JP2006179805A - Device for manufacturing crystal sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結晶シートの製造装置に関し、特に、シリコンの結晶シートの製造に好適な結晶シートの製造装置に関する。 The present invention relates to a crystal sheet manufacturing apparatus, and more particularly to a crystal sheet manufacturing apparatus suitable for manufacturing a silicon crystal sheet.
太陽電池等の半導体装置に使用されるシリコンの結晶シートは、従来、シリコン結晶塊をスライスして製造されている。上記シリコン結晶塊の製造方法としては、チョコラルスキー法(CZ法)やキャスト法が一般に採用されている。 A silicon crystal sheet used in a semiconductor device such as a solar cell is conventionally manufactured by slicing a silicon crystal block. As a method for producing the silicon crystal mass, a chocolate ski method (CZ method) or a casting method is generally employed.
上記CZ法は、シリコン原料の融液に、種となる単結晶シリコンの小片を直接接触させ、この小片を引き上げることで単結晶を育成し、円筒状のシリコン結晶塊を得る方法である。一方、上記キャスト法は、シリコン原料をルツボ内に置き、一旦加熱して溶融させた後、上記ルツボの底から溶融シリコンを冷却することにより、シリコン結晶塊を得る方法である。 The CZ method is a method in which a single crystal silicon piece serving as a seed is brought into direct contact with a silicon raw material melt, and the single crystal is grown by pulling up the small piece to obtain a cylindrical silicon crystal lump. On the other hand, the casting method is a method in which a silicon raw material is placed in a crucible, heated and melted once, and then molten silicon is cooled from the bottom of the crucible to obtain a silicon crystal lump.
これらの方法で製造されたシリコン結晶塊を、スライス工程にかけてスライスして、シリコンの結晶シートを製造している。 A silicon crystal sheet produced by these methods is sliced through a slicing step to produce a silicon crystal sheet.
しかしながら、上記スライス工程にはコストがかかり、切り代はシリコン原料の損失になるため、スライス工程が不要となるシリコンリボン法の開発が注目されている。このシリコンリボン法としては、EFG法やデントライトWeb法がある。上記EFG法は、スリット状の開口部を有するカーボン製のダイを用いて、毛管現象でシリコン融液を引き上げ、このダイの上端部で種結晶を用いてリボン状のシリコンを引き出す方法である。一方、上記デントライトWeb法は、シリコン融液の表面を過冷却状態に保つことにより、この表面にシリコンの結晶シートを生成する方法である。 However, since the slicing process is costly and the cutting allowance is a loss of silicon raw material, the development of a silicon ribbon method that does not require the slicing process has attracted attention. Examples of the silicon ribbon method include an EFG method and a dent light web method. The EFG method is a method in which a silicon die having a slit-like opening is used to pull up a silicon melt by capillary action, and a ribbon-like silicon is drawn out using a seed crystal at the upper end of the die. On the other hand, the Dentlite Web method is a method of generating a silicon crystal sheet on the surface of the silicon melt by keeping it in a supercooled state.
しかしながら、上記EFG法やデントライトWeb法では、シリコン結晶の成長速度が、凝固熱と、固液界面近傍の温度分布とによって定まる熱の移動量に大きく影響され、結晶シートを連続的に安定して生成することができないという問題がある。 However, in the above EFG method and Dentlite Web method, the growth rate of the silicon crystal is greatly influenced by the amount of heat transfer determined by the heat of solidification and the temperature distribution near the solid-liquid interface, and the crystal sheet is continuously stabilized. There is a problem that it cannot be generated.
この問題点を解決するため、図6に示すような結晶シートの製造装置が提案されている(例えば特開2001−247396号公報:特許文献1参照)。この製造装置は、チャンバ31と、このチャンバ31内に配置された断熱材37と、この断熱材37内に配置されて、結晶シートが形成されるべき主表面を有する複数の基板33と、この複数の基板33を支持すると共に円形経路に沿うように回動させる回動部材32と、ヒータ34と、ルツボ台35と、シリコン原料の投入ポート36と、ルツボ38とを有する。
In order to solve this problem, a crystal sheet manufacturing apparatus as shown in FIG. 6 has been proposed (see, for example, JP-A-2001-247396: Patent Document 1). The manufacturing apparatus includes a
この結晶シートの製造装置は、以下のようにしてシリコンの結晶シートを製造する。 This crystal sheet manufacturing apparatus manufactures a silicon crystal sheet as follows.
