JP2002289544A - 半導体基材製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 後工程における手待ち時間を十分に短縮する
ことができると共に、大口径の半導体ウエハに使用され
る半導体基材を製造する場合においても破損や不具合が
生じ難いものとする。 【解決手段】 密閉状態にされた処理室７で半導体材料
であるシリコン１６をカーボン基板５６の基板面に結晶
析出させることによって、シート状のシリコン結晶シー
ト７５を製造するものである。処理室７を形成する真空
タンク４と、シリコン１６を融液とするように加熱しな
がら収容する溶解炉装置３０と、カーボン基板５６の複
数を周方向に配置すると共に、この周方向への旋回によ
りカーボン基板５６をシリコン１６に順に浸漬させて一
定時間後に引き上げる旋回析出機構１０とを有してい
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、融液状の半導体材
料を結晶析出させて半導体ウエハ等の基材となる半導体
基材を製造する半導体基材製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基材製造装置は、シリコン
等の半導体材料を収容するルツボと、このルツボ内の半
導体材料を加熱して溶解させる加熱機構と、ルツボ内の
半導体材料に対して種結晶を接離可能に昇降させる昇降
機構と、これら機構を内部に収容した真空タンクとを備
えている。この装置を用いて半導体ウエハを製造する場
合には、先ず、種結晶を昇降機構に取り付けると共にシ
リコン等の半導体材料をルツボに投入する。次に、真空
タンク内を減圧して不活性ガス雰囲気とした後、半導体
材料を加熱して溶解させ、半導体材料の全体が融液状態
となったときに、種結晶を下降させて半導体材料の融液
面に接触させる。そして、種結晶を緩やかに引き上げな
がら半導体材料を結晶析出させることによって、柱状や
リボン状の半導体基材とする。この後、半導体基材が所
定長に成長したときに、この半導体基材を真空タンクか
ら取り出し、所定の厚みおよび形状に切断することによ
って、所望の半導体ウエハとする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、柱状やリボン状の半導体基材を切断して
所定の厚みおよび形状の半導体ウエハとしたときに、切
断して除去する部分がウエハの厚みと同一であるため、
例えば４割が除去部分となるように大きな材料ロスが発
生する。そして、この大きな材料ロスが半導体ウエハを
安価に製造する際の障害になっているという問題があ
る。

【０００４】従って、本発明は、半導体基材を半導体ウ
エハとするときの材料ロスを低減することにより半導体
ウエハを安価に製造することが可能な半導体基材製造装
置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、密閉状態にされた処理室で半導
体材料をカーボン基板の基板面に結晶析出させることに
よって、シート状の半導体基材を製造する半導体基材製
造装置であって、前記処理室を形成する真空タンクと、
前記半導体材料を融液とするように加熱しながら収容す
る溶解炉装置と、前記カーボン基板の複数を周方向に配
置すると共に、該周方向への旋回により前記カーボン基
板を前記半導体材料に順に浸漬させて一定時間後に引き
上げる旋回析出機構とを有することを特徴としている。

【０００６】上記の構成によれば、旋回析出機構の周方
向に配置された複数のカーボン基板が順に半導体材料に
浸漬され、一定時間後に引き上げられることによって、
各カーボン基板の基板面に半導体材料が同一条件で結晶
析出し、所望の厚みを有したシート状の半導体基材が順
に生成される。従って、旋回析出機構の旋回によりカー
ボン基板が浸漬されて引き上げられるたびに、１枚単位
で所望の厚みの半導体基材が生成され、真空タンクの外
部に取り出して後工程に搬送することができる。これに
より、後工程において、半導体基材を研磨すれば、所望
の半導体ウエハを得ることができるため、材料ロスを十
分に低減することができ、結果として半導体ウエハを安
価に製造することが可能になる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記旋回析出機構は、前記カ
ーボン基板を着脱可能に保持する取付台を有することを
特徴としている。上記の構成によれば、取付台からカー
ボン基板を取り外すことによって、カーボン基板と共に
半導体基材を真空タンクから搬出することができるた
め、半導体基材をカーボン基板から剥離する処理をタン
ク外で容易に行うことができる。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２に記載の半導
体基材製造装置であって、前記真空タンク内の処理室と
真空タンク外の大気側との間に設けられ、これら処理室
および大気側に対して任意のタイミングで連通可能なロ
ードロック室と、前記ロードロック室と前記取付台とに
カーボン基板を搬送する基板搬送機構とを有することを
特徴としている。

【０００９】上記の構成によれば、ロードロック室を介
してカーボン基板と共に半導体基材を取り出すことがで
きると共に、ロードロック室を介して未使用のカーボン
基板を取付台に装着することができるため、真空タンク
内の処理室を常に所望の雰囲気に維持することができ
る。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３に記載の半導
体基材製造装置であって、前記ロードロック室には、半
導体基材を結晶析出させたカーボン基板に対して冷却を
行う基板冷却機構が設けられていることを特徴としてい
る。上記の構成によれば、ロードロック室において短時
間で半導体基材を冷却することができる。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１または２に記
載の半導体基材製造装置であって、前記旋回析出機構
は、熱伝導率の低い材質からなる中間部材を介して前記
カーボン基板を取り付けていることを特徴としている。
上記の構成よれば、半導体材料の結晶析出時にカーボン
基板が高温状態になっても、中間部材がカーボン基板か
ら旋回析出機構側への熱伝達を遮ることによって、旋回
析出機構の過熱による不具合を防止することができる。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半導
体材料を収容するカーボン製のルツボと、前記ルツボの
周囲に配置された電磁誘導コイルと、前記ルツボを誘導
加熱するように前記電磁誘導コイルに対して高周波電力
を供給する電源装置とを備えており、前記電源装置は、
前記ルツボの側壁の厚みよりも薄い浸透深さで誘導加熱
が行われるように、高周波電力の周波数を設定している
ことを特徴としている。

【００１３】上記の構成によれば、ルツボを誘導加熱す
ることによって、効率良く半導体材料を溶解させること
ができる。また、ルツボの側壁の厚みよりも薄い浸透深
さで誘導加熱が行われることによって、半導体材料の融
液の液面を波立たせないようにすることができる。これ
により、安定な条件で半導体シートの析出を行うことが
できる。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記旋回析出機構の旋回によ
り前記カーボン基板が半導体材料に浸漬される前に、該
カーボン基板を融液金属よりも低い温度に予熱する基板
予熱装置を有することを特徴としている。上記の構成に
よれば、カーボン基板を予熱することによって、半導体
基材の結晶の析出条件を制御することができる。

【００１５】請求項８の発明は、請求項７に記載の半導
体基材製造装置であって、前記基板予熱装置は、誘導加
熱により前記カーボン基板を予熱することを特徴として
いる。上記の構成によれば、カーボン基板の予熱を効率
良く短時間で行うことができる。

