JP2003192324A

JP2003192324A - 析出用基板

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Publication number: JP2003192324A
Application number: JP2001397298A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakai; 泰弘中井; Masahiro Tadokoro; 昌宏田所; Atsushi Okuno; 敦奥野; Masanori Tsuda; 正徳津田; Yoshito Nakajima; 賢人中嶋
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP4039057B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶湯に浸漬させた後搬送する際の各基板の位
置決め、及び、底面において凝固成長させた析出物を引
き剥がす作業を容易に行うことができる。【解決手段】進行方向の上流側および下流側の各側面
１ｂは、析出物である半導体基板２を上面の両端部１ｃ
よりも進行方向の内側に位置させるように形成されてい
る。析出用基板１は、進行方向の上流側から斜め方向に
下降されて溶湯１５に浸漬された後、進行方向の下流側
に斜め方向に上昇されて溶湯１５から引き上げられるこ
とによって、浸漬された部分に溶湯１５の凝固成長した
半導体基板２を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱溶融された溶
解対象物、特にＳｉからなる溶湯に浸漬・凝固成長させ
て析出物を得るために用いられる析出用基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば半導体基板等に使用さ
れるＳｉリボンを製造する場合、Ｓｉを加熱溶融して液
体状とした溶湯に矩形の薄い板状の析出用基板を接触・
浸漬させ、基板の下面においてＳｉ融液を凝固成長さ
せ、析出物を得るという処理が一般に行われている。

【０００３】この際、析出用基板を進行方向の上流側か
ら斜め方向に下降させて溶湯に浸漬させたり、進行方向
の下流側に斜め方向に上昇させて溶湯から引き上げたり
する作業が必要となるが、従来用いられている析出用基
板は基板下面と側面とが直角をなすので、溶湯に浸漬さ
せるときに下面だけではなく進行方向の上流側および下
流側の各側面にも溶湯が接触し、溶湯の溶解対象物が析
出用基板の側面にも析出される。よって、従来の析出用
基板を搬送しながら溶湯に浸漬させる場合、凝固成長し
た析出物は厚さが均一にならず、進行方向の上流側およ
び下流側の各側面で凝固成長した析出物は、下面の析出
物と比べて厚くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そうして溶湯に浸漬さ
せた後析出用基板を搬送するとき、基板の側面に析出物
が突出するように形成されていると、側面同士を当接さ
せることができないため、各析出用基板の位置決めを容
易に行うことができない。

【０００５】そしてさらに析出物を基板から引き剥がす
作業が行われるが、このとき例えば進行方向の上流側又
は下流側の側面に対して引き剥がし部材を当接させるの
で、上述のように析出用基板の下面から進行方向の上流
側および下流側の各側面にわたって形成されている場
合、析出物が剥がれにくく、引き剥がし作業が困難であ
る。

【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、溶湯に浸漬させた後搬送する際の各基板の位置
決め、及び、下面において凝固成長させた析出物を引き
剥がす作業を容易に行うことができる析出用基板を提供
することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【０００７】本発明の請求項１に記載の析出用基板は、
進行方向の上流側から斜め方向に下降されて溶湯に浸漬
された後、進行方向の下流側に斜め方向に上昇されて溶
湯から引き上げられることによって、浸漬された部分に
溶湯の凝固成長した析出物を得る析出用基板であって、
前記進行方向の上流側および下流側の各側面は、析出物
を上面の両端部よりも進行方向の内側に位置させるよう
に形成されていることを特徴とする。

【０００８】上記の構成によれば、進行方向の上流側お
よび下流側の各側面に凝固成長した析出物が基板上面の
両端部よりも内側に位置するため、例えば析出物を得た
基板を進行方向に連続的に移動させる場合において、基
板上面の両端部同士を当接させることができることか
ら、各析出用基板の位置決めを容易に行うことができ
る。

【０００９】本発明の請求項２に記載の析出用基板は、
請求項１において、前記進行方向の上流側および下流側
の各側面は、下面の両端部が上面の両端部の内側に位置
するように、下面から上面側にかけて傾斜されているこ
とを特徴とする。

【００１０】上記の構成によれば、さらに、例えば傾斜
された側面に引き剥がし部材を当接して側面と析出物と
の間に滑り込ませるようにすれば、析出物を析出用基板
から容易に引き剥がすことができる。

【００１１】本発明の請求項３に記載の析出用基板は、
請求項２において、カーボン製であることを特徴とす
る。

【００１２】上記の構成によれば、析出物を析出用基板
から引き剥がす作業がさらに容易になると共に、析出用
基板を長期間繰り返して使用することができる。

【００１３】本発明の請求項４に記載の析出用基板は、
請求項１ないし３の何れか１項において、密閉状態にさ
れた処理室で半導体材料を溶湯とし、前記半導体材料を
凝固成長させることによって、シート状の半導体基板を
製造する半導体基板製造装置に搭載されていることを特
徴とする。

【００１４】上記の構成によれば、安定して半導体基板
の製造を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて添付図面を参照しながら説明する。本実施の形態
に係る析出用基板は、図３および図４に示すように、Ｓ
ｉを主成分とするシート状の半導体基板２を析出物とし
て製造する半導体基板製造装置１００に搭載されてい
る。尚、半導体基板製造装置１００は、析出板製造装置
の一種であり、析出板製造装置は、密閉状態にされた処
理室で半導体材料や金属材料等の溶解対象物１０１を加
熱溶融して溶湯とし、この溶解対象物１０１をシート状
の析出板となるように製造する装置を意味する。また、
溶解対象物１０１としては、Ｓｉ等の半導体材料の他、
鉄やチタン等の金属材料を挙げることができる。

