【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部環境とは異なる処理環境下で溶解対象物の析出板を製造する析出板製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の析出板製造装置は、溶解対象物の溶湯を収容した溶解炉の上方に析出機構を配設しておき、基板搬出入機構により装置外部から析出用基板を搬入して析出機構に引き渡し、この析出用基板を斜め上方から下降させて溶解炉の溶湯に浸漬させる。そして、析出用基板の基板面に溶解対象物を析出させた後、析出用基板を溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡して装置外部に搬出する。この後、析出用基板から析出物を引き剥がすことによって、所定厚の析出板を製造するように構成されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８９５４４号公報
【０００４】
【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、析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させた後に基板搬出入機構に引き渡すまでの一連の動作が完了するまでの期間、次の析出用基板を溶解炉の溶湯に浸漬させることができない。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが増大することにより生産性が低いものになっているという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性を高めることができる析出板製造装置を提供するものである。
【０００６】
【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、溶解対象物の溶湯を溶解、収溶する溶解炉と、装置外部に連結され、前記溶湯に浸漬される析出板用基板を着脱位置に搬出入し、複数台が、搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで並列配置された基板搬出入機構と、前記析出用基板の搬出入方向の移動により該基板の着脱位置で該基板を着脱可能な基板把持機構と、前記基板把持機構を、前記着脱位置から前記溶解炉まで移動させた後、下降させることによって、該基板把持機構に装着された析出用基板を溶湯に浸漬させる析出機構とを有することを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【０００８】
また、基板把持機構を着脱位置に待機させておけば、装置外部からの析出用基板が着脱位置に搬入されると同時に基板把持機構による析出用基板の装着が完了する。そして、析出用基板を溶湯に浸漬させる場合においては、析出用基板の搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置から溶湯への移動時および溶湯への浸漬時に析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。また、溶湯から着脱位置への移動時においても、基板把持機構が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板が基板把持機構から脱落することはない。この後、基板把持機構が着脱位置に移動され、搬出方向に移動されると同時に基板把持機構から析出用基板が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の析出板製造装置であって、前記基板搬出入機構は、前記溶解炉を中心にして前記搬出入方向に左右対象または左右一対に並列配置されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、溶湯を収容した溶解炉を２台の基板搬出入機構で共用することができるため、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構を各基板搬出入機構に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図７に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る析出板製造装置である半導体基板製造装置は、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させることによって、図２に示すように、Ｓｉを主成分とするシート状の析出板２を製造するように構成されている。尚、半導体基板製造装置１は、析出板製造装置の一種であり、析出板製造装置は、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２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。
【００１２】
上記の半導体基板製造装置１は、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４を備えている。真空容器４は、密閉状態の処理室３を形成している。処理室３は、析出機構収容空間３ａと基板移動空間３ｂと溶湯収容空間３ｃとを上下方向に備えている。析出機構収容空間３ａは、最上部に位置されており、後述の析出機構１０を収容するように形成されている。基板移動空間３ｂは、析出機構収容空間３ａと溶湯収容空間３ｃとの間に位置されており、図１の上下方向に２セット設けられた後述の基板搬出入機構６０の中間機構部６０ｂを収容するように形成されている。溶湯収容空間３ｃは、最下部に位置されており、後述のルツボ装置７５を収容するように形成されている。
【００１３】
上記の真空容器４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処理室３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、処理室３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処理室３に出現させるようになっている。
【００１４】
また、図１に示すように、真空容器４に対して搬送方向の上流側（図中左側）には、基板搬出入機構６０の搬入機構部６０ａが配置されている。一方、真空容器４に対して搬送方向の下流側（図中右側）には、基板搬出入機構６０の搬出機構部６０ｃが配置されている。これらの搬入機構部６０ａおよび搬出機構部６０ｃと上述の中間機構部６０ｂとは、直線状に水平配置されている。搬入機構部６０ａは、縦断面が矩形状の隔壁６２ａ・６２ｂ・６２ｃと、隔壁６２ａ内をオペレータに目視可能にする複数の覗き窓６７と、隔壁６２ａ内に設けられ、析出用基板１４を載置しながら搬送方向に移動させる図２の搬送ローラ５９とを備えている。
【００１５】
上記の隔壁６２ａ・６２ｂ・６２ｃ内は、圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂと待機室６１ｃとに区画されている。これらの各室６１ａ・６１ｂ・６１ｃは、搬送方向の上流側からこの順に設けられている。圧力調整室６１ａは、６個分の析出用基板１４を直列状に収容可能なサイズに設定されている。また、圧力調整室６１ａは、一端が大気圧の装置外部に連通されていると共に、他端が予熱室６１ｂに連通されている。
【００１６】
圧力調整室６１ａの一端および他端には、第１遮蔽板６３および第２遮蔽板６４がそれぞれ設けられている。これらの各遮蔽板６３・６４は、図示しないシリンダ装置により昇降可能にされていると共に、図示しない制御装置で昇降動作が制御されている。具体的には、第１遮蔽板６３は、析出用基板１４を圧力調整室６１ａに搬入するときに上昇され、搬入後に圧力調整室６１ａの一端を気密状態に密閉するように下降される。一方、第２遮蔽板６４は、圧力調整室６１ａから予熱室６１ｂに析出用基板１４を搬送するときに、第２遮蔽板６４の他端を開放するように上昇される。また、圧力調整室６１ａには、電磁バルブ６５を介して排気系６６が接続されている。排気系６６は、圧力調整室６１ａを真空状態にまで減圧可能になっている。電磁バルブ６５は、圧力調整室６１ａへの析出用基板１４の搬入時において閉栓され、析出用基板１４の搬入後に、圧力調整室６１ａを減圧するように開栓される。
【００１７】
上記の圧力調整室６１ａに第２遮蔽板６４を介して連通された予熱室６１ｂは、圧力調整室６１ａと同様に、６個分の析出用基板１４を直列状に収容可能なサイズに設定されている。予熱室６１ｂは、真空容器４と同様に二重壁構造の隔壁６２ｂに囲まれている。また、予熱室６１ｂは、一端が上述の第２遮蔽板６４により開閉可能にされている一方、他端が第１仕切り部材６８により区画されている。第１仕切り部材６８は、図２に示すように、搬送ローラ５９で搬送される析出用基板１４を通過させる程度の隙間を形成するように設けられている。
【００１８】
上記の予熱室６１ｂには、第１予熱ヒーター８２が設けられている。第１予熱ヒーター８２は、搬送方向の上流側端部に位置する析出用基板１４に対向するように配置されている。そして、第１予熱ヒーター８２は、析出用基板１４が対向されたときに、この析出用基板１４を加熱して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１４との温度差を一定にするようになっている。尚、第１予熱ヒーター８２は、電熱線を通電により発熱させて加熱する方式であっても良いし、電磁誘導を利用して加熱する方式であっても良い。また、図１に示すように、予熱室６１ｂには、予熱時に析出用基板１４から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系６６が接続されている。排気系６６の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第１予熱ヒーター８２に近接されている。
【００１９】
上記の予熱室６１ｂは、第１仕切り部材６８を介して待機室６１ｃに連通されている。待機室６１ｃは、真空容器４と同様に二重壁構造の隔壁６２ｃに囲まれている。また、待機室６１ｃの一端および他端は、第１仕切り部材６８および第２仕切り部材６９によりそれぞれ区画されている。第２仕切り部材６９は、析出用基板１４と後述の基板送り機構７０とを通過させるように形成および設けられている。また、待機室６１ｃには、上述の第１予熱ヒーター８２と同様の第２予熱ヒーター８３が設けられている。
【００２０】
上記の第２予熱ヒーター８３は、待機状態の析出用基板１４に対向するように配置されている。そして、第２予熱ヒーター８３は、析出用基板１４が対向されたときに、第１予熱ヒーター８２で予熱された析出用基板１４を加熱して昇温させることによって、溶湯１５と析出用基板１４との温度差を縮小した状態で一定にするようになっている。尚、第２予熱ヒーター８３は、析出用基板１４の予熱温度を微調整する用途に使用されても良いし、待機期間中における析出用基板１４の過大な温度低下を防止する用途に使用されても良い。さらに、待機室６１ｃには、予熱時に析出用基板１４から放散した不純物ガスを吸引するように、排気系６６が接続されている。排気系６６の吸引口は、不純物ガスを効率的に吸引するように、第２予熱ヒーター８３に近接されている。
【００２１】
上記の待機室６１ｃは、第２仕切り部材６９を介して処理室３に連通されている。処理室３は、基板搬出入機構６０の中間機構部６０ｂを収容している。中間機構部６０ｂは、図２に示すように、析出用基板１４を移動自在に載置する第１搬送台８４および第２搬送台８５を備えている。第１搬送台８４は、搬送ローラ５９の端部に近接するように、一端部が待機室６１ｃに進出されている。第１搬送台８４と第２搬送台８５とは、処理室３の上流側（図中左側）と下流側（図中右側）とに所定間隔を隔てて直列配置されている。両搬送台８４・８５の隙間は、基板搬出入機構６０と析出機構１０との間で析出用基板１４を受け渡しする着脱位置Ａとして設定されている。
【００２２】
上記の第１搬送台８４の側方には、図１に示すように、基板送り機構７０が配設されている。基板送り機構７０は、複数の爪部材７１と、これらの爪部材７１を自由端側で片持ち支持する爪支持部材７２と、爪支持部材７２の基端部を回動可能に支持する爪旋回機構７３と、爪旋回機構７３と共に爪支持部材７２および爪部材７１を搬送方向に進退移動させる爪進退機構７４とを備えている。上記の各爪部材７１は、析出用基板１４の両測面を挟み込むように配設間隔が設定されていると共に、隣接する析出用基板１４・１４間の隙間を所定幅に拡大させるように所定の厚みに設定されている。また、爪旋回機構７３は、クラッチ付きモータ等からなっており、正逆方向に回動することにより爪部材７１を析出用基板１４の上方および側方に位置決め可能に旋回させるようになっている。爪進退機構７４は、エアーシンリンダ等からなっており、１回当りの移動距離が析出用基板１４の長さに設定されている。
【００２３】
そして、このように構成された基板送り機構７０は、析出用基板１４を爪部材７１で所定間隔をおいて把持する動作と、爪部材７１を搬送方向に移動させる動作と、析出用基板１４から爪部材７１を開放する動作と、爪部材７１を搬送方向とは逆方向に移動させる動作とを繰り返すことによって、予熱室６１ｂから待機室６１ｃに搬入された析出用基板１４を第２予熱ヒーター８３による予熱位置と着脱位置Ａとに順次送り込むようになっていると共に、着脱位置Ａから搬出機構部６０ｃに送り出すようになっている。
【００２４】
上記の各機構部６０ａ〜６０ｃからなる基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右対称に並列配置されている。ルツボ装置７５は、図２に示すように、溶湯１５を収容するルツボ７６と、ルツボ７６の側面壁の周囲に配置された誘導加熱コイル７７と、これらのルツボ７６および誘導加熱コイル７７を支持するルツボ支持台７８とを有している。誘導加熱コイル７７には、図示しない電力ケーブルを介して高周波電源が接続されている。これにより、誘導加熱コイル７７は、高周波電源から高周波数の交流電力が供給されることによって、ルツボ７６の周囲に交番磁場を生成させ、ルツボ７６の主に表面側を誘導加熱するようになっている。
【００２５】
