TW201005138A - Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet - Google Patents

Description

201005138 31638pii.doc 六、發明說明： 相關申請案之互相參照（cross-reference) 本申請案主張2008年6月5曰申請之題為「Method and Apparatus for Producing a Dislocation-Free Crystalline Silicon Sheet」且被指派為美國申請案第61/059,150號之臨 時專利申請案的優先權，所述申請案之揭露内容特此以引 用之方式併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於自稼體形成板，且更明確而言，是有 關於自溶體形成無錯位板。 【先前技術】 舉例而言 積體冤路或太陽能電池產業中可使用石夕晶 ^或板。隨著對再生性能源之需求增加，對太陽能電池之 需求亦持續增加。隨著此等需求增加，太陽能電池產業之 二目，為降低成本/功率比。存在兩種類型之太陽能電池： 大f數太陽能電池_晶圓（諸如單晶體石夕晶 i、、也，結_太陽能電池之主要成本為太陽能 下所產ί二ΐ晶圓。太陽能電池之效率或在標準照明 之成本在科低里口^^此晶81之品質_。製造晶圓 功率比，町的任何減少均料低成本/ 窃古 乾净月匕源技術之較寬可用性。 石夕太:二也能電池可具有大於20%之效率。此等 使用Cz〇chrali方單晶石夕晶圓而製成。可藉由自 長之單晶矽圓柱形晶塊（b〇ule) 201005138 31638pif.doc 鋸切薄片層來製成此類晶圓。此等片層之厚度可小於2 μ^η。為維持單晶體生長，所述晶塊必須自含有炫體之掛禍 (露触）緩慢地生長，諸如小於10_/s。隨後之鋸切勢 程對母晶圓導致大約200 μιη之鑛口損失（kerf 1〇ss)，^ 歸因於鑛條（saw blade)之寬度的損失。亦可能需要使圓 柱形晶塊或晶圓成正方形，以製作正方形太陽能電池 成正方形絲口損失兩者均導致材料浪費且材料成本择 加。隨著太陽能電池變薄，每次切割浪費之石夕的百分比^ =J而’ _ (ingGt)分割技術之限制可能阻礙獲“ 溥太1%能電池之能力。 ，用自多晶料錠鑛切之晶圓來製作其他太陽能電 夕㈣敎之生絲度可快於單晶奴生長速度。然 所得b曰圓之ασ質較低，因為存在較多缺陷及晶界（ 〇=anes) ’且此較低品#導致較低效率之太陽能電池。 用於夕晶销鍵之勒製程與單 切製程-樣低效。 ’缺次曰曰塊之鋸 曰η 浪費之另—解決方案為在離子植入之後使 ，二生(A·)。舉例而言，將氫、氦或其他 』性„矽鑄錠之表面之下，以形成經植入區。接著 進:熱絡物理或化學處理’以使晶圓沿 然f由離子植入之分裂可在無錯口損失之情3 圓生曰曰0 ’但仍有待證明可使用此方法來經濟地產生石夕晶 又-解決方案為自熔體垂直拉動薄石夕帶，且接著允許 201005138 31638pif.doc 所拉動之石夕冷卻並凝固為板。此方法之拉動速率可被限制 為小於大約18 mm/分鐘。在矽之冷卻及凝固期間所移除之 潛熱（latentheat)必須沿垂直帶移除。此導致沿所述帶之 較大溫度梯度。此溫度梯度對結晶矽帶加應力，且可能導 致較差品質之多晶粒矽。所述帶之寬度及厚度亦可能由於 此/m度梯度而受限。舉例而言，寬度可被限於小於⑻， 且厚度可被限於180 μιη。 亦已測試自溶體實體拉動之水平石夕帶。在一種方法 中，將附著至一桿之晶種插入熔體中，且在坩堝之邊緣上 以較低角度拉動所述桿及所得板。所述角度及表面張力被 平衡，以防止熔體自坩堝上濺出。然而，難以起始及控制 此拉，製程。必須接取坩堝及熔體以插入晶種，此可能導 致熱量損失。可將額外熱量添加至坩堝以補償此埶量損 失。此可能導雜體巾之垂直溫度梯度，其可導致非層狀 (n〇n-lammar)流體流。而且’必須執行可能較困難之傾斜 角度調節，以平衡形成於㈣邊緣處之彎月φ (_iscus) 之重力與表面張力。此外，由於熱量是在板與溶體之分離 點處被移除’因此作為潛熱被移除之熱量與作為顯敎 (麵疏heat)被移除之熱量之間存在突然變化。此可導 致此分離點處沿帶的較大溫度財，且可導致晶體中之錯 2此===：：)及撓曲（贿㈣可能由於沿^ I此寻/JIDL度栋度而發生。 熔體 201005138 31638pif.doc 消除鋸Π損失或自於使成正扣而導致 自溶體水平製造板與使錢料自敎分㈣或其他2 石(帶之方法相比亦可能較便宜。此外，自雜水平 與拉動帶相比可改良板之晶體品f。諸如此可降低材 本之晶體生長絲將為降低料陽能電池之成本的 用步驟。但-些資料已料料水平製造之板仍可能在晶 格中具有錯位。因此，此項技術中需要—種用以自溶體製 造無錯位板之經改良之裝置及方法。 【發明内容】 根據本發明之第-態樣’提供一種自溶體形成板之方 法。