JP2002175996A - 結晶シート製造装置および結晶シート製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却体３０を融液に浸漬させて結晶シート生
成する製造方法において、坩堝２３の小形化を図り、か
つ冷却体３０の侵入角度および引き上げ角度の最適化を
図ることができる結晶シート製造装置とその方法を提供
する 【解決手段】 冷却体３０は、水平移動して位置決めさ
れ、かつ上下移動および水平な回転軸まわりに回転する
ことができる。これによって、従来の結晶シート製造装
置に比べて、坩堝容積の縮小によるＳｉ材料の無駄が排
除できる。また融液面への適切な侵入角度、融液面から
の適切な引き上げ角度を調整可能であり、結晶シートの
品質の向上が図れ、生産コストを大きく低下することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属もしくは半導
体の融液から板状の基体である結晶シートを製造する結
晶シート製造装置および製造方法に関するものである。
特に低コスト太陽電池用シート状Ｓｉ（シリコン）基板
の製造装置および製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池に用いられている多結晶Ｓｉを
作製する従来の代表的な技術として、不活性雰囲気中で
リンあるいはボロン等のドーパントを添加した高純度Ｓ
ｉ材料を坩堝中で加熱溶融させ、この融液を鋳型に流込
んで冷却し、多結晶インゴットを得る鋳造方法がある。
この多結晶インゴットは、さらにスライシング工程を経
て太陽電池に使用されるシート状Ｓｉ基板が得られる。

【０００３】従来方法では、Ｓｉ鋳造工程に加え、高い
コストを要するスライシング工程が必要なこと、またこ
のスライシング工程でワイヤまたは内周刃の厚み分以上
の材料ロスを生じること等、低コスト化を図るうえで大
きな障害になっていた。

【０００４】これにかわり、他の従来の技術としてスラ
イシング工程を省略し、溶融Ｓｉからシート状のＳｉ基
板を直接作製する方法として、平坦なシート生成面を有
する冷却体をＳｉ融液中に一定時間浸漬させ、冷却体の
シート生成面にＳｉを付着、成長させるＳｉシート製造
方法が本件出願人によって提案されている。

【０００５】図１０は、冷却体を用いた従来の結晶シー
ト製造装置１００を示す断面図である。図１０に示すよ
うに、結晶シート製造装置１００は、Ｓｉ融液１２２が
貯留される坩堝１２３の上方に回転機構を有する円筒状
の回転体９２が配置される。回転体９２は回転軸９０を
有し、回転軸９０の軸線は、水平に配置される。また回
転体９２の外周部を覆うようにＳｉを凝固、成長させる
ための冷却体９３が複数（図１０中では１２個）配置さ
れる。回転軸９０に接続される回転機構によって複数の
冷却体９３と回転体９２とが一体に回転する。

【０００６】このとき回転体９２の最も下方に位置する
冷却体９３ａだけが、Ｓｉ融液中に浸漬する。冷却体９
３のシート生成面９４は、Ｓｉ融液よりも低温に保持さ
れ、一定時間Ｓｉ溶液中に浸漬されることによって、Ｓ
ｉ結晶が凝固、成長し、冷却体９３ａのシート生成面９
４ａに沿って、シート状のＳｉ結晶が形成される。した
がって、回転体９２が回転するとともに、複数の冷却体
が順次Ｓｉ融液に浸漬し、各冷却体９３にシート状のＳ
ｉ結晶を形成することができる。次に形成された結晶シ
ートをシート生成面９４から剥離させることによって、
結晶シートを得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示すような従
来の技術の結晶シート製造装置１００は、Ｓｉ融液中に
浸漬する複数の冷却体９３を回転体９２の外周部を覆う
ように配置される。これら冷却体９３が回転軸９０と一
体に回転するので、冷却体９３の最外周部が描く軌跡
は、冷却体９３のシート生成面９４の寸法によって異な
る。

【０００８】図１１は、冷却体９３の回転移動の模式図
を示す該略図である。たとえば１５０ｍｍ×１５０ｍｍ
の正方形のＳｉシートを形成する場合、冷却体９３の最
外周部の描く軌跡Ｓ２の半径Ｒは２９９．４ｍｍとな
る。また最下方に位置する冷却体９３ａの回転方向Ｃの
寸法Ｂ２（シート幅方向寸法）は１５０ｍｍとなる。こ
こで上下方向Ｚ１，Ｚ２は鉛直な方向であり、幅方向Ｘ
１，Ｘ２は、回転体の軸線方向と上下方向Ｚ１，Ｚ２と
に対して直交する方向である。