【００１６】請求項９の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記真空タンクの処理室を真
空状態または任意の圧力での不活性ガス雰囲気とするガ
ス処理機構を有することを特徴としている。上記の構成
によれば、半導体基材に適した製造条件に調整すること
が可能になる。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項１に記載の半
導体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半
導体材料を収容するルツボと、前記ルツボから漏出した
半導体材料を受け止めるように容器状に形成された受け
皿部材を有することを特徴としている。上記の構成によ
れば、ルツボが破損等して高温の半導体材料が漏出した
ときに、この半導体材料を受け皿部材が受け止めること
によって、漏出による他の構成部品への被害を最小限に
抑制することができると共に、半導体材料の回収を容易
に行うことができる。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項１に記載の半
導体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半
導体材料を収容するルツボと、前記ルツボを加熱する加
熱装置と、前記ルツボの温度を検出するように該ルツボ
に接合された熱電対と、前記熱電対の検出温度に基づい
て前記ルツボを所望の温度とするように前記加熱装置を
制御するルツボ温調手段とを有することを特徴としてい
る。上記の構成によれば、ルツボに接合された熱電対に
よりルツボに対する温度制御を行うことによって、ルツ
ボに収容された半導体材料の温度制御を間接的に行うこ
とができる。これにより、例えば保護管付きの熱電対を
半導体材料に浸漬し、直接的に半導体材料の温度制御を
行う場合と比較して、半導体材料への不純物の混入によ
る汚染を低減することができる。

【００１９】請求項１２の発明は、請求項１に記載の半
導体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半
導体材料を収容するルツボと、前記ルツボを任意の位置
に昇降可能なルツボ昇降機構と、前記半導体材料の液面
高さを検出する液面高検出装置と、前記液面高検出装置
からの検出信号に基づいて、半導体材料の液面高さを所
定の高さ位置とするように前記ルツボ昇降機構を制御す
る昇降制御装置とを有することを特徴としている。

【００２０】上記の構成によれば、半導体基材の製造を
継続することによりルツボ内の半導体材料が消費されて
少なくなった場合でも、ルツボを検出信号に基づいて上
昇させることによって、半導体材料の液面高さを常に所
定の高さ位置に維持することができる。これにより、カ
ーボン基板が半導体材料に対して常に同じ状態で浸漬さ
れるため、半導体基材を安定して製造することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図１０に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る
半導体基材製造装置は、図１に示すように、製造装置本
体１と、製造装置本体１の下方位置において水平方向
（図中左右方向）に進退移動可能にされた搬送車２と、
製造装置本体１および搬送車２を支持する架台３とを備
えている。

【００２２】上記の製造装置本体１は、外部から気密状
態に遮断された処理室７を形成する真空タンク４を有し
ている。真空タンク４は、水冷するように二重壁構造に
されており、一方面（図中左面）が開口されたタンク本
体５と、タンク本体５の一方面を開閉可能に設けられた
開閉扉６とを有している。開閉扉６には、真空タンク４
内をオペレータに視認させるように覗き窓６ａが設けら
れていると共に、開閉扉６の開閉時にオペレータにより
把持される把手６ｂが設けられている。

【００２３】一方、タンク本体５には、覗き窓５ｂ・５
ｃが上面に設けられていると共に、ルツボ装着穴５ｄが
下面中心部に設けられている。また、タンク本体５に
は、第１〜第３バルブ１２ａ〜１２ｃが並列接続されて
いる。第１バルブ１２ａは、アルゴンガスを収容したガ
スボンベ１１に接続されており、開状態時にガスボンベ
１１のアルゴンガスを処理室７に供給可能にする。ま
た、第２バルブ１２ｂは、真空ポンプ１３に接続されて
おり、開状態時に処理室７の空気を真空ポンプ１３によ
り吸引して外部に排気可能にする。第３バルブ１２ｃ
は、外部に開放されており、開状態時に外部の空気を処
理室７に供給可能にする。

【００２４】そして、これらの第１〜第３バルブ１２ａ
〜１２ｃは、制御装置４０により開閉動作が制御されお
り、制御装置４０は、これらのバルブ１２ａ〜１２ｃを
制御することによって、シリコン１６の結晶析出時に処
理室７を低圧のアルゴンガス雰囲気とする。尚、アルゴ
ンガスに代えて他の不活性ガスが用いられても良い。

【００２５】一方、タンク本体５の上面に設けられた覗
き窓５ｂ・５ｃの内側や近傍には、レーザ測長装置の発
光器１４ａおよび受光器１４ｂがそれぞれ設けられてい
る。これらの発光器１４ａおよび受光器１４ｂからなる
レーザ測長装置は、グリーンレーザを発光器１４ａから
後述の溶解炉装置３０に保持されたシリコン１６の液面
に照射し、反射光を受光器１４ｂで受光することにより
シリコン１６の液面の高さ位置を測定し、測定データを
上述の制御装置４０に出力する。そして、制御装置４０
は、溶解炉装置３０に対してシリコン１６の液面を所定
の高さ位置に維持させるように位置指令信号を出力す
る。

【００２６】上記の溶解炉装置３０は、タンク本体５の
下面中心部に形成されたルツボ装着穴５ｄに着脱可能に
設けられている。溶解炉装置３０は、シリコン１６を収
容するルツボ１５と、ルツボ１５を支持するルツボ支持
機構３１と、ルツボ１５を誘導加熱することによりシリ
コン１６を加熱溶融させる電磁誘導コイル３２と、電磁
誘導コイル３２に高周波電力を供給する図示しない電源
装置と、ルツボ１５の温度を検出するようにルツボ１５
に接合された図示しない熱電対と、この熱電対の検出温
度に基づいてルツボ１５を所望の温度とするように電源
装置を制御するルツボ温調手段（制御装置４０）とを備
えている。

【００２７】上記のルツボ１５は、シリコン１６との反
応性が小さくて無通気性の材質、例えばカーボンにより
形成されている。また、電磁誘導コイル３２は、ルツボ
１５を電磁誘導加熱するように、ルツボ１５の周囲に配
置されている。電磁誘導コイル３２には、図示しない電
源装置が接続されている。電源装置は、制御装置４０に
より制御されることによって、熱電対の検出温度に基づ
いてルツボ１５を所望の温度にすると共に、ルツボ１５
の側壁の厚みよりも薄い浸透深さで誘導加熱が行われる
ように、高周波電力を電磁誘導コイル３２に供給する。

