(57)【要約】リボン結晶を成長する方法は、るつぼを提供し、るつぼは、溶融材料を収納し、溶融材料を通って少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成する。方法は、その後、流体を、部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分に向け、所与の部分を対流的に冷却する。リボン結晶を形成する装置は、溶融材料を収納するるつぼと、ガスジェットとを含み、るつぼは、リボン結晶を成長するための溶融材料に糸を通す糸穴を形成し、ガスジェットは、成長中のリボン結晶に向かってガスを概ね内側に向けるための、内側に面する出口ポートを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リボン結晶を成長させる方法であって、該方法は、
溶融材料に少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成することと、
該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分を対流により冷却することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記糸のうちの１つによって概ね画定される縁を有し、該部分的に形成されたリボン結晶は、また、該縁から離れて配置された内側部分を有し、該所与の部分は、該縁と該内側部分との間にあり、対流により冷却することは、該所与の部分の厚さを該内側部分の厚さより大きくさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記溶融材料との界面を形成し、対流により冷却することは、対流冷却を変化させて、該界面の位置を変化させることを含み、前記所与の部分は、該界面の該位置の関数である厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
対流により冷却することは、流体の流れを前記所与の部分の方向に向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
流体送達装置は、前記流体の流れを、前記所与の部分に当たるように向け、前記流体の流れは、該所与の部分に接触した後で、前記部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し、該流体の流れが該第２の部分を冷却する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
流体送達装置は、前記流体の流れを前記所与の部分の方向に向け、該流体送達装置は、該所与の部分を放射的に冷却する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記溶融材料との界面を形成し、対流により冷却することは、ガスの流れを、前記所与の部分の特定の位置に接触するように向けることを含み、該特定の位置は、該界面から間をおいて配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、リボン幅を有し、前記所与の部分は、該リボン幅の約半分以下の幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
リボン結晶を成長させる方法であって、該方法は、
溶融材料を収納するるつぼを提供することと、
溶融材料に少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成することと、
該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分に流体を向けることであって、該流体は、該所与の部分を対流により冷却する、ことと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記糸のうちの１つによって概ね画定される縁を有し、該部分的に形成されたリボン結晶は、また、該縁から間をおいて配置された内側部分を有し、前記所与の部分は、該縁と該内側部分との間にあり、流体を向けることは、該所与の部分の厚さを該内側部分の厚さよりも大きくすることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
流体を向けることは、前記流体を前記所与の部分に向けるジェットを提供することを含み、該ジェットは、該所与の部分を放射的に冷却する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ジェットは、前記流体の流れを前記所与の部分に当たるように向け、該流体の流れは、該所与の部分に接触した後で、前記部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し、該流体の流れが該第２の部分を冷却する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体は、ジェットから前記所与の部分に向って吹き込まれるガスを含み、該ガスは、約１００℃〜４００℃の間の温度である、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記溶融材料との界面を形成し、さらに、前記流体は、前記所与の部分の特定の位置に接触し、該特定の位置は、該界面から間をおいて配置されている、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
