갖는다. 안정화될 때, 열 구배는 전극(44)에서의 최고 용융 온도부터 히트 싱크(102)에서의 최저 결정체 온도까지 균일하게 남을 것이다. 안정화에 이르고 나서, 결정체 성장 모드는 리본을 인발(pulling)하고 리본의 성장 영역을 통해 온도 구배를 유지함으로써 시작된다. 성장 영역에 제공되고 성장 결정체로부터 추출되어야만 하는 용융열은 리본의 체적에 의존하고, 성장률은 열 추출율을 결정한다.

정상 상태 동작 동안, 두 개의 조건이 요구된다. 첫째로, 전극들(42)과 용융부(14)의 계면은 실리콘 소스 재료의 용융점 바로 위에서 유지되는 등온면(isothermal plane)이다. 고체 융융부 계면(30)으로부터의 제 2 열 유속은 응고율이 리본 성장의 체적률에 따라 제어되는 것을 결정한다.

정상 상태 동작은 시스템이 시동에 따라 안정화된 후에 일어난다. 보충 풀(replenishing pool)의 용융이 시작되고 리본 성장에 맞춰 조절되어 용융부를 보충한다. 인발 메커니즘(40)은 녹은 보충 재료가 용융 영역으로 들어가자마자 리본을 전진시킨다. 리본 성장은 본질적으로 웨지(30)/액체(38) 계면에 수직으로 일어나고, 리본은 축방향으로 인발된다(pulled). 이것은 낮은 결정체 성장에서의 빠른 인발 스피드를 허용하는데, 이는 성장이 큰 표면 영역에 걸쳐 일어나고 성장이 실질적으로 인발 방향에 수직이기 때문이다.

전극들(42, 44)의 용량적 특성은 가변적인 전류 밀도가 전극들(42, 44)로부터, 용융되는 재료 내로 지나가는 것을 보장하여, 단결정체 리본(18)의 전체 폭은 가변적인 가열의 대상이다. 전극판들(42, 44)의 질화규소 유전층의 RF 임피던스는 상기 판들이 커패시터로 기능하도록 허용하지만, 섭씨 1400도에서 상대적으로 높은 DC 저항은 상기 판들에 저항의 하부 경로를 제공하는 필름 영역들에 상기 판들 내의 측면 전류 흐름(lateral current flow)을 방해하고, 상기 판들은 저항의 하부 경로를 제공하는 필름 영역들에 전류를 증가시킬 수도 있다. 형성된 시트 내의 전류 흐름은 실리콘 단결정체 리본(18)의 저항력(resistivity)에 의해 저지되고, 상기 저항력은 액체 실리콘 웨지(28)의 저항력보다 높다. 가변 가열 전류 밀도 및 히터들(20)에 의해 제어되는 균일한 주위 온도 때문에, 열 구배는 용융 영역을 가로질러 균일하고 넓은 리본들이 생산될 수 있다.

웨지(30)의 핵생성 팁(94)은 표면(82) 위의 형성부(22) 내에 유지되어 단결정체를 다결정체로 전환시킬 수지상 구조 또는 다른 결정질의 구조들의 형성을 방지하거나 감소시킨다. 웨지(30)와 액체 웨지(28)로부터의 열 제거는 충분하여 용융 계면에서 결빙을 야기하고 이로 인해 리본 성장을 야기한다. 용융 영역의 형태는 부분적으로는 용량 결합의 특성에 의해 그리고 고체와 실리콘의 액체 상태 사이의 전기적 전도성의 차이에 의해 결정되는데, 액체 전도성은 고체 전도성보다 30배 더 크다. 결과적으로, 전류는 액체 내를 더 잘 흐르고, 액체 실리콘과 리본 웨지(30) 사이의 계면(96)은 뚜렷하게(sharply) 제어된다. 용융부 프로파일이 형성되고 나서, 용융 영역을 유지하는데 낮은 전력만이 필요하다. 성장 계면은 명백히 안정적인데 이는 액체 전기적 열적 전도성이 고체보다 훨씬 더 크고 용융부 두께의 작은 변화는 계면을 그 안정한 위치로 되돌리기 위해 저항을 바꿀 것이기 때문이다. 결정체 형성동안, 불순물들은 결정체에 의해 버려지고(rejected) 플랜지와 단결정체 리본(18) 사이의 액체에서 농축되는 경향이 있다. 하지만, 성장 리본 아래의 용융부는 리본이 성장함에 따라 리본과 함께 이동한다. 용융부의 유동은 리본 내의 불순물들이 성장 영역을 나갈 때 그것의 유효 포획을 이끄는 유동의 반대편에서 불순물의 확산률을 초과한다.

실리콘의 높은 전기적 전도성 비율은 오직 약 2도의 웨지(30) 각도를 야기한다. 단결정체 리본(18) 아래의 플랜지 부재(80)는 웨지(30)에 비슷하지만 반대의 각도로 제공된다. 리본 웨지(30), 및 단결정체 리본(18)의 폭을 가로질르는 실리콘의 두께는 결정체 성장 영역을 따라 동일할 것이다. 따라서, 용융 영역의 형태와 위치가 결정되고 전극들(42, 44)이 그에 따라 위치된다. 결정화 운동학 (crystallization kinematics) 때문에, 용융부 내의 오염물, 또는 침전물이 결정체 형성동안 버려진다. 이 때문에, 웨지 형태의 용융부(28) 내에 오염물의 양이 증가한다. 인발되고(drawn) 마침내 경화될 때, 이러한 오염물들은 결정체의 표면 위를 덮을 수 있다.

제 1 및 제 2 히터 전극들(42, 44)은 단결정체 리본(18)에 전기적 에너지를 용량적으로 연결한다. 각 평면 전극(42, 44)은 용융 실리콘을 통과하는 전류를 생성하고 균일한 기초 온도를 제공하기 위한 지지 히터를 가지는 하나의 전극을 포함하고, 결정체 성장을 위해 제공하는 일정 온도에서 유지되는 쿨러 또는 히트 싱크를 가진다. 쿨러는 일 단부에 히트 소스(heat source), 다른 단부에 히트 싱크, 및 일정한 균일 온도 구배를 갖는 주요 본체를 가질 수 있고, 상기 주요 본체는 리본과 열적으로 전도성인 관계에 있고, 히트 소스와 히트 싱크는 각각 일정 온도 용기(bath)를 포함하고, 상기 일정 온도 용기는 상기 일정 온도에서 용융점을 갖는 부분적으로 녹은 재료를 포함한다. 쿨러에 연결된 제어기(미도시)는 리본 성장을 가져오는, 리본의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 재료의 결정질 리본으로부터 열을 제거하기 위해 제공된다.

결정질의 리본 소스로부터 실리콘 리본을 형성하기 위해, 시스템은 용융 실리콘의 베드(bed) 상에 실리콘 결정체를 띄운다. 결정체 실리콘의 온도는 실리콘 재료의 용융점까지 이르는데, 시스템은 용융 실리콘의 베드 상에 실리콘 결정체를 띄운다. 실리콘 결정체는 제 1 히터 전극(42)으로 가열되고, 상기 제 1 히터 전극은 초기에 재료의 일부를 가열하고 그 후에 실리콘 결정체 주위의 온도를 안정화시키기 위한 실리콘을 따라 형성되는 판을 가진다. 용융 실리콘의 온도는 액체 실리콘 재료를 녹이는 제 2 히터로 유지된다. X=(2/ωμσ)^0.5 ln(l₀/l) 관계에 따라 1 내지 10 메가헤르츠의 범위 사이에서 선택된 고주파 전류는 (x는 바람직한 리본 두께, ω는 주파수, μ는 여유 공간의 투수성(permeability of free space), σ는 전도성) 선택된 주파수에 따라 실리콘 결정체의 일부를 웨지 형상의 영역을 따라 또한 용융시키는 재료 내로 용량적으로 연결된다. 재료의 용융 실리콘 결정체로부터의 열은 실리콘 결정체 성장을 가져오는 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 제거된다.