【０００９】また１つの冷却体９３ａが坩堝１２３内の
融液１２２内に浸漬したときの、冷却体９３ａの下面か
ら融液面１２２ｈまでの寸法（深さ）ｈ１は１５ｍｍ、
融液面１２２ｈと坩堝上端１２３Ｅとの間の寸法ｈ３は
５ｍｍとする。必要な構造上の要件として、冷却体最外
周部９６が坩堝上端１２３Ｅとの接触を避けなければな
らない。したがって、冷却体最外周部９６が描く軌跡Ｓ
２と坩堝上端１２３Ｅとの上下方向Ｚ１，Ｚ２の間に余
裕を持たせたスペースが必要となり、ここではスペース
の寸法ｈ２を１０ｍｍとする。

【００１０】これらの寸法Ｒ，ｈ１，ｈ２，ｈ３から坩
堝１２３の幅方向寸法Ｗ２を計算すると、２６１．３ｍ
ｍになる。これは、本来製作するシート幅方向寸法Ｂ２
である１５０ｍｍの１．７４倍にあたり、坩堝１２３の
幅方向寸法Ｗ２が必要以上に大きくなりがちであった。

【００１１】また装置のメンテナンスによる停止時、特
にＳｉ融液１２２については冷却により膨張することか
ら坩堝１２３を損傷しやすく、前述したように実質的に
必要寸法以上の大きさの坩堝１２３を用いていることか
ら、コスト負担はきわめて大きかった。

【００１２】さらに、図１０に示すように、冷却体９３
が融液１２２に浸漬開始するとき、冷却体９３のシート
生成面９４と融液面との成す侵入角度α１は浸漬開始時
の融液の揺らぎを抑える目的のために、さらに融液１２
２からの引上げるとき、冷却体９３のシート生成面９４
と融液面との成す引き上げ角度α２は融液の液たれを低
減する目的のために、重要な要素である。しかし、回転
体９２に冷却体９３を取付けた場合、当該角度調整を行
うことが困難であり、品質向上の障害になっていた。こ
れらの特性低下は、形成される結晶シートの品質低下の
みならず、冷却体９３の結晶シート剥離時の不良発生原
因にもなり、生産性向上を図るうえでも大きな障害にな
っていた。

【００１３】したがって本発明の目的は、浸漬している
冷却体の表面に結晶を付着、成長させる結晶シート製造
方法において、融液が貯留される坩堝の小形化を図り、
かつ冷却体の侵入角度および引き上げ角度の最適化を図
ることができる結晶シート製造装置および製造方法を提
供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属もしくは
半導体材料の融液を坩堝に貯留し、冷却体のシート生成
面を融液内に浸漬し、金属もしくは半導体材料を前記シ
ート生成面で凝固成長させる結晶シート製造装置であっ
て、複数の冷却体を、水平方向に移動させる水平移動手
段と、該冷却体を上下方向に移動させる上下移動手段
と、該冷却体を、水平な回転中心軸まわりに回転させる
回転手段とを含むことを特徴とする結晶シート製造装置
である。

【００１５】本発明に従えば、一定時間冷却体のシート
生成面を融液内に浸漬することによって、シート生成面
に融液の結晶が凝固、成長することで、シート生成面に
結晶シートを生成することができる。また結晶シート製
造装置は、冷却体を水平方向、上下方向および水平な回
転中心軸をまわる回転方向に変位させることができるの
で、任意の姿勢で任意の方向から冷却体を、坩堝に浸漬
させることができる。したがって複数の冷却体のうち、
１つの冷却体のみが坩堝上から下降して坩堝に浸漬する
ことで、従来の技術に比べて坩堝開口部の面積を小型化
することができる。