リボン結晶を形成する装置であって、該装置は、
溶融材料を収納するるつぼであって、該るつぼは、リボン結晶を成長させるための溶融材料に糸を通す糸穴を形成する、るつぼと、
該成長しているリボン結晶に向かってガスを概ね内側に向けるための、内側に面する出口ポートを有するガスジェットと
を含む、装置。
【請求項１６】
前記ガスジェットは、放射冷却材料を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記放射冷却材料は、グラファイトを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ガスジェットは、前記るつぼから水平に距離をおいて配置されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
第２のガスジェットをさらに含み、前記第１のガスジェットは、ガスを第１の方向に向け、該第２のガスジェットは、ガスを第２の方向に向け、該第１および第２の方向は、異なる方向であり、概ね平行である、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１のガスジェットおよび第２のガスジェットは、概ね同軸であるそれぞれのガスの流れを生成する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記糸穴を通る糸と、成長しているリボン結晶とをさらに含む、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して結晶成長に関し、より具体的には、本発明は、リボン結晶の成長に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハは、太陽電池、集積回路、およびＭＥＭＳデバイスのような、半導体デバイスの幅広い多様性のビルディングブロックである。例えば、マサチューセッツ州マールボロのＥｖｅｒｇｒｅｅｎ  Ｓｏｌａｒ，Ｉｎｃ．は、周知の「リボン引き上げ（ｒｉｂｂｏｎ  ｐｕｌｌｉｎｇ）」技術によって製造されたシリコンウェハから太陽電池を形成している。
【０００３】
リボン引き上げ技術は、高品質シリコン結晶を生成するために、実証されたプロセスを使用する。そのようなプロセスは、しかしながら、破断し易い比較的薄い領域を有するリボン結晶を生成し得る。例えば、図１は、従来技術のリボン結晶１０Ａの部分断面図を模式的に示している。この断面図は、リボン結晶１２の残りの部分の厚さに比較して薄い、いわゆる「ネック領域１２」を示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題を避けるために、従来のリボン引き上げ炉は、成長中のリボン結晶と溶融シリコンとの間の界面の形状と高さを変化するために、メニスカスシェーパを有し得、それにより、ネック領域１２を排除している。この問題に対して有益ではあるが、適切な炉の動作を確実にするために、メニスカスシェーパが必然的に定期的な間隔で洗浄されなければならない。結果として、結晶成長プロセス全体は、メニスカスシェーパを洗浄するために中止されなければならなく、従って歩留りを低下する。さらに、メニスカスシェーパ洗浄は、手動／オペレータの干渉を必要とし、従って、製造コストを上昇する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの実施形態によると、リボン結晶を成長する方法は、溶融材料を通って、少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成する。方法は、また、部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分を対流的に冷却する。
【０００６】
部分的に形成されたリボン結晶は、縁と、内側部分と、所与の部分とを有し、該縁は、前記糸のうちの１つによって概ね画定されており、該内側部分は、該縁から離れて配置されており、該所与の部分は該縁と該内側部分との間にある。対流冷却の場合、方法は、該所与の部分の厚さを該内側部分の該厚さより大きくさせ得る。いくつかの実施形態では、対流冷却は、対流冷却を変化して、該界面の位置を変化することを含み得る。前記所与の部分は、結果として、該界面の該位置の関数である厚さを有する。
【０００７】
様々な実施形態において、対流冷却は、前記流体の流れを前記所与の部分に向けることによって遂行される。例えば、流体送達装置は、前記流体の流れを、前記所与の部分に当たるように向け得る。実際、前記流体の流れは、部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し（該所与の部分に接触した後で）、該第２の部分を冷却する。成長中のリボン結晶を対流的に冷却することに加えて、該流体送達装置は、該所与の部分を放射的に冷却し得る。