【００１６】上記の半導体基板製造装置１００は、図３
および図４に示されているように、外部環境から内部を
密閉状態に隔離可能な二重壁構造の真空容器３を備えて
いる。真空容器３は、上側収容室６を形成する円筒形状
の上側タンク部４と、上側タンク部４の下部に設けら
れ、上側収容室６に連通した下側収容室７を形成する下
側タンク部５とを有している。図３に示すように、上側
タンク部４の上面中央部には第１〜第４覗き窓部８ａ〜
８ｄが幅方向に形成されており、これらの覗き窓部８ａ
〜８ｄは、上側収容室６および下側収容室７を上側タン
ク部４の幅方向全体に渡って目視可能にしている。ま
た、図４に示すように、上側タンク部４の一端部には第
５覗き窓部８ｅが形成されている。第５覗き窓部８ｅ
は、上側収容室６および下側収容室７を上側タンク部４
の長手方向全体に渡って目視可能にしている。

【００１７】また、下側タンク部５の一方の側面壁に
は、図３に示すように、搬入出部５ａが開口されてい
る。搬入出部５ａは、上側タンク部４の長手方向（紙面
に対して垂直方向）に進退移動する開閉扉９により開閉
可能にされている。そして、このように構成された真空
容器３には、Ａｒガス等の不活性ガスを供給する図示し
ないガス供給装置および両収容室６・７の空気を排気す
る図示しない真空排気装置が接続されている。これらの
装置は、真空容器３の両収容室６・７を所定の圧力に減
圧しながら不活性ガスを供給することによって、外部環
境とは異なる処理環境を両収容室６・７に出現させるよ
うになっている。

【００１８】上記の両収容室６・７の略中央部には、本
実施形態に係る析出用基板１を溶湯１５に浸漬させて引
き上げる析出機構１０が設けられている。析出機構１０
は、水平移動機構１３と、水平移動機構１３により水平
移動可能にされた垂直移動機構１１と、垂直移動機構１
１により昇降可能にされた旋回機構１２とを有してい
る。水平移動機構１３は、水平方向に配置され、上側収
容室６の両端部にかけて可動範囲が設定された水平搬送
部１６と、水平搬送部１６の一端部に設けられた水平駆
動部１７とを有している。

【００１９】水平搬送部１６は、図４に示すように、周
面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材１８と、ネジ軸
部材１８に螺合されたブロック部材１９と、ブロック部
材１９の下面を進退移動自在に支持するレール部材２０
と、ブロック部材１９の上面に設けられ、垂直移動機構
１１に連結された連結部材２１とを有している。また、
水平搬送部１６は、これらの部材１８〜１９の上面を覆
い隠すように設けられたカバー部材２２を備えている。
カバー部材２２は、溶湯１５等から飛散して浮遊する塵
埃が各部材１８〜１９に積層することを防止している。

【００２０】上記の水平搬送部１６の一端部には、図３
に示すように、水平駆動部１７が連結されている。水平
駆動部１７は、任意の回転速度で正逆回転可能であると
共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の水平駆
動装置２３と、水平駆動装置２３を冷却する第１冷却装
置２４とを有している。水平駆動装置２３は、ネジ軸部
材１８の一端部に連結されており、ネジ軸部材１８を正
逆回転させることによって、ブロック部材１９等を介し
て垂直移動機構１１を水平方向の任意の位置に移動可能
にしている。

【００２１】また、第１冷却装置２４は、図５に示すよ
うに、水平駆動装置２３を下側収容室７の処理環境から
隔離するように収納した収納容器２５と、真空容器３の
外部から収納容器２５内の一端側に冷却ガスを供給する
ガス供給配管２６と、収納容器２５内の他端側から真空
容器３の外部に冷却ガスを排出するガス排出配管２７と
を有している。ガス供給配管２６には、ガス供給機２８
が接続されており、ガス供給機２８は、冷却ガスを強制
的に収納容器２５内に送給することにより水平駆動装置
２３の周囲温度を所定温度以下に維持している。尚、冷
却ガスは、Ａｒガスや窒素ガス等の不活性ガスであって
も良いし、空気であっても良い。また、ガス供給機２８
の代わりに、高圧の冷却ガスを収容したガスボンベを使
用しても良い。

【００２２】一方、図３に示すように、垂直移動機構１
１は、垂直方向に配置された垂直搬送部３０と、垂直搬
送部３０の上端部に設けられた垂直駆動部３１とを有し
ている。垂直搬送部３０は、図４に示すように、上述の
水平移動機構１３とほぼ同一の構成部材からなってお
り、周面全体にネジ溝が形成されたネジ軸部材３２と、
ネジ軸部材３２に螺合され、上面（図中左面）に旋回機
構１２が連結されたブロック部材３３と、ブロック部材
３３の下面（図中右面）を昇降自在に支持するレール部
材３４とを有している。

【００２３】上記の垂直搬送部３０の上端部には、垂直
駆動部３１が連結されている。垂直駆動部３１は、任意
の回転速度で正逆回転可能であると共に所定の保持力で
停止可能なサーボモータ等の垂直駆動装置３５と、垂直
駆動装置３５を冷却する第２冷却装置３６とを有してい
る。垂直駆動装置３５は、ネジ軸部材３２の上端部に連
結されており、ネジ軸部材３２を正逆回転させることに
よって、ブロック部材３３等を介して旋回機構１２を垂
直方向の任意の高さ位置に移動可能にしている。また、
第２冷却装置３６は、図５の収納容器２５等を有した上
述の第１冷却装置２４と同一の部材により同一の冷却機
能を発揮するように構成されている。

【００２４】上記の垂直移動機構１１で昇降される旋回
機構１２は、図４に示すように、ブロック部材３３に一
端面を連結された連結支持体３８と、連結支持体３８の
他端面に連結された回動駆動部３９とを有している。回
動駆動部３９は、任意の回転速度で正逆回転可能である
と共に所定の保持力で停止可能なサーボモータ等の回動
駆動装置４０と、回動駆動装置４０を冷却する第３冷却
装置４１とを有している。