上記のルツボ７６は、図１に示すように、平面視円形状に形成されている。尚、ルツボ７６は、析出用基板１４の進行方向が長尺となるように平面視長方形状や楕円形状に形成されていても良い。この場合には、溶湯１５の収容量を最小限に抑制しながら、ルツボ７６の側面壁が析出用基板１４の浸漬時の障害物になることを回避することができる。また、ルツボ７６は、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、底面壁が十分に大きな厚みに設定されている。一方、ルツボ７６の側面壁は、電磁誘導の浸透深さ未満の厚みに設定されており、溶湯１５を対流させることにより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している。
【００２６】
上記のルツボ装置７５の斜め上方には、溶解対象物１０１を供給する供給機構９０が設けられている。供給機構９０は、真空容器４における搬送方向の下流側の壁面に設けられている。供給機構９０は、一端が処理室３内に開口された収容隔壁９１と、収容隔壁９１内を処理室３側の送給室９３と大気側の準備室９４とに気密状に分離可能な遮蔽機構９２と、準備室９４を大気側に開閉可能な蓋部材９５と、溶解対象物１０１を準備室９４からルツボ７６の上方に搬送する原料搬送機構９６とを有している。
【００２７】
また、供給機構９０の側方には、真空容器４の第１覗き窓部４ａが配置されている。第１覗き窓部４ａには、ＣＣＤカメラ等の第１撮像装置８ａが設けられている。第１撮像装置８ａは、ルツボ７６と共に溶湯１５を撮像するように設定されており、撮像信号に基づいて溶湯１５の湯面高さを検出可能にしている。また、真空容器４における搬送方向の下流側の側壁面には、第２覗き窓部４ｂが配置されている。第２覗き窓部４ｂには、ＣＣＤカメラ等の第２撮像装置８ｂが設けられている。第２撮像装置８ｂは、第１撮像装置８ａでは撮像できない逆方向から見た領域を撮像するように設定されている。
【００２８】
上記の各撮像装置８ａ・８ｂおよび供給機構９０は、図示しない制御装置で動作が制御されている。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１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、第１撮像装置８ａからの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９０における溶解対象物１０１の供給タイミングや供給量を制御する機能等を有している。
【００２９】
また、ルツボ装置７５の上方には、図２に示すように、析出機構１０が設けられている。析出機構１０は、後述の基板把持機構５１を着脱位置Ａとルツボ装置７５の溶湯１５との間で搬出入方向に対して直交する方向に移動させることによって、基板把持機構５１に装着された析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させて引き上げるように構成されている。具体的には、析出機構１０は、着脱位置Ａでは析出用基板１４の他方面を下側から着脱可能に基板把持機構５１を介して保持し、溶湯１５への浸漬位置では析出用基板１４の他方面を上側に位置させるように析出用基板１４を支持しながら回転軸を中心として旋回させることによって、基板把持機構５１と共に析出用基板１４を交差方向に移動させる構成にされている。
【００３０】
上記の析出機構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１１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、待機室６１ｃを取り囲む隔壁６２ｃの上面に設けられている。水平移動機構１３は、図３に示すように、搬送方向に対して直交された水平搬送部１６と、この水平搬送部１６を駆動する水平駆動部１７とを有している。水平搬送部１６は、水平方向に配置されており、一端側が真空容器４外に配置され、他端側が真空容器４内の処理室３に配置されている。
【００３１】
上記の水平搬送部１６は、図２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。さらに、水平搬送部１６は、図３に示すように、、ネジ軸部材１８の一端に連結され、真空容器４外に延設された連結軸部材２４を有している。連結軸部材２４の一端部には、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を有している。水平駆動装置２３は、連結軸部材２４を介してネジ軸部材１８を正逆回転させることにより垂直移動機構１１を水平方向の任意の位置に移動可能にしている。
【００３２】
上記の水平移動機構１３で水平移動される垂直移動機構１１は、図２に示すように、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、周面全体にネジ溝が形成された図示しないネジ軸部材と、ネジ軸部材に螺合され、前面（図中右面）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の裏面（図中左面）を昇降自在に支持するレール部材３４とを有している。
【００３３】
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、ネジ軸部材の上端部に連結されており、ネジ軸部材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。
【００３４】
また、冷却装置３６は、垂直駆動装置３５を処理室３の処理環境から隔離するように収納し、窒素ガス等の不活性ガスや空気等の冷却ガスが封入された収納容器２５と、収納容器２５の壁面に接合することによって、この収納容器２５の壁面に沿って冷却水等の冷却媒体を流動させる図示しない冷却配管とを有している。そして、冷却装置３６は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換されることによって、収納容器２５内における収容環境を所定の温度以下に維持するようになっている。尚、冷却装置３６は、真空容器３外から収納容器２５内に冷却ガスを給排出して循環させるように構成されていても良い。
【００３５】
上記の垂直移動機構１１は、旋回機構１２を昇降可能に支持している。旋回機構１２は、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の上面に連結された旋回駆動部３９と、旋回駆動部３９により旋回駆動される浸漬機構部３７とを有している。旋回駆動部３９は、任意の回転速度で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旋回駆動装置４０と、旋回駆動装置４０を冷却する冷却装置４１とを有している。
【００３６】
上記の冷却装置４１は、垂直駆動部３１と同様に、収納容器２５等を有した上述の冷却装置３６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。この冷却装置４１内の旋回駆動装置４０は、旋回駆動軸４０ａが水平配置されると共に、旋回駆動軸４０ａの先端部がブロック部材３３に対向するように配置されている。旋回駆動軸４０ａには、駆動用スプロケット４２ａが設けられている。駆動用スプロケット４２ａの下方には、中間スプロケット４２ｂと旋回用スプロケット４２ｃとがこの順に配置されている。そして、駆動用スプロケット４２ａは、第１チェーン４３ａを介して中間スプロケット４２ｂに連結され、中間スプロケット４２ｂは、第２チェーン４３ｂを介して旋回用スプロケット４２ｃに連結されている。
【００３７】
上記の旋回用スプロケット４２ｃは、回転軸部材４４に設けられている。回転軸部材４４は、第１支持部材４５により水平方向に回転自在に支持されている。
第１支持部材４５は、中間スプロケット４２ｂを回転自在に支持している。第１支持部材４５は、図３にも示すように、連結支持体３８から垂下されていると共に、中間スプロケット４２ｂやチェーン４３ａ・４３ｂを溶湯１５の輻射熱から保護するように設けられている。
【００３８】
上記の第１支持部材４５に支持された回転軸部材４４の一端部は、ロータリーエンコーダ４６に連結されている。ロータリーエンコーダ４６は、回転軸部材４４の回転角度を検出することによって、浸漬機構部３７の旋回角度を検出可能にしている。また、ロータリーエンコーダ４６の周囲には、カバー部材４７が設けられている。カバー部材４７は、溶湯１５からの輻射熱を遮る熱遮蔽板としての機能と、溶湯１５等から飛散して浮遊する塵埃がロータリーエンコーダ４６に付着する防塵カバーとしての機能を備えている。
【００３９】
一方、回転軸部材４４の他端部は、浸漬機構部３７に連結されている。浸漬機構部３７は、連結支持体３８の下面から垂下された第２支持部材４８と、第２支持部材４８により水平方向に回転自在に支持された旋回軸４９と、旋回軸４９に設けられた一対の旋回部材５０・５０とを有している。これらの旋回部材５０・５０の先端部には、後述の基板把持機構５１が設けられている。尚、各旋回部材５０は、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ても良いし、耐熱性に優れたカーボンにより形成されていても良い。そして、このように構成された垂直移動機構１１は、旋回部材５０・５０を旋回させることによって、着脱位置Ａでは析出用基板１４を下側から着脱可能に保持し、析出位置Ｂでは析出用基板１４を保持した面を上側に位置させるようになっている。
【００４０】
上記のように各機構１１〜１３で構成された析出機構１０は、図３に示すように、水平移動機構１３による水平移動と、垂直移動機構１１による垂直移動と、旋回機構１２による旋回移動とを組み合わせることによって、基板把持機構５１を着脱位置Ａと析出位置Ｂとに位置決め可能にしていると共に、、析出用基板１４を所定の浸漬軌跡で溶湯１５に浸漬させるようになっている。尚、浸漬軌跡は、析出用基板１４を旋回方向（矢符方向）の上流側から斜め方向に下降させて溶湯１５に浸漬させた後、旋回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析出板２を生成させるように設定されている。
【００４１】
上記の析出用基板１４は、図４に示すように、カーボンにより平面視矩形状に形成されている。析出用基板１４は、析出板２が析出される基板面１４ａ（下面）と、析出用基板１４の上面（反析出面）に形成された逆台形形状の把持部１４ｂと、搬送方向の両側面に形成された突起部１４ｃとを有している。上記の突起部１４ｃは、析出用基板１４・１４同士が当接したときの突起部１４ｃ・１４ｃ間のブレを減少させるように、各側面の両端部に左右一対に配置されている。そして、これらの突起部１４ｃは、隣接する析出用基板１４・１４間に隙間を生じさせることによって、析出用基板１４のコーナー部の破損を防止するようになっていると共に、図１の基板送り機構７０による析出用基板１４の分離作業を容易化するようになっている。
【００４２】
尚、析出用基板１４の突起部１４ｃは、搬送方向の少なくとも一方の側面に形成されていれば良い。また、析出用基板１４は、基板面１４ａの両端部が上面の両端部の内側に位置するように基板面１４ａから上面側にかけて傾斜されていて良い。
【００４３】
上記の析出用基板１４は、図２の浸漬機構部３７に設けられた基板把持機構５１により着脱可能に保持される。基板把持機構５１は、チャック部５２・５２を左右対称に一体的に備えている。各チャック部５２・５２は、把持部１４ｂに係合するように下面に形成された係合部５２ａと、ゴミ等の落下物を受け止めるように形成された環状溝部５２ｂと、環状溝部５２ｂに周囲を囲まれた懸吊部５２ｃとを有している。上記の係合部５２ａは、析出用基板１４の把持部１４ｂを挿入するように左右対称に配置されている。これにより、基板把持機構５１は、析出用基板１４が搬送方向（搬出入方向）に移動されたときに、この析出用基板１４の把持部１４ｂを係合部５２ａ・５２ａ間に挿入させることにより析出用基板１４を上下方向に保持可能になっている。
【００４４】
一方、懸吊部５２ｃの上面には、２つの突設部５２ｄ・５２ｄが対向配置されている。両突設部５２ｄ・５２ｄの中央部には、ピン挿通穴５２ｅ・５２ｅが形成されている。これらの突設部５２ｄ・５２ｄ間には、図４に示すように、上述の浸漬機構部３７の旋回部材５０・５０が嵌合されるようになっている。そして、ピン挿通穴５２ｅ・５２ｅには、カーボン製のピン部材５３が抜脱可能に挿通されるようになっており、ピン部材５３は、各旋回部材５０・５０をチャック部５２・５２に連結させるようになっている。
【００４５】
上記のピン部材５３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５２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５３の表面には、硬化層５４が形成されており、ピン部材５３は、硬化層５４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５２のピン挿通穴５２ｅ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５２においては、ピン部材５３に接触するピン挿通穴５２ｅと、析出用基板１４に接触する係合部５２ａおよび下面とに硬化層５４が形成されている。そして、チャック部５２は、硬化層５４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５３の着脱時および析出用基板１４の把持時における磨耗が低減されている。
【００４６】
尚、硬化層５４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５４は、基板把持機構５１の全表面に形成されていても良く、この場合には、基板把持機構５１の全体の機械的強度を高めることができるため、基板把持機構５１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。また、本実施形態においては、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させるように設定し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い。即ち、図６に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差するように設定されていても良いし、図７に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【００４７】