所述方法包括使用冷卻平板在材料之熔體上形成具有 第一寬度之材料板。所述板具有錯位。相對於冷卻平板而 輪送所述板，藉此錯位遷移至所述板之邊緣。藉由改變冷 卻平板之參數，隨著所述板相對於冷卻平板而輸送，所4 板增加至第二寬度。第二寬度大於第一寬度，且所述板在 第二寬度處不具有錯位。 根據本發明之第二態樣，提供一種形成板之裝置。所 述裝置包括容器’所述容器界定經組態以容納材料之溶體 之通道。冷卻平板位於熔體上方且具有第一部分及第二部 分。第一部分具有第一寬度。第二部分具有大於第一寬度 之第二寬度。 、又 根據本發明之第三態樣，提供一種形成板之裳置。所 迷裝置包括容器’所述容器界定經組態以容納材料之溶體 之通道。冷卻平板位於所述熔體上方。所述冷卻平板具有 201005138 31638pif.doc 一第一區段及多個第二區段。與第一區段相比，所述多個 第二區段經組態以獨立地控制溫度。 【實施方式】 又 結合太陽能電池而描述本文之裝置及方法的實施 例。然而，此等實施例亦可用於製造（例如）積體電路、 扁平面板或熟習此項技術者已知的其他基板。此外，雖然 本文將熔體描述為矽，但熔體可含有鍺、矽與鍺，或熟習 此項技術者已知的其他材料。因此，本發明不限於下文所 描述之具體實施例。 圖為自熔體分離板之裝置之一實施例的剖面側視 f形成板之裝置21具有容器16以及面板15及20。容 f 16以及面板15及20可為（例如）鎮、氮化糊、氮化IS、 於μ石墨、碳化矽或石英。容器16經組態以容納熔體丨〇。 =ίο可為矽。在一實施例中，熔體1〇可經由進料器η °進料1111可含有固财或固體傾錄。在另-實施 (p-pedinto) 16 t 〇 地在、/雕；溶體1〇上。在一種情況下’板13將至少部分 中、孚動内浮動。雖然圖1中將板13說明為在溶體10 動於:體=至=浸沒於溶體1〇中，或可浮 體10之頂公2:在—種情況下，㈣之僅10%自溶 士a。。方大出。熔體】0可在裝置幻内循環。 _通道17。此通道π經組_ 點】9。在-好^ 7之第一點18流動至第二 ^况下’通道]7内之環境仍將防止炫體j〇 201005138 31638pif.doc 中之漣波（ripples)。熔體10可由於（例如）壓力差、重 力、磁流體動力（magnetohydrodynamic)驅動、螺旋果， 以及葉輪泵、輪或其他輸送方法而流動。炫體1 〇接著在溢 道（spillway) 12上流動。此溢道12可為斜面、堰（weir)m 小堤或角落，且不限於圖1中所說明之實施例。溢道12 可為允許板13自熔體1〇分離的任何形狀。 在此特定實施例中，面板15經組態以部分在熔體1〇 之表面下方延伸。此可防止波或漣波在板13形成於炼體 ίο上日$干擾板13。此等波或漣波可由於自進料器^添加 溶體材料、抽沒或熟習此項技術者已知的其他原因而形成。 ❹ 在-特定實施例中，可使容器16以及面板15及2〇 維持在稍高於近似1687 Κ之溫度。對於矽而言，1687 κ 表示冷凝（freezing)溫度或界面溫度。藉由使容器ΐ6以 及面板15及20之溫度維持於稍高於熔體1〇之冷凝溫度， 冷卻平板14可使用輻射冷卻來起作用，以獲得題1〇上 或炫體10中之板13的所要冷凝速率。在此特定實施例中， 冷部平板14由單健段或部分組成，但在另—實施例中可 ^含多個隨或部分。可以高於熔體1Q找化溫度的溫度 來加熱通道17之底部’以在界面處在溶體 的垂直溫度梯度，以防止組成過冷（c〇nstituti〇nai 在板13上形紐餘晶或分 ί广。然而’容器16以及面板15及20可處於高於 溶㈣度。此舉防止溶體1〇在容器 16以及面板15及20上凝固。 201005138 31638pif.doc 可藉由至少部分地或完全將裝置21封入一 (enclosure)内，來使裝f 21維持於稍高於溶體⑺ 溫度的溫度。若所述包體使裝置21維持於高於 ^ 冷凝溫度的溫度，則可避免或減少加熱裝置Μ 包體中或周圍之加熱器可補償任何熱量損失。此可 由非各向同性傳導性而等溫。在另—特 曰 f加熱器安置於包體上或包體中，而是將加二：置$ ΪΓ用中/在—種情況下，可藉由將加熱器嵌人容器1㈣ J使用夕區溫度控制來將容器16之不同區加熱至不同溫 包體可控制裝置21所安置之搂卢. 中’包體含有惰性氣體。可使 10之冷凝溫度。舰氣體物、至於溶體 溶質添加可能導Μ柘ηβ ^ 中之溶質添加， 裝置成製程期間的組成不穩定性。 ψ . 匕3 部平板14。冷卻平板14允哞*扨 化成於炫體1G上時 板切在板13 低於炫體ίο之冷凝溫麟，14之溫度降低至 體10上或溶體10中Y 致使板13在熔 卻，或可由^丨^ 冷卻平板14可使用輻射冷 14可自‘'石英或碳化㈣造，平板 減少板护 、、、均勻且以受控量移除熱量。可 與其他帶拉動方、、W干擾防止板13中之瑕疫。 量及來自炼體10之熱旦=體1G之表面上之炫解熱 同時維持板13且;，、里的排熱可允許較快地產生板13 , 八有較低缺陷密度。冷卻熔體H)之表面上

