JP2006008483A - Apparatus for manufacturing thin sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属または半導体材料の融液から薄板を製造する薄板製造装置および薄板製造方法に関する。 The present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus and a thin plate manufacturing method for manufacturing a thin plate from a melt of metal or semiconductor material.
近年、地球環境に対する負荷を軽減するべく、化石燃料を用いる火力発電以外の、風力発電、波力発電などの発電方法が種々試みられている。なかでも最も注目され、実用化の先端に位置付けられているのが太陽電池による発電であり、この太陽電池には、その素材として多結晶シリコンウエハが用いられている。 In recent years, various power generation methods such as wind power generation and wave power generation other than thermal power generation using fossil fuels have been attempted in order to reduce the burden on the global environment. Among them, the most noticed and positioned at the forefront of practical use is power generation by a solar cell, and a polycrystalline silicon wafer is used as a material for the solar cell.
太陽電池に用いられる多結晶シリコンウエハの代表的な製造方法の1つは、不活性ガス雰囲気中でリン(P)またはボロン(B)等のドーパントを添加した高純度シリコンを坩堝中で加熱溶融させ、この融液を鋳型に流し込んで冷却し、得られた多結晶シリコンのインゴットをバンドソー等で小さなブロックに切断し、さらにワイヤーソー等でスライス加工してシリコンウエハとするものである。 One of the typical methods for producing polycrystalline silicon wafers used in solar cells is to heat and melt high-purity silicon to which a dopant such as phosphorus (P) or boron (B) is added in an inert gas atmosphere. The melt is poured into a mold and cooled, and the resulting polycrystalline silicon ingot is cut into small blocks with a band saw or the like, and further sliced with a wire saw or the like to obtain a silicon wafer.
このような製造方法では、多結晶シリコンインゴットを得るための鋳造工程に加え、ウエハ外形ブロックサイズに切断する工程と、ウエハ厚さにスライス加工する工程、さらに洗浄工程、乾燥工程等が必要である。また、厚さ0.3mmのウエハを得るべくスライス加工する際に、0.2〜0.3mmの切り代が、切断粉として失われてしまうので、シリコン材料の利用効率、すなわち歩留が悪く、太陽電池の製造コスト低減を図る上で大きな障害となっている。 In such a manufacturing method, in addition to a casting process for obtaining a polycrystalline silicon ingot, a process of cutting into a wafer outer block size, a process of slicing to a wafer thickness, a cleaning process, a drying process, and the like are required. . Further, when slicing to obtain a wafer having a thickness of 0.3 mm, the cutting allowance of 0.2 to 0.3 mm is lost as cutting powder, so that the utilization efficiency of the silicon material, that is, the yield is poor. This is a major obstacle to reducing the manufacturing cost of solar cells.
このような問題を解決する先行技術の一つに、たとえば溶融シリコンから直接シリコンシートすなわちシリコンの薄板を製造するものがある(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1におけるシリコンシートの製造は、本体装置の回転軸まわりに転動可能に備えられる基板保持体に保持されるシリコンシート生成基板を、容器内に貯留されるシリコン融液に浸漬し、シリコンシート生成基板の表面に付着したシリコンを凝固成長させた後、引上げることによって、シリコンシートを製造するものである。特許文献1に提案される製造方法によれば、鋳造工程、スライス工程等を必要としないので、生産効率を向上し、コスト低減に寄与することができる。
As one of the prior arts for solving such a problem, for example, a silicon sheet, that is, a silicon thin plate is manufactured directly from molten silicon (see, for example, Patent Document 1). In the manufacture of a silicon sheet in
しかしながら、特許文献1に開示される技術には、以下のような問題がある。シリコンシート生成基板の表面に凝固成長するシリコンシートの品質は、シリコンシート生成基板が、容器内に貯留される融液に対して浸漬される深さに大きく影響を受ける。したがって、シリコンシートの品質安定化のためには、シリコンシート生成基板が融液に対して浸漬される深さを一定に保つことが必要とされる。換言すれば、本体装置に備えられる基板保持体の配置設定が同一であるとき、容器内に貯留される融液の液面高さを一定にすることが必要とされる。特許文献1には、容器内に貯留される融液の液面高さを一定にする技術が何ら開示されていない。
However, the technique disclosed in
このような問題を解決する先行技術に、処理対象物の融液の液面に対してグリーンレーザ光を照射し、その反射光を検出して液面高さを算出し、算出した液面高さ位置情報に応じて溶解装置を昇降して高さを調整し、浸漬物に対する液面の相対高さを一定に維持することのできる装置がある(特許文献2参照)。 Prior art to solve such problems is to irradiate the liquid surface of the melt of the processing object with green laser light, detect the reflected light and calculate the liquid level height, There is an apparatus capable of adjusting the height by raising and lowering the dissolution apparatus according to the position information, and maintaining the relative height of the liquid level with respect to the immersion material (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2に開示されるグリーンレーザ光を融液面に照射して液面高さを検出する方法は、融液面が穏やかであれば有効な手段であるけれども、坩堝内における溶融原料の対流または装置振動などに起因して融液面に発生する波の影響を受けるので、グリーンレーザ光の反射位置が安定せず、融液面高さの検出精度が悪くなるという問題がある。
