JP2007176765A - 薄板製造用基板、薄板製造装置、および薄板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バリの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率を向上する薄板製造用基板、薄板製造装置、および薄板製造方法を提供する。
【解決手段】融液に表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造用基板１０は、本体部１と、バリ受け部２とを備え、本体部１は、表面６を含む。バリ受け部２は、本体部１の表面６以外の面と接続され、表面６側から見た本体部１の外縁より外側に延在するバリ受け部２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄板製造用基板、薄板製造装置、および薄板製造方法に関し、特に、下地板上に薄板を形成する薄板製造用基板、薄板製造装置、および薄板製造方法に関する。

従来の薄板製造装置の一例として、たとえば特開２００１−２４７３９６号公報（特許文献１）に開示の結晶シートの製造方法およびその製造装置ならびに太陽電池が挙げられる。この結晶シートの製造装置は、結晶シートが形成されるべき主表面を有する基板と、融液を保持する坩堝と、基板の主表面が融液に接触した後、融液から離れるように基板を移動させるために基板を保持する可動部材と、可動部材を冷却するための冷却手段とを備える。

このように構成された結晶シートの製造装置では、冷却手段により冷却された可動部材を介して、結晶シートが形成される基板の主表面を冷却し、結晶シートを基板の主表面に凝固成長させることが可能となる。

また、融液から直接的に平坦で寸法精度の高い固相シートを効率よく製造し得る方法として、たとえば特開平４−３４２４０９号公報（特許文献２）に開示の方法が提案されている。この方法では、固相シートが形成される基体表面において、たとえば幅が１ｍｍの周縁溝により製品となる固相シートと周辺部に形成される固相シートに分離する。

さらに、板状シリコンの歩留まりを向上させる方法として、たとえば国際公開第２００４／０１６８３６号パンフレット（特許文献３）に浸漬方向の１辺のみ外周部と分離しない方法が開示されている。この方法では、下地板に引っかかり構造を加えることで、成長面に形成された板状シリコンとの密着性を向上させ、落下を防ぐとともに、引っかかりを１辺のみにすることにより、板状シリコン成長後の降温時における熱収縮による板状シリコンの割れを軽減する。
特開２００１−２４７３９６号公報 特開平４−３４２４０９号公報 国際公開第２００４／０１６８３６号パンフレット

しかしながら、上記特許文献１〜３の方法では、薄板の成長面のみでなく、成長面から分断された周辺部（バリ成長面）においても薄板が成長する。このバリ成長面に成長した薄板（バリ）は、成長後の降温時に、薄板と基板材質の膨張係数の違い、または温度変化の時間的な遅れなどに起因すると思われる原因のために基板からはみ出したり、割れて落ちたりすることがある。このバリが搬送系に落下すると、基板を搬送する際の障害になるという問題がある。また、バリが搬送系へ落下した場合には、搬送系の清掃が必要となり、清掃のために装置の稼動を停止する必要が生じる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明は、バリの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率を向上する薄板製造用基板、薄板製造装置、および薄板製造方法を提供することを目的とする。

本発明の薄板製造用基板によれば、融液に表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造用基板であって、本体部と、バリ受け部とを備えている、本体部は表面を含む。バリ受け部は、本体部の表面以外の面と接続され、表面側から見た本体部の外縁より外側に延在する。

上記薄板製造用基板において好ましくは、バリ受け部が、表面の中心から見た一方向側以外の本体部の外縁を取り囲むように延在している。

上記薄板製造用基板において好ましくは、バリ受け部が、本体部の外縁を取り囲むように延在している。

上記薄板製造用基板において好ましくは、本体部の表面は、薄板が形成される薄板成長面と、薄板成長面の外周の少なくとも一部と間隙を介して薄板成長面の外側に配置されるバリ成長面とを含んでいる。

上記薄板製造用基板において好ましくは、バリ成長面は、表面の中心から見た一方向側以外の薄板成長面の外周と間隙を介して薄板成長面の外側に配置されている。

本発明の一の局面における薄板製造装置は、融液に上記薄板製造用基板の表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置であって、坩堝と、薄板製造用基板と、浸漬装置とを備えている。坩堝は、融液を内部に保持する。浸漬装置は、坩堝内の融液に薄板製造用基板を浸漬する。

本発明の他の局面における薄板製造装置は、融液に上記薄板製造用基板の表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置であって、坩堝と、浸漬装置とを備えている。坩堝は、融液を内部に保持する。浸漬装置は、坩堝内の融液に浸漬する薄板製造用基板を支持する支持部材を含んでいる。