【００１６】また回転手段によって、融液面に対して冷
却体のシート生成面を任意に傾斜させて融液内へ侵入さ
せることができる。これによって、冷却体は融液の揺ら
ぎを抑えて浸漬することができる。同様に回転手段によ
って、融液面に対して冷却体のシート生成面を任意に傾
斜させて融液内から引き上げることができる。これによ
って、冷却体の引き上げ時に生じる融液のたれを抑える
ことができる。したがってシート生成面に形成される結
晶シートの品質を向上するとともにシート剥離不良を減
少させて結晶シートの生産性を向上することができる。

【００１７】また本発明は、前記冷却体の回転中心軸
は、冷却体のシート生成面に平行であることを特徴とす
る。

【００１８】本発明に従えば、冷却体の回転中心軸は、
冷却体のシート生成面に平行でありまた水平に形成され
る。これによって冷却体のシート生成面を、坩堝に満た
される融液の液面と平行な位置に配置することができ
る。

【００１９】また本発明は、前記冷却体の位置決め姿勢
調整および上下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を
有することを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、水平移動手段、上下移動
手段および回転手段によって冷却体の姿勢調整および上
下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有するので、
冷却体を水平、上下および、回転中心軸まわりに変位さ
せて、良好な結晶シートを形成することができる姿勢位
置に調整および配置することができる。

【００２１】また本発明は、前記坩堝上の冷却体を前記
回転中心軸まわりに回転させて冷却体の姿勢を任意の角
度に保持して下方に移動させ、融液内に浸漬させる制御
手段を有することを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、坩堝上の冷却体を回転中
心軸まわりに回転させ、冷却体のシート生成面を任意の
角度に保持し、下方に移動させて融液内に浸漬させる制
御手段を有するので、冷却体は融液の揺らぎを抑えて浸
漬することができる。

【００２３】また本発明は、融液中に浸漬された状態の
冷却体を前記回転中心軸まわりに回転させる制御手段を
有することを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、融液中に冷却体を浸漬し
た状態で、冷却体を前記回転中心まわりに回転させる制
御手段を有するので、浸漬した状態の冷却体のシート生
成面の傾斜角度を調整し、良好なシート生成を行うこと
ができる。

【００２５】また本発明は、金属もしくは半導体材料の
融液を貯留する坩堝に、冷却体のシート生成面を浸漬
し、金属もしくは半導体材料を前記シート生成面で凝固
成長させる結晶シート製造方法であって、冷却体を水平
方向に移動させて坩堝上に位置決めするステップと、冷
却体を水平な軸まわりに回転させて冷却体の姿勢を調整
するステップと、冷却体を下降させて融液に浸漬するス
テップとを含むことを特徴とする結晶シート製造方法で
ある。

【００２６】本発明に従えば、最初のステップで冷却体
が坩堝上の所定の位置に位置決めされ、次のステップで
シート生成面が任意の角度に保持されて、さらに次のス
テップで冷却体が下方に移動し融液内に浸漬される。複
数の冷却体のうち、１つの冷却体が坩堝上方から下降し
て浸漬することによって、坩堝の開口の面積を小型化す
ることができる。さらにシート生成面が、任意の角度に
保持されて融液内に浸漬することによって、融液の揺ら
ぎを抑えて浸漬することができ、良好な結晶シートを形
成することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
を用いて説明する。図１に本発明の結晶シート製造装置
１を示し、図２に結晶シート製造装置１の平面図を示
す。結晶シート製造装置１は断熱材で構成される炉壁２
１を有し、炉壁２１によって囲まれる炉が形成される。
炉内に配置される坩堝２３には、Ｓｉ融液２２が貯留さ
れる。結晶シート製造装置１は、この融液内に冷却体３
０を浸漬させ、冷却体３０にＳｉ結晶を凝固、成長させ
て平板状の結晶シートを形成させる装置である。

【００２８】さらに結晶シート製造装置１は４つの製造
工程を行うことができる。第１の工程は炉外の冷却体３
０を炉内に順次収納する収納工程、第２の工程は冷却体
３０に結晶シートを形成する前に予備加熱を行う予熱工
程、第３の工程は冷却体３０に結晶シートを形成する形
成工程、第４の工程は結晶シートが形成された結晶シー
ト付き冷却体を炉内から順次取り出し、結晶シートと冷
却体３０とを剥離する取出工程である。