【００２８】具体的には、浸透深さδと抵抗率ρ（μΩ
ｃｍ）と周波数ｆ（Ｈｚ）とが“δ＝５０．３（ρ／
ｆ）^1/2 ”の関係を有することから、この関係に基づい
て浸透深さδを周波数ｆを変更しながら求めることによ
って、ルツボ１５の側壁の厚みよりも薄い浸透深さδと
な周波数ｆを所定周波数として決定する。そして、電磁
誘導コイル３２は、このようにして決定された所定周波
数の高周波電力が供給されることによって、ルツボ１５
のみを電磁誘導加熱し、電磁力がルツボ１５内のシリコ
ン１６に到達することによる波立ちを防止しながら、ル
ツボ１５を短時間および高効率で所望の温度、例えばシ
リコン１６の液面層を１６８０Ｋ（絶対温度）程度の過
冷却状態とするように加熱する。尚、過冷却状態とは、
融液シリコン２の凝固温度以下でもなお融液状態にある
状態のことである。

【００２９】一方、ルツボ１５を支持するルツボ支持機
構３１は、図２に示すように、ルツボ１５の下面に断熱
部材１７を介して接合された受け皿部材１８を有してい
る。受け皿部材１８は、ルツボ１５の周縁部よりも大き
なサイズに開口された容器状に形成されている。そし
て、受け皿部材１８は、ルツボ１５が破損等したとき
に、ルツボ１５から漏出した融液状のシリコン１６を受
け止めることによって、高温のシリコン１６による被害
の拡大を防止する。さらに、受け皿部材１８の下面に
は、冷却水を流通させる冷却配管１９が接合されてお
り、冷却配管１９は、受け皿部材１８を冷却することに
よって、受け皿部材１８で受け止められた融液状のシリ
コン１６を急速に冷却固化させる。

【００３０】また、ルツボ支持機構３１は、上記のよう
に構成された受け皿部材１８およびルツボ１５を昇降さ
せるルツボ昇降機構２０を備えている。ルツボ昇降機構
２０は、気密シール部２１、ガイド部材２２、ボールネ
ジ２０ａ、ナット２０ｂ、ギヤボックス２０ｃ、および
減速機付モータ２０ｄを有している。気密シール部２１
は、受け皿部材１８の下面中心部に先端部が接合された
昇降軸２１ａを鉛直方向に昇降可能にしている。また、
気密シール部２１は、図１の制御装置４０に接続されて
おり、制御装置４０からの位置指令信号に基づいてモー
タ２０ｄ、ギヤボックス２０ｃ、ボールネジ２０ａを駆
動し、昇降軸２１ａを昇降させることによって、受け皿
部材１８を介してルツボ１５内のシリコン１６の液面を
所定の高さ位置に維持可能になっている。そして、この
ように構成された気密シール部２１の周囲には、上述の
ガイド部材２２が配置されている。ガイド部材２２は、
受け皿部材１８の下面コーナー部に先端部が接合されて
おり、ルツボ１５の昇降方向を鉛直方向に規制してい
る。

【００３１】上記の気密シール部２１およびガイド部材
２２は、水平方向に横設された平板状の支持盤２３によ
り支持されている。支持盤２３の周囲には、側壁部材２
４が立設されている。側壁部材２４の上端部には、環状
の連結部材２５が設けられている。連結部材２５は、内
周端部および外周端部が側壁部材２４を挟んで内側およ
び外側にそれぞれ位置するように形成されている。

【００３２】連結部材２５は、内周径が受け皿部材１８
を挿通させる程度となるように形成されている。この内
周端部の上面には、コイル台２９を介して上述の電磁誘
導コイル３２が設けられている。一方、連結部材２５の
外周端部には、第１締結穴２５ａと第２締結穴２５ｂと
が形成されている。各締結穴２５ａ・２５ｂには、第１
ボルト２６ａおよび第２ボルト２６ｂがそれぞれ貫挿さ
れている。第１ボルト２６ａは、タンク本体５に対して
ルツボ支持機構３１を着脱可能に連結させており、第２
ボルト２６ｂは、タンク本体５に対してコイル台２９や
電磁誘導コイル３２を着脱可能に連結させている。

【００３３】上記のように構成された溶解炉装置３０の
下方には、図１に示すように、搬送車２が配置されてい
る。搬送車２は、架台３上に水平方向に設けられたレー
ル３３を走行する台車３４と、台車３４上に設けられ、
上述の溶解炉装置３０を載置して昇降可能な載置機構３
５とを備えている。

【００３４】一方、溶解炉装置３０の上方には、シリコ
ン１６の液面に対して垂直方向に旋回しながらシリコン
１６を析出させる旋回析出機構１０が設けられている。
旋回析出機構１０は、旋回軸がタンク本体５の幅方向
（紙面垂直方向）に一致するように設定されており、旋
回中心に設けられた旋回支持体５０と、旋回支持体５０
から３方向（１２０°）に均等に配設された３台の第１
〜第３旋回翼５１ａ〜５１ｃとを備えている。各旋回翼
５１ａ〜５１ｃは、図３（ａ）・（ｂ）に示すように、
基部が旋回支持体５０に固設された棒状支持部材５２
と、棒状支持部材５２の先端部に設けられた支持台５３
と、タンタル製のボルトおよびスペーサからなる中間部
材５４を介して設けられた取付台５５と、取付台５５の
上面に着脱可能に設けられたカーボン基板５６とを備え
ている。

【００３５】上記の取付台５５とカーボン基板５６との
着脱機構は、取付台５５の上面の両端にかけて形成され
た台形形状の溝状係合部５５ａと、カーボン基板５６の
裏面の両端にかけて形成された台形形状の凸状係合部５
６ａとからなっており、取付台５５の溝状係合部５５ａ
に沿ってカーボン基板５６の凸状係合部５６ａを移動さ
せることによって、カーボン基板５６の着脱を可能にし
ている。そして、このように構成された旋回翼５１ａ〜
５１ｃは、図４に示すように、取付台５５の溝状係合部
５５ａが旋回析出機構１０の旋回軸に対して並行となる
ように設定されている。

【００３６】上記の各旋回翼５１ａ〜５１ｃを支持する
旋回支持体５０は、軸受け機構５７により回動自在に支
持されながらタンク本体５を貫設されている。タンク本
体５外における旋回支持体５０には、従動ギア５８が固
設されている。従動ギア５８は、チェーン５９および第
２ギア６０を介して駆動装置６１に連結されている。駆
動装置６１は、制御装置４０からの図６の速度指令に基
づいて任意の旋回速度で旋回析出機構１０を旋回可能に
なっている。また、旋回支持体５０の内部には、冷却水
路５０ａが形成されている。冷却水路５０ａは、各旋回
翼５１ａ〜５１ｃにまで連絡されており、図示しない冷
却水供給系から供給された冷却水が流動されることによ
り旋回析出機構１０の全体を冷却する。