上記の構成において、半導体基板製造装置１の動作を説明する。
【００４８】
（準備・保全工程）
準備・保全工程は、析出板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１を生産に適した状態にする場合に実施される。即ち、図２に示すように、ルツボ装置７５の検査やルツボ７６の交換、真空容器４内の各機構の検査が行われる。また、ルツボ装置７５の検査中に、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。各機器の検査や交換等が完了すると、真空容器４が密閉される。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処理室３に形成される。
【００４９】
この後、誘導加熱コイル７７に高周波数の交流電力が供給され、高周波磁界がルツボ７６の周囲に生成される。この結果、ルツボ７６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。そして、ルツボ７６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１５全体が均一な温度に維持される。
【００５０】
また、溶湯１５が形成されると、真空容器４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。この際、輻射熱の一部は、析出機構１０に向かって進行することになるが、析出機構１０の旋回駆動部３９に進行する輻射熱は、連結支持体３８が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより旋回駆動部３９を直射することがない。また、析出機構１０の第１チェーン４３ａ等の駆動力伝達機構に進行する輻射熱は、第１支持部材４５が熱遮蔽板としての機能を発揮することにより駆動力伝達機構を直射ことがない。さらに、析出機構１０のロータリーエンコーダ４６に進行する輻射熱は、カバー部材４７が熱遮蔽板として機能を発揮することによりロータリーエンコーダ４６を直射することがない。これにより、析出機構１０の内部機器は、輻射熱が直射されることによる熱劣化が防止されることになる。
【００５１】
さらに、垂直駆動部３１および旋回駆動部３９は、垂直駆動装置３５および旋回駆動装置４０を冷却装置３６・４１の収納容器２５・２５内に収容することによって、処理室３の高温環境下での運転を回避している。従って、これらの駆動部３１・３９は、熱に起因した故障の発生が十分に防止されている。尚、冷却装置３６・４１は、冷却ガスが冷却配管を流通する冷却水等の冷却媒体で熱交換することにより収納容器２５内における収容環境を所定の温度以下に維持している。従って、溶解対象物を加熱溶融しているときに、冷却ガスが収納容器２５等の破損により漏洩しても、冷却水が溶湯１５に接触して重大な故障を引き起こすことがない。
【００５２】
（基板搬送工程）
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１に示すように、ルツボ装置７５を中心として上下対称に配置された基板搬出入機構６０・６０において析出用基板１４の搬送動作が実施される。尚、以降の説明においては、説明の便宜上、一方の基板搬出入機構６０における搬送動作を説明する。
【００５３】
具体的には、先ず、基板搬出入機構６０の上流側に配置された図示しない基板セット位置において６個等の複数の析出用基板１４が基板面１４ａを上向にして直列状態にセットされる。この後、電磁バルブ６５の閉栓により圧力調整室６１ａの排気動作が停止されると共に、第１遮蔽板６３が上昇されることにより圧力調整室６１ａの一端が開口される。そして、図示しない搬送ローラ等の搬送装置により析出用基板１４が直列状態で圧力調整室６１ａに搬入される。
【００５４】
上記の析出用基板１４のセット時や搬入時において、隣接する析出用基板１４・１４が接触や衝突することにより各析出用基板１４に衝撃が加わることがある。この際、析出用基板１４の搬送方向の前後の側面に一対の突起部１４ｃ・１４ｃが形成されているため、セット時や搬送時における接触や衝突は、析出用基板１４・１４の突起部１４ｃ１４ｃ同士で起ることになる。これにより、析出用基板１４のコーナー部に衝撃が加わることによるコーナ−部の欠け等の破損を防止することができる。この結果、析出用基板１４の基板面１４ａが元の形状を維持するため、所定形状の析出板を確実に得ることができる。
【００５５】
圧力調整室６１ａに全数の析出用基板１４が搬入されると、第１遮蔽板６３が下降され、圧力調整室６１ａの両端が閉口された状態にされる。この後、電磁バルブ６５が開栓され、排気系６６により圧力調整室６１ａが真空状態にされる。
そして、第２遮蔽板６４の上昇により圧力調整室６１ａの他端が開口されることによって、圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂとが連通される。
【００５６】
この後、圧力調整室６１ａの析出用基板１４が圧力調整室６１ａに搬送され、全数が圧力調整室６１ａに搬入されると、第２遮蔽板６４の下降により圧力調整室６１ａと予熱室６１ｂとが隔離される。尚、圧力調整室６１ａにおいては、上述の基板セット位置からの析出用基板１４の搬入動作が実施される。
【００５７】
予熱室６１ｂにおいては、搬送方向の先頭（最上流側）に位置する析出用基板１４が第１予熱ヒーター８２に対向されている。これにより、予熱ヒーター８２に予熱用電力が供給されると、この予熱ヒーター８２より先頭の析出用基板１４が所定の予熱温度に加熱される。尚、析出用基板１４を加熱したときに、析出用基板１４から塵埃等が飛散する場合があるが、飛散した塵埃等は、排気系６６に吸引されて装置外部に排出されるため、処理室３の雰囲気が悪化することはない。
【００５８】
この後、基板送り機構７０が作動され、予熱された先頭の析出用基板１４が爪部材７１・７１に挟持されながら、ほぼ析出用基板１４の長さ寸法分の距離を搬送されることにより待機室６１ｃに搬入される。待機室６１ｃに搬入された析出用基板１４は、第２予熱ヒーター８３によりさらに予熱され、所望の予熱温度に調整される。この後、基板送り機構７０による搬送動作が繰り返して実施されることによって、待機室６１ｃにおける析出用基板１４が順次着脱位置Ａ方向に搬送されながら、予熱室６１ｂにおける先頭の析出用基板１４が順次待機室６１ｃに搬送される。
【００５９】
上記のようにして析出用基板１４が基板送り機構７０により搬送されている間、着脱位置Ａにおいては、図３に示すように、基板把持機構５１が係合部５２ａ・５２ａを上側に位置した姿勢で待機している。従って、析出用基板１４が着脱位置Ａに搬送されると、図４に示すように、析出用基板１４の把持部１４ｂが基板把持機構５１の係合部５２ａ・５２ａ間に側方から挿入され、上下方向に係合した保持状態にされる。
【００６０】
また、図２に示すように、着脱位置Ａへの搬送時に、前回の析出用基板１４が基板把持機構５１に保持されていた場合には、今回の析出用基板１４により前回の析出用基板１４が基板把持機構５１から搬送方向に押し出される。そして、押し出された前回の析出用基板１４は、第２搬送台８５を介して真空容器４の外部に搬出され、図示しない剥離機構により析出板２が析出用基板１４から分離される。これにより、着脱位置Ａにおいては、析出前の析出用基板１４の基板把持機構５１への装着と、析出後の析出用基板１４の基板把持機構５１からの抜脱とを同時に行うことが可能になっている。
【００６１】
（析出工程）
上記のようにして両基板搬出入機構６０・６０において、基板把持機構５１への析出用基板１４の装着が完了すると、図３に示すように、一方の基板搬出入機構６０における着脱位置Ａの基板把持機構５１が向きを一定にした状態で搬送方向に対して直交方向に移動され、基板把持機構５１に保持された析出用基板１４が溶湯１５に浸漬される。
【００６２】
具体的には、基板把持機構５１が水平移動機構１３により析出位置Ｂに向かって水平移動されながら垂直移動機構１１により上昇される。そして、基板把持機構５１が溶湯１５の上方に位置したときに、旋回機構１２が作動されることによって、旋回部材５０の旋回中心を半径とした浸漬軌跡で基板把持機構５１および析出用基板１４が旋回される。尚、浸漬軌跡は、各機構１１・１２・１３の動作の組み合わせにより任意のカーブを描くことができる。
【００６３】
旋回時においては、基板把持機構５１が係合部５２ａ・５２ａの向きを搬送方向に一致させた状態で旋回する。従って、析出用基板１４の突起部１４ｃが係合部５２ａ・５２ａ内で搬送方向に移動しないため、析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することがない。そして、このようにして基板把持機構５１に保持された析出用基板１４が図示二点鎖線のように基板把持機構５１の下側に位置した状態となりながら析出位置Ｂで溶湯１５に浸漬され、析出用基板１４の基板面１４ａに溶湯１５の溶解対象物１０１が析出される。そして、一定時間の経過後に、析出用基板１４が溶湯１５から引き上げられることによって、析出用基板１４の基板面１４ａに所定厚みの析出板２が形成される。
【００６４】
上記の旋回部材５０の旋回動作は、基板把持機構５１が旋回前の位置に復帰するまで継続される。この際、旋回角度は、図のロータリーエンコーダ４６により検出されているため、基板把持機構５１の位置決めが高精度に行われる。この後、旋回機構１２が停止されると共に、垂直移動機構１１および水平移動機構１３が作動されることによって、基板把持機構５１が着脱位置Ａに復帰される。この後、上述の基板搬送工程において、次回の析出用基板１４が基板送り機構７０により着脱位置Ａに搬送されると、この次回の析出用基板１４により今回の析出用基板１４が送り出される。
【００６５】
また、上記のようにして一方の基板搬出入機構６０で析出動作が完了し、次回の析出用基板１４が基板把持機構５１に装着されるまでの間、他方の基板搬出入機構６０における析出動作が同様に実施される。これにより、両基板搬出入機構６０・６０で搬送された析出用基板１４が交互に使用されながら、１台のルツボ装置７５で析出板２が順次製造される。
【００６６】
以上のように、本実施形態の半導体基板製造装置１は、図１に示すように、溶解対象物１０１の溶湯１５を溶解、収容するルツボ装置７５（溶解炉）と、装置外部に連絡され、溶湯１５に浸漬される析出用基板１４を着脱位置Ａに搬出入し、２台が搬出入方向に交差する方向に前記溶解炉を挟んで並列配置された基板搬出入機構６０・６０と、析出用基板１４の搬送方向（搬出入方向）の移動により該析出用基板１４（基板）を着脱可能な基板把持機構５１と、基板把持機構５１を着脱位置Ａからルツボ装置７５まで移動させた後、下降させることによって、基板把持機構５１に装着された析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる析出機構１０とを有した構成にされている。
【００６７】
尚、本実施形態においては、２台の基板搬出入機構６０・６０を備え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、３台以上の基板搬出入機構６０が並列されたものであっても良い。また、本実施形態においては、析出機構１０が基板把持機構５１を搬送方向に対して直交方向に移動させることによって、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる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、搬送方向に対して交差する方向に移動させるようになっていても良い。
【００６８】
また、本実施形態においては、図５に示すように、図示一点鎖線および図示二点鎖線の搬送経路が交差しないように溶湯１５上で析出用基板１４を往復移動させるように設定し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い。即ち、図６に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差するように設定されていても良いし、図７に示すように、搬送経路が溶湯１５上で交差されると共に、搬送経路の搬送方向が互いに逆方向に設定されていても良い。
【００６９】
上記の構成によれば、溶湯１５を収容したルツボ装置７５を複数台の基板搬出入機構６０で共用することができるため、例えば析出用基板１４を基板搬出入機構６０から析出機構１０に引き渡して溶湯１５に浸漬させる動作と、析出用基板１４を溶湯１５から引き上げて基板搬出入機構６０に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得ることができる。
【００７０】
また、基板搬出入機構６０を着脱位置Ａに待機させておけば、装置外部からの析出用基板１４が着脱位置Ａに搬入されると同時に基板把持機構５１による析出用基板１４の装着が完了する。そして、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させる場合においては、析出用基板１４の搬送方向に対して交差する方向に移動されるため、着脱位置Ａから溶湯１５への移動時および溶湯１５への浸漬時に析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することはない。また、溶湯１５から着脱位置Ａへの移動時においても、基板把持機構５１が搬出入方向に対して交差する方向に移動されるため、析出用基板１４が基板把持機構５１から脱落することはない。この後、基板把持機構５１が着脱位置Ａに移動され、搬送方向（搬出方向）に移動されると同時に基板把持機構５１から析出用基板１４が抜脱され、装置外部に搬出することが可能になる。これにより、析出用基板１４の搬出入動作と浸漬動作との間で待ち時間が発生しないため、高い生産性を実現することができる。
【００７１】