【００２９】また結晶シート製造装置１は、炉内の冷却
体３０を搬送する製造装置本体１１０を有し、製造装置
本体１１０は、冷却体３０を水平方向に移動させる水平
移動手段、上下方向に移動させる上下移動手段、水平な
水平軸まわりに回転させる回転手段を含んで構成され、
これらは図示しない制御手段によって制御される。

【００３０】図１に示すように、製造装置本体１１０
は、断熱材で構成された炉壁２１の内部に、垂直回転軸
４を固定している回転基板２と、回転基板２に一体に固
定される上部回転側板３と下部回転側板３−２とが配設
される。垂直回転軸４は、軸受基板５内のベアリング７
に保持される。本体駆動モータ６の駆動力は、本体駆動
モータ６の軸に直結したギア８−１からギア８−２に伝
達される。ギア８−２は、垂直回転軸４に同軸固定され
ている。本体駆動モータ６の回転動作により回転基板
２、上部回転側板３および下部回転側板３−２は、垂直
回転軸４まわりに一体的に転動し、図２に示す９０°分
割された位置（冷却体３０−１，３０−２，３０−３，
３０−４）で停止する。図に示す冷却体３０−１の位置
で金属もしくは半導体（本実施例ではＳｉ）の凝固成長
が行われる。

【００３１】冷却体３０および冷却体３０と一体に固定
されて成る支持基板３１の斜視図を図３に示す。支持基
板３１に形成される垂直方向板面には回転軸穴２９ｈ、
一対の取付穴２９ｈ１が設けられる。冷却体３０の厚み
方向一方側の面に支持基板３１が設けられ、厚み方向他
方側の面にシート生成面３０ａが形成される。このシー
ト生成面３０ａは、製造装置本体１１０に取り付けられ
た状態で下方に配置され、融液内に浸漬し、シート生成
面上に結晶シートが形成される。

【００３２】冷却体３０の材質の一例として、耐熱性に
優れた黒鉛性の材料を使用しているが、本発明の例で示
すＳｉ融液２２の温度よりも融点が高く、融液との反応
性が小さい炭化珪素、石英、窒化ケイ素、アルミナ、酸
化ジルコニウム等から融液材料に適した材料を選択する
ことができる。

【００３３】図１に示すように坩堝２３のＳｉは、誘導
加熱装置３９で加熱溶解される。坩堝２３は、坩堝移動
モータ２６の駆動によりＳｉ融液２２の湯面高さをコン
トロールすることを目的に上下方向に駆動されて位置決
めされる。冷却体３０は、リンク機構部に装着され水平
駆動軸１３によって、Ｓｉ融液２２への浸漬角度、およ
びＳｉ融液２２の引上げ角度の調整が可能である。水平
回転軸１３は、カップリング１２で回転シリンダ１０−
１の軸１１に結合されている。回転シリンダ１０−１は
回転駆動源であって取付板９１に固定され、取付板９１
は摺動内金具１４−１に固定され、摺動内金具１４−１
に摺動外金具１４−２が固定され、摺動内金具１４−１
と摺動外金具１４−２とで上部回転側板３を摺動可能に
把持している。

【００３４】上部回転側板３には冷却部材９−１が密着
固定され、冷却部材９−１内部には冷却水路が設けられ
てあり、垂直回転軸４内から冷却管９６を配し、分岐管
９７を介し、各冷却部材９−１，９−２，９−３に冷却
水が供給され、周辺部品の冷却を行う。上記で説明した
冷却体３０、回転リンク機構、および回転シリンダ１２
の一連の構造部は、図２に示すように４つのブロックす
なわち４カ所にそれぞれ設けられている。

【００３５】上記冷却体３０の回転および上下動の具体
的実施例について、図４、図５および図６を用いて説明
する。図６に示すように、冷却体３０と一体に固定され
た支持基板３１の取付穴２９ｈ１にリンク１７−２に設
けてあるピン２９Ｐ１を嵌合させることによって、冷却
体３０と支持基板３１とで形成される冷却体部は、製造
装置本体１１０に装着される。