단결정체 실리콘 시드가 용융부 상에 자유롭게 위치될 때, 고체 표면의 레벨은 용융 표면 바로 위에 그리고 평행하게 놓일 것이다. 고체 표면의 방사율(emissivity)은 용융부의 방사율의 두 배다. 하지만, 용융부의 열 전도성은 고체의 열 전도성의 세 배다. 따라서, 팁에서의 열 손실을 평형시키려면, 리본은 수정될 경향이 있어, 고체로부터의 방사율 열 손실 뿐만 아니라 고체의 전도성도 용융부로부터의 방사율 열 손실 뿐만 아니라 용융부의 전도성과 같은 경향이 있을 것이다. 고체와 용융부 사이의 상대 운동 없이 고체 용융 계면의 형태는 곡선화되는 경향이 있을 것이다. 용융점에서 용융부는 고체보다 더 빽빽하기 때문에, 고체의 상단의 레벨과 용융부의 상단의 레벨은 더욱 거의 동일하게 될 경향이 있을 것이다. 하지만, 용융부의 고체 계면에 대한 접촉각은 단지 11도로 결정되어 왔다. 계면 표면에서 고체의 두께가 감소할수록, 용융부가 추가되는만큼 고체가 수직으로 제한되지 않는다면 용융부 상단으로부터 고체 상단까지 약간의 단(step)이 남을 것이다. 위의 모든 제한들을 충족시키기 위해, 고체의 성장 표면은 수직으로 남아서는 안 되고, 계면의 발달에 따라 고체의 하부 표면을 향해 용융부의 본체로부터 약 11도 기울어져야 한다. 이러한 결론은 페클렛 수가 10^-2 이하 또는 더 작게 남고 핵생성 팁의 반경이 모세혈관 효과(capillary effects)를 피하기에 충분히 크다면 유지된다. 이전의 실험 결과들이 이러한 결론을 뒷받침한다.

고체-용융 계면이 평형을 유지할 때 고체와 용융부는 용융점에 있을 것이다. 성장 영역에서의 가열이 RF 연결 전극(RF coupled electrode)을 사용하여 시작될 때, 수평 흐름(horizontal current)의 구배가 형성된다. 용융부의 전기 전도성이 고체의 전기 전도성보다 다섯 배 더 크기 때문에, 경사진(sloping) 고체-용융 계면은 성장 영역에서의 용융열이 고체로 공급될수록 발달될 것이다. 평형은 고체에 적용된 추가의 열이 히트 싱크를 통해 제거되었을 때 완성되고 시스템 온도는 안정화된다. 리본의 인발은 최종적으로 바람직한 두께에 비례하는 인상비(pull rate)에 도달하기 시작한다. 시스템은 바람직한 길이로 잘리는 태양 전지용 결정체의 연속적 리본을 형성하는 데 추가로 사용된다. 각 리본은 외부 표면을 가질 수 있고 상기 외부 표면은 적절한 에천트(etchants) 또는 연마재와 같은 물리적 재료 제거 메커니즘을 이용하여 평탄해질 수 있다. 연결부들(connections)의 표면에 대한 선택적 증착은 PVD 또는 CVD와 같은 알려진 기술들을 사용하여, 선택된 전압과 전류에서 AC 또는 DC 출력을 위해 제품 접촉부들에 이루어질 수 있다.

도 2 및 3은 액체 실리콘이 제거된 본 교시에 따르는 도가니의 평면도 및 측면도를 나타낸다. 형성부(22)는 플랜지 부재(80)을 가지고, 상기 플랜지 부재는 제 1 세트의 전극들(42, 44)에 의해 선택적으로 가열되는 액체 실리콘을 지지하고 유지한다. 플랜지 부재(80)는 표면(82)을 가지고, 상기 표면은 일반적으로 단결정체 리본(18)의 하부 표면을 마주한다. 이 약간 각진 표면은 텍스쳐라이징되어(texturized) 용융 실리콘으로 표면(82)의 완전한 축축함(full wetting)을 허용한다. 액체 실리콘(84)의 풀로부터의 액체 실리콘을 표면(82)과 단결정체 리본(18) 사이에 배치된 액체 실리콘(86)과 유동적으로 결합하는 복수의 관통 구멍(88)이 표면(82) 상에 형성될 수 있다. 텍스쳐라이제이션 및 관통 구멍(88)이 웨지(30)에 바로 인접한 부분의 표면 상에 또한 형성될 수 있다는 것이 전망된다. 보여지듯이, 질감(texture)은 표면(82)에 형성되는 홈들(89)과 관련될 수 있다. 액체 실리콘(84)의 표면 장력 때문에 관통 구멍(88)을 통한 흐름은 압박받거나 제한될 수 있다는 것을 주의해야 한다.

도 4는 본 교시에 따르는 액체 실리콘 및 부유 단결정체 리본(18)을 구비한 도가니, 및 시스템으로부터 결정체 리본을 제거하기 위한 에어 록 메커니즘(100)의 측면도를 나타낸다. 에어 록(100)은 제 1 및 제 2 밀봉형 도어(101, 102)를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 밀봉형 도어는 리본 저장 트레이로부터 아르곤을 제거하는데 사용된다. 아르곤을 환경실(environmental chamber) 또는 저장 용기로 돌려보내는 펌프(113)는 에어 록(100)과 관련된다.

장치(100)는 상기 도 1 내지 3에 도시된 도가니(12) 및 관련된 가열 및 냉각 요소들을 포함한다. 도가니(12)가 실리콘 공급 시스템(103)과 관련된다. 실리콘 공급 시스템은 실리콘 전처리부(104; silicon pre-processor) 및 실리콘 공급부(106)로 형성될 수 있다. 실리콘 전처리부(104)는 고체 실리콘(108)을 액체 실리콘(110)으로 전환하는 용기(107)를 갖는다. 상기 용기(107)는 상기 용기(107)에 의해 형성되는 체임버(114) 내로 고체 실리콘(108)의 추가를 허용하는 작동되는 상부(top) 또는 커버를 가진다. 용기(107)는 복수의 히터들(미도시)을 가질 수 있고 상기 히터들은 고체 실리콘(108)을 그 용융점까지 이르게 하여 고체 실리콘(108)을 액체 실리콘(110)으로 전환한다. 피스톤(105)은 실리콘 공급부(106)로의 액체 실리콘(110)의 흐름을 돕는데 쓰일 수 있다.

용기(107)에 대한 진공의 적용이 고체 및 액체 실리콘(108, 110)의 가스 제거를 허용하도록 하는 치수 입구(111; valued inlet)는 용기(107)와 관련되어 있다. 가스 제거 후, 아르곤과 같은 불활성 가스가 액체 실리콘(110) 위에 도포될 수 있다. 아르곤 또는 불활성 가스의 압력은 실리콘의 용융점에서 주위 압력으로 안정화될 수 있다는 것이 인정되어야 한다. 가스 배출된 액체 실리콘(110)을 실리콘 공급부(106)에 연결하기 위해, 밸브가 있는 통로(120)가 제공된다. 밸브가 있는 통로(120)는 중력 또는 압력을 이용하여 실리콘 공급부(106)로의 액체 실리콘(110)의 흐름을 허용한다.

실리콘 공급부(106)는 배수로(122)를 통하여 도가니(12) 내로 가스 제거된 실리콘(110)을 제공한다. 실리콘 공급부(106) 내의 액체 실리콘(110)의 높이는 이동가능한 피스톤(124)에 의해 영향을 받을 수 있다. 이전에 기재되었듯이, 도가니 내의 액체 실리콘(110)의 레벨은 유지되어야 한다. 이 레벨은 실리콘 공급부(106)와 관련된 피스톤(124)을 조정하는 것과 같은 다양한 기술들을 사용하여 유지될 수 있다. 상기 레벨은 도가니(12)의 바닥에 형성된 구멍(132)와 관련된 제 2 피스톤(130)을 사용하여 추가로 유지될 수 있다. 피스톤들(124, 130)은 제어기(134)와 관련되고 상기 제어기는 실리콘 공급부(106)를 통해 실리콘 전처리부(104)로부터 도가니 내로 액체 실리콘의 흐름을 조절한다.

돌발적인 동력 정지(shut down)의 경우, 제 2 피스톤(130)은 액체 실리콘(110)의 비상 해제를 허용하기 위해 구멍(132)로부터 멀리 도가니(12) 바깥으로 편향되는데, 이는 액체 실리콘(110)의 냉각 및 잇따르는 상변화에 의해 야기되는 실리콘의 팽창 때문에 도가니(12)에 손상이 가는 것을 방지하기 위함이다. 이 편향은 실리콘 유체 압력, 스프링, 또는 예비 전력 액츄에이터(미도시)에 의해 형성될 수 있다.