在一實施例中，可使熔體10中之熱梯度減至最小。 在舉可允許熔體10流穩定且分層。亦可允許使用冷卻平板 4 '、里由輻射冷卻來形成板13。在一特定情況下，冷卻平板 14與熔體10之間大約30〇 κ之溫度差可以大約7 μιη/s之 I 10上或熔體10中形成板13。 通道Π之在冷卻平板14下游且在面板20下方之區 可為等温的（isothermal)。此等溫區可允許板13之退火。 在板13形成於熔體1〇上之後，使用溢道12使板13 自炫體10分離。熔體1〇自通道17之第一點18流動至第 一點19。板13將與熔體1〇 一起流動。板13之此輸送可 201005138 31638pif.doc 的板】3或在溶體1〇上浮動之板 域上移除熔解潛埶，同4 許綾忮地且在較大區 A卻…:、严具有較大的水平流動速率。 度對於相長速率寸可抑。增加長 快的炫體10、、^、" 板厚度而言’可允許較 寬的板&不同於㈣拉動方法=== 置，方法的實_，不存㈣度所二之J (mherent)實體限制。 、又的口有 座2一特定實例中’熔體10及板13以大約1 cm/s之速 25 冷部平板14之長度大約為20 cm且寬度大約為 咖。板13可在大約2〇秒内生長至大約·叫之厚度。 此所述板之厚度可以大約5 μιη/s之速率生長。可以大 約10A小時之速率產生厚度大約為⑽μιη之板13。大 為連續運動。在一種情況下，板13可大致以熔體10流動 11 201005138 31638pif.doc 之相同速度流動。因此，板13可形成且被輸送，同時相對 於熔體10靜止。可更改溢道〗2之形狀或溢道12之定向 (orientation)，以改變熔體10或板13之速度分布 (profile)。 溶體〗0在溢道12處自板13分離。在一實施例中， 溶體10之流動在溢道12上輸送溶體1〇 ,且可至少部分地 在溢道12上輸送板π。此舉可使板13中之晶體破裂減至 最少或防止晶體破裂，因為無外部應力施加至板13。在此 特定實施例中，熔體10將在溢道12上遠離板13而流動。 不可將冷卻應用於溢道12處，以防止對板丨3之熱震 (thermal shock)。在一實施例中，溢道12處之分離在近等 溫條件下發生。 與藉由垂直於熔體拉動相比，板13可在裝置21中較 快地形成，因為熔體1〇可以經組態以允許熔體1〇上之板 13以適當地冷卻及結晶的速度流動。板13將大致以與熔 體1〇之流動速度一樣快的速度流動。此舉減小板13上之 應力。垂直於熔體而拉動帶在速度上受限，因為由於拉動 而在所述帶上置有應力。在一實施例中，裝置21中之板 13可不具有任何此拉動應力。此舉可提昇板13之品質以 及板13之生產速度。 在一實施例中，板13可趨向於直接向前超過溢道12。 在一些情況下，可在越過溢道12之後支撐此板13，以防 止斷裂。支撐元件22經組態以支撐板13。支撐元件22可 使用（例如）氣體或鼓風機來提供氣體壓力差以支撐板 Φ ❹ 201005138 JJdJ^piLdoc 13。在板13自熔體ι〇分離之後，板13所處之環境的溫度 可缓慢地改變。在一種情況下，隨著板】3移動遠離溢道 12，所述溫度降低。 在一種情況下，板13之生長、板13之退火以及使用 溢道12之板13自熔體]〇之分離可在等溫環境下發生。使 用溢道】2之分離以及板13與熔體】〇之大致相等的^動速 率使板13上之應力或機械應變減至最小。此舉增加產生單 晶體板13之可能性。 在另一貫施例中，將磁場施加至裝置21中 及板吻消震(dampen)溶體10== (oscillatory flow)，且可改良板13之結晶化。 圖2為自炫體拉動板之裝置之一實施例的剖面側視 此實施例中，裝置23自溶體10拉動板13。在此實 2中’稼體H)不可在通道17中循環，且可使用晶種來 叮白^3。可藉由冷卻平板14經由冷卻來形成板13，且 可自熔體10拉出所得板。 H至圖2之實施·使用冷卻平板14。冷卻平板 又上之不同冷卻溫度、熔體10之不同流動速率或 板13之拉動速唐、# 4 或在梦詈2!赤ΐ 置23之各個部分之長度， 或哀置23内之時序（timing)可用於製程护 制。若熔體10為矽，則& 我柱夺工 晶體板Π。在^ 中形成多晶板13或單 可包含於包體中 之貫施例中，裝置21或震置23 圖1及圖2僅為可在炫體10中形成板13之裝置的兩 13 201005138 31638pif.doc 個貫例。水平板13生長之其他裝置或方法為可能的。本文 所描述之方法及裝置的實施例可應用於任何水平板】3生 長方法或裝置，且並非僅限於圖〗至圖2之具體實施例。 水平板13可能在板13之晶體中包含錯位。當板13 被啟動之後，晶粒之間的邊界形成。此等錯位可為板13 之晶體結構内之結晶缺陷或不規則性，或板1 3内之晶格失 配（lattice mismatch)。此等錯位部分由板13與熔體1〇之 間的溫度差所導致的熱震形成。錯位將在整個板中傳 播，除非被消除。為消除此等錯位，將允許錯位遷移至板 13之邊緣。可使用本文所描述之貫施例來允許形成不呈有 錯位之具有增加之晶體大小的單晶體矽板或多晶石 夕板。 圖3為輻射冷卻之實施例的剖面正視圖。在圖3中， 自熔體10至板13、自熔體10至冷卻平板14以及自板13 至冷卻平板14之箭頭表示熱傳遞。對於矽熔化溫度（其大 約為1700 Κ)下之輻射’固態矽之發射率（、Hd)大約為 液態矽之發射率（SHqUid)的三倍。在此特定實施例中，將 處於低於熔體10之冷凝溫度之溫度的冷卻平板14安置於 熔體10上方。在一實例中，冷卻平板14近似比溶體1〇 之冷凝溫度低10K’但其他溫度差是可能的。—旦溶體 之區開始結晶為板13，潛熱或在恆定溫度及壓力下之相變 期間釋放的熱量將經由板13中之固態晶體移除，而非自液 態熔體10移除。因此’板13中之晶體將在熔體1〇中穩定 地生長’因為溶體中之液體不會經由至冷卻平板14之 直接輕射熱傳遞而變得過冷。 201005138 31638pif.doc