また、本実施形態の基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右対称に並列配置されている。尚、基板搬出入機構６０は、ルツボ装置７５を中心として左右一対に並列配置されていても良い。これにより、ルツボ装置７５を２台の基板搬出入機構６０で共用することができるため、析出用基板１４を溶湯１５に浸漬させるサイクルタイムを短縮して生産性をより高めることができる。さらに、同一の析出機構１０を各基板搬出入機構６０に用いることができるため、装置コストを低減することも可能になる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶湯を収容した溶解炉を複数台の基板搬出入機構で共用することができるため、例えば析出用基板を基板搬出入機構から析出機構に引き渡して溶解炉の溶湯に浸漬させる動作と、析出用基板を溶解炉の溶湯から引き上げて基板搬出入機構に引き渡す動作とを短い時間間隔で連続的に実施することができる。この結果、析出用基板を溶湯に浸漬させるサイクルタイムが短縮することによって、高い生産性を得る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】半導体基板製造装置を平面視した場合における概略構成図である。
【図２】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３】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４】析出用基板を保持した基板把持機構の斜視図である。
【図５】搬送経路の説明図である。
【図６】搬送経路の説明図である。
【図７】搬送経路の説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板製造装置
２ 析出板
３ 処理室
３ａ 析出機構収容空間
３ｂ 基板移動空間
３ｃ 溶湯収容空間
４ 真空容器
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 析出用基板
１４ａ 基板面
１４ｂ 把持部
１４ｃ 突起部
１５ 溶湯
１６ 水平搬送部
１７ 水平駆動部
２３ 水平駆動装置
２４ 連結軸部材
２５ 収納容器
３０ 垂直搬送部
３１ 垂直駆動部
３３ ブロック部材
３５ 垂直駆動装置
３６ 冷却装置
３７ 浸漬機構部
３８ 連結支持体
３９ 旋回駆動部
４０ 旋回駆動装置
４１ 冷却装置
４６ ロータリーエンコーダ
４７ カバー部材
４９ 旋回軸
５０ 旋回部材
５１ 基板把持機構
５２ チャック部
５２ａ 係合部
６０ 基板搬出入機構
６０ａ 搬入機構部
６０ｂ 中間機構部
６０ｃ 搬出機構部
６１ａ 圧力調整室
６１ｂ 予熱室
６１ｃ 待機室
６３ 第１遮蔽板
６４ 第２遮蔽板
６５ 電磁バルブ
６６ 排気系
６７ 覗き窓
６８ 第１仕切り部材
６９ 第２仕切り部材
７５ ルツボ装置
７６ ルツボ
８２ 第１予熱ヒーター
８３ 第２予熱ヒーター
８４ 第１搬送台
８５ 第２搬送台
９０ 供給機構
９６ 原料搬送機構
１０１ 溶解対象物[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a deposition plate manufacturing apparatus that manufactures a deposition plate of an object to be dissolved in a processing environment different from an external environment.
[0002]
[Prior art]
In the conventional deposition plate manufacturing apparatus, a deposition mechanism is provided above a melting furnace containing a molten metal to be melted, and a substrate for deposition is loaded from outside the apparatus by a substrate loading / unloading mechanism and delivered to the deposition mechanism. The deposition substrate is lowered obliquely from above and immersed in the molten metal of the melting furnace. Then, after the object to be dissolved is deposited on the substrate surface of the deposition substrate, the deposition substrate is pulled up from the molten metal, delivered to the substrate carrying-in / out mechanism, and carried out of the apparatus. Thereafter, the deposit is peeled off from the deposition substrate to produce a deposit having a predetermined thickness (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-289544
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, a period until a series of operations from the time when the deposition substrate is transferred from the substrate carrying-in / out mechanism to the deposition mechanism and immersed in the molten metal of the melting furnace to the time when the substrate is delivered to the substrate carrying-in / out mechanism is completed is completed. Cannot be immersed in the molten metal of the melting furnace. As a result, there is a problem that the productivity is low due to an increase in the cycle time for dipping the deposition substrate in the molten metal.
[0005]
Accordingly, the present invention provides a deposition plate manufacturing apparatus capable of shortening the cycle time of dipping a deposition substrate in a molten metal and improving productivity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 disclose a melting furnace for melting and collecting a molten metal to be melted and a deposition plate substrate connected to the outside of the apparatus and immersed in the molten metal at an attaching / detaching position. The loading and unloading, a plurality of units, a substrate loading and unloading mechanism arranged in parallel with the melting furnace in a direction intersecting the loading and unloading direction, and the substrate in the loading and unloading position by moving the deposition substrate in the loading and unloading direction. A substrate holding mechanism capable of detaching a substrate and the substrate holding mechanism are moved from the attachment / detachment position to the melting furnace, and then lowered, so that the deposition substrate mounted on the substrate holding mechanism is immersed in the molten metal. And a deposition mechanism.
[0007]
According to the above configuration, since the melting furnace accommodating the molten metal can be shared by a plurality of substrate carrying-in / out mechanisms, for example, the substrate for deposition is transferred from the substrate carrying-in / out mechanism to the deposition mechanism and immersed in the molten metal in the melting furnace. This operation and the operation of lifting the deposition substrate from the molten metal in the melting furnace and transferring it to the substrate carrying-in / out mechanism can be continuously performed at short time intervals. As a result, high productivity can be obtained by shortening the cycle time of dipping the deposition substrate in the molten metal.
[0008]
In addition, if the substrate holding mechanism is kept in the attaching / detaching position, the deposition substrate from the outside of the apparatus is carried into the attaching / detaching position, and at the same time, the mounting of the deposition substrate by the substrate holding mechanism is completed. When the deposition substrate is immersed in the molten metal, the substrate is moved in a direction intersecting the loading / unloading direction of the deposition substrate. Does not fall off the substrate holding mechanism. Further, even when the substrate is moved from the molten metal to the attachment / detachment position, the substrate holding mechanism is moved in a direction intersecting the carrying-in / out direction, so that the deposition substrate does not fall off the substrate holding mechanism. Thereafter, the substrate holding mechanism is moved to the attachment / detachment position and moved in the unloading direction, and at the same time, the deposition substrate is pulled out of the substrate holding mechanism and can be carried out of the apparatus. Accordingly, no waiting time is generated between the loading / unloading operation of the deposition substrate and the immersion operation, so that high productivity can be realized.
[0009]
The invention according to claim 2 is the precipitation plate manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the substrate carrying-in / out mechanism is arranged side by side in the carrying-in / out direction or a pair of left and right sides in the carrying-in / out direction around the melting furnace. It is characterized by having.