시드 결정체의 인발이 시작되면서, 고체의 얇은 섹션이 성장 영역 히터 위로 이동하고, 상기 성장 영역 히터는 고체 용융 계면을 따라 고체의 성장과 추가적 열 추출에 대해 준비한다. 용융열이 성장 영역에서 공급되면서, 용융 소스의 표면에 공급되는 추가적인 열이 또한 있을 것이다. 시스템 능력을 유지하기 위해, 이 추가적 가열은 시스템의 비성장 영역을 통해 온도를 평형시키기 위해 다른 가열 수단을 감소시킴으로써 보상될 것이다. 이 시스템을 효과적으로 작동시키기 위해 가공의 상호 요소들은 제어되어야 한다. 주요하고 상호적인 요소들은 아래와 같다.

제어기(134)는 장치의 몇 가지 면들을 제어한다. 제어 가능한 특징들을 조정함으로써, 결정체 리본의 특성들이 영향받을 수 있다. 이들은 결정체 리본 두께, 시스템의 주위 온도, 핵생성 팁의 위치, 팁을 위한 메니스커스의 제어, 및 제어 결정체 배향을 포함한다. 결정체 리본 두께를 제어하기 위해, 핵생성 팁 위치는 제어기(134)에 대한 피드백을 가지는 광학 센서를 사용하여 제어될 수 있다. 두께는 또한 RF 히터들에 대해 전류, 전압 또는 주파수를 조정함으로써 제어될 수 있다. 추가적으로, 냉각의 정도는 쿨러들을 통해 냉매의 유동을 변경함으로써 조절될 수 있다.

핵생성 팁의 위치는 시스템의 주위 온도를 변경함으로써 제어될 수 있다. 이 변경은 주요 히터들, 소스 히터들, 히트 싱크 온도 또는 RF 히터들(42, 44)을 사용하여 달성될 수 있다. 추가적으로, 핵생성 팀 위치 및 형태는 용융 표면 방사선, 액체 실리콘의 층류, 결정체의 인발률(pull rate) 뿐 아니라 3차원 가열 패턴 및 결정체 배향의 제어에 의해 제어될 수 있다.

결정체의 출구 메니스커스는 결정체의 인발률, RF 주파수 및 히터들의 전류 또는 전압 제어를 조절하는 제어기를 가짐으로써 제어될 수 있다. 추가적으로, 제어기(134)는 히트 싱크 온도를 제어할 수 있다. 불순물 및 도핑 레벨을 유지하고 모니터링함으로써, 연결 지점들의 형성에 사용되는 특성들이 조절될 수 있다.

도가니(12)의 액체 레벨 조절을 유지하기 위해, 제어기(134)에 연결되는 빛 센서들(140)은 액체 레벨을 결정할 수 있다. 도가니(12)의 액체 레벨을 조정하기 위해, 피스톤들(124, 130)은 센서 입력들에 응답하여 제어될 수 있다.

결정체 두께는 제어기(134)를 사용하여 RF 히터 전류 또는 주파수를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 또한, 결정체의 두께는 히트 싱크 온도를 제어함으로써 조절될 수 있다. 이와 관련하여, 두께는 핵생성 팁, 용융 표면, 방사선 흡수, 고체 액체 계면에서의 층류 주위의 온도의 입체적 조절에 의해 조절될 수 있다. 제어기(134)는 광학적 방법들을 사용하여 형성된 결정체와 관련된 빛 또는 엑스레이와 같은 반사된 에너지를 관찰함으로써 결정체 배향을 추가적으로 모니터링 할 수 있다. 시스템을 위한 출구 메니스커스는 제어기(134)에 의해 인발률, RF 전류, 히트 싱크 온도 조절 영역, 및 불순물 레벨을 조정함으로써 제어될 수 있다.

도 5는 본 교시에 따르는 카세트 에어 록 리본 제거 시스템을 갖는 도가니의 측면도를 나타낸다. 형성부(22)는 플랜지 부재(80)를 가지고, 상기 플랜지 부재는 제 1 세트의 전극들(42, 44)에 의해 선택적으로 가열되는 액체 실리콘을 지지하고 유지한다. 플랜지 부재(80)는 표면(82)을 가지고, 상기 표면은 일반적으로 단결정체 리본(18)의 하부 표면을 마주한다. 이 얇게 각진 표면은 텍스쳐라이징되어 용융 실리콘으로 표면(82)의 완전한 축축함(full wetting)을 허용한다. 액체 실리콘(84)의 풀로부터의 액체 실리콘을 표면(82)과 단결정체 리본(18) 사이에 배치된 액체 실리콘(86)과 유동적으로 결합하는 복수의 관통 구멍(88)이 표면(82) 상에 형성될 수 있다. 텍스쳐라이제이션 및 관통 구멍(88)이 웨지(30)에 바로 인접한 부분의 표면 상에 또한 형성될 수 있다는 것이 전망된다. 구멍들(8; holes)은 원뿔형 또는 원통형일 수 있고, 표면 장력 때문에 관통하는 흐름을 방해하도록 구성된다. 보여지듯이, 질감(texture)은 표면(82)에 형성되는 홈들(89)과 관련될 수 있다. 액체 실리콘(84)의 표면 장력 때문에 관통 구멍(88)을 통한 흐름은 압박받거나 제한될 수 있다는 것을 주의해야 한다.

상기와 같이, 텍스쳐라이제이션 및 관통 구멍(88)은 표면(82) 위의 액체 실리콘의 자유 난류(turbulent free flow)를 허용하도록 구성되고, 따라서 단결정체 리본(18)의 향상된 형성을 허용한다. 이와 관련하여, 결정체가 가열된 영역 바깥으로 천천히 빠질수록, 전극들(42, 44)로부터의 전류는 웨지(30)/액체 웨지(28) 계면에 일반적으로 수직인 평면 단결정체 부재 내로 웨지(30)의 형성을 허용한다. 유체는 액체 실리콘의 풀로부터 표면(82)과 단결정체 리본(18) 사이에 배치되는 액체 실리콘 내로 꾸준히 보충된다. 텍스쳐라이제이션 및 관통 구멍(88)은 플랜지 표면(82) 위로 흐르는 유입 실리콘을 위한 재료의 액체 표면을 제공하여, 난류를 감소시킨다.

인발 메커니즘은 예를 들어 리본 내의 결정체를 나란히 하는데 사용되는 시드 결정체에 결합된 금속 스트립일 수 있다. 결정체를 인발하기 위해, 금속 스트립은 금속 스트립 및 웨이퍼를 지지하는 복수의 마찰 결합 롤러들(frictionally engaged rollers)의 회전을 사용하여 인발될 수 있다. 아래에 기재된 바와 같이, 리본의 계속적인 생산은 리본의 생산 비율에서 리본의 일부를 분리할 것을 요구한다. 분리 후에, 제거되는 리본의 부분 중, 리본의 형성부는 상기 인발 메커니즘에 결합되지 않을 것이다. 이처럼, 제 2 인발 메커니즘이 필요할 것이다. 이 제 2 인발 메커니즘은 예를 들어 리본의 에지들을 결합하고 지지하는 복수의 마찰 결합 지지 실린더 또는 휠일 수 있다. 마찰 결합 실린더 또는 휠의 회전은 리본의 두께를 형성하도록 설정되는 제어기에 의해 설정되고 제어될 수 있다.

도 5 및 순서도 6에 보여지는 바와 같이, 연속적인 웨이퍼 생산 시스템에서는, 산소 함유 대기의 도입 없이 리본이 장치로부터 제거되어야 한다. 끊임 없는 생산을 달성하기 위해, 에어 록(100)은 폐쇄 가능한 카세트들(106)의 카로우젤(104; carrousel)을 가질 수 있고, 상기 카세트들은 생산된 단결정체 리본(18)의 경로 내에 선택적으로 위치되고, 생산된 리본(18)을 생산 도가니로부터 분리한다. 카세트(109)에 의해 형성되는 체임버(108)로부터 불활성 대기를 제거하고 불활성 가스를 불활성 가스 공급부 또는 재순환 장치 내로 재도입시키는 공급부로 가스를 되돌려 보내도록 구성되는 진공 시스템(108)은 각 카세트(109)와 관련된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 용융 실리콘의 결정질의 단결정체 리본(18)을 형성하기 위한 장치가 도시된다. 상기와 같이, 장치는 체임버(112)를 형성하는 환경 용기(environmental container)를 가진다. 도가니(12)는 체임버(112) 내에 배치되고, 용융 실리콘을 유지하도록 구성된다. 도가니(12)는 형성부를 가지고, 상기 형성부는 플랜지와 용융 실리콘 상에 부유하는 결정질의 리본의 일부 사이의 용융 실리콘을 지지하고 유지하는 플랜지 부재를 가진다. 제어된 속도에서 용융 실리콘을 도가니로 이송하도록 구성된 이송 메커니즘(feed mechanism)이 도시되고, 상기 이송 메커니즘은 고체 실리콘을 녹이도록 구성된 체임버를 정의한다. 카세트(109)는 복수의 지지 플랜지들 또는 요철(bumps)을 가지고 이는 카세트(109) 내로 전달된 단결정체 리본(18)을 지지한다. 카세트(109)는 한 쌍의 폐쇄 가능한 개구부(116, 118)을 가질 수 있고, 이는 단결정체 리본(18)의 삽입 및 제거를 허용하도록 사용될 수 있다.