However, the method of detecting the liquid surface height by irradiating the melt surface with the green laser light disclosed in
本発明の目的は、容器内に貯留されて薄板原料となる融液の液面の位置を一定に保ち、長期にわたって安定した品質の薄板を製造することができる薄板製造装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a thin plate manufacturing apparatus capable of manufacturing a thin plate having a stable quality over a long period of time while keeping the position of a melt surface stored in a container to be a thin plate raw material constant. .
本発明は、金属または半導体材料の融液を容器内に貯留し、薄板の原板である下地基板の結晶生成面を容器内の融液に浸漬し、金属または半導体材料を下地基板の結晶生成面で凝固成長させて薄板を製造する薄板製造装置において、
容器内に貯留される金属または半導体材料の融液の重量に応じて、融液の液面の位置が重力方向において一定になるように容器の位置を調整する容器位置調整手段と、
容器位置調整手段によって調整される容器の重力方向における位置を検出する容器位置検出手段とを含むことを特徴とする薄板製造装置である。
The present invention stores a melt of a metal or a semiconductor material in a container, immerses the crystal generation surface of a base substrate, which is a thin original plate, in the melt in the container, and causes the metal or semiconductor material to crystallize on the crystal generation surface of the base substrate In a thin plate manufacturing apparatus that manufactures a thin plate by solidifying and growing with
Container position adjusting means for adjusting the position of the container so that the position of the liquid surface of the melt is constant in the direction of gravity according to the weight of the melt of the metal or semiconductor material stored in the container;
And a container position detecting means for detecting the position of the container in the direction of gravity adjusted by the container position adjusting means.
また本発明は、容器位置調整手段が、
弾性を有する素材から成り容器を支持する弾性支持部材と、
弾性支持部材を挟持し容器を保持する容器保持部材とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the container position adjusting means
An elastic support member made of an elastic material and supporting the container;
And a container holding member for holding the container by sandwiching the elastic support member.
また本発明は、容器内に貯留される融液の重量変化量に対応する液面高さの変位量と、容器内に貯留される融液の重量変化量に対応する弾性支持部材の重力方向の弾性変形量とが、等しくなるように構成されることを特徴とする。
また本発明は、弾性支持部材が、コイルばね部材であることを特徴とする。
Further, the present invention provides a displacement amount of the liquid surface height corresponding to the weight change amount of the melt stored in the container, and a gravity direction of the elastic support member corresponding to the weight change amount of the melt stored in the container. The amount of elastic deformation is equal to each other.
In the present invention, the elastic support member is a coil spring member.
本発明によれば、薄板製造装置には、容器内に貯留される金属または半導体材料の融液の重量に応じて、融液の液面の位置が重力方向において一定になるように容器の位置を調整する容器位置調整手段が備えられる。このことによって、容器内に貯留される融液の液面の位置が一定に保たれ、融液に対して浸漬される下地基板の浸漬条件を同一にすることができるので、高い品質の薄板を連続して安定的に製造することができる。 According to the present invention, the thin plate manufacturing apparatus includes a position of the container so that the position of the melt surface is constant in the direction of gravity according to the weight of the melt of the metal or semiconductor material stored in the container. A container position adjusting means for adjusting is provided. As a result, the position of the liquid surface of the melt stored in the container can be kept constant, and the immersion conditions of the base substrate immersed in the melt can be made the same. It can be produced continuously and stably.