【００３６】図４および図５に示すように、リンク１７
−２とリンク１７−１および、リンク１８−１とリンク
１８−２は、それぞれ同一形状であって、ピン３９−１
とピン３９−２によって回転可能に連結され、平行リン
ク構造を構成してある。リンク１７−１の中心には、水
平回転軸１３が固定され、回転シリンダ１０−１により
リンク１７−１は回転駆動される。リンク機構部が左右
にぶれるのを防止するため、リンク１７−２の中心に取
付けたピン２９Ｐ０を保持金具２８で保持する。保持金
具２８は、リンク保持基板１５に固定されている。前記
水平回転軸１３のリンク１７−１に連結する軸受１６
（図１）は、このリンク保持基板１５に設けられてい
る。これにより、リンク１７−２に装着された冷却体３
０は、支持基板３１の回転軸穴２９ｈの軸線２９を中心
に回転することになる。したがって、冷却体３０の回転
中心軸２９は、シート生成面３０ａに平行に形成され
る。

【００３７】リンク保持基板１５は、図１に示すリンク
保持側板１５−２に連結固定され、このリンク保持側板
１５−２は、上下シリンダ１９−１の駆動により、リン
ク保持基板１５、リンク機構部が上下運動することにな
る。なお、リンク保持側板１５−２は、摺動軸２０−１
により上下方向に直線運動が可能である。回転基板３に
前記上下シリンダ１９−１、摺動軸２０−１のガイド軸
受が設けられてある。リンク機構部の下方には、坩堝２
３、坩堝受け２４および坩堝基板２５が上記リンク機構
部とは独立して設けられてある。

【００３８】したがって、冷却部材３０は、水平移動手
段である本体駆動モータ６によって垂直回転軸４まわり
に水平移動することができ、回転手段である回転シリン
ダ１０およびリンク機構部によって水平軸まわりに回転
移動することができ、上下移動手段である上下シリンダ
１９によって、上下方向に移動することができる。

【００３９】図７は、冷却体３０が融液内に浸漬する過
程を示す断面図である。図７（１）に示すように、冷却
体３０は、Ｓｉ融液２２の貯留される坩堝２３の上方か
ら、はずれた位置にある。次に図７（２）に示すよう
に、冷却体３０は坩堝２３上を水平移動し、次に必要な
侵入角度に支持基板３１の水平な回転軸線２９を中心に
一方向Ｊまわり（図７では、時計まわり）に回転し、そ
の姿勢を保持する。なお、冷却体３０の水平移動と回転
は並行して行われてもよい。図７（２）に示す冷却体３
０の傾いた状態で冷却体３０を下降させる。

【００４０】次に図７（３）に示すように坩堝２３の中
のＳｉ融液２２に冷却体３０のエッジ部３０Ｅ１を浸漬
させる。この浸漬時には、Ｓｉ融液の揺れを抑えるよう
に移動させることが望ましい。図７（４）では、浸漬さ
れた状態の傾いた冷却体３０を回転軸線２９を中心に他
方向Ｋまわり（図７では、反時計まわり）に回転させ、
Ｓｉ融液２２の液面と平行、したがってシート生成面３
０ａを水平にする。次に成長させるＳｉ板厚によって、
このシート生成面３０ａを水平に保持する時間の調整を
行う。

【００４１】図８は、冷却体３０が融液内から引き出さ
れる過程を示す断面図である。図８（１）で冷却体３０
を回転軸線２９を中心に他方向Ｋまわりに回転させ、冷
却体３０のエッジ部３０Ｅ１からＳｉ融液２２を上面よ
り引上げていく。このとき支持基板３１の回転軸線２９
を中心に冷却体３０は回転しながら、同時に冷却体３０
の上方向への移動も並行して進行する。冷却体３０の回
転は、設定した引き上げ角度α３まで回転する。なお、
冷却体３０を回転させた後、上方向へ移動してもよい。

【００４２】図８（２）に示すように、設定した引き上
げ角度α３に回転、上昇したら図８（３）に示すように
冷却体３０をＳｉ融液２２より上方向に引上げる。本工
程の最後に図８（４）に示すように、坩堝２３上方を水
平に移動し、所定の位置で停止する。この直後、冷却体
３０は、水平な回転軸線２９を中心に一方向Ｊまわり
（図８では、時計まわり）に回転し、水平に保持され
る。なお、前記冷却体３０の水平移動と回転は、並行し
て行われてもよい。また、回転をさきに終了した後、水
平移動してもよい。