카세트(109) 내로의 단결정체 리본(18)의 수송에 앞서, 절단 메커니즘(120; severing mechanism)이 제공되어 선을 긋고(score) 인발 메커니즘으로부터 단결정체 리본(18)을 분리한다. 상기 메커니즘(120)은 인발 방향에 수직인 선을 따라 단결정체 리본(18)을 끊도록(break) 구성되는 반대의 상호작용 바(opposed interacting bars)들의 형태로 된 3면 파쇄 메커니즘(three surface fracture mechanism)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 블레이드 또는 회전가능한 연마용 절단 도구가 단결정체 리본(18)의 형성부로부터 리본의 일부를 분리한다. 단결정체 리본(18)의 일부의 분리 후에, 그것은 카세트(109)에 의해 형성되는 체임버 또는 공동 내에 위치된다. 이와 관련하여, 단결정체 리본(18)은 지지 플랜지 상의 카세트(109) 내에 위치된다. 카세트(109)는 그 다음 밀봉가능한 도어(122)를 폐쇄함으로써 밀봉될 수 있다. 이 시점에, 카세트(109)는 카로우젤을 사용하여 도가니(12)로부터 멀리 이동될 수 있고, 이는 제 2 카세트(109')로 대체된다.

카세트(109)는 그 후 환경 체임버의 한 쪽과 정렬될 수 있다. 다음에 카세트(109)에 의해 형성되는 공동을 진공화하기 위한 카세트(109)에 진공이 적용될 수 있어, 환경 체임버 내에서의 재사용을 위해서 카세트로부터 불활성 가스를 제거한다. 이와 관련하여, 카세트(109)는 단결정체 리본(18)의 분리된 부분의 제거를 위한 에어 록처럼 역할을 한다. 전체 카로우젤(125)이 불활성 대기에 둘러싸일 수 있거나, 단일 고정 에어 록 메커니즘이 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 다음, 제 1 작동가능 구멍 또는 제 2 작동가능 구멍 중 어느 하나는 개방될 수 있어 카세트로부터 공기 내로 제거 가능한 리본의 제거를 촉진한다.

선택적으로, 불활성 가스(131)의 소스는 카세트(109)의 공동에 연결되어 도가니(12)와 관련된 불활성 대기 내로 카세트(109)의 재도입을 허용한다. 도 6은 형성 장치(10)로부터 단결정체 리본 형체의 일부의 제거를 설명하는 순서도이다. 상기와 같이, 장치는 체임버(112)를 형성하는 환경 용기를 갖는다. 카세트(109)는 단결정체 리본(18)의 삽입 및 제거를 허용하도록 사용될 수 있는 한 쌍의 폐쇄 가능한 개구들(116, 118)을 갖는 에어 록과 관련된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단결정체 리본(18)의 카세트(109) 내로의 수송에 앞서, 가공 블록(142; process block)에서, 에어 록 또는 카세트는 아르곤으로 채워진다. 가공 블록(144)에서, 제 1 도어는 개방되고, 리본의 단일 또는 다수의 시트(sheets)는 카세트 또는 에어 록 내에 위치된다.

가공 블록(146)에서, 제 1 도어(116)는 폐쇄되고, 에어 록에 진공이 적용되어 반응 체임버 내로 재순환을 위해 아르곤 또는 중성 가스를 제거한다. 가공 블록(148)에서, 제 2 도어는 개방되고, 실리콘 리본은 인접한 저장 위치로 제거되고, 다른 트레이는 에어 록으로 되돌아 올 수 있다. 가공 블록(150)에서, 제 2 도어는 폐쇄된다. 이 시점에, 카세트(109)는 카로우젤을 사용하여 도가니(12)로부터 멀리 이동될 수 있고, 이는 제 2 카세트(109')로 대체된다. 상기 절차는 에어 록이 아르곤과 같은 무반응 가스로 다시 채워지는 가공 블록(142)으로 돌아온다.

결정질 리본의 결정체 배향은 예를 들어 엑스레이 회절 분석에 의해 발견될 수 있다는 것이 이해된다. 엑스레이 회절 분석에서, 결정체 구조에 대한 쎄타(θ) 값은 단결정질 리본의 배향 결정에 필요한 모든 것이다. 2θ 값은 θ값의 배증(doubling)에 의해 발견될 수 있다. 출판된 핸드북 시리즈, 표준 엑스레이 회절 파우더 패턴(Standard X-ray Diffraction Powder Patterns; publiched by the U.S. Department of Commerce/National Institute of Science and Technology)으로부터, 결정체 종류 "a"와 "c" 값, 및 (대부분의 경우) "d" 값이 얻어질 수 있다. 결정체 종류 "a"와 "c" 값, 및 배향이 알려질 때, "d" 공간(spacing)이 계산될 수 있는데, θ와 2θ 각도가 "d" 공간으로부터 이제 계산될 수 있다. 밀러 지수(Miller index)를 사용하면, 사용자는 h, k, 및 l 값을 입력할 수 있다. 브라베 지수(Bravais index)를 사용하면, 제 1, 제 2, 제 4 아라비아 숫자 값(digit values)이 h, k, 및 l 로 입력될 수 있다. 엑스레이 회절 분석은 반응 장치 또는 시스템의 배출 및 저장 부분에 포함되는 엑스레이 회절 분석 도구를 사용하여 수행될 수 있다는 것이 이해된다.

단결정체 리본의 결정체 배향 분석을 수행하기 위해, 엑스레이 발생기가 켜지고 전압과 전류가 적절한 값으로 설정된다. 검출기 동렬 공급 역시 켜져야 한다. 실제 측정 절차는 검출기 각도계 아암(detector goniometer arm) 상에 θ 각을 설정하는 것과 그것을 잠그는 것으로 시작한다. 보통 시스템에서, 결정체 샘플은 측정 위치에서 2θ 아암 상에 위치되고 셔터는 개방된다. 이 시스템에서, 엑스레이 소스 및 검출기는 고정 가능하게 유지되는 단결정질 리본에 대해 회전될 수 있다. 2θ 또는 소스 검출기 아암은 그 축 주위로 천천히 회전되고, 검출기는 피크 측정을 위해 모니터링 된다. 피크가 발견되면, 시스템은 그 측정이 최대라는 것을 보장해야 한다. 각도 측정은 상기 아암 상에서 행해지고, 값이 기록된다. 바람직한 값은 2θ이다.

바람직한 2θ와 사용자에 의해 얻어진 측정 사이의 차이는 배향 오류이다. 결정체 배향에서 오류를 정정하도록 시스템에 대한 조정이 따라서 이루어진다. 이 측정은 리본이 형성되는 동안, 또는 리본이 에어 록 내로 제거되고 위치된 후에 얻어질 수 있다는 것이 이해된다. 배향이 확인되면, 인발 메커니즘의 조정이 이뤄질 수 있다. 이러한 조정들은 용융 표면에 수직인 축 주위로의 리본의 회전, 또는 리본의 판을 변경하는 것에 의한 리본의 배향 변경을 포함하여 형성판(formation plane)이 용융 표면에 대해 약간 각이 진다.