まず、ルツボ38内にシリコン原料を入れた後、チャンバ31内が所定の真空度になる様に真空ポンプで真空引きを行う。この後、アルゴンガスを導入してチャンバ31内を常圧にし、続いて、このチャンバ31の上部からアルゴンガスを常に所定量流し続ける。
First, after silicon material is put into the
引き続いて、ルツボ38に隣接するヒータ34により、ルツボ38内の温度を上昇させて、このルツボ38内のシリコン原料を溶融させる。
Subsequently, the temperature in the
次に、ルツボ38内の溶融シリコンに基板33の表面が所定量浸漬するように、ルツボ台35に設けた図示しない昇降機構によって、上記ルツボ38の液面高さを調整する。
Next, the liquid level height of the
その後、上記回動部材32によって複数の基板33を矢印R3で示す方向に回転駆動し、この複数の基板33を上記ルツボ38内の溶融シリコンに順次浸漬させて、上記基板33の主表面にシリコンを結晶成長させる。なお、上記回動部材32は、カーボン製の円筒構造を有し、内部に、冷却ガスが流れる冷却回路を有して、この冷却回路によって回動部材32の冷却を行うようになっている。
Thereafter, the plurality of
上記基板33の主表面の結晶成長が終了した後、複数の基板33を本体チャンバ31から順次送り出し、剥離用のローラ(図示せず)によって基板33からシリコン結晶を剥離させて、シリコンの結晶シートを得る。
After the crystal growth of the main surface of the
上記従来の結晶シートの製造装置は、基板33での結晶成長が進むに伴ってルツボ38内の溶融シリコンの量が減少するところ、上記基板33の溶融シリコンへの浸漬量を略一定にする必要がある。したがって、上記回動部材32で基板33を回転駆動しつつ、上記昇降機構によってルツボ38の高さの調節を行っている。
In the conventional crystal sheet manufacturing apparatus, the amount of molten silicon in the
しかしながら、上記昇降機構によって調節されるルツボ38の高さには、このルツボ38と回動部材32とが接触する限界の高さがある。したがって、この限界高さに達する前に、回動部材32を停止して、原料投入ポート36からシリコン原料を追加投入して、ルツボ38内の液面を所定の高さに戻すと共に、ルツボ38の高さを当初の高さまで下げる作業が必要となる。その結果、シリコンの結晶成長が中止されるので、結晶シートの製造時間が長くなるという問題がある。
However, the height of the
さらに、ルツボ38内に追加投入されるシリコン原料は固体原料であり、シリコンは融液よりも固体の方が比重が小さいので、追加投入されたシリコン原料がルツボ38内の溶融シリコンの表面に浮遊することになる。この溶融シリコンの表面に浮遊するシリコン原料の全体を溶融するには、シリコン原料の融液に接しない上側部分を確実に溶融するために、ルツボ38内の温度をシリコンの融点よりも高い1500℃程度に上昇させる必要がある。したがって、上記従来の結晶シートの製造装置では、回動部材32の回動を停止し、ルツボ38内の温度を結晶成長時の1430℃程度から1500℃程度まで上昇させ、シリコン原料を投入してシリコン原料の全体を溶融し、その後、ルツボ38内の温度を再度1430℃程度に下げている。ここで、ルツボ38の温度及び溶融シリコンの温度を安定にするために、ルツボ38内の温度を再度1430℃程度に低下させた後、30分程度の休止時間をおいてから、回動部材32の回動を再開してシリコンの結晶成長を再開している。したがって、シリコン原料の追加を行うために、結晶成長工程が30分以上中断されてしまって、結晶シートの製造効率が低下するという問題がある。
そこで、本発明の課題は、原料投入による結晶成長の中断が無くて、結晶シートの製造効率を効果的に向上できる結晶シートの製造装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a crystal sheet manufacturing apparatus that can effectively improve the manufacturing efficiency of crystal sheets without interruption of crystal growth due to the introduction of raw materials.