在一特定實施例中，避免至冷卻平板]4之 遞。對流熱傳遞可能比熔體10及板13周圍之大 射冷卻低效。對流熱傳遞可能在熔體10中導致波I T以準確地控制。然而’在其他實施例中，對流熱= 單獨使用或用於補充幸备射熱傳遞。 ’ 圖4為線初始化（thread initialization)之第—破A 的俯視平面圖。圖4自A至E說明隨時間過去的製 φ 此，板13在圖4A至圖4E中所說明的冷卻平板14"下方僅 經過一次，且冷卻平板僅與各個階段A至E處所說明一樣 大。雖然板13之寬度可隨時間過去而變化，但本文所揭露 之實施例可產生具有均勻厚度之板13。 在板13之穩態製造之前，可能需要移除錯位4ι。此 可藉由使用「頸縮（necked-down)」板13或板13之開始 處的矽線40而開始。在此實施例中，線4〇可在熔體^ 之表面上浮動，如圖3中所見。相對於冷卻平板14而輸送 線40。此輸送可涉及拉動線40或使線40在熔體10内或 與熔體10 —起流動。藉由控制冷卻平板14之大小及溫度 以及線40之流動或拉動速率，線4〇之剖面形狀及長度可 經組恕以允許錯位41之移除。藉由允許冷卻平板14在寬 度或面積上擴展（expand)或增加，或允許冷卻平板14 之冷區在I度或面積上擴展或增加，且控制線之流動或 拉動速率，線40可擴展以形成具有所要寬度及厚度之板 13 ° 在圖4A中，板13之位於熔體10中的初始線4〇可能 15 201005138 31638pif.doc 具有錯位41。在此實施例中具有彎曲邊緣之冷卻平板μ 具有第一寬度43，其對應於線40之第一寬度42。隨著線 40流動或被拉動經過冷卻平板14,錯位41在線40中向外 移動。在此特定實施例中，錯位41可至少部分地由於冷卻 平板14之形狀而向線40之邊緣遷移。在此實施例中，在 圖4B之結束之前，出現無錯位線40。