本発明の薄板製造方法は、融液に上記薄板製造用基板の表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造方法であって、浸漬工程と、取出工程とを備えている。浸漬工程は、融液に薄板製造用基板を浸漬する。取出工程は、浸漬工程において薄板が付着した薄板製造用基板を取り出す。

上記薄板製造方法において好ましくは、取出工程において取り出された薄板製造用基板からバリ受け部に落下した薄板の一部またはバリを融液に投入する再利用工程をさらに備えている。

上記薄板製造方法において好ましくは、融液はシリコンを含む材料である。

本発明の薄板製造用基板によれば、薄板を製造する際にバリが落下する場合であっても、落下するバリをバリ受け部により受けることができる。また、バリ受け部により、バリが搬送系へ落下することを防止できる。よって、バリの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率を向上することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板の概略斜視図である。図２（Ａ）は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板の概略側面図であり、図２（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板の概略上面図である。

実施の形態１における薄板製造用基板１０は、融液に表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造用基板である。薄板製造用基板１０は、図１に示すように、本体部１と、バリ受け部２とを備えている。本体部１は、表面６を含む。バリ受け部２は、本体部１の表面６以外の面と接続され、表面６側から見た本体部１の外縁より外側に延在するバリ受け部２とを備えている。

なお、「バリ」とは、薄板製造用基板１０により薄板を製造する際に、薄板を形成するべき部分以外に成長したものを意味する。実施の形態１では、薄板を形成するべき部分が薄板成長面３であり、それ以外の部分に成長するものをバリとしている。

実施の形態１では、図１に示すように、薄板製造用基板１０は、バリ受け部２が、本体部１の外縁を取り囲むように延在している。具体的には、本体部１の形状は直方体としている。バリ受け部２の形状は、開口部を有する直方体としている。実施の形態１では、バリ受け部２は、図１に示すように、表面６の裏面と一体的に接続されているが、特にこれに限定されない。たとえば、本体部１とバリ受け部２とを別々に作製してネジなどで相互に固定してもよいし、本体部１の側面と一体的に接続または別々に作製して固定してもよい。

薄板製造用基板１０において、本体部１の表面６は、薄板が形成される薄板成長面３と、薄板成長面３の外周の少なくとも一部と間隙４を介して薄板成長面３の外側に配置されるバリ成長面５とを含んでいる。すなわち、本体部１の表面６における薄板成長面３とバリ成長面５とは、溝構造の間隙４により分割されている。

間隙４の幅は、１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましく、より好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。間隙４の幅を１ｍｍ以上とすることによって、間隙４を横切って薄板が形成されることを防止して、薄板が形成される部分とバリとなる部分とを容易に分離して、歩留まりを向上できる。２ｍｍ以上とすることによって、歩留まりをより向上できる。１０ｍｍ以下とすることによって、間隙４の内部に融液が入り込んでしまうことを防止して、薄板が形成される部分とバリとなる部分とを容易に分離して、歩留まりを向上できる。５ｍｍ以下とすることによって、歩留まりをより向上できる。

また、間隙４の深さは、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。１ｍｍ以上とすることによって、間隙４の内部にシリコンが入り込むことを防止できる。５ｍｍ以下とすることによって、加工を容易にでき、バリ成長面５を含むバリを成長させる部分の強度を向上することができる。

間隙４の形状は、加工しやすいという観点から、平面形状が図１に示すような直線状で、深さ方向の側壁は開口部から底までがまっすぐの形状（たとえば間隙４の延在方向に垂直な方向での断面が矩形状）とすることが好ましいが、特にこれに限定されない。間隙４の形状として、たとえば、浸漬方向に向かって幅を変更する形状や、開口部から底に向けてテーパ状の形状とすることもできる。

図２（Ａ）に示すように、薄板成長面３を有する本体部１の上面と、バリ受け部２の上面とは、段差Ｈ１がある。この段差Ｈ１は、バリ受け部２の上面が融液に浸漬し、バリが生成されるのを防ぐために形成されている。段差Ｈ１の高さは本体部１を融液に浸漬する深さに依存するが、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度が望ましい。１０ｍｍ以上とすることによって、バリ受け部２の上面が融液に浸漬するのを防止できる。３０ｍｍ以下とすることによって、薄板製造用基板１０の高さＨ１０（＝Ｈ１＋Ｈ２）が大きくなりすぎないので、薄板製造用基板１０を搬送する経路を大きくする必要が生じないとともに、薄板製造用基板を用いた装置のコストを低減できる。