【００３７】上記のように構成された旋回析出機構１０
の上方には、図５に示すように、基板搬送機構６５が設
けられている。基板搬送機構６５は、各旋回翼５１ａ〜
５１ｃが最上端の給排位置Ａに到達したときの取付台５
５の高さ位置に水平方向に配置されており、旋回析出機
構１０に対して図中右側に設けられた基板供給機構６６
と、旋回析出機構１０に対して図中左側に設けられた基
板排出機構６７とを備えている。基板供給機構６６は、
取付台５５に対してカーボン基板５６を水平方向に移動
させることによって、図３に示すように、取付台５５の
溝状係合部５５ａにカーボン基板５６の凸状係合部５６
ａを係合させるようになっている。一方、図５に示すよ
うに、基板排出機構６７は、取付台５５に係合されたカ
ーボン基板５６を水平方向左側に移動させることによっ
て、図３に示すように、取付台５５の溝状係合部５５ａ
からカーボン基板５６の凸状係合部５６ａを抜脱させる
ようになっている。

【００３８】上記の基板供給機構６６および基板排出機
構６７は、タンク本体５の外部において第１ロードロッ
ク室６８および第２ロードロック室６９にそれぞれ連絡
されている。これらのロードロック室６８・６９は、真
空タンク４内の処理室７と真空タンク４外の大気側との
間に設けられ、これら処理室７および大気側に対して任
意のタイミングで連通可能にされている。また、第２ロ
ードロック室６９の内部には、カーボン基板５６に対し
て冷却を行う図示しない基板冷却機構が設けられてお
り、基板冷却機構は、第２ロードロック室６９内におい
て短時間でカーボン基板５６を冷却するようになってい
る。

【００３９】上記のロードロック室６８・６９は、カー
ボン基板５６を収容するのに必要最小限の容積に設定さ
れている。また、ロードロック室６８・６９は、アルゴ
ンガスが供給可能にされていると共に真空排気可能にさ
れている。これにより、ロードロック室６８・６９は、
タンク本体５内の処理室７と同等のアルゴンガス雰囲気
とタンク本体５外の大気雰囲気とに容易且つ短時間で切
換え可能になっている。

【００４０】上記の第１ロードロック室６８に連絡され
た基板供給機構６６の下方には、ルツボ１５内にシリコ
ン１６’を投入する原料投入機構７０が設けられてい
る。原料投入機構７０は、先端部がルツボ１５の上方に
位置するように形成され、シリコン１６’を載置する原
料載置台７１と、原料載置台７１に載置されたシリコン
１６’を押し出す押出装置７２とを有している。また、
図１に示すように、ルツボ１５の斜め上方となる予熱位
置Ｂには、基板予熱装置７４が設けられている。尚、予
熱位置Ｂは、この予熱位置Ｂに各旋回翼５１ａ・５１ｂ
・５１ｃが位置したときに、この旋回翼５１ａ・５１ｂ
・５１ｃに対して旋回方向後段の旋回翼５１ｃ・５１ａ
・５１ｂが給排位置Ａに位置するように設定されてい
る。基板予熱装置７４は、ルツボ１５内のシリコン１６
に浸漬する直前の旋回翼５１ａ〜５１ｃのカーボン基板
５６をシリコン１６の過冷却状態の温度よりも低い温
度、例えば１４８０Ｋ（絶対温度）程度に予熱する。
尚、基板予熱装置７４は、カーボン基板５６を誘導加熱
するようになっていても良いし、輻射熱により加熱する
ようになっていても良い。

【００４１】上記の構成において、半導体基材製造装置
の動作について説明する。先ず、図１の二点鎖線で示す
ように、溶解炉装置３０が真空タンク４から切り離さ
れ、所定の作業位置に移動される。そして、この作業位
置において、ルツボ１５等の清掃や保守点検が行われた
後、図１の実線で示すように、溶解炉装置３０が真空タ
ンク４に装着され、ルツボ１５に原料となるシリコン１
６’が投入される。また、この作業と並行し、開閉扉６
が開かれることによって、タンク本体５が開放状態にさ
れる。そして、図５に示すように、タンク本体５内の各
機器の保守点検等が行われると共に、原料投入機構７０
の原料載置台７１にシリコン１６’が載置される。この
後、開閉扉６が閉じられて密閉状態の処理室７が真空タ
ンク４内に形成されることによって、半導体基材製造装
置の準備作業が完了する。

【００４２】次に、真空ポンプ１３が作動されると共に
第２バルブ１２ｂが開栓状態にされことによって、真空
タンク４内の処理室７が真空排気される。尚、真空排気
は、短時間で所望の真空度に到達するように、図示しな
い他の真空排気系を併用して行われても良い。そして、
処理室７の真空度が例えば１．３３パスカルとなったと
きに、第１バルブ１２ａが開栓されてアルゴンガスが処
理室７に供給される。このような操作により処理室７が
アルゴンガス雰囲気になると、電磁誘導コイル３２に対
して図示しない電源装置から高周波電力が供給される。
高周波電力が供給された電磁誘導コイル３２は、ルツボ
１５の側壁の厚みよりも薄い浸透深さで交番磁場を生成
し、この交番磁場によりルツボ１５を誘導加熱する。そ
して、ルツボ１５が高温状態に加熱されることによっ
て、ルツボ１５内のシリコン１６が溶解して全体が融液
状態にされる。

【００４３】上記のルツボ１５は、図示しない熱電対等
の温度センサにより温度が検出されており、この温度セ
ンサの検出温度に基づいて制御装置４０は、シリコン１
６の温度を監視および制御する。そして、融液状のシリ
コン１６が例えば１６８０Ｋ（絶対温度）程度の過冷却
状態の処理温度に昇温すると、この処理温度を維持する
ように電磁誘導コイル３２への電力供給が制御される。

【００４４】また、融液状のシリコン１６は、液面高さ
が発光器１４ａおよび受光器１４ｂからなるレーザ測長
装置（液面高検出装置）により計測されており、制御装
置４０（昇降制御装置）は、レーザ測長装置からの測定
データに基づいてルツボ昇降機構２０に位置指令信号を
出力することによって、シリコン１６の液面高さを所定
の高さ位置、即ち、各旋回翼５１ａ〜５１ｃのカーボン
基板５６の基板面がシリコン１６に僅かに浸漬する高さ
位置に設定される。この際、電磁誘導コイル３２による
交番磁場は、ルツボ１５の側壁の内部でのみ生成されて
いるため、ルツボ１５内のシリコン１６を波立たせるよ
うに作用することはない。従って、シリコン１６の液面
が鏡面状態となってレーザ光の乱反射が防止されること
によって、シリコン１６の液面高さがレーザ測長装置に
より高精度に計測され、結果としてシリコン１６の液面
高さが高精度に所定の高さ位置に位置決めされる。