上記課題を解決するため、本発明の結晶シートの製造装置は、
溶融した半導体材料を受ける第1ルツボと、
上記第1ルツボに、固体の半導体材料を供給する材料供給部と、
上記第1ルツボに供給された固体の半導体材料を溶融するヒータと、
上記第1ルツボから、溶融した上記半導体材料が供給される第2ルツボと、
上記第2ルツボ内の上記溶融した半導体材料に、上記半導体の結晶成長を行うべき基体を浸漬する基体浸漬部と
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the crystal sheet production apparatus of the present invention comprises:
A first crucible for receiving the molten semiconductor material;
A material supply unit for supplying a solid semiconductor material to the first crucible;
A heater for melting the solid semiconductor material supplied to the first crucible;
A second crucible to which the molten semiconductor material is supplied from the first crucible;
The molten semiconductor material in the second crucible is provided with a base immersion part for immersing a base on which the semiconductor crystal is to be grown.
上記構成によれば、上記第1ルツボに、上記材料供給部によって固体の半導体材料が供給される一方、上記第2ルツボ内の溶融した半導体材料に、上記基体浸漬部によって基体が浸漬される。したがって、上記第2ルツボ内で上記基体に半導体の結晶成長を行いつつ、上記第1ルツボに固体の半導体材料を供給できるので、従来におけるように半導体材料を供給するために結晶成長を停止する必要が無い。その結果、従来よりも高い効率で、上記基体に結晶成長を行って、結晶シートを製造することができる。 According to the above configuration, the semiconductor material is supplied to the first crucible by the material supply unit, while the base is immersed in the molten semiconductor material in the second crucible by the base immersion unit. Accordingly, since the solid semiconductor material can be supplied to the first crucible while the semiconductor crystal is being grown on the substrate in the second crucible, it is necessary to stop the crystal growth in order to supply the semiconductor material as in the prior art. There is no. As a result, it is possible to produce a crystal sheet by performing crystal growth on the substrate with higher efficiency than before.
また、上記固体の半導体材料が供給される第1ルツボと、上記基体が浸漬される第2ルツボとに分かれていると共に、上記第1ルツボから第2ルツボに溶融した上記半導体材料が供給されるので、固体の半導体材料が基体の結晶成長面に付着して半導体結晶の品質を低下させる不都合を、効果的に防止できる。また、上記第1ルツボに固体の半導体材料が供給されるに伴って、この第1ルツボの溶融半導体材料の液面が動いても、この液面の動きが第2ルツボに伝わることを防止できるので、液面の動きによって半導体結晶の品質が低下する不都合を防止できる。 Further, the semiconductor material is divided into a first crucible to which the solid semiconductor material is supplied and a second crucible into which the substrate is immersed, and the molten semiconductor material is supplied from the first crucible to the second crucible. Therefore, it is possible to effectively prevent the disadvantage that the solid semiconductor material adheres to the crystal growth surface of the substrate and deteriorates the quality of the semiconductor crystal. Further, even when the liquid level of the molten semiconductor material of the first crucible moves as the solid semiconductor material is supplied to the first crucible, the movement of the liquid level can be prevented from being transmitted to the second crucible. Therefore, it is possible to prevent the disadvantage that the quality of the semiconductor crystal is lowered due to the movement of the liquid level.
なお、本発明の結晶シートの製造装置は、半導体材料としてシリコンを用いて、シリコンの結晶シートを製造するのに好適である。 The crystal sheet manufacturing apparatus of the present invention is suitable for manufacturing a silicon crystal sheet using silicon as a semiconductor material.
一実施形態の結晶シートの製造装置は、上記材料供給部が上記第1ルツボに上記固体の半導体材料を供給するときに、上記第1ルツボを回転させるルツボ回転部を備える。 The crystal sheet manufacturing apparatus according to an embodiment includes a crucible rotating unit that rotates the first crucible when the material supply unit supplies the solid semiconductor material to the first crucible.