[0010]
According to the above configuration, the melting furnace containing the molten metal can be shared by the two substrate loading / unloading mechanisms, so that the cycle time for immersing the deposition substrate in the molten metal can be shortened to further increase the productivity. it can. Furthermore, since the same deposition mechanism can be used for each substrate loading / unloading mechanism, it is possible to reduce the apparatus cost.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, the semiconductor substrate manufacturing apparatus, which is the apparatus for manufacturing a precipitation plate according to the present embodiment, separates the deposition substrate 14 on the molten metal 15 so that the conveyance paths of the one-dot chain line and the two-dot chain line do not intersect. By reciprocating, as shown in FIG. 2, a sheet-shaped precipitation plate 2 containing Si as a main component is manufactured. In addition, the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is a kind of a deposition plate manufacturing apparatus, and the deposition plate manufacturing apparatus heats and melts a melting object 101 such as a semiconductor material or a metal material to form a molten metal. Means an apparatus for producing a precipitation plate 2 in the shape of a circle. Further, as the object to be melted 101, besides a semiconductor material such as Si, a metal material such as iron or titanium can be used.
[0012]
The above-described semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 includes a vacuum vessel 4 having a double wall structure capable of isolating the inside from the external environment in a sealed state. The vacuum chamber 4 forms the closed processing chamber 3. The processing chamber 3 includes a deposition mechanism housing space 3a, a substrate moving space 3b, and a molten metal housing space 3c in a vertical direction. The deposition mechanism housing space 3a is located at the uppermost position and is formed to house a deposition mechanism 10 described later. The substrate moving space 3b is located between the deposition mechanism housing space 3a and the molten metal housing space 3c, and houses an intermediate mechanism part 60b of two below-described substrate loading / unloading mechanisms 60 provided vertically in FIG. It is formed so that. The molten metal storage space 3c is located at the lowermost position, and is formed to store a crucible device 75 described later.
[0013]
A gas supply device (not shown) that supplies an inert gas such as Ar gas and a vacuum exhaust device (not shown) that exhausts air in the processing chamber 3 are connected to the vacuum container 4. These devices supply an inert gas while reducing the pressure of the processing chamber 3 to a predetermined pressure, so that a processing environment different from the external environment appears in the processing chamber 3.
[0014]
Further, as shown in FIG. 1, a loading mechanism 60 a of the substrate loading / unloading mechanism 60 is arranged on the upstream side (left side in the drawing) of the vacuum vessel 4 in the transport direction. On the other hand, an unloading mechanism 60c of the substrate unloading and unloading mechanism 60 is arranged on the downstream side (the right side in the drawing) in the transport direction with respect to the vacuum container 4. The carry-in mechanism 60a and carry-out mechanism 60c and the above-described intermediate mechanism 60b are linearly and horizontally arranged. The loading mechanism unit 60a is provided in the partition wall 62a, the partition walls 62a, 62b, and 62c each having a rectangular vertical section, a plurality of viewing windows 67 that allow the operator to view the inside of the partition wall 62a, and mounts the deposition substrate 14 thereon. And a transfer roller 59 shown in FIG.
[0015]
The inside of the partition walls 62a, 62b, and 62c is partitioned into a pressure adjustment chamber 61a, a preheating chamber 61b, and a standby chamber 61c. These chambers 61a, 61b, and 61c are provided in this order from the upstream side in the transport direction. The pressure adjustment chamber 61a is set to a size that can accommodate six deposition substrates 14 in series. In addition, one end of the pressure adjustment chamber 61a is communicated with the outside of the apparatus at atmospheric pressure, and the other end is communicated with the preheating chamber 61b.
[0016]
A first shielding plate 63 and a second shielding plate 64 are provided at one end and the other end of the pressure adjustment chamber 61a, respectively. Each of these shielding plates 63 and 64 can be moved up and down by a cylinder device (not shown), and the raising and lowering operation is controlled by a control device (not shown). Specifically, the first shielding plate 63 is raised when the deposition substrate 14 is loaded into the pressure adjustment chamber 61a, and is lowered after the loading so as to seal one end of the pressure adjustment chamber 61a in an airtight state. On the other hand, the second shielding plate 64 is raised so as to open the other end of the second shielding plate 64 when transferring the deposition substrate 14 from the pressure adjustment chamber 61a to the preheating chamber 61b. Further, an exhaust system 66 is connected to the pressure adjustment chamber 61a via an electromagnetic valve 65. The exhaust system 66 can reduce the pressure in the pressure adjustment chamber 61a to a vacuum state. The electromagnetic valve 65 is closed when the deposition substrate 14 is loaded into the pressure adjustment chamber 61a, and is opened after the deposition substrate 14 is loaded so as to reduce the pressure in the pressure adjustment chamber 61a.
[0017]
The preheating chamber 61b communicated with the pressure adjustment chamber 61a via the second shielding plate 64 is set to a size capable of housing six deposition substrates 14 in series, similarly to the pressure adjustment chamber 61a. ing. The preheating chamber 61b is surrounded by a partition wall 62b having a double wall structure, like the vacuum vessel 4. The preheating chamber 61b has one end openable and closable by the above-described second shielding plate 64, and the other end partitioned by a first partition member 68. As shown in FIG. 2, the first partition member 68 is provided so as to form a gap large enough to allow the deposition substrate 14 transported by the transport roller 59 to pass therethrough.
[0018]
A first preheating heater 82 is provided in the preheating chamber 61b. The first preheater 82 is disposed so as to face the deposition substrate 14 located at the upstream end in the transport direction. The first preheater 82 heats the deposition substrate 14 and raises the temperature to a predetermined temperature when the deposition substrate 14 is opposed, thereby reducing the temperature difference between the molten metal 15 and the deposition substrate 14. It is designed to be constant. Note that the first preheater 82 may be a method of heating by heating a heating wire by energization, or a method of heating using electromagnetic induction. Further, as shown in FIG. 1, an exhaust system 66 is connected to the preheating chamber 61b so as to suck the impurity gas radiated from the deposition substrate 14 during preheating. The suction port of the exhaust system 66 is close to the first preheater 82 so as to efficiently suck the impurity gas.
[0019]
The preheating chamber 61b communicates with the standby chamber 61c via the first partition member 68. The standby chamber 61c is surrounded by a partition wall 62c having a double wall structure, like the vacuum container 4. Further, one end and the other end of the standby chamber 61c are partitioned by a first partition member 68 and a second partition member 69, respectively. The second partition member 69 is formed and provided so as to pass through the deposition substrate 14 and a substrate feed mechanism 70 described later. Further, the standby chamber 61c is provided with a second preheater 83 similar to the first preheater 82 described above.
[0020]
The second preheater 83 is arranged so as to face the deposition substrate 14 in a standby state. The second preheater 83 heats and raises the temperature of the deposition substrate 14 preheated by the first preheater 82 when the deposition substrate 14 is opposed to the molten metal 15 and the deposition substrate 14. And the temperature difference is kept constant in a reduced state. Note that the second preheater 83 may be used for fine adjustment of the preheating temperature of the deposition substrate 14 or used for preventing an excessive temperature drop of the deposition substrate 14 during the standby period. Is also good. Further, an exhaust system 66 is connected to the standby chamber 61c so as to suck the impurity gas diffused from the deposition substrate 14 during preheating. The suction port of the exhaust system 66 is close to the second preheater 83 so as to efficiently suck the impurity gas.
[0021]
The standby chamber 61c is communicated with the processing chamber 3 via the second partition member 69. The processing chamber 3 houses an intermediate mechanism 60 b of the substrate carrying-in / out mechanism 60. As shown in FIG. 2, the intermediate mechanism section 60b includes a first transfer table 84 and a second transfer table 85 on which the deposition substrate 14 is movably mounted. One end of the first transfer table 84 is advanced to the standby chamber 61c so as to approach the end of the transfer roller 59. The first transfer table 84 and the second transfer table 85 are arranged in series at predetermined intervals on the upstream side (left side in the figure) and downstream side (right side in the figure) of the processing chamber 3. The gap between the two transfer tables 84 and 85 is set as an attachment / detachment position A for transferring the deposition substrate 14 between the substrate carrying-in / out mechanism 60 and the deposition mechanism 10.
[0022]
As shown in FIG. 1, a substrate feed mechanism 70 is disposed on the side of the first transfer table 84. The substrate feeding mechanism 70 includes a plurality of claw members 71, a claw support member 72 that cantileverly supports these claw members 71 on a free end side, and a claw rotation that rotatably supports a base end of the claw support member 72. A mechanism 73 and a claw advancing / retracting mechanism 74 for moving the claw support member 72 and the claw member 71 in the transport direction together with the claw turning mechanism 73 are provided. The above-mentioned claw members 71 are arranged at intervals so as to sandwich both measurement surfaces of the deposition substrate 14 and have a predetermined width so as to enlarge a gap between the adjacent deposition substrates 14 to a predetermined width. It is set to the thickness of. The claw turning mechanism 73 is composed of a motor with a clutch or the like, and is configured to be capable of rotating the claw member 71 so as to be positioned above and beside the deposition substrate 14 by rotating in the forward and reverse directions. . The claw advancing / retracting mechanism 74 is made of an air cylinder or the like, and the moving distance per operation is set to the length of the deposition substrate 14.
[0023]
The substrate feeding mechanism 70 configured as described above performs an operation of gripping the deposition substrate 14 with the claw member 71 at a predetermined interval, an operation of moving the claw member 71 in the transport direction, and By repeating the operation of opening the claw member 71 and the operation of moving the claw member 71 in the direction opposite to the transport direction, the deposition substrate 14 carried into the standby chamber 61c from the preheating chamber 61b is moved to the second preheating heater 83. , And are sequentially sent to the pre-heating position and the attachment / detachment position A, and are sent from the attachment / detachment position A to the unloading mechanism 60c.
[0024]
The substrate carrying-in / out mechanisms 60 including the above-described respective mechanical units 60a to 60c are arranged side by side symmetrically with respect to the crucible device 75. As shown in FIG. 2, the crucible device 75 supports a crucible 76 for accommodating the molten metal 15, an induction heating coil 77 disposed around a side wall of the crucible 76, and supports the crucible 76 and the induction heating coil 77. And a crucible support 78. A high-frequency power supply is connected to the induction heating coil 77 via a power cable (not shown). Thereby, the induction heating coil 77 generates an alternating magnetic field around the crucible 76 when high-frequency AC power is supplied from the high-frequency power supply, so that the surface of the crucible 76 is mainly induction-heated. I have.