다른 방법들이 결정체 배향을 결정하는데 사용될 수 있다. 이들은 예를 들어 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscopy)을 포함할 수 있다. TEM 장치들을 위한 하나의 요건은 진공의 필요다. TEM에서, 전자빔은 재료를 통해 통과하고, 회절 패턴이 형성된다. 이 회절 패턴은 단결정질 리본의 배향을 매우 정확하게 결정하는데 사용될 수 있다. 상기와 같이, 필요하다면 리본의 제조동안 용융부 및 결정체 형성 웨지에 대한 결정체의 인발 각도를 약간 조정함으로써 생산의 중단 없이 리본의 배향이 조정될 수 있다. 대안적으로 결정체 배향의 각도들은 결정체 웨지 및 성장 영역 주위의 온도 구배를 변화에 의해 영향받을 수 있다.

용융 실리콘으로부터 결정질의 단결정체 리본(18)을 형성하기 위해, 고체 실리콘은 제 1 체임버 내에서 용융된다. 실리콘 결정체는 용융 실리콘의 베드의 표면 상에 뜬다. 실리콘 결정체의 전방부는 제 1 히터로 용융되고 제 1 히터는 실리콘 결정체와 용량 전도성 관계에 있는 실리콘 결정체를 따라 형성되는 판을 가진다. 용융 실리콘의 온도는 용융 실리콘의 용융점에서의 온도까지 제어된다. 이는 초기에 재료를 가열한 후 실리콘 결정체 주위의 온도를 안정화시킨다. 용융 실리콘의 온도는 용융 실리콘 재료 내에서 제 2 히터로 유지된다. 고주파 전류는 용융 실리콘 내로 적용되어 실리콘 결정체의 일부가 영역을 따라 녹도록 한다. 열은 액체 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 실리콘 결정체로부터 제거되어 실리콘 결정체의 실리콘 결정체 성장을 가져온다. 리본은 용융 실리콘의 표면에 평행하게 인발된다. 도가니의 용융 실리콘 레벨을 유지하기 위해, 용융 실리콘은 제 1 체임버로부터 규정된 속도로 도가니로 공급된다.

사전결정된 양의 이동 후, 단결정체 리본(18)이 생성된다. 단결정체 리본(18)은 리본의 성장 부분을 위해 분리되고, 제 2 체임버를 형성하는 제 1 카세트(109)에 전달된다. 단결정체 리본(18)의 일부가 카세트(109)로 전달된 후, 카세트(109)는 폐쇄되고 카로우젤(125)을 사용하여 다른 위치로 전달된다.

제 2 카세트(109')는 이제 리본 성장 부분과 함께 위치된다. 제 1 카세트(109)는 재순환을 위해 또 불활성 가스를 제거하는 진공 소스에 연결될 수 있다. 선택적으로, 상기 재순환은 추적 산소(trace oxygen) 및 요소들을 제거하기 위해 불활성 가스를 세척하는 것을 포함한다. 재순환된 가스는 환경 용기 또는 카세트들(106) 내로 도입될 수 있다. 성장 리본의 결정학적 배향은 에어 록을 통한 리본의 이동 전, 중, 또는 후에, 체크될 수 있다.

앞선 기재는 단지 특성을 보여주는 것이고, 개시, 그 출원, 또는 활용을 제한하려고 의도된 것은 결코 아니다. 본 개시의 넓은 교시는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 이 개시가 특정 예들을 포함하더라도, 개시의 진정한 범위는 제한되지 않아야 하며 이는 도면, 명세서, 뒤따르는 청구항들의 연구에 따라 다른 변경이 명백해질 것이기 때문이다. 여기에 사용된 것과 같이, A, B, 및 C 중 적어도 하나라는 구절은 비배타적인 논리합(non-exclusive logical OR)을 사용하는 논리적인 (A 또는 B 또는 C)를 의미하는 것으로 이해되어야 하지, "적어도 A 중 하나, 적어도 B 중 하나, 및 적어도 C 중 하나"를 의미하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 방법 내의 하나 이상의 단계는 본 개시의 원리를 대체함이 없이 다른 순서로(또는 동시에) 실행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

아래의 정의들을 포함하는 이 출원에서, 용어 '모듈' 또는 용어 '제어기'는 용어 '회로'로 대체될 수도 있다. 용어 '모듈'은 주문형 반도체(ASIC); 디지털, 아날로그, 또는 아날로그/디지털 혼합된 분리 회로; 디지털, 아날로그, 또는 아날로그/디지털 혼합된 집적 회로; 조합 논리 회로; 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA); 코드를 실행하는 (공유된, 전용의, 또는 그룹) 프로세서 회로; 프로세서 회로에 의해 실행되는 코드를 저장하는 (공유된, 전용의, 또는 그룹) 메모리 회로; 기재된 기능성을 제공하는 다른 적당한 하드웨어 부품들; 또는 시스템 온 칩에서와 같은 위의 일부 또는 모두의 조합; 을 참조하거나, 이들의 일부가 되거나, 이들을 포함한다.

모듈은 하나 이상의 인터페이스 회로들을 포함할 수 있다. 몇 가지 예들에서, 인터페이스 회로들은 유선 또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있고, 상기 유선 또는 무선 인터페이스는 근거리 통신망(LAN), 인터넷, 광역통신망(WAN), 또는 이들의 조합에 연결된다. 본 개시의 어떤 모듈의 기능성도 인터페이스 회로들을 통해 연결되는 다수의 모듈 사이에 분배될 수 있다. 예를 들어, 다수의 모듈은 부하 균형을 허용할 수 있다. 추가 예시로, 서버(원격 또는 클라우드로도 알려진) 모듈은 클라이언트 모듈을 대표하는 몇 가지 기능성을 달성할 수 있다.

위에서 사용된 것과 같은 용어 코드는 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 마이크로코드를 포함할 수도 있고, 프로그램, 루틴, 기능, 분류(classes), 데이터 구조, 및/또는 대상을 참조할 수도 있다. 용어 공유 프로세서 회로는 다수의 모듈로부터의 몇몇 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서 회로를 포함한다. 용어 그룹 프로세서 회로는 추가의 프로세서 회로와 결합하여 하나 이상의 모듈로부터의 몇몇 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서 회로를 포함한다. 다수의 프로세서 회로들에 대한 언급은 분리 다이(discrete dies) 상 다수의 프로세서 회로들, 단일 다이 상 다수의 프로세서 회로들, 단일 프로세서 회로의 다수의 코어들, 단일 프로세서 회로의 다수의 스레드(threads), 또는 위의 조합을 포함한다. 용어 공유 메모리 회로는 다수의 모듈로부터의 몇몇 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 회로를 포함한다. 용어 그룹 메모리 회로는 추가적 메모리들과 결합하여 하나 이상의 모듈로부터의 몇몇 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 회로를 포함한다.

용어 메모리 회로는 용어 컴퓨터 판독가능 매체의 부분 집합이다. 여기에 사용된 용어 컴퓨터 판독가능 매체는 (반송파와 같은) 매체를 통하여 전파하는 일시적인 전기적 또는 전자기적 신호들을 아우르지 않고, 용어 컴퓨터 판독가능 매체는 따라서 실체가 있고 비일시적인 것으로 고려될 수 있다. 비일시적이고, 실체가 있는 컴퓨터 판독가능 매체의 제한되지 않은 예는 (플래시 메모리 회로 또는 마스크 판독 전용 메모리와 같은) 비휘발성 메모리 회로들, (정적 임의 접근 메모리 회로 및 동적 임의 접근 메모리 회로와 같은) 휘발성 메모리 회로들, 및 (자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브와 같은) 자기 저장소 및 광학 저장소와 같은 2차 저장소를 포함한다.

이 출원에 기재된 장치들 및 방법들은, 컴퓨터 프로그램에서 실시되는 하나 이상의 특정 기능을 실행하기 위한 일반용 컴퓨터를 구성함으로써 생성되는 특별 목적 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 비일시적이고, 실체가 있는 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되는 프로세서-실행가능한 지시를 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 또한 저장된 데이터를 포함하거나 의존할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특별 목적 컴퓨터의 하드웨어와 상호작용하는 기본 입출력 체계(BIOS), 특별 목적 컴퓨터의 특정 장치들과 상호작용하는 장치 드라이브, 하나 이상의 작동 시스템, 유저 애플리케이션, 백그라운드 서비스, 및 애플리케이션 등을 포함한다.