上記実施形態によれば、上記ルツボ回転部によって第1ルツボが回転された状態で、この第1ルツボに上記固体の半導体材料が供給されるので、この固体の半導体材料は、上記第1ルツボ内の既に溶融した半導体材料に対して均一に攪拌されて混合される。したがって、上記固体の半導体材料が迅速に溶融すると共に、上記第1ルツボ内の半導体材料の温度分布が迅速に均一になる。その結果、上記第2ルツボに溶融した半導体材料を迅速に供給できるので、この第2ルツボ内の溶融した半導体材料の液面位置を安定にできて、結晶シートの製造効率を効果的に向上できる。また、上記第1ルツボ内において、溶融した半導体材料の表面が凝固することを防止できる。 According to the embodiment, since the solid semiconductor material is supplied to the first crucible in a state where the first crucible is rotated by the crucible rotating unit, the solid semiconductor material is contained in the first crucible. The already melted semiconductor material is uniformly stirred and mixed. Therefore, the solid semiconductor material is rapidly melted, and the temperature distribution of the semiconductor material in the first crucible is rapidly uniformed. As a result, since the molten semiconductor material can be rapidly supplied to the second crucible, the liquid surface position of the molten semiconductor material in the second crucible can be stabilized, and the production efficiency of the crystal sheet can be effectively improved. . Further, it is possible to prevent the molten semiconductor material from solidifying in the first crucible.
一実施形態の結晶シートの製造装置は、上記第2ルツボは、上記第1ルツボ内に収容されていると共に、この第1ルツボと上記第2ルツボとを連通する開口を有する。 In the crystal sheet manufacturing apparatus according to one embodiment, the second crucible is accommodated in the first crucible and has an opening for communicating the first crucible with the second crucible.
上記実施形態によれば、比較的小さいスペースに第1及び第2ルツボを配置することができると共に、簡易な構成で、上記第2のルツボから第1のルツボに溶融した半導体材料を供給することができる。 According to the embodiment, the first and second crucibles can be arranged in a relatively small space, and the molten semiconductor material is supplied from the second crucible to the first crucible with a simple configuration. Can do.
一実施形態の結晶シートの製造装置は、上記基体浸漬部が浸漬する基体と、上記第2ルツボ内の上記溶融した半導体材料の表面との間の距離を変更する距離変更部を備える。 The crystal sheet manufacturing apparatus according to an embodiment includes a distance changing unit that changes a distance between a base on which the base immersion unit is immersed and a surface of the molten semiconductor material in the second crucible.
上記実施形態によれば、上記第1ルツボ内に半導体材料が供給されることにより、上記第2ルツボ内の溶融半導体材料の表面の高さが変わっても、上記距離変更部によって、上記基体と上記溶融半導体材料の表面との間の距離が変更されるので、この溶融半導体材料の所定深さまで上記基体を安定して浸漬できる。 According to the embodiment, even if the height of the surface of the molten semiconductor material in the second crucible changes due to the supply of the semiconductor material into the first crucible, Since the distance between the surface of the molten semiconductor material is changed, the substrate can be stably immersed to a predetermined depth of the molten semiconductor material.
以上のように、本発明の結晶シートの製造装置は、第1ルツボに、材料供給部によって固体の半導体材料を供給する一方、第2ルツボ内の溶融した半導体材料に、基体浸漬部によって基体を浸漬するので、上記第2ルツボ内で上記基体に半導体の結晶成長を行いつつ、上記第1ルツボに固体の半導体材料を供給できるから、従来よりも高い効率で、上記基体に結晶成長を行って結晶シートを製造することができる。 As described above, the crystal sheet manufacturing apparatus according to the present invention supplies a solid semiconductor material to the first crucible by the material supply unit, while the substrate is immersed in the molten semiconductor material in the second crucible by the substrate immersion unit. Since it is immersed, a solid semiconductor material can be supplied to the first crucible while growing the semiconductor crystal on the base in the second crucible, so that the crystal growth is performed on the base with higher efficiency than before. Crystal sheets can be produced.
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は、本発明の実施形態としての結晶シート製造装置を示す断面図である。図2は、上記結晶シート製造装置の図1の断面と直交する断面を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a crystal sheet manufacturing apparatus as an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section orthogonal to the cross section of FIG. 1 of the crystal sheet manufacturing apparatus.