また薄板製造装置には、容器位置調整手段によって調整される容器の重力方向における位置を検出する容器位置検出手段が備えられる。容器位置調整手段が、融液の液面の位置を一定になるように調整できる限界位置を予め定め、該限界位置を容器位置検出手段で検出できるように設定しておくことによって、液面の位置が変動した不適な製造条件下において下地基板を融液に浸漬することを防止できる。容器が前記限界位置に達したことは、容器内に貯留される融液の残量が、同一の浸漬条件で薄板を製造できる規定量以下となる閾値まで減少し、容器内へ薄板原料を補充する必要があることを意味する。したがって、該限界位置を容器位置検出手段で検出することによって、薄板の製造を中断して容器内へ薄板原料を追加するべきタイミングを正確に知ることができる。 Further, the thin plate manufacturing apparatus is provided with container position detecting means for detecting the position of the container in the gravity direction adjusted by the container position adjusting means. By setting a limit position where the container position adjusting means can adjust the position of the melt liquid level to be constant and setting the limit position so that the container position detecting means can detect the limit position, It is possible to prevent the base substrate from being immersed in the melt under unsuitable manufacturing conditions whose positions have changed. When the container reaches the limit position, the remaining amount of the melt stored in the container decreases to a threshold value that is less than the specified amount that allows the production of a thin plate under the same immersion conditions, and the thin plate raw material is replenished into the container. It means you need to. Therefore, by detecting the limit position by the container position detecting means, it is possible to accurately know the timing at which the production of the thin plate is interrupted and the thin plate material is added into the container.
また本発明によれば、容器位置調整手段が、弾性を有する素材から成り容器を支持する弾性支持部材を含むので、容器内に貯留される融液の重量変化に対応する弾性支持部材の弾性変形を利用することによって、簡単な構成で、融液の液面の位置が重力方向において一定になるように容器の位置を調整することが可能になる。 According to the invention, since the container position adjusting means includes an elastic support member that is made of an elastic material and supports the container, the elastic deformation of the elastic support member corresponding to a change in the weight of the melt stored in the container. By using this, the position of the container can be adjusted with a simple configuration so that the position of the liquid surface of the melt is constant in the direction of gravity.
また本発明によれば、容器内に貯留される融液の重量変化量に対応する液面高さの変位量と、容器内に貯留される融液の重量変化量に対応する弾性支持部材の重力方向の弾性変形量とが、等しくなるように構成される。このように、弾性支持部材の弾性を利用することによって、複雑な調整機構を設けることなく、高い精度で融液の液面の位置を一定に保つことができる。 Further, according to the present invention, the displacement of the liquid level corresponding to the weight change amount of the melt stored in the container, and the elastic support member corresponding to the weight change amount of the melt stored in the container. The elastic deformation amount in the gravitational direction is configured to be equal. Thus, by utilizing the elasticity of the elastic support member, the position of the melt surface can be kept constant with high accuracy without providing a complicated adjustment mechanism.
また本発明によれば、弾性支持部材が、安価かつ入手が容易で耐久性に優れるコイルばね部材で構成されるので、汎用性の高い薄板製造装置を実現することができる。 Further, according to the present invention, since the elastic support member is composed of a coil spring member that is inexpensive, easily available, and excellent in durability, a highly versatile thin plate manufacturing apparatus can be realized.