【００２５】上記の第３冷却装置４１は、垂直駆動部３
１と同様に、図５の収納容器２５等を有した上述の第１
冷却装置２４と同一の部材により同一の冷却機能を発揮
するように構成されている。第３冷却装置４１内の回動
駆動装置４０は、回動軸４０ａの先端部が連結支持体３
８内に配置されている。回動軸４０ａの先端部には、図
３に示すように、上下方向に配置された第１縦設部材４
２ａの上端部が固設されている。第１縦設部材４２ａ
は、横設部材４２ｂを介して第２縦設部材４２ｃの上端
部に連結されている。また、第１および第２縦設部材４
２ａ・４２ｂの下端部は、本実施形態に係る析出用基板
１における旋回方向の両端部に連結されている。そし
て、第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃと横設部材
４２ｂとは、旋回支持機構４２を構成しており、旋回支
持機構４２は、回動軸４０ａを中心として本実施形態に
係る析出用基板１を旋回させるようになっている。

【００２６】上記の第１および第２縦設部材４２ａ・４
２ｃは、回動軸４０ａ側から中部までの範囲が機械的強
度に優れたステンレス鋼等の金属材料で形成されている
一方、中部から本実施形態に係る析出用基板１に連結さ
れた下端部までの範囲が耐熱性に優れたカーボンにより
形成されている。これにより、旋回支持機構４２は、本
実施形態に係る析出用基板１を旋回させて高温の溶湯１
５に浸漬させる際に、溶湯１５から大量の輻射熱を下側
部分に受けることになっても、長期間に亘って初期の機
械的強度を維持することが可能になっている。

【００２７】上記のように各機構１１〜１３で構成され
た析出機構１０は、水平移動機構１３により垂直移動機
構１１および旋回機構１２を水平方向に進退移動させる
ことによって、図３に示すように、これら機構１１・１
２と共に析出用基板１を予熱位置Ａと析出位置Ｂと引き
剥がし位置Ｃと研磨位置Ｄとに位置決め可能にしてい
る。析出位置Ｂにおいては、各機構１１〜１３を連動さ
せながら作動させることによって、回動軸４０ａよりも
溶湯１５側に近い旋回中心Ｏを半径とした析出軌跡で析
出用基板１を進行させるようになっている。尚、図３に
示す析出軌跡は、本実施形態の析出用基板１を旋回方向
（進行方向）の上流側から斜め方向に下降させて溶湯１
５に浸漬させた後、進行方向の下流側に斜め方向に上昇
させて溶湯１５から引き上げることによって、浸漬され
た部分に溶湯１５の凝固成長した析出物である半導体基
板２を生成させるように設定されている。

【００２８】本実施形態に係る析出用基板１は、半導体
基板２が析出される下面からなる基板面１ａを有し、図
１に示すように、矢印で示されている進行方向の上流側
から斜め方向に、溶湯１５に対する浸漬角度θ１をなし
て下降されて溶湯１５に浸漬された後、進行方向の下流
側に斜め方向に上昇されて溶湯から引き上げられること
によって、浸漬された部分に溶湯１５の凝固成長した析
出物である半導体基板２を得るものである。この析出用
基板１は薄い板状であり、その進行方向の上流側および
下流側の各側面において、下面端部１ｄが上面端部１ｃ
の内側に位置するように下面から上面側にかけて下面に
対して傾斜角Θ２をなして傾斜され、傾斜部１ｂを形成
している。

【００２９】具体的には、傾斜部１ｂは、溶湯１５に対
する浸漬角度θ１よりも基板面１ａに対する傾斜部１ｂ
の傾斜角度θ２が大きな角度となるように設定されてお
り、析出される半導体基板２の進行方向の端部を上面端
部１ｃよりも進行方向の内側に位置させるようになって
いる。なお、この析出用基板１は例えばカーボン等、耐
火性のある材料により形成されるのが好ましい。析出用
基板１をカーボン製とすることで、析出物である半導体
基板２を析出用基板１から引き剥がす作業がさらに容易
になると共に、析出用基板１を長期間繰り返して使用す
ることができる。

【００３０】また、図２に示すように、析出用基板１の
上面（反析出面）には進行方向の断面が逆台形形状であ
る把持部１ｅが形成されており、この把持部１ｅは、析
出用基板把持装置４３の一部を構成している。なお、析
出用基板１の上面の形状は、析出用基板把持装置４３の
種類によって、適宜変更することができる。

【００３１】図２に示す析出用基板把持装置４３は、析
出用基板１の把持部１ｅを着脱自在に保持するチャック
機構４４を備えている。チャック機構４４は、チャック
部材４５・４５を左右対称に備えている。各チャック部
材４５・４５は、把持部１ｅに係合するように下面に形
成された係合部４５ａと、ゴミ等の落下物を受け止める
ように上面の四辺に沿って形成された環状溝部４５ｂ
と、環状溝部４５ｂに周囲を囲まれた懸吊部４５ｃとを
有している。

【００３２】上記の懸吊部４５ｃの上面には、図２に示
すように、２つの突設部４５ｄ・４５ｄが対向配置され
ている。両突設部４５ｄ・４５ｄの中央部には、ピン挿
通穴４５ｅ・４５ｅが形成されている。これらの突設部
４５ｄ・４５ｄ間には、図６に示すように、上述の旋回
支持機構４２の各縦設部材４２ａ・４２ｃが嵌合される
ようになっている。そして、ピン挿通穴４５ｅ・４５ｅ
には、カーボン製のピン部材４６が抜脱可能に挿通され
るようになっており、ピン部材４６は、各縦設部材４２
ａ・４２ｃをチャック機構４４に対して連結させるよう
になっている。