本実施形態の結晶シート製造装置1は、チャンバ2と、このチャンバ2内に配置された断熱材16と、この断熱材16の内側に配置されて、コイルを用いた高周波誘導によって熱を生成するヒータ15を備える。このヒータ15に囲まれるように、第1ルツボとしての外側ルツボ3が配置されている。この外側ルツボ3は、高純度カーボンで形成されている。この外側ルツボ3内には、第2ルツボとしての内側ルツボ4が収容されている。この内側ルツボ4は、略円筒形状を有し、下端の開口を介して上記外側ルツボ3の内部と連通している。この内側ルツボ4は、カーボンで形成されている。
The crystal sheet manufacturing apparatus 1 of the present embodiment generates heat by high-frequency induction using a coil, a chamber 2, a
上記チャンバ2の天板には、固体シリコン原料14が投入される原料投入器5を備え、この原料投入器5に連なる原料投入管を介して、上記外側ルツボ3内に上記固体シリコン原料14が供給されるようになっている。上記原料投入部5と原料投入管とで、本発明の材料供給部を構成している。
The top plate of the chamber 2 is provided with a raw
上記内側ルツボ4の上方には、シリコンが結晶成長される基体としての基板8を周面に複数個支持すると共に、上記内側ルツボ4内の溶融シリコンに上記基板8を浸漬するように形成された基体浸漬部としての基板支持部6を備える。この基板支持部6は、リング形状を有し、このリング形状の基板支持部6の内側に、この基板支持部6を回転駆動する回転機構12が収容されている。
Above the
上記チャンバ2の天板に、上記基板支持部6及び回転機構12を昇降駆動する基板用昇降機構11を備える。この基板用昇降機構11は、モータ駆動されるボールねじ22と、このボールねじ22に螺合する移動子23と、この移動子23に連結されて上記回転機構12を吊り下げる吊下部材24とで構成されている。
The top plate of the chamber 2 is provided with a
上記チャンバ2内には、上記内側ルツボ4を支持すると共に、この内側ルツボ4内の液面に対応して、この内側ルツボ4を昇降させる内側ルツボ用昇降機構9を備える。この内側ルツボ用昇降機構9は、図示しないモータで回転駆動されるボールねじ20と、このボールねじ20に螺合する移動子21と、この移動子21に一端が連結されたアーム25とで構成され、上記アーム25の他端に、上記内側ルツボ4が連結されている。
Inside the chamber 2, there is provided an inner crucible elevating mechanism 9 that supports the
また、上記チャンバ2内に、上記外側ルツボ3を鉛直軸周りに回転させると共に、この外側ルツボ3を鉛直方向に移動させて高さを調整する外側ルツボ用回転昇降機構10を備える。
The chamber 2 is provided with an outer crucible
また、上記チャンバ2に形成された窓を介して、レーザを用いて上記外側ルツボ3内の溶融シリコンの液面を監視する液面監視センサー13が、上記チャンバ2の天板に設けられている。 Further, a liquid level monitoring sensor 13 that monitors the liquid level of the molten silicon in the outer crucible 3 using a laser through a window formed in the chamber 2 is provided on the top plate of the chamber 2. .
また、結晶成長すべき基板8を基板支持部6に取り付けると共に、この基板支持部6から結晶成長された基板8を取り外すプッシャ機構19を備える。更に、結晶成長すべき基板8を、チャンバ2の外部から内部に供給して上記プッシャ機構19に受け渡す供給ベルトコンベア17aと、上記プッシャ機構19から結晶成長された基板8を受け取ってチャンバ2の内部から外部に搬出する搬出ベルトコンベア17bを備える。これあのベルトコンベア17a,17bには、基板8の落下防止用のガイドが長手方向両側に設けられている。
Further, a
上記構成の結晶シート製造装置1の動作について、太陽電池の部品として用いられるシリコンの結晶シートを製造する場合を例に挙げて説明する。 The operation of the crystal sheet manufacturing apparatus 1 having the above configuration will be described by taking as an example the case of manufacturing a silicon crystal sheet used as a solar cell component.