【００４５】次に、図１および図６に示すように、旋回
析出機構１０が旋回され、例えば第１旋回翼５１ａが給
排位置Ａに到達したときに停止される。そして、図５に
示すように、基板供給機構６６により未使用のカーボン
基板５６が取付台５５に供給および装着された後、図１
に示すように、旋回析出機構１０が旋回されることによ
って、この第１旋回翼５１ａが予熱位置Ｂに移動され
る。

【００４６】第１旋回翼５１ａが予熱位置Ｂに到達する
と、基板予熱装置７４に電力が供給されることによっ
て、第１旋回翼５１ａに装着されたカーボン基板５６が
加熱される。尚、このカーボン基板５６の温度も図示し
ない熱電対等の温度センサにより検出されている。そし
て、制御装置４０は、この検出温度に基づいてカーボン
基板５６がシリコン１６の過冷却状態の温度よりも低い
温度、例えば１４８０Ｋ程度に昇温したときに予熱処理
が完了したと判断し、第１旋回翼５１ａをルツボ１５方
向に移動させるように旋回析出機構１０を旋回させる。

【００４７】旋回析出機構１０が旋回することによっ
て、第１旋回翼５１ａのカーボン基板５６がルツボ１５
のシリコン１６に浸漬し始めると、浸漬時間を一定時間
に調整するように、旋回速度が所定速度に維持される。
カーボン基板５６がシリコン１６に浸漬されると、カー
ボン基板５６は、過冷却状態のシリコン１６から潜熱を
吸熱することによって、カーボン基板５６の基板面を結
晶の核としてシリコン１６を結晶析出させる。この際、
カーボン基板５６は、過冷却状態のシリコン１６よりも
低い温度に予熱されている共に、熱伝導の優れた性質を
有している。従って、シリコン１６の潜熱がカーボン基
板５６内に効率良く吸熱されることによって、シリコン
１６がカーボン基板５６の基板面に急激に結晶析出する
ことになる。

【００４８】この結果、浸漬時間が短くても、図７およ
び図８に示すように、カーボン基板５６の基板面全体に
おいてシリコン１６の結晶組織が基板面に対して垂直方
向に延びる柱状晶の形態で成長することによって、カー
ボン基板５６の基板面と同一サイズの長さＬおよび幅Ｈ
であって所定厚さｄ１のシリコン結晶シート７５が生成
されることになる。

【００４９】この後、図５に示すように、旋回析出機構
１０の旋回が継続されることによって、シリコン結晶シ
ート７５を生成させたカーボン基板５６が給排位置Ａに
到達したときに停止される。そして、この給排位置Ａに
おいて、基板搬送機構６５の基板排出機構６７によりカ
ーボン基板５６がシリコン結晶シート７５と共に取付台
５５から抜脱され、第２ロードロック室６９を介して外
部に搬出される。この後、シリコン結晶シート７５がカ
ーボン基板５６から剥離され、このシリコン結晶シート
７５に対して研磨処理や所定形状の切断処理が施される
ことによって、厚さｄ１で所定形状のシリコンウエハ
（半導体ウエハ）とされる。

【００５０】そして、図６に示すように、以上の一連の
処理動作が各旋回翼５１ａ〜５１ｃにおいて１／３周期
ずつ前後しながら同時に行われることによって、旋回析
出機構１０の１回の旋回ごとに３枚のシリコン結晶シー
ト７５が製造される。尚、図１に示すように、以上の一
連の処理動作が継続されることによりルツボ１５内のシ
リコン１６が消費された場合でも、上述のように、ルツ
ボ昇降機構２０がルツボ１５を上昇させることによりシ
リコン１６の液面高さを所定の高さ位置に維持すること
によって、常に同じ品質およびサイズのシリコン結晶シ
ート７５が製造される。

【００５１】次いで、例えばルツボ１５を側壁に旋回翼
５１ａ〜５１ｃが衝突する直前の上限位置にまでルツボ
１５が上昇すると、一時的に上述の処理動作が停止され
る。尚、この場合において、処理室７のアルゴンガス雰
囲気は維持されている。そして、図５に示すように、原
料投入機構７０から所定量のシリコン１６’がルツボ１
５内に投入されることにより消費分に対応した量が補充
される。この後、シリコン１６’が溶解されたときに、
上述の処理動作が再開される。

【００５２】また、原料投入機構７０のシリコン１６’
も消費した場合には、図１に示すように、１バッチ分の
処理動作が完了したと判断され、処理動作が停止された
後、第３バルブ１２ｃが開栓状態に切り換えられること
によって、処理室７が大気雰囲気にされる。この後、図
示二点鎖線で示すように、真空タンク４からルツボ１５
等の溶解炉装置３０が切り離されて作業位置に移動され
ると共に、開閉扉６が開放される。但し、原料投入機構
７０にロードロック室を付属させ、処理室７の雰囲気を
破ることなく原料を供給し、連続的に運転することも可
能である。

【００５３】次に、本実施形態における半導体基材製造
装置によりシリコン結晶シート７５が適正に製造される
ことを確認するため、以下の実験を行った。

【００５４】即ち、シリコン１６を１６８０Ｋ（絶対温
度）程度の過冷却状態となるように加熱した。そして、
厚さｄ１＝６ｍｍ、長さＬ＝１００ｍｍ、巾Ｈ＝３０ｍ
ｍのカーボン基板５６を準備し、過冷却状態のシリコン
１６よりも低い温度の１４８０Ｋ（絶対温度）に予熱し
た。そして、カーボン基板５６を融液状のシリコン１６
に１秒および５秒の浸漬時間ｔで浸漬し、カーボン基板
５６にシリコン１６を結晶析出させた。

【００５５】この結果、浸漬時間が１秒の条件下におい
ては、厚さｄｌ＝０．３ｍｍ、長さＬ＝１００ｍｍ、お
よび巾Ｈ＝３０ｍｍのシリコン結晶シート７５が得られ
た。一方、浸漬時間が１５秒の条件下においては、厚さ
ｄｌ＝１．０ｍｍ、長さＬ＝１００ｍｍ、および巾Ｈ＝
３０ｍｍのシリコン結晶シート７５が得られた。また、
各条件下で形成された結晶シート７５の組織は、厚さｄ
１方向へ延びる柱状晶であった（図８参照）。

【００５６】これにより、熱伝導の優れたカーボン基板
５６を過冷却状態のシリコン１６よりも低い温度に予熱
して浸漬すると、カーボン基板５６の長さＬ×巾Ｈのシ
リコン結晶シート７５を形成できることが確認された。
また、カーボン基板５６の浸漬時間ｔを適宜選択するこ
とによって、所望厚さｄｌのシリコン結晶シート７５を
製造可能であることも確認された。