컴퓨터 프로그램은 (ⅰ) 어셈블리 코드; (ⅱ) 컴파일러에 의해 소스 코드로부터 생성된 대상 코드; (ⅲ) 해석 프로그램에 의한 실행용 소스 코드; (ⅳ) 저스트 인타임 컴파일러에 의한 편집 및 실행용 소스 코드; (ⅴ) HTML (hypertext markup language) 또는 XML (extensible markup language) 등과 같은 파싱(parsing)용 해설; 을 포함할 수 있다. 예로서, 소스 코드는 C, C++, C#, Objective-C, 하스켈(Haskell), Go, SQL, Lisp, Java®, ASP, Perl, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), Perl, Scala, Erlang, Smalltalk, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, 또는 Python®로 쓰여질 수 있다.

요소가 특별히 "~을 위한 수단(means for)"이라는 구절을 사용하여 인용되거나 방법 클레임이 "~을 위한 작동(operation for)" 또는 "~을 위한 단계(step for)"를 사용하는 경우가 아니면 청구항에 인용된 어떠한 요소도 35 U.S.C. §112(f)의 의미 내의 기능식 요소로 의도되지 않는다. 여기에 쓰인 전문 용어는 특정 예시 실시예를 설명하기 위한 목적만을 위한 것이지, 제한을 위해 의도되지 않는다. 여기에 쓰인 것과 같이, 단수 형태 "한(a)", "하나의(an)", 및 "상기(the)"는, 명백하게 문맥상 다르게 지칭하는 것이 아니라면, 복수의 형태 역시 포함하는 것으로 의도될 수 있다. "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "가지는(having)"의 용어들은 포괄적이며, 따라서 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 및/또는 부품들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 부품들, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 제한하지 않는다. 여기에 기재된 방법 단계, 절차, 및 작동들은 수행의 순서로서 명확히 인정되지 않았으면 논의되거나 도시된 특정 순서의 수행을 필수적으로 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 추가적 또는 대안적 단계들이 적용될 수도 있다는 것 또한 이해되어야 한다.

요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에", "에 결합되는(engaged to)", "에 연결되는(connected to)", 또는 "에 연결되는(coupled to)"과 같이 언급되면, 그것은 직접적으로 다른 요소 또는 층 상에 있거나, 결합되거나, 연결되거나(connected), 연결될(coupled to) 수 있거나, 또는 차단(interventing) 요소들 또는 층들이 있을 수도 있다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 또는 층 "상에 직접적으로 있"거나", "에 직접적으로 결합"되거나, "에 직접적으로 결합"되거나, "직접적으로 연결"되거나, "에 직접적으로 연결"되면, 차단 요소들 또는 층이 없을 수 있다. 요소들 간 관계를 설명하는 다른 단어들은 같은 식으로 해석되어야만 한다(예를 들어, "사이에(between)"와 "사이에 직접(directly between)", "인접한"과 "바로 인접한"). 여기에 쓰인 것처럼, 용어 "및/또는"은 하나 이상의 관련 리스트 아이템들 중 일부 및 모든 조합을 포함한다.

제 1, 제 2, 제 3 등의 용어들이 여기에 다양한 요소들, 부품들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 쓰일 수도 있으나, 이러한 요소들, 부품들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이 용어들에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어들은 하나의 요소, 부품, 영역, 층, 또는 섹션을 다른 영역, 층, 또는 섹션으로부터 구분하기 위해서만 쓰일 수 있다. "제 1", "제 2", 및 다른 수적 용어들이 여기에 쓰일 때, 문맥상 명백히 지시되지 않으면 시퀀스 또는 순서를 나타내지 않는다. 따라서, 아래에 논의되는 제 1 요소, 부품, 영역, 층 또는 섹션은 예시 실시예들의 교시로부터 벗어나지 않고 제 2 요소, 부품, 영역, 층 또는 섹션으로 칭해질 수 있다.

"내부", "외부", "밑(beneath)", "아래(below)", "하부", "위", "상부" 등 공간적으로 상대적인 용어들은 하나의 요소 또는 특징의 도면에 도시된 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 관계를 설명하기 편하도록 하는 기재로 여기에 쓰일 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 묘사된 배향에 더하여 사용 또는 작동 중에 장치의 다른 배향들을 아우르는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들어, 다른 요소들 또는 특징부들 "아래(below)" 또는 "밑(beneath)"으로 기재된 요소들은 또한 다른 요소들 또는 특징부들의 "위에" 배향될 수도 있다. 따라서, 예시 용어 "아래"는 위와 아래의 두 배향을 아우른다. 장치는 다르게 배향(90도 회전 또는 다른 배향으로)될 수 있고 여기 쓰인 공간적으로 상대적인 기재들은 이에 따라 해석된다.

실시예에 한 앞선 기재들은 도해 및 설명의 목적으로 제공되었다. 완전한 것으로 또는 본 개시를 제한하려고 의도되지 않는다. 특정 실시예의 개별 요소들 또는 특징부들은 일반적으로 그 특정 실시예에 한정되지 않지만, 적용가능하면 교체가능하고 특별히 도시되거나 설명되지 않았다고 하더라도 선택된 실시예에 사용될 수 있다. 또한 여러모로 달라질 수도 있다. 그러한 변형들은 본 개시로부터 벗어난 것으로 간주되어서는 안 되고, 모든 그러한 변경들은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