[0025]
The crucible 76 is formed in a circular shape in plan view as shown in FIG. Note that the crucible 76 may be formed in a rectangular shape or an elliptical shape in plan view so that the traveling direction of the deposition substrate 14 is long. In this case, it is possible to prevent the side wall of the crucible 76 from becoming an obstacle when the deposition substrate 14 is immersed while minimizing the capacity of the molten metal 15. Further, the bottom wall of the crucible 76 is set to have a sufficiently large thickness so that a large amount of heat is transmitted from two directions, the side surface side and the bottom surface side. On the other hand, the side wall of the crucible 76 is set to a thickness less than the penetration depth of the electromagnetic induction, and a phenomenon in which falling objects such as dust become nuclei and solidify the center of the surface of the molten metal 15 by convection of the molten metal 15. Has been prevented.
[0026]
A supply mechanism 90 for supplying the object to be melted 101 is provided diagonally above the crucible device 75. The supply mechanism 90 is provided on a wall surface of the vacuum container 4 on the downstream side in the transport direction. The supply mechanism 90 includes a housing partition 91 having one end opened into the processing chamber 3, and a shield capable of sealingly separating the housing partition 91 into a supply chamber 93 on the processing chamber 3 side and a preparation chamber 94 on the atmosphere side. It has a mechanism 92, a lid member 95 capable of opening and closing the preparation chamber 94 to the atmosphere side, and a raw material transfer mechanism 96 for transferring the object to be melted 101 from the preparation chamber 94 to above the crucible 76.
[0027]
A first viewing window 4 a of the vacuum container 4 is arranged on a side of the supply mechanism 90. The first viewing window 4a is provided with a first image pickup device 8a such as a CCD camera. The first imaging device 8a is set so as to capture an image of the molten metal 15 together with the crucible 76, and is capable of detecting the surface level of the molten metal 15 based on an imaging signal. A second viewing window 4b is disposed on the downstream side wall surface of the vacuum container 4 in the transport direction. The second viewing window 4b is provided with a second imaging device 8b such as a CCD camera. The second imaging device 8b is set so as to capture an area viewed from the opposite direction that cannot be captured by the first imaging device 8a.
[0028]
The operations of the imaging devices 8a and 8b and the supply mechanism 90 are controlled by a control device (not shown). The control device includes an arithmetic unit, a storage unit, an input / output unit, and the like, and has various functions for controlling each mechanism of the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 individually and in conjunction with each other. Specifically, the function of detecting the level of the molten metal 15 based on the brightness of the image signal from the first imaging device 8a or the supply of the molten metal 15 so that the detected level is a predetermined reference level is provided. The mechanism 90 has a function of controlling the supply timing and supply amount of the dissolving object 101 in the mechanism 90 and the like.
[0029]
Further, above the crucible device 75, a deposition mechanism 10 is provided as shown in FIG. The deposition mechanism 10 moves the substrate gripping mechanism 51 described below between the attachment / detachment position A and the molten metal 15 of the crucible device 75 in a direction perpendicular to the carrying-in / out direction, thereby forming the deposition mechanism mounted on the substrate gripping mechanism 51. The substrate 14 is immersed in the molten metal 15 and pulled up. Specifically, the deposition mechanism 10 holds the other surface of the deposition substrate 14 via the substrate gripping mechanism 51 detachably from below at the attachment / detachment position A, and holds the deposition substrate 14 at the immersion position in the molten metal 15. By rotating around the rotation axis while supporting the deposition substrate 14 so that the other surface is positioned on the upper side, the deposition substrate 14 is moved in the cross direction together with the substrate gripping mechanism 51.
[0030]
The above-mentioned deposition mechanism 10 has a horizontal movement mechanism 13, a vertical movement mechanism 11 that can be moved horizontally by the horizontal movement mechanism 13, and a turning mechanism 12 that can be moved up and down by the vertical movement mechanism 11. The horizontal moving mechanism 13 is provided on the upper surface of the partition wall 62c surrounding the standby chamber 61c. As shown in FIG. 3, the horizontal moving mechanism 13 includes a horizontal transport unit 16 that is orthogonal to the transport direction, and a horizontal drive unit 17 that drives the horizontal transport unit 16. The horizontal transfer section 16 is disposed in the horizontal direction, and one end is disposed outside the vacuum vessel 4 and the other end is disposed in the processing chamber 3 in the vacuum vessel 4.
[0031]
As shown in FIG. 2, the horizontal transport section 16 includes a screw shaft member 18 having a thread groove formed on the entire peripheral surface, a block member 19 screwed to the screw shaft member 18, and a lower surface of the block member 19. And a connecting member 21 provided on the upper surface of the block member 19 and connected to the vertical moving mechanism 11. Further, as shown in FIG. 3, the horizontal transport section 16 has a connection shaft member 24 connected to one end of the screw shaft member 18 and extending outside the vacuum vessel 4. The horizontal drive unit 17 is connected to one end of the connection shaft member 24. The horizontal drive unit 17 has a horizontal drive device 23 such as a servomotor that can rotate forward and backward at an arbitrary rotation speed and can stop at a predetermined holding force. The horizontal driving device 23 enables the vertical movement mechanism 11 to move to an arbitrary position in the horizontal direction by rotating the screw shaft member 18 forward and reverse via the connection shaft member 24.
[0032]
As shown in FIG. 2, the vertical movement mechanism 11 horizontally moved by the horizontal movement mechanism 13 includes a vertical transport unit 30 arranged in a vertical direction, and a vertical drive unit provided at an upper end of the vertical transport unit 30. 31. The vertical transport unit 30 includes a screw shaft member (not shown) having a screw groove formed on the entire peripheral surface, a block member 33 screwed to the screw shaft member, and a front surface (right side in the drawing) to which the turning mechanism 12 is connected. And a rail member 34 that supports the back surface (left surface in the figure) of the block member 33 so as to be able to move up and down.
[0033]
A vertical drive unit 31 is connected to an upper end of the vertical transport unit 30. The vertical drive unit 31 has a vertical drive device 35 such as a servomotor that can rotate forward and reverse at an arbitrary rotation speed and can be stopped at a predetermined holding force, and a cooling device 36 that cools the vertical drive device 35. ing. The vertical drive device 35 is connected to the upper end of the screw shaft member, and moves the turning mechanism 12 to an arbitrary vertical position via the block member 33 and the like by rotating the screw shaft member forward and backward. Making it possible.
[0034]
The cooling device 36 houses the vertical driving device 35 so as to be isolated from the processing environment of the processing chamber 3, and stores the storage container 25 in which a cooling gas such as an inert gas such as nitrogen gas or air is filled. It has a cooling pipe (not shown) for flowing a cooling medium such as cooling water along the wall surface of the storage container 25 by joining to the wall surface of the storage container 25. The cooling device 36 is configured to maintain the storage environment in the storage container 25 at a predetermined temperature or less by exchanging heat with the cooling medium such as cooling water flowing through the cooling pipe. Note that the cooling device 36 may be configured to supply and discharge the cooling gas from outside the vacuum vessel 3 to the inside of the storage vessel 25 and circulate the same.
[0035]
The vertical moving mechanism 11 supports the turning mechanism 12 so as to be able to move up and down. The turning mechanism 12 includes a connection support 38 having one end surface connected to the block member 33, a turning drive unit 39 connected to the upper surface of the connection support 38, and an immersion mechanism unit 37 that is turned by the turning drive unit 39. And The turning drive unit 39 includes a turning drive device 40 such as a servomotor that can rotate at an arbitrary rotation speed and can be stopped with a predetermined holding force, and a cooling device 41 that cools the turning drive device 40. .
[0036]
The cooling device 41 is configured to exhibit the same cooling function by the same members as those of the above-described cooling device 36 having the storage container 25 and the like, similarly to the vertical drive unit 31. The turning drive device 40 in the cooling device 41 has a turning drive shaft 40 a arranged horizontally and a tip end of the turning drive shaft 40 a facing the block member 33. A drive sprocket 42a is provided on the turning drive shaft 40a. Below the driving sprocket 42a, an intermediate sprocket 42b and a turning sprocket 42c are arranged in this order. The driving sprocket 42a is connected to the intermediate sprocket 42b via the first chain 43a, and the intermediate sprocket 42b is connected to the turning sprocket 42c via the second chain 43b.
[0037]
The turning sprocket 42 c is provided on the rotating shaft member 44. The rotation shaft member 44 is supported by the first support member 45 so as to be rotatable in the horizontal direction.
The first support member 45 rotatably supports the intermediate sprocket 42b. As shown in FIG. 3, the first support member 45 is hung down from the connecting support body 38 and is provided so as to protect the intermediate sprocket 42b and the chains 43a and 43b from the radiant heat of the molten metal 15.
[0038]
One end of the rotary shaft member 44 supported by the first support member 45 is connected to a rotary encoder 46. The rotary encoder 46 can detect the turning angle of the immersion mechanism 37 by detecting the rotation angle of the rotation shaft member 44. A cover member 47 is provided around the rotary encoder 46. The cover member 47 has a function as a heat shield plate for blocking radiant heat from the molten metal 15 and a function as a dustproof cover for dust floating from the molten metal 15 and adhering to the rotary encoder 46.
[0039]
On the other hand, the other end of the rotating shaft member 44 is connected to the immersion mechanism 37. The immersion mechanism 37 is provided on a second support member 48 suspended from the lower surface of the connection support 38, a turning shaft 49 rotatably supported by the second supporting member 48 in a horizontal direction, and the turning shaft 49. It has a pair of turning members 50. Substrate gripping mechanisms 51, which will be described later, are provided at the distal ends of these turning members 50. In addition, each turning member 50 may be formed of a metal material such as stainless steel having excellent mechanical strength, or may be formed of carbon having excellent heat resistance. Then, the vertically moving mechanism 11 configured as described above, by rotating the turning members 50, 50, detachably holds the deposition substrate 14 from below in the attachment / detachment position A, and holds the deposition substrate 14 in the deposition position B from below. The surface holding 14 is positioned on the upper side.
[0040]
As shown in FIG. 3, the precipitation mechanism 10 including the mechanisms 11 to 13 includes a horizontal movement by the horizontal movement mechanism 13, a vertical movement by the vertical movement mechanism 11, and a turning movement by the turning mechanism 12. By combining these, the substrate holding mechanism 51 can be positioned between the attachment / detachment position A and the deposition position B, and the deposition substrate 14 is immersed in the molten metal 15 at a predetermined immersion trajectory. The immersion trajectory is determined by lowering the deposition substrate 14 obliquely from the upstream side in the swirling direction (the direction of the arrow) and immersing it in the molten metal 15, and then raising the substrate 14 obliquely downstream in the swirling direction. It is set so as to generate a precipitate plate 2 which is a precipitate formed by solidification and growth of the molten metal 15 in the immersed portion by pulling up.