まず、チャンバ2内を大気開放した状態で、内側ルツボ用昇降機構9によって内側ルツボ4を鉛直上向きに駆動して、外側ルツボ3よりも上方に移動させる。そして、この外側ルツボ3内に固体のシリコン原料を入れ、チャンバ2の扉(図示せず)を閉じて、上記チャンバ2内が所定の真空度になる様に真空ポンプ(図示せず)によって真空引きを行う。なお、上記チャンバ2の外側壁面及び扉には、冷却管(図示せず)が取り付けられて水冷が行われる。
First, in a state where the inside of the chamber 2 is opened to the atmosphere, the
次に、上記チャンバ2内を6.7×10−1Pa以下に減圧後、アルゴンガスを導入してチャンバ2内を常圧環境とした後、チャンバ2の上部から1dm3/分の流量でアルゴンガスの供給を開始する。 Next, after depressurizing the inside of the chamber 2 to 6.7 × 10 −1 Pa or less and introducing an argon gas to make the inside of the chamber 2 into a normal pressure environment, a flow rate of 1 dm 3 / min from the top of the chamber 2 is obtained. Start supplying argon gas.
続いて、外側ルツボ3の周りに設置したヒータ15を起動し、上記外側ルツボ3内の温度が1500℃になるまで外側ルツボ3の加熱を行って、この外側ルツボ3内に投入された固体シリコン原料を溶融させる。溶融したシリコンは、内側ルツボ4の下端の開口を介して、外側ルツボ3から内側ルツボ4内に供給される。
Subsequently, the
次に、ヒータ15の発熱量を低減して、上記外側ルツボ3内の温度を1430℃まで下げ、この温度状態を約30分保持して、溶融シリコンの温度分布等を安定化させる。
Next, the amount of heat generated by the
その後、内側ルツボ用昇降機構9を駆動して、上記内側ルツボ4を、上記外側ルツボ3内の溶融シリコン中に浸かる高さまで降下させる。
Thereafter, the inner crucible elevating mechanism 9 is driven, and the
続いて、基板用昇降機構11を駆動して、基板支持部6の高さを調整する。詳しくは、上記基板支持部6に支持された基板8が、上記内側ルツボ4内の溶融シリコン中に約3mmの深さで浸漬するように、上記基板支持部6の高さを調節する。
Subsequently, the
そして、回転機構12による基板支持部6の回転駆動を開始して、この基板支持部6の周面に支持された複数の上記基板8を、内側ルツボ4内の溶融シリコン中に順次浸漬する。これにより、上記基板8の主表面上に、シリコン結晶成長が行われて、結晶シート7が形成される。
The
図3は、上記基板支持部6及び基板8と、この基板8の主表面に結晶成長が行われて形成された結晶シート7とを示す概略図である。図3に示すように、上記基板支持部6及び基板8が、矢印R1に示す方向に毎分0.5回転の速度で回転駆動されることにより、上記基板8の主表面に適切にシリコンの結晶成長を行うことができる。
FIG. 3 is a schematic view showing the
なお、上記基板支持部6は、カーボン製で中空構造となっており、内部に冷却ガスを流す冷却回路を設けて、上記冷却ガスで基板支持部6の冷却を行っている。
The
上記基板8上に結晶シート7が形成された後、プッシャ機構19によって、上記結晶シート7が形成されたシート形成基板18を基板支持部6から取り外す。
After the
図4は、上記シート形成基板18を基板支持部6から取り外す様子を説明する斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view for explaining how the
まず、結晶シート7が形成されたシート形成基板18が、上記基板支持部6で回動されて基板支持部6の最上端に位置したとき、供給ベルトコンベア17aの端部に、結晶シートを形成すべき処理前の基板8が待機位置に配置していて、上記シート形成基板18と処理前の基板8とが、上記基板支持部6の回転軸方向と略平行を向くことになる。ここで、プッシャ機構19は、プッシャアーム27をシート形成基板18の側面と処理前の基板8の側面とに当接させて、200mm/secの速度で、上記シート形成基板18と処理前の基板8とを、基板支持部6の回転軸が延びる方向、すなわち、図4の矢印Lの方向に駆動する。これにより、上記シート形成基板18は基板支持部6から搬出ベルトコンベア17bに移されると共に、上記処理前の基板8は供給ベルトコンベア17bから基板支持部6に移される。こうして、上記基板支持部6が支持していたシート形成基板18が、処理前の基板8に交換される。なお、上記基板支持部6にはアリ溝が設けられていると共に、上記基板8の底面には鳩尾状突起が設けられており、この基板8の鳩尾状突起が上記基板支持部6のアリ溝に嵌合して、上記基板8が基板支持部6に固定されるようになっている。
First, when the
上記搬出ベルトコンベア17bに移されてチャンバ2の外に搬出されたシート形成基板18は、図示しないローラによって、シリコンの結晶シート7が基板8から剥離される。こうして、シリコンの結晶シート7が得られる。
The