【００３３】上記のピン部材４６は、溶湯１５からの輻
射熱の直射を回避するように、チャック部材４５の析出
側の投影面積よりも短くなるように形成されている。ま
た、ピン部材４６の表面には、図７に示すように、硬化
層１４が形成されており、ピン部材４６は、硬化層１４
により表面の機械的強度が高められることによって、チ
ャック部材４５のピン挿通穴４５ｅに対して着脱する際
の磨耗が低減されている。一方、チャック部材４５にお
いては、ピン部材４６に接触するピン挿通穴４５ｅと、
析出用基板１に接触する係合部４５ａおよび下面とに硬
化層１４が形成されている。そして、チャック部材４５
は、硬化層１４で接触面の機械的強度が高められること
によって、ピン部材４６の着脱時および析出用基板１の
把持時における磨耗が低減されている。

【００３４】尚、硬化層１４の形成方法としては、プラ
ズマＣＶＤやイオンプレーティング等の表面処理方法で
ＳｉＣ膜をコーティングする硬化処理を挙げることがで
きる。また、硬化層１４は、チャック部材４５の全表面
に形成されていても良く、この場合には、チャック部材
４５の全体の機械的強度を高めることができるため、チ
ャック部材４５をオペレータが運搬する際に衝撃を与え
ても破損し難いものとすることができる。

【００３５】上記の析出用基板把持装置４３で保持され
る析出用基板１が浸漬される溶湯１５は、図８に示すよ
うに、ルツボ装置５１に収容されている。ルツボ装置５
１は、溶湯１５を収容する収容部５２ａを備えたルツボ
５２と、ルツボ５２の側面壁５２ｂの周囲に配置された
誘導加熱コイル５３と、図３及び図４に示す、これらの
ルツボ５２および誘導加熱コイル５３を支持するルツボ
支持台５４とを有している。誘導加熱コイル５３には、
図３および図４に示す耐熱構造の電力ケーブル５５が着
脱可能に接続されており、図示しない高周波電源から高
周波数の交流電力が供給されるようになっている。これ
により、誘導加熱コイル５３はルツボ５２の周囲に交番
磁場を生成させ、ルツボ５２の主に表面側を誘導加熱す
ることが可能になっている。

【００３６】一方、ルツボ５２は、析出用基板１の進行
方向が長尺となるように平面視長方形状に形成されてお
り、溶湯１５の収容量を最小限に抑制しながら、側面壁
５２ｂが本実施形態に係る析出用基板１の旋回の障害に
ならないようにしている。尚、ルツボ５２は、析出用基
板１の進行方向が長尺になる形状であれば良く、例えば
平面視楕円形状であっても良い。また、ルツボ５２は、
図９に示すように、収容部５２ａの側面側と底面側との
２方向から大きな熱量が伝達されるように、底面壁５２
ｃの厚みが平均ルツボ半径と略同等であり且つ側面壁５
２ｂの厚みと同等以上に設定されている。

【００３７】ここで、平均ルツボ半径とは、ルツボ５２
の全方向の半径を平均化したものである。また、ルツボ
５２の側面壁５２ｂは、電磁誘導の浸透深さ未満の厚み
に設定されていることが望ましく、この場合には、溶湯
１５を対流させることができるため、ゴミ等の落下物が
核となって溶湯１５の表面中央が凝固する現象を防止す
ることが可能になる。

【００３８】また、ルツボ５２の収容部５２ａ内には、
図８にも示すように、溶湯１５の湯面高さの監視に使用
されるカーボン製の湯面高さ検出部６１が形成されてい
る。湯面高さ検出部６１は、収容部５２ａの底面から上
面にかけて複数の段部６１ａを階段状に有している。湯
面高さ検出部６１は、析出用基板１の障害物とならない
ように、収容部５２ａのコーナー部に配置されている。
尚、湯面高さ検出部６１は、ルツボ５２と一体的に形成
されていても良いし、ルツボ５２とは別に形成されてい
ても良い。

【００３９】さらに、ルツボ５２の収容部５２ａ内に
は、ルツボ５２の長手方向（半導体基板２の進行方向）
に沿って仕切り壁６２が設けられている。仕切り壁６２
は、本実施形態に係る析出用基板１の障害物とならない
ように配置されている。また、仕切り壁６２は、図９に
示すように、上端部がルツボ５２の上面に位置し、下端
部が収容部５２ａの底面上方に位置するように形成され
ている。これにより、仕切り壁６２は、析出用基板１が
浸漬する第１溶解槽６３と、第１溶解槽６３に連通する
第２溶解槽６４とに収容部５２ａを区分しており、第２
溶解槽６４と第１溶解槽６３との間における湯面の乱れ
の伝播を防止している。

【００４０】上記のように構成されたルツボ５２は、図
３および図４に示すように、ルツボ支持台５４により支
持されている。ルツボ支持台５４は、ルツボ５２および
誘導加熱コイル５３をそれぞれ独立して支持する断熱支
持体５４ａと、断熱支持体５４ａの下面に接合され、冷
却配管を埋設された冷却盤５４ｂと、冷却盤５４ｂを支
持する搬送台５４ｃとを有している。ルツボ支持台５４
は、図４に示すルツボ搬入出機構５７に載置されてい
る。ルツボ搬入出機構５７は、図４に示すように、真空
容器３の搬入出部５ａを挟んで真空容器３の内外に敷設
されており、複数の搬送ローラー５６を回転可能に備え
ている。そして、ルツボ搬入出機構５７は、搬送ローラ
ー５６を正逆回転させることによって、ルツボ支持台５
４やルツボ５２等からなるルツボ装置５１の真空容器３
に対する搬入出を可能にしている。