[0041]
As shown in FIG. 4, the deposition substrate 14 is formed of carbon into a rectangular shape in plan view. The deposition substrate 14 has a substrate surface 14a (lower surface) on which the deposition plate 2 is deposited, an inverted trapezoidal grip 14b formed on the upper surface (anti-deposition surface) of the deposition substrate 14, and both side surfaces in the transport direction. And a projection 14c formed at the bottom. The above-mentioned protrusions 14c are arranged in a pair at the left and right ends of each side surface so as to reduce blurring between the protrusions 14c when the deposition substrates 14 abut against each other. The projections 14 c prevent the corners of the deposition substrate 14 from being damaged by forming a gap between the adjacent deposition substrates 14, 14. The separation operation of the deposition substrate 14 by the mechanism 70 is facilitated.
[0042]
The projection 14c of the deposition substrate 14 may be formed on at least one side in the transport direction. The deposition substrate 14 may be inclined from the substrate surface 14a to the upper surface so that both ends of the substrate surface 14a are located inside both ends of the upper surface.
[0043]
The deposition substrate 14 is detachably held by a substrate gripping mechanism 51 provided in the immersion mechanism 37 in FIG. The substrate holding mechanism 51 integrally includes the chuck portions 52 and 52 symmetrically. Each of the chuck portions 52 has an engaging portion 52a formed on the lower surface so as to engage with the grip portion 14b, an annular groove portion 52b formed to receive a falling object such as dust, and a peripheral portion around the annular groove portion 52b. And a suspending portion 52c surrounded by. The engaging portions 52a are arranged symmetrically so as to insert the holding portions 14b of the deposition substrate 14. Thereby, when the deposition substrate 14 is moved in the transport direction (the carrying-in / out direction), the substrate gripping mechanism 51 inserts the gripping portion 14b of the deposition substrate 14 between the engaging portions 52a. The deposition substrate 14 can be held vertically.
[0044]
On the other hand, on the upper surface of the suspension portion 52c, two protruding portions 52d and 52d are arranged to face each other. Pin insertion holes 52e, 52e are formed in the central portions of the two projecting portions 52d, 52d. As shown in FIG. 4, between the protruding portions 52d, the turning members 50 of the immersion mechanism 37 are fitted. A carbon pin member 53 is removably inserted into the pin insertion holes 52e. The pin member 53 connects the turning members 50 to the chuck portions 52. It is made to let.
[0045]
The pin member 53 is formed so as to be shorter than the projected area of the chuck portion 52 on the deposition side so as to avoid direct radiation of radiant heat from the molten metal 15. A hardened layer 54 is formed on the surface of the pin member 53, and the mechanical strength of the surface of the pin member 53 is increased by the hardened layer 54. Wear when attaching and detaching is reduced. On the other hand, in the chuck portion 52, a hardened layer 54 is formed in the pin insertion hole 52e that contacts the pin member 53, the engaging portion 52a that contacts the deposition substrate 14, and the lower surface. Further, the mechanical strength of the contact surface of the chuck portion 52 is enhanced by the hardened layer 54, so that the abrasion at the time of attaching and detaching the pin member 53 and at the time of gripping the deposition substrate 14 is reduced.
[0046]
As a method for forming the hardened layer 54, a hardening treatment for coating the SiC film by a surface treatment method such as plasma CVD or ion plating can be mentioned. The cured layer 54 may be formed on the entire surface of the substrate gripping mechanism 51. In this case, the mechanical strength of the entire substrate gripping mechanism 51 can be increased. Can be hardly damaged even when subjected to an impact during transportation. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a case is described in which the deposition substrate 14 is set to reciprocate on the molten metal 15 so that the transport paths of the dashed line and the two-dot chain line do not cross. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 6, the transport paths may be set to intersect on the molten metal 15, or as shown in FIG. The transport directions may be set opposite to each other.
[0047]
The operation of the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 in the above configuration will be described.
[0048]
(Preparation and maintenance process)
The preparation / maintenance process is performed when the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 is brought into a state suitable for production before and after production of the precipitation plate 2 is started. That is, as shown in FIG. 2, inspection of the crucible device 75, replacement of the crucible 76, and inspection of each mechanism in the vacuum vessel 4 are performed. In addition, during the inspection of the crucible device 75, the remaining amount of the object to be melted 101 stored in the storage box 72 of the supply mechanism 71 is confirmed, and replenishment is performed so as to be an appropriate amount. When the inspection or replacement of each device is completed, the vacuum vessel 4 is sealed. Then, after a vacuum exhaust device (not shown) is operated and air is exhausted, an inert gas such as Ar gas is supplied, so that a processing environment different from the external environment is formed in the processing chamber 3.
[0049]
Thereafter, high-frequency AC power is supplied to the induction heating coil 77, and a high-frequency magnetic field is generated around the crucible 76. As a result, when a strong magnetic field is applied to the surface side of the side wall of the crucible 76, mainly the surface side of the side wall is heated by induction heating, and the amount of heat on the surface side is conducted inward. Will be. A large amount of heat is transmitted from the two sides of the crucible 76, the side surface and the bottom surface, and the object to be melted 101 is evenly heated by this amount of heat. After the molten metal 15 is formed, the side and lower surfaces of the molten metal 15 are continuously heated with a large amount of heat, so that the entire molten metal 15 is maintained at a uniform temperature.
[0050]
When the molten metal 15 is formed, the temperature of the storage chambers 6 and 7 in the vacuum vessel 4 becomes high, and high-temperature radiant heat is released from the molten metal 15. At this time, a part of the radiant heat proceeds toward the precipitation mechanism 10, but the radiant heat that proceeds to the turning drive unit 39 of the precipitation mechanism 10 causes the connection support 38 to function as a heat shielding plate. Thus, the turning drive unit 39 is not directly irradiated. Further, the radiant heat that proceeds to the driving force transmission mechanism such as the first chain 43a of the deposition mechanism 10 does not directly radiate the driving force transmission mechanism because the first support member 45 functions as a heat shielding plate. Further, the radiant heat which proceeds to the rotary encoder 46 of the deposition mechanism 10 does not directly radiate the rotary encoder 46 because the cover member 47 functions as a heat shielding plate. As a result, the internal equipment of the deposition mechanism 10 is prevented from being thermally degraded due to direct radiation of radiant heat.
[0051]
Further, the vertical driving unit 31 and the turning driving unit 39 accommodate the vertical driving device 35 and the turning driving device 40 in the storage containers 25 and 25 of the cooling devices 36 and 41, respectively, so that the processing chamber 3 can be operated under a high temperature environment. Driving is avoided. Therefore, in these driving units 31 and 39, occurrence of a failure due to heat is sufficiently prevented. The cooling devices 36 and 41 maintain the storage environment in the storage container 25 at a predetermined temperature or less by exchanging heat with a cooling medium such as cooling water flowing through a cooling pipe. Therefore, even if the cooling gas leaks due to breakage of the storage container 25 or the like while the melting target is being heated and melted, the cooling water does not contact the molten metal 15 to cause a serious failure.
[0052]
(Substrate transfer process)
When the preparation for the production is completed by forming the molten metal 15 in the desired processing environment as described above, as shown in FIG. 1, the substrate loading / unloading mechanism arranged vertically symmetrically with the crucible device 75 as the center. At 60, a transport operation of the deposition substrate 14 is performed. In the following description, the transfer operation of one substrate carrying-in / out mechanism 60 will be described for convenience of description.
[0053]
Specifically, first, at a substrate setting position (not shown) arranged on the upstream side of the substrate loading / unloading mechanism 60, a plurality of deposition substrates 14 such as six are set in series with the substrate surface 14a facing upward. . Thereafter, the evacuation operation of the pressure adjustment chamber 61a is stopped by closing the electromagnetic valve 65, and the one end of the pressure adjustment chamber 61a is opened by raising the first shielding plate 63. Then, the deposition substrate 14 is loaded into the pressure adjustment chamber 61a in a serial state by a transport device such as a transport roller (not shown).
[0054]
When the above-mentioned deposition substrates 14 are set or carried in, an impact may be applied to each deposition substrate 14 due to contact or collision between the adjacent deposition substrates 14. At this time, since a pair of projections 14c are formed on the front and rear side surfaces of the deposition substrate 14 in the transport direction, contact or collision during setting or transport does not affect the projections 14c 14c of the deposition substrates 14 It will happen together. Thereby, breakage such as chipping of a corner portion due to impact applied to a corner portion of the deposition substrate 14 can be prevented. As a result, since the substrate surface 14a of the deposition substrate 14 maintains the original shape, a deposition plate having a predetermined shape can be reliably obtained.
[0055]
When all the deposition substrates 14 are carried into the pressure adjustment chamber 61a, the first shielding plate 63 is lowered, and both ends of the pressure adjustment chamber 61a are closed. Thereafter, the electromagnetic valve 65 is opened, and the pressure adjustment chamber 61a is evacuated by the exhaust system 66.
The other end of the pressure adjustment chamber 61a is opened by the rise of the second shielding plate 64, so that the pressure adjustment chamber 61a and the preheating chamber 61b communicate with each other.
[0056]
Thereafter, when the deposition substrates 14 in the pressure adjustment chamber 61a are transported to the pressure adjustment chamber 61a and all of them are carried into the pressure adjustment chamber 61a, the second shielding plate 64 is lowered, and the pressure adjustment chamber 61a and the preheating chamber 61b are moved. Is isolated. In the pressure adjustment chamber 61a, the loading operation of the deposition substrate 14 from the substrate setting position described above is performed.
[0057]
In the preheating chamber 61b, the deposition substrate 14 located at the head (most upstream side) in the transport direction is opposed to the first preheating heater 82. As a result, when the power for preheating is supplied to the preheating heater 82, the leading deposition substrate 14 is heated by the preheating heater 82 to a predetermined preheating temperature. When the deposition substrate 14 is heated, dust and the like may be scattered from the deposition substrate 14. However, the scattered dust and the like are sucked by the exhaust system 66 and discharged to the outside of the apparatus. The atmosphere of No. 3 does not deteriorate.
[0058]
Thereafter, the substrate feeding mechanism 70 is operated, and the preheated first deposition substrate 14 is conveyed by a distance substantially corresponding to the length dimension of the deposition substrate 14 while being sandwiched between the claw members 71. It is carried into the chamber 61c. The deposition substrate 14 carried into the standby chamber 61c is further preheated by the second preheater 83 and adjusted to a desired preheating temperature. Thereafter, the transport operation by the substrate feed mechanism 70 is repeatedly performed, so that the deposition substrate 14 in the preheating chamber 61b is sequentially transported while the deposition substrate 14 in the standby chamber 61c is sequentially transported in the direction of the attachment / detachment position A. It is transported to the waiting room 61c.