【００４３】図９は、上記図７および図８で説明した本
発明の実施の形態を利用した場合の冷却体３０と、坩堝
２３の関係を示す断面図である。図９において本発明の
冷却体３０は、冷却体３０に一体的に固定された支持基
板３１上の回転軸線２９を中心に回転する。回転軸線２
９から冷却体３０の下面したがってシート生成面３０ａ
までの寸法ｒ１を、４５ｍｍ、冷却体幅Ｂ１を、１５０
ｍｍとすると、冷却体３０が回転する最外周回転半径ｒ
２は８７．５ｍｍ、これによって最外周回転直径ｄは１
７５ｍｍとなる。坩堝一方の端部の内壁と最外周回転直
径ｄとのクリアランスｃを１５ｍｍとすると、坩堝寸法
Ｗ１は２０５ｍｍとなる。これは従来の技術で２６１ｍ
ｍを必要とするのに対し、寸法比で約７８％まで小型化
することができる。

【００４４】図２において第１ブロック位置の冷却体３
０−１は、Ｓｉシートを生成後、生成したＳｉシートを
冷却体３０−１に付着させた状態で、垂直回転軸４のま
わりに、第２のブロック位置の冷却体３０−２に回転移
動する。扉３７−１で遮蔽された取出し装置４１が、冷
却体３０−２に面する炉壁２１の外側に設けられ、本取
出し装置４１の内部も炉壁２１の内部と同様のガスで満
たされている。取出し装置４１の扉３７−１を開き、炉
壁２１の窓３６−１より分離テーブル４２がシリンダ４
７により摺動レール４６をスライドし、冷却体３０−２
の下面に移動する。次に冷却体３０−２が上下シリンダ
１９−２により下降し、分離テーブル４２の面上に下降
した後、シリンダ４５によりブロック４３がブロック４
４側に移動し、冷却体３０−２を把持固定する。この把
持固定した冷却体３０−２を、シリンダ４７により取出
し装置４１内に移動させることにより、支持固定板３１
−２と一体に固定された冷却体３０−２がリンク機構部
から分離される。したがって、結晶シート製造装置１
は、取り出し手段として取り出し装置４１を有する。

【００４５】この分離移載完了後に扉３７−１は閉じら
れる。本取出し装置４１に移載されたシート付き冷却体
３０−２は、シャッタ４９で仕切られた別室の徐冷手段
である徐冷装置５０に移載される。この移載については
突出し方式か、把持移載等（図示省略）で徐冷装置５０
内のコンベア５１−１上に搭載される。

【００４６】徐冷装置５０内では、コンベア５１−１が
ＪＪ方向に進行し、必要な温度に段階的に低下させてい
く。必要な温度にまで冷却が完了すると、徐冷装置５０
からシート分離装置６０のブロック６０−１，６０−２
に移載・固定され、剥離手段であるバキュームパッド６
１により剥離分離される。この取出工程の一連の作業
は、他のブロック位置で行われる工程とは独立して動作
可能である。

【００４７】冷却体部を取除いた機構部が次の第３のブ
ロック位置に回転移動した後の動作を図２を用いて説明
する。第３のブロック位置では、支持基板３１−３と一
体の冷却体３０−３をリンク機構部に装着する装着工程
が行われる。図２では、冷却体３０−３を装着完了した
後の状況を示す。冷却体３０−３をストックし、かつ搬
送するローダ装置８０でコンベア５１−２はＫＫ方向に
搬送する。ローダ装置８０と装着装置７１の間のシャッ
タ７９を開き、別途移載送り装置（図示せず）により装
着テーブル７２上に位置決め移載し、ブロック７３およ
びブロック７４にシリンダ７５を用いて冷却体を固定す
る。

【００４８】装着手段である装着装置７１によって、扉
３７−２を開き、シリンダ７７で冷却体３０−３を固定
したテーブルを炉内のリンク機構部の下方に移動する。
冷却体３０−３と一体の支持基板３１−３に設けた２個
の穴（図６で２９ｈ１に該当）にリンク部ピン（図６で
２９Ｐ１に該当）を挿入すると同時に、シリンダ７５に
よりブロック７３が後退し、ブロック７４との把持を解
消する。その後、冷却体３０−３と一体のリンク機構部
を上下シリンダ１９−３により上昇せしめ、装着テーブ
ル７２がローダ装置８０内に後退し、扉３７−２が閉じ
られ、装着作業は完了する。この第３のブロック位置の
一連の装着工程は、他のブロック位置で行われる工程と
は独立して動作可能である。