【０００８】
成長の間、前記部分的に形成されたリボン結晶は、リボン幅を有する。前記所与の部分は、該リボン幅の約半分を超えない幅を有し得る。
【０００９】
本発明の他の実施形態によると、リボン結晶を成長する方法は、溶融材料を収納するためのるつぼを提供し、溶融材料を通って、少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成する。その後、方法は、該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分に流体を向け、該所与の部分を対流的に冷却する。
【００１０】
本発明の他の実施形態によると、リボン結晶を形成する装置は、溶融材料を収納するためのるつぼを有する。るつぼは、リボン結晶を成長するための溶融材料を通って糸を通す糸穴を形成する。該装置は、また、該成長中のリボン結晶に向かってガスを概ね内側に向けるために、内側に面する出口ポートを有するガスジェットを有する。
【００１１】
いくつかの実施形態では、前記ガスジェットは、前記るつぼから水平に距離をおいて配置されている。さらに他の実施形態では、該装置は、第２のガスジェットを有する。前記第１のガスジェットは、ガスを第１の方向に向け、該第２のガスジェットは、ガスを第２の方向に向ける。例示的な該第１および第２の方向は、異なる方向であり、概ね平行である。例えば、前記第１のガスジェットおよび第２のガスジェットは、概ね同軸であるそれぞれのガスの流れを生成し得る。
【００１２】
いくつかの実施形態は、また、前記糸穴を通る糸および成長中のリボン結晶をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
当業者は、すぐ下にまとめられた図面を参照して、以下の「例示的実施形態の記述」から本発明の様々な実施形態の利点をより完全に容易に理解するであろう。
【図１】図１は、従来技術のリボン結晶の部分断面を模式的に示している。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態に従って生成され得るリボン結晶の上面図を模式的に示している。
【図３】図３は、図２の３−３で横切るリボン結晶の断面図を模式的に示している。
【図４】図４は、本発明の例示的実施形態を実装するリボン結晶炉の一部分を模式的に示している。
【図５】図５は、形成中のプロセスでのリボン結晶を模式的に示している。
【図６】図６は、本発明の例示的実施形態に従ったリボン結晶を形成するプロセスの一部分を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（例示的実施形態の記述）
本発明の例示の実施形態は、図１に示されたように、薄いネック領域のないリボン結晶を形成する。従って、リボン結晶は、その大体の領域においては、破断しにくい。それを目的として、様々な実施形態が対流冷却技術を使用し、リボン結晶成長の１つ以上の特定の領域を局所的に冷却する。様々な実施形態の詳細は、以下で議論される。
【００１５】
図２は、本発明の例示的実施形態に従って構成されたリボン結晶１０Ｂを模式的に示している。他のリボン結晶と同様な方法で、このリボン結晶１０Ｂは、概ね長方形の形状と、その前面および後面に比較的大きな表面領域とを有している。例えば、リボン結晶１０Ｂは、約３インチの幅、および６インチの長さを有し得る。当業者には公知のように、長さは、作業者が、成長中にリボン結晶１０Ｂのどこを切断したいのかに依存して、大きく変化し得る。加えて、幅は、その２つの糸１４（図３）の分離に依存して変化し得る。従って、具体的な長さおよび幅の議論は、例示的であり、本発明の様々な実施形態を限定する意図ではない。さらに、リボン結晶１０Ｂの厚さは、変化し、その長さおよび幅の大きさに比べて非常に薄い。
【００１６】
より具体的には、図３は、図２の３−３で横切るリボン結晶１０Ｂの断面図を模式的に示している。事前準備として、図３は、正確な縮尺では描かれていないことに注意が必要である。そうではなく、記述目的のみの模式図であると見なされるべきである。特に、リボン結晶１０Ｂは、シリコン（例えば、ポリシリコン）によってカプセル化された１対の糸１４から形成されている。シリコンによって囲まれてはいるが、糸１４および糸１４の外周のシリコンは、概ね、リボン結晶１０Ｂの縁を形成する。
【００１７】
リボン結晶１０Ｂは、また、３つの隣接した部分、つまり、それを通る第１の糸１４を有する第１端セクション１６、中間セクション１８、およびそれを通る第２の糸１４を有する第２端セクション２０を有していると見なされる。例示的実施形態では、中間セクション１８は、リボン結晶１０Ｂの全長の７５％を構成する。第１および第２端セクション１６および２０は、従って、合わせてリボン結晶１０Ｂの全長の約２５％を構成する。
【００１８】
示されたように、リボン結晶１０Ｂの厚さは、第１端セクション１６の端から、第１セクション１６と中間セクション１８との境界へ横断する場合、一般に増加する。厚さは、その後、中間セクション１８の概ね中心まで減少を始め、その後、中間セクション１８と第２端セクション２０との境界まで増加する。第１端セクション１６と同様に、リボン結晶１０Ｂの厚さは、第２端セクション２０の縁から、第２端セクション２０と中間セクション１８との境界に横断する場合、一般に増加する。結果として、図１に示されたように、どちらの端セクション１６または２０も脆弱なネック１２を有しない。