在圖4C中，冷卻平板14之低於溶體10之冷凝溫度 的區的尺寸開始增加。寬度44大於第一寬度43。板13之 寬度同樣擴展經過線40之初始第一寬度42。在一種情況 下’此板13可為單晶體。在圖4D中’在板13流動或相 對於冷卻平板14被拉動時’冷卻平板14之低於熔體 之冷凝溫度的區的尺寸繼續增加。

在圖4E中，冷卻平板Μ之低於熔體1〇之冷凝溫度 的區達到其第二寬度45。板13同樣具有對應的第二寬度 46。第二寬度45大於冷卻平板14之第一寬度43，且板13 之第二寬度46大於線40之第一寬度42。無錯位線4〇已 生長為無錯位板13。在圖4E中，所述板可關於其寬戶處 於穩定狀態。線40或板13之尾部可能需要被丟^= 其含有錯位41。 /、 在另一貫施例中’圖4A至圖4E中所說明之製程包 -額外步驟。線40可進—步「頸縮」，或以其他方式名 加至板13之第二寬度46之前，自第一寬度42減小至更 的寬度。此可允許較快地移除錯位41，因為錯位將 小的行進至線40之邊緣的距離。 16 201005138 31638pif.doc

雖然將圖4A至圖4E之冷卻平板14說明為具有彎曲 邊緣，但冷卻平板14可為平絲，或具㈣習此項技術者 已知的其他形狀。可以多種方式來完成圖4A至圖4E之此 線初始化。圖5至圖n中說明五個實施例，但其他實施方 案是可能的。此等實施例使用冷卻平板14之—部分來使線 40初始冷凝、。冷卻平板14之低於熔體1〇之冷凝溫度的區 可及時擴展為較寬，且接著冷凝具有所要寬度之板13。計 時冷卻平板14之低於炼體1〇之冷凝溫度的區的擴展，以 允許錯位4⑷廣展至板13發生之前自線4〇遷移出來。此 等貫施例亦可產生具有近健胸㈤之具有独恆定厚度 的無缺陷且無触板13。軸_ 5至圖n巾之冷卻平板 Μ之實施例具有平直邊緣，但冷卻平板M可具有彎曲邊 緣或熟習此項技術者已知的其他形狀。 圖5為冷卻平板之第一實施例的俯視平面圖。在此實 施例中’藉由虛線來纷示板13及線4G位於冷卻平板Μ =。，將虛、㈣示為自冷卻平板14之輪廓（⑽ ^移’但板及線40之形成可大致等於冷卻平板14之輪 ，。=40及板13在方向5G上流動或被拉動。在此實施例 二，冷部平板14具有第—部分51及第二部分^。第一部 ^ 51之寬度53 Ϊ於第二部分52之寬度5心第一部分51 ^形成線40。第二部分52用於形成無錯位板η。第一 被在不同溫度下操作或在不同時間 被激居（aC_ed)。因此，在一實施例中 及第二部分52可為冷卻平板14中之兩趣段。隨=4〇 17 201005138 31638pif.doc 5二ι:對於冷部平板14而輸送，第-部分51之溫度低 :二目女吟之冷凝溫度（如圖3中所見），從而導致線40 度53。在錯位自線40之邊緣遷移出來之後， 二夕4掖之溫度降低至低於炼體】0之冷凝溫度’且線 办;^ 展至第二部分52之寬度54。此舉將形成具有 = 反13。在此實施例中，在移除任何錯位之後， 板13可具有Μ厚度及寬度。 j 定Λ施例中’圖5之冷卻平板14除第一部分 夹· Γ。卩分52之外包含不同區。此等區處於不同溫度。 二组：」在冷卻平板14之中心下方包含第-部分51的 ί?Ρ平板14之剩餘邊緣在不同的溫度下操作。此冷 介：Ϊ β之中心區可在比邊緣稍高之溫度下操作。此舉將 人許板之相等生長，且允許板13以大致相等之厚度自 Γ更 下方離開’因為與剩餘邊緣相比，板13將花 買更夕牯間在此中心區下。 —圖6 !冷卻平板之第二實施例的俯視平面圖。在此特 ^貫知例中，冷卻平板14界定缺口（indemati〇n) 6〇。此 可確保板η之均勻厚度。因為若冷卻平板14在所 有£中以均勻溫度操作，則當在冷卻平板14下時，板13 =度受時間及熱傳遞速率支配，因此缺口 6Q減少板η 八第一部分52下所花f的時間量，以補償線仙在第 =51下所花費_間。此舉均衡自所述板13之所 或區的總熱量移除。 匀丨刀 圖7為冷卻平板之第三實施例的側視剖面圖。圖7中 201005138 31638pif.doc