バリ受け部２の高さＨ２は、薄板製造用基板１０の搬送中にバリが搬送系に落下しなければ特に限定されないが、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。この範囲内とすることによって、薄板製造用基板１０の搬送中にバリが搬送系に落下することをより確実に防止できるからである。

図２（Ｂ）に示すように、バリ成長面５の幅Ｗ５は、特に限定されないが、たとえば３ｍｍ〜５ｍｍとしている。この範囲内とすることによって、薄板成長面３にバリによる影響を受けにくく、歩留まりをより向上できる。なお、バリ成長面５の幅Ｗ５を３ｍｍ〜５ｍｍとすると、バリ受け部２に落下するバリの幅は４ｍｍ〜７ｍｍとなる。

図２（Ｂ）に示すように、薄板製造用基板１０の浸漬方向に対するバリ受け部２の幅Ｌ１は、バリ成長面５の幅Ｗ５に依存するが、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。１０ｍｍ以上とすることによって、バリ成長面５の幅Ｗ５が上記範囲の場合に落下するバリをバリ受け部２で受けることができる。５０ｍｍ以下とすることによって、薄板製造用基板１０の高さＨ１０と同様に、薄板製造用基板１０を搬送する経路を大きくする必要が生じないためである。

また、表面６において浸漬方向側（表面６の中心から見た一方向側）にはバリ成長面５は有していないが、薄板の欠片など薄板の一部が落下する可能性があるため、バリ受け部２を備えていることが好ましい。但し、バリ受け部２の幅Ｌ１は、薄板製造用基板１０の小型化を図る観点から、浸漬方向の前側となる部分を後側となる部分より狭くすることが好ましい。

なお、少なくともバリを受けることができればよい場合には、バリ受け部２が、表面６の中心から見た一方向側（図２（Ｂ）における浸漬方向側である外周３ａ側）以外の本体部１の外縁（図２（Ｂ）における外周３ｂの外側に配置されるバリ成長面５）を取り囲むように延在する構造としてもよい。

浸漬方向と垂直な方向に対するバリ受け部２の幅Ｗ１についても、バリ受け部２の幅Ｌ１と同様の理由から、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、バリ受け部２の外周部分の幅Ｌ２，Ｗ２については、バリ受け部２にある程度強度が必要となるため、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とすることが好ましい。

薄板製造用基板１０の材質は、特に限定されないが、耐熱性に優れた材料であることが好ましく、耐熱性に優れていることから高純度処理などを施された黒鉛が特に好ましい。黒鉛としては、たとえば高純度黒鉛を用いることができる。また他の材料としては、たとえば炭化ケイ素、石英、窒化硼素、窒化ケイ素、アルミナ、酸化ジルコニウム、または窒化アルミニウムなどや、これらの混合物などを使用することが可能であるが、作製する薄板の原料、およびその目的に応じて最適な材料を選択すれば良い。

次に、図３および図４を参照して、薄板製造用基板１０により薄板を製造する方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板１０を融液に浸漬させた直後の概略斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板１０を融液に浸漬させた後の概略斜視図である。

図３に示すように、薄板製造用基板１０を融液に浸漬させると、薄板成長面３に薄板Ｓが形成されるとともに、バリ成長面５およびバリ成長面５の外縁周辺にバリＢが生成される。

その後、薄板製造用基板１０の温度がある程度下がると、薄板成長面３の材料とバリ成長面５の材料との膨張係数の違いや温度変化の時間的な遅れなどにより、図４に示すように、バリＢは割れて、バリ成長面５からバリ受け部２に落下する。

なお、薄板製造用基板１０の浸漬条件によっては、バリＢがバリ成長面５に密着したまま搬送される場合もある。この場合には、搬送機構や薄板製造用基板１０同士の接触による振動などにより、バリＢがバリ成長面５からバリ受け部２へ落下することもある。

以上説明したように、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板１０によれば、融液に表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造用基板であって、表面６を含む本体部１と、本体部１の表面６以外の面と接続され、表面６側から見た本体部１の外縁より外側に延在するバリ受け部２とを備えている。これにより、薄板を製造する際に成長するバリが薄板製造用基板１０の表面６から落下する場合であっても、落下するバリをバリ受け部２により受けることができる。また、バリ受け部２で落下するバリを受けることができるので、バリ受け部２以外の搬送系へバリが落下することを防止できる。よって、バリの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率を向上することができる。

上記薄板製造用基板１０において好ましくは、バリ受け部２が、本体部１の外縁を取り囲むように延在している。これにより、本体部１の表面６から薄板の欠片などが落下する場合であっても、バリ受け部２で受けることができる。すなわち、本体部１の表面６から落下するバリおよび薄板の欠片など薄板の一部などの落下物をバリ受け部２で受けることができる。よって、バリや薄板の一部などの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率をより向上することができる。