【００１９】
例として、リボン結晶１０Ｂは、図３の矢印Ａ−Ａの間（つまり、第１セクション内）に概ね識別される第１の部分、および、同様に図３の矢印Ｂ−Ｂの間（つまり、中間セクション１８内）に識別される内側部分を有していると見なされる。縁と内側部分Ｂ−Ｂとの間にある第１の部分Ａ−Ａは、内側部分Ｂ−Ｂよりも大きい厚さを有する。例えば、第１の部分Ａ−Ａは、約２５０ミクロンの厚さを有し得、一方、内側部分Ｂ−Ｂは、約２００ミクロンの厚さを有し得る。もちろん、リボン結晶１０Ｂの異なる部分は、部分Ａ−ＡとＢ−Ｂとの間の関係と同様な関係を有し得る。例えば、リボン結晶縁に近い他の部分は、いくらか内側の部分よりも大きい厚さを有し得る。
【００２０】
相対的な厚さ、寸法、サイズの議論は、例示的であり、本発明のすべての実施形態を限定するものではないことに注意すべきである。例えば、中間セクション１８は増加する一方で、端セクション１６および２０の厚さは、実質的に一定である。他の例として、製造許容範囲を主題として、厚さは、リボン結晶１０Ｂ全体にわたって実質的に均一であり得、あるいは、厚さは、セクション１６、１８、２０のうちの１つの内で、あるいは、セクション１６、１８、２０のうちの２つ以上の内で、大きかったり小さかったりし得る。さらに他の実施形態では、中間セクション１８が、リボン結晶１０Ｂの全長の半分より小さい部分を構成する一方で、２つの端セクションは、合わせてリボン結晶１０Ｂの全長の半分より大きい部分を構成し得る。
【００２１】
例示的実施形態は、図２および３に示されたリボン結晶１０Ｂを生成するために、図４に示された炉２２を使用し得る。図４は、使用中のこの炉を模式的に示しており、従って、溶融シリコンおよび、溶融シリコンから引き上げられているリボン結晶１０Ｂを示している。具体的には、図４に示された炉２２は、上記溶融シリコンを収容するるつぼ２６を支持する支持構造２４を有している。加えて、炉２２は、また、いくらかの放射冷却効果を提供する複数の冷却バー２８を有する。冷却バー２８は、選択的であり、従って、炉２２から省かれてもよい。
【００２２】
るつぼ２６は、２つの高温糸１４を受容する１対の糸穴３０（そのうちの１つのみが示されている）を形成し、高温糸は、基本的に、成長中のシリコンリボン結晶１０Ｂの縁領域を形成する。いくつかの実施形態では、るつぼ２６は、複数対の糸穴３０（例えば、４対の糸穴３０）を有し、複数のリボン結晶１０Ｂを同時に成長する。
【００２３】
るつぼ２６は、グラファイトから形成され得、好ましくは、溶融シリコンをその融点より上に維持できる温度まで抵抗加熱される。さらに、図４に示されたるつぼ２６は、その幅よりもずっと大きい長さを有している。例えば、るつぼ２６の長さは、その幅の３倍以上大きくあり得る。もちろん、いくつかの実施形態では、るつぼ２６は、この方法で細長くされてはいない。例えば、るつぼ２６は、ある程度、正方形形状を有し得るか、あるいは、非長方形形状を有し得る。
【００２４】
例示の実施形態によると、炉２２は、図１に関して上述した脆弱なネック１２の問題を実質的に排除する方法で、成長中のリボン結晶１０Ｂを冷却する性能を有する。具体的には、炉２２は、成長中のリボン結晶１０Ｂ（例えば、第１および／または、第２端セクション１６および２０）の特定部分を冷却する冷却装置を有し、従って、それらの領域のその厚さを効果的に増加する。
【００２５】
その目的に対して、本発明者は、対流冷却技術がこのゴールを達成するために採用され得ることを発見して驚いた。より具体的には、溶融シリコンは、一般に、約１４２０℃を超える温度のような、非常に高い温度に維持されている。例えば、溶融シリコンは、１４２０℃と１４４０℃との間の温度に維持され得る。発明者の理解としては、当業者は、概して、それらの温度に近づくなにかを冷却するためには、対流冷却を使用しないであろう。
【００２６】
発明者らは、しかしながら、数ある理由で特に、各冷却装置が成長中のリボン結晶１０Ｂの非常に小さい部分のみを冷却するので、この場合には対流冷却で足りることを発見して驚いた。そのような小領域に対応する総質量は、非常に小さく、また、その厚さに比べて、比較的大きな表面積を有している。従って、所与のこれらの条件で、発明者は、対流冷却が所望の応用に対して十分であることを発見した。
【００２７】
従って、その目的のために、図４に示された実施形態は、成長中のリボン結晶１０Ｂのはっきりと区別できる部分に向かってガスを概ね向ける出口を有する、複数のガスジェット３２を有する。示されたように、それぞれの成長中のリボン結晶１０Ｂは、ガスジェット３２の２つの関連した対を有する。ガスジェット３２の１つの対は、リボン結晶１０Ｂの第１端セクション１６を冷却し、ガスジェット３２の第２の対は、リボン結晶１０Ｂの第２端セクション２０を冷却する。対の各ジェット３２は、例示的にリボン結晶１０Ｂの実質的に同じ部分の反対側を冷却する。従って、図４に示された各対のジェット３２は、概ね平行であるが逆方向にガス流を向ける。例えば、対の中の一方のジェット３２のガス流は、その対の他方のジェット３２によって生成されたガス流と、概ね同軸であり得る（２つの流れは、成長中のリボン結晶１０Ｂによって提供される分離のために、混ざらない）。