之f卻平板14可與圖5至圖6之冷卻平板14對應。圖7 ίΐ部平板14包含③熱擴散率層7G及低熱擴散率層71。 擴散率層7G及低熱擴散率層71 *具有*同熱擴散率 才料組成。高熱擴散率層70及低熱擴散率層7]厚度不 二’且可隨時間過去碰制賴1G之溫度分布及輕射冷 二。兩熱擴散率層70可安置於冷表® 72上。若冷卻平板 声，之頂面藉由冷表面72而降低至低於熔體之冷凝溫 二則不同熱擴散率區之瞬變效應導致第一部分51在第二 形楚之^變冷。因此’第一部分51之溫度降低，線40 40甚一部分％之溫度降低，且板13形成。此舉允許 中，太/、生、移除任何錯位，且擴展至板13。在一實施例 經之層70、71之各向異性（anis咖py)可 導、。冷表面72可經由流體流動、氣體傳 在低=3熟習此項技術者已知的其他方法被激活，以 70及低執G之溶化溫度的溫度下操作。高熱擴散率層 態的二 =態=圖之形狀或組 14包^為冷部平板之第四實闕的透視®。此冷卻平板 卻平板3 部分5卜第二部分52 ’且界定缺口 60。此冷 一層70、亦具有高熱擴散率層7〇及低熱擴散率層71。每 曰、71^厚度可在寬度及長度方向上變化。 之邊緣另:t例中’加熱圖5至圖8中之冷卻平板14 制。在又一警Ϊ等邊緣處提供對線4〇或板13之形狀的控 、％例中，在環繞冷卻平板14之不同區域的區 19 201005138 31638pif.doc 及傳導以及H此屋力差影響氣體内的平流（—) 個第二區段81，=〇及兩個第二區段8卜雖然說明兩 此举施例甘π说更夕或更少第二區段81是可能的，且 實施例中並二區段81。第二區段81在此 80之底面82具有笛可為矩形或其他形狀。第一區段 e -溫度下操作t度84°第—區段⑽經組態以在第 區—^第; 二區段81每—去^仅δυ之咖度下刼作。第 一區㈣及第^^面心在—種情況下，可激活第 々久罘—區段81兩者。 度的溫度下摔‘中=一區段8〇在低於溶體W之冷凝溫 之線4〇如Ϊη； Γ在溶體1〇中形成具有第一寬度科 如圖10中所說明。線40 而被拉動或流動。在線 ^相對於弟一區段8 〇 ❹ 體10之冷凝溫度的.、w产下掘你，第一區段81在高於熔 種形成。在—且體實作」以允許單晶體線4〇或晶 之冷凝溫度時未 中，第二區段81被激活， 在另具體貫施例 溫度下操作。 间；炫體之熔化溫度的 在第二階段中，與在第一 在較低溫度下操作。在一特 t中相，’第二區段幻 似與第一區段80 :也 1 ’第二區段81在近 度下刼作。此溫度可低於熔體 20 201005138 31638pif.doc 10之炫化溫度。此舉將呈現具有操作寬度85❾冷卻平板 14。插作寬度85為底面82、幻的寬度。因此，板將形 成為具有大致等於操作寬度85的寬度。 在-貫施例中，區段8〇、81兩者可在一個溫度下操 作、i但第二區段81包含加熱11以獨立地改變第二區段81 的溫度。在另-情況下，可個別地修改區段8g、8i之流體 流以改變每一者的溫度。