図1は、本発明の実施の一形態である薄板製造装置1の構成をチャンバ5の天板が除かれた状態で示す平面図であり、図2は図1に示す切断面線II−IIから見た断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a thin
薄板製造装置1は、金属または半導体材料の融液2を容器3内に貯留し、薄板製造に用いる基板である下地基板4を容器3内の融液2に浸漬し、金属または半導体材料を融液2に浸漬される下地基板4の表面で凝固成長させて薄板を製造することに用いられる。ここでは、融液2として半導体材料であるシリコンの融液について例示する。すなわち、本実施の形態の薄板製造装置1は、溶融シリコンから薄板状のシリコンウエハを製造することに用いられる。
The thin
薄板製造装置1は、大略、チャンバ5と、下地基板4をチャンバ5内へ装入する第1および第2基板装入部6,7と、シリコンの融液2を貯留する容器3である坩堝3と、坩堝3内の融液2または薄板原料を加熱する加熱手段8と、下地基板4を坩堝3内の融液2に対して浸漬し引上げる浸漬動作部9と、チャンバ5内へ装入された下地基板4が一旦載置される浸漬前基板置台10と、下地基板4を浸漬前基板置台10から浸漬動作部9へ移送する浸漬前基板移載部11と、融液2に浸漬後引上げた下地基板4を浸漬動作部9から受取り移送する浸漬後基板移載部12と、下地基板4が浸漬後基板移載部12によって一旦載置される浸漬後基板置台13と、浸漬後の下地基板4を冷却する基板冷却部14と、浸漬後基板置台13に載置される下地基板4を基板冷却部14へと送る基板プッシャ15と、基板冷却部14で冷却された下地基板4をチャンバ5から取出す第1および第2基板取出部16,17と、容器内に貯留されるシリコン融液2の重量に応じて、融液2の液面の位置が重力方向において一定になるように容器3の位置を調整する容器位置調整手段18と、容器位置調整手段18によって調整される容器3の重力方向における位置を検出する容器位置検出手段19とを含む。
The thin
チャンバ5は、外観が大略直方体形状を有し、内部が中空の構造体である。チャンバ5は、たとえば鋼製の躯体に図示を省くけれどもアルミナ(Al2O3)などの断熱材が内張りされて、断熱かつ耐火構造を備える。このチャンバ5には、不図示の真空排気手段と不活性ガス供給手段とが付設され、これらによって、チャンバ5の内部空間21を真空雰囲気または不活性ガス雰囲気に保つことができる。
The
図3および図4は、容器3付近の構成を拡大して示す図である。図3では容器3内に融液2が満たされた状態を示し、図4では容器3内の融液2が減量した状態を示す。
3 and 4 are enlarged views showing the configuration in the vicinity of the
チャンバ5内に設けられて融液2を貯留する坩堝3は、たとえばグラファイト製の有底円筒状容器である。坩堝3は、融液2を貯留する部分を除く外面が、断熱部材25で被覆される。坩堝3を被覆する断熱部材25からわずかの間隙をあけて坩堝3の半径方向外方に、坩堝3を周回するように加熱手段8に含まれる高周波誘導コイル8aが巻きまわされる。高周波誘導コイル8aは耐火材からなる被覆部材22に覆われ、被覆部材22を介してコイル支持部材26に支持される。またコイル支持部材26は、高周波誘導コイル8aを支持した状態でコイル架台27上に装着され、コイル架台27が、チャンバ5の底板5a上に設けられる基台23に固設される。
The
高周波誘導コイル8aは、チャンバ5外に設けられる不図示の高周波制御電源に接続され、高周波制御電源から高周波電流が流されることによって、坩堝3内のシリコンに交番磁界を印加し、シリコンを溶解するとともにシリコンの融液2を所望の温度に維持することができる。高周波誘導コイル8aと高周波制御電源とが加熱手段8を構成する。
The high-
坩堝3は、基台23上に設けられる設置板28の上に容器位置調整手段18を介して装着される。容器位置調整手段18は、弾性を有する素材から成り坩堝3を支持する弾性支持部材61と、弾性支持部材61を挟持して坩堝3を保持する容器保持部材62とを含む。本実施の形態では、弾性支持部材61として、金属製のコイルばね部材が用いられる。
The
容器保持部材62は、鋼製の2つの円筒状部材である坩堝受台63とばね受台64によって構成される。ばね受台64が設置板28上に設けられ、ばね受台64の上にコイルばね部材61が設けられ、コイルばね部材61の上に、すなわちコイルばね部材61を挟持して坩堝受台63が設けられる。坩堝3は、坩堝受台63の上に載置される。このようにして坩堝3が、容器保持部材62に挟持されるコイルばね部材61で弾性支持される。
The
坩堝3の支持のために設けられるコイルばね部材61の数は、特に限定されるものではなく、坩堝3が水平面に対して平衡するように選定されれば良い。ただし、設けられるコイルばね部材61のすべてによって定まるばね定数が、以下の条件を満足するように、コイルばね部材61の種類と設置個数とが選定されることが望ましい。
The number of
たとえばコイル部材61が、4個並列に設けられる場合について例示する。薄板製造に伴う坩堝3内の融液重量の変化量をΔWとし、坩堝3の融液2を貯留する部分の開口面積をAとし、薄板原料であるシリコンの密度をρとし、融液重量の変化量ΔWに対応する坩堝3内における融液2の液面高さの変位量をΔhとし、4個のコイルばね部材61のばね定数をそれぞれk1,k2,k3,k4とする。
For example, the case where four