【００２８】
冷却機能の制御を改善するために、ガスジェット３２は、実質的に円柱状のガス流をリボン結晶１０Ｂに好ましくは提供する。その目的のために、例示的実施形態は、その内側ボアの内径に比べて、比較的長い管を使用する。例えば、管の長さの内径に対する比は、１０あるいはより大きいオーダであり得る。管は、従って、約１ミリメータの実質的に一定の内径および約１２ミリメータの長さを有し得る。
【００２９】
例示的ガスの流れは、それぞれ、リボン結晶の比較的小さい部分に直接当たる。実際、この比較的小さい部分は、冷却されることを意図された全体のセクション／部分よりずっと小さい（第１の端セクション１６のように）。例えば、柱状のガスの流れの概ね中心は、結晶縁から約１ミリメータ縦に、かつ、溶融シリコンと成長中のリボン結晶の界面の上で約１ミリメータ水平において、リボン結晶１０Ｂに接触するように狙いを付けられ得る（以下で議論され、参照番号３４によって識別される）。この比較的小さい部分との接触は、しかしながら、ガスの温度をある範囲で上昇し得るが、必ずしもその後の冷却効果を除くものではない。従って、リボン結晶１０Ｂのこの小さい領域に当たった後に、ガスは移動し、リボン結晶１０Ｂの他の部分に接触し、従って、また、計画によって、それの他の部分を冷却する。結局は、ガスは消散し、残っているガスは、もはやリボン結晶１０Ｂを冷却する能力を有さない温度にまで加熱する。ガスは、このようにして、リボン結晶１０Ｂに接触するので、冷却勾配を形成すると見なされる。従って、例示の方法によって、ガスジェット３２は、リボン結晶１０Ｂの第１端セクション１６全体を、この一次および二次冷却効果の両方で実質的に冷却する。
【００３０】
冷却されている領域の全サイズは、いくつかの異なるファクタに依存する。とりわけ、そのようなファクタは、ガス流量、ガス種、ジェット３２のサイズ、成長中の結晶１０Ｂのスピード、溶融シリコンの温度、および、ガスジェット３２の位置を含み得る。
【００３１】
例示的実施形態は、いくつかのガス種および流量のどれでも使用でき、成長中のリボン結晶１０Ｂの局所厚さを制御する。例えば、いくつかの実施形態は、毎分４０リッターまでの流量で流れるアルゴンガスを使用する。流量は、ジェット３２の出口から成長中のリボン結晶１０Ｂへの距離、リボン結晶１０Ｂの所望の冷却領域、成長中のリボン結晶１０Ｂの質量、およびガスの温度を含む、いくつかのファクタに基づいて決定されるべきである。しかしながら、流量が、成長中のリボン結晶１０Ｂに損傷を与え得るほどには高くないことを確証することを、心に留めておくべきである。従って、高い流量は冷却を改善するが、リボン結晶１０Ｂに損傷を与え得る可能性がある。
【００３２】
さらに、上の例では、アルゴンガスが、１００℃から４００℃の温度（例えば、２００℃）でジェット３２から放射され得る。もちろん、他の特性を有する他のガスが使用され得る。従って、アルゴンおよび具体的な温度の議論は、本発明の様々な態様を限定すべきではない。
【００３３】
成長中のリボン結晶１０Ｂを対流的に冷却することに加えて、ガスジェット３２は、また、放射冷却のソースとしても働く。具体的には、例示的実施形態において、ガスジェット３２は、ヒートシンクとして効果的に働く材料から形成される。例えば、ガスジェット３２は、グラファイトから形成され得る。従って、成長中のリボン結晶１０Ｂに比較的近い近位に配置された場合、ガスジェット材料は、局所的に熱を吸収し、従って、成長リボン結晶１０Ｂの所望の部分への冷却効果を進める。それぞれのガスジェット３２は、従って、２つの冷却ソース、つまり対流冷却と放射冷却、を提供しているように見なされ得る。
【００３４】
代替の実施形態では、しかしながら、ガスジェット３２は、成長中のリボン結晶１０Ｂを放射的に冷却できる材料から形成されてはいない。代わりに、ジェット３２は、成長中のリボン結晶１０Ｂへの無視できる冷却効果と同程度の効果を提供する材料から作られ得る。
【００３５】
具体的なガスジェット３２は、任意の数の異なる位置に配置され得ることに注意が必要である。例えば、それらを冷却部分、つまり、第１および第２の端セクション１６および２０のすべてに配置するより（あるいは、それに加えて）、ガスジェット３２は、また、冷却部分、つまり、中間セクション１８のすべてに配置され得る。他の例として、炉２２はリボン結晶１０Ｂの一方の側に、リボン結晶１０Ｂの他方の側よりも多くのガスジェット３２を有し得る。応用の性質がこのように、ガスジェット３２の数および位置を指図する。
【００３６】
るつぼ２６は、炉２２から除去可能であり得る。そうするために、炉がシャットダウンされる場合、作業者は、るつぼ２６を、炉２２から縦方向に単に持ち上げればよい。除去を簡単にするために、ガスジェット３２は、好ましくは、るつぼ２６の垂直面から水平に距離をおき、その除去を容易にしている。例えば、るつぼ２６が約４センチメータの幅を有している場合ならば、所与の対のガスジェット３２は、約４センチメータより大きく離間しており、従って、容易なるつぼの除去のための十分なクリアランスを提供している。