上記薄板製造用基板１０において好ましくは、本体部１の表面６は、薄板が形成される薄板成長面３と、薄板成長面３の外周の少なくとも一部と間隙４を介して薄板成長面３の外側に配置されるバリ成長面５とを含んでいる。これにより、薄板を製造する際に成長するバリをバリ成長面５に成長させ、間隙４により容易にバリ成長面５上のバリをバリ受け部２へ落下させることができる。そのため、バリ受け部２でより確実にバリを受けることができる。よって、バリの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率をより向上することができる。

上記薄板製造用基板１０において好ましくは、バリ成長面５は、表面６の中心から見た一方向側（図２（Ｂ）における浸漬方向側である外周３ａ側）以外の薄板成長面３の外周（図２（Ｂ）における外周３ｂ）と間隙４を介して薄板成長面３の外側に配置されている。一方向を浸漬方向とすることにより、薄板製造用基板１０の表面６において浸漬方向以外の部分（図２（Ｂ）における外周３ｂ）にバリ成長面５を有することとなる。バリは浸漬方向以外の方向に成長するため、バリ成長面５によりバリと薄板とを容易に分離することができる。また、薄板製造用基板１０に間隙４を設ける箇所が少なくなるため、その製造が容易となり、製造コストを低減できる。

なお、上記薄板製造用基板１０は、表面６の中心から見た一方向側（図２（Ｂ）における浸漬方向側である外周３ａ側）以外の本体部１の外縁（図２（Ｂ）における外周３ｂの外側に配置されるバリ成長面５）を取り囲むように延在してもよい。一方向を浸漬方向とすることにより、薄板製造用基板１０の表面６における浸漬方向以外の周囲にバリ受け部２を有することとなる。これにより、バリ受け部２により、バリを受けることができるとともに、製造コストを低減できる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における薄板製造装置を示す概略図である。図５を参照して、本発明の実施の形態２における薄板製造装置を説明する。

図５に示すように、本発明の実施の形態２における薄板製造装置５０は、実施の形態１における薄板製造用基板１０の表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置である。図５に示すように、薄板製造装置５０は、坩堝５３と、薄板製造用基板１０と、基板支持軸５９および基板支持軸５９を移動させる移動部材（図示せず）を含む浸漬装置とを備えている。坩堝５３は、融液５４を内部に保持する。基板支持軸５９は、坩堝５３内の融液５４に薄板製造用基板１０を浸漬する。

実施の形態２では、図５に示すように、薄板製造装置５０は、薄板製造用基板１０と、坩堝５３と、加熱用ヒータ５５と、坩堝台５６と、断熱材５７と、坩堝昇降軸５８と、基板支持軸５９と、移動部材とを備えている。

坩堝５３の内部に保持されている融液５４は、金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方を含んでいる。たとえば、半導体材料として、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、ひ素、インジウム、リン、硼素、アンチモン、亜鉛、またはすずを用いることができ、金属材料として、アルミニウム、ニッケル、または鉄などを用いることができる。

加熱用ヒータ５５は、融液５４の温度を上げるための部材である。また、加熱用ヒータ５５は、たとえば制御手段（図示せず）により制御される。制御する方法としては、たとえば熱電対を用いて、坩堝５３などに挿入するなどして間接的に融液５４の温度を制御することができる。あるいは、放射温度計を用いて、融液５４の温度を制御できるような構造とすることもできる。なお、熱電対を用いて融液５４の温度を制御する場合に、融液５４中に浸漬させると、直接的に融液５４の温度を制御できるが、熱電対の保護管などからの不純物が融液５４に混入されることを防止するために、間接的に制御する方法を採用することが好ましい。間接的に放射温度計など非接触型の温度センサを用いることが好ましい。

制御手段は、融液５４の温度が融液５４の融点以上となるように、加熱用ヒータ５５で融液５４を加熱することにより、融液５４の温度を制御する。これにより、安定的に薄板を製造することができる。融液５４の温度を融液５４の融点以上となるように制御することにより、薄板製造用基板１０が融液５４に接することで融液５４の湯面が凝固を起こすことを防止できる。

坩堝台５６は、坩堝５３を保持するための部材である。坩堝５３は、坩堝台５６上に配置されている。

断熱材５７は、坩堝５３の内部に保持されている融液５４の温度を均一に保持するため、および坩堝５３の底からの抜熱を抑制するための部材である。断熱材５７は、坩堝台５６を介して坩堝５３を保持している。