【００４１】上記のルツボ装置５１の上方には、図４に
示すように、溶解対象物１０１を第２溶解槽６４に供給
する供給機構７１が設けられている。供給機構７１は、
先端部に投入部が形成され、粉状や塊状の溶解対象物１
０１を収容した収容箱７２と、収容箱７２を水平方向に
進退移動させる収容箱移動機構７３と、収容箱７２内の
溶解対象物１０１を先端部から押し出す押出機構７４と
を備えている。

【００４２】また、ルツボ装置５１の上方における真空
容器３の第１覗き窓部８ａには、図３に示すように、湯
面高さ検出部６１を溶湯１５と共に撮像して撮像信号を
出力する撮像装置７５が設けられている。撮像装置７５
は、ＣＣＤカメラ等のカメラ本体７６と、カメラ本体７
６の前方に配置されたスリット板７７とを有している。
スリット板７７には、カメラ本体７６の撮像領域を湯面
高さ検出部６１の周辺に制限するスリットが形成されて
いる。

【００４３】上記の撮像装置７５および供給機構７１
は、図示しない制御装置に接続されている。制御装置
は、演算部や記憶部、入出力部等を備えており、半導体
基板製造装置１００の各機構を個別および連動させなが
ら制御する各種の機能を備えている。具体的には、図８
に示す湯面高さ検出部６１の各段部６１ａにおける撮像
信号の明暗に基づいて、溶湯１５の湯面高さを検出する
機能や、検出された湯面高さが所定の基準高さとなるよ
うに供給機構７１における溶解対象物１０１の供給タイ
ミングおよび／または供給量を制御する機能等を有して
いる。

【００４４】また、図３および図４に示すように、ルツ
ボ装置５１と析出機構１０との間には、溶湯１５から析
出機構１０に向かう輻射熱を遮る第１熱遮蔽体７８が設
けられている。第１熱遮蔽体７８は、図４に示すよう
に、銅製の熱遮蔽板７８ａと、熱遮蔽板７８ａの上面に
接合され、熱遮蔽板７８ａを冷却する冷却配管７８ｂと
を備えている。熱遮蔽板７８ａには、旋回支持機構４２
を挿通させる開口部と、撮像装置７５による湯面高さ検
出部６１の撮像を可能にする窓部とが形成されている。
これにより、第１熱遮蔽体７８は、析出機構１０に対す
る輻射熱の直射を極力低減することによって、析出機構
１０の過熱を防止するようになっている。さらに、ルツ
ボ装置５１と第１熱遮蔽体７８との間には、旋回支持機
構４２への輻射熱の直射を防止するように、第２熱遮蔽
体７９が設けられている。

【００４５】また、図３に示すように、ルツボ装置５１
から見て本実施形態に係る析出用基板１の進行方向の上
流側には、予熱機構８１が設けられている。予熱機構８
１は、予熱位置Ａの下方に配置された予熱ヒーター８２
と、予熱ヒーター８２に着脱可能に接続された電力ケー
ブル８３と、真空容器３の外部に配置され、電力ケーブ
ル８３を介して予熱用電力を供給する図示しない予熱電
源装置とを有している。そして、予熱機構８１は、予熱
ヒーター８２に対して析出用基板１が対向されたとき
に、この析出用基板１を所定温度に昇温させることによ
って、溶湯１５と析出用基板１との温度差を一定にする
ようになっている。

【００４６】一方、ルツボ装置５１から見て析出用基板
１の進行方向の下流側には、図３に示すように、引き剥
がし機構８５と研磨機構８６とがこの順に配置されてい
る。引き剥がし機構８５は、引き剥がし位置Ｃの下方に
配置されており、析出用基板１と半導体基板２との間に
進入する剥離部材８７と、剥離部材８７により引き剥が
されて落下した半導体基板２を受け止める基板載置台８
８とを備えている。

【００４７】また、研磨機構８６は、研磨位置Ｄの斜め
下方向に配置されている。研磨機構８６は、析出用基板
１を進入させるように上縁部の一部が開口された収納ボ
ックス８９と、収納ボックス８９内に設けられた研磨機
本体９０とを備えている。研磨機本体９０は、図１０に
示すように、析出用基板１の基板面１ａが面状に当接さ
れる研磨ベルト９１と、研磨ベルト９１を張設した駆動
ローラー９２および従動ローラー９３と、駆動ローラー
９２の一端部に接続され、研磨ベルト９１を回転駆動さ
せるローラー駆動モータ９４と、ローラー駆動モータ９
４を冷却する第４冷却装置９５と、これら部材を支持す
る研磨支持台９６とを備えている。尚、第４冷却装置９
５は、図５の収納容器２５等を有した上述の第１冷却装
置２４と同一の部材により同一の冷却機能を発揮するよ
うに構成されている。そして、このように構成された研
磨機本体９０は、析出用基板１の基板面１ａに研磨ベル
ト９１を面状に当接させながら回転させることによっ
て、基板面１ａに付着した付着物を除去するようになっ
ている。

【００４８】上記の構成において、半導体基板製造装置
１００の動作を通じて本実施形態に係る析出用基板１の
動作を説明する。

【００４９】（準備・保全工程）準備・保全工程は、半
導体基板２の生産開始前および生産開始後において、半
導体基板製造装置１００を生産に適した状態にする場合
に実施される。即ち、図３に示すように、ルツボ装置５
１の検査やルツボ５２の交換、真空容器３内の各機構の
検査等を行う場合には、先ず、開閉扉９が移動されて真
空容器３の搬入出部５ａが開口される。そして、電力ケ
ーブル５５がルツボ装置５１から切り離された後、ルツ
ボ搬入出機構５７の各搬送ローラー５６が回転されるこ
とによって、ルツボ装置５１が搬入出部５ａを介して機
外に搬出される。この後、図示しない検査作業場におい
て、ルツボ装置５１の検査等が実施され、不具合があれ
ば、該当箇所の修理や交換が行われる。