【００３７】
さらに、それぞれのガスジェット３２の垂直位置は、リボン結晶１０Ｂの厚さに影響する。具体的には、背景として、成長中のリボン結晶１０Ｂが溶融シリコンを出会う点は、しばしば、界面と呼ばれる。図５に示されたように、界面３４は、溶融シリコンの最上面から垂直に上方に延びているメニスカスの頂部を、実効的に形成する。メニスカスの高さは、リボン結晶の厚さに影響する。特に、高いメニスカスは、短いメニスカスの頂部の厚さに比較した場合、その頂部に非常に薄い厚さを有している。
【００３８】
当業者には公知のように、この領域での、あるいはこの領域近くでの厚さは、成長中のリボン結晶１０Ｂの厚さを決定する。言い換えれば、成長中のリボン結晶１０Ｂの厚さは、界面３４の位置あるいは高さの関数である。当業者には公知のように、メニスカス周りの領域の温度は、メニスカス／界面３４の高さを制御する。具体的には、その領域の温度が冷たい場合、メニスカス／界面３４は、温度が暖かい場合よりも低くなるであろう。
【００３９】
従って、ガスジェット３２の冷却効果は、メニスカスの高さを直接制御し、結果として、成長中のリボン結晶１０Ｂの厚さを制御する。炉２２は、従って、ガス流量、ガスが流れる温度、ガスジェット３２の間隔等のような、システムパラメータを制御し、界面３４の高さを制御するように構成されている。これは、成長の間、あるいは成長プロセスを始める前のいずれでも変化し得、界面３４の位置を変化する。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ガスジェット３２は、可動であり得る。例えば、ガスジェット３２は、固定的に配置され得るが、枢動可能であり得る。他の例では、ガスジェット３２は、炉２２に沿って水平に動くように、スライド可能に接続され得る。
【００４１】
図６は、リボン結晶１０Ｂを形成する、部分的な、単純化したプロセスを示す。第１のステップの前に、るつぼ２６は溶融シリコンで満たされる。このように、プロセスはステップ６００で始まり、ステップ６００は、るつぼ２６中の糸穴３０を通って糸１４を通す。これらが溶融シリコンから現れるとき、これらの糸１４は、成長中のリボン結晶１０Ｂを実効的に形成する。
【００４２】
プロセスは、ステップ６０２に続き、成長中のリボン結晶１０Ｂの１つ以上の部分を冷却する。上に注解したように、プロセスは、対流冷却のみ、あるいは、対流冷却および放射冷却の両方で冷却する。
【００４３】
従って、成長中のリボン結晶１０Ｂを対流的に冷却することによって、例示的実施形態は、上記のネックによって起こされる破断問題を実質的に和らげる。これは、同様な目的のために追加されたコンポーネントのための作業者の徹底的な洗浄作業の必要なしで、歩留りを向上する。
【００４４】
上の議論は本発明の様々な例示的実施形態を開示しているが、当業者が、本発明の真の範囲から外れることなく、本発明の利点のいくつかを達成する様々な修正を行い得ることは明白である。
【図１】
2010528971.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010528971.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010528971.tif 000007
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年2月2日(2010.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リボン結晶を成長させる方法であって、該方法は、
冷却装置を提供することと、
溶融材料に少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成することと、
該冷却装置を用いて、該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分を対流により冷却することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記糸のうちの１つによって概ね画定される縁を有し、該部分的に形成されたリボン結晶は、また、該縁から離れて配置された内側部分を有し、該所与の部分は、該縁と該内側部分との間にあり、対流により冷却することは、該所与の部分の厚さを該内側部分の厚さより大きくさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記溶融材料との界面を形成し、対流により冷却することは、対流冷却を変化させて、該界面の位置を変化させることを含み、前記所与の部分は、該界面の該位置の関数である厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
対流により冷却することは、流体の流れを前記所与の部分の方向に向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