坩堝昇降軸５８は、薄板製造用基板１０の表面６上に板状の薄板を成長させるため、薄板製造用基板１０を坩堝５３内の融液５４に同じ深さで浸漬できるように上下に移動するための部材である。坩堝昇降軸５８は、たとえば昇降機構を有している。坩堝昇降軸５８は、坩堝台５６と接続されており、坩堝台５６を介して、坩堝５３を上下動させる。

基板支持軸５９は、たとえば液体圧シリンダや気体圧シリンダなどの移動部材により、薄板製造用基板１０を融液５４内に浸漬させる浸漬装置である。基板支持軸５９は、薄板製造用基板１０を保持しながら、融液５４内を浸漬させて、薄板製造用基板１０の表面６上に薄板を形成させる。なお、基板支持軸５９は、図５中の矢印Ｚの方向（図５において左側から右側）に移動可能としている。このとき、薄板製造用基板１０の薄板成長面３が融液５４に接触するように、基板支持軸５９は移動する。基板支持軸５９の軌道は、特に限定されないが、任意の軌道を実現できるような構造とすることが好ましい。たとえば、矢印Ｚに示したような軌道を有するガイドレールと当該ガイドレール上を移動可能に基板支持軸５９を支持している移動台座とを用いてもよい。また、基板支持軸５９の先端に設置される薄板製造用基板１０の基板支持軸５９に対する傾斜角度を変更できるようにモータなどの駆動部材を備えていてもよい。なお、浸漬装置は、坩堝５３内の融液５４に薄板製造用基板１０を浸漬することができれば、特にこれらの構成に限定されない。

薄板製造装置５０は、密閉性の良好なチャンバー（図示せず）内に設置されている。チャンバー内は、真空排気後に不活性ガスなどでガス置換を行なうことのできる構造にすることが好ましい。不活性ガスとしては、特に限定されないが、たとえばアルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）などを使用することが可能である。不活性ガスは、コスト面を考慮すると、アルゴンを用いることが好ましい。また、チャンバー内に循環式のシステムを備えておくと、より低コスト化に繋がる。また、ガスの循環式システムを用いる場合においても、フィルタなどを通して行なうことが好ましい。たとえば融液５４としてシリコンを用いる場合には、チャンバー内に酸素成分を含むガスを用いると、シリコン酸化物が生成して薄板製造用基板１０の表面６やチャンバーの壁などに付着するので、酸素成分をできる限り除去する必要がある。そのため、該フィルタを用いて、シリコン酸化物の粒子の除去を行なうことが好ましい。

以上説明したように、実施の形態２における薄板製造装置５０によれば、薄板製造用基板１０の表面６を浸漬し、表面６に融液５４が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置であって、融液５４を内部に保持する坩堝５３と、薄板製造用基板１０と、坩堝５３内の融液５４に薄板製造用基板１０を浸漬する浸漬装置とを備えている。これにより、薄板製造装置５０により薄板を製造する際に、バリが形成された場合であっても、薄板製造用基板１０のバリ受け部２でバリを受けて融液５４内や搬送経路にバリが落下することを防止できる。そのため、バリ受け部２に落下したバリは、薄板成長面３上に形成された薄板Ｓとともにダストなどが付着しやすい搬送機構部や搬送経路に直接接触することなく、薄板製造装置５０の外部に搬出することができる。すなわち、薄板製造装置５０のチャンバー内の搬送系に落下したバリを除去するために薄板製造装置５０を停止することなく、簡易に回収が可能である。よって、薄板製造装置５０の搬送系の清掃などのメンテナンス頻度を低減でき、薄板の連続生産を可能とし、薄板の生産性を向上できる。

次に、本発明の実施の形態２における薄板製造装置の変形例について図５を参照して説明する。変形例における薄板製造装置は、基本的には、本発明の実施の形態２における薄板製造装置５０と同様であるが、薄板製造用基板１０を備えていない点において、図５に示した薄板製造装置５０と異なる。

変形例における薄板製造装置は、実施の形態１における薄板製造用基板１０の表面を浸漬し、表面に融液が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置である。変形例における薄板製造装置は、坩堝５３と、坩堝５３内の融液５４に浸漬する薄板製造用基板１０を支持する支持部材（図５における基板支持軸５９）を含む浸漬装置とを備えている。坩堝５３は、融液５４を内部に保持する。基板支持軸５９は、坩堝５３内の融液５４に薄板製造用基板１０を浸漬する。