上記結晶シート製造装置1において、シリコンの結晶シート7の製造が進むに伴って、内側ルツボ4及び外側ルツボ3内の溶融シリコンの量が減少して液面が低下する。この液面の低下を液面監視センサー13で検知し、この液面の低下に対応して、外側ルツボ用回転昇降機構10によって外側ルツボ3を上昇させる。これにより、上記内側ルツボ4及び外側ルツボ3内の溶融シリコンの液面位置を上昇させて、溶融シリコンの量が減少しても、基板8が内側ルツボ4内の溶融シリコンに、安定して3mmの深さまで浸漬するようにしている。すなわち、外側ルツボ用回転昇降機構10が、本発明の距離変更部として機能する。
In the crystal sheet manufacturing apparatus 1, as the
また、上記内側ルツボ4を支持しているアーム25に外側ルツボ3の上端が接触することを防止するため、上記外側ルツボ3の上昇に伴って、上記内側ルツボ4を内側ルツボ用昇降機構9で上昇させる。
Further, in order to prevent the upper end of the outer crucible 3 from coming into contact with the
上記外側ルツボ3及び内側ルツボ4内の溶融シリコンの減少に伴って上昇駆動される外側ルツボ3の位置が、予め定められた限界位置に達した場合、上記外側ルツボ3内に固体シリコン原料の供給を行う。すなわち、原料投入器5に、粉末状又は微細に砕いたシリコン原料を投入し、この粉末又は微細に砕いたシリコン原料が、原料投入管を介して、上記外側ルツボ3と内側ルツボ4との間に供給される。このとき、上記外側ルツボ用回転昇降機構10によって、図5の矢印R2で示すように外側ルツボ3を鉛直軸周りに回転駆動する。この外側ルツボ3の回転方向は、図5のような時計回りであってあってもよく、あるいは、反時計回りであってもよい。シリコンは、液体よりも固体の方が、比重が小さいので、上記外側ルツボ3に投入されたシリコン原料は、その殆どが溶融シリコンの液面の表面に浮遊する。ここで、本実施形態の結晶シート製造装置1は、固体シリコン原料の投入時に外側ルツボ3を回転駆動しているので、この外側ルツボ8の回転によって溶融シリコンが攪拌される。したがって、上記液面の表面に浮遊したシリコン原料は、攪拌されて流動する溶融シリコン中に巻き込まれて、迅速に溶融する。したがって、従来のように、溶融シリコンの液面に浮遊する固体シリコン原料を溶融するためにヒータの加熱温度を上昇させる必要が無く、また、このヒータの加熱温度の上昇の後に、結晶成長温度に戻してから約30分かけて溶融シリコン温度を安定にする必要も無い。したがって、本実施形態の結晶シート製造装置1は、固体シリコン原料を追加投入する際に、基板8上への結晶成長を停止する必要が無いので、結晶シートの製造効率を従来よりも大幅に向上することができる。また、固体シリコン原料は、基板8上への結晶成長が行われる内側ルツボ4よりも外側に供給されるので、固体シリコン原料が結晶成長面に付着して結晶品質に悪影響を与える不都合を、効果的に防止できる。
When the position of the outer crucible 3 that is driven to rise in accordance with the decrease in molten silicon in the outer crucible 3 and the
上記シリコン原料が外側ルツボ3に供給されて迅速に溶融したシリコンは、円筒形状を有する上記内側ルツボ4の下端の開口から内側ルツボ4内に流入し、これにより、上記外側ルツボ3及び内側ルツボ4の溶融シリコンの液面高さが上昇する。この液面高さの上昇が液面監視センサー13で検知され、この液面高さの上昇量に応じて、外側ルツボ用回転昇降機構10によって外側ルツボ3を降下させる。その結果、上記内側ルツボ4の液面高さが降下して、この内側ルツボ4内において、基板8の溶融シリコンへの浸漬深さが安定して3mmに保たれる。
The silicon melted quickly when the silicon raw material is supplied to the outer crucible 3 flows into the
上記実施形態において、内側ルツボ4及び外側ルツボ3内の溶融シリコンの液面低下に応じて、距離変更部としての外側ルツボ用回転昇降機構10によって外側ルツボ3を上昇及び降下させたが、基板用昇降機構11によって基板支持部6及び基板8を上昇及び降下させてもよい。つまり、基板用昇降機構11で距離変更部を構成してもよい。また、基板用昇降機構11と外側ルツボ用回転昇降機構10とで距離変更部を構成してもよい。
In the above embodiment, the outer crucible 3 is raised and lowered by the outer crucible
また、本実施形態では、結晶シートの製造装置の一例として、シリコンの結晶シートの製造装置を説明したが、シリコン以外の半導体の結晶シートの製造装置についても、本発明を適用することができる。 In this embodiment, a silicon crystal sheet manufacturing apparatus has been described as an example of a crystal sheet manufacturing apparatus. However, the present invention can also be applied to a semiconductor crystal sheet manufacturing apparatus other than silicon.
1 結晶シート製造装置
3 外側ルツボ
4 内側ルツボ
5 原料投入部
6 基板支持部
8 基板