流体送達装置は、前記流体の流れを、前記所与の部分に当たるように向け、前記流体の流れは、該所与の部分に接触した後で、前記部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し、該流体の流れが該第２の部分を冷却する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
流体送達装置は、前記流体の流れを前記所与の部分の方向に向け、該流体送達装置は、該所与の部分を放射的に冷却する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記溶融材料との界面を形成し、対流により冷却することは、ガスの流れを、前記所与の部分の特定の位置に接触するように向けることを含み、該特定の位置は、該界面から間をおいて配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、リボン幅を有し、前記所与の部分は、該リボン幅の約半分以下の幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
リボン結晶を成長させる方法であって、該方法は、
溶融材料を収納するるつぼを提供することと、
溶融材料に少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成することと、
該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分に流体を向けることであって、該流体は、該所与の部分を対流により冷却する、ことと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記糸のうちの１つによって概ね画定される縁を有し、該部分的に形成されたリボン結晶は、また、該縁から間をおいて配置された内側部分を有し、前記所与の部分は、該縁と該内側部分との間にあり、流体を向けることは、該所与の部分の厚さを該内側部分の厚さよりも大きくすることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
流体を向けることは、前記流体を前記所与の部分に向けるジェットを提供することを含み、該ジェットは、該所与の部分を放射的に冷却する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ジェットは、前記流体の流れを前記所与の部分に当たるように向け、該流体の流れは、該所与の部分に接触した後で、前記部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し、該流体の流れが該第２の部分を冷却する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体は、ジェットから前記所与の部分に向って吹き込まれるガスを含み、該ガスは、約１００℃〜４００℃の間の温度である、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記部分的に形成されたリボン結晶は、前記溶融材料との界面を形成し、さらに、前記流体は、前記所与の部分の特定の位置に接触し、該特定の位置は、該界面から間をおいて配置されている、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
リボン結晶を形成する装置であって、該装置は、
溶融材料を収納するるつぼであって、該るつぼは、リボン結晶を成長させるための溶融材料に糸を通す糸穴を形成する、るつぼと、
該成長しているリボン結晶に向かってガスを概ね内側に向けるための、内側に面する出口ポートを有するガスジェットと
を含む、装置。
【請求項１６】
前記ガスジェットは、放射冷却材料を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記放射冷却材料は、グラファイトを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ガスジェットは、前記るつぼから水平に距離をおいて配置されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
第２のガスジェットをさらに含み、前記第１のガスジェットは、ガスを第１の方向に向け、該第２のガスジェットは、ガスを第２の方向に向け、該第１および第２の方向は、異なる方向であり、概ね平行である、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１のガスジェットおよび第２のガスジェットは、概ね同軸であるそれぞれのガスの流れを生成する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記糸穴を通る糸と、成長しているリボン結晶とをさらに含む、請求項１５に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
いくつかの実施形態は、また、前記糸穴を通る糸および成長中のリボン結晶をさらに含む。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
リボン結晶を成長させる方法であって、該方法は、