変形例における薄板製造装置は、薄板を製造する際には薄板製造用基板１０を保持部材にセットすることにより製造することができる。保持部材は、薄板製造用基板１０を保持できる形状であれば特に限定されないが、変形例では、たとえば基板支持軸５９により薄板製造用基板１０を保持している。また、実施の形態２における薄板製造装置５０と同様に、変形例における薄板製造装置は、加熱用ヒータ５５と、坩堝台５６と、断熱材５７と、坩堝昇降軸５８と、基板支持軸５９を移動させる移動部材とをさらに備えていてもよい。

以上説明したように、実施の形態２の変形例における薄板製造装置によれば、薄板製造用基板１０の表面６を浸漬し、表面６に融液５４が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により薄板を製造する薄板製造装置であって、融液５４を内部に保持する坩堝５３と、坩堝５３内の融液５４に浸漬する薄板製造用基板１０を支持する支持部材を含む浸漬装置とを備えている。これにより、薄板製造装置に薄板製造用基板１０をセットして薄板を製造する際に、バリが形成された場合であっても、薄板製造用基板１０のバリ受け部２でバリを受けて融液５４内や搬送経路にバリが落下することを防止できる。そのため、バリ受け部２に落下したバリは、薄板成長面３上に形成された薄板Ｓとともにダストなどが付着しやすい搬送機構部や搬送経路に直接接触することなく、薄板製造装置の外部に搬出することができる。すなわち、薄板製造装置のチャンバー内の搬送系に落下したバリを除去するために薄板製造装置を停止することなく、簡易に回収が可能である。よって、薄板製造装置の搬送系の清掃などのメンテナンス頻度を低減でき、薄板の連続生産を可能とし、薄板の生産性を向上できる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における薄板製造方法を示すフローチャートである。図５および図６を参照して、本発明の実施の形態３における薄板製造方法について説明する。実施の形態３における薄板製造方法では、実施の形態１における薄板製造用基板１０を備える実施の形態２における薄板製造装置５０を用いて、薄板を製造する。あるいは、実施の形態１における薄板製造用基板１０を実施の形態２の変形例における薄板製造装置にセットして、薄板を製造する。すなわち、実施の形態３における薄板製造方法は、融液５４に薄板製造用基板１０の表面６を浸漬し、表面６に融液５４が凝固することにより薄板を形成する。

実施の形態３における薄板製造方法では、製造される薄板は、金属材料および半導体材料のうち少なくとも一方を含む。実施の形態３における薄板製造方法は、薄板としてたとえばシリコン薄板を製造する。

図６に示すように、まず、薄板を製造するための準備工程（Ｓ１０）を実施する。準備工程（Ｓ１０）では、具体的にはたとえば以下のことを実施する。

まず、得られるシリコン薄板の比抵抗が所望の濃度になるようにボロンの濃度を調整したシリコン塊を、高純度黒鉛製の坩堝５３内に一杯になるまで充填する。その坩堝５３を、図５に示すような薄板製造装置５０内に設置する。そして、チャンバー内の真空引きを行ない、チャンバー内を所定の圧力まで減圧する。その後、チャンバー内にＡｒガスを導入し、常に１０Ｌ／ｍｉｎでチャンバー上部よりＡｒガスを流したままにする。このように常にＡｒガスを流し続けることによって、融液５４は清浄なシリコン湯面を得ることができる。

次に、シリコン溶融用の加熱用ヒータ５５の温度を１５００℃に設定し、坩堝５３内のシリコン塊を完全に溶融する。加熱用ヒータ５５は、一度に１５００℃に上げるのではなく、１３００℃位まで１０℃／ｍｉｎ〜５０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱し、その後、所定温度まで上げるのが好ましい。急激に温度を上げると、坩堝５３の角部などに熱応力が集中的にかかり坩堝５３の破損に繋がるため、坩堝５３の破損に繋がらない昇温速度としている。

次に、シリコン融液の温度を１４３０℃に設定し、３０分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図る。そして、坩堝昇降軸５８を用いて、坩堝５３を所定の位置に移動させる。このときのシリコン融液温度は、１４１０℃以上１５００℃以下が好ましい。シリコンの融点が１４１０℃付近であるため、１４１０℃未満に設定すると、坩堝５３の壁から徐々に湯面が固まってくるためである。なお、シリコン融液は熱による対流が存在するために、長時間の生産を行なわない時は、１４１０℃未満に設定することも可能である。また、１５００℃より高温に設定すると、得られるシリコン薄板の成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため好ましくない。