【００５０】また、ルツボ装置５１の検査中に、図４に
示すように、供給機構７１の収容箱７２に収容された溶
解対象物１０１の残存量が確認され、適正な量となるよ
うに補充される。さらに、オペレータが真空容器３内の
状態を目視等により検査し、必要に応じて部品の修理お
よび交換が行われる。

【００５１】例えば析出用基板把持装置４３に取り付け
られた析出用基板１に不具合がある場合には、図６およ
び図７に示すように、ピン部材４６がピン挿通穴４５ｅ
から抜脱されることによって、旋回支持機構４２の第１
および第２縦設部材４２ａ・４２ｃが突設部４５ｄ・４
５ｄから切り離される。これにより、縦設部材４２ａ・
４２ｃにより析出用基板１の上面に左右方向に固定され
ていたチャック部材４５・４５が自由な状態となる。そ
して、チャック部材４５・４５が左右方向に引き離すよ
うに移動されることによって、析出用基板１が析出用基
板把持装置４３から取り外される。

【００５２】次に、新たな析出用基板１が準備され、こ
の析出用基板１の把持部１ｅを挟み込むようにチャック
部材４５・４５がセットされる。この後、旋回支持機構
４２の第１および第２縦設部材４２ａ・４２ｃが突設部
４５ｄ・４５ｄ間に挿入され、ピン部材４６がピン挿通
穴４５ｅに挿通される。これにより、チャック部材４５
・４５が左右方向に固定され、係合部４５ａ・４５ａが
把持部１４ｃを把持することによって、析出用基板１が
析出用基板把持装置４３に取り付けられる。

【００５３】ここで、析出用基板把持装置４３に対して
本実施形態に係る析出用基板１が着脱される場合には、
チャック部材４５のピン挿通穴４５ｅとピン部材４６と
の擦れ合いや、チャック部材４５の係合部４５ａと析出
用基板１との擦れ合いが生じるため、磨耗し易い状態と
なる。ところが、ピン部材４６や析出用基板把持装置４
３の擦れ合う部分は、図６に示すように、硬化層１４に
より機械的強度が高められている。従って、析出用基板
１の着脱が繰り返して行われた場合でも、ピン部材４６
および析出用基板把持装置４３が初期の形状を維持する
ため、ピン部材４６および析出用基板把持装置４３を長
期間に亘って使用することができる。また、析出用基板
１の着脱時において、ピン部材４６等の一部が破損して
欠落することになった場合でも、この落下物が環状溝部
４５ｂで受け止められるため、溶湯１５にゴミとして落
下することはない。

【００５４】次に、上記のようにして各機器の検査およ
び交換等が完了すると、図３に示すように、開閉扉９に
より搬入出部５ａが閉鎖され、真空容器３内の上側収容
室６および下側収容室７が内部から密閉される。そし
て、図示しない真空排気装置が作動されて空気が排気さ
れた後、Ａｒガス等の不活性ガスが供給されることによ
って、外部環境とは異なる処理環境が収容室６・７に形
成される。

【００５５】この後、図８に示す誘導加熱コイル５３に
高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ５
２の周囲に生成される。この結果、図９に示すように、
ルツボ５２の側面壁の表面側に強度の磁界が印加される
ことによって、側面壁の主に表面側が誘導加熱により加
熱され、この表面側の熱量が内側方向に向かって伝導し
ていくことになる。この際、ルツボ５２は、底面壁５２
ｃの厚みが平均ルツボ半径と略同等であり且つ側面壁５
２ｂの厚みと同等以上に設定されている。これにより、
収容部５２ａの側面側と底面側との２方向から大きな熱
量が伝達され、この熱量で溶解対象物１０１が均等に加
熱される結果、早期に全体が溶解して溶湯１５となる。
また、溶湯１５になった後は、この溶湯１５の側面およ
び下面が大きな熱量で加熱され続けられるため、溶湯１
５全体が均一な温度に維持される。

【００５６】また、溶湯１５が形成されると、図３に示
す真空容器３内の収容室６・７が高温になると共に、溶
湯１５から高温の輻射熱が放出される。そして、輻射熱
の一部は、析出機構１０方向に進行することになるが、
析出機構１０の手前に配設された第１熱遮蔽体７８およ
び第２熱遮蔽体７９により進行が遮られるため、析出機
構１０に殆んど到達することがない。これにより、析出
機構１０は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防
止されている。

【００５７】また、高温化した真空容器３内の収容室６
・７には、図３および図４に示す析出機構１０の駆動装
置２３・３５・４０および研磨機構８６のローラー駆動
モータ９４が冷却装置２４・３６・４１・９５にそれぞ
れ収容されることにより冷却されている。この際、図５
に示すように、冷却装置２４・３６・４１・９５に使用
される冷却媒体には、冷却ガスが使用されている。従っ
て、ガス供給配管２６やガス排出配管２７、収納容器２
５等が破損することによって、冷却ガスが収容室６・７
に漏洩した場合でも、冷却水が溶湯１５に接触して重大
な故障を引き起こすような事態を生じることがない。

【００５８】（予熱工程）上記のようにして所望の処理
環境下で溶湯１５が形成されることによって、生産の準
備が完了すると、図３に示すように、析出機構１０の垂
直移動機構１１が水平移動機構１３により予熱位置Ａに
水平移動される。そして、旋回機構１２が本実施形態に
係る析出用基板１を垂下させた姿勢を維持しながら垂直
移動機構１１により下降されることによって、析出用基
板１が予熱ヒーター８２に対向される。この後、予熱ヒ
ーター８２に予熱用電力が供給され、予熱ヒーター８２
より析出用基板１が所定の予熱温度となるように加熱さ
れる。