【００５７】次に、カーボン基板５６の浸漬時間ｔとシ
リコン結晶シート７５の厚さｄ１との関係を検討する。

【００５８】ここで、融液状のシリコン１６の潜熱Ｑ＝
５０．６（ＫＪ／ｍｏｌ）、シリコンの密度ρＳ＝２．
３３（ｋｇ／ｍ³ ）、過冷却状態のシリコン１６の温度
Ｔ０＝１６８０Ｋ（絶対温度）とする。また、カーボン
基板５６の断面積Ｓ＝１００×３０（ｍｍ² ）、カーボ
ン基板５６を構成するカーボンの密度ρＣ＝１７２０
（ｋｇ／ｍ³ ）、カーボンの比熱Ｃｐ＝１９３０〔Ｊ／
（ｄｅｇ・ｋｇ）〕とする。さらに、カーボン基板５６
と融液状のシリコン１６との間の熱伝達率ｈ＝８０００
〔Ｗ／（ｍ² ・Ｋ）〕とする。

【００５９】以上の条件下において、シリコン１６の結
晶析出量をＭ（ｋｇ）、カーボン基板５６の温度をＴと
すると、シリコン１６が結晶析出することによりシリコ
ン１６の潜熱がカーボン基板５６に伝達する熱量は、 Ｑ×（ｄＭ／ｄｔ）＝Ｓ×ｈ×（Ｔ０−Ｔ）・・・・・・・・・・・（１） として求められる。

【００６０】また、カーボン基板５６へ伝達した熱量に
よって、カーボン基板５６が上昇する温度は、 Ｓ×ｈ×（Ｔ０−Ｔ）＝ｍ×Ｃｐ×（ｄＴ／ｄｔ）・・・・・・・・（２） として求められる。但し、ｍはカーボン基板５６の質量
（ｍ＝Ｓ×６×ρｃ／１０００）である。

【００６１】さらに、カーボン基板５６に結晶析出する
シリコン結晶シート７５の厚さをｄ１とすると、結晶析
出量Ｍは、 Ｍ＝ρＳ×Ｓ×ｄ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） となる。

【００６２】上記式（１）〜（３）を連立させて解く
と、シリコン結晶シート７５の厚さｄと浸漬時間ｔとの
関係は、図９に示す曲線関数となる。この曲線関数は、
浸漬時間１秒でシリコン結晶シート７５の厚さｄ１＝
０．３ｍｍ、浸漬時間１５秒でシリコン結晶シート７５
の厚さｄ１＝０．９６ｍｍとなり、上述の実験結果とほ
ぼ一致している。このことから、カーボン基板５６の浸
漬時間ｔを図９の曲線関数に基づいて適宜選択すること
によって、所望厚さｄ１のシリコン結晶シート７５を形
成できることが確認された。

【００６３】以上のように、本実施形態の半導体基材製
造装置は、図１に示すように、密閉状態にされた処理室
７で半導体材料であるシリコン１６をカーボン基板５６
の基板面に結晶析出させることによって、シート状の半
導体基材であるシリコン結晶シート７５を製造するもの
であり、処理室７を形成する真空タンク４と、シリコン
１６を過冷却状態の融液とするように加熱しながら収容
する溶解炉装置３０と、カーボン基板５６の複数を周方
向に配置すると共に、この周方向への旋回によりカーボ
ン基板５６を過冷却状態のシリコン１６に順に浸漬させ
て一定時間後に引き上げる旋回析出機構１０とを有した
構成にされている。

【００６４】上記の構成によれば、旋回析出機構１０の
周方向に配置された複数のカーボン基板５６が順にシリ
コン１６に浸漬され、一定時間後に引き上げられること
によって、各カーボン基板５６の基板面にシリコン１６
が同一条件で結晶析出し、所定の厚みを有したシート状
のシリコン結晶シート７５が順に生成される。

【００６５】従って、旋回析出機構１０の旋回によりカ
ーボン基板５６が浸漬されて引き上げられるたびに、１
枚単位でシリコン結晶シート７５が生成され、真空タン
ク４の外部に取り出して後工程に搬送することができ
る。これにより、後工程において、シリコン結晶シート
７５を研磨すれば、所望の半導体ウエハを得ることがで
きるため、材料ロスを十分に低減することができ、結果
として半導体ウエハを安価に製造することができる。

【００６６】尚、本実施形態においては、旋回析出機構
１０が旋回支持体５０に３台の第１〜第３旋回翼５１ａ
〜５１ｃを設けた構成にされているが、これに限定され
るものではなく、図１０に示すように、ドラム状の旋回
支持体５０’の周面に多数のカーボン基板５６’を旋回
方向（矢符方向）に配置すると共に、ルツボ１５’に浸
漬させる直前にカーボン基板５６’を予熱するように基
板予熱装置７４を配置した構成であっても良い。

【００６７】また、本実施形態においては、半導体材料
としてシリコン１６を用いた場合について説明している
が、これに限定されるものではなく、ゲルマニウム等の
共有結合を持った単体の元素金属材料や、ＧａＡｓのよ
うな化合物による化合物シリコン１６を用いることがで
きる。また、本実施形態においては、カーボン基板５６
を用いた場合について説明しているが、これに限定され
るものでもなく、上述したシリコン１６よりも熱伝導の
優れたものであれば、如何なるものを用いても良い。

【００６８】また、本実施形態において、溶解炉装置３
０は、シリコン１６を収容するカーボン製のルツボ１５
と、ルツボ１５の周囲に配置された電磁誘導コイル３２
と、ルツボ１５を誘導加熱するように電磁誘導コイル３
２に対して高周波電力を供給する図示しない電源装置と
を備えており、電源装置は、ルツボ１５の側壁の厚みよ
りも薄い浸透深さで誘導加熱が行われるように、高周波
電力の周波数を設定した構成にされている。

【００６９】上記の構成によれば、ルツボ１５を誘導加
熱することによって、効率良くシリコン１６を溶解させ
ることができる。また、ルツボ１５の側壁の厚みよりも
薄い浸透深さで誘導加熱が行われることによって、シリ
コン１６の融液の液面を波立たせないようにすることが
できる。これにより、安定な条件でシリコン結晶シート
７５を析出させることができる。

【００７０】尚、本実施形態における溶解炉装置３０
は、電磁誘導コイル３２に高周波電力を供給することに
よって、ルツボ１５を誘導加熱することにより昇温させ
ているが、これに限定されることはなく、抵抗ヒータに
電力を供給して輻射熱によりルツボ１５を加熱するよう
になっていても良い。