용융 실리콘(molten silicon)의 소스로부터 결정질 리본(crystalline ribbon)을 형성하는 장치로서,
제 1 및 제 2 가열 전극들;
용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니로서, 상기 용융 실리콘의 표면을 가지고, 상기 도가니는 형성부를 가지고, 상기 형성부는 플랜지 부재를 가지고, 상기 플랜지 부재는 상기 플랜지 부재와 상기 결정질 리본 사이에 용융 실리콘을 지지하고 유지하며, 상기 플랜지 부재는 용융 실리콘의 표면에 대해 각이 있고 표면 텍스쳐(surface texture)를 형성하며, 상기 표면 텍스쳐는, 용융 실리콘을 유지하고 상기 표면 텍스쳐 위로 흐르는 용융 실리콘의 난류를 감소시키도록 구성되며, 상기 용융 실리콘은 상기 제 1 및 제 2 가열 전극들에 의해 가열되는, 도가니;
상기 용융 실리콘의 표면 아래에 위치되는 제 1 가열 전극으로서, 상기 결정질 리본의 웨지 부분을 녹이도록 구성되는 상기 리본과 열 전도성 관게에 있는 온도 조절기를 포함하여, 성장 영역을 형성하는 동시에 상기 결정질 리본의 웨지 부분 주위의 온도를 안정화시키는, 제 1 가열 전극;
상기 용융 실리콘의 표면 아래에 위치되는 제 2 가열 전극으로서, 상기 용융 실리콘의 온도를 유지하도록 구성되고, 제 2 전극은 상기 제 1 가열 전극 및 상기 용융 실리콘 모두와 상기 제 1 가열 전극으로부터 상기 결정질 리본을 지나 상기 용융 실리콘을 통하여 용량 전도성 관계에 있는, 제 2 가열 전극;
상기 제 1 및 제 2 가열 전극들에 의해 상기 용융 실리콘에 대한 RF 에너지의 적용을 제어하도록 구성되는 제어기; 및
상기 제 1 가열 전극에 평행한 상기 결정질 리본의 상대 운동을 야기하도록 구성되는 인발 메커니즘(pulling mechanism);을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 가열 전극들은 상기 리본에 전기적 에너지를 용량적으로 연결하고, 각 가열 전극은, 상기 용융 실리콘과 접촉하여 전류 분배를 생성하는 전극을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전극은 일정 온도에서 유지되는 히트 싱크를 갖는 쿨러에 인접하여 위치되는, 결정질 리본 형성 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전극은 상기 용융 실리콘을 통해 변화하는 전자 전류를 생성하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 플랜지 부재는 복수의 관통 구멍을 형성하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
제 1 및 제 2 가열 전극들은 용량성 판인, 결정질 리본 형성 장치.
용융 실리콘의 결정질 리본을 형성하는 장치로서,
용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니로서, 상기 도가니는 형성부를 가지고, 상기 형성부는 거친(textured) 플랜지 부재를 가지고, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 상기 용융 실리콘 상에 부유하는 상기 결정질 리본의 일부 사이에 용융 실리콘을 지지하고 유지하는, 도가니;
소스 재료와 열 전도성 관계에 있는 상기 리본에 인접하여 위치되는 판 및 상기 용융 실리콘의 용융점 바로 위로 온도를 조절하는 수단을 포함하여, 초기에 재료를 가열한 후 용융 고체 계면(melt solid interface)에서 상기 리본에 인접하는 온도를 안정화시키는 제 1 히터 전극;
상기 용융 실리콘의 온도를 그 용융점에서 유지하도록 구성되는 용융 실리콘 재료를 용융시키는 제 2 히터로서, 상기 용융 실리콘 내로 고주파 전류를 용량적으로 연결하고 융해열을 상기 용융 실리콘에 리본 팁 위치(ribbon tip location)에 전하여 리본의 재료의 일부를 영역에 따라 녹이는, 제 2 히터;
상기 용융 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 용융 실리콘 재료로부터 열의 제거를 제어하도록 구성된 제어기; 및
상기 리본과 상기 히터 사이의 판에 평행한 상대 운동을 유발하는 메커니즘;을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 결정질 리본으로부터 열을 제거하도록 구성되는 쿨러를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 8 항에 있어서,
각 쿨러는 일정한 균일 온도를 갖는 히트 싱크를 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 쿨러는 상기 결정질 리본에 대해 각진 표면을 포함하고, 상기 표면은 적외선 주파수에서 빛을 반사하는, 결정질 리본 형성 장치.
용융 실리콘의 결정질 리본을 형성하는 장치로서,
체임버를 형성하는 작업 봉포물(working enclosure);
상기 체임버 내에 배치되는 도가니로서, 용융 실리콘을 유지하도록 구성되고, 형성부를 가지며, 상기 형성부는 플랜지 부재를 가지고, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 상기 용융 실리콘 상에 부유하는 상기 결정질 리본의 일부 사이에 용융 실리콘을 지지하고 유지하는, 도가니;
용융 실리콘을 제어된 속도로 상기 도가니 내로 이송하도록 구성되고, 고체 실리콘을 녹이도록 구성되는 체임버를 형성하는 이송 메커니즘;
소스 재료와 열 전도성 관계에 있는 상기 결정질 리본에 인접하여 위치되는 판 및 상기 용융 실리콘의 용융점 바로 위로 온도를 조절하는 수단을 포함하여, 초기에 재료를 가열한 후 용융 고체 계면(melt solid interface)에서 상기 결정질 리본에 인접하는 온도를 안정화시키는 제 1 히터 전극;
상기 용융 실리콘의 온도를 그 용융점에서 유지하도록 구성되는 용융 실리콘 재료를 용융시키는 제 2 히터로서, 상기 용융 실리콘 내로 고주파 전류를 용량적으로 연결하고 열을 상기 용융 실리콘에 결정질 리본 팁 위치(crystalline ribbon tip location)에 전하여 리본의 재료의 일부를 영역에 따라 녹이는, 제 2 히터;
상기 용융 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 용융 실리콘 재료로부터 열의 제거를 제어하도록 구성되어, 결정체 성장을 가져오고 상기 이송 메커니즘을 제어하는, 제어기;
상기 결정질 리본 및 상기 히터 사이의 상기 판에 평행한 상대 운동을 야기하는 메커니즘; 및
공동(cavity)을 형성하는 폐쇄 가능한 트랜스퍼 록(transfer lock)을 포함하고,
상기 결정질 리본은 상기 카세트 내에 배치되는, 결정질 리본 형성 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 체임버에 결합되는 불활성 가스의 소스를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 공동으로부터 가스를 제거하고 상기 가스를 상기 불활성 가스의 소스로 전달하도록 구성되는, 상기 공동에 연결되는 진공 소스를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 10 항에 잇어서,
상기 트랜스퍼 록에 인접하여 기능상(functionally) 배치되는 상기 결정질 리본을 유지하도록 구성되는 제 2 체임버를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
용융 실리콘으로부터 결정질 리본을 형성하는 방법으로서,
불활성 대기를 갖는 체임버 내의 고체 실리콘을 용융시키는 단계;
용융 실리콘의 베드(bed)의 표면 상에 실리콘 결정체(silicon crystal)를 부유시키는 단계;
상기 실리콘 결정체와 용량 전도성 관계에서 상기 실리콘 결정체를 따라 형성되는 판을 포함하는 제 1 히터로 상기 실리콘 결정체를 가열하는 단계;
초기에 재료를 가열한 후 상기 실리콘 결정체 주위의 온도를 안정화시키기 위해, 상기 용융 실리콘의 온도를 용융 실리콘의 용융점의 온도로 조절하는 단계;
용융 실리콘 재료를 용융시키기 위한 제 2 히터로 상기 용융 실리콘의 온도를 유지하는 단계; 및
상기 실리콘 결정체의 실리콘 결정체 성장을 가져오기 위해, 액체 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 실리콘 결정체로부터 열을 제거하는 단계;
상기 결정질 리본과 상기 히터 사이에 상기 용융 실리콘의 표면에 평행한 상대 운동을 야기하는 단계;
상기 결정질 리본의 일부를 제 2 체임버를 형성하는 제 1 트랜스퍼 록으로 이동시키는 단계;
상기 제 1 트랜스퍼 록을 밀봉하는 단계; 및
제 2 카세트를 상기 제 1 체임버에 연결하는 단계;를 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 체임버로부터 불활성 가스를 제거하기 위해 상기 제 2 체임버에 진공을 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 불활성 가스를 상기 제 2 체임버로부터 불활성 가스 소스로 전달하는 단계를 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 실리콘 결정체의 일부를 영역을 따라 용융시키는, 고주파 전류를 상기 용융 실리콘 내로 용량적으로 연결하는 단계를 추가로 포함하고,
고주파 전류를 상기 용융 실리콘 내로 용량적으로 연결하는 것은, 상기 실리콘 결정체의 일부를 고주파 전류를 용융 실리콘의 층 내로 용량적으로 연결하는 영역을 따라 용융시키는 것을 야기하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 결정질 리본의 일부를 제 1 트랜스퍼 록으로 이동시키는 단계 전에 상기 결정질 리본을 깨는 단계를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
용융 실리콘으로부터 결정질 리본을 형성하는 장치로서,
형성부를 갖는, 용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니 및 용융 실리콘을 사전 결정된 속도로 상기 도가니 내로 이송하도록 구성되는 이송 메커니즘;
이동 용융 실리콘(moving molten silicon)과 용량 전도성 관계에서 상기 이동 용융 실리콘으로부터 거리를 두고(positioned a distance from) 위치되는 제 1 히터 전극으로서, 상기 이동 용융 실리콘의 용융점 바로 위로 온도를 제어하기 위한 제어기를 가져, 초기에 이동 용융 실리콘을 가열한 후 상기 결정질 리본의 웨지 부분 주위의 온도를 안정화시키는, 제 1 히터 전극;
상기 제 1 히터 전극으로부터 떨어져 위치되고(displaced from) 평행하지 않은 제 2 히터 전극으로서, 상기 이동 용융 실리콘 및 상기 제 1 히터 전극과 용량 전도성 관계에서 상기 이동 용융 실리콘으로부터 거리를 두고 위치되며, 융해열을 상기 이동 용융 실리콘에 결정질 리본 팁에서 및 결정질 리본 팁을 따라 전달하여 재료의 결정질 리본이 영역을 따라 용융되도록 하는, 제 2 히터 전극;