[0059]
While the deposition substrate 14 is being conveyed by the substrate feed mechanism 70 as described above, at the attachment / detachment position A, as shown in FIG. 3, the substrate gripping mechanism 51 has the engagement portions 52a and 52a positioned above. Standing in posture. Therefore, when the deposition substrate 14 is transported to the attachment / detachment position A, as shown in FIG. 4, the holding portion 14b of the deposition substrate 14 is inserted from the side between the engaging portions 52a of the substrate holding mechanism 51. , And are held in a vertically engaged state.
[0060]
As shown in FIG. 2, when the previous deposition substrate 14 was held by the substrate gripping mechanism 51 at the time of transport to the attachment / detachment position A, the current deposition substrate 14 Is extruded from the substrate holding mechanism 51 in the transport direction. Then, the extruded previous deposition substrate 14 is carried out of the vacuum vessel 4 via the second carrier 85, and the deposition plate 2 is separated from the deposition substrate 14 by a peeling mechanism (not shown). Thus, in the attachment / detachment position A, it is possible to simultaneously mount the deposition substrate 14 before deposition on the substrate gripping mechanism 51 and withdraw the deposition substrate 14 from the substrate gripping mechanism 51 after deposition. Has become.
[0061]
(Deposition process)
When the attachment of the deposition substrate 14 to the substrate holding mechanism 51 is completed in the two substrate carrying-in / out mechanisms 60 as described above, as shown in FIG. The substrate holding mechanism 51 is moved in a direction perpendicular to the transport direction with the orientation kept constant, and the deposition substrate 14 held by the substrate holding mechanism 51 is immersed in the molten metal 15.
[0062]
Specifically, the substrate holding mechanism 51 is raised by the vertical movement mechanism 11 while being horizontally moved toward the deposition position B by the horizontal movement mechanism 13. When the substrate holding mechanism 51 is located above the molten metal 15, the turning mechanism 12 is operated, so that the substrate holding mechanism 51 and the deposition substrate 14 are immersed in the immersion trajectory having the turning center of the turning member 50 as a radius. Turned. The immersion trajectory can draw an arbitrary curve by a combination of the operations of the mechanisms 11, 12, and 13.
[0063]
At the time of turning, the substrate gripping mechanism 51 turns in a state where the directions of the engaging portions 52a are matched with the transport direction. Accordingly, the projection 14 c of the deposition substrate 14 does not move in the transport direction within the engaging portions 52 a, so that the deposition substrate 14 does not fall off the substrate gripping mechanism 51. The deposition substrate 14 thus held by the substrate gripping mechanism 51 is immersed in the molten metal 15 at the deposition position B while being positioned below the substrate gripping mechanism 51 as shown by the two-dot chain line in FIG. The object 101 to be melted of the molten metal 15 is deposited on the substrate surface 14a of the use substrate 14. Then, after a certain period of time, the deposition substrate 14 is pulled up from the molten metal 15, so that the deposition plate 2 having a predetermined thickness is formed on the substrate surface 14 a of the deposition substrate 14.
[0064]
The turning operation of the turning member 50 is continued until the substrate holding mechanism 51 returns to the position before the turning. At this time, since the turning angle is detected by the rotary encoder 46 in the figure, the positioning of the substrate holding mechanism 51 is performed with high accuracy. Thereafter, the rotation mechanism 12 is stopped, and the vertical movement mechanism 11 and the horizontal movement mechanism 13 are operated, so that the substrate gripping mechanism 51 is returned to the attachment / detachment position A. Thereafter, in the above-described substrate transport step, when the next deposition substrate 14 is transported to the attachment / detachment position A by the substrate feeding mechanism 70, the next deposition substrate 14 is sent out by the next deposition substrate 14.
[0065]
Further, as described above, the deposition operation is completed in one substrate loading / unloading mechanism 60 and the deposition operation in the other substrate loading / unloading mechanism 60 is continued until the next deposition substrate 14 is mounted on the substrate gripping mechanism 51. Is similarly implemented. Thus, the deposition plates 2 are sequentially manufactured by one crucible device 75 while the deposition substrates 14 transported by the two substrate loading / unloading mechanisms 60 are alternately used.
[0066]
As described above, the semiconductor substrate manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is connected to a crucible apparatus 75 (melting furnace) that melts and accommodates the molten metal 15 of the object to be melted 101, as shown in FIG. The deposition substrate 14 immersed in the molten metal 15 is carried in and out of the loading / unloading position A, and the two substrates are arranged in parallel in a direction intersecting the carrying-in / out direction with the melting furnace interposed therebetween. Gripping mechanism 51 capable of attaching and detaching the deposition substrate 14 (substrate) by moving the substrate 14 in the transport direction (loading / unloading direction), and moving the substrate gripping mechanism 51 from the attaching / detaching position A to the crucible device 75. By lowering, a deposition mechanism 10 for immersing the deposition substrate 14 mounted on the substrate holding mechanism 51 in the molten metal 15 is provided.
[0067]
In the present embodiment, a case is described in which two substrate carrying-in / out mechanisms 60 are provided. However, the present invention is not limited to this, and three or more substrate carrying-in / out mechanisms 60 are arranged in parallel. May be used. Further, in the present embodiment, the case where the deposition mechanism 10 moves the substrate gripping mechanism 51 in the direction perpendicular to the transport direction to immerse the deposition substrate 14 in the molten metal 15 has been described. The present invention is not limited to this, and may be moved in a direction crossing the transport direction.
[0068]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a case is described in which the deposition substrate 14 is set to reciprocate on the molten metal 15 so that the transport paths of the dashed line and the two-dot chain line do not cross. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 6, the transport paths may be set to intersect on the molten metal 15, or as shown in FIG. The transport directions may be set opposite to each other.
[0069]
According to the above configuration, since the crucible device 75 containing the molten metal 15 can be shared by the plurality of substrate carrying-in / out mechanisms 60, for example, the deposition substrate 14 is transferred from the substrate carrying-in / out mechanism 60 to the deposition mechanism 10. The operation of dipping in the molten metal 15 and the operation of lifting the deposition substrate 14 from the molten metal 15 and transferring it to the substrate carrying-in / out mechanism 60 can be continuously performed at short time intervals. As a result, high productivity can be obtained by shortening the cycle time of dipping the deposition substrate 14 in the molten metal 15.
[0070]
If the substrate loading / unloading mechanism 60 is kept at the loading / unloading position A, the deposition substrate 14 from the outside of the apparatus is loaded into the loading / unloading position A, and the mounting of the deposition substrate 14 by the substrate holding mechanism 51 is completed at the same time. . When the deposition substrate 14 is immersed in the molten metal 15, the substrate 14 is moved in a direction intersecting the transport direction of the deposition substrate 14. The deposition substrate 14 does not fall off from the substrate holding mechanism 51 during immersion. Further, even when the substrate 15 is moved from the molten metal 15 to the attachment / detachment position A, the substrate holding mechanism 51 is moved in a direction intersecting the carrying-in / out direction, so that the deposition substrate 14 does not fall off from the substrate holding mechanism 51. . Thereafter, the substrate gripping mechanism 51 is moved to the attaching / detaching position A, and is moved in the transport direction (unloading direction). At the same time, the deposition substrate 14 is withdrawn from the substrate gripping mechanism 51 and can be transported out of the apparatus. Become. Thereby, since no waiting time occurs between the loading / unloading operation of the deposition substrate 14 and the immersion operation, high productivity can be realized.
[0071]
Further, the substrate carrying-in / out mechanisms 60 of the present embodiment are arranged side by side symmetrically about the crucible device 75. Note that the substrate carrying-in / out mechanisms 60 may be arranged in a pair on the left and right with the crucible device 75 as a center. Thus, the crucible device 75 can be shared by the two substrate loading / unloading mechanisms 60, so that the cycle time for dipping the deposition substrate 14 in the molten metal 15 can be shortened, and the productivity can be further increased. Furthermore, since the same deposition mechanism 10 can be used for each substrate loading / unloading mechanism 60, the apparatus cost can be reduced.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a melting furnace containing a molten metal can be shared by a plurality of substrate loading / unloading mechanisms, for example, a deposition substrate is transferred from the substrate loading / unloading mechanism to the deposition mechanism, and The operation of dipping in the molten metal and the operation of lifting the deposition substrate from the molten metal in the melting furnace and transferring it to the substrate carrying-in / out mechanism can be continuously performed at short time intervals. As a result, there is an effect that high productivity can be obtained by shortening the cycle time of dipping the deposition substrate in the molten metal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when a semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed in a plan view.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram when the semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed from the front.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram when the semiconductor substrate manufacturing apparatus is viewed from the side.
FIG. 4 is a perspective view of a substrate holding mechanism holding a deposition substrate.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a transport path.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a transport path.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a transport path.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor substrate manufacturing equipment
2 Precipitation plate
3 Processing room
3a Deposit mechanism accommodation space
3b Substrate moving space
3c Melt storage space
4 Vacuum container
10 Precipitation mechanism
11 Vertical movement mechanism
12 Swing mechanism
13 Horizontal movement mechanism
14 Substrate for deposition
14a Board surface
14b gripper
14c protrusion
15 Melt
16 Horizontal transport
17 Horizontal drive
23 Horizontal drive
24 Connecting shaft member
25 storage containers
30 Vertical transfer unit
31 Vertical drive
33 Block member
35 Vertical drive
36 Cooling device
37 Immersion mechanism
38 Connecting support
39 Swivel drive
40 Swivel drive
41 Cooling device
46 Rotary encoder
47 Cover member
49 swivel axis
50 swivel member
51 Substrate gripping mechanism
52 Chuck
52a engaging portion
60 Substrate loading / unloading mechanism
60a Loading mechanism
60b Intermediate mechanism
60c unloading mechanism
61a Pressure adjustment chamber
61b Preheating chamber
61c waiting room
63 1st shielding plate
64 Second shield plate
65 solenoid valve
66 Exhaust system
67 Viewing Window
68 First partition member
69 Second partition member
75 Crucible device
76 Crucible
82 1st preheating heater
83 Second preheating heater
84 1st transfer table
85 Second transfer table
90 Supply mechanism
96 Material transport mechanism
101 Object to be dissolved