圖10為冷卻平板之第五實施例的俯視剖面圖。在圖 中°兒明第一階段。第二區段81在高於第一區段80之 =度=操作。第-區段80在低赌體1Q之冷凝溫度的溫 又下操作，而第二區段81高於熔體1〇之冷凝溫度。此舉 形成=虛線說明之線40。每一區段8〇、81之大小及厚度 可在^度及長度方向上變化。在第二階段中，第二區段81 在與第-區段80大致相同的溫度下操作線 將增加。 卩κ見度 每A圖11為冷郃平板之第五實施例的透視圖。在此特定 二％例—中’第—區& 8〇及第二區段81安置於第三區段 =方第二區段86可在與第一區段8〇相同的溫度下操作。 ^一實施例中，第三區段86可類似於第二區段81而被激 ^及細作。在-特定實施例中，輕射屏蔽可位於區段8〇、 81、86周圍或冷卻平板14周圍。 =-實施例中，區段80、81、86可全部在一個溫度 作，但區段81、86包含加熱器以獨立地改變此等區段 、妨的溫度。在另—情況下’可個別地修改到達區段如、 201005138 31638pif.doc 81、86的流體流，以改變每一者的溫度。 ❹ 圖12為對冷卻平板之壓力控制的正視剖面圖。圖5 至圖1〗之實施例可使用壓力控制來控制自冷卻平板14至 較冷環繞物的熱流通量（heat flux)。在圖12中，自板η 至冷卻平板14及自冷卻平板14出來的箭頭表示熱傳遞。 為使用壓力來控制熱流通量，可將輻射屏蔽總成 (assembly) 120置放於冷卻平板14周圍，位於（例如）冷 卻平板14之不面向熔體1〇的表面上。圖12中所說明之^ 一輻射屏蔽總成120可含有彼此分離的多個個別屏蔽物。 屏蔽物之間的熱傳遞為轄射性及傳導性的。氣體傳導元件 可，組態以使得氣體傳導保留於分子自由狀態，使得藉由 傳^之熱傳遞的速率與壓力成比例。此舉允許草一銘円 熱傳遞，其允許自（例如）小於丨kW/m2至大於1QH 的功率密度控制。此特定範圍外的功率密度亦是可能的。 ==氣體壓力且將足夠數目之屏蔽物插入輻射屏匕蔽總 成20中，以便使屏蔽物之間的間隙保持小於氣體分子之 平，自*路徑，來實錢氣體_於分子自蛾態: ，敝總成120之有效電阻亦可允許熱流動。 ==有效電阻亦可驗_改_射屏蔽總成 井敝物的數目來控制熱傳遞。舉例而言，可以大 堆4 5_蔽物，且壓力可在大約1托與20托之 為冷卻平板之加熱器平衡的正視剖面圖。圖$ 圖11之貫施例可使用加熱器平衡來控制自冷卻平板至 22 201005138 31638pif.doc 環繞物之熱流通量。在圖φ 及自冷卻核14出來的箭縣H13至冷卻平板】4 用猶加熱$⑵來補償經由絕緣體卻定能量 ， 此特定貫關巾’輻射屏蔽麵12 平 周圍。圖U中所說明之每—輕射屏蔽總成置12(；= 分離的多_顧·。在此實 = 情況下，熱傳遞是藉由輕射及傳導運動之 力，。輕射阻力可受輻射屏蔽:120 物的數目及每一者之相應發射率控制。 =露案之範料受本文所描述之具體實施例限 」事貫上’熟習此項技術者自前面的描述内容及隨附圖 式將明白除本文所述之實施例及修改之外的本揭露案的其 ，各種實施例及修改。因此，此等其他實施例及修改意欲 屬於本揭露案之範轉。此外，儘管本文已出於特定目的在 特定環境中之特定實施方案的上下文中描述本揭露案，但 热習此項技術者將認識到，本揭露案之有用性不限於此， 且可出於任何數目之目的，在任何數目之環境中有益地實 施本揭路案。因此，應鑒於如本文所述之本揭露案的完整 範圍及精神來解釋下文所陳述之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 為更好地理解本揭露案，參看隨附圖式，其以引用之 方式併入本文中，且其中： 圖1為自溶體分離板之裝置之一實施例的剖面側視 圖。 23 201005138 31638pif.doc 圖2為自熔體拉動板之裝置之一實施例的剖面侧視 圖。 圖3為輻射冷卻之實施例的剖面正視圖。 圖4A至圖4E為線初始化之第一實施例的俯視平面 圖。 圖5為冷卻平板之第一實施例的俯視平面圖。 圖6為冷卻平板之第二實施例的俯視平面圖。 圖7為冷卻平板之第三實施例的側視剖面圖。 圖8為冷卻平板之第四實施例的透視圖。 ¥ 圖9為冷卻平板之第五貫施例的正視剖面圖。 圖10為冷卻平板之第五實施例的俯視剖面圖。 圖11為冷卻平板之第五實施例之透視圖。 圖12為對冷卻平板之壓力控制的正視剖面圖。 圖13為冷卻平板之加熱器平衡的正視刻面圖。 【主要元件符號說明】 10 :熔體