상기 제 1 및 제 2 전극들에 의해 상기 이동 용융 실리콘에 적용 에너지를 제어하고 상기 도가니 내의 상기 용융 실리콘의 레벨을 제어하도록 구성되는 상기 제어기;
상기 결정질 리본과 상기 히터 사이에 상기 용융 실리콘의 표면에 평행한 상대 운동을 야기하는 메커니즘; 및
상기 결정질 리본의 일부를 수용하도록 구성되는 체임버를 형성하는 폐쇄 가능한 트랜스퍼 록;을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 체임버에 연결되는 진공 소스를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 진공 소스는 불활성 가스를 불활성 가스 소스로 전달하도록 구성되는, 결정질 리본 형성 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 트랜스퍼 록에 연결되는 복수의 카세트들을 유지하는 카로우젤(carousel)을 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 RF 에너지의 적용은 약 10 내지 20 메가헤르츠 사이의 RF 에너지의 적용인, 결정질 리본 형성 장치.
용융 실리콘의 소스로부터 결정질 리본을 형성하는 장치로서,
제 1 가열 전극;
용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니로서, 형성부를 가지고, 상기 형성부는 플랜지 부재를 가지고, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 상기 결정질 리본 사이에 상기 용융 실리콘을 지지하고 유지하며, 상기 용융 실리콘의 레벨은 이동 가능한 피스톤에 의해 제어되는, 도가니;
상기 결정질 리본과 열 전도성 관계에 있는 온도 조절기를 포함하여 상기 결정질 리본의 웨지 부분을 가열한 후 상기 결정질 리본의 웨지 부분 주위 온도를 안정화시키는 제 1 가열 전극;
상기 용융 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 결정질 리본으로부터 열을 제거하여 결정질 리본 성장을 가져오는 쿨러 및 상기 피스톤에 결합되는 제어기;
상기 결정질 리본 및 상기 제 1 가열 전극 사이의 판에 평행한 상대 운동을 야기하고, 상기 제어기에 의해 제어되는 메커니즘;
상기 메커니즘으로부터 상기 결정질 리본의 복수의 부분들을 수용하도록 구성되는 폐쇄 가능한 저장 카세트;를 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전극은 상기 결정질 리본에 전기적 에너지를 용량적으로 연결하고, 상기 용융 실리콘과 접촉하여 전류 분배를 생성하는 전극을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 카세트 및 상기 메커니즘 사이에 위치되는 결정질 리본 절단 메커니즘을 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전극은 상기 용융 실리콘을 통하여 변화하는 전자 전류를 생성하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 카세트는 진공 소스에 유동적으로 연결되는, 결정질 리본 형성 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 진공 소스는 상기 카세트로부터 가스를 제거하고 상기 가스를 가스 소스로 이동시키도록(transport) 구성되는, 결정질 리본 형성 장치.
용융 실리콘의 결정질 리본을 형성하는 장치로서,
용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니로서, 형성부를 가지고, 상기 형성부는 플랜지 부재를 가지고, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 상기 용융 실리콘 상에 부유하는 상기 결정질 리본의 일부 사이에 용융 실리콘을 지지하고 유지하는, 도가니;
제어된 속도로 상기 도가니 내로 용융 실리콘을 이송하도록 구성되고, 고체 실리콘을 용융시키도록 구성되는 체임버를 형성하는, 이송 메커니즘;
소스 재료와 열 전도성 관계에서 상기 리본에 인접하여 위치되는 판 및 상기 용융 실리콘의 용융점 바로 위로 온도를 조절하기 위한 수단을 포함하여 초기에 재료를 가열한 후 용융 고체 계면에서 상기 리본에 인접한 온도를 안정화시키는, 제 1 히터 전극;
상기 용융 실리콘의 온도를 그 용융점에서 유지하도록 구성되는, 상기 용융 실리콘 재료를 녹이기 위한 제 2 히터로서, 상기 용융 실리콘 내로 고주파 전류를 용량적으로 연결하고 융해열을 상기 용융 실리콘에 리본 팁 위치에 전달하여 상기 리본의 재료의 일부를 영역을 따라 녹이는, 한 쌍의 이격된 평면 전극들을 포함하는, 제 2 히터;
상기 용융 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 용융 실리콘 재료로부터 열의 제거를 제어하도록 구성되어, 결정체 성장을 가져오고 상기 이송 메커니즘을 제어하는, 제어기; 및
상기 리본 및 상기 히터 사이의 판에 평행한 상대 운동을 야기하는 메커니즘; 을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 31 항에 있어서,
상기 체임버로부터 가스를 제거하도록 구성되는, 상기 체임버에 연결되는 진공 소스를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 32 항에 있어서,
상기 체임버에 연결되는 불활성 가스의 소스를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 31 항에 있어서,
상기 체임버 및 상기 도가니 사이에 배치되는 용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 제 2 체임버를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
용융 실리콘으로부터 결정질 리본을 형성하는 방법으로서,
제 1 체임버의 고체 실리콘을 용융시키는 단계;
용융 실리콘의 베드(bed)의 표면 상에 실리콘 결정체를 부유시키는 단계;
상기 실리콘 결정체와 용량 전도성 관계에 있는 상기 실리콘 결정체를 따라 형성되는 판을 포함하는 제 1 히터로 상기 실리콘 결정체를 가열하는 단계;
초기에 재료를 가열한 후 상기 실리콘 결정체 주위의 온도를 실질적으로 안정화시키기 위해, 상기 용융 실리콘의 온도를 용융 실리콘의 용융점의 온도로 제어하는 단계;
상기 용융 실리콘 재료를 녹이기 위한 제 2 히터로 상기 용융 실리콘의 온도를 유지하는 단계;
상기 실리콘 결정체의 일부가 영역을 따라 용융되도록 하는, 상기 용융 실리콘 내로 고주파 전류를 용량적으로 연결하는 단계;
상기 실리콘 결정체의 실리콘 결정체 성장을 가져오기 위해 상기 액체 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 실리콘 결정체로부터 열을 제거하는 단계;
상기 리본과 상기 히터 사이에 상기 용융 실리콘의 표면에 평행한 상대 운동을 야기하는 단계;
정해진 속도로 상기 제 1 체임버로부터 상기 도가니 내로 용융 실리콘을 이송하는 단계;를 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 35 항에 있어서,
상기 실리콘 결정체로부터 열을 제거하는 단계는 상기 실리콘 재료의 용융점 아래로 온도를 조절하는 단계를 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 35 항에 있어서,
용융 실리콘이 상기 제 1 체임버로부터 상기 도가니로 이송되는 속도를 제어하는 단계를 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 35 항에 있어서,
상기 용융 실리콘 내로 고주파 전류를 용량적으로 연결하는 단계는 상기 실리콘 결정체의 일부가 용융 실리콘의 층 내로 고주파 전류를 용량 적으로 연결하는 영역을 따라 용융되도록 하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 35 항에 있어서,
상기 용융 실리콘에 유동적으로 연결되는 적어도 하나의 피스톤을 이동시킴으로써 용융 실리콘의 레벨을 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 35 항에 있어서,
상기 리본의 결정체 배향을 나타내는 값을 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
제 40 항에 있어서,
상기 리본의 결정체 배향을 나타내는 값에 대응하는, 용융부에 대한 상기 리본의 인발 각도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 결정질 리본 형성 방법.
용융 실리콘의 소스로부터 결정질 리본을 형성하는 장치로서,
제 1 및 제 2 가열 전극들;
용융 실리콘을 유지하도록 구성되는 도가니로서, 형성부를 가지고, 상기 형성부는 플랜지 부재를 가지며, 상기 플랜지 부재는 플랜지와 상기 결정질 리본 사이에 상기 용융 실리콘을 지지하고 유지하며, 상기 용융 실리콘의 레벨은 이동 가능한 피스톤에 의해 제어되는, 도가니;
상기 리본과 열 전도성 관계에 있는 온도 조절기를 포함하여 상기 리본의 웨지 부분을 가열한 후 상기 리본의 웨지 부분 주위의 온도를 안정화시키는, 제 1 가열 전극;
상기 용융 실리콘의 온도를 유지하기 위한 제 2 가열 전극으로서, 제 2 히터 전극은 상기 제 1 가열 전극 및 상기 용융 실리콘 모두와 용량 전도성 관계에 있어, 상기 제 1 가열 전극으로부터 상기 결정체 리본을 지나는 용량성 경로를 제공하는, 제 2 가열 전극;
상기 용융 실리콘의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 결정질 리본으로부터 열을 제거하여 리본 성장을 가져오는 쿨러 및 상기 피스톤에 연결되는 제어기;
상기 리본과 상기 제 1 가열 전극 사이의 판에 평행한 상대 운동을 야기하고, 상기 제어기에 의해 제어되는 메커니즘;을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 가열 전극은 전류를 상기 리본에 용량적으로 연결하고, 각 가열 전극은 상기 용융 실리콘과 접촉하여 전류 분배를 생성하는 전극을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전극은 일정한 온도(constant temperature)에서 유지되는 히트 싱크를 갖는 쿨러에 상대적으로 위치되는, 결정질 리본 형성 장치.
제 43 항에 있어서,
상기 제 1 가열 전극은 상기 용융 실리콘을 통하여 변화하는 전자 전류를 생성하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 플랜지 부재는 복수의 관통 구멍들을 형성하는, 결정질 리본 형성 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 플랜지는 용융 실리콘을 유지하고 상기 표면 위로 흐르는 용융 실리콘의 난류를 감소시키도록 구성되는 거친(textured) 표면을 포함하는, 결정질 리본 형성 장치.