次に、図６に示すように、融液５４に薄板製造用基板１０を浸漬する浸漬工程（Ｓ２０）を実施する。浸漬工程（Ｓ２０）では、たとえば、図１に示す薄板製造用基板１０を、図５中の矢印Ｚの方向（図５において左側から右側）に移動させる。このとき、薄板製造用基板１０の薄板成長面３が、融液５４に接触するように移動させる。このとき、前述した移動部材を用いて薄板製造用基板１０の表面６の一方端から融液５４に接触するようにしてもよい。また、基板支持軸５９に薄板製造用基板１０を固定しておき、基板支持軸５９を傾けて、薄板製造用基板１０の融液５４への接触する角度を調整してもよい。薄板製造用基板１０の表面６が融液に接することで、薄板製造用基板１０の表面６に薄板を成長させることができる。

浸漬工程（Ｓ２０）を実施すると、薄板製造用基板１０は、図３に示すように、薄板Ｓが形成される。この状態で薄板Ｓの温度が低下すると、図６に示すように、バリ成長面５上のバリＢがバリ受け部２に落下する。また、薄板Ｓは、薄板成長面３上に形成された状態を維持している。

なお、浸漬工程（Ｓ２０）を実施すると、融液５４の融点より低い温度に調整された薄板製造用基板１０が、図５に示すように、矢印Ｚに沿って、坩堝５３内部の融液５４中に進入し、融液５４に浸漬される。このとき、融液５４は、制御手段により融点以上の温度に加熱用ヒータで加熱して保持されている。

次に、図６に示すように、浸漬工程（Ｓ２０）において薄板Ｓが付着した薄板製造用基板１０を取り出す取出工程（Ｓ３０）を実施する。この時および薄板製造用基板の搬送時には、薄板製造用基板１０の表面６が上向きになるように保持されていることが好ましい。取出工程（Ｓ３０）では、たとえば、浸漬工程（Ｓ２０）において薄板成長面３上に薄板Ｓが形成された薄板製造用基板１０から、薄板Ｓのみを取り出す。

次に、図６に示すように、取出工程（Ｓ３０）において取り出された薄板製造用基板１０からバリ受け部２に落下した薄板Ｓの一部またはバリＢを融液５４に投入する再利用工程（Ｓ４０）を実施する。再利用工程（Ｓ４０）では、たとえば浸漬工程（Ｓ２０）および取出工程（Ｓ３０）において薄板製造用基板１０のバリ受け部２で受けた薄板Ｓの欠片など薄板Ｓの一部およびバリＢの少なくとも一方を、洗浄せずにまたは簡単な処理を施して、融液５４の原料として融液５４の中に投入して再利用する。

以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ４０）を実施することによって、薄板Ｓを製造することができる。

実施の形態３における薄板製造方法において、準備工程（Ｓ１０）を実施した後に、薄板製造用基板１０のバリ受け部２に落下する薄板Ｓの一部またはバリＢを保持する保持容器（図示せず）に、落下する薄板Ｓの一部またはバリＢがある程度の量になるまで、浸漬工程（Ｓ２０）および取出工程（Ｓ３０）を繰り返し実施することが、生産性向上の観点から好ましい。なお、ある程度の量とは、薄板製造用基板１０のバリ受け部２で受けたバリを保持する保持容器が、バリ受け部２から保持するバリなどを受けることができない程度に受けたときの量、または、追装工程を実施する際などの製造方法の工程を考慮して効率のよいときの量などである。

また、坩堝５３内に融液５４の原料を追装する追装工程をさらに備えることが好ましい。追装工程を備えることにより、融液５４の湯面位置を一定に保つことができる。追装工程では、たとえば、浸漬工程（Ｓ２０）において薄板として取り出された分、および蒸気としてロスした分だけの融液の原料を補充する。追装工程は、融液５４の湯面位置を一定に保つことができれば特に限定されないが、たとえば、融液５４はシリコンを含む材料である場合には、シリコンの多結晶体（塊）を溶融させて投入したり、融液のまま順次投入したり、粉体を順次投入する方法などを実施することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態３における薄板製造方法によれば、融液５４に実施の形態１における薄板製造用基板１０の表面６を浸漬し、表面６に融液５４が凝固することにより薄板Ｓを形成する薄板製造方法であって、融液５４に薄板製造用基板１０を浸漬する浸漬工程（Ｓ２０）と、浸漬工程（Ｓ２０）において薄板Ｓが付着した薄板製造用基板１０を取り出す取出工程（Ｓ３０）とを備えている。これにより、浸漬工程（Ｓ２０）および取出工程（Ｓ３０）において薄板Ｓを製造する際に、形成されるバリをバリ受け部２で受けることができる。そのため、バリ受け部２以外の搬送系へバリが落下することを防止できる。よって、バリの落下による基板搬送の能率低減を軽減するとともに、薄板の生産効率を向上することができる。