【００５９】（析出工程）析出用基板１が所定の予熱温
度になると、図３に示すように、垂直移動機構１１が析
出位置Ｂに移動される。そして、垂直移動機構１１と旋
回機構１２と水平移動機構１３とが連動して作動される
ことによって、回動軸４０ａよりも溶湯１５側に近い旋
回中心Ｏを半径とした析出軌跡で析出用基板１が旋回さ
れる。この結果、図１に示すように、析出用基板１が溶
湯１５に浸漬され、析出用基板１に溶湯１５が析出され
て半導体基板２となり、一定時間の経過後に析出用基板
１が溶湯１５から引き上げられることによって、所定厚
みの半導体基板２が形成される。

【００６０】ここで、析出用基板１が溶湯１５に浸漬さ
れるとき、その下面１ａだけではなく進行方向の上流側
および下流側の各側面にも溶湯１５が接触するので、溶
湯１５のＳｉが析出用基板１の側面にも析出される。本
実施形態の析出用基板１は上流側および下流側の各側面
に傾斜部１ｂを形成しているので、析出物である半導体
基板２は、図１に示すように、ほぼ均一の厚みで析出用
基板１の下面１ａ全体に析出した部分と、進行方向上流
側および下流側に設けられた傾斜部１ｂの下部に析出し
た部分から構成されることになる。即ち、半導体基板２
は析出溶基板１の上面端部１ｃよりも進行方向の外側に
はみ出ることはなく、上面端部１ｃよりも内側に位置す
るため、例えば析出物を得た基板を進行方向に連続的に
移動させる場合において、基板上面の両端部同士を当接
させ、各析出用基板の位置決めを容易に行うことができ
る。

【００６１】（引き剥がし工程）所定厚みの半導体基板
２が析出用基板１の基板面１ａに形成されると、垂直移
動機構１１が図３に示す引き剥がし位置Ｃに移動され
る。そして、旋回機構１２が析出用基板１を垂下させた
姿勢から剥離部材８７方向に旋回させることによって、
析出用基板１と半導体基板２との間に剥離部材８７を進
入させる。これにより、半導体基板２が剥離部材８７に
より強制的に析出用基板１から引き剥がされて基板載置
台８８に載置され、所定枚数の半導体基板２が得られた
後、図示しない排出口から一括して機外に搬出される。

【００６２】（湯面制御工程）上述の析出工程が繰り返
されることによって、多数の半導体基板２が生産される
と、半導体基板２の生産数に応じた消費量で溶湯１５が
減少する。そして、溶湯１５の減少を放置すると、湯面
高さが低下する結果、析出用基板１の浸漬深さが浅くな
り、最終的には、析出用基板１を溶湯１５に浸漬させる
ことができなくなる。そこで、半導体基板２の生産中に
おいては、撮像装置７５によりルツボ５２内の湯面高さ
検出部６１が撮像され、撮像信号に基づいて湯面が一定
となるように溶解対象物１０１が供給される。

【００６３】即ち、図８に示す湯面高さ検出部６１を撮
像して得た各段部６１ａの撮像信号が図示しない制御装
置に取り込まれ、この制御装置において、撮像信号中の
輝度信号成分が抽出される。そして、溶湯１５と湯面高
さ検出部６１の各段部６１ａとを判別するように、輝度
信号成分が所定の閾値で２値化される。この後、２値化
データに基づいて溶湯１５から露出した段部６１ａが求
められ、所定の段部６１ａが露出したときに、溶湯１５
の湯面高さが許容範囲以下にまで低下したと判定され
る。そして、この場合には、図４に示すように、供給機
構７１から所定量の溶解対象物１０１が押し出されてル
ツボ５２に投入され、所定の湯面高さに復帰される。

【００６４】尚、上記のようにしてルツボ５２に溶解対
象物１０１が投入されると、湯面が揺動することになる
が、図８に示す仕切り壁６２で上面が区分された第２溶
解槽６４に対して溶解対象物１０１が投下されるため、
析出用基板１が浸漬される第１溶解槽６３に対して揺動
が伝播することはない。これにより、溶解対象物１０１
の投入中においても、半導体基板２の生産を継続するこ
とができる。

【００６５】（研磨工程）半導体基板２の生産が繰り返
されると、析出用基板１の基板面１ａに付着物が残留す
る場合がある。従ってこの場合には、図３に示すよう
に、垂直移動機構１１が研磨位置Ｄに移動され、析出用
基板１が研磨機構８６の上方に位置される。そして、析
出用基板１が下降され、析出用基板１の基板面１ａが研
磨ベルト９１に当接されることによって、研磨ベルト９
１が回転される。この結果、基板面１ａの付着物が強制
的に擦り落とされ、基板面１ａが生産当初の状態に回復
されることになる。

【００６６】以上のように、本実施形態の析出用基板１
は、図１に示すように、矢印の進行方向の上流側および
下流側の各側面において、下面端部１ｄが上面端部１ｃ
の内側に位置するように下面から上面側にかけて下面に
対して傾斜角Θ２をなして傾斜され、傾斜部１ｂを形成
しており、析出される半導体基板２の進行方向の端部を
上面端部１ｃよりも進行方向の内側に位置させるように
なっている。これにより、進行方向の上流側および下流
側の各側面に凝固成長した半導体基板２が基板上面端部
１ｃよりも内側に位置するため、例えば半導体基板２を
得た析出用基板１を進行方向に連続的に移動させる場合
において、基板上面端部１ｃ同士を当接させることがで
きることから、各析出用基板１の位置決めを容易に行う
ことができる。また、例えば傾斜部１ｂに引き剥がし部
材（剥離部材８７）を当接して側面と析出物との間に滑
り込ませるようにすれば、半導体基板２を析出用基板１
から容易に引き剥がすことができる。

【００６７】また、本実施形態の析出用基板１は、密閉
状態にされた処理室で半導体材料や金属材料等の溶解対
象物１０１を加熱溶融して溶湯とし、この溶解対象物１
０１をシート状の析出板となるように製造する半導体基
板製造装置１００に搭載されているので、安定して半導
体基板２の製造を行うことができる。