【００７１】

【発明の効果】請求項１の発明は、密閉状態にされた処
理室で半導体材料をカーボン基板の基板面に結晶析出さ
せることによって、シート状の半導体基材を製造する半
導体基材製造装置であって、前記処理室を形成する真空
タンクと、前記半導体材料を融液とするように加熱しな
がら収容する溶解炉装置と、前記カーボン基板の複数を
周方向に配置すると共に、該周方向への旋回により前記
カーボン基板を前記半導体材料に順に浸漬させて一定時
間後に引き上げる旋回析出機構とを有する構成である。

【００７２】上記の構成によれば、旋回析出機構の周方
向に配置された複数のカーボン基板が順に半導体材料に
浸漬され、一定時間後に引き上げられることによって、
各カーボン基板の基板面に半導体材料が同一条件で結晶
析出し、所定の厚みを有したシート状の半導体基材が順
に生成される。従って、旋回析出機構の旋回によりカー
ボン基板が浸漬されて引き上げられるたびに、１枚単位
で半導体基材が生成され、真空タンクの外部に取り出し
て後工程に搬送することができる。これにより、後工程
において、半導体基材を研磨すれば、所望の半導体ウエ
ハを得ることができるため、材料ロスを十分に低減する
ことができ、結果として半導体ウエハの安価な製造が可
能になる。

【００７３】請求項２の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記旋回析出機構は、前記カ
ーボン基板を着脱可能に保持する取付台を有する構成で
ある。上記の構成によれば、取付台からカーボン基板を
取り外すことによって、カーボン基板と共に半導体基材
を真空タンクから搬出することができるため、半導体基
材をカーボン基板から剥離する処理をタンク外で容易に
行うことができる。

【００７４】請求項３の発明は、請求項２に記載の半導
体基材製造装置であって、前記真空タンク内の処理室と
真空タンク外の大気側との間に設けられ、これら処理室
および大気側に対して任意のタイミングで連通可能なロ
ードロック室と、前記ロードロック室と前記取付台とに
カーボン基板を搬送する基板搬送機構とを有する構成で
ある。

【００７５】上記の構成によれば、ロードロック室を介
してカーボン基板と共に半導体基材を取り出すことがで
きると共に、ロードロック室を介して未使用のカーボン
基板を取付台に装着することができるため、真空タンク
内の処理室を常に所望の雰囲気に維持することができ
る。

【００７６】請求項４の発明は、請求項３に記載の半導
体基材製造装置であって、前記ロードロック室には、半
導体基材を結晶析出させたカーボン基板に対して冷却を
行う基板冷却機構が設けられている構成である。上記の
構成によれば、ロードロック室において短時間で半導体
基材を冷却することができる。

【００７７】請求項５の発明は、請求項１または２に記
載の半導体基材製造装置であって、前記旋回析出機構
は、熱伝導率の低い材質からなる中間部材を介して前記
カーボン基板を取り付けている構成である。上記の構成
よれば、半導体材料の結晶析出時にカーボン基板が高温
状態になっても、中間部材がカーボン基板から旋回析出
機構側への熱伝達を遮ることによって、旋回析出機構の
過熱による不具合を防止することができる。

【００７８】請求項６の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半導
体材料を収容するカーボン製のルツボと、前記ルツボの
周囲に配置された電磁誘導コイルと、前記ルツボを誘導
加熱するように前記電磁誘導コイルに対して高周波電力
を供給する電源装置とを備えており、前記電源装置は、
前記ルツボの側壁の厚みよりも薄い浸透深さで誘導加熱
が行われるように、高周波電力の周波数を設定している
構成である。

【００７９】上記の構成によれば、ルツボを誘導加熱す
ることによって、効率良く半導体材料を溶解させること
ができる。また、ルツボの側壁の厚みよりも薄い浸透深
さで誘導加熱が行われることによって、半導体材料の融
液の液面を波立たせないようにすることができる。これ
により、安定な条件で半導体シートの析出を行うことが
できる。

【００８０】請求項７の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記旋回析出機構の旋回によ
り前記カーボン基板が半導体材料に浸漬される前に、該
カーボン基板を融液金属よりも低い温度に予熱する基板
予熱装置を有する構成である。上記の構成によれば、カ
ーボン基板が予熱されることによって、半導体基材の結
晶の析出を効率良く行わせることができる。

【００８１】請求項８の発明は、請求項７に記載の半導
体基材製造装置であって、前記基板予熱装置は、誘導加
熱により前記カーボン基板を予熱する構成である。上記
の構成によれば、カーボン基板の予熱を効率良く行うこ
とができる。

【００８２】請求項９の発明は、請求項１に記載の半導
体基材製造装置であって、前記真空タンクの処理室を真
空状態または任意の圧力での不活性ガス雰囲気とするガ
ス処理機構を有する構成である。上記の構成によれば、
半導体基材に適した製造条件に調整することが可能にな
る。

【００８３】請求項１０の発明は、請求項１に記載の半
導体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半
導体材料を収容するルツボと、前記ルツボから漏出した
半導体材料を受け止めるように容器状に形成された受け
皿部材を有する構成である。上記の構成によれば、ルツ
ボが破損等して高温の半導体材料が漏出したときに、こ
の半導体材料を受け皿部材が受け止めることによって、
漏出による他の構成部品への被害を最小限に抑制するこ
とができると共に、半導体材料の回収を容易に行うこと
ができる。

【００８４】請求項１１の発明は、請求項１に記載の半
導体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半
導体材料を収容するルツボと、前記ルツボを加熱する加
熱装置と、前記ルツボの温度を検出するように該ルツボ
に接合された熱電対と、前記熱電対の検出温度に基づい
て前記ルツボを所望の温度とするように前記加熱装置を
制御するルツボ温調手段とを有する構成である。上記の
構成によれば、ルツボに接合された熱電対によりルツボ
に対する温度制御を行うことによって、ルツボに収容さ
れた半導体材料の温度制御を間接的に行うことができ
る。これにより、例えば保護管付きの熱電対を半導体材
料に浸漬し、直接的に半導体材料の温度制御を行う場合
と比較して、半導体材料への不純物の混入による汚染を
低減することができる。

【００８５】請求項１２の発明は、請求項１に記載の半
導体基材製造装置であって、前記溶解炉装置は、前記半
導体材料を収容するルツボと、前記ルツボを任意の位置
に昇降可能なルツボ昇降機構と、前記半導体材料の液面
高さを検出する液面高検出装置と、前記液面高検出装置
からの検出信号に基づいて、半導体材料の液面高さを所
定の高さ位置とするように前記ルツボ昇降機構を制御す
る昇降制御装置とを有する構成である。上記の構成によ
れば、半導体基材の製造を継続することによりルツボ内
の半導体材料が消費されて少なくなった場合でも、ルツ
ボを検出信号に基づいて上昇させることによって、半導
体材料の液面高さを常に所定の高さ位置に維持すること
ができる。これにより、カーボン基板が半導体材料に対
して常に同じ状態で浸漬されるため、半導体基材を安定
して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体基材製造装置を正面視したときの概略構
成図である。