上記薄板製造方法において好ましくは、取出工程（Ｓ３０）において取り出された薄板製造用基板１０からバリ受け部２に落下した薄板Ｓの一部またはバリＢを融液５４に投入する再利用工程（Ｓ４０）をさらに備えている。再利用工程（Ｓ４０）により、融液５４の材料を無駄なく使用できる。そのため、生産効率を上げることができる。また、環境負荷を低減することもできる。

上記薄板製造方法において好ましくは、融液５４はシリコンを含む材料である。これにより、シリコン薄板を生産効率よく製造することができる。

今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の実施の形態１における薄板製造用基板の概略斜視図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板の概略側面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における薄板製造用基板の概略上面図である。 本発明の実施の形態１における薄板製造用基板を融液に浸漬させた直後の概略斜視図である。 本発明の実施の形態１における薄板製造用基板を融液に浸漬させた後の概略斜視図である。 本発明の実施の形態２における薄板製造装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態３における薄板製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 本体部、２ バリ受け部、３ 薄板成長面、４ 間隙、５ バリ成長面、６ 表面、１０ 薄板製造用基板、５０ 薄板製造装置、５３ 坩堝、５４ 融液、５５ 加熱用ヒータ、５６ 坩堝台、５７ 断熱材、５８ 坩堝昇降軸、５９ 基板支持軸、Ｈ１ 薄板成長面とバリ受け部との段差、Ｈ２ バリ受け部の高さ、Ｈ１０ 薄板製造用基板の高さ、Ｌ１，Ｗ１ バリ受け部の幅、Ｌ２，Ｗ２ バリ受け部２の外周部分の幅、Ｗ５ バリ成長面の幅、Ｓ 薄板、Ｂ バリ、Ｚ 矢印。

Claims (10)

1. 融液に表面を浸漬し、前記表面に前記融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造用基板であって、
   前記表面を含む本体部と、
   前記本体部の前記表面以外の面と接続され、前記表面側から見た前記本体部の外縁より外側に延在するバリ受け部とを備える、薄板製造用基板。
2. 前記バリ受け部が、前記表面の中心から見た一方向側以外の前記本体部の外縁を取り囲むように延在する、請求項１に記載の薄板製造用基板。
3. 前記バリ受け部が、前記本体部の外縁を取り囲むように延在する、請求項１に記載の薄板製造用基板。
4. 前記本体部の前記表面は、薄板が形成される薄板成長面と、前記薄板成長面の外周の少なくとも一部と間隙を介して前記薄板成長面の外側に配置されるバリ成長面とを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の薄板製造用基板。
5. 前記バリ成長面は、前記表面の中心から見た一方向側以外の前記薄板成長面の外周と間隙を介して前記薄板成長面の外側に配置される、請求項４に記載の薄板製造用基板。
6. 融液に請求項１〜５のいずれかに記載の薄板製造用基板の表面を浸漬し、前記表面に前記融液が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により前記薄板を製造する薄板製造装置であって、
   前記融液を内部に保持する坩堝と、
   前記薄板製造用基板と、
   前記坩堝内の前記融液に前記薄板製造用基板を浸漬する浸漬装置とを備える、薄板製造装置。
7. 融液に請求項１〜５のいずれかに記載の薄板製造用基板の表面を浸漬し、前記表面に前記融液が凝固することにより形成される薄板を付着させる浸漬処理により前記薄板を製造する薄板製造装置であって、
   前記融液を内部に保持する坩堝と、
   前記坩堝内の前記融液に浸漬する前記薄板製造用基板を支持する支持部材を含む浸漬装置とを備える、薄板製造装置。
8. 融液に請求項１〜５のいずれかに記載の薄板製造用基板の表面を浸漬し、前記表面に前記融液が凝固することにより薄板を形成する薄板製造方法であって、
   前記融液に前記薄板製造用基板を浸漬する浸漬工程と、
   前記浸漬工程において前記薄板が付着した前記薄板製造用基板を取り出す取出工程とを備える、薄板製造方法。
9. 前記取出工程において取り出された前記薄板製造用基板から前記バリ受け部に落下した前記薄板の一部またはバリを前記融液に投入する再利用工程をさらに備える、請求項８に記載の薄板製造方法。
10. 前記融液はシリコンを含む材料である、請求項８または９に記載の薄板製造方法。

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