【００６８】尚、本実施形態においては、進行方向の上
流側および下流側の各側面が、下面の両端部１ｄが上面
の両端部１ｃの内側に位置するように、下面から上面側
にかけて傾斜され、傾斜部１ｂを有している析出用基板
１について説明したが、これに限定されるものではな
い。即ち、進行方向の上流側および下流側の各側面が析
出物である半導体基板２を上面の両端部１ｃよりも進行
方向の内側に位置させるように形成されれば、進行方向
の上流側および下流側の各側面に、切り欠き段部１ｆを
設けたもの（図１１参照）や、に示す上面の両端部１ｃ
から下面の両端部１ｄにかけて内側に湾曲しているもの
（図１２参照）であってもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の析出用基板
は、進行方向の上流側から斜め方向に下降されて溶湯に
浸漬された後、進行方向の下流側に斜め方向に上昇され
て溶湯から引き上げられることによって、浸漬された部
分に溶湯の凝固成長した析出物を得る析出用基板であっ
て、前記進行方向の上流側および下流側の各側面は、析
出物を上面の両端部よりも進行方向の内側に位置させる
ように形成されている構成である。

【００７０】上記の構成によれば、進行方向の上流側お
よび下流側の各側面に凝固成長した析出物が基板上面の
両端部よりも内側に位置するため、例えば析出物を得た
基板を進行方向に連続的に移動させる場合において、基
板上面の両端部同士を当接させることができることか
ら、各析出用基板の位置決めを容易に行うことができる
という効果を奏する。

【００７１】また、本発明の請求項２に記載の析出用基
板は、請求項１において、前記進行方向の上流側および
下流側の各側面は、下面の両端部が上面の両端部の内側
に位置するように、下面から上面側にかけて傾斜されて
いる構成である。

【００７２】上記の構成によれば、さらに、例えば傾斜
された側面に引き剥がし部材を当接して側面と析出物と
の間に滑り込ませるようにすれば、析出物を析出用基板
から容易に引き剥がすことができるという効果を奏す
る。

【００７３】また、本発明の請求項３に記載の析出用基
板は、請求項２において、カーボン製である構成であ
る。

【００７４】上記の構成によれば、析出物を析出用基板
から引き剥がす作業がさらに容易になると共に、析出用
基板を長期間繰り返して使用することができるという効
果を奏する。

【００７５】本発明の請求項４に記載の析出用基板は、
請求項１ないし３の何れか１項において、密閉状態にさ
れた処理室で半導体材料を溶湯とし、前記半導体材料を
凝固成長させることによって、シート状の半導体基板を
製造する半導体基板製造装置に搭載されている構成であ
る。

【００７６】上記の構成によれば、安定して半導体基板
の製造を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る析出用基板が溶湯に
浸漬する状態を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る析出用基板と析出用
基板把持装置とが係合した状態を示す斜視図である。

【図３】半導体基板製造装置を正面視した場合における
概略構成図である。

【図４】半導体基板製造装置を側面視した場合における
概略構成図である。

【図５】第１冷却装置の概略構成を示す説明図である。

【図６】析出用基板把持装置の斜視図である。

【図７】析出用基板把持装置の分解斜視図である。

【図８】溶湯の収容状態を示す斜視図である。

【図９】ルツボの熱伝導の状態を示す説明図である。

【図１０】研磨機本体の斜視図である。

【図１１】本発明に係る析出用基板の変形例を示す概略
図である。

【図１２】本発明に係る析出用基板の変形例を示す概略
図である。

【符号の説明】

１析出用基板１ａ基板面１ｂ傾斜部１ｃ上面端部１ｄ下面端部１ｅ把持部１ｆ切り欠き段部２半導体基板（析出物）３真空容器４上側タンク部５下側タンク部６上側収容室９開閉扉１０析出機構１１垂直移動機構１２旋回機構１３水平移動機構１４硬化層１５溶湯２３水平駆動装置２４第１冷却装置２８ガス供給機３０垂直搬送部３１垂直駆動部３６第２冷却装置４０回動駆動装置４１第３冷却装置４２旋回支持機構４３析出用基板把持装置４４チャック機構４５チャック部材４６ピン部材５１ルツボ装置５２ルツボ５７ルツボ搬入出機構６１湯面高さ検出部６２仕切り壁７５撮像装置７６カメラ本体７８第１熱遮蔽体７９第２熱遮蔽体８１予熱機構８６研磨機構９５第４冷却装置９６研磨支持台１００半導体基板製造装置１０１溶解対象物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者津田正徳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Ｆターム(参考） 4G072 AA01 BB02 BB12 GG01 GG03 HH01 MM21 MM38 UU01 5F051 AA03 CB04 CB29 CB30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】進行方向の上流側から斜め方向に下降さ
れて溶湯に浸漬された後、進行方向の下流側に斜め方向
に上昇されて溶湯から引き上げられることによって、浸
漬された部分に溶湯の凝固成長した析出物を得る析出用
基板であって、前記進行方向の上流側および下流側の各側面は、析出物
を上面の両端部よりも進行方向の内側に位置させるよう
に形成されていることを特徴とする析出用基板。
【請求項２】前記進行方向の上流側および下流側の各
側面は、下面の両端部が上面の両端部の内側に位置する
ように、下面から上面側にかけて傾斜されていることを
特徴とする請求項１に記載の析出用基板。
【請求項３】カーボン製であることを特徴とする請求
項２に記載の析出用基板。
【請求項４】密閉状態にされた処理室で半導体材料を
溶湯とし、前記半導体材料を凝固成長させることによっ
て、シート状の半導体基板を製造する半導体基板製造装
置に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし３
の何れか１項に記載の析出用基板。