【図２】半導体基材製造装置の正面視したときの要部拡
大図である。

【図３】第１〜第３旋回翼の概略構成を示すものであ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

【図４】半導体基材製造装置を側面視したときの要部拡
大図である。

【図５】半導体基材製造装置を側面視したときの概略構
成図である。

【図６】第１〜第３旋回翼の動作状態を示す説明図であ
る。

【図７】カーボン基板にシリコン結晶シートが結晶析出
した状態を示す説明図である。

【図８】シリコン結晶シートの内部構造を示す説明図で
ある。

【図９】カーボン基板の浸漬時間と結晶析出厚さとの関
係を示すグラフである。

【図１０】旋回析出機構の斜視図である。

【符号の説明】

１ 製造装置本体 ２ 搬送車 ３ 架台 ４ 真空タンク ５ タンク本体 ６ 開閉扉 ７ 処理室 ８ 真空ホース ９ ガス処理機構 １０ 旋回析出機構 １１ ガスボンベ １３ 真空ポンプ １５ ルツボ １６ シリコン １７ 断熱部材 １８ 受け皿部材 １９ 冷却配管 ２０ ルツボ昇降機構 ２１ 気密シール部 ２２ ガイド部材 ３０ 溶解炉装置 ３１ ルツボ支持機構 ３２ 電磁誘導コイル ４０ 制御装置 ４３ 連結部材 ５０ 旋回支持体 ５１ａ〜５１ｃ 第１〜第３旋回翼 ５２ 棒状支持部材 ５３ 支持台 ５５ 取付台 ５６ カーボン基板 ７０ 原料投入機構 ７４ 基板予熱装置 ７５ シリコン結晶シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 泰弘 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 (72)発明者 中嶋 賢人 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 (72)発明者 奥野 敦 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 (72)発明者 田所 昌宏 愛知県豊橋市三弥町字元屋敷150 神鋼電 機株式会社豊橋事業所内 (72)発明者 山下 善二郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャ−プ株式会社内 (72)発明者 矢野 光三郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャ−プ株式会社内 (72)発明者 五角 博純 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャ−プ株式会社内 (72)発明者 吉田 浩司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャ−プ株式会社内 (72)発明者 胡間 修二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャ−プ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G072 AA01 BB12 GG04 GG05 HH01 MM38 NN01 RR30 UU01 5F053 AA03 BB08 BB14 BB41 BB52 DD01 DD03 FF05 HH05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉状態にされた処理室で半導体材料を
   カーボン基板の基板面に結晶析出させることによって、
   シート状の半導体基材を製造する半導体基材製造装置で
   あって、 前記処理室を形成する真空タンクと、 前記半導体材料を融液とするように加熱しながら収容す
   る溶解炉装置と、 前記カーボン基板の複数を周方向に配置すると共に、該
   周方向への旋回により前記カーボン基板を前記半導体材
   料に順に浸漬させて一定時間後に引き上げる旋回析出機
   構とを有することを特徴とする半導体基材製造装置。
2. 【請求項２】 前記旋回析出機構は、前記カーボン基板
   を着脱可能に保持する取付台を有することを特徴とする
   請求項１に記載の半導体基材製造装置。
3. 【請求項３】 前記真空タンク内の処理室と真空タンク
   外の大気側との間に設けられ、これら処理室および大気
   側に対して任意のタイミングで連通可能なロードロック
   室と、 前記ロードロック室と前記取付台とにカーボン
   基板を搬送する基板搬送機構とを有することを特徴とす
   る請求項２に記載の半導体基材製造装置。
4. 【請求項４】 前記ロードロック室には、半導体基材を
   結晶析出させたカーボン基板に対して冷却を行う基板冷
   却機構が設けられていることを特徴とする請求項３に記
   載の半導体基材製造装置。
5. 【請求項５】 前記旋回析出機構は、 熱伝導率の低い材質からなる中間部材を介して前記カー
   ボン基板を取り付けていることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の半導体基材製造装置。
6. 【請求項６】 前記溶解炉装置は、 前記半導体材料を収容するカーボン製のルツボと、 前記ルツボの周囲に配置された電磁誘導コイルと、 前記ルツボを誘導加熱するように前記電磁誘導コイルに
   対して高周波電力を供給する電源装置とを備えており、 前記電源装置は、前記ルツボの側壁の厚みよりも薄い浸
   透深さで誘導加熱が行われるように、高周波電力の周波
   数を設定していることを特徴とする請求項１に記載の半
   導体基材製造装置。
7. 【請求項７】 前記旋回析出機構の旋回により前記カー
   ボン基板が半導体材料に浸漬される前に、該カーボン基
   板を融液金属よりも低い温度に予熱する基板予熱装置を
   有することを特徴とする請求項１に記載の半導体基材製
   造装置。
8. 【請求項８】 前記基板予熱装置は、誘導加熱により前
   記カーボン基板を予熱することを特徴とする請求項７に
   記載の半導体基材製造装置。
9. 【請求項９】 前記真空タンクの処理室を真空状態また
   は任意の圧力での不活性ガス雰囲気とするガス処理機構
   を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体基材
   製造装置。
10. 【請求項１０】 前記溶解炉装置は、 前記半導体材料を収容するルツボと、 前記ルツボから漏出した半導体材料を受け止めるように
    容器状に形成された受け皿部材を有することを特徴とす
    る請求項１に記載の半導体基材製造装置。
11. 【請求項１１】 前記溶解炉装置は、 前記半導体材料を収容するルツボと、 前記ルツボを加熱する加熱装置と、 前記ルツボの温度を検出するように該ルツボに接合され
    た熱電対と、 前記熱電対の検出温度に基づいて前記ルツボを所望の温
    度とするように前記加熱装置を制御するルツボ温調手段
    とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体基
    材製造装置。
12. 【請求項１２】 前記溶解炉装置は、 前記半導体材料を収容するルツボと、 前記ルツボを任意の位置に昇降可能なルツボ昇降機構
    と、 前記半導体材料の液面高さを検出する液面高検出装置
    と、 前記液面高検出装置からの検出信号に基づいて、半導体
    材料の液面高さを所定の高さ位置とするように前記ルツ
    ボ昇降機構を制御する昇降制御装置とを有することを特
    徴とする請求項１に記載の半導体基材製造装置。