このとき、坩堝3内における融液2の液面高さの変位量Δhは、下記式(1)で与えられる。また、4個のコイルばね部材61によって構成される弾性支持体のばね定数Kが、各ばね定数の和(=k1+k2+k3+k4)で与えられるので、下記式(2)を満足するように、コイルばね部材61を選定することによって、坩堝3内に貯留される融液2の重量変化量ΔWに対応する液面高さの変位量Δhと、坩堝3内に貯留される融液2の重量変化量ΔWに対応するコイルばね部材61の重力方向の弾性変形量Δhとが、等しくなるようにすることができる。
Δh=ΔW/(A×ρ) …(1)
ΔW=K×Δh …(2)
At this time, the displacement amount Δh of the liquid surface height of the
Δh = ΔW / (A × ρ) (1)
ΔW = K × Δh (2)
このように、コイルばね部材61の弾性を利用することによって、複雑な調整機構を設けることなく、また特別な調整作業を行うことなく、坩堝3内の融液2の重量変化に対応してその液面の重力方向における位置を高い精度で一定に保つことが可能になる。
In this way, by utilizing the elasticity of the
また容器位置検出手段19が、コイル架台27に装着される。容器位置検出手段19は、コイル架台27形成される凹所28の底部ほぼ中央に坩堝受台63を臨むようにして形成される貫通孔29を挿通するようにして設けられる。容器位置検出手段19は、たとえば近接センサによって実現される。近接センサ19は、センサ部19aとセンサ部19aに接続されるケーブル19bとを含んで構成される。センサ部19aは、坩堝受台63を臨むようにして配置され、鋼製の坩堝受台63の近接離反に伴う磁界変化を検出することによって、その位置、すなわち坩堝受台63上に載置される坩堝3の重力方向における位置を検出することができる。
Container position detection means 19 is attached to the
薄板の製造が行われると、坩堝3内の融液2が、下地基板4に付着して持ち去られるので、減少する。坩堝3内の融液2が減少して液面高さが低下すると、容器位置調整手段18によって坩堝3が押上げられて液面の位置が一定になるように調整される。しかしながら、融液2の減少量が大きくなると、容器位置調整手段18によって押上げ調整をすることができなくなる限界に達する。
When the thin plate is manufactured, the
したがって、容器位置調整手段18による液面位置の調整が可能な限界位置を予め定め、該限界位置を近接センサ19で検出できるように設定し、近接センサ19による坩堝位置の検出出力を、ケーブル19bを介して薄板製造装置1の動作を制御する不図示の制御手段へ入力するようにしておくことによって、融液2の液面位置が変動した不適な製造条件下において下地基板4を融液2に浸漬することを防止できる。
Therefore, a limit position where the liquid level position can be adjusted by the container position adjusting means 18 is determined in advance, the limit position is set so that it can be detected by the
坩堝3の位置が、容器位置調整手段18による液面位置の調整可能な限界位置に達したことは、坩堝3内に貯留される融液2の残量が、同一の浸漬条件で薄板を製造できる規定量以下となる閾値まで減少し、坩堝3内へ薄板原料を補充する必要があることを意味する。したがって、該限界位置を近接センサ19で検出することによって、薄板の製造を中断して坩堝3内へ薄板原料を追加するべきタイミングを正確に知ることができる。
The fact that the position of the
図1および図2に戻って、下地基板4は、坩堝3と同じくチャンバ5内に設けられる浸漬動作部9に保持されて、坩堝3内の融液2に対して浸漬され、また引上げられる。浸漬動作部9は、下地基板4を保持する保持ヘッド31と、保持ヘッド31が装着されて垂直方向に延びて設けられる垂直アーム32と、垂直アーム32に継手部材33で連結されて水平方向に延びて設けられる水平アーム34と、水平アーム34をその軸線まわりに垂直回転させる垂直回動部35と、水平および垂直アーム34,32ならびに保持ヘッド31を一体的に水平移動させる水平駆動部36と、昇降移動させる昇降駆動部37とを含んで構成される。
Returning to FIGS. 1 and 2, the
保持ヘッド31は、下地基板4が保持される側に吸引孔が形成されるとともに、不図示の吸引ポンプに配管を介して接続され、吸引ポンプの動作に従って下地基板4を吸着保持するとともに、吸引を停止することによって下地基板4を離脱させることもできる。この浸漬手段9の動作を制御することによって、保持ヘッド31に吸着保持される下地基板4を、垂直(上下)、水平および回転駆動させることができるので、坩堝3に貯留される融液2中へ所望の深さかつ角度で浸漬させるとともに、浸漬後引上げることが可能になる。
The holding
第1および第2基板装入部6,7は、チャンバ5の壁部に形成される第1および第2基板装入孔41,42を塞ぎ、開閉自在に設けられる第1および第2装入孔開閉扉43,44を介して、チャンバ5に装着される。第1基板装入部6と第2基板装入部7とは、同一に構成されるので、第1基板装入部6について説明し、第2基板装入部7の第1基板装入部6に対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