【００４９】第３のブロック位置で装着された冷却体３
０−３、および支持基板３１−３は、次の第４のブロッ
ク位置に移動し、位置決め停止した後、予備加熱手段で
ある誘導加熱装置３４により予備加熱される。本工程で
は、次のＳｉ融液２２の温度以下に加熱される。本加熱
の終了は、結晶シート生成を行う次工程への移送の直前
が最もよい。

【００５０】なお図１で、坩堝２３内のＳｉ融液２２の
輻射熱による機構部の温度上昇を防止するため、以下に
説明する断熱構造になっている。

【００５１】リンク保持基板１５により、水平回転軸１
３、リンク保持側板１５−２、上部回転側板３、摺動金
具１４−２が断熱保護される。上部回転側板３で仕切ら
れた最上部９７は、上下シリンダ１９−１（１９−２，
１９−３，１９−４）およびガイド軸２０−１（２０−
２，２０−３，２０−４）が断熱保護される。上部回転
側板３で仕切られた中央部９６では、回転シリンダ１０
−１（１０−２，１０−３，１０−４）、取付金具９１
およびカップリング１１が断熱保護される。下部回転側
板３−２で仕切られた駆動空間９５では、本体駆動モー
タ６、ギア８−１、ギア８−２、垂直回転軸４、ベアリ
ング７および軸受基板５が断熱保護されてある。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、一定時間冷却体のシー
ト生成面を融液内に浸漬することによって、シート生成
面に融液の結晶が凝固、成長することで、シート生成面
に対応する結晶シートを生成することができる。また結
晶シート製造装置は、冷却体を水平方向、上下方向およ
び水平な回転中心軸をまわる回転方向に変位させること
ができるので、任意の姿勢および任意の方向から冷却体
を、坩堝に浸漬させることができる。したがって複数の
冷却体のうち、１つの冷却体のみが坩堝上から下降して
坩堝に浸漬することで、残余の冷却体が坩堝に接触する
ことを防止することができるので、坩堝開口部の面積を
小型化することができる。また坩堝の配置を従来の装置
に比べて水平方向の任意の位置に設定することができ
る。したがって、坩堝の小形化によってメンテナンス性
が向上し、生産コスト低減を行うことができる。

【００５３】また回転手段によって、冷却体は融液の揺
らぎを抑えて浸漬することができるとともに冷却体の引
き上げ時に生じる融液のたれを抑えることができる。こ
れによって、良好な結晶シートを形成することができ、
結晶シートの品質を向上することができる。

【００５４】また本発明によれば、冷却体が回転中心軸
まわりに回転し最下方に配置されるとき、冷却体のシー
ト生成面を、坩堝に満たされる融液の液面と平行な位置
に配置することができる。

【００５５】また本発明によれば、水平移動手段、上下
移動手段および回転手段によって冷却体の姿勢調整およ
び上下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有するの
で、冷却体を水平、上下および、回転中心軸まわりに変
位させて、複雑な姿勢位置に調整および配置することが
できる。

【００５６】また本発明によれば、坩堝上の冷却体を回
転中心軸まわりに回転させ、冷却体のシート生成面を任
意の角度に保持し、下方に移動させて融液内に浸漬させ
る制御手段を有するので、より確実に融液面に対して冷
却体のシート生成面を傾斜させて融液内へ侵入させるこ
とができる。これによって、冷却体は融液の揺らぎを抑
えて浸漬することができる。

【００５７】また本発明によれば、融液中に冷却体を浸
漬した状態で、冷却体を前記回転中心まわりに回転させ
る制御手段を有するので、浸漬した状態の冷却体のシー
ト生成面の傾斜角度を調整し、良好なシート生成を行う
ことができる。