15 ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal sheet manufacturing apparatus 3
Claims (4)
上記第1ルツボに、固体の半導体材料を供給する材料供給部と、
上記第1ルツボに供給された固体の半導体材料を溶融するヒータと、
上記第1ルツボから、溶融した上記半導体材料が供給される第2ルツボと、
上記第2ルツボ内の上記溶融した半導体材料に、上記半導体の結晶成長を行うべき基体を浸漬する基体浸漬部と
を備えることを特徴とする結晶シートの製造装置。 A first crucible for receiving the molten semiconductor material;
A material supply unit for supplying a solid semiconductor material to the first crucible;
A heater for melting the solid semiconductor material supplied to the first crucible;
A second crucible to which the molten semiconductor material is supplied from the first crucible;
An apparatus for producing a crystal sheet, comprising: a base immersing section for immersing a base for crystal growth of the semiconductor in the molten semiconductor material in the second crucible.
上記材料供給部が上記第1ルツボに上記固体の半導体材料を供給するときに、上記第1ルツボを回転させるルツボ回転部を備えることを特徴とする結晶シートの製造装置。 In the crystal sheet manufacturing apparatus according to claim 1,
An apparatus for producing a crystal sheet, comprising: a crucible rotating unit that rotates the first crucible when the material supply unit supplies the solid semiconductor material to the first crucible.
上記第2ルツボは、上記第1ルツボ内に収容されていると共に、この第1ルツボと上記第2ルツボとを連通する開口を有することを特徴とする結晶シートの製造装置。 In the crystal sheet manufacturing apparatus according to claim 1,
The said 2nd crucible is accommodated in the said 1st crucible, and has an opening which connects this 1st crucible and the said 2nd crucible, The manufacturing apparatus of the crystal sheet characterized by the above-mentioned.
上記基体浸漬部が浸漬する基体と、上記第2ルツボ内の上記溶融した半導体材料の表面との間の距離を変更する距離変更部を備えることを特徴とする結晶シートの製造装置。 In the crystal sheet manufacturing apparatus according to claim 1,
An apparatus for producing a crystal sheet, comprising: a distance changing unit that changes a distance between a substrate to which the substrate immersion unit is immersed and a surface of the molten semiconductor material in the second crucible.
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JP2004373597A JP2006179805A (en) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | Device for manufacturing crystal sheet |
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JP2009126767A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Sharp Corp | Thin sheet manufacturing method |
JP2009196830A (en) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Sharp Corp | Apparatus for manufacturing deposited plate and method for manufacturing deposited plate |
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