The first and second
第1基板装入部6は、箱型容器状の基板装入副室45と、第1装入孔開閉扉43に対向するように配置される基板装入副室45の室壁45aを挿通して摺動可能に設けられる基板装入アーム46と、基板装入副室45に付設される不図示の真空排気手段および不活性ガス供給手段とを含む。
The first substrate loading section 6 is inserted through the box-shaped container-shaped
基板装入副室45には、下地基板4を装入することのできる不図示の装入口が形成され、この装入口には、第1装入孔開閉扉43とは別途、開閉自在の扉が設けられる。基板装入アーム46は、下地基板4を保持するフォーク状の基板受部46aと、基板受部46aに連なり、基板装入副室45の室壁45aを挿通して延びるアーム軸部46bとからなり、アーム軸部46bは、室壁45aを挿通して摺動することができる。
The
下地基板4を装入する装入口の扉を開け、下地基板4を基板装入副室45へ装入し、基板受部46aに保持させる。装入口の扉を閉じ、基板装入副室45をチャンバ5内雰囲気と同一の真空または不活性ガス雰囲気にする。次いで、第1装入孔開閉扉43を開き、アーム軸部46bをチャンバ5内へ押込むように摺動させることによって、下地基板4をチャンバ5内へ装入することができる。
The door at the entrance for loading the
チャンバ5内へ装入された下地基板4は、浸漬前基板置台10上に一旦載置される。その後、アーム軸部46bをチャンバ5外へ引出すように摺動させ、第1装入孔開閉扉43を閉じ、基板装入副室45内の雰囲気を大気雰囲気とすることによって、再び装入口の扉を開いて次の下地基板4を基板装入副室45内に装填することができる。
The
チャンバ5内へ装入された浸漬前の下地基板4が一旦載置される浸漬前基板置台10は、下地基板4の受渡し高さを調整する上下動作および方向を調整する回転動作が可能に構成される。浸漬前基板移載部11は、前述の基板装入アーム46と同様の構成を有し、下地基板4を保持するフォーク状の基板受部11aと、基板受部11aに連なり、チャンバ5の壁部を挿通して延びるアーム軸部11bとからなり、アーム軸部11bは、チャンバ5の壁部を挿通して摺動することができる。浸漬前基板移載部11は、下地基板4を、フォーク状の基板受部11aで浸漬前基板置台10から持上げ、アーム軸部11bを摺動させて浸漬動作部9の保持ヘッド31まで移載する。
The substrate table 10 before immersion on which the
浸漬前基板移載部11から下地基板4を受取った浸漬動作部9は、前述のようにして下地基板4を坩堝3内の融液2へ浸漬し、その後引上げる。
The immersion operation unit 9 that has received the
浸漬後基板移載部12は、浸漬前基板移載部11と同一の構成を有し、坩堝3に関して浸漬前基板移載部11と対称になるように配置される。浸漬後基板移載部12は、浸漬後の下地基板4を、フォーク状の基板受部12aで浸漬動作部9から受取り、チャンバ5の壁面を挿通して設けられるアーム軸部12bを摺動させて浸漬後基板置台13まで移載する。浸漬後基板置台13は、浸漬後の下地基板4の受渡し高さを調整する上下動作が可能に構成される。
The post-immersion
基板プッシャ15は、浸漬後基板移載部12の動作方向に対して直交する方向に動作することができるように、チャンバ5の壁部に設けられる。 基板プッシャ15は、下地基板4に当接させる押板部15aと、チャンバ5の壁部を挿通して摺動可能に設けられるアーム軸部15bとを含み、アーム軸部15bを摺動させることによって、浸漬後基板置台13に載置される下地基板4を基板冷却部14へ押送することができる。
The
基板冷却部14は、浸漬後基板置台13に隣接し、基板プッシャ15による下地基板4の押送方向に延びて設けられる。基板冷却部14は、熱伝導が良い銅等の材質からなるステージであり、ステージ上に載置される下地基板4を搬送する搬送手段を備えるとともに、たとえば水冷配管などの冷却手段を備える。基板冷却部14は、坩堝3内の融液2に浸漬されることによって昇温した下地基板4を、冷却しながら基板冷却部14に付設される基板位置調整部47まで移動させる。基板位置調整部47は、下地基板4を、第1または第2基板取出部16,17へ受渡す受渡し高さを調整する上下動作および方向を調整する回転動作が可能に構成される。
The
第1および第2基板取出部16,17は、チャンバ5の壁部に形成される第1および第2基板取出孔49,50を塞ぎ、開閉自在に設けられる第1および第2取出孔開閉扉51,52を介して、チャンバ5に装着される。第1基板取出部16と第2基板取出部17とは、同一に構成されるので、第1基板取出部16について説明し、第2基板取出部17の第1基板取出部16に対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
The first and second substrate take-out
第1基板取出部16は、箱型容器状の基板取出副室53と、第1取出孔開閉扉51に対向するように配置される基板取出副室53の室壁53aを挿通して摺動可能に設けられる基板取出アーム54と、基板取出副室53に付設される不図示の真空排気手段および不活性ガス供給手段とを含む。