【００５８】また本発明によれば、最初のステップで冷
却体が坩堝上の所定の位置に位置決めされ、次のステッ
プでシート生成面が任意の角度に保持されて、さらに次
のステップで冷却体が下方に移動し融液内に浸漬され
る。複数の冷却体のうち、１つの冷却体が坩堝上方から
下降して浸漬することによって、残余の冷却体が坩堝に
接触することを防止して坩堝の開口の面積を小型化する
ことができる。さらにシート生成面が、任意の角度に保
持されて融液内に浸漬することによって、融液の揺らぎ
を抑えて浸漬することができ、良好な結晶シートを形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結晶シート製造装置１の実施の一形態
を示す横断面図である。

【図２】本発明の結晶シート製造装置１を示す平面図で
ある。

【図３】冷却体３０と支持基板３１とを示す斜視図であ
る。

【図４】冷却体３０が水平位置に保持された状態を示す
断面図である。

【図５】冷却体３０が傾斜位置に保持された状態を示す
断面図である。

【図６】冷却体３０とリンク１７ー２とを示す側面図で
ある。

【図７】冷却体３０の下降および回転機構を示す部分断
面図である。

【図８】冷却体３０の上昇および回転機構を示す部分断
面図である。

【図９】冷却体３０の回転動作を説明する概略図であ
る。

【図１０】回転体表面に冷却体９３を付設した従来の装
置１００を示す断面図である。

【図１１】従来の冷却体９３の回転動作を説明する概略
図である。

【符号の説明】

１ 結晶シート製造装置 ２ 回転基板 ３，３−２ 回転側板 ４ 垂直回転軸 ５ 軸受基板 ６ 本体駆動モータ ７ ベアリング ８−１，８−２ ギア １０，１０−１，１０−２，１０−３ 回転シリンダ １２ カップリング １３ 水平回転軸 １７−１，１７−２ リンク １８−１，１８−２ リンク １９ シリンダ ２１ 炉壁 ２２ Ｓｉ融液 ２３ 坩堝 ２４ 坩堝受け ３０，３０−１，３０−２，３０−３，３０−４ 冷却
生成体 ３１，３１−３ 支持基板 ３０ａ シート生成面 ３４ 誘導加熱装置 ４１ 取出し装置 ４２ 分離テーブル ４３，４４，７３，７４ ブロック ６０ シート分離装置 ７１ 装着装置 ８０ ローダ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G072 AA01 BB12 GG03 GG04 HH01 NN01 NN21 UU02 4G077 AA03 BA04 CD10 EG14 EG17 HA06 5F051 AA03 BA14 CB04 5F053 AA50 BB08 BB45 DD01 HH07 LL05 RR13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属もしくは半導体材料の融液を坩堝に
   貯留し、冷却体のシート生成面を融液内に浸漬し、金属
   もしくは半導体材料を前記シート生成面で凝固成長させ
   る結晶シート製造装置であって、 複数の冷却体を、水平方向に移動させる水平移動手段
   と、 該冷却体を上下方向に移動させる上下移動手段と、 該冷却体を、水平な回転中心軸まわりに回転させる回転
   手段とを含むことを特徴とする結晶シート製造装置。
2. 【請求項２】 前記冷却体の回転中心軸は、冷却体のシ
   ート生成面に平行であることを特徴とする請求項１記載
   の結晶シート製造装置。
3. 【請求項３】 前記冷却体の位置決め姿勢調整および上
   下動作を前記坩堝上で行わせる制御手段を有することを
   特徴とする請求項１記載の結晶シート製造装置。
4. 【請求項４】 前記坩堝上の冷却体を前記回転中心軸ま
   わりに回転させて冷却体の姿勢を任意の角度に保持して
   下方に移動させ、融液内に浸漬させる制御手段を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の結晶シート製
   造装置。
5. 【請求項５】 融液中に浸漬された状態の冷却体を前記
   回転中心軸まわりに回転させる制御手段を有することを
   特徴とする請求項１または２記載の結晶シート製造装
   置。
6. 【請求項６】 金属もしくは半導体材料の融液を貯留す
   る坩堝に、冷却体のシート生成面を浸漬し、金属もしく
   は半導体材料を前記シート生成面で凝固成長させる結晶
   シート製造方法であって、 冷却体を水平方向に移動させて坩堝上に位置決めするス
   テップと、 冷却体を水平な軸まわりに回転させて冷却体の姿勢を調
   整するステップと、 冷却体を下降させて融液に浸漬するステップとを含むこ
   とを特徴とする結晶シート製造方法。