溶融材料に少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成することと、
該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分を対流により冷却することと
を含む、方法。
（項目２）
上記部分的に形成されたリボン結晶は、上記糸のうちの１つによって概ね画定される縁を有し、該部分的に形成されたリボン結晶は、また、該縁から離れて配置された内側部分を有し、該所与の部分は、該縁と該内側部分との間にあり、対流により冷却することは、該所与の部分の厚さを該内側部分の厚さより大きくさせることを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記部分的に形成されたリボン結晶は、上記溶融材料との界面を形成し、対流により冷却することは、対流冷却を変化させて、該界面の位置を変化させることを含み、上記所与の部分は、該界面の該位置の関数である厚さを有する、項目１に記載の方法。
（項目４）
対流により冷却することは、流体の流れを上記所与の部分の方向に向けることを含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
流体送達装置は、上記流体の流れを、上記所与の部分に当たるように向け、上記流体の流れは、該所与の部分に接触した後で、上記部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し、該流体の流れが該第２の部分を冷却する、項目４に記載の方法。
（項目６）
流体送達装置は、上記流体の流れを上記所与の部分の方向に向け、該流体送達装置は、該所与の部分を放射的に冷却する、項目４に記載の方法。
（項目７）
上記部分的に形成されたリボン結晶は、上記溶融材料との界面を形成し、対流により冷却することは、ガスの流れを、上記所与の部分の特定の位置に接触するように向けることを含み、該特定の位置は、該界面から間をおいて配置されている、項目１に記載の方法。
（項目８）
上記部分的に形成されたリボン結晶は、リボン幅を有し、上記所与の部分は、該リボン幅の約半分以下の幅を有する、項目１に記載の方法。
（項目９）
リボン結晶を成長させる方法であって、該方法は、
溶融材料を収納するるつぼを提供することと、
溶融材料に少なくとも２つの糸を通し、部分的に形成されたリボン結晶を生成することと、
該部分的に形成されたリボン結晶の所与の部分に流体を向けることであって、該流体は、該所与の部分を対流により冷却する、ことと
を含む、方法。
（項目１０）
上記部分的に形成されたリボン結晶は、上記糸のうちの１つによって概ね画定される縁を有し、該部分的に形成されたリボン結晶は、また、該縁から間をおいて配置された内側部分を有し、上記所与の部分は、該縁と該内側部分との間にあり、流体を向けることは、該所与の部分の厚さを該内側部分の厚さよりも大きくすることを含む、項目９に記載の方法。
（項目１１）
流体を向けることは、上記流体を上記所与の部分に向けるジェットを提供することを含み、該ジェットは、該所与の部分を放射的に冷却する、項目９に記載の方法。
（項目１２）
上記ジェットは、上記流体の流れを上記所与の部分に当たるように向け、該流体の流れは、該所与の部分に接触した後で、上記部分的に形成されたリボン結晶の第２の部分に接触し、該流体の流れが該第２の部分を冷却する、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
上記流体は、ジェットから上記所与の部分に向って吹き込まれるガスを含み、該ガスは、約１００℃〜４００℃の間の温度である、項目９に記載の方法。
（項目１４）
上記部分的に形成されたリボン結晶は、上記溶融材料との界面を形成し、さらに、上記流体は、上記所与の部分の特定の位置に接触し、該特定の位置は、該界面から間をおいて配置されている、項目９に記載の方法。
（項目１５）
リボン結晶を形成する装置であって、該装置は、
溶融材料を収納するるつぼであって、該るつぼは、リボン結晶を成長させるための溶融材料に糸を通す糸穴を形成する、るつぼと、
該成長しているリボン結晶に向かってガスを概ね内側に向けるための、内側に面する出口ポートを有するガスジェットと
を含む、装置。
（項目１６）
上記ガスジェットは、放射冷却材料を含む、項目１５に記載の装置。
（項目１７）
上記放射冷却材料は、グラファイトを含む、項目１６に記載の装置。
（項目１８）
上記ガスジェットは、上記るつぼから水平に距離をおいて配置されている、項目１５に記載の装置。
（項目１９）
第２のガスジェットをさらに含み、上記第１のガスジェットは、ガスを第１の方向に向け、該第２のガスジェットは、ガスを第２の方向に向け、該第１および第２の方向は、異なる方向であり、概ね平行である、項目１５に記載の装置。
（項目２０）
上記第１のガスジェットおよび第２のガスジェットは、概ね同軸であるそれぞれのガスの流れを生成する、項目１９に記載の装置。
（項目２１）
上記糸穴を通る糸と、成長しているリボン結晶とをさらに含む、項目１５に記載の装置。
【国際調査報告】
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