The first substrate take-out
基板取出副室53には、下地基板4を取出すことのできる不図示の取出口が形成され、この取出口には、第1取出孔開閉扉51とは別途、開閉自在の扉が設けられる。基板取出アーム54は、下地基板4を保持するフォーク状の基板受部54aと、基板受部54aに連なり、基板取出副室53の室壁53aを挿通して延びるアーム軸部54bとからなり、アーム軸部54bは、室壁53aを挿通して摺動することができる。
The substrate take-
下地基板4を取出す取出口の扉を閉じ、基板取出副室53をチャンバ5内雰囲気と同一の真空または不活性ガス雰囲気にする。次いで、第1取出孔開閉扉51を開き、アーム軸部54bをチャンバ5内へ押込むように摺動させ、基板位置調整部47に載置される浸漬後の下地基板4を受取る。アーム軸部54bをチャンバ5外へ引出すように摺動させ、下地基板4を基板取出副室53内へ装入する。第1取出孔開閉扉51を閉じ、基板取出副室53内の雰囲気を大気雰囲気とする。取出口の扉を開くことによって、浸漬後の下地基板4を基板取出副室53から取出すことができる。
The door of the take-out port for taking out the
以下薄板製造装置1における全体動作を簡単に説明する。なお、薄板製造装置1における薄板製造の全体動作は、不図示の制御手段に備えられるメモリに予め格納される動作制御プログラムを読出し、該動作制御プログラムに従い、制御手段が前述の装置各部に対して動作指示信号を出力することによって実行される。
The overall operation of the thin
まず第1または第2の基板装入副室45内に、下地基板4を装填する。基板装入副室45内に装填された下地基板4は、下地基板4が装填された方の第1または第2基板装入部6,7によってチャンバ5内の浸漬前基板置台10に載置される。浸漬前基板置台10に載置された下地基板4は、浸漬前基板移載部11によって、浸漬動作部9に備わる保持ヘッド31に受渡される。
First, the
浸漬動作部9は、保持ヘッド31で保持する下地基板4を、製造するべき薄板の種類ごとに予めプログラミングされている動作指示に従い、所定の浸漬角度、所定の浸漬深さ、所定の浸漬時間浸漬する。この浸漬によって、下地基板4の結晶生成面にシリコン結晶が凝固成長されて薄板が生成される。
The dipping operation unit 9 immerses the
浸漬動作部9によって融液2から引上げられた浸漬後の下地基板4は、浸漬後基板移載部12によって、浸漬動作部9から浸漬後基板置台13に移載される。浸漬後基板置台13に載置された下地基板4が、基板プッシャ15によって、基板冷却部14へ押送される。基板冷却部14で冷却されるとともに、基板位置調整部47まで搬送された下地基板4は、第1または第2基板取出部16,17によって、チャンバ5外へ取出される。
The
以上で一連の薄板製造の動作を終了し、続けて薄板を製造する場合、基板装入副室45へ下地基板4を装填する動作に戻り、以降の動作を繰返す。
When a series of thin plate manufacturing operations is completed as described above and thin plates are subsequently manufactured, the operation returns to the operation of loading the
薄板製造装置1においては、坩堝3内の融液2に下地基板4を浸漬し、下地基板4にシリコンを結晶成長させ、その後下地基板4を融液2から引上げることによって、坩堝3内の融液2の量が減少するけれども、容器位置調整手段18が、融液2の減量に伴う液面高さの低下量に等しい高さだけ、坩堝3を押上げるので、融液2の液面の位置が一定に保たれる。
In the thin
このように、薄板製造の一連の動作を繰返して下地基板4を融液2に浸漬するに際し、融液2の液面の位置が、常に一定に保たれるので、一定位置にある融液面に対して浸漬動作部9に保持された下地基板4を浸漬し、その浸漬深さを一定に保つことができる。すなわち、下地基板4にシリコンの結晶を凝固成長させるに際し、同じ浸漬条件を実現し、また同じ浸漬動作を行うことができるので、長期にわたり安定した品質の薄板状のシリコンウエハを製造することが可能になる。
Thus, when the
また液面高さの低下が、容器位置調整手段18による調整をすることができなくなる限界まで達するとき、容器位置検出手段19は、坩堝3が容器位置調整手段18による調整限界位置にあることを、検出することができる。したがって、容器位置検出手段19の検出出力に応じて、薄板製造を中断し、坩堝3内へ薄板原料を補充することができるので、融液2の液面の位置が変動した不適な製造条件下における薄板の製造が防止される。
When the drop in the liquid level reaches the limit at which the adjustment by the container position adjusting means 18 cannot be performed, the container position detecting means 19 indicates that the
1 薄板製造装置
2 融液
3 坩堝
4 下地基板
5 チャンバ
6 第1基板装入部
7 第2基板装入部
8 加熱手段
9 浸漬動作部