11:進料器 G 12 :溢道 13 :板/無錯位板 14 :冷卻平板 15 :面板 16 :容器 17 :通道 18 :第一點 24 201005138 31638pif.doc 19 :第二點 20 :面板 21 :裝置 22 :支撐元件 23 :裝置 40 :線 41 :錯位 42 :線之第一寬度 ^ 43:冷卻平板之第-寬度 44 :寬度 45 :冷卻平板之第二寬度 46 :板之第二寬度 50 :方向 51 :第一部分 52 :第二部分 53 :第一部分之寬度 # 54:第二部分之寬度 60 :缺口 70 :高熱擴散率層 71 :低熱擴散率層 7 2 :冷表面 80 :第一區段/區段 81 :第二區段/區段 82 :底面 25 201005138 31638pif.doc 83 :底面 84 :第一寬度 85 :操作寬度 86 :第二區段/區段 120 :輻射屏蔽總成 121 :額外加熱器

26

Claims (1)

1. 201005138 31638pif.doc 七、申請專利範圍： 1.一種自'溶體形成板的方法，包括： 使用冷卻平板在材料之溶體上形成具有第一寬度之 所述材料的板，所述板具有錯位； 相對於所述冷卻平板而輸送所述板’藉此所述錯位遷 移至所述板之邊緣；以及 隨著所述板相對於所述冷卻平板而輸送，藉由改變所

   述冷卻平板之參數來使所述板增加至第二寬度，所述第二 寬度大於所述第一寬度，所述板在所述第二寬度處不具有 所述錯位。 如甲μ寻魏w 1顯巡之自㈣形成板的方 法，其中所述輸送包括使所述熔體流動。 、土 3甘請ί利範圍第1項所述之自_形成板的方 法’ ”中财輸达包括相對於所述熔體拉動所述板。 4.如申請專利範圍第丨項所狀 法，其中所述板及所_體由料賴錯組成 法，項所述之自炫體形成板的方 法，其中所述形成包括輻射冷卻。 6. 如申請專利範圍第1 法，其帽耕卻平如成板的方 7. 如申請專利範圍第丨 7 法，其中所述參數為所述冷之自频形成板的方 溫度的溫度下的寬度。 十板在低於所述熔體之熔化 8. 如申請專利範圍第丨 、所逑之自熔體形成板的方 201005138 31638pif.doc 法’更包括相對於所述冷卻平板而輸送處於所述第二寬户 之所述板，所述板在所述第二寬度處具有均句厚度。 9.-種使用如申請專利範圍第〗項所述之自炫體形 板的方法形成的產品。 10·—種形成板的裝置，包括： 容器，界疋經組態以容納材料之熔體的通道；以及 冷卻平板，位於所述熔體上方，具有第一部分及 部分，所述第-部分具有第-寬度，所述第二部分具有^ 二寬度，所述第二寬度大於所述第—寬度。 ❹ 11.如申請專利範圍第H)項所述之ς成板的裝置，其 中所述冷部平板包括高熱擴散率層及低熱擴散率層，所述 同熱擴散率層及所述低熱擴散率層每一者在所述冷卻平板 之長度上具有不同高度。 η.如申請專利範圍第η項所述之形成板的裝置，其 中所述冷卻平板安置於冷表面上，所述冷表面被激活以在 低於所述炼體之冷凝溫度的溫度下操作。 13. 如中料利_第1G項所述之縣板的裝置，其 ❹ 中所述冷卻平板之所述第二部分界定缺口。 14. 如申請專利範圍第13項所述之形成板的裝置，其 中所述缺口經組態以均衡自所述板之熱移除。 15·如中請專利範圍第1〇項所述之形成板的裝置，其 中所述熔體經組態以自所述通道之第—點流動至第二點。 、16.如申清專利範圍第10項所述之形成板的裝置，其 中所述材料包括石夕或石夕與諸。 28 201005138 31638pif.doc 17·一種形成板的裝置，包括： 谷為’界定經組_以容納材料之炫體的通道；以及 —~ °卩平板，位於所述熔體上方，所述冷卻平板具有一 第了區&及多個第二區段，與所述第—區段相比，所述多 個第二區段經組態以獨立地控制溫度。 18. 如申請專利範圍第17項所述之形成板的裝置，其 中所述熔體經組態以自所述通道之第—點流動至第二點。

   19. 如申請專利範圍第17項所述之形成板的裝置”，其 中所述材料包括矽或矽與鍺。 〃 置’更 區段相 20.如申請專利範圍第17項所述之形成板的裳 包括第三區段，所述第三區段經組態以與所述第— 比獨立地控制溫度。 29