10 浸漬前基板置台
11 浸漬前基板移載部
12 浸漬後基板移載部
13 浸漬後基板置台
14 基板冷却部
15 基板プッシャ
16 第1基板取出部
17 第2基板取出部
18 容器位置調整手段
19 容器位置検出手段
61 弾性支持部材
62 容器保持部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
容器内に貯留される金属または半導体材料の融液の重量に応じて、融液の液面の位置が重力方向において一定になるように容器の位置を調整する容器位置調整手段と、
容器位置調整手段によって調整される容器の重力方向における位置を検出する容器位置検出手段とを含むことを特徴とする薄板製造装置。 The melt of metal or semiconductor material is stored in the container, the crystal generation surface of the base substrate, which is a thin original plate, is immersed in the melt in the container, and the metal or semiconductor material is solidified and grown on the crystal generation surface of the base substrate. In a thin plate manufacturing apparatus that manufactures thin plates,
Container position adjusting means for adjusting the position of the container so that the position of the liquid surface of the melt is constant in the direction of gravity according to the weight of the melt of the metal or semiconductor material stored in the container;
And a container position detecting means for detecting a position of the container in the direction of gravity adjusted by the container position adjusting means.
弾性を有する素材から成り容器を支持する弾性支持部材と、
弾性支持部材を挟持し容器を保持する容器保持部材とを含むことを特徴とする請求項1記載の薄板製造装置。 The container position adjusting means
An elastic support member made of an elastic material and supporting the container;
The thin plate manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising: a container holding member that holds the container while holding the elastic support member.
コイルばね部材であることを特徴とする請求項2または3記載の薄板製造装置。 The elastic support member is
4. The thin plate manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the thin plate manufacturing apparatus is a coil spring member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004191876A JP2006008483A (en) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | Apparatus for manufacturing thin sheet |
Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JP2006008483A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009298609A (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Sharp Corp | Apparatus for manufacturing thin plate |
JP2011513168A (en) * | 2008-02-27 | 2011-04-28 | サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、(セーエヌエルエス) | Crystal formation method of conductive material in molten state |
-
2004
- 2004-06-29 JP JP2004191876A patent/JP2006008483A/en active Pending
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